2026高三二轮专题复习化学习题_专题四　主观题突破　电极反应式的书写及电化学计算(A、B两练)（含解析）

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2.(2分)光催化CO2制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原CO2的机理如图所示，光照时，低能价带失去电子并产生空穴(h+，具有强氧化性)。在低能价带上，H2O直接转化为O2的电极反应式为 。
3.(3分)SO2和NOx是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SO2和NO。
此装置中a是电源的 极，阳极电极反应式为 。
4.(3分)“碳呼吸电池”是一种新型化学电源，其工作原理如图。正极的电极反应式为 ；当得到1 ml Al2(C2O4)3时，电路中转移的电子的物质的量为 ml。
5.(3分)NO2、O2和熔融KNO3可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，Y可循环使用，回答下列问题：
(1)正极反应式为 。
(2)每消耗92 g NO2转移电子数为 。
6.(6分)用电解法处理有机废水是目前工业上一种常用手段，电解过程中阳极催化剂表面水被电解产生氧化性强的羟基自由基(·OH)，羟基自由基再进一步把有机物氧化为无毒物质。如图为电解含1，2⁃二氯乙烷的废水的装置图，写出电解池阴极的电极反应式： ；羟基自由基与1，2⁃二氯乙烷反应的化学方程式为 。
7.(8分)早在20世纪已有科学家设计通过CH3OH/CO电化学氧化合成碳酸二甲酯(DMC)，阳极发生的反应分3步进行：
第一步：2Br--2e-===Br2
第二步：CO+Br2===COBr2
则第三步反应的化学方程式为 ；Br-在总反应中的作用是 。
8.(4分)电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去除废水中的持久性有机污染物[如(苯酚)]，其工作原理如图所示(·OH表示自由基，有强氧化性)。
(1)阴极发生的反应为 。
(2)若处理1 ml苯酚，则理论上电路中通过电子的物质的量为 。
9.(4分)基于催化剂s⁃SnLi的CO2电催化制备甲酸盐同时释放电能的装置如图所示，该电池充电时，阳极的电极反应式为 ，若电池工作t min，Zn电极的质量变化为m g，则理论上消耗CO2的物质的量为 。
10.(6分)合成氨也可以通过电化学过程实现，其装置如图所示。
(1)导线中电子流动方向为 。
(2)生成NH3的电极反应式为 。
(3)若惰性电极2的电流效率η为75%，则惰性电极2处N2与NH3的物质的量之比为 (η=电极上目标产物的实际质量电极上目标产物的理论质量×100%)。
11.(4分)经测定污水里NaNO2含量为4.6%，科研人员研究发现可用如图所示的装置处理污水中的NaNO2，原理是利用Fe2+把NO2−还原成N2。
(1)阳极附近溶液中发生反应的离子方程式为 。
(2)在实验室恰好完全处理3.0 kg该NaNO2污水，则理论上阴极区与阳极区溶液质量变化的差为 g。
12.(4分)(1)科研人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2的零排放，其基本原理如图1所示；电解反应在温度小于900 ℃时进行，碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应式为2CO32−-4e-===2CO2+O2，则阴极的电极反应式为 。
(2)微生物燃料电池是在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图2所示，其中HS-在硫氧化菌作用下转化为SO42−的电极反应式是 。
13.(6分)传统方法制备H2O2会产生大量副产物，研究者通过更环保的电解法，使用空气和水制备H2O2，并用其处理有机废水，过程如图甲。
电解制备H2O2装置如图乙所示。
(1)a极的电极反应式为 。
(2)通过管道将b极产生的气体送至a极，目的是 。
