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电解池电极反应的书写集训
1．按要求书写电极反应式和总反应式：
(1)用铁作电极电解NaCl溶液
阳极反应式__________________________________________________________
阴极反应式__________________________________________________________
总反应化学方程式____________________________________________________
(2)用铜作电极电解盐酸溶液
阳极反应式__________________________________________________________
阴极反应式__________________________________________________________
总反应离子方程式____________________________________________________
(3)用Al单质作阳极，石墨作阴极，电解NaHCO3溶液
阳极反应式________________________________________________________
阴极反应式________________________________________________________
总反应离子方程式__________________________________________________
2．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。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，阴极反应式为____________________________，若改用AlCl3水溶液作电解液，则阴极产物为_______
3．电解MnSO4溶液可制备MnO2，其阳极的电极反应式为_____________________________
4．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_______________________________________
5．电解法制备K2FeO4原理如图所示，写出其阳极反应式_____________________________
6．电解法制备纳米Cu2O原理如图所示，写出其阳极反应式_____________________________
7．电解Na2CO3溶液原理如图所示，阳极的电极反应式为________________________________，阴极产生的物质A的化学式为___________
8．某钠离子电池结构如图所示，电极A为含钠过渡金属氧化物(NaxTMO2)，电极B为硬碳，充电时Na＋得电子成为Na嵌入硬碳中，NaTMO2失去电子生成Na1－xTMO2，充电时B极的电极反应式____________________，放电时A极的电极反应式_________________
9．将PbO溶解在HCl和NaCl的混合溶液中，得到含Na2PbCl4的电解液，电解Na2PbCl4溶液生成Pb的装置如图所示。写出电解时阴极的电极反应式_________________________________________
10．通过电解含Mn2＋、SO、Cl－等酸性废液可重新获得MnO2，装置示意图如图所示。在________(填“a”或“b”)极获得MnO2，电极反应式为__________________________________________________
11．燃煤烟气中的NOx、SO2经处理后可被吸收。若烟气主要成分为NO、SO2，可通过电解法除去，其原理如图所示。阴极的电极反应式为__________________________，阳极的电极反应式为_________________________
12．利用多晶铜高效催化电解CO2制乙烯的原理如图所示。因电解前后电解液浓度几乎不变，故可实现CO2的连续转化。
(1)电解过程中HCO向________(填“铂”或“多晶铜”)电极方向移动
(2)多晶铜电极的电极反应式为_________________________________
(3)理论上当生成0.05 mol乙烯时，铂电极产生的气体在标准状况下体积为________(不考虑气体的溶解)
13．用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示。(电极材料为石墨)，b极的电极反应式为________________________________________
14．某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。电解时的阴极反应式为___________________________，阳极反应式为_______________________________________
15．电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气的装置示意图如下，电解池中隔膜仅阻止气体通过，阴阳两极均为惰性电极
(1)A极为________，电极反应式为______________________________
(2)B极为________，电极反应式为__________________________________
16．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)电解时的阴极反应式为___________________________，阳极反应式为________________________________，电解时发生反应的化学方程式为__________________________
(2)NaClO2溶液与NCl3溶液反应的化学方程式为_________________________________________________
17．我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2，装置如图甲，总反应：
CO(NH2)2＋H2O3H2↑＋N2↑＋CO2↑
A电极连接电源的______极(填“正”或“负”)，A电极的电极反应为_______________________________
