高考化学——陌生电极反应方程式的书写 11页

陌生电极反应方程式的书写 ‎1．如图所示3套实验装置，分别回答下列问题。‎ ‎（1）装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向插入铁钉的玻璃筒内滴入K3[Fe(CN)6] 溶液，即可观察到铁钉附近的溶液变蓝色沉淀，表明铁被 (填“ 氧化”或“还原”)；向插入碳棒的玻璃筒内滴入酚酞溶液，可观察到碳棒附近的溶液变红，该电极反应为 。‎ ‎（2）装置2中的石墨是 极(填“正”或“负”)，该装置发生的总反应的离子方程式为 。‎ ‎（3）装置3中甲烧杯盛放100 mL 0.2 mol/L的NaCl溶液，乙烧杯盛放100 mL 0.5 mol/L的CuSO4溶液。反应一段时间后，停止通电。向甲烧杯中滴入几滴酚酞，观察到石墨电极附近首先变红。‎ ‎ ①电源的M端为 极；甲烧杯中铁电极的电极反应为 。‎ ‎ ②乙烧杯中电解反应的离子方程式为 。‎ ‎ ③下列金属防腐的措施中， 水中的钢闸门连接电源的负极使用的是 法；地下钢管连接镁块使用的是 法。‎ ‎2．(1)燃料电池的工作原理如下图所示。‎ ‎ ‎ ‎①氢氧燃料电池，该电池工作时，b口通入的物质为___________。‎ ‎ 该电池总反应为_____________ _。‎ ‎ 负极的电极反应式_____________ _。‎ ‎ 正极的电极反应式_____________ _。‎ ‎②甲烷燃料电池，该电池工作时，b口通入的物质为___________。‎ ‎ 该电池总反应为_____________ _。‎ ‎ 负极的电极反应式_____________ _。‎ ‎ 正极的电极反应式_____________ _。‎ ‎③甲醇燃料电池，该电池工作时，b口通入的物质为___________。‎ ‎ 该电池总反应为_____________ _。‎ ‎ 负极的电极反应式_____________ _。‎ ‎ 正极的电极反应式_____________ _。‎ ‎④乙醇燃料电池，该电池工作时，b口通入的物质为___________。‎ ‎ 该电池总反应为_____________ _。‎ ‎ 负极的电极反应式_____________ _。‎ ‎ 正极的电极反应式_____________ _。‎ ‎⑤甲醇/过氧化氢燃料电池，该电池工作时，b口通入的物质为___________。‎ ‎ 该电池总反应为_____________ _。‎ ‎ 负极的电极反应式_____________ _。‎ ‎ 正极的电极反应式_____________ _。‎ ‎(2)利用电化学原理将CO、SO2转化为重要化工原料，装置如图所示：‎ ‎ ‎ ‎ ①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的一极电极反应式 。‎ ‎ ②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，则负极的电极反应式为 。‎ ‎ ③若A为NO2，B为O2，C为HNO3，则负极的电极反应式为 。‎ ‎ ③若A为NO，B为O2，C为HNO3，则负极的电极反应式为 。‎ ‎(3)工业上可采用电化学的方法获得N2H4，装置如右图所示，则通入氧气的 一极为 （填“正极”、“负极”），NH3反应的电极反应式为 。肼（N2H4）可以在纯氧中燃烧生成氮气和水，为了充分利用其能量， 有人设计了原电池装置，电极材料是多孔石墨电极，电解质为能够传导H+的固体电解质，请写出负极反应式 。‎ ‎(4)①熔融碳酸盐CO燃料电池工作原理如图所示，A、B极的电极反应分别是 、‎ ‎ 。‎ ‎ ‎ ‎ 第2(4)①题 第2(4)②题 ‎ ②碳酸盐燃料电池，以一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质，操作温度为650 ℃，在此温度下以镍为催化剂，以煤气（CO、H2的体积比为1∶1）直接做燃料，其工作原理如图所示。‎ ‎ 电池负极反应式为 。‎ ‎ ③NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料电池,其原理见右图，石墨Ⅰ为电池的 极；该电池在使用过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物Y，其电极反应式为 。氧气在石墨Ⅱ电极上发生的电极反应式为 。 ‎ ‎ 第2(4)③题 第2(5)①题 ‎(5)①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，目前得到广泛的研究，右图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池的工作原理示意图。回答下列问题：‎ ‎ A极为电池 极，电极反应式为 。B电极发生的电极式为 。‎ ‎②如图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在两极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导阳极生成的O2－(O2＋4e－=2O2－)。‎ d电极的名称为___________，d电极上的电极反应式为：‎ ‎___ _________________。‎ ‎③依据反应C3H8(g)＋5O2(g)＝3CO2(g)＋4H2O(l)可以设计一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丙烷气体；燃料电池内部是熔融的掺杂着氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在其内部可以传导O2—。在电池内部O2—移向_ ___极（填“正”或“负”）；电池的负极反应式为 。‎ ‎3．（1）右图表示使用新型电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液制造出既能提供能量，同时又能实现氮固定的新型燃料电池。请写出该电池的正极反应式 。生产中可分离出的物质A的化学式为 。‎ ‎ ‎ ‎ 第3（1）图 第3（2）图 ‎（2）微生物燃料电池是一种利用微生物将化学能直接转化成电能的装置。已知某种葡萄糖微生物燃料电池中，电解质溶液为酸性，示意图如下：‎ ‎ ①该电池外电路电子的流动方向为 (填写“从A到B”或“从B到A”)。‎ ‎ ②葡萄糖发生的电极反应式为 。