2026年高中化学二轮复习：主观题突破 电极反应式的书写及电化学计算

I主观题突破I电极反应式的书写及电化学计算

皂盘点核心知识

1.分析电化学装置的物质变化书写电极反应式

（1）确定装置类型

原电池：外接用电器、电压表、负载等；

电解池：外接电源或题干给出信息；

二次电池：放电为原电池、充电为电解池。

（2）“四步法”书写电极反应式

分析装置：确定电极反应物和电极产物

列负极（阳极）：还原性微粒一制化产物，发生

物

质氧化反应

正极（阴极）：氧化性微粒一还原产物，发生

还原反应

标变价算〃值：〃=（高价-低价）X变价原子

标个数

得

失负极（阳极）：还原性微粒-，e-氧化产物

匹极（阴极）：氧化性微粒+〃e--还原产物

电荷根据电池工作的环境用H*.OH\O2-、CO：

守恒等阴、阳离子配平电荷

原子用H?O等小分子配平反应式

守恒注：非水溶液不能用FhO配平

2.已知总反应式，书写电极反应式

（1）书写三步骤

步骤一：根据电池总反应式，标出电子转移的方向和数口

步骤二：找出正（阴）、负（阳）极，失电子的电极为负（阳）极：确定溶液的酸碱性。

步骤三：写电极反应式。

负（阳）极反应：还原剂-/©==氧化产物

正（阴）极反应：氧化剂+优-==还原产物

（2）书写技巧

若某电极反应式较难写出时，可先写出较易的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去

较易的电极反应式，即可得出较难写出的电极反应式。

3.守恒法在电化学计算中的应用

（1）电子守恒和电荷守恒列关系式

①电子守恒：两极得失电子数相等。

②电荷守恒：1个电子对应1个正电荷(或负电荷)。

③常用关系式：Ch〜4e-4Ag〜2Cu〜2H2〜2CL-4OH-〜

(2)几个注意问题

①气体体积相关计算时，必须注明标准状况。

②计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移。

例盐酸羟胺(NH3OHCI)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类似NH4CI。工业上采用如图所

示装置进行制备。不考虑溶液体枳的变化。

NOI--------------®----------------1,2

-

氢

离

子

盐酸交盐酸

换

含Fe的膜

」催化电极一Pt电极

回答下列问题：

(1)正极反应式为O

(2)负极反应式为o

(3)理论上，当有标准状况下3.36Lh参与反应时，左室溶液质量增加go

,

答案(l)NO+3e+4H.=NHJOH+(2)H2-2e=2H(3)3.3

解析含铁的催化电极为正极，电极反应式为NO+3e-+4H"==NH3OH+；Pt电极为负极，电极反应式为

+

2e=2H\(3)结合电极反应：H2-2e=2H,消耗标况3.36L比共转移0.3mol电子，则必有0.3molH+

由右室流向左室，同时由NO变成盐酸羟胺(NILQHCl),结合NO+3e-+4H，=NH30H何知，参加反应的

NO为0.1mol,故左室增加的为0.1molNO和0.3mol其质量总和为3.3g。

B精练高考真题

1.[2024•浙江1月选考，19(1)]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

+

答案CO24-2e-+2H=HCOOH

解析电极B是阴极，则电极反应式是CO2+2C-+2H+=HCOOH。

2.[2024・北京，16(3)]研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNCh,其原理示意图如下。

'2I_—_

电解质溶液

①电极a表面生成NO］的电极反应式:

iii

②研究发现：Nz转化可能的途径为N2一"NO一"N03O电极a表面还发生WHO-02。出的存在,

有利于途径ii,原因是.

答案①N2+6H2O-10e=2NO/12H+

②反应iii生成02,02将NO氧化成NCh,NO?更易转化成NO1

解析①电极a上N2-NO口氮元素化合价升高，发生氧化反应，电极a为阳极，电极反应式为

N2+6H2O-IOe=2NOJ+12H\

3.［2023•北京，16(3)］近年研究发现,电催化COz和含氮物质(NO1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KNCh溶液通CCh至饱和，在电极上反应生成

CO(NH2)2,电解原理如图所示。

co2

I-电源」J|_

NO；、

CO(NH2)2

质子交换膜

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,

答案①阳②2N01+16C+CO2+18H+=CO(NH2)2+7H2O

解析①电极b上发生氏0失电子生成02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。

4.［2023•湖南，17(2)］工业上以粗钱为原料，制备超纯Ga(CH3)3的工艺流程如下:

残渣超纯Ga(CH3)3

(纯度》3).9999%)

----------

销棒、a™/饴棒

三三三三二:

出料口阳极残液出口

己知：金属Ga的化学性质和A1相似，Ga的熔点为29£七.