(3)pH过高时H2O2会分解。但电解一段时间后，a极附近溶液的pH基本不变，原因是 。
电极反应式的书写及电化学计算(B)
1.(4分)应用电化学原理，硝酸盐亚硝酸盐氨，实现了高效合成氨，装置如图。
(1)生成NO2−的电极反应式是 。
(2)当电路中有2 ml电子通过时，一定量的NO3−被还原生成0.6 ml NO2−和 ml NH3。
2.(6分)将PbO溶于NaOH溶液可制备NaHPbO2，反应为PbO+OH-===HPbO2−。制备高纯铅的原电池原理示意图如图所示。
(1)获得高纯铅的电极是 (填“正极”或“负极”)。
(2)电池的总反应的离子方程式是 。
(3)从物质和能量利用的角度说明该工艺的优点： 。
3.(4分)在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将CO2转化为碳基燃料(包括CO、烷烃和羧酸等)，其装置原理如图所示。
(1)图中生成甲酸的电极反应式为 。
(2)当有0.2 ml H+通过质子交换膜时，理论上最多生成HCOOH的质量为 。
4.(4分)少量的SO2经Na2CO3溶液洗脱处理后，所得洗脱液主要成分为Na2CO3、NaHCO3和Na2SO3，利用生物电池技术，可将洗脱液中的Na2SO3转化为单质硫(以S表示)回收。
(1)该装置中，正极的电极反应式为 。
(2)一段时间后，若洗脱液中SO32−的物质的量减少了1 ml，则理论上HCO3−减少了 ml。
5.(3分)纯净的硫化锌是半导体锂离子电池负极材料。在充电过程中发生合金化反应生成LiZn(合金相)，同时负极材料晶胞的组成变化如图所示。
充电过程中ZnS到LixZnyS的电极反应式为
(x和y用具体数字表示)。
6.(4分)晶体Ⅱ可作电池正极材料，通过Zn2+在晶体Ⅱ中嵌入和脱嵌，实现电极材料充放电的原理如图所示。“ⅱ”代表电池 (填“充电”或“放电”)过程，“ⅲ”的电极反应式为 。
7.(4分)科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的CO2，其原理如图所示。
(1)写出与电源正极相连的一极上的电极反应式： 。
(2)下列说法正确的是 (填字母)。
A.循环液1和循环液2中的阴离子种类相同
B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜
C.水的电离程度：处理后海水1>处理后海水2
D.该方法可以同时将海水进行淡化
8.(4分)新能源的利用对实现“碳中和”也有重要意义。搭载钠离子电池的新能源汽车，动力充足、冬天也无需频繁充电。第二代钠离子电池是以硬碳(Cy)为基底材料的嵌钠硬碳(NaxCy)和锰基高锰普鲁士白Na2Mn[Mn(CN)6]为电极的一种新型二次电池，在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其工作原理如图所示。
若用该钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极连接 (填“Pb”或“PbO2”)极，钠离子电池负极的电极反应式为 。
9.(3分)通过氢电极增压法可使氧化锌进一步制得单质锌(如图)，储罐内ZnO溶解后形成[Zn(OH)4]2-，电解池中发生总反应的离子方程式为 。
10.(3分)基于电化学原理，我国科学家利用固体氧化物电解池实现高选择性C3H8电化学脱氢制CH2==CHCH3的工艺，装置如图，则C3H8生成CH2==CHCH3的电极反应式为 。
11.(4分)微生物燃料电池的一种重要应用是废水处理中实现碳氮联合转化为CO2和N2，如图所示，其中1，2为厌氧微生物电极，3为阳离子交换膜，4为好氧微生物反应器。
(1)正极的电极反应式是 。
(2)协同转化总反应中当有标准状况下44.8 L N2生成时转移电子数是 。
12.(7分)中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体LaHx，某小组据此设计了如图装置，以电化学方法进行反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5 kJ·ml-1。
(1)电极a为电源的 (填“正极”或“负极”)。
