資源簡介

(共29張PPT)
電極反應式書寫及電化學計算
主觀題突破
真題演練
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1.[2020·江蘇，20(2)]HCOOH燃料電池。
研究HCOOH燃料電池性能的裝置如圖所
示，兩電極區(qū)間用允許K＋、H＋通過的
半透膜隔開。
①電池負極電極反應式為_____________
_________________________；放電過程
中需補充的物質(zhì)A為________(填化學式)。
HCOO－＋
H2SO4
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②如圖所示的HCOOH燃料電池放電的本質(zhì)是通過HCOOH與O2的反應，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，其反應的離子方程式為______________________
___________________________________________。
2HCOOH＋2OH－＋O2
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2.[2023·北京，16(3)]近年研究發(fā)現(xiàn)，電催化CO2和含氮物質(zhì)( 等)在常溫常壓下合成尿素，有助于實現(xiàn)碳中和及解決含氮廢水污染問題。向一定濃度的KNO3溶液通CO2至飽和，在電極上反應生成CO(NH2)2，電解原理如圖所示。
①電極b是電解池的_____極。
陽
電極b上發(fā)生H2O失電子生成O2的氧化反應，是電解池的陽極。
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2.[2023·北京，16(3)]近年研究發(fā)現(xiàn)，電催化CO2和含氮物質(zhì)( 等)在常溫常壓下合成尿素，有助于實現(xiàn)碳中和及解決含氮廢水污染問題。向一定濃度的KNO3溶液通CO2至飽和，在電極上反應生成CO(NH2)2，電解原理如圖所示。
②電解過程中生成尿素的電極反應式是______
______________________________________。
＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O
a極硝酸根離子得電子轉(zhuǎn)化為尿素，再結合酸性環(huán)境可分析出電極反應式為
＋16e－＋CO2＋18H＋===CO(NH2)2＋7H2O。
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3.[2021·湖南，16(4)(5)]氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運，可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。
方法Ⅱ.氨電解法制氫氣
利用電解原理，將氨轉(zhuǎn)化為高純氫氣，其裝置如圖
所示。
(4)電解過程中OH－的移動方向為__________(填“從左往右”或“從右往左”)。
從右往左
由圖可知，通NH3的一極氮元素化合價升高，發(fā)生氧化反應，為電解池的陽極，則另一電極為陰極，電解過程中OH－移向陽極，則從右往左移動。
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(5)陽極的電極反應式為_______________________
___________。
2NH3－6e－＋6OH－===
N2＋6H2O
陽極NH3失電子發(fā)生氧化反應生成N2，結合堿性條件，電極反應式為2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。
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4.[2021·山東，17(4)]利用膜電解技術(裝置如圖所示)，以Na2CrO4為主要原料制備Na2Cr2O7的總反應的化學方程式為4Na2CrO4＋4H2O
2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。則Na2Cr2O7在____(填“陰”或“陽”)極室制得，電解時通過膜的離子主要為_______。
陽
Na＋
考向預測
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1.(2023·江蘇省百校高三下學期第三次聯(lián)考)近年來，生物電催化技術運用微生物電解池實現(xiàn)了CO2的甲烷化，其工作原理如圖所示。
(1)微生物電解池實現(xiàn)CO2甲烷化的陰極電極反應式為______________________________。
CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O
由圖可知，CO2在陰極得電子生成CH4，根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒配平電極反應式：CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O。
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標準狀況下112 m3 CH4的物質(zhì)的量為 ＝5×103 mol，由
電極反應式CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O可知轉(zhuǎn)移電子5×103 mol×
8＝4×104 mol。
