碱性电化学还原co2阴极反应

电化学-电极反应⽅程式Ⅰ、原电池电极⽅程式1、Cu ─ H2SO4─ Zn原电池正极：2H++ 2-e=== H2↑负极：Zn - 2-e=== Zn+2总反应式：Zn + 2 H+=== Zn+2+ H2↑2、Cu ─ FeCl3─ C原电池正极：2Fe+3+ 2-e=== 2Fe+2负极：Cu - 2-e=== Cu+2总反应式：2Fe+3+ Cu === 2Fe+2+ Cu+23、钢铁在潮湿的空⽓中发⽣吸氧腐蚀正极：O2 + 2H2O + 4-e=== 4OH-负极：2Fe - 4-e=== 2Fe+2总反应式：2Fe + O2 + 2H2O === 2F e(O H)24、氢氧燃料电池（中性介质）正极：O2 + 2H2O + 4-e=== 4OH-负极：2H2- 4-e=== 4H+总反应式：2H2 + O2 === 2H2O5、氢氧燃料电池（酸性介质）正极：O2 + 4H++ 4-e=== 2 H2O负极：2H2- 4-e=== 4H+总反应式：2H2 + O2 === 2H2O6、氢氧燃料电池（碱性介质）正极：O2 + 2H2O + 4-e=== 4OH-负极：2H2- 4-e+ 4OH-=== 4H2O总反应式：2H2 + O2 === 2H2O7、铅蓄电池（放电）+ 4H+=== PbSO4 + 2H2O 正极（PbO2）：PbO2 + 2-e+ SO-2 4负极（Pb）：Pb - 2-e+ SO-2=== PbSO44=== 2PbSO4 + 2H2O 总反应式：Pb + PbO2 + 4H++ 2SO-248、Al ─ NaOH ─ Mg原电池正极：6H2O + 6-e=== 3H2↑+ 6OH-+ 4H2O负极：2Al - 6-e+ 8OH-=== 2AlO-2总反应式：2Al + 2OH-+ 2H2O === 2AlO-+ 3H2↑29、CH4燃料电池（碱性介质）正极：2O2 + 4H2O + 8-e=== 8OH-负极：CH4- 8-e+ 10OH-=== CO-2+ 7H2O3+ 3H2O总反应式：CH4 + 2O2 + 2OH-=== CO-2310、熔融碳酸盐燃料电池（Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液，CO 作燃料）：【持续补充CO2⽓体】正极：O2 + 2CO2 + 4-e=== 2CO-23- 4-e=== 4CO2负极：2CO + 2CO-23总反应式：2 CO + O2 === 2 CO211、银锌纽扣电池【碱性介质】正极（Ag2O）：Ag2O + H2O + 2-e=== 2Ag + 2OH-负极（Zn）：Zn + 2OH-- 2-e=== ZnO + H2O总反应式：Zn + Ag2O === ZnO + 2AgⅡ、电解电极⽅程式1、电解CuCl2溶液阳极：2Cl-- 2-e=== Cl2↑阴极：Cu+2+ 2-e=== Cu总反应式：2Cl-+ Cu+2Cl2↑+ Cu2、电解精炼铜阳极（粗铜）：Cu - 2-e=== Cu+2阴极（纯铜）：Cu+2+ 2-e=== Cu 总反应式：（⽆）3、电镀铜阳极（纯铜）：Cu - 2-e=== Cu2+阴极（待镀⾦属，如Fe）：Cu+2+ 2-e=== Cu总反应式：（⽆）4、电解饱和⾷盐⽔阳极：2Cl-- 2-e=== Cl2↑阴极：2H2O + 2-e=== H2↑+ 2OH-总反应式：2Cl-+ 2H2O H2↑+ Cl2↑+ 2OH-5、电解HCl 溶液阳极：2Cl-- 2-e=== Cl2↑阴极：2H++ 2-e=== H2↑总反应式：2Cl-+ 2H+Cl2↑+ H2↑6、电解NaOH 溶液阳极：4OH-- 4-e=== O2↑+ 2H2O阴极：4H2O + 4-e=== 2H2↑+ 4OH-总反应式：2H2O 2H2↑+ O2↑7、电解H2SO4溶液阳极：2H2O - 4-e=== O2↑+ 4H+阴极：4H++ 4-e=== 2H2↑总反应式：2H2O 2H2↑+ O2↑8、电解KNO3溶液阳极：2H2O - 4-e=== O2↑+ 4H+阴极：4H2O + 4-e=== 2H2↑+ 4OH-总反应式：2H2O 2H2↑+ O2↑9、电解CuSO4溶液阳极：2H2O - 4-e=== O2↑+ 4H+阴极：2Cu+2+ 4-e=== 2Cu总反应式：2Cu+2+ 2H2O 2Cu + O2↑+ 4H+10、电解AgNO3溶液阳极：2H2O - 4-e=== O2↑+ 4H+阴极：4Ag++ 4-e=== 4Ag总反应式：4Ag++ 2H2O 4Ag + O2↑+ 4H+11、铅蓄电池（充电）+ 4H+阳极：PbSO4- 2-e+ 2H2O === PbO2 + SO-24阴极：PbSO4 + 2-e=== Pb + SO-24总反应式：2PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 + 4 H++ 2 SO-2 4。

