文档内容
专项 07 电化学
该专题分为两个板块
【1】知识清单
一、新型化学电源
1. 图解原电池的工作原理
2. 化学电源中电极反应式的书写
3. 可逆电池电极反应式的书写
二、电解原理的应用
1. 图解电解池工作原理
2. 电解时电极反应式的书写
3. 电解计算的三种方法
三、电化学中离子交换膜的分析与应用
1. 常见的离子交换膜
2. 离子交换膜的作用
3. 示例分析
四、金属的腐蚀与防护
1. 金属电化学保护的两种方法
2. 金属腐蚀的快慢比较
【2】专项练习
【1】知识清单
一、新型化学电源
1.图解原电池的工作原理
2.化学电源中电极反应式的书写
(1)书写步骤(2)不同介质在电极反应式中的“去留”
中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自水的电离
酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－
碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋
水溶液 不能出现O2－
(3)实例
①甲醇、O 不同介质燃料电池电极反应式的书写
2
负极 CH OH － 6e － ＋ H O===CO ↑ ＋ 6H ＋
3 2 2
酸性介质，如稀
正极 O ＋ 6 e － ＋ 6H ＋ ===3H O
2 2
HSO
2 4
碱性介质，如 负极 CH OH － 6e － ＋ 8OH － ===CO 2 - ＋ 6H O
3 3 2
KOH溶液 正极 O ＋ 6 e － ＋ 3H O===6OH －
2 2
熔融盐介质，如 负极 CH OH － 6e － ＋ 3CO 2 - ===4CO ↑ ＋ 2H O
3 3 2 2
KCO 正极 O ＋ 6 e － ＋ 3CO ===3CO 2-
2 3 2 2 3
高温下能传导O 负极 CH OH － 6e － ＋ 3O 2 － ===CO ↑ ＋ 2H O
2 3 2 2
－的固体作电解
正极 O ＋ 6 e － ===3O 2 －
2
质
②微生物燃料电池电极反应式的书写
微生物燃料电池的一种重要应用就是废水处理中实现碳氮联合转化为CO 和N，如下图所示，1、2为厌氧
2 2
微生物电极，3为阳离子交换膜，4为好氧微生物反应器。
电极判断 反应式 其他
根据 H＋移动方向，说 NH +在好氧微生物反
信 负 极 ： CH COO － － 8e － ＋ 4
3
明电极1为负极、电极 应器中转化为NO -：
3息 2HO===2CO ↑ ＋ 7H ＋
2 2
2为正极，电解质为酸 NH + ＋ 2O ===NO - ＋
4 2 3
解 正极：2NO - ＋ 12H ＋ ＋ 10e －
3
性介质 2H ＋ ＋ H O
2
读 ===N ↑ ＋ 6H O
2 2
3.可逆电池电极反应式的书写
(1)可逆电池充、放电关系图示
(2)思维模型
以xMg＋MoSMgMoS 为例说明
3 4 x 3 4
(3)实例
①Fe(OH) ＋2Ni(OH) Fe＋Ni O＋3HO
2 2 2 3 2
放电时负极电极反应式： F e ＋ 2OH － － 2 e － ===Fe(OH ) ；
2
充电时阳极电极反应式： 2Ni(OH ) ＋ 2OH － － 2 e － ===N i O ＋ 3H O 。
2 2 3 2
②Li MnO ＋LiC nC＋LiMnO
1－x 2 x n 2
放电时负极电极反应式： L iC － x e － ===xL i ＋ ＋ nC ；
x n
充电时阳极电极反应式： LiMnO － x e － ===L i MnO ＋ xL i ＋ 。
2 1－x 2
二、电解原理的应用
1.图解电解池工作原理
2.电解时电极反应式的书写
(1)书写步骤(2)常考三种金属作阳极时电极反应式的书写
①铁作阳极
铁作阳极时，其氧化产物可能是Fe2＋、Fe(OH) 或FeO2-，如Fe作阳极电解含Cr O2-的酸性废水去除铬时，
2 4 2 7
阳极反应式为： F e － 2 e － ===F e 2 ＋ ；用铁电极电解KOH溶液制备KFeO 的阳极反应式为： Fe － 6e － ＋
2 4
8OH － ===FeO 2 - ＋ 4H O 。
4 2
②铝作阳极
铝作阳极时其氧化产物可能是Al O 、Al(OH) 、AlO-或Al3＋，如用铝作阳极，HSO －HC O 混合液作电
2 3 3 2 2 4 2 2 4
解质溶液，在铝制品表面形成致密氧化膜的阳极反应式为： 2A l － 6 e － ＋ 3H O===Al O ＋ 6H ＋ ；用铝作
2 2 3
阳极电解NaOH溶液的阳极反应式为： A l － 3 e － ＋ 4OH － ===AlO - ＋ 2H O 。
2 2
③铜作阳极
铜作阳极时，其氧化产物一般是Cu2＋或Cu＋(Cu O)，如用铜作阳极电解NaOH溶液制备Cu O的阳极反应
2 2
式为： 2C u － 2 e － ＋ 2OH － ===C u O ＋ H O 。
2 2
(3)书写示例
①用惰性电极电解KMnO 溶液得到化合物KMnO 。
2 4 4
阳极反应式： 2MnO 2 - － 2e － ===2MnO - 。
4 4
阴极反应式： 2H O ＋ 2e － ===H ↑ ＋ 2OH － 。
2 2
②将一定浓度的磷酸二氢铵(NH HPO )、氯化锂混合液做电解液，以铁棒做阳极，石墨做阴极，电解析出
4 2 4
LiFePO 沉淀，则阳极反应式为 F e ＋ H PO - ＋ Li ＋ － 2e － ===LiFePO ＋ 2H ＋ 。
4 2 4 4
③离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、Al Cl-和AlCl -组成的离子液体作电解液时，
2 7 4
可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，则电极反应式为
阳极： A l － 3 e －＋ 7AlC l - ===4Al Cl - 。
4 2 7
阴极： 4A l Cl - ＋ 3e － ===Al ＋ 7AlCl - 。
2 7 4
3.电解计算的三种方法
(1)根据得失电子守恒计算
用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
三、电化学中离子交换膜的分析与应用
1.常见的离子交换膜
种类 允许通过的离子及移动方向 说明
阳离子
阳离子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许阳离子通过
交换膜
阴离子
阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 只允许阴离子通过
交换膜
质子
