形形色色的电极方程式
★高考化学重难点专项讲解(一) ★
电极反应方程式的书写
在失败中成长, 在总结中升华, 在沉思中辉煌.
一、水电解质环境
1、(15分) (2014·全国理综·27)
(4)(H3PO 2) 也可以通过电解的方法制备。工作原理如图所示
(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过) :
①写出阳极的电极反应式 ②分析产品室可得到H 3PO 2的原因
③早期采用“三室电渗析法”制备H 3PO 2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H 3PO 2稀溶
液代替,并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室,其缺点是 杂质。该杂质产生的原因是:
2、(2012重庆高考节选) Ⅰ:尿素[CO(NH2) 2]
是首个由无机物人工合成的有机物.
(2)人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢
中的尿素, 原理如图所示:
a 、电源的负极为__________(填〝A 〞或〝B 〞)
b 、阳极室中发生的反应依次为
_______________________________________________
3、(2015超级中学原创预测卷一模.27.15分)
(2)KIO3还可通过如图所示装置备进行制备. 电解时A 极接电源
________(填〝正极〞或〝负极〞), 阳极的电极反应式为
____________________________________________________.
若忽略体积变化, 则电解结束后阴极区的PH 与电解前相比
______________(填〝增大〞、〝减小〞或〝不变〞)
4、(2015超级中学原创预测卷四模.27.15分)
(3)已知反应:
10KBiO 3+4MnSO 4+15H 2SO 4==3K2SO 4+5Bi(SO4) 3+4KMnO 4+14H 2O
在酸性条件下可自发进行. 利用该反应设计如图所示的原电池, 盐桥中装有饱和K 2SO 4溶液.
+已知电池工作时, 盐桥中K 移向乙烧杯.
① 盐桥中K 2SO 4能否换成KCl, 原因是__________________________
② 甲烧杯中的电极反应式为_________________________________
(4)电解K 2MnO 4溶液是制备KMnO 4的重要方法,
工业上通常将软锰矿
(主要成分为MnO 2) 与KOH 的混合物放入铁坩埚内, 混合均匀, 小火加热至熔融, 即可得绿色的K 2MnO 4, 反应的化学方程式为__________________________________________________________________.
用镍片作阳极(不参与反应), 铁作为阴极, 电解K 2MnO 4溶液
即可制备KMnO 4, 上述过程用流程图表示如下:
则D 的化学式为____________.
阳极的电极反应式为
__________________________________________
5、(2015模拟信息卷·三·27·15分)
(3)实验室通过低温电解KHSO 4溶液制备过二硫酸钾K 2S 2O 8.
②电解总反应的化学方程式为___________________________
6.(2014·河南省洛阳市高三统考)(10分) 二氧化氯(ClO2) 为一种黄
绿色气体,是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的
杀菌消毒剂。
(2)目前已开发出用电解法制取ClO 2的新工艺。
①如图装置用石墨作电极,在一定条件下电解饱和食盐
水制取ClO 2。写出阳极产生ClO 2的电极反应式:
__________________。
②电解一段时间,当阴极产生的气体体积为112 mL(标准状况) 时,停止电解。通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为_______mol
7.(2013·重庆卷·11) 化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。
(2)电化学降解NO 3的原理如图所示。
①电源正极为________(填“A”或“B”),
阴极反应式为______________。
③ 若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电
④ 解液的质量变化差(Δm 左-Δm 右) 为________g。
8.(2013·江苏卷·9)Mg -H 2O 2电池可用于驱动无人驾驶的潜
航器。该电池以海水为电解质溶液,如图所示。该电池工作时,
按要求写出电极反应式:
(1) .正极反应式:_________________________________;
(2) .负极反应式:________________________________.
9.(2014·湖北省八校高三第一次联考) 据报道,以硼氢化合物
NaBH 4(B元素的化合价为+3) 和H 2O 2作原料的燃料电池,负
极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO 2,可用作空军通信卫星
电源,其工作原理如图所示。按要求写出电极反应式
: -
(1) .正极反应式:_________________________________;
(2) .负极反应式:________________________________.
10、(2014·原创·四·28·15分)
(3)以 NO 2为原料可以制得新型绿色硝化剂N 2O 5, 原理是先将NO 2转化为N 2O 4, 然后来用电解法制备N 2O 5, 其装置如图所示.
