特殊电极反应式 1. 肼(N2H4)又称联氨,广泛用于火箭推进剂、有机合成及燃料电池,NO2的二聚体N2O4则是火箭中常用的氧化剂,请回答下列问题: 肼燃料电池原理如图所示,左边电极上发生反应的电极反应式为________________________________________________________________。 Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如图所示,电解总反应为2Cu+H2O===Cu2O+H2↑,下列说法正确的是( ) A.石墨电极上产生氢气 B.铜电极发生还原反应 C.铜电极接直流电源的负极 D.当有0.1 mol电子转移时,有0.1 mol Cu2O生成据报道,以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3)和H2O2作原料的燃料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,可用作空军通信卫星电源,其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A.电池放电时Na+从a极区移向b极区 B.每消耗3 mol H2O2,转移的电子为3 mol C.电极a采用MnO2,MnO2既作电极材料又有催化作用 D.该电池的负极反应为BH+2H2O-8e-===BO+8H+ 电化学在日常生活中用途广泛,图①是镁—次氯酸钠燃料电池,电池总反应为:Mg+ClO-+H2O===Cl-+Mg(OH)2,图②是Cr2O工业废水的处理。下列说法正确的是( ) A.图②中Cr2O向惰性电极移动,与该极附近的OH-结合转化成Cr(OH)3被除去 B.图②的电解池中,有0.084 g阳极材料参与反应,阴极会有336 mL的气体产生 C.图①中发生的还原反应是:Mg2++ClO-+H2O+2e-===Cl-+Mg(OH)2↓ D.若图①中3.6 g镁溶解产生的电量用以图②废水处理,则理论可产生10.7 g氢氧化铁沉淀 锂空气电池是一种新型的二次电池,其放电时的工作原理如图所示,下列说法正确的是( ) A.该电池放电时,正极的反应式为O2+4e-+4H+===2H2O B.该电池充电时,阴极发生了氧化反应:Li++e-===Li C.电池中的有机电解液可以用稀盐酸代替 D.正极区产生的LiOH可回收利用 钛被称为“21世纪金属”,是研制卫星、火箭、宇宙飞船及深海潜艇的重要材料。研究发现,可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2-CaO作电解质,利用如图所示装置模拟获得金属钙(需定期更换石墨棒),并以钙为还原剂,还原二氧化钛制备金属钛。下列叙述正确的是( ) A.甲装置工作过程中OH-向Ag2O/Ag极移动,乙装置工作过程中O2-向阴极移动 B.若电解金属Ti效率为η,则制备1 mol Ti时消耗Al的物质的量为(1-η) mol C.乙装置阳极的电极反应式为C+2O2--4e-===CO2↑ D.在制备金属钛前后,整套装置中CaO的总量减少 镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染,且镁原电池放电时电压高而平稳,使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点.其中一种镁原电池的反应为xMg+Mo3S4?MgxMo3S4;在镁原电池放电时,下列说法错误的是---( ) A.Mg2+向正极迁移????????????B.正极反应为:Mo3S4+2xe-===Mo3S C.Mo3S4发生氧化反应?????????D.负极反应为:xMg-2xe-===xMg2+ 某兴趣小组同学利用氧化还原反应:2KMnO4+10FeSO4? +8H2SO4===2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O设计如下原电池, 其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L-1, 盐桥中装有饱和K2SO4溶液.回答下列问题: (1)发生氧化反应的烧杯是________(填“甲”或“乙”). (2)外电路的电流方向为:从________到________.(填“a”或“b”) (3)电池工作时,盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯. (4)甲烧杯中发生的电极反应为______________________________________________. 电解尿素[ CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,a、b极均为惰性电极)。下列说法正确的是	江西省南昌市2013届高三第三次模拟考试理综试题及答案电解尿素[ CO(NH2)2]的碱性溶液制氢的装置示意图如图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,a、b极均为惰性电极)。下列说法正确的是A.电解时,b极是阴极放出H2,发生氧化反应B.溶液中OH—逐渐向b极移动C.龟解时,a极的电极反应式为:D.若在b极产生标况下224mL氢气,则消耗尿素2g	MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是 。若电解电路中通过2mol电子,MnO2的理论产量 。阳极的电极反应式是 。 11. 以铝材为阳极,在H2SO4 溶液中电解,铝材表面形成氧化膜,阳极电极反应为 。 12. 2001年两位希腊化学家提出了电解合成氨的方法,即在常压下把氢气和用氦气稀释的氮气,分别通入一个加热到570℃的电解池中,采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+)为介质,用吸附在它内外表面上的金属钯多晶薄膜做电极,实现了常压、570℃条件下高转化率的电解法合成氨(装置如下图)。