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期末强化练 大单元五　综合与应用
特训15　电极反应式书写
1. (2025·江苏各地模拟)完成下列反应。
(1) (2025·南京中华中学)催化电解NaHCO3溶液制CH4，写出该电解反应阴极的电极反应式：
__________________________________________。
(2) (2025·镇江)电解甲醇水溶液制氢原理如图所示。写出阳极的电极反应式：_______________________________________________。
CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
(3) (2025·淮阴中学)利用电化学装置可实现CH4和CO2的耦合转化，原理如图所示。
① 写出阳极生成乙烷的电极反应式：
____________________________________________。
② 同温同压下，若生成乙烯和乙烷的体积之比为1∶1，则消耗的CH4和CO2体积之比为_________。
2CH4＋O2－－2e－===CH3CH3＋H2O
4∶3
(4) (2025·射阳中学)如图装置可同时吸收SO2和NO。已知：H2S2O4是一种弱酸。直流电源的正极为___(填“a”或“b”)。该电解装置选择___(填“阳”或“阴”)离子交换膜。阴极的电极反应式为
___________________________________________。
b
阳
2. (1) 环氧乙烷 在酸性电解质环境中，可以在电极上放电生成CO2，则电极反应式为
__________________________________________________。
(2) 利用质子传导型固体氧化物电解池也可实现乙烷制乙烯。乙烷在电极上直接电催化裂解为乙烯，同时质子在外加电势下经电解质“抽取”至另一极与CO2反应生成CO，阳极的电极反应式为____________________________。
C2 H6－2e－===C2H4＋2H＋
H2
(4) 甲醇电解可制得H2，其原理如图所示。阳极的电极反应式为_____________________________________________。
CH3OH－6e－
＋H2O===CO2↑＋6H＋
3. (1) 利用电化学方法通过微生物电催化将CO2有效地转化为H2C2O4，装置如图所示。
阴极区电极反应式为________________________________；
当体系的温度升高到一定程度，电极反应的速率反而迅速下降，其主要原因是____________________________________________________________。
2CO2＋2e－＋2H＋===H2C2O4
温度过高，微生物催化能力降低或催化剂失活
(2) 光催化技术具有高效、节能的优点，利用钛酸锶光催化还原CO2有利于实现“碳中和”，其原理如图所示，写出铂电极的电极反应式：_______________________________________。
CO2＋8e－＋8H＋===
CH4＋2H2O
(3) 催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3，其催化机理如图所示。
写出催化电解NO生成NH3的电极反应式：
_____________________________________________。
NO＋5e－＋5H＋===NH3＋H2O
4. (2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。锌发生反应为_______________________。
5. (2024·浙江1月卷)破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成
[Zn(NH3)4]2＋和H2。铁电极上的电极反应式为______________________________。
Zn－2e－===Zn2＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
6. (2024·浙江6月卷)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所示，正极上的电极反应式为______________________________________________________。
7. (2024·广东卷) 加入冰晶石“电解熔融Al2O3”中，反应的化学方程式为
______________________________________________________。
8. (2024·湖北卷)电解熔融氯化铍制备金属铍时，加入氯化钠的主要作用是_________________________________。
9. (2024·浙江1月卷)某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH，装置如图。则电极B上发生的电极反应式是______________________________。
增
强熔融氯化铍的导电性
CO2＋2e－＋2H＋===HCOOH
11. (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，其阴极发生的电极反应式为___________________________________________________________。
12. (2024·安徽卷) 某“电沉积”步骤中，[Ag(S2O3)2]3－得电子被还原为Ag，则阴极的电极反应式为____________________________________。
Sn＋4CH2===CHCN
＋4e－＋4H＋===Sn(CH2CH2CN)4
2C3N8H4＋8OH－
特训16　离子交换膜　锂电池
1. “太阳水”电池装置如图所示，该电池由三个电极组成，其中a为TiO2电极，b为Pt电极，c为WO3电极，电解质溶液为pH＝3的Li2SO4-H2SO4溶液。锂离子交换膜将电池分为A、B两个区，A区与大气相通，B区为封闭体系并有N2保护。下列关于该电池的说法错误的是(　　)
A. 若用导线连接a、c，则a为负极，该电极附近pH减小
B. 若用导线连接a、c，则c极的电极反应式为HxWO3－xe－===WO3＋xH＋
C. 若用导线先连接a、c，再连接b、c，可实现太阳能向电能转化
D. 若用导线连接b、c，b极的电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O
B