18．电解制备KMnO4的装置如图乙所示
(1)b与电源的______(填“正”或“负”)极相连，电解液中最好选择______(填“阳”或“阴”)离子交换膜
(2)电解时，阳极反应式为__________________________________
19．制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为______________________________。电解后，______室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5
20．电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验
(1)写出电解时NO2发生反应的电极反应式_________________________________
(2)若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________mol
21．SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO
(1)a是直流电源的________极
(2)已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为________________
(3)用离子方程式表示吸收NO的原理________________
22．一种利用H2S电催化制氢并最终制得硫酸的装置如图所示：
(1)b接电源的________(填“正”或“负”)极，阳极的电极反应式为_______________
(2)写出一个SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：______________________________________
23．铈元素(Ce)是镧系金属中自然丰度最高的一种，常见有＋3、＋4两种价态。雾霾中含有大量的污染物NO，可以被含Ce4＋的溶液吸收，生成NO2－、NO3－(二者物质的量之比为1∶1)。可采用电解法将上述吸收液中的NO2－转化为无毒物质，同时再生Ce4＋，其原理如图所示：
(1)Ce4＋从电解槽的________(填字母代号)口流出
(2)写出阴极的电极反应式：____________________________________
24．如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。通入NO的电极反应式为________________________________________；若通入的NO体积为4.48 L(标准状况下)，则另外一个电极通入的SO2的质量至少为________ g
25．二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：
(1)图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的________(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为____________________________________________________
(2)a极区pH________(填“增大”“减小”或“不变”)
(3)图中应使用________(填“阴”或“阳”)离子交换膜
26．电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至熔融，即可得到绿色的K2MnO4，化学方程式为_______________________________。用镍片作阳极(镍不参与反应)，铁板为阴极，电解K2MnO4溶液可制备KMnO4。上述过程用流程图表示如下，则D的化学式为________；阳极的电极反应式为______________________________________；阳离子迁移方向是____________________________
27．由硫化氢获得硫单质有多种方法。将用烧碱吸收H2S后所得的溶液加入如图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－===S。
(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__________________
28．利用电解法进行烟气脱SO2并制备H2O2的原理如图所示，其阳极反应式_____________________________，
其阴极反应式_____________________________
29．研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制备HNO3，其原理示意图如下，电极a表面生成NO的电极反应式__________________________________________
30．某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH，装置如图。电极B上的电极反应式是_____________
31．近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。
(1)电极b是电解池的_______极
(2)电解过程中生成尿素的电极反应式是____________________________
32．电解合成1，2－二氯乙烷的实验装置如图所示
阳极反应：___________________________；阴极反应：_____________________________
33．电解精炼法提纯镓是工业上常用的方法。具体原理如图所示(已知：镓化学性质与铝相似)：
(1)M为电源的____________极，电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极析出高纯镓。请写出电解过程中阴极的电极反应：____________
(2)电解过程中需控制合适的电压，电压太高会导致阴极电解效率下降，其可能的原因是____________。若外电路通过0.25 mol e－时，阴极得到3.5 g的镓。则该电解装置的电解效率η＝_________
(η＝)
34．电解法可实现CO2资源化利用，电解CO2制HCOOH的原理示意图如图所示：
