新情境下电极反应式的书写及相关计算

02 新情境下电极反应式的书写及相关计算
[内容框架]
[增分攻略]
1．原电池的电极反应都是自发氧化还原反应的半反应，其书写思路为：
(1)负极反应先考虑还原剂失电子后的合理产物(碳元素酸性生成CO2、碱性以CO2－3存在)，然后考虑产物与电解质是否反应。

(2)正极反应则先考虑氧化剂得电子后的合理产物，然后考虑产物与电解质是否反应。

2．电解池中的阳极有最强的氧化能力，阴极有最强的还原能力，所以可以发生平常不能发生的一些氧化还原反应。

电解液中氧化性的离子可以在阴极得电子，还原性离子则可以在阳极失电子。

同时考虑得失电子产物与电解液可能发生的反应。

3．由于离子在电极上的放电顺序除了与离子氧化还原性有关外还与离子浓度等有关，所以有些电极反应需要结合题目的信息完成。

书写电极反应式经验总结与分享：巧妙结合新情境题目信息，先确定部分反应物和产物，然后遵循“电．
荷守恒
．．．．．．．．．．．”。

．．．．，．差几个氧原子补几分子水
．．．，．查氧补水
4．有关电化学计算三种常用方法
(1)根据电子守恒计算
用于串联电路中电解池阴、阳两极产物、原电池正、负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
[抢分专练]
考点01 原电池中陌生电极反应式的书写及相关计算
10、工业上，粗银电解精炼时，电解质溶液的pH为1.5～2，电流为5～10 A，若电解质溶液pH太小，电解精炼过程中除了银离子在阴极放电，还会发生______________________(写电极反应式)，若用10 A的电流电解60 min后，得到32.4 g Ag，则该电解池的电解效率为________%。

(保留小数点后一位。

通过一定电荷量时阴极上实际沉积的金属质量与理论上应沉积的金属质量之比叫电解效率。

法拉第常数为96500 C·mol －1)
11、次磷酸(H3PO2)是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。

H3PO2可用电渗析法制备，“四室电渗析法”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H3PO2的原因：____________________________________。

(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2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。

其缺点是产品中混有________杂质，该杂质产生的原因是_____________________________。

12、用电化学法模拟工业处理SO2。

将硫酸工业尾气中的SO2通入如图装置(电极均为惰性材料)进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能：
①M极的电极反应式为______________________________________。

②当外电路通过0.2 mol电子时，质子交换膜左侧的溶液质量________(填“增大”或“减小”)________g。

13、某种燃料电池以熔融碳酸钠、碳酸钾为电解质，其工作原理如图所示，该电池负极的电极反应式为__________________________________________。

若电极B附近通入1 m3空气(假设空气中O2的体积分数为20%)并完全反应，理论上可消耗相同条件下CH4的体积为________m3。

14、电解法处理氮氧化物废气有较高的环境效益和经济效益(图中电极均为石墨)。

(1)电解NO制备NH4NO3原理如图1所示。

①阳极为________(填“X”或“Y”)，Y的电极反应式为_________。

②为使电解产物完全转化为NH4NO3，需要补充的物质A的化学式为________。

(2)用图2装置进行模拟电解NO2气体实验，可回收硝酸。

①电解时NO2发生反应的电极反应式为________________。

②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________mol。

15、(1)工业上使用下图装置，采用石墨作电极电解Na2CrO4溶液，使Na2CrO4转化为Na2Cr2O7，其转化原理为__________________________________________________________。

(2)CrO3和K2Cr2O7均易溶于水，它们是工业废水造成铬污染的主要原因。

要将Cr6＋转化为Cr3＋常见的处理方法是电解法。

将含Cr2O2－7的废水通入电解槽内，用铁作阳极，在酸性环境中，加入适量的NaCl进行电解，使阳极生成的Fe2＋和Cr2O2－7发生反应，其离子方程式为____________________________________。

阴极上Cr2O2－7、H＋、Fe3＋都可能放电。

若Cr2O2－7放电，则阴极的电极反应式为
_________________________________________________________；
若H＋放电，则阴极区形成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，已知：常温下，
，则阴极区溶液pH的范围为__________________。