“电解精炼”装置如图所示，电解池温度控制在40〜45°C的原因是,阴极的电极反应

式为。

答案确保生成的Ga为液体，便于从出料口流出［Ga(OH)4］-3e--Ga+4OH-

解析钱的熔点为29.8C,电解精炼温度需高于钱的熔点，因此电解池温度控制在40〜45Ga和A1性

质相似，电解精炼过程中粗铁在阳极失电子产生的Ga?在NaOH溶液中形成［Ga(OH)41，［Ga(OH)41在阴极

得电子被还原为Ga,故阴极反应为［Ga(OH)41+3e--Ga+4OH-。

5.［2021•山东，17(4)］利用膜电解技术(装置如图所示)，以NazCrCh为主要原料制备NazCrO的总反应

电解

的化学方程式为4Na2CrO4+4H2O-2Na2CnO7+4NaOH+2H2八+。2%则Na2cl'zCh在________(填“阴”

或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为“

惰性电之L”一^性电极

三

三

三

三.U.

..

二U.

三

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二

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-.u.

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J-.三.

三

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一-

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三

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二.

三.-

三

三

三

三

三-

三.-

离子交换膜

答案阳Na+

题型突破练（A）［分值：50分］

1.（3分）比还原C0电化学法制备甲醇（C0+2H2==CH3OH）的工作原理如图所示。放电时，电子由电极

（填“a”或"b"）沿导线流向另一电极。该电池工作时\通入CO一端硫酸溶液的质量

变化16g,理论上通过电路转移的电子为mole

负载

质子膜（只允许H+通过）

答案b2

解析根据总反应CO+2H2=CH30H可知，氢气在电极b发生氧化反应，b为负极发生反应：H2-2C-

=2H\电子流出；a为正极发生反应：CO+4e-+4H=CH3OH,消耗的氢离子由负极区补充，因此通入

CO一端硫酸溶液的质量变化16g是生成的甲醇的质量，即0.5mol,转移2moi电子。

2.（2分）光催化COz制甲醇技术也是研究热点。铜基纳米光催化材料还原CCh的机理如图所示，光照时，低

能价带失去电子并产生空穴（h+,具有强氧化性）。在低能价带上，比0直接转化为02的电极反应式

为。

铜基催化剂

光照

答案2H2O+4h==O2+4H+

3.（3分）SO2和N0.、是主要大气污染物，利用如图装置可同时吸收SCh和NOo

直流电源

s2o^-ah

吸售当较浓H2SO,

收

池

三泮稀HzSO,+SO?

NO阳离子交换膜

此装置中a是电源的极，阳极电极反应式为

答案负SO2+2H2O-2e=S0i-+4H+

解析HSO3->S2o2-f硫元素化合价降低，阴极发生还原反应，故a为电源负极，b为电源正极，S02在阳

极发生氧化反应，电极反应式为SO2+2H2O-2e=S0^+4H1,

4.(3分)“碳呼吸电池”是一种新型化学电源，其工作原理如图。正极的电极反应式为;当得

到1molA12(C2O4)3时，电路中转移的电子的物质的量为mol。

答案2CO2+2e-=C2Oi-6

解析原电池中正极发生还原反应，根据图示，CO2得电子发生还原反应生成C20t，通入CO2的电极为

正极，正极的电极反应式为2co2+2e=C2。匕负极Al失电子生成A伊，当得到1molAb©。)时，电

路中转移的电子的物质的量为6mol。

5.(3分)NO?、Ch和熔融KNCh可制作燃料电池，其原理如图所示。该电池在放电过程中石墨I电极上生成

氧化物Y,Y可循划、使用，回答下列问题：

(1)正极反应式为°

(2)每消耗92gNO2转移电子数为o

答案(1)O2+2N2O5+4e=4N0J(2)2NA

解析⑵根据电极反应：4NO2+4NO]-4c-=4N2O5可知，每消耗92gNCh(即2molNCh),转移电子数为

2M。

6.(6分)用电解法处理有机废水是目前工业上一种常用手段，电解过程中阳极催化剂表面水被电解产生氧化

性我的羟基自由基(QH),羟基自由基再讲一步杷有机物氧化为无毒物质。如图为电解含1,2-二氯乙烷

的废水的装置图，写出电解池阴极的电极反应式：:羟基自由基与1,2-二

氯乙烷反应的化学方程式为o

含1,2-一策交换摸H2O

乙烷的废水（含少量KOH）

答案2H2O+2e==2OH+H2T10OH+CH2cleH2CI-2cO2T+2HCI+6H?0

解析由图可知，在碱性条件下，水得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子：2H2O4-2e=2OH