请回答:钯电极A是电解池的 极(填“阳”或“阴”),该极上的电极反应式是 13. Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净水的水处理剂,其电解制法如图所示,请根据图示分析:(1)Fe电极的电极反应方程式为: 。 (2)Ni电极接的是电源的 极,电解后,该电极附近溶液的pH 。 (3)当Ni电极上放出标准状况下3.36L气体时,铁极质量减小 g。 14. . 铅蓄电池的工作原理为: Pb+ PbO2 +2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O研读右图,下列判断不正确的是 A.K 闭合时,d电极反应式: PbSO4 + 2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ + SO42- B.当电路中转移0.2mol电子时,I中消耗的H2SO4为0.2 mol C.K闭合时,II中SO42-向c电极迁移 D.K闭合一段时间后,II可单独作为原电池,d电极为正极 E.当电路中转移0.2mol电子时,a极质量 (填“增大”或减小) g 15. 甲乙两烧杯Na2SO4溶液,甲烧杯中用铜做电极电解,乙烧杯中用石墨做电极电解。当两烧杯中的阴极上产生等量的气体时,停止通电,欲使用电解液恢复到起始状态,应向甲乙两溶液中加入的物质的质量比为: 。 16. 某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为:Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。下列说法正确的是: A.放电时,LiMn2O4发生氧化反应 B.放电时,正极反应为:Li++ LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4 C.充电时,LiMn2O4发生氧化反应 D.充电时,阳极反应为:Li++e-==Li 17. 天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴(LiCoO2),充电时LiCoO2中Li被氧化,Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中,以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6 CoO2+LiC6,下列说法正确的是: ( ) (A)充电时,电池的负极反应为LiC6-e- = Li++C6 (B)放电时,电池的正极反应为CoO2+Li++e- = LiCoO2 (C)羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 (D)锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低18. 三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池,其电解法制备过程如下:用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5,加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO-,把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是( ) (A)可用铁作阳极材料 (B)电解过程中阳极附近溶液的pH升高 (C)阳极反应方程式为:2Cl--2e-=Cl2 (D)1 mol二价镍全部转化为三价镍时,外电路中通过了1 mol电子。 19. 某同学设计了一种利用电解法制取Fe(OH)2装置(如下图)。通电后,溶液中产生大量白色沉淀,且较长时间不变色。下列说法中正确的是( ) A.电源中的a一定为正极,b一定为负极 B.不能使用NaCl溶液作电解液 C.A、B两端都必须使用铁作电极 D.B电极发生的反应可能为:2H2O+2e-=H2↑+2OH- 20. 研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是: A.正极反应式:Ag+Cl--e-=AgCl B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D. AgCl是还原产物 21. 研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是????A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成????C.放电时OH-向正极移动D.总反应为:2Li+2H2O=== 2LiOH+H2↑ Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,可通过下列方法制备:在KOH加入适量AgNO3 溶液,生成Ag2OK2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中,反应完全后,过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为2AgNO3+4KOH+K2S2O8 Ag2O2↓+2KNO3+K2SO4+2H2O Ag2O2 转化为AgK2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式: 。 (3)准确称取上述制备的样品(设Ag2O2仅含和Ag2OAg 和O2 O2(Ag2O2的 用铅蓄电池电解AgNO3、Na2SO3的溶液,a、b、c、d电极材料均为石墨。已知铅蓄电池的总反应为:Pb(s)+PbO2(s)+ 2H2SO4( aq)?2PbSO4(s) +2H2O(1),通电时a电极质量增加,下列说法正确的是	[???? ]	A.电路中通过1 mol电子时,Y电极质量增加48 g?B.