质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H＋通过
交换膜
2.离子交换膜的作用
3.示例分析
三室电解法处理含NaSO 的工业废水
2 4
电解池中离子交换膜的作用
三室式法处理含Na2SO4废水的原理
分析 结论离子交换膜的作用：不让生成的H＋和OH
－相遇。
如果没有离子交换膜，只是电解水，得不
到硫酸和氢氧化钠。
四、金属的腐蚀与防护
1.金属电化学保护的两种方法
2.金属腐蚀的快慢比较
【2】专项练习
1．（北京市海淀区2021-2022学年高三上学期期末考试化学试题）利用固体氧化物电解池可将 转化为CO并存储，装置示意图如图所示。下列说法不正确的是
A．a极连接电源的正极
B．a极上的电极反应为
C．b极上的电极反应为
D．通过该过程可以实现储能
【答案】B
【分析】电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动；由阴离子移动方向可知，a为阳极、b为阴极；
【详解】A．由分析可知，a为阳极，连接电源正极，A正确；
B．a即发生氧化反应，反应为， ，B错误；
C．b极为阴极，发生还原反应，电极反应为 ，C正确；
D．通过该过程可以将电能转化为化学能，实现储能，D正确；
故选B。
2．（重庆一中2021-2022学年高三下学期5月月考化学试题）电—Fenton法常用于处理工业废水中的有机
物，原理如图所示。电极反应生成强氧化性的·OH(羟基自由基)将有机物氧化。下列说法错误的是
A．·OH向阳极移动
B．A极连接电源负极
C．消耗2.24L(标准状况) 理论上可以产生0.4mol ·OH
D．阳极的电极反应式为
【答案】A
【详解】A．电解过程中，生产的·OH为中性基团，不会迁移，A项错误；
B．A极发生得电子的还原反应，则该电极为阴极，所以A为负极，B项正确；
C．阴极上0.1molO 转化为0.1molHO 转移0.2mole-，同时Fe3++e-=Fe2+，转移0.1mole-，由Fe2+
2 2 2+H O=[Fe(OH)]2++OH-+·OH可知，生成0.1mol·OH，转移0.3mole-；在阳极上 生成
2 2
0.3mol·OH，所以消耗0.1molO，可以产生0.4mol·OH，C项正确；
2
D．阳极上水失电子生成羟基和氢离子，其电极方程式为： ，D项正确；
3．（江西省赣州市2021-2022学高二上学期期末考试化学试题）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管
中生物的附着和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电
极(如图所示)，通入一定的电流。下列叙述错误的是
A．阳极发生将海水中的Cl-还原生成Cl 的反应
2
B．管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO
C．阴极生成的H 应及时通风稀释安全地排入大气
2
D．阴极表面形成的Mg(OH) 等积垢需要定期清理
2
【答案】A
【分析】海水通入管道后，形成电解池，海水作为电解液，依据提示，为排除排水管中生物的附和，可以
通过电解海水制氯气，故阳极发生反应2Cl--2e-=Cl↑，阴极发生反应2HO+2e-=2OH-+H ↑，此时海水碱性
2 2 2
增大，由于电解液存在于管道中，生成的氯气会与碱性海水反应，生成次氯酸钠进而达到灭杀附着生物的
效果，阴极生成的氢气应及时通风安全地排入大气，依据分析可知阴极发生反应2HO+2e-=2OH-+H ↑，
2 2
Mg(OH) 等积垢在阴极表面形成，据此分析回答问题。
2
【详解】A．依据分析可知，阳极发生反应2Cl--2e-=Cl↑，为氧化反应，故A错误；
2
B．依据题意“排水管中生物的附和滋生会阻碍冷却水排放并降低冷却效率”可知，需要生成次氯酸钠进
而杀灭附着生物，故B正确；
C．阴极发生反应2HO+2e-=2OH-+H ↑，若不排除，氢气浓度过大易发生危险，应及时通风稀释，故C正
2 2
确；
D．依据分析可知阴极发生反应2HO+2e-=2OH-+H ↑，Mg(OH) 等积垢在阴极表面形成，需要定期清理阴
2 2 2
极表面，故D正确，
故选：A。
4．图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。图乙
为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。下列说法中不正确的是A．a极应与X连接
B．N电极发生还原反应，当N电极消耗11.2L(标准状况下) 时，则a电极增重64g
C．若废水中含有乙醛，则M极的电极反应为：
D．不论b为何种电极材料，b极的电极反应式一定为
【答案】D
【解析】根据题给信息知，甲图是将化学能转化为电能的原电池，M是负极，N是正极，负极上失电子发
生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；电解氯化铜溶液，由图乙氯离子移向b极，铜离子移向a极，
则a为阴极应与负极相连，b为阳极应与正极相连，根据得失电子守恒计算，以此解答该题。
【详解】A．根据以上分析，M是负极，N是正极，a为阴极应与负极相连即X极连接，故A正确；
B．N是正极氧气得电子发生还原反应，a为阴极铜离子得电子发生还原反应，根据得失电子守恒，则当N
电极消耗11.2L(标准状况下)气体时，则a电极增重 ，故B正确；
C．有机废水中主要含有乙醛，则图甲中M极为CHCHO失电子发生氧化反应，发生的电极应为：
3
，故C正确；
D．b为阳极，当为惰性电极，则反应式为 ，当为活性电极，反应式为本身失电子发生氧
化反应，故D错误；
答案选D。
5．（安徽省五校2021届高三12月联考化学试题）光电池在光照条件下可产生电压，如图所示装置可实现
光能的充分利用。双极膜复合层间的HO能解离为H+和OH－，且双极膜能实现H+和OH－的定向通过。下
2
列说法正确的是()
A．该装置将光能最终转化为电能
B．再生池中的反应为2V2++2H O=2V3++2OH－+H ↑
2 2
C．当阳极生成33.6LO 时，电路中转移电子数为6N
2 A
D．光照过程中阳极区溶液中的n(OH－)基本不变
【答案】D
【详解】A．在光照条件下光电池将光能转化为电能，电解池中电能又转化为化学能，由题图可知，电解过程中的总反应为2HO 2H↑+O ↑，故A错误；
2 2 2
B．放电后的溶液中含有V2+和H+，在催化剂作用下H+将V2+氧化为V3+，从而实现V3+的再生，即发生反应
2V2++2H+ 2V3++H ↑，故B错误；
2
C．阳极的电极反应4OH－－4e－=O ↑+2H O，标况下每生成33.6L氧气，电路中转移电子数为6N ，题目中
2 2 A
未指明条件，无法计算，故C错误；