+H2T；羟基自由基与1,2-二氯乙烷反应生成无毒的物质，根据原子守恒可知，反应生成二氧化碳、水和

HC1,反应的化学方程式为10OH-CH2cle一2cO2T+2HQ+6H

7.（8分）早在20世纪已有科学家设计通过CHsOH/CO电化学氧化合成碳酸二甲酯（DMC）,阳极发生的反应

分3步进行：

CO(OCH3)2

HBr/LiBr

CH,OH/CO-|^l

第一步：2Br-2e-=B「2

第二步：CO+Br2=COBr2

则第三步反应的化学方程式为;Br在总反应中的作用是o

答案COBr2+2CH3OH=CO（OCH3）2+2HBr作催化剂

解析第三步为COBn和甲醇的反应，生成碳酸二甲酯和漠化氢。滨离子参与反应，但最终没有被消耗，

在总反应中的作用是作催化剂。

8.（4分）电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可用于降解去除废水中的持久性有机污染

物［如（苯酚）］,其工作原理如图所示（OH表示自由基，有强氧化性）。

HMC-3

（1）阴极发生的反应为

（2）若处理1mol苯酚，则理论上电路中通过电子的物质的量为.

3+

答案⑴Fe++e=Fe2+、O2+2H+2e=H2O2(2)84mol

2+3

解析由反应C6H6O+28OH=6co2+17比0、H^+Fe+H2O2=H2O+OH+Fe\02+2中+2巴=凡02和

Fe3++e-^=Fe2-可知，消耗1mol苯酚，电路中转移(28+28x2)mol=84mol电子。

9.(4分)基于催化剂s・SnLi的CCh电催化制备甲酸盐同时释放电能的装置如图所示，该电池充电时，阳极

的电极反应式为,若电池工作/min,Zn电极的质量变化为mg,则理论上消耗CO2的物

质的量为______________

充电

答案4OH--4e=2II2O+O2t3moi

解析由题中图像可知，电池充电时，阳极上氢氧根离子发生氧化反应，失去电子生成氧气，电极反应式

2+

为40H-4--2H20+02T；电池工作时，负极反应：Zn-2e-=Zn,正极反应：CO2+2e-+H2O=HCOO-

+0H\由转移电子守恒可知，〃(C02)=〃(Zn尸於mol。

10.(6分)合成氨也可以通过电化学过程实现，其装置如图所示。

N2

电源

NH;1,N2

(1)导线中电子流动方向为。

(2)生成N%的电极反应式为o

(3)若痛性电极2的电流效率〃为75%,则惰性电极2处N2与NH3的物质的量之比为

,电极上目标产物的实际质量

(丁电极上目标产物的理论质量inno/x

3

答案⑴惰性电极2到电源正极、电源负极到惰性电极1(2)3H2-6C+2N-=2NH3(3)1：6

11.(4分)经测定污水里NaNO2含量为4.6%,科研人员研究发现可用如图所示的装置处理污水中的NaNO2,

2，

原理是利用Feft!NO］还原成N2O

一直流电速卜

Fe电极匚^Fe电极

NaNO?污水:四硫酸铁、

稀MS。」、稀H2soi

“交换膜

(1)阳吸附近溶液中发生反应的离子方程式为.

(2)在实验室恰好完全处理3.0kg该NaNCh污水，则理论上阴极区与阳极区溶液质量变化的差为

gc

答案(l)6Fe2++2N05+8H+=6Fe3++N2f+4H20(2)128

12.(4分)(1)科研人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2的零排放，其基本原理如图1所示；电解反

应在温度小于900°C时进行，碳酸钙先分解为CaO和CCh,电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应式为

