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热点题空11 陌生电化学装置中电极方程式的书写
【方法与技巧】
1．电极反应的书写方法
(1)拆分法：针对比较简单的原电池可以采取拆分法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失
a．写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
b．把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应，正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；负极：Cu－2e－===Cu2＋
(2)加减法：正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式
复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式
a．写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4
b．写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如负极：Li－e－===Li＋
c．利用总反应式与上述的一极反应式相减，即得另一个电极的反应式，即
正极：LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4
(3)“三步法”书写电极反应——按顺序书写
以“甲醇——氧气——KOH溶液”为例
第一步：得失电子守恒 失电子电荷数＋n，得电子电荷数－n
负极的甲醇在碱性环境中变成CO失去6个电子，写成－6e－；正极的O2到底是变成了OH－还是H2O，一定是得到4个电子，写成＋4e－，此步称之为得、失电子守恒
负极反应：CH3OH—6e－— CO；正极反应：O2＋4e－—
第二步：电荷守恒 此时负极反应左边的电荷数为＋6，右边的电荷数为－2，电荷显然不守恒，为了使左、右两边电荷守恒必需在左边配8个OH－；正极反应的左边电荷数为－4，右边的电荷数为0，为了使左、右两边电荷守恒必需在右边配4个OH－，此步称之为电荷守恒
负极反应：CH3OH－6e—＋8OH－—CO；正极反应：O2＋4e－—4OH－
第三步：原子守恒 观察负极反应左、右两边的原子个数，C守恒，H、O不守恒，需在右边配6 个H2O；而正极反应H、O不守恒，需在左边配2个H2O，此步称之为原子守恒
负极反应：CH3OH－6e－＋8OH－＋6H2O===CO；正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
【微点拨】
①该法书写电极是各写各的电极，因此正、负极电子数可能不相等，最后再用最小公倍数写出总方程式
②若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH－，另一边补H2O
③有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢＋1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO
④水溶液中不能出现O2－；碱性溶液反应物、生成物中无H+；酸性溶液反应物、生成物中无OH－；中性溶液反应物中无H+和OH－
2．书写反应式的技巧——与氧化还原反应方程式基本一致
(1)审题干及装置图，明确是原电池还是电解池；审要求，明确写哪个电极上的反应，是写电极反应还是电池反应
(2)仔细研究装置图中的物质变化或微粒变化，确定反应物和产物
(3)分析反应方向及化合价变化，根据得失电子守恒、电荷守恒、元素守恒以及电解质的酸碱性等，配平电极反应式
【真题演练】
1．(2024·北京卷)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
①电极a表面生成NO的电极反应式__________________________________________
2．(2024·浙江1月)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
_______________
3．(2024·浙江6月)氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原理如图2所示，正极上的电极反应式是____________________________________。该电池以3.2 A恒定电流工作14分钟，消耗H2体积为0.49 L，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为________。[已知：该条件下H2的摩尔体积为24.5 L/mol；电荷量q(C)＝电流I(A)×时间(s)；NA＝6.0×1023 mol－1；e＝1.60×10－19 C。]
4．(2024·湖南卷)以CH2==CHCN为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得Sn(CH2CH2CN)4，其阴极反应式__________________________
5．(2024·广西卷)我国科研人员在含Li+的SOCl2溶液中加入I2，提高了Li－SOCl2电池的性能。该电池放电时，正极的物质转变步骤如图。其中，I2的作用是_______；正极的电极反应式为_______。
6．(2024·重庆卷)Pb(CH2CH3)4(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值，可电解合成。电解池的阳极为，阴极为碳钢，电解液为溶有格氏试剂(CH3CH2MgClCH3CH＋MgCl+)的有机体系
①阳极上生成Pb(CH2CH3)4的电极反应式为_______
②为了实现阴极产物的循环利用，电解一段时间后，需在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl，其原理是_______
③为减少铅污染，Pb(CH2CH3)4被限制使用。(CH3O)2CO是一种潜在替代品，其电解合成的原理如图所示(Pt/C为催化剂)。总反应化学方程式为_______；外电路转移1 mol电子时，理论上可生成(CH3O)2CO的物质的量为_______mol
7．(2023·北京卷)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____________________________