D．双极膜复合层间的HO能解离为H+和OH－，且双极膜能实现H+和OH－的定向通过，右侧阳极电极反
2
应式为4OH－－4e－=O ↑+2H O，根据溶液呈电中性可知阳极放电消耗的OH－与从双极膜中进入右侧的OH
2 2
－数目相等，故D正确；
故选D。
6．（重庆市2021届高三第一次联合诊断化学试题）合成氨是催化界的经典反应，数次诺贝尔奖的获得，
说明其从工业应用到机理认识都有着重要意义。当前，利用电化学手段进行氨的合成是人类化学控制合成
的新目标，一种电化学合成氨的装置(惰性电极)示意图如图所示。下列说法正确的是
A． 电极连接电源的负极
B． 电极的电极反应式为：
C．当有 生成时，理论上产生
D．电流从 极经共熔物到 极，再经电源流回 极
【答案】B
【分析】由图可知，该装置为电解池装置，a电极为电解池的阳极，在共熔物作用下水蒸气在阳极失去电
子发生氧化反应生成氧气，b电极为阴极，氮气在阴极上得到电子发生还原反应生成氨气。
【详解】A.由分析可知，a电极为电解池的阳极，与电源的正极相连，故A错误；
B.由分析可知，b电极为阴极，氮气在阴极上得到电子发生还原反应生成氨气，电极反应式为
，故B正确；
C.未注明标准状况，无法计算1mol氨气生成时生成氧气的体积，故C错误；
D.由电解原理可知，电流从b极流向电源，再经电源流回a极，故D错误；
故选B。
7．（安徽省皖南八校2021届高三4月第三次联考理综化学试题）最近我国科学家设计了一种
C HOH+CO 协同电解转化装置，通过回收工业尾气中的CO 实现了联合生产合成气(CO+H)和CHCHO
2 5 2 2 2 3
的新工艺，其工作原理如图所示，下列说法正确的是A．电极a上的电势比电极b上的高
B．电解池工作时，电极a附近的CO 浓度升高
C．电极b上的电极反应式为C HOH+2e-+2CO =CH CHO+2HCO
2 5 3
D．电解池工作时，CO 透过交换膜向电极a移动
【答案】B
【分析】由图可知C HOH在电极b转化为CHCHO，发生氧化反应，则电极b为阳极，电极反应式为
2 5 3
C HOH+2CO -2e-=CH CHO+2HCO ；电极a为阴极，电极反应式为3CO+H O+4e-=CO+H +2CO 。
2 5 3 2 2 2
【详解】A． 电极b为阳极，电极a为阴极，则电极b与电源正极连接，电极a与电源负极连接，电极a
上的电势比电极b上的低，A错误；
B．电极a为阴极，电极反应式为3CO+H O+4e-=CO+H +2CO ，因此电解池工作时，电极a附近的CO
2 2 2
浓度升高，B正确；
C．电极b为阳极，电极反应式为C HOH+2CO -2e-=CH CHO+2HCO ，C错误；
2 5 3
D．对比阴阳极反应可知电极a产生的CO 向电极b迁移补充左室的CO ，D错误；
答案选B。
8．2020年6月，清华大学发现了一种新型的钾离子电池正极材料，比过去使用的任何材料都更加稳定。
电池示意图如下，总反应为FeC OF+KC C +KFeC OF。下列有关说法错误的是
2 4 6 6 2 4
A．放电时，负极反应为：KC -e-=K++C
6 6
B．充电时，阳极反应：KFeC OF-e-=FeC OF+K+
2 4 2 4
C．充电时，当电路中通过的电子为0.02mol时，碳电极增加的质量为0.78gD．用该电池电解饱和食盐水，阴极产生4.48L气体时，通过隔膜的K+为0.2mol
【答案】D
【详解】A．由总反应FeC OF+KC C +KFeC OF知：放电时，负极KC 失去电子生成C ，负极反应为
2 4 6 6 2 4 6 6
KC -e-=K++C ，A正确；
6 6
B．由总反应FeC OF+KC C +KFeC OF知：充电时，C 得电子在阴极反应，则KFeC OF在阳极反应，
2 4 6 6 2 4 6 2 4
阳极反应为KFeC OF-e-=FeC OF+K+，B正确；
2 4 2 4
C．充电时碳电极为阴极，反应式为C + e-+ K+= KC ，碳电极增加的质量即K+的质量，当电路中通过的电
6 6
子为0.02mol时，K+的物质的量也为0.02mol，质量为0.02mol ×39g/mol=0.78g ，C正确；
D．未提到标况下，无法用 计算，D错误；
故选D。
9．（重庆市西南大学附属中学校2021届第三次月考化学试题）我国某科研机构研究表明，利用KCr O
2 2 7
可实现含苯酚废水的有效处理，其工作原理如下图所示。若水分子不能通过阴、阳离子交换膜，则下列说
法正确的是
A．N为该电池的负极
B．该电池可以在高温下使用
C．一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小
D．M的电极反应式为：C HOH – 28e－ + 28OH－=6CO + 17H O
6 5 2 2
【答案】C
【详解】A．由图可知Cr元素化合价降低，被还原，N为正极， A项错误；
B．该电池用微生物进行发酵反应，不耐高温，B项错误；
C．由于电解质NaCl溶液被阳离子交换膜和阴离子交换膜隔离，使Na+和Cl-不能定向移动，所以电池工作
时，负极生成的H+透过阳离子交换膜进入NaCl溶液中，正极生成的OH-透过阴离子交换膜进入NaCl溶液
中与H+反应生成水，使NaCl溶液浓度减小。C项正确；
D．苯酚发生氧化反应、作负极，结合电子守恒和电荷守恒可知电极反应式为C HOH-28e－＋
6 5
11HO=6CO↑＋28H＋，D项错误；
2 2
答案选C。
10．某镍冶炼车间排放的漂洗废水中含有一定浓度的Ni2+和Cl-，图甲是双膜三室电沉积法回收废水中的
Ni2+的示意图，图乙描述的是实验中阴极液pH值与镍回收率之间的关系。下列说法不正确的是（ ）A．交换膜a为阳离子交换膜
B．阳极反应式为2HO-4e-=O +4H+
2 2
C．阴极液 pH=1时，镍的回收率低主要是有较多的H 生成
2
D．浓缩室得到1 L 0.5mol/L的盐酸时，阴极回收得到11.8g镍
【答案】D
【详解】阳极区域是稀硫酸，阳极氢氧根离子失电子生成氧气，氢离子通过交换膜a进入浓缩室，所以交
换膜a为阳离子交换膜，故A正确；
阳极反应式为2HO-4e-=O +4H+，故B正确；
2 2
阴极发生还原反应，酸性强时主要氢离子发生还原反应生成氢气、酸性弱时主要Ni2+发生还原反应生成
Ni，故C正确；
浓缩室得到1 L 0.5mol/L的盐酸时，转移电子0.4mol，阴极生成镍和氢气，所以阴极回收得到镍小于
11.8g，故D错误；
答案选D。
11．（重庆市2021-2022学年高二下学期5月化学竞赛试题）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，
可使电池持续大电流放电，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是
A．电池工作时正极区溶液的pH降低