(2)生成CH3OH的电极反应式为 。
(3)若反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·ml-1(副反应)也同时发生，出口Ⅱ为CO、CH3OH、CO2的混合气，且n(CO)∶n(CH3OH)=1∶3，则惰性电极2的电流效率η为 (η=利用的电量总的电子电量×100%)。
答案精析
A
1.b 2
解析 根据总反应CO+2H2===CH3OH可知，氢气在电极b发生氧化反应，b为负极发生反应：H2-2e-===2H+，电子流出；a为正极发生反应：CO+4e-+4H+===CH3OH，消耗的氢离子由负极区补充，因此通入CO一端硫酸溶液的质量变化16 g是生成的甲醇的质量，即0.5 ml，转移2 ml电子。
2.2H2O+4h+===O2+4H+
3.负 SO2+2H2O-2e-===SO42−+4H+
解析 HSO3−→S2O42−，硫元素化合价降低，阴极发生还原反应，故a为电源负极，b为电源正极，SO2在阳极发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e-===SO42−+4H+。
4.2CO2+2e-===C2O42− 6
解析 原电池中正极发生还原反应，根据图示，CO2得电子发生还原反应生成C2O42−，通入CO2的电极为正极，正极的电极反应式为2CO2+2e-===C2O42−；负极Al失电子生成Al3+，当得到1 ml Al2(C2O4)3时，电路中转移的电子的物质的量为6 ml。
5.(1)O2+2N2O5+4e-===4NO3− (2)2NA
解析 (2)根据电极反应：4NO2+4NO3−-4e-===4N2O5可知，每消耗92 g NO2(即2 ml NO2)，转移电子数为2NA。
6.2H2O+2e-===2OH-+H2↑ 10·OH+CH2ClCH2Cl2CO2↑+2HCl+6H2O
解析 由图可知，在碱性条件下，水得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子：2H2O+2e-===2OH-+H2↑；羟基自由基与1，2⁃二氯乙烷反应生成无毒的物质，根据原子守恒可知，反应生成二氧化碳、水和HCl，反应的化学方程式为10·OH+CH2ClCH2Cl2CO2↑+2HCl+6H2O。
7.COBr2+2CH3OH===CO(OCH3)2+2HBr 作催化剂
解析 第三步为COBr2和甲醇的反应，生成碳酸二甲酯和溴化氢。溴离子参与反应，但最终没有被消耗，在总反应中的作用是作催化剂。
8.(1)Fe3++e-===Fe2+、O2+2H++2e-===H2O2
(2)84 ml
解析 由反应C6H6O+28·OH===6CO2+17H2O、H++Fe2++H2O2===H2O+·OH+Fe3+、O2+2H++2e-===H2O2和Fe3++e-===Fe2+可知，消耗1 ml苯酚，电路中转移(28+28×2)ml=84 ml电子。
9.4OH--4e-===2H2O+O2↑ m65 ml
解析 由题中图像可知，电池充电时，阳极上氢氧根离子发生氧化反应，失去电子生成氧气，电极反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑；电池工作时，负极反应：Zn-2e-===Zn2+，正极反应：CO2+2e-+H2O===HCOO-+OH-，由转移电子守恒可知，n(CO2)=n(Zn)=m65 ml。
10.(1)惰性电极2到电源正极、电源负极到惰性电极1
(2)3H2-6e-+2N3-===2NH3 (3)1∶6
11.(1)6Fe2++2NO2−+8H+===6Fe3++N2↑+4H2O (2)128
12.(1)3CO2+4e-===C+2CO32− (2)HS-+4H2O-8e-===SO42−+9H+
解析 (1)要实现CO2的零排放，则阳极生成的CO2需要在阴极消耗掉，据此可写出阴极反应式：3CO2+4e-===C+2CO32−。(2)由题图2可知，HS-→SO42−，S元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，a极作负极，电极反应式为HS-+4H2O-8e-===SO42−+9H+。