8．(2023·江苏卷)催化电解吸收CO2的KOH溶液可将CO2转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图乙所示。
FE%＝×100%
其中，Qx＝nF，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数
①当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，阴极主要还原产物为___________(填化学式)
②当电解电压为U2V时，阴极由HCO生成CH4的电极反应式为___________
③当电解电压为U3V时，电解生成的C2H4和HCOO－的物质的量之比为___________(写出计算过程)
【题组训练】
1．一种脱除和利用水煤气中CO2方法的示意图如下：
③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为______________________
2．氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。“CuCl－H2O热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过程如图所示
电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性CuCl溶液，阴极区为盐酸，电解过程中CuCl转化为CuCl。电解时阳极发生的主要电极反应为__________________________________(用电极反应式表示)
3．在允许O2－自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2放电的电极反应式为_______
4．氨电解法制氢气，利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(1)电解过程中OH－的移动方向为________(填“从左往右”或“从右往左”)
(2)阳极的电极反应式为__________________________
5．电渗析法处理厨房垃圾发酵液，同时得到乳酸的原理如图所示(图中“HA”表示乳酸分子，A－表示乳酸根离子)。
(1)阳极的电极反应式为___________________________________________________
(2)简述浓缩室中得到浓乳酸的原理：________________________________________
(3)电解过程中，采取一定的措施可控制阳极室的pH约为6～8，此时进入浓缩室的OH－可忽略不计。400 mL 10 g·L－1乳酸溶液通电一段时间后，浓度上升为145 g·L－1(溶液体积变化忽略不计)，阴极上产生的H2在标准状况下的体积约为________L。(乳酸的摩尔质量为90 g·mol－1)
6．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
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7．我国科学家研究Li－CO2电池，取得了重大科研成果。回答下列问题：
(1)Li－CO2电池中，Li为单质锂片，则该电池中的CO2在________(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4个步骤进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式
Ⅰ．2CO2＋2e－===C2O
Ⅱ．C2O===CO2＋CO
Ⅲ．__________________
Ⅳ．CO＋2Li＋===Li2CO3
(2)研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_______________________________
8．2019年诺贝尔化学奖颁给在锂离子电池发展方面作出突出贡献的三位科学家，颁奖词中说：他们创造了一个可再充电的世界。下面是最近研发的Ca－LiFePO4可充电电池的工作示意图，锂离子导体膜只允许Li＋通过，电池反应为：xCa2＋＋2LiFePO4xCa＋2Li1－xFePO4＋2xLi＋。
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负极反应：_______________________________；正极反应：_______________________________；
阳极反应：_______________________________；阴极反应：_______________________________
9．我国科学家最近发明了一种Zn－PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解质溶液区域，结构示意图如下，回答下列问题：
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(1)电池中，Zn为________极，B区域的电解质为______(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)
(2)电池反应的离子方程式为____________________________________________________
(3)阳离子交换膜为图中的________(填“a”或“b”)膜。
(4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上可产生的容量(电量)为________毫安时(mAh)(1 mol电子的电量为1 F,1 F＝96 500 C·mol－1，结果保留整数)
(5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E(＋)－E(－)]，ΔG为电池反应的自由能变，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较， _______； ____(填“>”或“<”)
10．KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示
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(1)写出电解时阴极的电极反应式：_________________________________________