B．加入HNO 降低了正极反应的活化能
3
C．负极反应为CHCHOH + 3H O- 12e- =2CO + 12H+
3 2 2 2
D．标准状况下，当有2.24L O 被还原时，通过质子交换膜转移的H+数目为0.4 N
2 A
【答案】B
12．K—O 电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是
2A．隔膜允许K+通过，不允许O 通过
2
B．放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极
C．产生1Ah电量时，生成KO 的质量与消耗O 的质量比值约为2.22
2 2
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅酸蓄电池消耗0.9g水
【答案】D
【分析】由图可知，a电极为原电池的负极，单质钾片失去电子发生氧化反应生成钾离子，电极反应式为
K—e-=K+，b电极为正极，在钾离子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成超氧化钾；据以上分
析解答。
【详解】A．金属性强的金属钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许 通过，不
允许 通过，故A正确；
B．由分析可知，放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直
流电源的正极相连，做电解池的为阳极，故B正确；
C．由分析可知，生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比值为1mol×71g/mol：1mol×32g/
mol≈2.22：1，故C正确；
D．铅酸蓄电池充电时的总反应方程式为2PbSO +2H O＝PbO +Pb+2H SO ，反应消耗2mol水，转移2mol
4 2 2 2 4
电子，由得失电子数目守恒可知，耗 钾时，铅酸蓄电池消耗水的质量为 ×18g/mol=1.8g，故D
错误；
故选D。
13．ZulemaBorjas等设计的一种微生物脱盐池的装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该装置工作时，电能转化为化学能
B．负极反应为CHCOO-+2H O-8e-=2CO ↑+7H+
3 2 2C．该装置可以在高温下工作
D．X为阳离子交换膜，Y为阴离子交换膜
【答案】B
【分析】由题意和图片装置可知，微生物脱盐池的装置是将废水中有机物CHCOO-的化学能转化为电能的
3
装置，即为原电池，由图正极通O，负极为有机废水CHCOO-，则为正极发生还原反应，负极发生氧化反
2 3
应，负极反应为CHCOO-+2H O-8e-═2CO ↑+7H+，原电池内电路中：阳离子通过阳离子交换膜Y移向正极、
3 2 2
阴离子通过阴离子交换膜X移向负极，从而使海水中NaCl含量减少形成淡水，达到脱盐目的，据此分析
解答。
【详解】A．该装置工作时为原电池，是将化学能转化为电能的装置，故A错误；
B．由图片可知，负极为有机废水CHCOO−的一极，发生失电子的氧化反应，电极反应为CHCOO-
3 3
+2H O-8e-=2CO ↑+7H+，故B正确；
2 2
C．高温能使微生物蛋白质凝固变性，导致电池工作失效，所以该装置不能在高温下工作，故C错误；
D．原电池内电路中：阳离子移向正极、阴离子移向负极，从而达到脱盐目的，所以Y为阳离子交换膜、
X为阴离子交换膜，故D错误；
答案选B。
14．一种新型可充电电池的工作原理如图所示。总反应为Al+3C (AlCl )+4AlCl - 4Al Cl-+3C (C 表示
n 4 4 2 7 n n
石墨)。下列说法正确的是（ ）
A．放电时负极反应为2Al-6e-+7Cl-=AlCl-
2 7
B．放电时 移向正极
C．充电时阳极反应为AlCl --e-+C =C (AlCl )
4 n n 4
D．电路中每转移3mol电子，最多有1molC (AlCl )被还原
n 4
【答案】C
【详解】A．放电时铝为负极，失去电子被氧化为 ，电极反应式为 ，A项错
误；
B．原电池工作时，阴离子移向电源负极，B项错误；
C．充电时该装置相当于电解池，阳极失电子发生氧化反应，电极反应式为 ，C项
正确；
D．1molC (AlCl )被还原仅转移1mol电子，D项错误；
n 4
答案选C。
【点睛】原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，而电解池工作时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，同学们注意区分。
15．下图是新型镁-锂双离子二次电池,下列关于该电池的说法不正确的是
A．放电时, Li+由左向右移动
B．放电时, 正极的电极反应式为Li FePO +xLi++xe-=LiFePO
1-x 4 4
C．充电时, 外加电源的正极与Y相连
D．充电时, 导线上每通过1mole-, 左室溶液质量减轻12g
【答案】D
【分析】放电时，左边镁为负极失电子发生氧化反应，反应式为Mg-2e-=Mg2+，右边为正极得电子发生还
原反应，反应式为Li FePO +xLi++xe-=LiFePO ，阳离子移向正极；充电时，外加电源的正极与正极相连，
1-x 4 4
负极与负极相连，结合电子转移进行计算解答。
【详解】A．放电时，为原电池，原电池中阳离子移向正极，所以Li+由左向右移动，故A正确；
B、放电时，右边为正极得电子发生还原反应，反应式为Li FePO +xLi++xe﹣＝LiFePO ，故B正确；
1﹣x 4 4
C、充电时，外加电源的正极与正极相连，所以外加电源的正极与Y相连，故C正确；
D、充电时，导线上每通过1mole﹣，左室得电子发生还原反应，反应式为Mg2++2e﹣＝Mg，但右侧将有
1molLi+移向左室，所以溶液质量减轻12﹣7＝5g，故D错误；
答案选D。
【点睛】正确判断放电和充电时的电极类型是解答本题的关键。本题的难点为D，要注意电极反应和离子
的迁移对左室溶液质量的影响。
16．（重庆市主城区2022届高三第二次学业教学质量抽测化学试题）某新型可充电钠离子电池放电时的工
作原理如下图所示，下列说法正确的是A．放电时，Mo箔为电池的负极
B．充电时，电源的正极应与Mg箔连接
C．放电时，Na+通过交换膜从左室移向右室
D．充电时，阳极反应为：NaFe[Fe(CN) ]-2e- =Fe[Fe(CN) ]+2Na+
2 6 6
【答案】D
【分析】由图可知该装置为原电池，Mo箔上Fe[Fe(CN) ]→Na Fe[Fe(CN) ]，发生得电子的还原反应，则
6 2 6
Mo箔作正极；Mg箔上Mg失电子生成Mg2+，Mg箔电极作负极。正极反应式为Fe[Fe(CN) ]+2Na++2e-
