电极反应和电池反应方程式知识点

电极反应：是指原电池中正、负极发生的还原、氧化反应，此类反应又称半反应，电极反应还指电解池中阳极和阴极的反应，此类反应遵从电子和电荷、原子守恒。
电池反应方程式：是指在电池放电过程中电池发生的自发的氧化还原反应，是负极和正极根据电子守恒得出的总反应方程式。

电极反应和电池反应方程式知识点题库

第29届奥运会期间，作为马拉松领跑车和电视拍摄车的汽车，装着“绿色心脏”——质子交换膜燃料电池，其工作原理如图所示。下列叙述中正确的是（）

A . 通入空气的电极发生氧化反应 B . 通入氢气的电极为正极 C . 正极的电极反应式为：O₂+4H⁺-4e^-==2H₂O D . 总反应式为：O₂+2H₂=2H₂O

镁是海水中含量较多的金属元素，单质镁、镁合金以及镁的化合物在科学研究和工业生产中用途非常广泛．

（1） Mg₂Ni是一种储氢合金，已知：
Mg（s）+H₂（g）=MgH₂（s）△H₁=﹣74.5kJ•mol^﹣¹
Mg₂Ni（s）+2H₂（g）=Mg₂NiH₄（s）△H₂=﹣64.4kJ•mol^﹣¹
Mg₂Ni（s）+2MgH₂（s）=2Mg（s）+Mg₂NiH₄（s）△H₃
则△H₃=kJ•mol^﹣¹
（2）工业上可用电解熔融的无水氯化镁获得镁．其中氯化镁晶体脱水是关键的工艺之一．一种正在试验的氯化镁晶体脱水的方法是：先将MgCl₂•6H₂O转化为MgCl₂•NH₄Cl•nNH₃ ，然后在700℃脱氨得到无水氯化镁，脱氨反应的化学方程式为；
（3）镁的一种化合物氯酸镁[Mg（ClO₃）₂]常用作催熟剂、除草剂等．为了确定实验室制备的Mg（ClO₃）₂•6H₂O的纯度，做如下试验：
步骤1：准确称量3.50g产品配成100mL溶液．
步骤2：取10mL于锥形瓶中，加入10mL稀硫酸和20mL 1.000mol•L^﹣¹的FeSO₄溶液，微热．
步骤3：冷却至室温，用0.100mol•L^﹣¹ K₂Cr₂O₇溶液滴定至终点，此过程中反应的离子方程式为：Cr₂O₇²^﹣+6Fe²⁺+14H⁺═2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
步骤4：将步骤2、3重复两次，平均消耗K₂Cr₂O₇溶液15.00mL．产品中Mg（ClO₃）₂•6H₂O的纯度为（用百分号表示，精确到小数点后一位）
（4）
以二氧化钛表面覆盖Cu₂Al₂O₄为催化剂，可以将CO₂和CH₄直接转化成乙酸．在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如1图所示.250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是
（5） Li₂O、Na₂O、MgO均能吸收CO₂ ．
①如果寻找吸收CO₂的其它物质，下列建议合理的是
a．可在碱性氧化物中寻找
b．可在ⅠA、ⅡA族元素形成的氧化物中寻找
c．可在具有强氧化性的物质中寻找
②Li₂O吸收CO₂后，产物用于合成Li₄SiO₄ ， Li₄SiO₄用于吸收、释放CO₂ ，原理是：在500℃，CO₂与Li₄SiO₄接触后生成Li₂CO₃；平衡后加热至700℃，反应逆向进行，放出CO₂ ， Li₄SiO₄再生，说明该原理的化学方程式是
（6）利用反应A可将释放的CO₂转化为具有工业利用价值的产品．反应A：CO₂+H₂O $\text{[math]}$ CO+H₂+O₂高温电解技术能高效实现（3）中反应A，工作原理示意图如图2：CO₂在电极a放电的反应式是．

可以将反应E+B²⁺=E²⁺+B设计成原电池，下列4个电极反应：

①B﹣2e^﹣=B²⁺

②E﹣2e^﹣=E²⁺

③B²⁺+2e^﹣=B

④E²⁺+2e^﹣=E

其中表示负极反应和正极反应的分别是（）

A . ②和③ B . ②和① C . ③和① D . ④和①

写出以石墨作电极电解盐酸的电极反应式：

阳极：

阴极：

总反应：．

电解NaCl溶液的装置如图所示，下列说法不正确的是（）

A . 铁电极上的电极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺ B . 溶液中Na⁺由石墨电极向铁电极移动 C . 通电一段时间后，可看到铁电极附近溶液变红 D . 通电一段时间后，可看到试管中溶液变蓝