‎ ‎(3)由Mg可制成“镁－次氯酸盐”燃料电池，其装置示意图如右图，则Mg是该电池的 极，该电池反应的离子方程式为 ___________ ____ ___ _______。‎ ‎ ‎ ‎ 第3（3）图 第3（4）图 ‎ ‎ ‎(4)直接硼氢化物燃料电池的原理如图，负极的电极反应式为 。电池总反应的离子方程式为 。‎ ‎4．用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH）表示），NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：‎ Ni(OH)2＋M NiO(OH)＋MH ‎ 电池放电时，负极电极反应式为 ； 充电完成时，全部转化为NiO(OH)，若继续充电，将在一个电极产生O2，O2扩散到另一个电极发生电极反应被消耗，从而避免产生的气体引起电池爆炸，此时，阴极电极反应式为 。‎ ‎5．电化学气敏传感器法是测定汽某些气体含量常用的方法之一。‎ ‎ ①CO传感器的工作原理如下图所示，则工作电极的反应式为 。‎ ‎ ‎ ‎ ②氯气含量检测仪中，原电池工作原理示意图如图：则Cl2在Pt电极放电的电极反应为____________。‎ ‎ ‎ ‎ ③连续自动监测氮氧化物（NOx）的仪器——动态库仑仪已获得实际应用。它的工作原理如下图所示。NiO电极上NO发生的电极反应式为 。‎ ‎ ‎ ‎6．科学家用氮化镓材料与铜组装如右图的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。‎ ‎ ‎ ‎ 写出铜电极表面的电极反应式 ，为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量 （选填“盐酸”或“硫酸”）．‎ ‎7．（2016·浙江）催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平衡反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：‎ CO2（g）+3 H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7kJ·mol-1 I CO2（g）+ H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2 II 某实验室控制CO2和H2初始投料比为1:2.2，经过相同反应时间测得如下实验数据：‎ T(K)‎ 催化剂 CO2转化率（%）‎ 甲醇选择性（%）‎ ‎543‎ Cat.1‎ ‎12.3‎ ‎42.3‎ ‎543‎ Cat.2‎ ‎10.9‎ ‎72.7‎ ‎553‎ Cat.1‎ ‎15.3‎ ‎39.1‎ ‎553‎ Cat.2‎ ‎12.0‎ ‎71.6‎ ‎【备注】Cat.1:Cu/ZnO纳米棒；Cat.2:Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醛的百分比 已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为-283.0kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1‎ ‎ ②H2O（l） H2O（g） ΔH3=44.0kJ·mol-1‎ 请回答（不考虑温度对ΔH的影响）：‎ ‎（5）研究证实，CO2也可在酸性水溶液中通过电解生成甲醇，则生成甲醇的反应发生在 极，该电极反应式是 。‎ ‎8．(2016·天津)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：‎ ‎（5）化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的Na2FeO4，同时获得氢气：Fe+2H2O+2OH−FeO42−+3H2↑，工作原理如图1所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色的FeO42−，镍电极有气泡产生。若氢氧化钠溶液浓度过高，铁电极区会产生红褐色物质。已知：Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，易被H2还原。‎ ‎ ‎ ‎①电解一段时间后，c(OH−)降低的区域在______ _(填“阴极室”或“阳极室”)。‎ ‎②电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因是_____ __。‎ ‎③c( Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2，任选M、N两点中的一点，分析c(Na2FeO4)‎ 低于最高值的原因：____________ _。‎ ‎9．（2015·山东）利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。LiOH可由电解法制备，钴氧化物可通过处理钴渣获得。‎ ‎（1）利用如图装置电解制备LiOH，两电极区电解液分别为LiOH和LiCl溶液。B极区电解液为__________溶液（填化学式），阳极电极反应式为__________ ，电解过程中Li+向_____电极迁移（填“A”或“B”）。‎ ‎ ‎ 第4题图 第5题图 ‎10．（2015·北京）（4）利用下图所示装置从海水中提取CO2，有利于减少环境温室气体含量。‎ ‎①结合方程式简述提取CO2的原理： 。‎ ‎②用该装置产生的物质处理b室排出的海水，合格后排回大海。处理至合格的方法是 ‎ ‎ 。‎ ‎11．（2014·江苏）硫化氢的转化是资源利用和环境保护的重要研究课题。由硫化氢获得硫单质有多种方法。‎ ‎（1）将烧碱吸收H2S后的溶液加入到如题20图—1所示的电解池的阳极区进行电解。电解过程中阳极区发生如下反应：S2－—2e－S （n—1）S+ S2－ Sn2－‎ ‎①写出电解时阴极的电极反应式： 。‎ ‎②电解后阳极区的溶液用稀硫酸酸化得到硫单质，其离子方程式可写成 。‎ ‎12．（2014·全国理综II）铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及X射线防护材料等。回答下列问题：‎ ‎（3）PbO2可由PbO与次氯酸钠溶液反应制得反应的离子方程式为 ；PbO2也可以通过石墨为电极Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为_ _ 。