6
=Na Fe[Fe(CN) ]，负极反应式为2Mg+2Cl--4e- =[Mg Cl]2+，充电时为电解池，原电池的正负极连接电源的
2 6 2 2
正负极，阴阳极反应和原电池负正极的相反，据此分析解答。
【详解】A．放电时，Mo箔上Fe[Fe(CN) ]→Na Fe[Fe(CN) ]，发生得电子的还原反应，Mo箔作正极，A
6 2 6
错误；
B．放电时Mo箔为正极，Mg箔电极为负极，充电时电源正极与该电池的正极Mo箔连接，B错误；
C．放电时，Na+通过交换膜向正极移动，即从右室移向左室，C错误；
D．充电时，Mo箔电极连接电源的正极做阳极，阳极失去电子发生氧化反应，则阳极的电极反应为：
NaFe[Fe(CN) ]-2e- =Fe[Fe(CN) ]+2Na+，D正确；
2 6 6
故合理选项是D。
17．（四川省成都市2021-2022学年高三上学期第一次诊断性检测理综化学试题）某化学小组为了探究原
电池和电解池的基本原理，设计装置如图。下列相关分析错误的是
A．电池I工作时，石墨电极发生反应：Ag++e-=Ag
B．电池I中Cu块取出前后灯泡亮度没有变化
C．电解池II工作时，电子从b端流向a端
D．电解池II工作一段时间后，b与石墨C 电极之间会产生蓝色沉淀
2
【答案】B
【分析】由题干装置图可知，电池I工作时，Zn为负极发生的电极反应为：Zn-2e-=Zn2+，石墨为正极，发
生的电极反应为：Ag++e-=Ag，中央铜块的左侧为正极，电极反应为：Ag++e-=Ag，中央铜块的右侧为负极，
发生的电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，电解池II工作时，石墨C 为阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl↑，C 为阴
1 2 2
极，电极反应为：2HO+2e-=2OH-+H ↑，中央铜块a端为阴极，电极反应为：2HO+2e-=2OH-+H ↑，b端为
2 2 2 2
阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，电池I工作时，石墨电极发生反应：Ag++e-=Ag，A正确；
B．由分析可知，电池I中Cu块取出前是两个原电池串联供电，取出后只有一个电池供电，故灯泡亮度将
发生明显的变化，B错误；C．由分析可知，电解池II工作时，中央铜块a端为阴极，电极反应为：2HO+2e-=2OH-+H ↑，b端为阳极，
2 2
电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，故电子从b端流向a端，C正确；
D．由分析可知，电解池II工作一段时间后，b端为阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，C 为阴极，电极反
2
应为：2HO+2e-=2OH-+H ↑，Cu2++2OH-=Cu(OH) ↓，b与石墨C 电极之间会产生蓝色沉淀，D正确；
2 2 2 2
故答案为：B。
18．（海南省2021-2022学年高三下学期化学学业水平诊断三（联考）化学试题）工业上常采用电渗析法
从含葡萄糖酸钠(用GCOONa表示)的废水中提取化工产品葡萄糖酸(GCOOH)和烧碱，模拟装置如图所示
(电极均为石墨)。
下列说法错误的是
A．交换膜1、2分别为阳离子、阴离子交换膜
B．a电极为阴极，b电极上发生氧化反应
C．一段时间后，a、b电极产生气体的质量之比为8∶1
D．电路中通过1mol电子时，理论上回收40gNaOH
【答案】C
【分析】在电解池的左侧，稀NaOH溶液转化为浓NaOH溶液，则表明Na+透过交换膜1进入左侧，在a
电极上HO得电子生成H 和OH-，此电极为阴极；在右侧，稀GCOOH转化为浓GCOOH，表明GCOO-透
2 2
过交换膜2进入右侧，在b电极上HO失电子生成O 和H+，b电极为阳极。
2 2
【详解】A．由分析可知，交换膜1为阳离子，交换膜2为阴离子交换膜，A正确；
B．由分析可知，a电极为阴极，b电极上为阳极，失电子发生氧化反应，B正确；
C．电解发生后，a电极生成H，b电极生成O，依据得失电子守恒，H 与O 的物质的量之比为2:1，所以
2 2 2 2
一段时间后，a、b电极产生气体的质量之比为1∶8，C不正确；
D．电路中通过1mol电子时，a电极上有1molH+得电子，则有1molNa+透过交换膜1进入左侧，理论上回
收1molNaOH，质量为40g，D正确；
故选C。
19．（重庆市第一中学校2021-2022学年高三3月月考化学试题）某甲醇燃料电池装置如图所示，下列说
法错误的是A．乙池负极反应为：CHOH-6e-+3CO =4CO ↑+2H O
3 2 2
B．乙池中电池工作时，CO 不断移向负极
C． 甲池中Cu电极发生的反应为2Cl--2e-=Cl↑
2
D．甲池中Cu电极发生的反应为2Cl-消耗时，C极上放出气体体积(标准状况下)为67.2L
【答案】C
【分析】乙为甲醇燃料电池，通入甲醇的一极负极、通入氧气的一极为正极；甲池为电解池，铜与电源正
极相连，铜为阴极，C与电源负极相连，C为阴极。
【详解】A．乙池为原电池，乙醇在负极失电子生成二氧化碳，反应式为CHOH-6e-+3CO
3
=4CO ↑+2H O，故A正确；
2 2
B．原电池中阴离子移向负极，乙池是原电池，电池工作时，CO 不断移向负极，故B正确；
C．甲是电解池，铜与电源正极相连，铜是阳极，Cu电极发生的反应为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；
D．根据乙池中反应CHOH-6e-+3CO =4CO ↑+2H O，当32g甲醇被消耗时，转移电子 ，
3 2 2
C极是电解池阴极，发生反应2H++2e-=H ↑，根据电子守恒，放出3mol氢气，体积(标准状况下)为67.2L，
2
故D正确；
选C。
20．（重庆市2021-2022学年高三上学期学业质量调研抽测（第一次）化学试卷）我国科学家设计的一种
甲酸(HCOOH)燃料电池如下图所示(半透膜只允许K+、H+通过)，下列说法错误的是
A．物质A可以是硫酸氢钾
B．左侧为电池负极，HCOO-发生氧化反应生成C．该燃料电池的总反应为：
D．右侧每消耗11.2 LO (标况)，左侧有1 mol K+通过半透膜移向右侧
2
【答案】D
【分析】HCOOH燃料电池中，HCOOH发生失去电子被氧化生成HCO -，所在电极为负极，电极反应式为：
3
HCOO-+2OH--2e-=HCO-+H O，正极上O 得电子生成HO，O+4e-+4H+=2H O (需消耗H+)，从装置中分离
3 2 2 2 2 2
出的物质为KSO ，所以放电过程中需补充的物质A是HSO ，HCOOH燃料电池放电的本质是通过