(2)电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为________，其迁移方向是_______________
11．有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是____________________，A是________。
12．利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON(固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为________________________
13．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
①B是电池的________(填“正”或“负”)极
②A极的电极反应式为_______________________________
14．新型固体燃料电池的电解质是固体氧化锆和氧化钇，高温下允许氧离子(O2－)在其间通过。如图所示，其中多孔电极不参与电极反应
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(1)该电池的负极反应式为_____________________________
(2)如果用该电池作为电解装置，当有16 g甲醇发生反应时，则理论上提供的电量表达式为_________ (1个电子的电量为1.6×10－19C)
15．以CH4(g)为燃料可以设计甲烷燃料电池，该电池以稀H2SO4作电解质溶液，其负极电极反应式为___________
______________________________，已知该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为－890.3 kJ·mol－1，则该电池的比能量为______kW·h·kg－1[结果保留1位小数，比能量＝,1 kW·h＝3. 6×106 J]
16．SO2、CO、CO2、NOx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，装置如图所示
①若A为CO，B为H2，C为CH3OH，则通入CO的为________(填“正”或“负”)极
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21.6 g，电解后溶液体积为2 L，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。在石墨(Ⅱ)电极上同时还引入CO2的目的是______________________________________________
②电解过程中，生成N2O5的电极反应式为______________________________________
17．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测
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负极反应：_______________________________；
正极反应：_______________________________
18．中国科学家研究出对环境污染小、便于铝回收的海水电池，其工作原理示意图如图：
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负极反应：_______________________________；
正极反应：_______________________________
19．某科研机构研发了一种以氢气为原料的新型化学电源，该电源的两个电极上分别会消耗和生成氢气，其原理如图所示
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负极反应：_______________________________；
正极反应：_______________________________
20．下图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置(忽略其他有机物)。
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阳极反应：________________________________________；
阴极反应：________________________________________
21．电解合成1，2 二氯乙烷的实验装置如图所示。
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阳极反应：________________________________________；
阴极反应：________________________________________
22．某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2＋和Cl－，图甲是双膜三室电沉积法回收废水中Ni2＋的示意图，图乙描述的是实验中阴极液pH与镍回收率之间的关系
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阳极反应：________________________________________；
阴极反应：________________________________________
23．利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：
4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑。则Na2Cr2O7在______(填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为___________________
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24．H3PO2也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)
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(1)写出阳极的电极反应式：_________________________________