2C0^-4e-=2CO2+O2，则阴极的电极反应式为。

——'I——

—

，

20

石§

8

阳.墨S

S

光.O

图1

(2)微生物燃料电池是在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图2

所示，其中HS•在硫氧化菌作用下转化为SO/的电极反应式是o

答案(l)3CO2+4e=C+2C0^-(2)HS+4H2O-8e=S0/+9H+

解析⑴要实现CO2的零排放，则阳极生成的CO2需要在阴极消耗掉，据此可写出阴极反应式：3CO2+4e-

=C+2co歹。(2)由题图2可知，HS--SOkS元素的化合价升高，失电子，发生氧化反应，a极作负极,

+

电极反应式为HS+4H20-8C-=S0^-+9HO

13.(6分)传统方法制备H2O2会产生大量副产物，研究者通过更环保的电解法，使用空气和水制备H2O2,

并用其处理有机废水，过程如图甲。

区至砂解-HP谴——处理—

催化剂Cu-CM

甲

电解制备H2O2装置如图乙所示。

(1)a极的电极反应式为o

(2)通过管道将b极产生的气体送至a极，目的是o

(3)pH过高时H2O2会分解。但电解一段时间后，a极附近溶液的pH基本不变，原因是o

答案(l)O2+2H++2e-=H2O2(2)将b极产生的氧气循环利用，用于制备H2O2(3)反应转移2moi电子时,

阳极反应产生2moiH+并通过质子交换膜移动至阴极室，发生反应，即a极区消耗H+的物质的量与通过质

子交换膜迁移过来的H，的物质的最相等

题型突破练(B)［分值：50分］

还原还原

1.(4分)应用电化学原理，硝酸盐一亚硝酸盐一氨，实现了高效合成氨，装置如图。

(1)生成NO］的电极反应式是

(2)当电路中有2mol电子通过时，一定量的N05■被还原生成0.6molNO［和molNH3。

答案(l)N0I+2e+H2O=N05+20H-(2)0.1

解析⑴从装置图分析其电解质溶液呈碱性，则生成NO］的电吸反应式是NO尹2e-+H2O==N0］+2OH-。

(2)根据电极反应式NO/2c—H2O=N0”2OH-,NO1被还原生成0.6molNO］转移电子为1.2mol,贝(］

NO］被还原生成NH3转移电子为2mol-1.2mol=0.8mol,由电极反应式N0］+8e+6H2O=NH3T+90H-可计

算生成的NK物质的量为0.1mol。

2.（6分）将PbO溶于NaOH溶液可制备NaHPbCh,反应为PbO+OH=HPbOI制备高纯铅的原电池原理

不意图如图所示。

Na*交换膜催化剂

（1）获得高纯铅的电极是（填“正极”或“负极”）。

（2）电池的总反应的离子方程式是。

（3）从物质和能量利用的角度说明该工艺的优点：。

答案（1）正极（2）HPbO5+H2=Pb+OH-+H2O（3）NaOH可循环使用，制备高纯铅的过程中获得电能

解析（2）由图可知，HPbO]在正极得到电子生成Pb,电极反应式为HPb0]+2D+H2O=Pb+3OH,比在负

极失去电子生成H2O,电极反应式为H2-2C-+2OH--2H2O,则电池总反应的离子方程式为

HPb07+H2=Pb+OH+H20o

3.（4分）在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将COz转化为碳基燃料（包括CO,烷烽和竣酸等）,

其装置原理如图所示。

质子交换膜

£1CC）2、

HCOOHZ

p：产2°铜基催化剂（

Pigo,X

、/石墨烯7

酸性电解质溶液

（1）图中生成甲酸的电极反应式为O

（2）当有0.2mol田通过质子交换膜时，理论上最多生成HCOOH的质量为,

答案（l）CO2+2e+2H，=HCOOH（2）4.6g

解析（1）由图可知，Pl电极氧元素价态升高失电子，故Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e=O2+4Hl

