第六章　微題型59　電極反應式的書寫

微題型59電極反應式的書寫1．某氣敏傳感器用于檢測CO的工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A．電極Ⅰ上發(fā)生反應：CO＋H2O－2e－=CO2＋2H＋B．電極Ⅱ上發(fā)生反應：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．工作過程中電能轉(zhuǎn)化為化學能D．工作一段時間后溶液的pH增大答案A解析由題給信息分析可知，電極Ⅰ為負極，一氧化碳失去電子發(fā)生氧化反應生成二氧化碳，電極反應式為CO＋H2O－2e－=CO2＋2H＋，故A正確；電極Ⅱ為正極，酸性條件下，氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應生成水，電極反應式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，故B錯誤；由圖可知，該裝置為化學能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，故C錯誤；由A、B項分析可知，電池的總反應為2CO＋O2=2CO2，反應中沒有氫離子的生成和消耗，所以工作一段時間后溶液的pH不變，故D錯誤。2．用原電池原理可以除去酸性廢水中的三氯乙烯和AsOeq\o\al(－,3)，其原理如圖所示(導電殼內(nèi)部為納米鐵)。下列說法正確的是()A．納米鐵發(fā)生還原反應B．正極電極反應式：C2HCl3＋5H＋＋8e－=C2H6＋3Cl－C．導電殼上電極反應式：AsOeq\o\al(－,3)＋SOeq\o\al(2－,4)＋14Fe2＋＋14H＋=FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2OD．該電池的負極材料易被環(huán)境腐蝕答案B解析據(jù)圖可知納米鐵生成Fe2＋，化合價升高，發(fā)生氧化反應，故A錯誤；原電池正極得電子發(fā)生還原反應，據(jù)圖可知在酸性條件下，正極上C2HCl3被還原為乙烷，則電極反應式為C2HCl3＋5H＋＋8e－=C2H6＋3Cl－，故B正確；據(jù)示意圖可知AsOeq\o\al(－,3)＋SOeq\o\al(2－,4)＋14Fe2＋＋14H＋=FeAsS↓＋13Fe3＋＋7H2O反應發(fā)生在含SOeq\o\al(2－,4)的酸性溶液中，導電殼上的反應為鐵被氧化成亞鐵離子，故C錯誤；負極材料鐵在導電殼內(nèi)部，所以負極材料不易被環(huán)境腐蝕，故D錯誤。3．2019年諾貝爾化學獎授予在鋰離子電池研究方面做出了貢獻的三位科學家。高能LiFePO4電池的反應原理：xLiFePO4＋nCeq\o(,\s\up7(充電),\s\do5(放電))xFePO4＋LixCn下列說法不正確的是()A．放電時，電子由電極b經(jīng)導線、用電器、導線到電極aB．充電時，Li＋向右移動，電極b的電勢大于電極a的電勢C．充電時，電極b的電極反應式：xLi＋＋xe－＋nC=LixCnD．放電時，電極a的電極反應式：xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFePO4答案B解析由電池總反應式以及電池的裝置圖可知，放電時，電極b為負極，電極a為正極，電子由負極經(jīng)導線、用電器、導線到正極，故A正確；充電時，電極b為陰極，電極a為陽極，陽離子向陰極移動，則Li＋向右移動，電極a為陽極，電勢更高，故B錯誤；充電時，電極b為陰極，得電子，發(fā)生還原反應，電極反應式為xLi＋＋xe－＋nC=LixCn，故C正確；放電時，電極a為正極，電極反應式為xFePO4＋xLi＋＋xe－=xLiFePO4，故D正確。4．鋁電池性能優(yōu)越，在工業(yè)上有廣泛的應用。如圖為用Al-Ag2O2電池電解尿素[CO(NH2)2]堿性溶液制氫氣(隔膜Ⅱ僅阻止氣體通過，a、b均為惰性電極)的裝置。下列說法不正確的是()A．電池工作時，電解質(zhì)溶液中Na＋移向Ag電極B．Al電極的電極反應為Al－3e－＋3OH－=Al(OH)3C．a(chǎn)電極上的電極反應為CO(NH2)2＋8OH－－6e－=COeq\o\al(2－,3)＋N2↑＋6H2OD．電池工作時，若有1molAg2O2在電極放電，理論上可以獲得氫氣44.8L(標準狀況)答案B解析Ag電極為原電池的正極，工作時，鈉離子(陽離子)移向正極，A正確；在強堿性電解質(zhì)環(huán)境中，Al電極的電極反應為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，B錯誤；a電極接電源的正極，為電解池的陽極，尿素作還原劑失電子，其中N元素化合價從－3價升到0價，在堿性環(huán)境中，＋4價的碳元素以COeq\o\al(2－,3)存在，C正確；1molAg2O2被還原時可以獲得4mole－，根據(jù)得失電子守恒，可以產(chǎn)生2molH2，標準狀況下體積為44.8L，D正確。5．H3BO3可以通過電解NaB(OH)4溶液的方法制備，其工作原理如圖，下列敘述錯誤的是()A．N室發(fā)生的電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．M室中稀硫酸可用鹽酸替代C．b膜為陰膜，產(chǎn)品室發(fā)生的反應為B(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋=H3BO3＋H2OD．理論上每生成1mol產(chǎn)品，陽極室可生成標準狀況下5.6L氣體答案B解析N室中石墨電極為陰極，電解時陰極上H2O得電子生成H2和OH－，電極反應式為2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，故A正確；M室中稀硫酸若用鹽酸替代，氯離子在陽極上放電生成的氯氣易污染空氣，H＋通過a膜進入產(chǎn)品室，鹽酸的濃度不斷減小，則M室溶液的導電性逐漸減弱，電解效率逐漸降低，不利于硼酸的生產(chǎn)，故B錯誤；M室中H＋通過陽離子交換膜a膜進入產(chǎn)品室，原料室中的B(OH)eq\o\al(－,4)通過陰離子交換膜b膜進入產(chǎn)品室，產(chǎn)品室中H＋和B(OH)eq\o\al(－,4)反應生成H3BO3，反應的離子方程式為B(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋=H3BO3＋H2O，故C正確；理論上每生成1mol產(chǎn)品，陽極室生成1molH＋和0.25molO2，標準狀況下0.25molO2的體積為5.6L，故D正確。