(2)分析产品室可得到H3PO2的原因：__________________________________________________________
(3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有____________杂质。该杂质产生的原因是________________________________________________________________
25．双极膜由阳离子交换膜、催化剂层和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜的两侧分别得到H＋和OH－，将其与阳离子交换膜(阳膜)、阴离子交换膜(阴膜)组合，可有多种应用。
(1)海水淡化：模拟海水淡化，双极膜组合电解装置示意图如图甲
①X极是________极(填“阴”或“阳”)。
②电解后可获得较浓的盐酸和较浓的NaOH溶液，图甲中双极膜的右侧得到的是_______(填“H＋”或“OH－”)
(2)钠碱循环法脱除烟气中的SO2，并回收SO2：用pH>8的Na2SO3溶液作吸收液，脱除烟气中的SO2，至pH<6时，吸收液的主要成分为NaHSO3，需再生
Ⅰ．加热pH<6时的吸收液使其分解，回收SO2并再生吸收液。所得的再生吸收液对SO2的吸收率降低，结合离子方程式解释原因：__________________________________________________________________________
Ⅱ．双极膜和阴膜组合电渗析法处理pH<6时的吸收液，可直接获得再生吸收液和含较高浓度HSO的溶液，装置示意图如图乙
①再生吸收液从________室流出(填“A”或“B”)。
②简述含较高浓度HSO的溶液的生成原理：____________________________________________________
③与Ⅰ中的方法相比，Ⅱ中的优点是_______________________________________________________________
___________________________________________________________________________________(列出2条)
26．一种新型的“锂 呼吸CO2电池”，结构如图所示，电极a为_______极，该极的电极反应为______________
INCLUDEPICTURE "E:\\靖春春\\2022\\大二轮\\化学 江苏专用 新高考\\doc\\DX95.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\靖春春\\2022\\大二轮\\化学 江苏专用 新高考\\doc\\DX95.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\靖春春\\2022\\大二轮\\化学 江苏专用 新高考\\doc\\DX95.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "I:\\王真\\2022\\二轮\\看PPT\\化学 江苏专用 新高考\\教师用书Word版文档\\第二篇 高考综合大题研究\\第二篇 四 化学基本理论的综合应用——环境保护与资源利用\\doc\\DX95.TIF" \* MERGEFORMATINET
27．研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，其工作原理如图所示。
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(1)负极反应为______________________________________________________
(2)正极区域有关反应的方程式为___________________________、______________________
28．以铬酸钠(Na2CrO4)为原料，用电化学法可制备重铬酸钠(Na2Cr2O7)，实验装置如图所示(已知：2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O)
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(1)阳极的电极反应式为______________________________
(2)电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na＋物质的量由a mol变为b mol，则生成重铬酸钠的物质的量为____mol
29．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)：
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(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＝)
30．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：
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(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______________________________________________
【热点题空11 陌生电化学装置中电极方程式的书写】答案
【真题演练】
1．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＋；
2．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。
3．O2＋4e－＋2CO2===2CO 70%
解析：根据题干信息，该燃料电池中H2为负极，O2为正极，熔融碳酸盐为电解质溶液，故正极的电极反应式为：O2＋4e－＋2CO2===2CO，该条件下，0.49 L H2的物质的量为n(H2)＝＝0.02 mol，工作时，H2失去电子：H2－2e－===2H＋，所带电荷量为：2×0.02 mol×6.0×1023 mol－1×1.60×10－19 C＝3840 C，工作电荷量为：3.2×14×60 C＝2688 C，则该电池将化学能转化为电能的转化率为：×100%＝70%；