13.(1)O2+2H++2e-===H2O2 (2)将b极产生的氧气循环利用，用于制备H2O2 (3)反应转移2 ml电子时，阳极反应产生2 ml H+并通过质子交换膜移动至阴极室，发生反应，即a极区消耗H+的物质的量与通过质子交换膜迁移过来的H+的物质的量相等
B
1.(1)NO3−+2e-+H2O===NO2−+2OH- (2)0.1
解析 (1)从装置图分析其电解质溶液呈碱性，则生成NO2−的电极反应式是NO3−+2e-+H2O===NO2−+2OH-。(2)根据电极反应式NO3−+2e-+H2O===NO2−+2OH-，NO3−被还原生成0.6 ml NO2−转移电子为1.2 ml，则NO3−被还原生成NH3转移电子为2 ml-1.2 ml=0.8 ml，由电极反应式NO3−+8e-+6H2O===NH3↑+9OH-可计算生成的NH3物质的量为0.1 ml。
2.(1)正极 (2)HPbO2−+H2===Pb+OH-+H2O
(3)NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能
解析 (2)由图可知，HPbO2−在正极得到电子生成Pb，电极反应式为HPbO2−+2e-+H2O===Pb+3OH-，H2在负极失去电子生成H2O，电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，则电池总反应的离子方程式为HPbO2−+H2===Pb+OH-+H2O。
3.(1)CO2+2e-+2H+===HCOOH (2)4.6 g
解析 (1)由图可知，Pt电极氧元素价态升高失电子，故Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===O2+4H+，石墨烯电极为阴极，电极反应式为CO2+2e-+2H+===HCOOH。(2)当有0.2 ml H+通过质子交换膜时，转移0.2 ml电子，生成0.1 ml HCOOH，质量为0.1 ml×46 g·ml-1=4.6 g。
4.(1)SO32−+4e-+6HCO3−===S↓+3H2O+6CO32− (2)2
解析 分析可知，该装置中，正极的电极反应式为SO32−+4e-+6HCO3−===S↓+3H2O+6CO32−，当消耗1 ml亚硫酸根离子，转移4 ml电子，同时消耗6 ml碳酸氢根离子，生成6 ml碳酸根离子，根据电荷守恒，则有4 ml H+通过质子交换膜移向正极，4 ml氢离子可以结合4 ml的碳酸根离子生成4 ml的碳酸氢根离子，则理论上碳酸氢根离子减少了2 ml。
5.4ZnS+6Li++6e-===3Zn+
解析 由均摊法可知，LixZnyS中Li+和Zn2+共有7个，S2-有8×18+6×12=4个，由化合价代数和为零可知，LixZnyS的化学式为。根据题干信息在“充电过程中，发生合金化反应生成LiZn(合金相)”，故ZnS负极充电时得电子有Zn生成，故充电时的电极反应为4ZnS+6Li++6e-===3Zn+。
6.放电 +xZn2+
7.(1)Fe(CN)64−-e-===Fe(CN)63− (2)A
解析 (1)由图分析可知，电极X中Fe化合价降低，得到电子，作阴极，与电源负极相连；电极Y中Fe化合价升高，失去电子，作阳极，与电源正极相连；与电源正极相连的一极上的电极反应式为Fe(CN)64−-e-===Fe(CN)63−。(2)由①可知电极X为阴极，电极反应式为Fe(CN)63−+e-===Fe(CN)64−，电极Y为阳极，电极反应式为Fe(CN)64−-e-===Fe(CN)63−，则循环液1和2中均含有Fe(CN)63−和Fe(CN)64−，A项正确；由电极X反应可知，循环液1中负电荷数增加，为平衡溶液中电荷，则海水中的钠离子应通过隔膜1移向电极X；由电极Y反应可知，循环液2中负电荷数减少，为平衡溶液中电荷，则循环液中钾离子应通过隔膜2进入左室，这样才能保持循环液中的离子不出现交换，隔膜1、2都为阳离子交换膜，B项错误；海水经处理，HCO3−转换为CO2，CO2的水溶液呈弱酸性，会抑制水的电离，而酸化海水经处理，CO2转化为HCO3−，HCO3−易水解，故水的电离程度：处理后海水1