北京交大附中2023－2024学年第一学期期中练习高二化学说明：本试卷共10页，共100分。

考试时长90分钟。

可能用到的相对原子质量：H—1C—12O—16S—32第Ⅰ卷（42分）选择题（每小题只有一个选项符合题意，本题共14小题，每小题3分，共42分）1．下列装置或过程能实现电能转化为化学能的是+-A．火力发电B ．碱性锌锰电池D．氢氧燃料电池2．下列说法正确的是A．放热反应一定是自发反应B．熵增的反应不一定是自发反应C．固体溶解一定是熵减小的过程D．非自发反应在任何条件下都不能发生3.如图所示为某基元反应过程的能量变化（E1、E2、E3均大于0）。

下列说法正确的是A.该反应的正反应为吸热反应B.E1+E3为该反应的活化能C.图中对应的该反应的焓变 H=-E2D.NO2和CO分子发生有效碰撞才能形成过渡状态分子4．一定温度下，在2个容积均为10L的恒容密闭容器中，加入一定量的反应物，发生反应：H2(g)+I2(g)2HI(g)，充分反应并达到化学平衡状态，相关数据见下表。

下列说法正确的是(mol·L−1) A．该温度下，反应的化学平衡常数K＝0.25B．Ⅱ中x＝0.008C．容器内气体的密度不再改变可以作为反应达到化学平衡状态的标志D．反应开始阶段的化学反应速率：Ⅰ＞Ⅱ5．化学小组研究金属的电化学腐蚀，实验如下：序号实验I实验II实验现象铁钉周边出现色锌片周边未见明显变化铁钉周边出现蓝色铜片周边略显红色下列说法不正确．．．的是A．实验I中铁钉周边出现红色B．实验I中负极的电极反应式：Fe–2e-===Fe2+ C．实验II中正极的电极反应式：O2+2H2O+4e-===4OH-D．对比实验I、II可知，生活中镀锌铁板比镀铜铁板在镀层破损后更耐腐蚀6．已知1mol H2O2分解放出热量98kJ。

在含有少量I−的溶液中，H2O2分解的机理是：ⅰ.H2O2+I−==H2O+IO−，ⅱ.H2O2+IO−==H2O+O2↑+I−。

海淀区2022－2023学年第一学期期末练习高三化学 2023.1本试卷共8页，100分。

考试时长90分钟。

考生务必将答案答在答题纸上，在试卷上作答无效。

考试结束后，将本试卷和答题纸一并交回。

可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16 Na 23 Si 28 Fe 56第一部分本部分共14题，每题3分，共42分。

在每题列出的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。

1．我国科学家利用高分辨原子力显微镜技术，首次拍摄到质子在水层中的原子级分辨图像，发现两种结构的水合质子，其中一种结构如右图所示。

下列有关该水合质子的说法正确的是 A ．化学式为H 9O 4+B ．氢、氧原子都处于同一平面C ．氢、氧原子间均以氢键结合D ．图中所有H ―O ―H 键角都相同 2．下列说法不正确的是 B ．基态Cu 2+价层电子的轨道表示式：3．槟榔中含有多种生物碱，如槟榔碱和槟榔次碱，其结构如下。