4．Sn＋4CH2===CHCN＋4e－＋4H＋===Sn(CH2CH2CN)4
解析：CH2==CHCN与Sn在阴极得电子制得Sn(CH2CH2CN)4，故阴极的电极反应式为
Sn＋4CH2==CHCN＋4e－＋4H＋==Sn(CH2CH2CN)4。
5．催化作用 2OCl2＋4Li+＋4e－S＋SO2＋4LiCl
解析：由图可知，I2在反应中被消耗又生成，作用是催化作用；放电时，正极上SOCl2得到电子发生还原转化为S、SO2，正极电极反应为：2OCl2＋4Li+＋4e－S＋SO2＋4LiCl。
6．①Pb－4e－＋4CH3CH＝Pb(CH2CH3)4
②阴极MgCl+得到电子发生还原反应生成镁单质：MgCl+＋2e－＝Mg＋Cl－，在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl，发生反应CH3CH2Cl＋Mg===CH3CH2MgCl，实现阴极产物的循环利用
③2CH3OH＋CO2===(CH3O)2CO＋H2O 0.5
解析：①电解池的阳极为Pb，阳极上Pb失去电子发生氧化反应生成Pb(CH2CH3)4，电极反应式为Pb－4e－＋4CH3CH＝Pb(CH2CH3)4。
②阴极MgCl+得到电子发生还原反应生成镁单质：MgCl+＋2e－＝Mg＋Cl－，在阴极区不断加入适量的CH3CH2Cl，发生反应CH3CH2Cl＋Mg===CH3CH2MgCl，实现阴极产物的循环利用；
③由图，A极二氧化碳得到电子发生还原生成CO和CH3O－：2CH3OH＋CO2＋2e－＝2CH3O－＋CO＋H2O，CO和CH3O－再和Pt2+反应生成(CH3O)2CO：2CH3O－＋CO＋Pt2+===(CH3O)2CO＋Pt，则总反应为二氧化碳和甲醇反应生成(CH3O)2CO和水：2CH3OH＋CO2===(CH3O)2CO＋H2O；反应中电子转移为
(CH3O)2CO～2e－，则外电路转移1 mol电子时，理论上可生成(CH3O)2CO的物质的量为0.5mol。
7．①阳
②2NO ＋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。②a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；
8．①H2
②HCO＋8e－＋6H2O ===CH4↑＋9OH－
③每生成1mol C2H4转移12 mol e－，每生成1mol HCOO－转移2 mol e－，故电解生成的C2H4和HCOO－
的物质的量之比为∶＝1∶2
解析：当电解电压为U1V时，电解过程中含碳还原产物的FE%为0，说明二氧化碳为得电子，为氢离子得电子变成氢气。当电解电压为U2V时，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可知碱性条件下阴极由HCO生成CH4的电极反应式为HCO＋8e－＋6H2O ===CH4↑＋9OH－。当电解电压为U3V时，电解过程中还原产物C2H4的FE%为24%，还原产物HCOO－的FE%为8%，每生成1molC2H4转移12 mol e－，每生成1 mol HCOO－转移2mole－，故电解生成的C2H4和HCOO－的物质的量之比为∶＝1∶2
【题组训练】
1．2CO2＋12e－＋12H+＝C2H4＋4H2O、AgCl＋e－＝Ag＋Cl－
解析：③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极上发生还原反应，阳极上水放电生成氧气和H+，H+通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应生成乙烯，铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极，在电解过程中AgCl可以转化为Ag，则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。
2．CuCl－2Cl－－2e－＝CuCl
3．CnH2n+2－(6n+2)e－＋(3n+1) O2－＝nCO2＋(n＋1)H2O
解析：在允许O2-自由迁移的固体电解质燃料电池中，CnH2n+2在负极发生氧化反应生成CO2和H2O，电极反应式为CnH2n+2-(6n+2)e-+ (3n+1) O2-=nCO2+(n+1) H2O；
4．(1)从右往左
(2)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O
解析：(1)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为＋1→0，发生还原反应，应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为－3→0，发生氧化反应，应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中OH－的移动方向为从右往左。(2)阳极上NH3变为N2，溶液环境为碱性，所以阳极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。
5．(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
(2)阳极H2O放电生成O2和H＋，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；A－通过阴离子交换膜
从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大
(3)6.72
解析：(1)在阳极H2O放电，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。(2)浓缩室中得到浓乳酸的原理：阳极H2O放电生成O2和H＋，c(H＋)增大，H＋从阳极通过阳离子交换膜进入浓缩室；阴极中的A－通过阴离子交换膜从阴极进入浓缩室，H＋＋A－===HA，乳酸浓度增大。(3)Δn(HA)＝＝0.6 mol，故进入浓缩室的n(A－)＝0.6 mol，转移电子n(e－)＝0.6 mol，阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑，n(H2)＝n(e－)＝0.3 mol，V(H2)＝0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L。
6．2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a