6．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列敘述不正確的是()A．放電時負極反應為3Zn－6e－＋6OH－=3Zn(OH)2B．充電時陽極反應為Fe(OH)3－3e－＋5OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2OC．放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被還原D．充電時陰極溶液的堿性減弱答案D－＋6OH－=3Zn(OH)2，故A正確；充電時，陽極電極反應式與放電時正極反應式正好相反，陽極反應式為Fe(OH)3－3e－＋5OH－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O，故B正確；放電時，每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極被還原的K2FeO4的物質(zhì)的量為eq\f(3,6－3)mol＝1mol，故C正確；充電時，陰極反應式為3Zn(OH)2＋6e－=3Zn＋6OH－，有氫氧根離子生成，則溶液堿性增強，故D錯誤。7．我國科學家在天然氣脫硫研究方面取得了新進展，利用如圖裝置進行脫硫，將硫化氫氣體轉(zhuǎn)化成硫沉淀。已知甲、乙池中發(fā)生的反應如圖，下列說法正確的是()A．甲池中得到H2O2的反應，H2O2既是氧化產(chǎn)物也是還原產(chǎn)物B．電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，甲池溶液質(zhì)量變化3.4g，乙池溶液質(zhì)量保持不變C．光照時乙池電極上發(fā)生的反應為H2S＋Ieq\o\al(－,3)=3I－＋S＋2H＋D．甲池中碳棒上發(fā)生的電極反應為AQ＋2H＋－2e－=H2AQ答案B解析根據(jù)圖示可知在甲池中O2與H2AQ反應生成H2O2和AQ，O元素的化合價降低，H元素化合價沒有變化，所以H2O2是還原產(chǎn)物，A錯誤；根據(jù)圖示可知電路中每轉(zhuǎn)移0.2mol電子，反應生成0.1molH2O2，溶液質(zhì)量增加3.4g，而在乙池：H2S－2e－=S↓＋2H＋，產(chǎn)生的H＋通過全氟磺酸膜進入甲池，所以乙池溶液質(zhì)量保持不變，B正確；在乙池中，H2S失電子生成硫單質(zhì)，Ieq\o\al(－,3)得電子生成I－，發(fā)生反應為H2S＋Ieq\o\al(－,3)=3I－＋S↓＋2H＋，不是電極反應式，C錯誤；甲池中碳棒為正極，正極上發(fā)生還原反應，電極反應為AQ＋2H＋＋2e－=H2AQ，D錯誤。8．工業(yè)上為了處理含有Cr2Oeq\o\al(2－,7)酸性工業(yè)廢水，采用下面的處理方法：向工業(yè)廢水中加入適量NaCl，以Fe為電極進行電解，經(jīng)過一段時間，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工業(yè)廢水中鉻的含量已低于排放標準。請回答下列問題：(1)兩極發(fā)生反應的電極反應式：陰極：________________________________________________________________________。陽極：________________________________________________________________________。(2)寫出Cr2Oeq\o\al(2－,7)變?yōu)镃r3＋的離子方程式：_________________________________________________________________________________________________________________________。(3)廢水由酸性變?yōu)閴A性的原因是______________________________________________________________________________________________________________________________。(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨電極，原因是_____________________________。答案(1)2H＋＋2e－=H2↑Fe－2e－=Fe2＋(2)Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(3)H＋不斷在陰極上得電子生成H2而析出，且Cr2Oeq\o\al(2－,7)與Fe2＋的反應也消耗H＋，使得溶液由酸性變?yōu)閴A性(4)不能若改用石墨電極，陽極產(chǎn)物為Cl2，而不是Fe2＋，沒有Fe2＋的還原作用，Cr2Oeq\o\al(2－,7)就不能變?yōu)镃r3＋，也就不能轉(zhuǎn)化成Cr(OH)3沉淀而被除去解析(1)由于鐵作電極，故在電解時，陽極為Fe放電，電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，溶－=H2↑。(2)根據(jù)題意，在酸性條件下，溶液中生成了具有還原性的Fe2＋，此時Cr2Oeq\o\al(2－,7)被還原為Cr3＋，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒、元素守恒配平該反應的離子方程式為Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。9．(1)Fe還原水體中NOeq\o\al(－,3)的反應原理如圖所示。①作負極的物質(zhì)是________。②正極的電極反應式是________________________________________________________。(2)PbSO4熱激活電池可用作火箭、導彈的工作電源?