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含复杂有机物的电极反应的书写
【方法与技巧】
1．有机化合物化合价的处理方法：氧－2，氮－3，氢＋1，最后算碳化合价
2．对于复杂有机物(环状、含氮原子)，可以采用整体法，将电极反应前后相同的部分看成一个整体，规定其化合价为零，算出得失电子数，再按照“配电子配电荷配原子”的顺序去书写
3．实例：H2O2为高效绿色氧化剂，一种利用电催化法制备H2O2的方法如图所示，催化电极的电极反应式为______________________
【分析方法】可以将P()和Q()两边相同的部分(虚线隔开)看成一个整体，并规定其化合价为零，此时可以看做“C2O2C2H4O2”根据有机物化合价的处理方法，22242，1个碳原子降低了2价，得到2个电子，2个碳原子共降低了4价，得到4个电子，接着按照“得失电子守恒电荷守恒原子守恒”的顺序去书写，如：＋4H＋＋4e－===
【巩固练习】
1．利用电化学原理既能合成有机物，又能输出电能。如图所示装置可合成苯胺，反应进行一段时间，负极质量减轻7.8 g，D出口溶液增重0.19 g
(1)电流的方向为________(填“A→B”或“B→A”)
(2)生成目标产物的电极反应式为________________________________________________
(3)电流效率η＝____________%。(η＝×100%，计算结果保留小数点后1位)
2．利用电解原理可以实现环氧化合物的选择性电氢化(如图所示)。请写出电极反应：
a极：__________________________________________；b极：__________________________________________
3．一种电化学法合成甲酸盐和辛腈[CH3(CH2)6CN]的工作原理如图所示。请写出电极反应：
In/In2O3－x电极：_________________________________；Ni2P极：______________________________________
4．电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛()，电极材料均为石墨。已知：装置工作时，电极a上有O2生成且能逸出；双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH－，并分别通过其中的阳离子交换膜、阴离子交换膜向两侧发生迁移。请写出电极反应：
a极：__________________________________________；b极：__________________________________________
c极：__________________________________________；d极：__________________________________________
5．新型绿色电池中使用了最新研发的RhSANs(单原子纳米酶)作为电极活性物质的催化剂，使葡萄糖和氧气之间的反应顺利地构成了原电池，其工作原理如图所示。请写出电极反应：
电极a：__________________________________________________________
电极b：__________________________________________________________
6．对氨基苯酚可用作农药、医药、染料等精细化学品的中间体，利用Al－PbO2电池(其装置如图甲所示)作为电源电解硝基苯制备对氨基苯酚，其装置如图乙所示。已知电池工作过程中R区的K2SO4溶液浓度增大。请写出电极反应：
Al电极：_______________________________________；PbO2电极：______________________________________
汞齐化电极：___________________________________；铅合金电极：__________________________________
7．某生物质电池原理如下图所示，充、放电时分别得到高附加值的醇和羧酸。下列说法正确的是
(1)放电时电极反应
Rh/Cu电极：____________________________________；钴镍电极：_____________________________________
(2)充电时电极反应
Rh/Cu电极：____________________________________；钴镍电极：_____________________________________
8．利用电解原理，采用中性红试剂直接捕获空气中的二氧化碳的装置图如下。请写出电极反应：
已知：中性红NR：，：
a极：__________________________________________；b极：__________________________________________
9．我国科学家发明了一种以和为电极材料的新型电池，其内部结构如下图，其中a、b、c三区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。请写出电极反应：
电极M：_______________________________________
电极N：_______________________________________
10．高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。请写出电极反应：
(1)放电时电极反应
负极：_________________________________________；正极：__________________________________________
(2)充电时电极反应
阴极：_________________________________________；阳极：__________________________________________
11．己二腈[NC(CH2)4CN]是工业制造尼龙－66的原料，利用丙烯腈(CH2==CH2CN，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵[(CH3)4NBr]为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。请写出电极反应：
a极：__________________________________________
b极：__________________________________________
12．以天然气燃料电池(熔融 K2CO3为电解质)为电源，采用电化学方法制备有机物，模拟装置如图所示。a极、b极为惰性电极，双极膜中水会解离出和并向两极迁移。请写出电极反应：
a极：__________________________________________；b极：__________________________________________
13．科学家基于有机物的氧化还原性，发展了一种全固态可充电空气电池。电池充放电时原理如图所示。请写出电极反应：
(1)放电时电极反应