SO₂、CO、CO₂、NO_x是对环境影响较大的几种气体，对它们的合理控制和治理是优化我们生存环境的有效途径．

（1）利用电化学原理将CO、SO₂转化为重要化工原料，装置如图1所示：
①若A为CO，B为H₂ ， C为CH₃OH，则通入CO的为极(填“正”或“负”)。
②若A为SO₂ ， B为O₂ ， C为H₂SO₄ ，则负极的电极反应式为：。
（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2所示。
①电池总反应为。
②以此电源电解足量的硝酸银溶液，若阴极产物的质量为21.6g，电解后溶液体积为2L，溶液的pH约为。
（3）某研究小组利用下列装置用N₂O₄生产新型硝化剂N₂O₅。
①现以H₂、O₂、熔融盐Na₂CO₃组成燃料电池，采用电解法制备N₂O₅ ，装置如图所示，其中Y为CO₂。在该电极上同时还引入CO₂的目的是。
②电解过程中，生成N₂O₅的电极反应方程式为。

二氧化锆(ZrO₂)是最重要的氧离子固体电解质，用于制造燃料电池、氧气含量测定仪等。可由锆英砂（主要成分为ZrSiO₄ ，也可表示为ZrO₂·SiO₂；含有少量Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂杂质）通过如工艺流程法制得。

已知：①ZrO₂具有两性，高温与纯碱共熔生成可溶于水的Na₂ZrO₃ ，与酸反应生成ZrO²⁺。

②部分金属离子在实验条件下开始沉淀和完全沉淀的pH如下表。

金属离子	Fe³⁺	Al³⁺	ZrO²⁺
开始沉淀时pH	1.9	3.3	6.2
沉淀完全时pH	3.2	5.2	8.0

请回答下列问题：

（1）已知Zr元素的原子序数是40，请写出它在周期表中的位置：。
（2）烧结时ZrSiO₄发生反应的化学方程式为；滤渣1的化学式为。
（3）调节pH=a时，a的范围应该是；用氨水调节pH=b时，所发生反应的离子方程式为。
（4）本题的流程中，一共有三步过滤操作，北中最后一步过滤所得的Zr(OH)₄沉淀需要洗涤，证明该沉淀已经洗涤干净的最佳操作方法是：。
（5）工业上用铝热法冶炼锆，写出以ZrO₂通过铝热法制取锆的化学方程式：。
（6）一种新型燃料电池用掺杂Y₂O₃的ZrO₂晶体作电解质在熔融状态下传导O^2- ，一极通入空气，另一极通入乙烷，写出负极的电极反应式：。

一种光化学电池的结构如下图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl(s) $\text{[math]}$ Ag (s)+Cl(AgCl)，[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl(AgCl)＋e^－→Cl^－(aq)，若将光源移除，电池会立即回复至初始状态。下列说法正确的是（）

A . 光照时，电流由Y流向X B . 光照时，Pt电极发生的反应为2Cl^－＋2e^－=Cl₂ C . 光照时，Cl^－向Ag电极移动 D . 光照时，电池总反应为：AgCl(s) + Cu⁺(aq) $\text{[math]}$ Ag (s) + Cu²⁺(aq) + Cl^—(aq)

有A、B两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质。分别设计如图所示的原电池，请完成以下问题：

（1）负极材料：A池，B池。
（2）电极反应式：A池正极；
B池负极。
由上述实验分析“利用金属活动性顺序表直接判断原电池的正负极”是(填“可靠”或“不可靠”)。

镍钴锰三元材料是近年来开发的一类新型锂离子电池正极材料，具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点。镍钴锰三元材料中Ni为主要活泼元素，通常可以表示为：LiNi_aCo_bMn_cO₂ ，其中a+b+c=1，可简写为LiAO₂。充电时总反应为LiAO₂+ nC = Li_1-xAO₂+ Li_xC_n（0<x<1），工作原理如下图所示，则以下说法正确的是（）

A . 放电时Ni元素最先失去电子 B . 放电时电子从a电极由导线移向b电极 C . 充电时的阴极反应式为LiAO₂- xe^-= Li_1-xAO₂+ xLi⁺ D . 充电时转移1mol电子，理论上阴极材料质量增加7g

将含有0.4molCuSO₄和0.1molNaCl的水溶液用惰性电极电解一段时间后，若在一个电极上得到6.4gCu，则另一电极上生成气体(在标准状况)的体积为( )