①已知两室中分别加入的试剂是:
a. 硝酸; b.N 2O 4+无水硝酸
则左室中加入的试剂应为_____(填代号),
其电极反应式_________________________________.
11、(2014·模拟·4·28·14分)
(7)氨气在纯氧中燃烧, 生成一种单质和水. 科学家利用此原理, 设计成氨气~氧气燃料电池, 则通入氨气的电极是_________(填〝正极〞或〝负极〞); 在碱性条件下, 该电极的电极方程式: ______________________________________.
12、(2014·模拟·10·27·15分)
(4)甲醇对水质会造成一定的污染, 有一种电化学法
++可消除这种污染, 其原理是:通电后将Co 2氧化成Co 3, 然后
+以Co 3作氧化剂把水中的甲醇氧化成CO 2而净化. 实验室用
如图装置模拟上述过程:
① 写出阳极电极反应式____________________;
② 写出除去甲醇的离子方程式___________________________________.
二、熔融电解质环境
13、(2014·模拟·2·27·14分)
(2)工业上采用电浮选凝聚法处理污水时, 保持污水的PH 在5.0, 通过电解生成Fe(OH)3胶体, 吸附不溶性杂质, 同时利用阴极产生的H 2, 将悬浮物带到水面, 利于除去. 实验室以二甲醚(CH3OCH 3) 燃料电池模拟该方法设计的装置如图所示:
①乙装置以熔融碳酸盐为电解质, 稀土金属材料为电极. 写出该燃料电池的
正极反应式:_________________________________;
下列物质可用做电池中熔融碳酸盐的是_____________
A.MgCO 3 B. .Na2CO 3 C. .NaHCO3 D. (NH4) 2CO 3
②. 写出甲装置中阳极产物离子生成Fe(OH)3
沉淀的离子方程式________________________________
14.(14分) (2012·全国理综·26)
(4)高铁酸钾(K2FeO 4) 是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl 3和KClO 在强碱性条件下反应可制取K 2FeO 4,其反应的离子方程式为 ;与MnO 2—Zn 电池类似,K 2FeO 4—Zn 也可以组成碱性电池,K 2FeO 4在电池中作为正极材料,其电极反应式为 ,
该电池总反应的离子方程式为 。
15.(2013·全国理综·27)(15分)锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某
锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO 2)、导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe- ==Lix C 6。
(5)充放电过程中,发生LiCoO 2与Li 1-x CoO 2之间的转化,写出放电时电池反应方程式 。
(6)上述工艺中,“放电处理”有利于锂在正极的回收,其原因是 ____________________________________________________________________________。
16.(2013·山东理综·30)(16分)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,由有机阳离子、Al 2Cl 7—和AlCl 4—组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。
(1)钢制品应接电源的 极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为 ____________________。 若改用AlCl 3水溶液作电解液,则阴极产物为 。
17.(2014·湖北省八校高三第一次联考)(16分)
(2)以甲烷为燃料的新型电池,其成本大大低于以氢气为
燃料的传统燃料电池,目前得到广泛地研究,如图是目
前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意
图。回答下列问题:
④B 极为电池________极,
电极反应式为____________________________________________________________。
⑤若用该燃料电池作电源,用石墨作电极电解100 mL 1 mol/L的硫酸铜溶液,写出阳极的电极反应式:_________________________________________________________________,当两极收集到的气体体积相等时,理论上消耗的甲烷的体积为______(标准状况下) ,实际上消耗的甲烷体积(折算到标准状况) 比理论上大,可能原因为________________。
18、(2015超级中学原创预测卷三模.27.15分)
+(3)工业上, 可以电解氯化钠和氯化铝的熔融盐冶炼铝, 熔融盐中存在Na 、Al 2Cl 7ˉ、AlCl 4ˉ.
以石墨、纯铝为电极, 电解过程中不产生新离子. 石墨与电源的________极相连, 写出铝电极的电极反应式_________________________________________________________.
19、(2015模拟信息卷·二·28·14分)
(3)CO在自然界用作燃料电池的燃料, 某熔融盐燃料电池具有高的发电效率, 因而受到重视, 该电池用Li 2CO 3和Na 2CO 3的熔融盐混合物作电解质,CO 为负极燃气, 空气与CO 2的混合气为正极助燃气, 其负极反应式为:
2-=2CO -4e ˉ+CO3 = 4CO3
则正极反应式为____________________________________.