负极：_________________________________________；正极：__________________________________________
(2)充电时电极反应
阴极：_________________________________________；阳极：__________________________________________
14．科学家在电催化加氢方面取得新进展，以二氯甲烷作为溶剂电催化有机物加氢，制备4－乙基苯胺的电解原理如图所示。请写出电极反应：
A极：_________________________________________；B极：_________________________________________
15．钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，其电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基可增强其电化学活性，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
c连接e时，A的电极反应为：____________________________________________
16．我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－＝HCOO－＋H·。请写出电极反应：
PbCu电极总反应：____________________________________________
Cu电极总反应：______________________________________________
17．由我国科学家研发的一种负极材料为固态聚酰亚胺的水系二次电池的工作原理如图所示。
放电时负极电极反应：____________________________________________
放电时正极电极反应：____________________________________________
18．电催化合成偶氮化合物的工作原理如图所示，其中RCN中R代表烃基，CoP和Ni2P纳米片为催化电极材料
Ni2P极作____极，电极反应式为________________________________________________
CoP极作____极，电极反应式为________________________________________________
19．含乙酸钠和对氯酚(ClOH)的废水可以利用微生物电池除去，其原理如图所示
(1)B是电池的________(填“正”或“负”)极
(2)A极的电极反应式为_______________________________
【含复杂有机物的电极反应的书写】答案
1．(1)A→B　
(2)＋6H＋＋6e－===＋2H2O　
(3)79.2
解析：(1)由图可知，Zn为活泼电极，作原电池的负极，多孔惰性电极为正极，电流由正极流向负极，即A→B。(2)在正极得电子被还原为 ，其中N元素由＋3价降低到－3价，得到6个电子，对应电极反应式为＋6H＋＋6e－===＋2H2O。(3)由负极质量减轻7.8 g，结合负极反应：Zn－2e－===Zn2＋，知转移电子总数为×2＝0.24 mol，由正极电极反应知，正极溶液最终增加的质量等于生成苯胺消耗的H＋的质量，即生成苯胺消耗0.19 g H＋，则生成苯胺消耗的电子数为＝0.19 mol，则电流效率为×100%≈79.2%。
2．a极：H2－2e－===2H＋；b极：
3．In/In2O3－x电极：2CO2＋2H2O＋4e－===2HCOO－＋4OH－
Ni2P极：CH3(CH2)7NH2－4e－＋4OH－===CH3(CH2)6CN＋4H2O
4．a极：H2O2－2e－＋2OH－===O2↑＋2H2O
b极：H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O
c极：＋CH3CN－2e－＋H2O===＋2H＋
d极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
5．电极a：O2＋4e－＋4H＋===2H2O
电极b：－2e－===＋H+
6．Al电极：2Al－6e－＋8OH－===2Al(OH)
PbO2电极：3PbO2＋12H+＋3SO＋6e－===3PbSO4＋6H2O
汞齐化电极：＋4e－＋4H＋===＋2H2O
铅合金电极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
7．(1)放电时电极反应
Rh/Cu电极：－2e－＋3OH－===＋2H2O
钴镍电极：2Co0.2Ni0.2OOH＋2e－＋2H2O===2Co0.2Ni0.2(OH)2＋2OH－
(2)充电时电极反应
Rh/Cu电极：＋2e－＋H2O===＋2OH－
钴镍电极：2Co0.2Ni0.2(OH)2＋2OH－－2e－===2Co0.2Ni0.2OOH＋2e－＋2H2O
8．a极：NRH2－2e－＋2HCO===NR＋2CO2↑＋2H2O
b极：NR＋2e－＋2H2O===NRH2＋2OH－
9．电极M：MnO2＋4H+＋2e－===Mn2＋＋2H2O
电极N：－2ne－===＋2nK＋
10．(1)放电时电极反应
负极：Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
正极：＋2e－＋2H＋===
(2)充电时电极反应
阴极：Zn(OH)＋2e－===Zn＋4OH－
阳极：－2e－===＋2H＋
11．a极：2CH2==CHCN＋2e－＋2H2O===NC(CH2)4CN＋2OH－
b极：2H2O－4e－===O2↑＋4OH－
12．a极：2CH2==CHCN＋2e－＋2H＋===NC(CH2)4CN
b极：＋2OH－－2e－===＋H2O
13．(1)放电时电极反应
负极：－2ne－===＋2nH＋
正极：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(2)充电时电极反应
阴极：＋2ne－＋2nH＋===
阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
14．A极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B极：＋4HCHO－4e－＋8OH－===＋4HCOO－＋ 4H＋
15．c连接e时，A的电极反应为：
16．PbCu电极总反应：H2C2O4＋HO－N+H3＋6e－+6H+===H3N+CH2COOH＋3H2O
Cu电极总反应：2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O
17．放电时负极电极反应：
放电时正极电极反应： I＋2e－===3I－
18．阳　RCH2NH2－4e－＋4OH－===RCN＋4H2O　
阴　2C6H5NO2＋4H2O＋8e－===（C6H5N）2＋8OH－
19．(1)①负
(2)＋2e－＋H＋
解析：(1)由图示可知，阳离子H＋移向A极，说明A极为正极，B极为负极。(2)A极为正极，正极得电子，发生还原反应，电极反应式为＋2e－＋H＋
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