(1)a、b表示CO2进气管，其中____(填“a”或“b”)管是不需要的
(2)写出阴极的电极反应式______________________________________________
【电解池电极反应的书写集训】答案
1．(1)Fe－2e－===Fe2＋；2H＋＋2e－===H2↑；Fe＋2H2OFe(OH)2↓＋H2↑
(2)Cu－2e－===Cu2＋；2H＋＋2e－===H2↑Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑
(3)2Al＋6HCO－6e－===2Al(OH)3↓＋6CO2↑；6H＋＋6e－===3H2↑；
2Al＋6HCO＋6H＋2Al(OH)3↓＋6CO2↑＋3H2↑
2．负　4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl　H2
3．Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2↓＋4H＋
4．阴　CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O
5．Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O　
6．2Cu－2e－＋2OH－===Cu2O＋H2O
7．4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑　H2
解析：电解时阳极区碳酸钠溶液中水电离的OH－失电子产生O2，同时生成HCO，电极反应式为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑；阴极区水电离的H＋得电子产生H2，物质A的化学式为H2。
8．C＋xe－＋xNa＋===NaxC　Na1－xTMO2＋xe－＋xNa＋===NaTMO2
9．PbCl＋2e－===Pb↓＋4Cl－
10．a　Mn2＋－2e－＋2H2O===MnO2↓＋4H＋
11．NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O　SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋
解析：题图1所示装置为电解池，阴极连电源的负极，由题图可知阴极NO得电子生成NH，阴极电极反应式为NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O；阳极SO2失电子，阳极电极反应式为SO2－2e－＋2H2O===SO＋4H＋。
12．(1)铂　
(2)14CO2＋12e－＋8H2O===H2C==CH2＋12HCO　
(3)16.8 L　
13．SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
解析：SO失去电子被氧化成SO，电极反应式为SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋。
14．阴极：3CO2＋18H＋+18e－===C3H8O＋5H2O 阳极：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
15．(1)阳极　CO(NH2)2＋8OH－－6e－===N2↑＋CO＋6H2O　
(2)阴极　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
16．(1)6H＋＋6e－===3H2↑　NH＋3Cl－－6e－===NCl3＋4H＋ NH4Cl＋2HClNCl3＋3H2↑
(2)6NaClO2＋NCl3＋3H2O===6ClO2＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH
解析：(1)由图可知，电解NH4Cl和盐酸混合溶液得到H2和NCl3，结合质量守恒和得失电子守恒写出电解时反应的化学方程式为NH4Cl＋2HCl3H2↑＋NCl3。(2)由图可知，NCl3溶液中加入NaClO2溶液，得到ClO2和NH3及溶液X，N由＋3价降低为－3价，NaClO2中Cl由＋3价升高到＋4价，生成ClO2，Cl－未参与氧化还原反应，该反应的化学方程式为6NaClO2＋NCl3＋3H2O===6ClO2＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH。
17．正　CO(NH2)2＋H2O－6e－===N2↑＋CO2↑＋6H＋　
解析：B电极上逸出氢气，发生还原反应，故B电极为阴极，A电极为阳极，电极反应为CO(NH2)2＋H2O－6e－===N2↑＋CO2↑＋6H＋。
18．(1)负　阳　
(2)MnO－e－===MnO
解析：电解K2MnO4溶液制备KMnO4，则左侧惰性电极是阳极，a与电源的正极相连，b与电源的负极相连。电解时，阳极反应式为MnO－e－===MnO，阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，为保持阴极区、阳极区溶液呈电中性，阳极区的K＋透过离子交换膜向阴极区迁移，故离子交换膜是阳离子交换膜。
19．2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a
解析：阳极上阴离子OH－放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，电解过程中H＋透过阳离子交换膜进入a室，故a室中NaHSO3浓度增加。
20．(1)NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋　
(2)0.1　
解析：(1)据图知，电解时，左室中电极上水放电生成氢气，则左室为阴极室，右室为阳极室，阳极通入的是氮氧化物，生成的是硝酸，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋；(2)n(NO2)＝2.24 L÷22.4 L/mol＝0.1 mol，阳极反应式为NO2－e－＋H2O===NO＋2H＋，有0.2 mol氢离子生成，因为有0.1 mol硝酸生成，则有0.1 mol H＋通过阳离子交换膜。
21．(1)负
(2)2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O　