；窘Y(jié)構如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應為PbSO4＋2LiCl＋Ca=CaCl2＋Li2SO4＋Pb。①放電過程中，Li＋向________(填“負”或“正”)極移動。②負極反應式為_______________________________________________________________。答案(1)①Fe②NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋10H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O(2)①正②Ca＋2Cl－－2e－=CaCl2解析(1)①由圖可知，F(xiàn)e失電子，故Fe為負極。②正極上NOeq\o\al(－,3)得電子轉(zhuǎn)化為NHeq\o\al(＋,4)，N由＋5價變?yōu)椋?價，正極反應為NOeq\o\al(－,3)＋8e－＋10H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋3H2O。(2)①原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，故Li＋向正極移動。②根據(jù)總反應可－－2e－=CaCl2。10．(1)綠色電源“直接二甲醚(CH3OCH3)燃料電池”的工作原理如圖所示：正極為________(填“A”或“B”)電極，H＋移動方向為________(填“由A到B”或“由B到A”)，寫出A電極的電極反應式：________________。(2)SO2和NOx是主要大氣污染物，利用如圖裝置可同時吸收SO2和NO。①a是直流電源的________極。②已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，陰極的電極反應為____________________。(3)VB2-空氣電池是目前儲電能力最高的電池。以VB2-空氣電池為電源，用惰性電極電解硫酸銅溶液如圖所示，該電池工作時的反應為4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，VB2極發(fā)生的電極反應為______________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)B由A到BCH3OCH3＋3H2O－12e－=2CO2＋12H＋(2)①負②2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O(3)2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O解析(1)燃料電池中燃料在負極失電子，氧氣在正極得電子，該燃料電池的正極為B電極，＋。(2)從圖中可看出，電解池的左槽HSOeq\o\al(－,3)進入后得到電子生成的S2Oeq\o\al(2－,4)轉(zhuǎn)入吸收池還原NO，左槽是陰極區(qū)，右槽稀硫酸和SO2一起進入后，SO2被氧化生成H2SO4，得到較濃的硫酸溶液，右槽是陽極區(qū)。①a與左槽電極連接，是直流電源的負極。②已知電解池的陰極室中溶液的pH在4～7之間，故陰極的電極反應為2HSOeq\o\al(－,3)＋2H＋＋2e－=S2Oeq\o\al(2－,4)＋2H2O。(3)VB2-空氣電池工作時的反應為4VB2＋11O2=4B2O3＋2V2O5，從圖中可知其電解質(zhì)溶液是KOH溶液，VB2極發(fā)生氧化反應，則電極反應為2VB2＋22OH－－22e－=V2O5＋2B2O3＋11H2O。11．(1)鉛酸蓄電池是最常見的二次電池：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O。充電時陰極反應為_____________________________________________________________。(2)二氧化硫-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，原理如圖所示。Pt(Ⅱ)上的電極反應式：____________________________________________________。(3)高鐵酸鈉(Na2FeO4)易溶于水，是一種新型多功能水處理劑，可以用電解法制取，離子反應為Fe＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up7(電解))FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，工作原理如圖所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色的FeOeq\o\al(2－,4)，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。電解一段時間后，ceq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(OH－))降低的區(qū)域在________(填“陰極室”或“陽極室”)；鐵電極發(fā)生的反應為_____________。答案(1)PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)(2)O2＋4H＋＋4e－=2H2O(3)陽極室Fe＋8OH－－6e－=FeOeq\o\al(2－,4)＋4H2O解析(1)根據(jù)總反應式可知，在陰極區(qū)，硫酸鉛得電子轉(zhuǎn)化為鉛，其電極反應式為PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)。(2)二氧化硫-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池中，Pt(Ⅱ)電極為電池的正極，發(fā)生的電極反應式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(3)用鐵做陽極電解氫氧化鈉制備高鐵酸鈉，陽極室鐵失去電子，發(fā)生氧化反應，結(jié)合氫氧根離子生成高鐵酸根離子和水，則電解一段時間后，c(OH－)降低的區(qū)域在陽極室，電極反應式為Fe＋8OH－