这些生物碱会对人体机能产生影响。

下列说法正确的是A ．槟榔碱和槟榔次碱是同系物B ．槟榔碱分子中N 原子的杂化方式是sp 2C ．槟榔次碱分子中最多有4个碳原子共平面D ．槟榔碱和槟榔次碱均能与强酸、强碱反应 45．下列方程式与所给事实相符的是A．实验室制氯气时，用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气：Cl2 + OH- === Cl- + HClOB．铜和浓硝酸反应，产生红棕色气体：3Cu + 8HNO3(浓) === 3Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 4H2O C．苯酚浊液中滴加碳酸钠溶液后变澄清：D．用热的NaOH溶液去除油污（以硬脂酸甘油酯为例）：6．用N A代表阿伏加德罗常数的数值。

下列说法中，正确的是A．0.1 mol碳酸钠和碳酸氢钠的混合物含有的氧原子数为0.3N AB．标准状况下，22.4 L乙炔中σ键数为N A、π键数为2N AC．100 mL 1 mol·L-1 醋酸溶液中含有的氢离子数为0.1N A．．．已知：Ag+与SA．②中加氨水后发生反应：AgCl + 2NH3·H2O === [Ag(NH3)2]+ + Cl- + 2H2OB．同温度下，溶度积K sp大小关系：AgCl > AgBr > AgI > Ag2SC．与Ag+配位的能力由强到弱依次为：S2O2- 3、NH3D．上述实验转化过程中不涉及氧化还原反应10．2022年诺贝尔化学奖授予在“点击化学和生物正交化学”领域做出贡献的三位科学家。

2023北京八中高三（上）期中化学考试时间90分钟满分100分可能用到的相对原子质量：B-11 N-14第一部分 (选择题共42分)本部分共14题，每小题3分，共42分。

选出最符合题目要求的一项。

1. 中国“天宫”空间站使用了很多高新技术材料。

下列对涉及材料的说法不正确．．．的是A. 核心舱的离子推进器使用氙气作为推进剂，氙位于元素周期表0族B. 被誉为“百变金刚”的太空机械臂主要成分为铝合金，其强度大于纯铝C. “问天”实验舱使用砷化镓(GaAs)太阳能电池，砷和镓位于元素周期表第四周期D. 太阳能电池翼基板采用碳纤维框架和玻璃纤维网，两者均属于有机高分子材料2. 下列图示正确的是A. 3p电子的电子云轮廓图：B. SO3的VSEPR模型：C. As的原子结构示意图：D. HCl的形成过程：3. 下列事实不能直接从原子结构角度解释的是A. 化合物ICl中I为+1价B. 第一电离能：B>AlC. 沸点：CS2>CO2D. 热稳定性：NH3>PH3.4. 室温下，t1时刻向两个盛有50mL蒸馏水的烧杯中分别加入①1gCaCO3、②1g蔗糖，搅拌，最终分别得到悬浊液和澄清溶液，溶解过程中分散系的导电能力变化如图。

下列分析不正确．．．的是 A. 该实验可证明蔗糖不是电解质 B. 该实验可证明碳酸钙是强电解质 C. 当①中导电能力不变时，CaCO 3(s)Ca 2+(aq)+CO 23−(aq)达到平衡D. t 2时刻，①中再加1gCaCO 3，导电能力不变 5. 下列与事实对应的化学用语不正确的是 A. C 和O 形成2CO 的过程：B. 23Na CO 溶液处理水垢中的4CaSO ：224334=CaSO CO CaCO SO −−++ C. 0.1mol/L 3CH COOH 溶液的pH 为3：33CH COOH CH COO H −++D. 用石墨电极电解2CuCl 溶液：22Cu2ClCu Cl +−++↑电解6. 下列有关实验现象的解释或所得结论正确的是 (Cu H ⎡⎣3水解平衡正向移动A. AB. BC. CD. D7. 某种超分子聚合物网络生物电极的制备原料CB 和PDMA 的结构如下图。

水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的研究一、本文概述随着全球气候变化的日益严重，减少温室气体排放、实现碳中和已成为全球共同的目标。

二氧化碳（CO₂）作为主要的温室气体之一，其减排和转化利用受到了广泛关注。

电化学还原二氧化碳（CO₂RR）是一种将CO₂转化为有价值化学品或燃料的有效方法，具有反应条件温和、产物多样性高等优点。

其中，甲酸（HCOOH）作为一种重要的化工原料和氢能源载体，其电化学还原制备过程具有重要的研究意义和应用价值。

本文旨在研究水溶液中电化学还原二氧化碳制甲酸的过程，通过深入探讨反应机理、催化剂设计、电解池构建以及反应条件优化等方面，以期提高甲酸产率、降低能耗，并为实现二氧化碳的高效转化和利用提供新的途径。