放电时铅蓄电池负极的电极反应式为:PbO2(s) +4H+?(aq)+SO42-?(aq)+4e-==PbSO4?(s)+ 2H2O(1)?C.c、d电极产生气体的物质的量之比为1:2?D.X极为负极	24. 用FeCl3酸性溶液脱除H2S后的废液,通过控制电压电解得以再生。某同学使用石墨电极,在不同电压(x)下电解pH=1的0.1mol/L的FeCl2溶液,研究废液再生机理。记录如下(a、b、c代表电压数值): 序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物	I	x≥a	电极附近出现黄色, 有气泡产生	有Fe3+、有Cl2	II	a>x≥b	电极附近出现黄色, 无气泡产生	有Fe3+、无Cl2	III	b>x>0	无明显变化	无Fe3+、无Cl2	(1)用KSCN检验出Fe3+的现象是_______________________。 (2)I中,Fe3+产生的原因可能是Cl—在阳极放电,生成的Cl2将Fe2+氧化。写出有关反应: ____________________________________________________。 (3)由II推测,Fe3+产生的原因还可能是Fe2+在阳极放电,原因是Fe2+具有_________性。 (4)II中虽未检验出Cl2,但Cl—在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验,记录如下: 序号	电压/V	阳极现象	检验阳极产物	IV	a>x≥c	无明显变化	有Cl2	V	c>x≥b	无明显变化	无Cl2	①NaCl的浓度是_________mol/L ②IV中检测Cl2的实验方法______________________________________________。 ③与II对比,得出的结论(写出两点):_____________________________________________。 【答案】(15分)(1)溶液变红 (2)2Cl—?-2e—?=Cl2↑???Cl2+2Fe2+=2Cl—+2Fe3+ (3)还原 (4)①0.2??? ②取少量阳极附近的溶液,滴在淀粉KI试纸上,试纸变蓝??? ③通过控制电压,证实了产生Fe3+的两种原因都成立;通过控制电压,验证了Fe2+先于Cl-放电 ? 25. 人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如下图。 电源的负极为?????(填“A”或“B”). 阳极室中发生的反应依次为??????????、???????????。 ??????????? 一.电解Na2SO3溶液 【分析】溶液中存在的离子有H+、OH-、Na+、SO32-.简单分析就是要比较H+和Na+得到电子的能力以及OH-和SO32-失去电子的能力,显然产物应该分别为氢气和硫酸根离子。方程式为: Na2SO3 + H2O = Na2SO4 + H2 【讨论】假如得到氧气,则氧气也能和亚硫酸根离子作用得到硫酸根离子,况且这里的氧是新生氧,具有 “很强的生命力”。 附:酸性条件下氧气的还原电位是+1.229V;硫酸根和亚硫酸之间的还原电位是+0.17V。算了一下,要得到氧气出现需要pH=0(氢离子浓度为1mol/L)时亚硫酸浓度低于十的负36次方才有可能。 【延伸】假如这里具有强还原性的离子不是阴离子,又会怎样?因为在电场的作用下,阳离子是往阴极移动的,使得阳极附近的阳离子浓度降低,影响阳离子的还原性,而在阴极的发生的还原反应,譬如,氯化亚铁溶液就存在这个问题。 二.电解FeCl2溶液 ??? 【分析】这里的问题就是刚才提出的问题,亚铁离子在电解时,会“慢慢”移动到阴极,但毕竟比较少,但不管怎样,在阳极即便得到氯气,生成的氯气也会和亚铁离子作用得到铁离子,理论分析,电解氯化铁一定会使得溶液先变黄色,阴极产生气体,甚至可以得到氢氧化铁沉淀,阳极产生的气体是否能被完成反应掉?是否有氧气产生?这些有待实验证明。笔者以为,该实验和浓度以及酸碱度有关。 实验结果(电解10分钟):在阴极产生的气体明显比阳极要多,至少要2倍以上,用湿润的KI淀粉试纸没有检出Cl2,也没有感觉到的刺激性气味。随着电解时间的增加,阳极的溶液颜色不断加深,从浅绿色变化为黄色,黄色溶液不断向阴极扩散。阴极附近没有产生白色或者灰绿色的沉淀(可能电解时间较短)。 三.电解FeCl3溶液 ??? 实验现象:阳极与阴极都产生了气泡,但是阳极产生气体的体积约是阴极产生气体的3倍。阳极产生的气体有强烈的刺激性气味。电解质溶液颜色变化不明显。 ??????? 分析结论: ??????? 阳极Cl-放电生成Cl2。 ??????? 阴极则是Fe3+与H+同时放电,H+反应程度更大一些。 很明显,以上两种情况出现了矛盾。原因就是两者的浓度有显著的不同,这里也说明了粒子的氧化性或者还原性显然和浓度关系比较大。 四.电解K2MnO4溶液 工业上采用铁和石墨为电极,电解K2MnO4溶液制取KMnO4。 (1)电解时,应以__________作阴极,电解过程中,阴极附近溶液的pH将会____________(填增大、减小或不变)。 (2)阳极反应式为_____________________________________。 (3)电解的总化学方程式为_____________________________。 (1)铁 增大 (2)MnO42---e- = MnO4- (3)2K2MnO4+2H2O =2KMnO4+2KOH+H2↑ 注:氢氧根失电子,形成羟基自由基,亚铁离子或者铁离子能与羟基自由基发生feton反应(终产物为Fe2+),使之分解为水和氧气. ? (6)工业上用Na2SO3吸收尾气中的SO2,再用右图装置电解(惰性电极)NaHSO3制取H2SO4,阳极电极反应式 ,阳极区逸出气体的成分为 __________(填化学式)。 ? ? 在这种情况下,由于亚硫酸氢钠并不是在阳极区,因此难以失去电子,则在阳极得到氧气,并同时得到二氧化硫! 1 钯电极B 钯电极A H+ H2 N2 NH3 N2 H2 SCY 固体介质