专题四 电化学 主观题突破　电极反应式书写及电化学计算（含解析）-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义

这是一份专题四 电化学 主观题突破　电极反应式书写及电化学计算（含解析）-2024年江苏高考化学大二轮复习讲义，共9页。
1．[2020·江苏，20(2)]HCOOH燃料电池。研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极区间用允许K＋、H＋通过的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为__________________________________；放电过程中需补充的物质A为______________(填化学式)。
②如图所示的HCOOH燃料电池放电的本质是通过HCOOH与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应的离子方程式为____________________________________________________。
2．[2023·北京，16(3)]近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NOeq \\al(－,3)等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。
①电极b是电解池的__________极。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是__________________________________________________________。
3．[2021·湖南，16(4)(5)]氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。
方法Ⅱ.氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(4)电解过程中OH－的移动方向为__________(填“从左往右”或“从右往左”)。
(5)阳极的电极反应式为_______________________________________________________。
4．[2021·山东，17(4)]利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应的化学方程式为4Na2CrO4＋4H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。则Na2Cr2O7在________(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为________________________________________________________________________。
1．(2023·江苏省百校高三下学期第三次联考)近年来，生物电催化技术运用微生物电解池实现了CO2的甲烷化，其工作原理如图所示。
(1)微生物电解池实现CO2甲烷化的阴极电极反应式为________。
(2)如果处理有机物[(CH2O)n]产生标准状况下112 m3 CH4，则理论上导线中通过电子的物质的量为________。
2．(2023·海安高级中学高三下学期3月月考)含苯乙烯的废水会对环境造成严重的污染，可采用电解法进行处理，其工作原理如图(电解液是含苯乙烯和硫酸的废水，pH＝6.2)，已知：·OH(羟基自由基)具有很强的氧化性，可以将苯乙烯氧化成CO2和H2O。
若电路中通过10 ml电子，则有________ g苯乙烯被羟基自由基完全氧化成CO2和H2O。
3．(2023·海安高级中学高三下学期阶段考试)用电解法可将CO2转化为多种燃料，原理如图所示。
若阴极只生成CO、HCOOH、C2H4，且各产物的生成速率相同，则相同条件下，Pt电极上产生的O2与Cu电极上产生的C2H4的体积比为________。
4．(2023·海安高级中学高三下学期模拟)CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如图所示，若生成的乙烯和乙烷的物质的量之比为1∶1，则阳极的电极反应式为_____________________________________________________________。
5．(2023·淮阴中学高三下学期一模)含氮化合物(NOx、NOeq \\al(－,3)、NHeq \\al(＋,4)等)是环境污染物，可用三维电极法消除其污染。
它是在传统的电解槽两电极之间填充粒状或碎屑状材料，填充的粒子电极表面能带电，成为新的一极(第三极)。如图为用三维电极法处理氨氮废水的原理图，石墨板作为阴、阳极，自制活性炭为填充材料，电解一定浓度的(NH4)2SO4、NH4Cl与NaCl的酸性混合溶液来进行模拟。
(1)该装置可以生成大量氧化性更强的·OH，·OH去除NHeq \\al(＋,4)的离子方程式为________________________________________________。
(2)相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的优点有______________________________________________________________________。
6．(2023·江苏省决胜新高考高三下学期大联考)电解氧化吸收法可以消除氮氧化物污染：其原理如图所示。从A口出来的物质是________。电解池阴极的电极反应式为________________________________________________。
主观题突破 电极反应式书写及电化学计算
真题演练
1．①HCOO－＋2OH－－2e－===HCOeq \\al(－,3)＋H2O H2SO4
②2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCOeq \\al(－,3)＋2H2O(或2HCOO－＋O2===2HCOeq \\al(－,3))
解析 ①由图示可知，燃料电池负极区是HCOO－―→HCOeq \\al(－,3)，因在碱性条件下，故电极反应式为HCOO－＋2OH－－2e－===HCOeq \\al(－,3)＋H2O。电池正极区发生反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋，Fe2＋又被通入的O2氧化为Fe3＋：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，同时还生成K2SO4，则需要补充的物质A为H2SO4。②根据电池反应的实质为HCOOH与O2反应生成HCOeq \\al(－,3)，可写出电池反应的离子方程式为2HCOOH＋2OH－＋O2===2HCOeq \\al(－,3)＋2H2O或2HCOO－＋O2===2HCOeq \\al(－,3)。
2．①阳 ②2NOeq \\al(－,3)＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O
3．(4)从右往左 (5)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析 (4)由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中OH－移向阳极，则从右往左移动。
(5)阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。
4．阳 Na＋
考向预测
1．(1)CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
(2)4×104 ml
解析 (1)由图可知，CO2在阴极得电子生成CH4，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式：CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O。(2)标准状况下112 m3 CH4的物质的量为eq \f(112×103 L,22.4 L·ml－1)＝5×103 ml，由电极反应式CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O可知转移电子5×103 ml×8＝4×104 ml。
2．26
解析 苯乙烯被羟基自由基完全氧化成CO2和H2O的关系式为
C8H8～8CO2～40e－
04 g 40 ml
M 10 ml，解得m＝26 g。
3．4∶1
解析 设阴极生成CO、HCOOH、C2H4的物质的量各为1 ml，则阴极共得到电子的物质的量为2 ml＋2 ml＋6 ml×2＝16 ml，则相同条件下，Pt电极上OH－失电子产生的O2的物质的量为eq \f(16 ml,4)＝4 ml，相同条件下，Pt电极上产生的O2与Cu电极上产生的C2H4的体积比为4∶1。
4．4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O
解析 由图可知，电极B为电解池的阳极，甲烷在阳极失去电子与O2－发生氧化反应生成乙烯、乙烷和水，电极反应式为4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O。
5．(1)6·OH＋2NHeq \\al(＋,4)===N2↑＋6H2O＋2H＋ (2)提高了电流效率；能耗低，能降低运行成本；粒子电极表面会生成许多强氧化性物质，提高了氧化效率
解析 (1)由图可知·OH可以将溶液中NHeq \\al(＋,4)氧化为N2，则·OH去除NHeq \\al(＋,4)的离子方程式为6·OH＋2NHeq \\al(＋,4)===N2↑＋6H2O＋2H＋。(2)相比于传统的二维电极反应系统，三维电极的电极比表面积增大，提高了电流效率；三维电极能耗低，能降低运行成本，粒子电极表面会生成许多强氧化活性物质，提高了催化效率，没有电催化氧化对阳极的严格要求。
6．O2和较浓的硫酸 2HSOeq \\al(－,3)＋2H＋＋2e－===S2Oeq \\al(2－,4)＋2H2O
解析 从电解氧化法吸收的原理图可知，和A口相连的电极是阳极，通入的是稀硫酸，而阴极室通入的是HSOeq \\al(－,3)溶液，出来的是S2Oeq \\al(2－,4)，则根据电极放电顺序，可知阳极是OH－失去电子发生氧化反应，生成水和氧气，而H＋通过阳离子交换膜进入到阴极室，和HSOeq \\al(－,3)反应生成S2Oeq \\al(2－,4)和水，所以整个电解过程中阳极室中的水减少，则阳极室的硫酸浓度会变大，故从A口中出来的物质是O2和较浓的硫酸；H＋通过阳离子交换膜进入到阴极室，和HSOeq \\al(－,3)反应生成S2Oeq \\al(2－,4)和水，得到电子发生还原反应，则电解池阴极的电极反应为2HSOeq \\al(－,3)＋2H＋＋2e－===S2Oeq \\al(2－,4)＋2H2O。