文章将首先介绍电化学还原二氧化碳制甲酸的研究背景和意义，然后详细阐述实验材料与方法、实验结果与讨论，最后总结全文并展望未来的研究方向。

通过本文的研究，旨在为电化学还原二氧化碳制甲酸领域的发展提供有益的参考和借鉴。

二、电化学还原二氧化碳的基本原理电化学还原二氧化碳（CO₂）制甲酸（HCOOH）是一种新兴的、环境友好的转化技术，旨在将大气中的温室气体转化为有价值的化学品。

该过程的基本原理涉及电解池中的阴极、阳极以及电解质溶液中的离子传递和电子转移。

在电解过程中，电解质溶液中的CO₂分子通过阴极附近的离子化过程，获得电子并被还原为甲酸根离子（HCOO⁻）。

同时，阳极处的水分子失去电子并被氧化为氧气和氢离子（H⁺）。

这些氢离子通过电解质溶液迁移到阴极，与甲酸根离子结合，生成甲酸（HCOOH）。

电化学还原CO₂的反应路径和产物分布取决于电解质的性质、电极材料、电流密度、温度以及压力等多个因素。

通常，甲酸的形成涉及多步电子转移过程，其中CO₂首先被还原为一氧化碳（CO），随后再被进一步还原为甲酸。

因此，优化电解条件和电极材料是提高甲酸产率和选择性的关键。

电解质溶液的选择也至关重要。

合适的电解质应能够有效传递离子，同时促进CO₂的溶解和还原。

2023北京丰台二中高三12月月考化学可能用到的相对原子质量：Na 23 Cl 35.5 Ag 108 Fe 56 S 32第一部分选择题（共 42 分，每小题只有一个选项符合题意）1.下列图示正确的是A．H2O 的 VSEPR 模型：B．基态 Cu2+价层电子的轨道表示式：C．3p 电子的电子云轮廓图：D．Mg2+的结构示意图：2. 下列过程中的物质变化与氧化还原反应无关的是A. 将 FeSO4溶液加入 NaOH 溶液中，最终生成红褐色沉淀B. 切开金属钠，放置在空气中，表面变暗C. 向 CuCl2溶液中加入过量氨水，溶液颜色变为深蓝色D.3．下列性质的比较，不正确的是A. 第一电离能：Li＜Be < B B．原子半径：Al < Mg < NaC. 热稳定性：CH4<NH3< H2O D．碱性：LiOH＜NaOH<KOH4．下列方程式不．能．准确解释相应事实的是A．明矾（KAl(SO4)2·12H2O）净水：Al3++ 3H2O Al(OH)3（胶体） + 3H+B. 氯气用于自来水消毒：Cl2+H2O 2H++Cl－+ClO－C. 红棕色的 NO2溶于水变为无色：3NO2+ H2O = 2HNO3+NOD．浓硝酸用棕色瓶保存：4HNO3光照4NO2↑ + O2↑+ 2H2O5.有机物 G 是合成药物心律平的中间体，其结构简式如右图。

下列关于 G 的说法不正确的是A. 分子式为 C15H12O2B. 存在顺反异构体C. 能发生还原反应和取代反应D. 1mol G 最多能与 2mol Br2发生反应6. 用圆底烧瓶收集 NH3后进行喷泉实验。

对实验现象的分析正确的是A. 烧瓶中形成喷泉，说明 NH3与 H2O 发生了反应B．烧瓶中剩余少量气体，能证明 NH3的溶解已达饱和C．烧瓶中溶液为红色的原因是：NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-D．烧瓶中溶液露置在空气中一段时间后 pH 下降，能证明氨水具有挥发性7. 碳化硅晶体具有多种结构，其中一种晶体的晶胞(如图所示)与金刚石的类似。

熔融k2co3燃料电池电极反应式全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：熔融K2CO3燃料电池是一种新型的电化学能源转换装置，采用熔融碱性碳酸钾(K2CO3)作为电解质，具有高温操作、高效能、低成本的优点。

燃料电池的核心部件是电极，电极在燃料电池中起着关键作用，负责催化氧化还原反应，将化学能转化为电能。

本文主要介绍熔融K2CO3燃料电池中电极的反应机理及其优化设计。

我们先来了解一下熔融K2CO3燃料电池中的反应式。

熔融K2CO3燃料电池是一种碱性燃料电池，其阳极反应式为：2H2 + 4OH- -> 4H2O + 4e-阴极反应式为：O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-整合反应式为：2H2 + O2 -> 2H2O通过这些反应式可以看出，熔融K2CO3燃料电池是通过氢气与氧气在阳极和阴极之间发生氧化还原反应，生成水来释放能量的。

