高考化学二轮复习电化学专项培优（二） 电极反应式的书写及电化学计算 课件(共38张PPT)

(共38张PPT)
2.(2025·湖南卷节选)在温和条件下，将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化学—化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10，该流程示意图如下：
回答下列问题：
(1)电解池中电极M与电源的_______极相连。
(2)CO放电生成C2H4的电极反应式为_______________________________。
正
2CO＋8e－＋6H2O===C2H4＋8OH－
解析　(1)由图可知，N电极上CO转化为C2H4，C元素化合价下降，发生还原反应，N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连。(2)CO发生得电子的还原反应转化为C2H4，电解液是碱性环境，电极反应式为2CO＋8e－＋6H2O===C2H4＋8OH－。
3.(2024·浙江6月选考)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图所示，正极上的电极反应式是_______________________。该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为________。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 mol·L-1；电荷量q(C)＝电流I(A)×时间(s)；NA＝6.0×1023 mol-1；e＝1.60×10-19 C。]
70%
(1)阳极上生成Pb(CH2CH3)4的电极反应式为________________________________。
(2)为了实现阴极产物的循环利用，电解一段时间后，需在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl，其原理是_____________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________。
阴极MgCl＋得到电子发生还原反应生成镁单质：MgCl＋＋2e－===Mg＋Cl－，在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl，发生反应CH3CH2Cl＋Mg
===CH3CH2MgCl，实现阴极产物的循环利用
(3)为减少铅污染，Pb(CH2CH3)4被限制使用。(CH3O)2CO是一种潜在替代品，其电解合成的原理如图所示(Pt/C为催化剂)。总反应化学方程式为_________________________________；外电路转移1 mol电子时，理论上可生成(CH3O)2CO的物质的量为________mol。
0.5
2CH3OH＋CO2===(CH3O)2CO＋H2O
1.电极反应式的书写
(1)根据物质变化书写电极反应式
(2)根据总反应式书写电极反应式
步骤一：根据电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。
步骤二：找出正(阴)、负(阳)极，失电子的电极为负(阳)极；确定溶液的酸碱性。
步骤三：写电极反应式。
负(阳)极反应：还原剂－ne－===氧化产物
正(阴)极反应：氧化剂＋ne－===还原产物
1.(2025·河南五市一模联考节选)电解催化CO2制甲醇装置如图所示：

铜电极上电解催化CO2制甲醇的电极反应式为_______________________________。
CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O
3.(2025·四川巴中一模节选)二氧化碳也可用电化学方法进行还原，下面是二氧化碳在电极表面被还原为产品M的示意图。
(1)写出该电极反应式：___________________________。
(2)在二氧化碳流速为20 mL·min-1(已换算成标准状况)，阴极板面积为100 cm2条件下，测得M的生成速率为6.0×10-5 mol·cm-2·h-1，则二氧化碳的转化率为________。
11.2%
CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH
4.(2025·重庆一模节选)电解CO2可以制取CH3OH，其电解原理如图所示。双极膜内为水，电解时双极膜内的水解离成H＋和OH－，分别向两侧发生迁移。

(1)电源的负极是________(填“A”或“B”)。
(2)催化电极的电极反应式为______________________________。
(3)当催化电极生成48 g CH3OH时，阳极室溶液增加的质量为________g。
B
CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O
81
1.(3分)(2025·江西一模)乙醇和水蒸气在高温下重整得到CO、H2和CO2的混合气体，通过碱溶液吸收、干燥得到CO和H2体积比1∶3的混合气体，由该混合气体组成的碱性燃料电池如图所示。

放电过程中，b极的电极反应式为___________________________________。
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2.(6分)(2025·广西来宾一模)通过电催化将CO2转化为CH3OH的装置如图所示。

(1)Pt电极是________(填“阴极”或“阳极”)。
(2)若忽略电解液体积变化，电解过程中阴极室的浓度基本不变，写出阴极电极反应式：______________________________。
阳极
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CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O
解析　根据电催化将CO2转化为CH3OH的装置图可知，CO2转化为CH3OH时化合价降低，得到电子，为阴极反应；(1)因通入CO2的电极为阴极，则Pt电极为阳极；(2)若忽略电解液体积变化，电解过程中阴极室的浓度基本不变，说明未消耗NaHCO3，则阴极电极反应式为CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O。
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4.(6分)(2025·山东淄博一模)电解制锰如图所示，则b极的电极反应式为_________________________________。电解时需保持阴极室溶液pH不宜过低的原因是_______________________________________________
____________。
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
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解析　电解制锰过程中，Mn2+在阴极得到电子生成Mn，则a为阴极，b为阳极，阳极水失去电子生成氧气，则b极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。电解时需保持阴极室溶液pH不宜过低的原因是pH过低，电解液中c(H＋)增大，氧化性增强，H＋优先在阴极放电。
pH过低，电解液中c(H＋)增大，氧化性增强，H＋优先在阴极放电
5.(6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________。
2NA
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6.(6分)(2025·湖南岳阳一模)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱酸环境下CO2甲醇化，工作原理如图所示。
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H2
(1)实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上会产生气体a导致法拉第效率降低，气体a的分子式为___________。
(2)阴极生成甲醇的电极反应式为_______________________________。
CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O
解析　(1)结合图示可知，H＋通过质子交换膜流向阴极区，因此右侧电极区为阴极，当溶液酸性增强，阴极法拉第效率降低，则通过电极的电子部分生成了其他气体，结合题意可得电极反应式应为2H＋＋2e－===H2↑，因此气体a的分子式为H2；(2)结合图示可知，右侧电极区为阴极，CO2在阴极得到电子生成甲醇，因此阴极电极反应式为CO2＋6e－＋6H＋===CH3OH＋H2O。
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(电解液由锂盐和有机溶剂组成)
电池工作时，理论上为宇航员提供标准状况下11.2 L的氧气时，正极材料的质量变化为________g。
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9.(6分)(2025·江苏一模)电催化CO2还原制备碳氢化合物，其装置原理如图所示。

(1)电池工作过程中，阴极生成C3H6的电极反应式为__________________________
______。
(2)每转移2 mol电子，阳极室溶液质量减少________g。
3CO2＋18H＋＋18e－===C3H6＋
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6H2O
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解析　(1)从电催化CO2还原制备碳氢化合物装置图可知，装置中使用了质子交换膜，左侧惰性电极发生H2O－e－―→O2↑＋H＋氧化反应，该电极为阳极，右侧石墨烯电极发生CO2＋e－―→C3H6或C2H4等碳氢化合物，为还原反应，该电极为阴极，其中生成C3H6的电极反应式为3CO2＋18H＋＋18e－===C3H6＋6H2O。(2)左侧惰性电极为阳极，发生电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，且H＋由阳极室通过质子交换膜移向阴极室，每转移2 mol电子，生成0.5 mol O2，移走2 mol H＋，阳极室溶液质量减少 0.5 mol×32 g·mol-1＋2 mol×1 g·mol-1＝18 g。
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10.(9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_____________________________________。
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11.(9分)中国科学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·mol-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_______________________________。
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负极
CO2－6e－＋6H－===CH3OH＋H2O
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