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专题五　电化学
电极反应式书写及电化学计算
电极反应式书写技巧
(1)公式法。
第一步:根据题中信息(如总反应方程式或原理图中元素化合价的升降等)判断还原剂和氧化产物、氧化剂和还原产物。
第二步:根据电池负极(或电解池阳极)为“还原剂-ne- 氧化产物”、电池正极(或电解池阴极)为“氧化剂+ne- 还原产物”初步写出电极反应式。
第三步:根据电荷守恒、原子守恒及电解质性质,在初步书写的电极反应式两侧补充介质,配平电极反应式。
(2)加减法。
若已知电池放电时的总反应式,可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,由总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式。
1.CO2+H2S协同转化装置实现了对天然气中CO2和H2S的高效去除。电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应:
①EDTA-Fe2+-e-═EDTA-Fe3+;
②2EDTA-Fe3++H2S═2H++S+2EDTA-Fe2+。
(1)阴极的电极反应为____________________________________________。
(2)协同转化总反应为___________________________________________。
CO2+2H++2e-═CO+H2O
CO2+H2S═CO+H2O+S
2.(2024·重庆涪陵质检)镍镉电池是二次电池,其工作原理示意图如下(L为小灯泡,K1、K2为开关,a、b为直流电源的两极)。
断开K2,合上K1,镍镉电池的能量转化形式为　　　　　 　,电极A为
　　　　(填“正”或“负”)极,发生　　　　(填“氧化”或“还原”)反应,电极B的电极反应式为　　　　　　　 　　　。
化学能转化为电能
负
氧化　
NiOOH+H2O+e-═Ni(OH)2+OH-
3.(2025·上海青浦二模)将CO2转化为HCOOH等化学品,是实现“双碳”目标的途径之一。某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH,装置如下图。
(1)电极A是　　　　。
A.正极　B.负极　C.阴极　D.阳极
(2)写出电极B上的电极反应
式______________________________。
D
CO2+2H++2e-═HCOOH
4.(2025·上海松江一模)电镀可以在金属材料表面形成镀层,是一种重要的材料表面加工方法。实验室在钢钥匙的表面镀锌,装置如图所示。
(1)电极B的材料应是　　　　。 　　　　　　　　　　　　　　　
A.铜　 B.锌　 C.石墨　D.铂
(2)钥匙应与电源的　　　　相连。
A.阴极　B.阳极　C.正极　D.负极
B
D
(3)影响正离子在阴极放电顺序的因素有:溶液的酸碱性、离子浓度及
　　　　等。
A.离子的还原性　　B.离子的氧化性
B
【解析】(1)在铜钥匙的表面镀锌,故铜钥匙为阴极,与电源负极相连,电极B为锌电极,为阳极,故选B。
(2)在铜钥匙的表面镀锌,故铜钥匙为阴极,与电源负极相连,故选D。
(3)阴极得电子,发生还原反应,故离子氧化性越强,越优先放电,故选B。
5.(2024·山东济宁专题练)氮是空气中含量最多的元素,在自然界中的存在十分广泛,实验小组对不同含氮物质做了相关研究。利用电化学原理脱硝可同时获得电能,其工作原理如图所示。则负极发生的电极反应式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,当外电路中有2 mol电子通过时,理论上通过质子膜的微粒的物质的量为　　　　　。
NO-3e-+2H2O═N+4H+　
2 mol
【解析】该装置为原电池,在原电池反应中,负极失去电子,发生氧化反应,正极上得到电子,发生还原反应。根据图示可知:NO在负极失去电子转化为HNO3,电极反应式为NO-3e-+2H2O═N+4H+;正极电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O,即当外电路中有2 mol电子通过时,有2 mol H+通过质子膜进入正极区和O2结合生成H2O,根据电子守恒,通过质子膜的微粒的物质的量为2 mol。
6.(2024·湖北武汉模拟)工业上可用如图所示的装置电解NiSO4溶液制备Ni和较浓的硫酸,则该电解池的阳极反应式为　 。
2H2O-4e-═4H++O2↑
7.(2024·江西南昌模拟)天津大学研究团队以KOH溶液为电解质溶液,CoP和Ni2P纳米片为催化电极材料,电催化合成偶氮化合物(RCN,R代表烃基)的装置如图所示:
Ni2P极作　　　　极,电极反应式为　
　 ;
CoP极作　　　　极,电极反应式为　
　 。
阳
RCH2NH2-4e-+4OH-═RCN+4H2O
阴
2C6H5NO2+4H2O+8e-═(C6H5N)2+8OH-
【解析】RCH2NH2→RCN,发生去氢的氧化反应,则Ni2P极为阳极,电极反应式为RCH2NH2-4e-+4OH-═RCN+4H2O。C6H5NO2→(C6H5N)2,发生去氧的还原反应,则CoP极作阴极,电极反应式为2C6H5NO2+4H2O+8e-═(C6H5N)2+8OH-。
1.(2025·湖南卷)在温和条件下,将CO转化为C4烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将CO高选择性合成C4H10,该流程示意图如下:
回答下列问题:
(1)电解池中电极M与电源的　　　　极相连。
(2)CO放电生成C2H4的电极反应式为　 。
正
2CO+8e-+6H2O═C2H4+8OH-
【解析】(1)由图可知,N电极上CO转化为C2H4,C元素化合价下降,发生还原反应,N为阴极,则M为阳极,与电源正极相连;
(2)CO发生得电子的还原反应转化为C2H4,电解液是碱性环境,电极反应为:2CO+8e-+6H2O═C2H4+8OH-。
2.(2024·天津卷)锗(Ge)、锡(Sn)和铅(Pb)是第ⅣA族元素,原子序数依次增
大。
含铁、铅杂质的粗锡进行电解精炼时,纯锡接电源的　　　　极,粗锡上发生反应的电极反应式为_____________________________。
负　
　Fe-2e- ═Fe2+ ,Sn-2e- ═Sn2+
【解析】含铁、铅杂质的粗锡进行电解精炼时,与铜的电解精炼类似,纯锡接电源的负极,粗锡上发生反应的电极反应式为Fe-2e-═Fe2+、Sn-2e-═Sn2+。
3.(2025·上海卷)电解制备CaWO4是光电陶瓷材料
已知Ksp(CaWO4)=8.7×10-9,Ksp(CaCO3)=2.7×10-8
(1)写出电解的阳极方程式
_________________________________________________。
(2)为获取高纯产物,制备时需要不断通入N2的原因
______________________________________________________。
W+8OH--6e-+Ca2+ +4H2O
减少CO2,避免生成CaCO3
【解析】(1)W与电源正极相连,所以是电解池的阳极,故电极反应式为:W+8OH--6e-+Ca2+ +4H2O,故答案为:W+8OH--6e-+Ca2+
+4H2O;
(2)制备时需要不断通入N2的原因是:减少CO2,避免生成CaCO3;故答案为:减少CO2,避免生成CaCO3。
4.(2023·北京)近年研究发现,电催化CO2和含氮物质(N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　 。
阳
2N+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2N+16e-+CO2+18H+═CO(NH2)2+7H2O。

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