20.(2013·安徽卷·10) 热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl -KCl 混合物受热熔融后,电池即可
瞬间输出电能。该电池总反应为
PbSO 4+2LiCl +Ca===CaCl2+Li 2SO 4+Pb 。
按要求写出电极反应式:
(1) .正极反应式:
_________________________________;
(2) .负极反应式:________________________________.
21、(2014·模拟·25·28·15分)
Ⅱ.(2)通过NOx 传感器可监测NOx 的含量, 其工作原理如图所示.
① Pt 电极上发生的是_________反应(填〝氧化〞或〝还原〞).
② 写出NiO 电极反应式_________________________________.
③ 写出此过程所依据的化学方程式________________________.
22、(2014·模拟·23·27·14分)
(3)以NO 、O 2、熔融NaNO 3组成的燃料电池装置如图所示
. 在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成NO 2, 石墨Ⅰ电极反应式
为______________________;为了使该燃料电池长时间稳定运
行, 即必须在石墨Ⅱ电极处通入一种氧化物Y, Y 的化学式为
___________.
23、(2015·原创·八·27·14分)
(5)以石墨为电极, 用熔融盐碳酸钠作
电解质, 燃料电池工作原理如图
所示. 写出石墨(Ⅰ) 电极上发生的
电极反应式_________________________________
24、(2015·优化·七·26·14分)
(4)TiO2直接电解法生产钛是一种较先进的方法,
电解为熔融的CaCl 2, 原理如图
所示, 二氧化钛电极作________极,
该电极反应式为___________________________.
但此法会产生有毒气体, 为减少对环境的污染, 在
电池中用固体氧离子隔膜(氧离子能顺利通过) 将
两极隔开, 再将石墨改为某金属陶瓷电极并通入
一种还原性气体, 该气体是________.
三、充、放电环境
25、(2014·模拟·19·26·14分)
(5)从环境保护的角度看, 制备K 2FeO 4较好的方法是电解法, 其装置如图
所示.. 电解过程中阳极的电极反应式____________________.
(6)高铁电池是一种新型二次电池, 电解液为碱溶液, 其反应式为:
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 3Zn +2 K2FeO 4+8H 2O
放电时电池的负极反应式____________________.
26、(2015·原创·五·26·14分)
(3)某些多硫化钠可用于制作蓄电池, 如图是某大型蓄
电系统原理图, 电池充、放电的化学方程式为:
2Na 2S 2+NaBr 3 N 2S 4+3 NaBr
放电的电极反应式____________________________
(4)高铁酸钠(Na2FeO 4) 常用于工业废水和生活用水的处理, 可用铁片和石墨作电极,
电解
NaOH 溶液制备. 生成Na 2FeO 4电极反应式_________________________________
27、(2015超级中学原创预测卷七四模.287.15分)
(5)高铁电池是一种新型可充电电池, 与普通电池相比, 该电池能长时间保持稳定的放电电压. 高铁电池的总反应为:
3Zn +2K 2FeO 4+8H 2O 3Zn(OH) 2+2Fe(OH)3+4KOH.
放电时正极反应式为_________________________________________________
28、(2014·模拟·8·28·15分)
(2)Li~SO2电池具有输出功率高和低温性能好等特点, 其电解质是LiBr, 溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈, 电池反应为:
2Li +2SO 2 Li 2O 4 2S
请填空:
②放电时, 正极反应式______________________________;
④ 充电时, 阴极反应式____________________________
29.(2013·成都模拟) 第三代混合动力车,可以用电动机、内燃机或二者结合作为动力。汽车在刹车或下坡时,电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池,该电池中镍的化合物为正极,储氢金属(以M 表示) 为负极,碱液(主要为KOH) 为电解质溶液。下图是镍氢电池充放电原理的示意图,其总反应式为。
按要求写出电极反应式:
(1) .混合动力车上坡或加速时,乙电极的电极反应式
为________________________________;
(2) .混合动力车刹车或下坡时,甲电极的电极反应式
为_________________________________.
30.(2015·模拟信息卷二·13) 一种新型锂电池的负极材
料是金属锂和碳的复合材料, 其中碳作为金属锂的载体, 电解质为一种能传导Li +的有机导体或高分子材料. 这种锂离子电池的电池反应式为:
(1)写出放电时负极的电极反应式_____________________________________;
(2)写出充电时阳极的电极反应式_____________________________________.