A . 1.12 L B . 1.68 L C . 2.24 L D . 3.36L

某种处理废水中NO $\text{[math]}$ 的装置如图所示，当该装置工作时，下列说法正确的是（）

图片_x0020_100017

A . 盐桥中Cl^-向Y电极移动 B . 电路中流过7.5mol电子时，共产生标准状况下N₂的体积为16.8L C . X电极发生的反应为2NH₃-6e^-＋6OH^-=N₂＋6H₂O D . 最终可以在Y电极收集到高浓度硝酸钾副产物，可用作氮肥

下列电化学装置能达到目的的是（）

A . 图甲：实现原电池反应Cu＋2Fe³^＋=Cu²^＋＋2Fe²^＋ B . 图乙：制取少量Fe(OH)₂ C . 图丙：证明铁发生了析氢腐蚀 D . 图丁：在铁表面镀锌

电池在生产和生活中应用极其广泛，根据电化学原理回答下列问题。

（1）微型纽扣电池总反应为 $\text{[math]}$ ，电解质溶液为KOH溶液，则负极材料为，正极的电极反应式为。
（2）甲醇(CH₃OH)燃料电池为绿色化学电源，以NaOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应式为，该电池工作时，外电路每流过1×10³mole^- ，消耗标准状况下的O₂m³。
（3） ClO₂是高效无毒的灭菌剂，目前已开发出用电解法制取ClO₂的新工艺，简易装置如图所示：

若用上述甲醇燃料电池进行电解，则甲醇燃料电池的负极应连接该装置的电极(填字母)，阳极产生ClO₂的电极反应式为。

研究电化学腐蚀及防护的装置如下图所示。下列有关说法错误的是（）

A . d为石墨，铁片腐蚀加快 B . d为石墨，石墨上电极反应为O₂＋2H₂O＋4e^‒＝4OH^‒ C . d为锌块，铁片不易被腐蚀 D . d为锌块，锌块上电极反应为2H^＋＋2e^‒＝H₂↑

将锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，并在中间串联一个电流表，装置如图所示。

图片_x0020_100012

（1）该装置可以将能转化为能。
（2）装置中的负极材料是。
（3）铜片上的电极反应式是，该电极上发生了(填“氧化”或“还原”)反应。
（4）稀硫酸中的SO $\text{[math]}$ 向(填“锌”或“铜”)片移动。

污水资源化利用既可以缓解水的供需矛盾，又可以减少水污染。化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN^-不参与电极反应)。下列说法正确的是（）

A . b为电源的负极 B . 隔膜I为阴离子交换膜 C . x为H₂ ，电极反应为：2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^- D . 当生成2.24LN₂时，电路中通过1mol电子

根据反应： $\text{[math]}$ ，设计如图所示原电池，下列说法正确的是( )

A . 该装置可以实现电能转化为化学能 B . $\text{[math]}$ 可以是银或石墨 C . $\text{[math]}$ 是硫酸铜溶液 D . 溶液中阳离子向铜移动

下图是一种用于处理酸性废水中有机物及脱除硝态氮的微生物原电池的示意图。

下列有关该微生物电池的说法错误的是（）

A . 电流由m极经外电路流向n极 B . H⁺可通过质子交换膜移向左侧极室 C . 每消耗1molC₆H₁₂O₆ ，外电路中转移24mol $\text{[math]}$ D . m电极反应式： $\text{[math]}$

甲醇是基本有机原料之一，用于制造氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品，甲醇可由CO与H₂反应制得。回答下列问题：

（1）已知在25℃，101kPa下：甲醇(l)的燃烧热为727 $\text{[math]}$ ， CO(g)的燃烧热为283 $\text{[math]}$ ， H₂O(g)=H₂O(l) $\text{[math]}$ 。则甲醇(l)不完全燃烧生成一氧化碳和水蒸气的热化学方程式为。
（2）恒温恒压下，在容积可变的密闭容器中加入一定量的CO和H₂发生反应 $\text{[math]}$ 制备甲醇，测得平衡时CO的转化率(α)随温度、压强的变化如图所示。
则T₁T₂(填“>”、“<”或“=”，下同)，M点的正反应速率N点的逆反应速率。
（3）密闭容器中，高温TK条件下，用CO还原氧化铁得到单质铁。若初始压强为pkPa，平衡后气体中CO的物质的量分数为a，此温度反应的平衡常数K_p=(K_p为以分压表示的平衡常数，气体分压=气体总压×体积分数)。
（4）以甲醇为原料，通过电化学法可以合成碳酸二甲酯[(CH₃O)₂CO]，工作原理如图所示。
①阳极的电极反应式为。
②若以铅蓄电池为电源，A应与铅蓄电池的(填“Pb”或“PbO₂”)相连。

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