阴极上观察到的现象是_ _ ；若电解液中不加入Cu(NO3)2，阴极发生的电极反应式为 ‎ ‎_，这样做的主要缺点是_ 。‎ ‎13．（2014·全国理综I卷）次磷酸（H3PO2）是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。回答下列问题：‎ ‎ （4）H3PO2也可用电渗析法制备。“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____________________________________。‎ ‎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 。‎ ‎14．（2014·重庆卷）氢能是最重要的新能源。储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。‎ ‎（4）一定条件下，题11图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。‎ ‎ ‎ ‎①导线中电子转移方向为 。（用A、D表示）②生成目标产物的电极反应式为 。‎ ‎15．(1)[2013·重庆理综，11(2)]电化学降解NO的原理如图所示。‎ ‎①电源正极为_______(填“A”或“B”)，阴极反应式为______________________________。‎ ‎ (2)[2013·福建理综，23(2)②]利用H2S废气制取氢气的方法有多种。其中电化学法如图所示。反应池中反应物的流向采用气、液逆流方式，其目的是____ ____；反应池中发生反应的化学方程式为______________ ____。反应后的溶液进入电解池，电解总反应的离子方程式为________ ____。‎ ‎(3)[2013·山东理综，28(3)(4)]①下图为电解精炼银的示意图，________(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体产生，则生成该气体的电极反应式为________。‎ ‎②为处理银器表面的黑斑(Ag2S)，将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触，使Ag2S转化为Ag，食盐水的作用是________________。‎ ‎ (4)[2012·新课标全国卷，36(3)]粗铜的电解精炼如图所示。在粗铜的电解过程中，粗铜板应是图中电极________(填图中的字母)；在电极d上发生的电极反应式为__________；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe，它们在电解槽中的存在形式和位置为_______________________________________________。‎ ‎(5)(2012·海南，16)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。‎ ‎ 回答下列问题：‎ ‎①甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为__________________、__________________________。‎ ‎②闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是__________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为__________________________________。‎ ‎(6)（2012·重庆）尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。‎ ‎①电源的负极为 （填“A”或“B”）。‎ ‎②阳极室中发生的反应依次为 、 。‎ ‎③电解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将 ；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为 g（忽略气体的溶解）。‎ ‎ ‎ ‎16．（2014·山东卷）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7—和AlCl4—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AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为 。‎ ‎17．(2011·广东)由熔盐电解法获得的粗铝含一定量的金属钠和氢气，这些杂质可采用吹气精炼法除去，产生的尾气经处理后可用于钢材镀铝。工艺流程如下：‎ ‎(注：NaCl熔点为801 ℃；AlCl3在181 ℃升华)‎ ‎ (4)镀铝电解池中，金属铝为________极。熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl和Al2Cl形式存在，铝电极的主要电极反应式为____________________________。‎ ‎18．（2015·新课标II）二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效低毒的消毒剂，回答下列问題：‎ ‎（2）实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2(亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：‎ ‎①电解时发生反应的化学方程式为 。‎ ‎19．（2015·广东）32．（16分）七铝十二钙（12CaO·7Al2O3）是新型的超导材料和发光材料，用白云石（主要含CaCO3和MgCO3）和废Al片制备七铝十二钙的工艺如下：‎ ‎（4）电解制备Al（OH）3时，电极分别为Al片和石墨，电解总反应方程式为 。‎ ‎20．（2014·北京）NH3经一系列反应可以得到HNO3，如下图所示。‎ ‎（4）IV中，电解NO制备 NH4NO3，其工作原理如右图所示，为使电解产物全部转化为NH4NO3，需补充物质A，A是_____________，说明理由：_______________ _。‎