考前强化练16 信息型电极反应式的书写1.(2022福建福州高三质量检测)金属钒(V)及其化合物有着广泛的用途。请回答以下问题:全钒液流电池是一种可充电电池,装置如图所示。若在放电过程中有H+从A池移向B池,则:(1)放电过程中,起负极作用的是 (填“A”或“B”)池。 (2)充电过程中,阳极方程式为 。 答案(1)A (2)VO2+-e-+H2OVO2++2H+解析(1)根据放电过程中有H+从A池移向B池,说明A是负极,B是正极;(2)充电过程中,电池正极B池连接电源正极,作电解池阳极,电极反应式为VO2+-e-+H2OVO2++2H+。2.(2022重庆第一中学、合肥八中、石家庄第一中学高三模拟)KMnO4是一种重要的氧化剂,广泛用于化学分析和化工生产以及水处理工业。工业上可由软锰矿(主要成分为MnO2)制备,目前有两种较为成熟的制法。“电解法”克服了“酸歧化法”理论产率偏低的问题,同时副产品KOH可用于软锰矿的焙烧。电解法制备高锰酸钾的实验装置示意图如下(图中阳离子交换膜只允许K+通过)。(1)a为 (填“正”或“负”)极,右室发生的电极方程式为 。 3\n(2)若电解开始时阳极区溶液为1.0L0.40mol·L-1K2MnO4溶液,电解一段时间后,右室中n(K)n(Mn)为6∶5,阴极区生成KOH的质量为 。 答案(1)负 MnO42--e-MnO4- (2)17.92g解析(1)①右侧阳极MnO42-失电子生成MnO4-,电极反应式为MnO42--e-MnO4-;故连接阳极的b电极为电源正极,a则为负极;(2)1.0L0.40mol·L-1K2MnO4溶液物质的量为0.4mol,n(K)∶n(Mn)=2∶1。n(Mn)=0.4mol,n(K)=0.8mol。阳极反应为MnO42--e-MnO4-,锰元素原子的物质的量不变,电解一段时间后n(K)n(Mn)为6∶5,则n(K)=0.48mol。由此可知阴极区生成的KOH物质的量为n(KOH)=n(K)=0.8mol-0.48mol=0.32mol,质量为0.32mol×56g·mol-1=17.92g。3.(2022天津十二重点中学高三联考)镓(Ga)位于周期表的第四周期,与Al同主族,主要存在Ga3+、GaO2-两种离子形式,被广泛应用于电子工业。(1)用铝粉和Fe2O3做铝热反应实验,需要的试剂还有 。 a.KClO3 b.KCl c.MnO2 d.Mg(2)半导体材料氮化镓由Ga与NH3在一定条件下发生置换反应生成。该过程每生成1molGaN(s)放出热量15.4kJ。镓元素的原子序数为 ,写出该反应的热化学方程式: 。 (3)工业上用电解法精炼镓。具体原理如图所示,已知:金属的活动性Zn>Ga>Fe>Cu。①电解精炼镓一段时间后形成的阳极泥主要有 。 ②已知精炼时阴极反应为GaO2-+3e-+2H2OGa+4OH-。阳极的电极反应方程式为 。 答案(1)ad (2)31 2Ga(s)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g)ΔH=-30.8kJ·mol-1(3)①Fe和Cu ②Ga-3e-+4OH-GaO2-+2H2O解析(1)做铝热反应实验时需使用Mg和KClO3作引燃剂,ad正确;(2)镓位于元素周期表中第四周期,与铝同主族,原子序数为13+18=31;Ga与NH3在一定条件下发生置换反应生成氮化镓和氢气,生成1molGaN(s)放出热量15.4kJ,所以反应的热化学方程式为2Ga(s)+2NH3(g)2GaN(s)+3H2(g) ΔH=-30.8kJ·mol-1;(3)①根据金属的活动性Zn>Ga>Fe>Cu,锌先失电子变为离子,然后Ga失电子变为离子;等Ga反应完全后,剩余的铁和铜就落在底部形成阳极泥;②粗镓作阳极,在阳极失电子,在碱性环境下生成GaO2-,电极反应方程式为Ga-3e-+4OH-GaO2-+2H2O。4.(2022陕西高三教学质量检测)燃煤能排放大量的CO、CO2、SO2及PM2.5(可入肺颗粒物),冬季空气污染严重也跟冬季燃煤量增大密切相关。SO2在一定条件下可与氧气构成原电池。如图是利用该电池在铁表面镀铜的装置示意图:3\n(1)该电池的负极反应: ;质子膜(只允许H+通过) (2)当甲中消耗2.24LO2(标准状况)时,乙中 (填“a”或“b”)增重 g。 答案(1)SO2-2e-+2H2O4H++SO42- (2)a 12.8解析(1)负极是SO2失电子生成SO42-,负极电极反应式是SO2-2e-+2H2O4H++SO42-;乙是在铁表面镀铜的装置,a与电源负极相连,a是阴极,a极反应式是Cu2++2e-Cu;b是阳极,阴极反应式是Cu-2e-Cu2+;所以乙中a极增重,当甲中消耗2.24LO2(标准状况)时,转移电子0.4mol,根据Cu2++2e-Cu,a极生成铜0.2mol,质量是12.8g。5.(1)(2022云南师大附中适应性月考卷)硫化氢高温分解得到单质硫,钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物,固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质,电池的总反应为2Na+xSNa2Sx(3<x<5),反应原理如下图所示;则电池放电时,正极反应式为: 。 (2)(2022河北沧州教学质量监测)室内甲醛超标会危害人体健康,通过传感器可以监测空气中甲醛的含量。一种燃料电池型甲醛气体传感器的原理如下图所示,则b极的电极反应式为 ,当电路中转移4×10-4mol电子时,传感器内参加反应的HCHO为 mg。 答案(1)xS+2e-Sx2- (2)O2+4e-+4H+2H2O 3解析(1)根据题意正极反应式为xS+2e-Sx2-。(2)HCHO转化为CO2,碳元素由0价升高到+4价,失去电子,被氧化,所以a为电池负极,b为正极。酸性环境下,O2在正极的电极反应为O2+4e-+4H+2H2O;负极的电极反应为HCHO-4e-+H2OCO2↑+4H+,每反应1molHCHO转移4mol电子,当电路中转移4×10-4mol电子时,参加反应的HCHO为1×10-4mol,其质量为30g·mol-1×1×10-4mol=3×10-3g=3mg。3