为了提高燃料电池的性能和效率，电极设计是非常关键的。

电极通常由催化剂、导电剂和电极支撑物组成。

催化剂是电极中最重要的组成部分，它具有高活性和选择性，可以促进电化学反应的进行。

在熔融K2CO3燃料电池中，常用的催化剂包括钴、镍、铜等金属和其氧化物，这些催化剂可以有效地促进氢气和氧气的氧化还原反应。

导电剂也是电极中不可或缺的部分，它可以提高电极的导电性能，加快电子传输速率。

常用的导电剂有石墨、碳纳米管等。

电极支撑物则是电极的结构支撑体，可以增强电极的机械稳定性和导电性。

针对熔融K2CO3燃料电池电极性能的优化设计，可以从以下几方面着手。

首先是优化催化剂的选择和制备方法，可以通过改变催化剂的晶体结构、表面活性位点等方法来提高其催化性能。

其次是优化导电剂和电极支撑物的组合方式，可以选择合适的导电剂和电极支撑物，使其与催化剂形成良好的结合，提高电极整体的导电和机械性能。

还可以通过优化电极的结构设计和制备工艺，提高电极的稳定性和耐久性。

熔融K2CO3燃料电池的电极反应式是通过氢气和氧气的氧化还原反应来释放能量的，电极是燃料电池中的核心部件，其设计和优化对燃料电池的性能起着至关重要的作用。

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 3 期超亲气泡沫铜纳米线电极电化学还原CO 2性能王凯1，2，叶丁丁1，2，朱恂1，2，杨扬1，2，陈蓉1，2，廖强1，2（1 重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室，重庆 400030；2 重庆大学能源与动力工程学院工程热物理研究所，重庆 400030）摘要：利用可再生电能进行电化学还原CO 2被认为是一种有前景的储能和减排技术，但在阴极发生析氢副反应，将降低电化学还原CO 2的性能。

采用泡沫铜为基底制备铜纳米线电极扩展电极的电化学活性面积，然后通过十七氟癸基三甲基硅烷对电极进行亲气处理，使电极表面从疏气状态变为超亲气状态，从而强化气相反应物CO 2传质，增加反应三相接触线，提高电极的电化学还原 CO 2性能。

实验结果表明：与未亲气处理的泡沫铜纳米线电极相比，所制备的超亲气泡沫铜纳米线电极虽然具有较小的电化学活性面积，但其超亲气的特性更有利于CO 2的传质，抑制了电解液中氢离子的传输，有效削弱了析氢副反应的发生。

在电解电位为-1.5V （vs . Ag/AgCl ）时，H 2法拉第效率降低了17.7%，电化学还原CO 2性能提升。

关键词：电化学；还原；二氧化碳；铜纳米线；超亲气；传质中图分类号：TQ021.4 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）03-1232-09Performance of electrochemical reduction of CO 2 by superaerophiliccopper foam electrode with nanowiresWANG Kai 1，2，YE Dingding 1，2，ZHU Xun 1，2，YANG Yang 1，2，CHEN Rong 1，2，LIAO Qiang 1，2(1 Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems, Ministry of Education, Chongqing University, Chongqing 400030, China; 2 Institute of Engineering Thermophysics, School of Energy and Power Engineering, ChongqingUniversity, Chongqing 400030, China)Abstract: Electrochemical reduction of CO 2 by renewable electricity is regarded as a promising methodto storage energy and reduce emissions environmental problems. However, the hydrogen evolution sidereaction at the cathode will reduce the performance of electrochemical reduction of CO 2. Nanowires were prepared on the copper foam electrode to expand the electrochemical active area of the electrode. Then, the copper foam nanowire electrode was treated with trimethoxy (1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluorodecyl)silane to make the electrode surface change from aerophobic to aerophilic, which was expected to strengthen the mass transfer of gas-phase CO 2, increase the three-phase contact line of the reaction and further improve the performance of electrochemical reduction of CO 2. Experimental results showed thatcompared with the copper foam nanowire electrode without aerophilic treatment, although the prepared aerophilic electrode possessed lower electrochemical active area, its superaerophilic property was研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0426收稿日期：2023-03-21；修改稿日期：2023-06-06。