【解析】 连接a、c时，a极上水失去电子生成氧气，发生氧化反应，则a极是负极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成氢离子，a极附近pH减小，c极是正极，c极的电极反应式为WO3＋xH＋＋xe－===HxWO3，A正确，B错误；先连接a、c，c极是正极，WO3生成HxWO3，将太阳能转化为化学能储存，再连接b、c，b极为阴极，则c极是阳极，实现化学能转化为电能，对外供电，C正确；连接b、c，b极电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，D正确。
2. (2025·苏北四市期末)以LiAlCl4为离子导体的铝－磷酸铁锂电池，该电池放电时Li＋嵌入Li1－xFePO4形成LiFePO4，工作原理如图所示。下列关于电池放电时的说法错误的是(　　)
A. 化学能转化为电能
B. 电极Al作负极
C. Li＋透过离子交换膜从右向左迁移
D. 正极的电极反应式：
Li1－xFePO4－xe－＋xLi＋===LiFePO4
D
3. 某浓差电池的原理如图所示，可用该电池从浓缩海水中提取LiCl溶液。下列有关该电池的说法不正确的是(　　)
A. 该装置可在提取LiCl溶液的同时获得电能
B. 电子由Y极通过外电路移向X极
C. 正极发生的反应：2H＋＋2e－===H2↑
D. Y极每生成22.4 L Cl2，有2 mol Li＋从b区移至a区
D
【解析】 该装置是原电池，可将化学能转化为电能，A正确；根据“浓差电池”可知，浓缩海水中的Li＋由b区传到a区，根据原电池中阳离子向正极移动可知，X电极为正极，Y极为负极，故电子由Y极通过外电路移向X极，B正确； 在该极上H＋得电子生成H2，C正确；Y极上Cl－失电子生成Cl2，故每生成标准状况下22.4 L Cl2时，才有2 mol Li＋从b区移至a区，未说明是标准状况，Cl2的物质的量无法计算，D错误。
4. (2025·泰州中学)热电池是一种需要达到一定温度才能工作的电池。一种热电池的结构如图所示：
电池工作时需用引燃剂引发Fe和KClO4的反应，产生的热量会使LiCl、KCl熔化，电池开始工作。电池放电后有Li7Si3、Fe和Li2S生成。下列说法正确的是(　　)
A. 该热电池常温下不能工作的原因是LiCl、KCl常温下不含离子
B. Fe和KClO4反应后的产物可能是KCl、FeCl3和O2
C. 放电时，Li13Si4电极发生反应为3Li13Si4＋11e－===4Li7Si3＋11Li＋
D. 电路上每转移1 mol电子，消耗FeS2的物质的量为0.25 mol
D
【解析】 原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电池放电后有Li7Si3、Fe和Li2S生成，所以FeS2电极为正极，Li13Si4电极为负极。该热电池常温下不能工作的原因是LiCl、KCl常温下为固体，离子不能自由移动，不能导电，A错误；Fe和KClO4反应生成KCl，反应前后钾和氯原子的物质的量之比均为1∶1，并且由钾、氯原子守恒可知，一定没有FeCl3生成，B错误；放电时Li13Si4电极为负极、发生反应为3Li13Si4－11e－===4Li7Si3＋11Li＋，C错误；正极反应式为FeS2＋
4e－＋4Li＋===Fe＋2Li2S，电路上每转移1 mol电子，消耗FeS2的物质的量为0.25 mol，D正确。
5. 近年来电化学还原二氧化碳的课题吸引了大批研究者的关注，其中将双极膜应用于二氧化碳制备甲醇过程中的电解原理如图所示。已知：双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，在直流电场的作用下，双极膜间H2O解离成H＋和OH－，并向两极迁移。下列说法错误的是(　　)
A. a膜为阴离子交换膜
B. 电解过程中KOH溶液的浓度逐渐降低
D. 双极膜内每消耗18 g水，理论上石墨电极上产生 11.2 L O2(标准状况)
D
A. 充电时，Li＋从b电极向a电极迁移
B. 放电时，外电路电子流动的方向是a电极→b电极
D. 石墨烯的作用是增强硫电极导电性能
D
3CO(NH2)2－24e－
8. (2025·苏州中学、海门中学、淮阴中学、姜堰中学)乙烯电解制备
(简称EO)的原理示意如图。
一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。当乙烯完全消耗时，测得FE(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测FE(EO)≈70%的原因：若没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO2，则生成CO2的电极反应式为_______________________________，FE(CO2)≈______%。
C2H4＋4H2O－12e－===2CO2＋12H＋
13
9. (2025·南通三模)LixMoS2电极。层状MoS2晶体与石墨晶体结构类似，将Li＋嵌入层状MoS2充电后得到的LixMoS2可作电池负极。该负极放电时的电极反应式为___________________________________。
LixMoS2－xe－===MoS2＋xLi＋
10. (2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池如图所示，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少_________ g。
【解析】 理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g。
351
11. (2023·山东卷)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。该电池隔膜为___(填“阴”或“阳”)离子膜。
【解析】 甲室Cu电极反应为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，为防止[Cu(NH3)4]2＋扩散至乙室，故隔膜应选用阴离子膜。
阴
12. (2023·辽宁卷)氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，应选用___(填“阴”或“阳”)离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液。
【解析】 右室生成OH－，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液。
阳

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