考点03 原电池与电解池综合分析与计算
16、(2020届长沙模拟)SO2是主要的大气污染气体，利用化学反应原理是治理污染的重要方法。

工业上用Na2SO3吸收尾气中SO2使之转化为NaHSO3，再以SO2为原料设计原电池，然后电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4，装置如下：
(1)甲图中A电极上的反应式为__________________。

(2)甲图中B与乙图________(填“C”或“D”)极相连，进行电解时乙图Z中Na＋向________(填“Y”或“W”)中移动。

(3)该电解池阴极的电极反应式为____________________；阳极的电极反应式为____________
_______________。

17、(2020届黄冈调研考试)如下图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理。

按要求回答相关问题：
若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁极上生成的气体体积为________L；丙装置中阴极析出铜的质量为________g，一段时间后烧杯中c(Cu2＋)________(填“增大”、“减小”、“不变”)。

18、镁—间二硝基苯电池对含有NO－3的工业废水进行降解的示意图如图2所示。

已知：电池放电时，镁转化为氢氧化镁，间二硝基苯()则转化为间苯二胺
()。

则镁电极反应式为________________________。

石墨电极上发生的反应为____________________________，降解NO－3的电极反应式为___________________________。

理论上每消耗
1 mol 间二硝基苯，有________mol NO－3被降解。

19、全钒液流储能电池的工作原理为：VO2＋＋V3＋＋H2VO＋2＋V2＋＋2H＋。

充电时，阳极的电极反应式为_________；两极区被质子交换膜隔开，放电时，若外电路通过2 mol e－，则正极区溶液中n(H ＋)________(填“增加”或“减少”)________mol。

20、甲醇是一种重要的燃料，在电化学领域有着重要的用途。

请回答下列问题：
(1)一种新型的甲醇燃料手机电池，其持续供电时间长达320小时，电池总反应式为2CH3OH＋4NaOH ＋3O2===2Na2CO3＋6H2O。

该电池的负极反应式为
______________________________________________________________。

(2)甲醇­空气燃料电池的工作原理如图甲所示(箭头表示物质的进入或排出)：
①甲电极为该燃料电池的________(选填“正极”或“负极”)。

②a、b、c、d四个进出口的物质分别为________、________、________、________(填写化学式或结构简式)。

③用该电池作供电电源，用惰性电极电解足量的CuSO4溶液，若阴极增重19.2 g，则理论上消耗甲醇________g。

电解后，溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

图甲图乙
(3)尿素树脂生产过程中所排放的废水中往往含有甲醇，这种含甲醇的废水会对环境造成污染。

向该废水中加入一定量的酸性CoSO4溶液，然后采用图乙所示装置进行电解即可除去甲醇，除甲醇的原理：电解产物Co3＋将废水中的甲醇氧化为CO2。

①阳极为_______(选填“石墨Ⅰ”或“石墨Ⅱ”)。

阳极反应式为_______。

②请用离子方程式表示该法除甲醇的原理为_________________。

③排放该电解后的废水的铁质管道易被腐蚀，除与Co2＋发生置换反应外，还发生电化学腐蚀，发生还原反应的电极反应式为____________________。

21. 镍氢电池(NiMH)正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金，该电池在充电过程中的总反应方程式是Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH。

(1)放电时负极反应为；
(2)充电时阳极反应为。

(3)利用镍氢电池电解50 mL 1.00 mol·L－1食盐水，电解一段时间后，收集到标准状况下的X2气体1.12 L(设电解后溶液体积不变)。

则电解后溶液的pH＝______，阳极产生气体的体积在标准状况下是_________L。

22. 氮的重要化合物如氨(NH3)、氮氧化物(N x O x)、肼(N2H4)、三氟化氮(NF3)等，在生产、生活中具有重要作用。

(1)利用反应NO2＋NH3―→N2＋H2O(未配平)消除NO2的简易装置如下图所示。

电极b的电极反应式为________，消耗标准状况下4.48 L NH3时，被消除的NO2的物质的量为________mol。

(2)在微电子工业中NF3常用作氮化硅的蚀刻剂，工业上通过电解含NH4F等的无水熔融物生产NF3，其电解原理如下图所示。

a电极为电解池的________(填“阴”或“阳”)极，写出该电极的电极反应式：
_____________________________________________________；
电解过程中还会生成少量氧化性极强的气体单质，该气体的分子式是________。