石墨烯电极为阴极，电极反应式为CO2+2C-+2H+=HCOOH。（2）当有0.2molH♦通过质子交换膜时，转移

02moi电子,生成0.1niolHCOOH,质量为0.1molx46gmoH=4.6g。

4.（4分）少量的SO2经Na2co3溶液洗脱处理后，所得洗脱液主要成分为Na2cCh、NaHCCh和Na2sO3,利用

生物电池技术，可将洗脱液中的Na2sCh转化为单质硫（以S表示）回收。

负载

（pH=4）

（1）该装置中，正极的电极反应式为O

（2）一段时间后，若洗脱液中SO/的物质的量减少了1moL则理论上HCO］减少了mol。

-

答案（1）SOl-+4e+6HCO3=S1+3H204-6COi（2）2

解析分析可知，该装置中，正极的电极反应式为S01+4c+6HCO1=S1+3H2O+6COg,当消耗1mol

亚硫酸根离子，转移4moi电子，同时消耗6moi碳酸氢根离子，生成6moi碳酸根离子，根据电荷守恒，

则有4molH通过质子交换膜移向正极，4mol氢离子可以结合4mol的碳酸根离子生成4mol的碳酸氢根

离子，则理论上碳酸氢根离子减少了2mol。

5.（3分）纯净的硫化锌是半导体锂离子电池负极材料。在充电过程中发生合金化反应生成LiZn（合金相），同

时负极材料晶胞的组成变化如图所示。

ZnSLi,Zn,SLi2S

OS2-oZn2+・Z/♦或Li*

充电过程中ZnS到LivZnvS的电极反应式为

（x和y用具体数字表示）。

答案4ZnS+6Li++6e=3Zn+4Li।jZn（＞.25s

解析由均摊法可知，LixZn,S中LT和Z/洪有7个，S?有8乂96*|=4个，由化合价代数和为零可知，

LiZMS的化学式为Lii.5Zno.25S。根据题干信息在“充电过程中，发生合金化反应生成LiZn（合金相）”，故

ZnS负极充电时得电子有Zn生成，故充电时的电极反应为4ZnS+6Li++6e=3Zn+4LiisZno^S.

6.（4分）晶体H可作电池正极材料，通过Zr?+在晶体II中嵌入和脱嵌，实现电极材料充放电的原理如图所示。

“ii”代表电池_______（填“充电”或“放电”）过程，“出”的电极反应式为o

晶体II乂口仅61匚］代：种0ZntMno/>iQ(i.3QO

oOeMnoZn□空位

2+

答案放电ZiitMn0.6iQ),39O-2re-=Mn0.61CZb.39O+xZn

7.(4分)科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的CO2,其原理如图所示。

处理后处理后

电

电

极

极

XY

(1)写出与电源正极相连的一极上的电极反应式:

(2)下列说法正确的是.(填字母)。

A福环液1和循环液2中的阴离子种类相同

B.隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜

C.水的电离程度：处理后海水1＞处理后海水2

D.该方法可以同时将海水进行淡化

答案(i)Fe(CN)蓝Fe(CN)萨(2)A

解析(1)由图分析可知，电极X中Fe化合价降低，得到电子，作阴极，与电源负极相连；电极Y中F。化

合价升高，失去电子，作阳极，与电源正极相连；与电源正极相连的一极上的电极反应式为Fe(CN)le

=Fe(CN)1-0(2)由①可知电极X为阴极，电极反应式为Fe(CN焉-十e=Fe(CN)g-,电极Y为阳极，电极

反应式为Fe(CN)「-e--Fe(CN)打，则循环液1和2中均含有Fe(CN)/和Fe(CN)「，A项正确；由电极X

反应可知，循环液1中负电荷数增加，为平衡溶液中电荷，则海水中的钠离子应通过隔膜1移向电极X；

由电极Y反应可知，循环液2中负电荷数减少，为平衡溶液中电荷，则循环液中钾离子应通过隔膜2进入

左室，这样才能保持循环液中的离子不出现交换，隔膜1、2都为阳离子交换膜，B项错误；海水经处理，

HCO]转换为82,CCh的水溶液呈弱酸性，会抑制水的电离，而酸化海水经处理，CCh转化为HCO],

HCO*易水解，故水的电离程度：处理后海水iv处理后海水2,C项错误。

8.(4分)新能源的利用对实现“碳中和”也有重要意义。搭载钠离子电池的新能源汽车，动力充足、冬天也

无需频繁充电。第二代钠离子电池是以硬碳(G)为基底材料的嵌钠硬碳制纵耳)和铸基高锦普鲁士白

Na2Mn[Mn(CN)6]为电极的一种新型二次电池，在充放电过程中，Na，在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。其

工作原理如图所示。

若用该钠离子电池给铅酸蓄电池充电，普鲁士白电极连接（填“Pb”或“PbO2”）极，钠离子电池

负极的电极反应式为

答案PbO2Na.vCr-A-e-=Cv+xNa*

解析给铅酸蓄电池充电时，普鲁士白为正极，连接铅酸蓄电池的PbO2电极，负极为嵌钠硬碳，电极反

应式为Na.vCy-xe'=Cv+xNa*0

9.（3分）通过氢电极增压法可使氧化锌进一步制得单质锌（如图），储罐内ZnO溶解后形成[Zn（OH）F-,电解

池中发生总反应的离子方程式为

电解

2

答案H2+[Zn(OH)4]-^Zn+2H2O+2OH-

解析由图示可知，左侧电极为电解池的阳极，碱性条件下氧气在阳极失去电干发生氧化反应生成水，右

侧电极为阴极，[Zn（OH）4p在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，则电解池的总反应为

电解

2

H2+[Zn（OH）4]----^Zn+2H2O+2OH0

10.（3分）基于电化学原理，我国科学家利用固体氧化物电解池实现高选择性C3H8电化学脱氢制

CH2