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(2)如果處理有機物[(CH2O)n]產(chǎn)生標準狀況下112 m3 CH4，則理論上導線中通過電子的物質(zhì)的量為____________。
4×104 mol
標準狀況下112 m3 CH4的物質(zhì)的量為 ＝5×103 mol，由
電極反應式CO2＋8H＋＋8e－===CH4＋2H2O可知轉(zhuǎn)移電子5×103 mol×
8＝4×104 mol。
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2.(2023·海安高級中學高三下學期3月月考)含苯乙烯的廢水會對環(huán)境造成嚴重的污染，可采用電解法進行處理，其工作原理如圖(電解液是含苯乙烯和硫酸的廢水，pH＝6.2)，已知：·OH(羥基自由基)具有很強的氧化性，可以將苯乙烯氧化成CO2和H2O。
若電路中通過10 mol電子，則有_____ g苯乙烯被羥基自由基完全氧化成CO2和H2O。
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苯乙烯被羥基自由基完全氧化成CO2和H2O的關系式為
C8H8～8CO2～40e－
104 g 40 mol
m 10 mol，解得m＝26 g。
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3.(2023·海安高級中學高三下學期階段考試)用電解法可將CO2轉(zhuǎn)化為多種燃料，原理如圖所示。
若陰極只生成CO、HCOOH、C2H4，且各產(chǎn)物的生成速率相同，則相同條件下，Pt電極上產(chǎn)生的O2與Cu電極上產(chǎn)生的C2H4的體積比為______。
4∶1
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設陰極生成CO、HCOOH、C2H4的物質(zhì)的量各為1 mol，則陰極共得到電子的物質(zhì)的量為2 mol＋2 mol＋6 mol×2＝16 mol，則相同條件下，Pt電極上OH－失電子產(chǎn)生的O2的物質(zhì)的量為 ＝4 mol，相同條件下，Pt電極上產(chǎn)生的O2與Cu電極上產(chǎn)生的C2H4的體積比為4∶1。
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4.(2023·海安高級中學高三下學期模擬)CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學家利用電化學裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如圖所示，若生成的乙烯和乙烷的物質(zhì)的量之比為1∶1，則陽極的電極反應式為_______________________________________。
4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O
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由圖可知，電極B為電解池的陽極，甲烷在陽極失去電子與O2－發(fā)生氧化反應生成乙烯、乙烷和水，電極反應式為4CH4＋3O2－－6e－===C2H4＋C2H6＋3H2O。
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5.(2023·淮陰中學高三下學期一模)含氮化合物(NOx、 等)是環(huán)境污染物，可用三維電極法消除其污染。
它是在傳統(tǒng)的電解槽兩電極之間填充粒狀或碎
屑狀材料，填充的粒子電極表面能帶電，成為
新的一極(第三極)。如圖為用三維電極法處理
氨氮廢水的原理圖，石墨板作為陰、陽極，自
制活性炭為填充材料，電解一定濃度的
(NH4)2SO4、NH4Cl與NaCl的酸性混合溶液來
進行模擬。
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(1)該裝置可以生成大量氧化性更強的·OH，
·OH去除 的離子方程式為____________
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===N2↑＋6H2O＋2H＋
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(2)相比于傳統(tǒng)的二維電極反應系統(tǒng)，三維電極的優(yōu)點有______________
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率；能耗低，能降低運行成本；粒子電極表面會生成許多強氧化性物質(zhì)，提高了氧化效率
提高了電流效
相比于傳統(tǒng)的二維電極反應系統(tǒng)，三維電極的電極比表面積增大，提高了電流效率；三維電極能耗低，能降低運行成本，粒子電極表面會生成許多強氧化活性物質(zhì)，提高了催化效率，沒有電催化氧化對陽極的嚴格要求。
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6.(2023·江蘇省決勝新高考高三下學期大聯(lián)考)電解氧化吸收法可以消除氮氧化物污染：其原理如圖所示。從A口出來的物質(zhì)是_______________。電解池陰極的電極反應式為_________________________________。
O2和較濃的硫酸
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則陽極室的硫酸濃度會變大，故從A口中出來的物質(zhì)是O2和較濃的硫酸；
本課結束

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