(3)2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO
解析：(1)与b极相连的电极上SO2→H2SO4，硫元素化合价升高，发生氧化反应，该电极是阳极，b为正极，a是负极；(2)已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，溶液显酸性，所以阴极的电极反应为2HSO＋2H＋＋2e－===S2O＋2H2O；(3)吸收NO的原理是，NO与S2O反应生成氮气和HSO，离子方程式为2NO＋2S2O＋2H2O===N2＋4HSO。
22．(1)负　H2S＋2H2O－6e－===SO2＋6H＋
(2)SO2＋H2O2===H2SO4
解析：(1)a电极硫化氢转化为二氧化硫，硫元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，b接电源的负极，阳极的电极反应式为H2S＋2H2O－6e－===SO2＋6H＋。(2)SO2经一步反应转化为H2SO4的化学方程式：SO2＋H2O2===H2SO4。
23．(1)a　
(2)2NO2－＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O
解析：(1)生成Ce4＋，则Ce3＋－e－===Ce4＋，Ce4＋在阳极生成，从a口流出；(2)NO2－转化为无毒物质，则NO2－在阴极得电子，转化为N2，结合电子得失守恒、电荷守恒可得阴极电极反应为2NO2－＋8H＋＋6e－===N2↑＋4H2O。
24．NO＋6H＋＋5e－===NH4+＋H2O　32
解析：根据电解装置，NO和SO2转化为硫酸铵，说明NO转化成NH4+，即NO在阴极上发生：NO＋6H＋＋5e－===NH4+＋H2O；阳极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO42－，根据得失电子守恒，有关系式2NO～10e－～5SO2，求出SO2的质量为＝32 g
25．(1)正极　Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋　
(2)增大　
(3)阳
解析：(1)根据题意可知，Cl－放电生成ClO2的电极为阳极，接电源的正极。根据元素守恒，有水参加反应，同时生成H＋，电极反应式为Cl－－5e－＋2H2O===ClO2↑＋4H＋；(2)a极区为阴极区，电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区OH－浓度增大，溶液的pH增大；(3)根据溶液中电荷守恒的规律，图中应使用阳离子交换膜。
26．2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O　 KOH　MnO42－－e－===MnO4－　
K＋由阳离子交换膜左侧向右侧迁移　
解析：软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH小火加热至熔融，得到K2MnO4，Mn元素化合价由＋4价升为＋6价，则空气中的O2作氧化剂，化学方程式为2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O；电解锰酸钾溶液时，阴极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，K＋通过阳离子交换膜由左侧向右侧迁移，所以D是氢氧化钾溶液，阳极上MnO42－失电子生成MnO4－，电极反应式为MnO42－－e－===MnO4－。
27．(1)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
(2)S＋2H＋===(n－1)S↓＋H2S↑
解析：(1)电解时阴极水溶液中的H＋放电生成H2。(2)由题给反应可知，阳极区生成了S，S可以理解为
(n－1)S＋S2－，加入稀硫酸生成S单质和H2S气体。
28．SO－2e－＋2OH－===SO＋H2O；阴极：　O2＋2e－＋2H＋===H2O2　
29．N2＋6H2O－10e－＝2NO＋12H＋
解析：由电极a上的物质转化可知，氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为N2－10e－＋6H2O===2NO＋12H＋；
30．CO2＋2H+＋2e ===HCOOH
解析：电极B上CO2转化为HCOOH，发生还原反应，电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH。
31．(1)阳
(2)2NO ＋16e－＋CO2＋18H+===CO(NH2)2＋7H2O
解析：(1)电极b上发生H2O失电子生成O2的氧化反应，是电解池的阳极。(2)a极硝酸根离子得电子转化为尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为2NO ＋16e－ ＋CO2＋18H+===CO(NH2)2＋7H2O；
32．阳极：CuCl－e－＋Cl－===CuCl2，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
33．(1)负　GaO＋2H2O＋3e－===Ga＋4OH－　
(2)氢离子在阴极得到电子转化成氢气导致电解效率降低　60%
解析：(1)电解精炼法提纯镓，粗镓作阳极，高纯镓作阴极，则M为负极，N为正极；电解过程中阳极产生的离子迁移到达阴极并在阴极析出高纯镓。(2)电压太高，氢离子在阴极得到电子转化成氢气，导致电解效率降低；阴极得到3.5 g的镓，n(Ga)＝＝0.05 mol，阴极的电极反应式为GaO＋2H2O＋3e－===Ga＋4OH－，由阴极电极反应式可知，阴极得到3.5 g的镓，得到电子的物质的量为3×0.05 mol＝0.15 mol，所以该电解装置的电解效率η＝×100%＝60%。
34．(1)a　
(2)CO2＋2e－＋HCO===HCOO－＋CO或CO2＋2e－＋H＋===HCOO－
解析：(1)根据电解CO2制HCOOH，说明二氧化碳中碳元素化合价降低，得到电子发生还原反应，即在电解池阴极，即b极通入二氧化碳气体，因此其中a管是不需要的。(2)阴极是CO2变为HCOO－，其电极反应式：CO2＋2e－＋HCO===HCOO－＋CO或CO2＋2e－＋H＋===HCOO－。
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