2 4 2 4
HCOOH与O 的反应将化学能转化为电能，总反应为2HCOOH+2OH-+O =2HCO-+2H O，原电池工作时
2 2 3 2
K+通过半透膜移向正极。
【详解】A．由图可知，原电池工作时K+通过半透膜移向正极(右侧)，右侧电极反应为：Fe3++e-=Fe2+，从
装置中分离出的物质为KSO 。放电过程中需补充的物质A是HSO 或硫酸氢钾，A正确；
2 4 2 4
B．HCOOH在碱性燃料电池中，左侧电极发生HCOO-失去电子的反应生成HCO -，所在电极为负极，电
3
极反应式为HCOO-+2OH--2e-=HCO-+H O，B正确；
3 2
C．根据上述分析可知该燃料电池的总反应为：2HCOOH+2OH-+O =2HCO-+2H O，C正确；
2 3 2
D．右侧每消耗11.2 LO (标况)，反应的O 的物质的量是0.5 mol，转移2 mol电子，则左侧有2 mol K+通过
2 2
半透膜移向右侧，D错误；
故合理选项是D。
21．（重庆市第一中学2021-2022学年高三上学期第三次月考化学试题）高铁酸盐在电池领域的应用日趋
成熟．用电解法制备高铁酸盐的装置如下图所示．下列说法错误的是
A．该离子交换膜为阳膜， 由右至左移动
B．阳极的电极反应式为
C．电解一段时间后，阴极室的 值不变
D．高铁酸盐还可用于水的消毒和净化
【答案】C
【分析】用电解法制备高铁酸盐，Fe失电子发生氧化反应，Fe是阳极，阳极反应式为
，阴极反应式为 ；
【详解】A．Fe是阳极，阳极生成 ，为防止 向阴极移动，该离子交换膜为阳膜， 由右至左
移动，故A正确；
B．用电解法制备高铁酸盐，Fe失电子发生氧化反应，阳极的电极反应式为 ，故B正确；
C．阴极反应式为 ，电解一段时间后，阴极室的 值增大，故C错误；
D．高铁酸盐中铁的化合价为+6，具有强氧化性， 的还原产物水解为 胶体，吸附水中杂质，
所以可用于水的消毒和净化，故D正确；
选C。
22．（河南部分学校2022届新高三8月份摸底联考化学试题）我国科研团队开发了一种新型铠甲催化剂
Ni/Co@石墨烯，可以高效去除合成气中的HS杂质并耦合产氢，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
2
A．铠甲催化剂电极上的电势高于Ｍ电极上的电势
B．阴极的电极反应式为2H++2e-=H ↑
2
C．通电后，阳极区溶液的pH值降低
D．生成H 和S 的物质的量之比为1：x
2 x
【答案】D
【详解】A．由图中信息知，铠甲催化剂电极为阳极，M电极为阴极，阳极上的电势高于阴极上的电势，
A项正确；
B．阴极上氢离子得电子，电极反应式为 ，B项正确；
C．阳极区 反应生成 和 导致阳极区溶液的 减小，C项正确；
D．阴极上生成1 得到2 电子，阳极上生成1 失去 电子，由电子守恒知，生成
和 的物质的量之比为 ，D项错误；
故选D。
23．（浙江省创新致远协作体2021-2022学年高三上学期12月适应性考试化学试题）利用膜电解技术(装
置如图所示)，以NaCrO 为主要原料制备NaCr O 的总反应方程式为：
2 4 2 2 7
。下列说法不正确的是A．当电路中有2mol电子通过时，阳极会产生11.2L(在标准状况下)气体
B．NaCr O 在阳极室制得
2 2 7
C．电解过程中，阴极溶液pH增大
D．该离子交换膜为阴离子交换膜
【答案】D
【详解】A．电解池中阳极产生O，阴极产生H，根据总反应方程式可知当电路中有2mol电子通过时，
2 2
阳极会产生0.5molO，即标况下产生11.2L氧气，故A正确；
2
B．电解池中阳极产生O，阳极区氢离子浓度增大，2CrO +2H+= CrO +H O，故NaCr O 在阳极室制得，
2 2 2 2 2 7
故B正确；
C．阴极水电解产生氢气，电极反应为4HO+4e- = 2H ↑+4OH-，电解过程中，阴极溶液pH增大，故C正
2 2
确；
D．阴极水电解产生氢气，和OH-，阳极室的Na+移向阴极，离子交换膜为阳离子交换膜，故D错误；
答案为D。
24．（辽宁省沈阳市2021-2022学年高三上学期教学质量检测（一）化学试卷）下图装置利用燃料电池与
电解池组合制备KMnO ，电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极。下列说法中错误的是
4
A．气体X为H
2
B．KOH溶液的质量分数： a%＜b%＜c%
C．丁电极发生的电极反应为MnO -e-= MnO
D．甲电极上每消耗22.4L气体时，阳极质量减轻78g
【答案】D
【详解】A．根据题意，电解法制备KMnO ，所以丁电极KMnO 发生氧化反应生成KMnO ，丁是阳极，
4 2 4 4
则丙是阴极，丙电极氢离子得电子生成氢气，所以气体X为H，故A正确；
2B．丙电极氢离子得电子生成氢气，电极反应式是 ；电极甲是燃料电池的正极，
电极反应式为 ，甲、丙电极都生成碱；所以KOH溶液的质量分数： a%＜b%＜
c%，故B正确；
C．根据题意，电解法制备KMnO ，所以丁电极KMnO 发生氧化反应生成KMnO ，丁电极发生的电极反
4 2 4 4
应为MnO -e-= MnO ，故C正确；
D．非标准状况下，22.4L氧气的物质的量不一定是1mol，故D错误；
选D。
25．（山西省太原市2021届高三年级3月模拟考试（一）理综化学试题）积极推进污水资源化利用，既可
缓解水的供需矛盾，又可减少水污染。采用电解法可以除去工业污水中的CN-，原理如图所示。通电前先
向含CN-的污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN-不参与电极反应)。下列说法错误的是
A．电源的x极是负极，隔膜1是阳离子交换膜
B．电解过程中，阴极区溶液的pH变大
C．ClO-是电极产物，有关的电极反应式为HO+Cl--2e-=ClO-+2H+
2
D．当生成2.24L(标准状况)N 时，电路中通过1mol电子
2
【答案】C
【详解】A．右侧氯离子放电产生次氯酸根离子，次氯酸根离子氧化CN－生成氮气，右侧电极是阳极，则
电源的x极是负极，y极是正极。左侧氢离子放电，产生氢氧化钠，所以钠离子向左侧移动，所以隔膜1
是阳离子交换膜，A正确；
B．电解过程中，阴极区氢离子放电，产生氢氧化钠，溶液的pH变大，B正确；
C．ClO-是电极产物，溶液显碱性，有关的电极反应式为2OH－+Cl--2e-=ClO-+H O，C错误；
2
D．当生成2.24L(标准状况)N 时即0.1mol氮气，根据反应5ClO－+2CN－+H O＝5Cl－+2CO ↑+N ↑+2OH－，
2 2 2 2
消耗0.5mol次氯酸根离子，氯元素化合价从+1价降低到－1价，得到2个电子，则电路中通过1mol电子，
D正确；
答案选C。