解析：阳极电极反应式为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。
7．(1)正　2CO＋CO2===2CO＋C
(2)3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－
解析： Li CO2电池的总反应式为4Li＋3CO2===2Li2CO3＋C。(1)电池中，锂为负极，CO2在正极发生电化学反应，由电池总反应式可得正极反应为3CO2＋4e－＋4Li＋===2Li2CO3＋C；结合步骤Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ，可得步骤Ⅲ的离子方程式为2CO＋CO2===2CO＋C。(2)介质呈碱性，应用OH－配平，CO2在碱性介质中电还原为正丙醇，电极反应方程式为3CO2＋18e－＋13H2O===CH3CH2CH2OH＋18OH－。
8．负极：Ca－2e－===Ca2＋
正极：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4
阳极：LiFePO4－xe－===xLi＋＋Li1－xFePO4
阴极：Ca2＋＋2e－===Ca
9．(1)负　K2SO4　
(2)PbO2＋SO＋Zn＋2H2O===PbSO4＋[Zn(OH)4]2－　
(3)a　
(4)5 361　
(5)＞　＜
解析：(1)根据图示可知，Zn电极失去电子生成Zn2＋，与溶液中的OH－结合形成[Zn(OH)4]2－，所以Zn电极为负极；在A区域的电解质为KOH，在B区域的电解质为K2SO4，C区域电解质为H2SO4。(2)负极电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，正极的电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O，总反应方程式为：PbO2＋SO＋Zn＋2H2O===PbSO4＋[Zn(OH)4]2－。(3)A区域是KOH溶液，OH－发生反应生成[Zn(OH)4]2－，为了维持溶液呈电中性，多余的K＋通过交换膜进入到B区域，由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此a膜为阳离子交换膜。(4)6.5 g Zn的物质的量是n(Zn)＝＝0.1 mol，则转移电子n(e－)＝0.2 mol,1 mol电子的电量为1 F,1 F＝96 500 C·mol－1，转移0.2 mol电子的电量Q＝0.2 mol
×96 500 C·mol－1＝19 300 C，则理论上可产生的容量(电量)为mAh≈5 361 mAh。(5)由于Zn比Pb活动性强，正极材料都是PbO2，所以Zn－PbO2的电势差比Pb－PbO2的电势差大，则；不同电池的电势差越大，电池反应的自由能变就越小，由于Zn－PbO2的电势差比Pb－PbO2的电势差大，所以。
10．(1)2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
(2)K＋　由电极a到电极b
解析：(1)电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑。(2)电解过程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－===IO＋3H2O。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移到电极b。
11．N2＋8H＋＋6e－===2NH　氯化铵(或NH4Cl)　
解析：该电池的本质反应是合成氨的反应，电池中氢气失去电子，在负极上发生氧化反应，氮气得到电子在正极上发生还原反应，则正极反应为N2＋8H＋＋6e－===2NH，氨气和氯化氢反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵。
12．从b到a　CO＋O2－－2e－===CO2
解析：根据图可知，一氧化碳和空气形成燃料电池，一氧化碳失去电子和氧离子反应生成二氧化碳，发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2，所以一氧化碳所在极为负极，通入空气的一极为正极，原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，所以工作时氧离子的移动方向为从b到a。
13．(1)①负
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。②A极为正极，正极得电子，发生还原反应，电极反应式为＋2e－＋H＋―→
14．(1)CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O
(2)×6×6.02×1023 mol－1×1.6×10－19C
15．CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　13.4
解析：甲烷燃料电池中，甲烷在负极被氧化，电解质为硫酸，负极反应式：CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋，该电池的能量转换效率为86.4%，甲烷的燃烧热为－890.3 kJ·mol－1,1 mol甲烷燃烧输出的电能为≈0.214 kW·h，比能量＝ ＝≈13.4 kW·h·kg－1。
16．(1)①正
②SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋
(2)①CO＋H2＋O2===CO2＋H2O　②1
(3)①氧气可以和二氧化碳共同转化为碳酸根离子，保持熔融盐的成分不变
②N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋
解析：(1)①燃料电池中，通入氧化剂的电极是正极、通入还原剂的电极是负极，题给反应中碳元素化合价由＋2价变为－2价、氢元素化合价由0价变为＋1价，所以CO是氧化剂，则通入CO的电极为正极。②若A为SO2，B为O2，C为H2SO4，负极上二氧化硫失电子和水反应生成硫酸根离子和氢离子，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===SO＋4H＋。