26．下图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有机物）。已知储氢装置的电流
效率 ×100%，下列说法不正确的是A．采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失
B．过程中通过C-H键的断裂实现氢的储存
C．生成目标产物的电极反应式为C H+6e-+6H+===C H
6 6 6 12
D．若 =75%，则参加反应的苯为0.8mol
【答案】B
【详解】A. 多孔电极可增大电极与电解质溶液接触面积，降低能量损失，故A正确；
B. 该过程苯被还原为环己烷，C-H键没有断裂，形成新的C-H键，故B错误；
C. 储氢是将苯转化为环己烷，电极反应式为C H+6e-+6H+===C H ，故C正确；
6 6 6 12
D. 根据图示，苯加氢发生还原反应生成环己烷，装置中左侧电极为阳极，根据放电顺序，左侧电极反应
式为2HO-4e-=O ↑+4H+，生成1.6molO 失去的电子量为6.4mol，根据阴阳得失电子守恒，阴极得到电子总
2 2 2
数为6.4mol，若η=75%，则生成苯消耗的电子数为6.4mol×75％=4.8mol，苯发生的反应C H+6e-
6 6
+6H+===C H ，参加反应的苯的物质的量为4.8mol/6=0.8mol，故D正确；
6 12
故选B。
27．（天津市南开区南开中学2021-2022学年高二上学期期末检测化学试题）钠离子电池具有资源丰富、
成本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电池之后的新型首选电池，如图是一种钠离子电
池工作示意图，下列说法中错误的是
A．放电时， 通过交换膜向N极移动
B．充电时，光照可促进电子的转移
C．充电时， 光电极上发生的电极反应为D．放电时，若负极室有3mol阴离子发生反应，则电路中转移2mol电子
【答案】D
【分析】放电时，为原电池，电极M上发生反应4S2--6e-=S ，所以电极M为原电池的负极，电极N上反
生反应I +2e-=3I-，所以电极N为原电池的正极。充电时为电解池，据此分析。
【详解】A．放电时，为原电池，Na+是阳离子，向正极N移动，故A说法正确；
B．充电时，光照可促进I-在TiO 光电极上转移电子，故B说法正确；
2
C．充电时，由图可知在TiO 光电极上发生的电极反应为 ，故C说法正确；
2
D．放电时，负极发生的反应为4S2--6e-=S ，所以当负极室有2mol阴离子发生反应时，电路中转移3mol
电子，故D说法错误；
本题答案D。
28．（河南省五市2022届高三下学期第二次联合调研检测（二模）理综化学试题）AlH 是一种重要的储
3
氢材料。现以Al片、Pt片做电极，通过恒电位法控制阳极电位为-1.57V时电解NaAlH 的THF(四氢呋喃，
4
液态有机溶剂)溶液制AlH，电解过程中Pt电极上有NaAlH 析出，下列有关说法错误的是
3 3 6
已知：电位值影响电极放电。
A．Pt片接恒电位仪的负极，NaAlH 在Pt上被还原为NaAlH
4 3 6
B．电解时不能在有水环境中进行
C．Al片接恒电位仪的正极，电极反应为3 +Al-3e-=4AlH
3
D．若阳极电位不是-1.57V，则阳极可能同时生成H
2
【答案】A
【分析】以Al片、Pt片做电极，通过恒电位法控制阳极电位为-1.57V时电解NaAlH 的THF溶液制
4
AlH，则Al电极为阳极，Pt电极为阴极，即Al电极与电源正极相接，Pt电极与电源负极相接，阳极反应
3
式为3NaAlH +Al-3e-=4AlH ，注意AlH 和NaAlH 中的H为-1价，二者均具有强还原性，能与水反应生成
4 3 3 4
氢气，据此分析解答。
【详解】A．Pt电极为阴极，与电源负极相接，但NaAlH 转化为NaAlH 的过程中Al、H的化合价未变化，
4 3 6
则NaAlH 在Pt上转化为NaAlH 的过程中没有发生还原反应，A错误；
4 3 6B．AlH 具有还原性，能与水反应生成氢气，则电解时不能在有水环境中进行，B正确；
3
C．由上述分析可知：Al电极为阳极，Al失电子、与AlH 结合生成生成AlH，则阳极反应式为3
4 3
+Al-3e-=4AlH ，C正确；
3
D．NaAlH 具有其还原性，若阳极电位不是-1.57V， 可能在阳极失电子生成H，D正确；
4 2
故合理选项是A。
29．（山东省聊城市2022届高三下学期5月三模化学试题）科学家最近发明了一种Al－PbO 电池，电解
2
质为KSO 、HSO 、KOH，通过x(阳离子交换膜)和y(阴离子交换膜)将电解质溶液隔开，形成M、R、N
2 4 2 4
三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，K+通过x膜移向M区
B．放电时，正极反应式为PbO +2e-+4H+=Pb2++2H O
2 2
C．与Zn－PbO 电池相比较，Al－PbO 电池的比能量更高
2 2
D．消耗1.8gAl时N区域电解质溶液减少19.2g
【答案】C
【分析】由图可知，原电池工作时，Al为负极，被氧化生成[Al(OH) ]-，PbO 为正极，发生还原反应，电
4 2
解质溶液M为KOH，R为KSO ，C为HSO ，原电池工作时，负极反应为Al-3e-+4OH-=[Al(OH) ]-，则消
2 4 2 4 4
耗OH-，钾离子向正极移动，正极电极反应式为PbO + +2e-+4H+=PbSO+2H O，正极消耗氢离子，阴
2 4 2
离子向负极移动，则y是阳离子交换膜，x是阴离子交换膜，在同一闭合回路中电子转移数目相等，结合
溶液酸碱性及电极材料书写电极反应式和总反应的方程式，以此解答该题。根据图知，负极上Al失电子生
成[Al(OH) ]-负极反应为Al-3e-+4OH-=[Al(OH) ]-，消耗1.8g Al，正极反应为PbO + +2e-
4 4 2
+4H+=PbSO+2H O，根据转移电子相等计算，据此分析解题。
4 2
【详解】A．由分析可知，Al为负极， M区为负极区，阳离子流向正极区，故K+通过x膜移向R区，A
项错误；
B．放电时，正极反应为PbO + +2e-+4H+=PbSO+2H O，B项错误；
2 4 2
C．比能量是指参加电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Zn与Al相比质量更重，且每一个
Zn转移2个电子，1个Al转移3个电子，故Al－PbO 电池的比能量更高，C项正确；
2
D．消耗1.8g Al时电路上转移的电子数目为0.20mol，则由N区溶液减少0.4mol氢离子和0.1mol硫酸根离
子，同时有0.1mol硫酸根离子移向R区，相当于减小0.2mol硫酸，同时生成0.2mol水，N极区实际减少
质量为0.2mol×98g/mol-0.2mol×19g/mol=16g，D项错误；