(2)①该燃料电池中，负极上一氧化碳、氢气失电子和碳酸根离子反应生成二氧化碳和水，正极上是氧气得电子发生还原反应，电池总反应为一氧化碳、氢气与氧气反应生成二氧化碳和水，总反应方程式为CO＋H2＋O2===CO2＋H2O。②电解足量的硝酸银溶液，阳极为氢氧根失电子生成氧气，阴极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，产物的质量为21.6 g，其物质的量为0.2 mol，转移电子是0.2 mol，阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，产生氧气的物质的量是0.05 mol，则消耗氢氧根的物质的量为0.2 mol，则溶液中氢离子为0.2 mol，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，所以溶液的pH为1。
(3)①在正极上氧气得电子生成的氧离子可以和二氧化碳结合为碳酸根离子，可以保持熔融盐的成分不变。②N2O5中氮元素的化合价是＋5价，而硝酸中氮元素也是＋5价，因此应该在左侧生成N2O5，即在阳极区域生成，则生成N2O5的电极反应式为N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋。
17．负极：CH3CH2OH－4e－＋H2O===4H＋＋CH3COOH，正极： O2 ＋ 4e－＋ 4H＋===2H2O
18．负极：Al－3e－===Al3＋，正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
19．负极(电极a)：H2－2e－＋2OH－===2H2O，正极(电极b)：2H＋＋2e－===H2↑
20．阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极： C6H6＋6e－＋6H＋===C6H12
21．阳极：CuCl－e－＋Cl－===CuCl2，阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
22．阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极：Ni2＋＋2e－===Ni
23．阳　CrO
解析：由4Na2CrO4＋4H2O2Na2Cr2O7＋4NaOH＋2H2↑＋O2↑可知，电解过程中实质是电解水，阳极上OH－失去电子生成H2O和O2，阴极上H＋得到电子生成H2，由2CrO＋H2O
??Cr2O＋2OH－可知，Cr2O在c(OH－)减小的电极室中制得，即Na2Cr2O7在阳极室产生；电解过程中，阳极室中c(OH－)减小，CrO水解平衡正向移动，c(CrO)减小，c(Cr2O)增大，为提高制备Na2Cr2O7的效率，CrO通过离子交换膜移向阳极。
24．(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
(2)阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2
(3)POH2PO或H3PO2被氧化
解析：(1)阳极发生氧化反应，在反应中OH－失去电子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
(2)H2O放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室的H2PO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反应：H＋＋H2POH3PO2。
(3)如果撤去阳膜，H2PO或H3PO2可能会被氧化。
25．(1)①阳　②H＋
(2)Ⅰ.加热pH<6时的吸收液，分解的过程中还发生反应：2SO＋O2===2SO，2HSO＋O2===SO＋2H＋，且加热加快化学反应速率，造成再生吸收液中c(SO)降低，使SO2的吸收率降低
Ⅱ.①B　
②B室中的SO和HSO在电场作用下通过阴膜进入A室，A室中通过双极膜的H＋和溶液中的SO反应生成HSO，提高HSO的浓度　
③Ⅱ中的方法可直接获得再生吸收液，减少因加热氧化生成大量的SO，而降低再生吸收液对SO2的吸收率；Ⅱ中的方法可获得含较高浓度的HSO的溶液，进而获得比Ⅰ中的浓度高的SO2
解析：本题考查双极膜的应用，涉及电解原理。
(1)①根据题图甲，X极发生氧化反应生成氧气，所以X极是阳极；②Y极氢离子得电子生成H2，说明Y极为阴极，电解质溶液中阳离子移向阴极，所以双极膜的右侧得到的是H＋。(2)Ⅰ.加热pH<6时的吸收液，分解的过程中SO会被空气中的氧气氧化，发生反应：2SO＋O2===2SO，2HSO＋O2===SO＋2H＋，且加热加快化学反应速率，造成再生吸收液中c(SO)降低，使SO2的吸收率降低。Ⅱ.①右侧电极为阴极，阴极氢离子得电子生成氢气，OH－进入B室，OH－和HSO反应生成SO，直接获得再生吸收液；②A室中经过双极膜迁移过来的H＋和SO反应生成HSO，提高HSO的浓度。
26．正　2CO2＋2e－===C2O
解析：电极b上金属Li→Li＋，化合价升高发生氧化反应，则电极b为负极，电极a为正极，电极反应为2CO2＋2e－===C2O。
27．(1)CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋
(2)HNO3＋3e－＋3H＋===NO↑＋2H2O　4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3
28．(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===O2↑＋2H2O)　
(2)
解析：(1)阳极发生氧化反应，水中的氢氧根离子放电，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋或4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。(2)电解一段时间后，测得阳极区溶液中Na＋物质的量由a mol变为b mol，则溶液中移动的电荷为(a－b)mol，所以外电路中转移的电子为(a－b) mol，根据阳极反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极生成的氢离子为(a－b) mol，根据反应2CrO＋2H＋Cr2O＋H2O，可知生成重铬酸钠的物质的量为 mol。
29．(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%。
30．(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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