答案选C。
30．镁货源储量丰富价格低廉：可充放电有机电解液镁电池模型如图，它具有较高的离子电导率、可充放电、对环境友好的优点，原电池反应为4Mg+2MnO =MgMn O，已知电量Q与电流强度I和通电时间t之
2 2 4
间满足关系：Q=It。下列表述错误的是
A．放电时，r—MnO 参与正极反应
2
B．放电时，Mg2+向正极移动，电子从Mg电极经导线流向MnO 电极
2
C．充电时，阳极反应式为MgMn O-2e-=2MnO+Mg2+
2 4 2
D．电池在电流强度为0.5A时工作5min，理论消耗Mg0.14g(F=96500C•mol-1)
【答案】D
【分析】原电池反应为4Mg+2MnO =MgMn O，Mg在负极失电子， 在正极反应中得电子，充电
2 2 4
时，阳极反应式为 ，阴极： 。
【详解】A．放电时为原电池根据题所给原电池反应可知， 在反应中得电子，参与正极反应，A正
确；
B．原电池中阳离子移向正极，电流方向与电子移动方向相反，电子从负极经过导线流向正极，B正确；
C．充电时，阳极发生氧化反应，结合原电池反应可知，阳极反应式为 ，C正
确；
D．电流强度 ，工作时间为 ， ， ， 转移电
子的物质的量为 ，则消耗Mg的质量为 ，D错误。
故选D。
31．（浙江省宁波市2021-2022学年高三11月份选考模拟考试化学试题）某锂离子电池的总反应为：
2Li+FeS=Fe+Li S。某小组以该电池为电源电解处理含Ba(OH) 废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水，并分别获得
2 2
BaCl 溶液和单质镍。电解处理的工作原理如图所示[LiPF •SO(CH ) 为锂离子电池的电解质]
2 6 3 2下列说法正确的是
A．X与锂离子电池的Li电极相连
B．若去掉离子膜M将左右两室合并，则X电极的反应不变
C．离子膜M为阴离子交换膜，离子膜N为阳离子交换膜
D．电解过程中b室BaCl 浓度增大
2
【答案】D
【分析】通过总反应可知，锂发生氧化反应，做负极，FeS发生还原反应，做正极；以该电源电解处理含
Ba(OH) 废水和含Ni2+、Cl-的酸性废水，并分别获得BaCl 溶液和单质镍，Ni2++2e-=Ni，发生还原反应，故
2 2
Y极为阴极，与锂电极相连，X为阳极，与FeS电极相连；据以上分析解答。
【详解】A．结合以上分析可知，X与锂离子电池的FeS电极相连，故A错误；
B．阴离子放电顺序：Cl->OH-；根据分析可知，阳极的电极反应：4OH--4e-=O ↑+2H O；若去掉离子膜M
2 2
将左右两室合并，氯化钡溶液中含有氯离子，移向阳极，发生氧化反应，电极反应为：2Cl--2e-=Cl↑；故X
2
电极的反应发生改变，故B错误；
C．镍棒与电源负极相连，是电解池的阴极，电极反应：Ni2++2e-=Ni，为平衡电荷，氯离子移向b室，N为
阴离子交换膜；同理，碳棒为阳极，电极反应：4OH--4e-=O ↑+2H O；为平衡电荷，钡离子移向b室，M
2 2
为阳离子交换膜；故C错误；
D．镍棒与电源负极相连，是电解池的阴极，电极反应：Ni2++2e-=Ni，为平衡阳极区、阴极区电荷，钡离
子、氯离子分别通过阳离子交换膜和阴离子交换膜移向1%的氯化钡溶液中，使氯化钡溶液的物质的量浓
度增大，故D正确；
故选D。
32．（湖南省娄底涟源市第一中学2022届高三下学期第三次模考化学试题）南开大学陈军院士团队研究了
一种K-CO 可充电电池，该电池以KSn合金为电极材料， MWCNTs- COOH为电极催化剂，其工作原理
2
示意图如下。研究表明，该电池的优势源于K和Sn的合金反应：K+Sn=KSn，原电池的电流效率(电路中
通过的电子数与电池反应中转移的电子数之比)为80%。下列说法错误的是
A．放电时，Y极的电极反应式为KSn−e−=K++Sn
B．放电时，K+由Y极向X极方向迁移
C．放电时，外电路中每转移1 mol e−，消耗16.8 L(标准状况) CO
2
D．充电时，X极的电极反应式为2KCO+C−4e−=4K++3CO ↑
2 3 2
【答案】C
【分析】CO 转化为C，C元素化合价降低被还原，所以通入CO 的X电极为正极，则Y电极为负极，
2 2
KSn失电子生成K+和Sn。【详解】A．放电时，Y电极为负极，KSn失电子生成K+和Sn，电极反应为KSn−e−=K++Sn，A正确；
B．放电时为原电池，原电池中阳离子由负极流向正极，即由Y极向X极方向迁移，B正确；
C．外电路中每转移1 mol e−，则电池反应中转移的电子为 =1.25mol，电池正极反应为3CO+4e−
2
+4K+=2K CO+C，所以转移1.25mol电子时，消耗 ×3=0.9375mol，标况下体积为
2 3
0.9375mol×22.4L/mol=21L，C错误；
D．放电时X电极的电极反应为3CO+4e−+4K+=2K CO+C，则充电时应为相反的过程，电极反应为
2 2 3
2KCO+C−4e−=4K++3CO ↑，D正确；
2 3 2
综上所述答案为C。
33．（福建省福州第三中学2021-2022学年高三上学期第五次质量检测化学试题）利用物质由高浓度向低
浓度自发扩散的能量可制成浓差电池。在海水中的不锈钢制品，缝隙处氧浓度比海水低，易形成浓差电池
而发生缝隙腐蚀。缝隙处腐蚀机理如图所示。下列说法不正确的是
A．金属缝隙内表面为负极，外自由表面为正极
B．缝隙内溶液pH增大，加快了缝隙内腐蚀速率
C．为了维持电中性，海水中大量Cl-进入缝隙
D．正极的电极反应为O+2H O+4e-=4OH-
2 2
【答案】B
【详解】A．根据氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，所以金属缝隙外自由表面为正极，金属缝隙
内表面为负极，A正确；
B．金属缝隙外自由表面为正极，生成氢氧根离子，缝隙外溶液pH增大，加快了缝隙内腐蚀速率，B错误；
C．阴离子由正极向负极移动，所以大量Cl-进入缝隙维持电中性，C正确；
D．正极为氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应为O+2H O+4e-═4OH-，D正确；
2 2
故答案为：B。
34．（2022年河北省新高考测评卷（一））某高校的科研人员研究出一种高温电解石灰石的方法，可实现
水泥生产时CO 的零排放，其基本原理如图所示。下列说法错误的是
2A．上述生产过程的能量转化形式为太阳能和电能转化为化学能
B．阳极反应式为2 -4e-=2CO ↑+O ↑
2 2
C．高温的目的只是将碳酸盐熔融，提供阴、阳离子
D．当电路中通过4mol电子时，理论上得到12gC
【答案】C
【分析】连接电源正极的阳极上 失电子产生氧气，连接负极的阴极石墨电极上CO 得电子产生C，电
2
极总反应式为 。能量转化形式为太阳能和电能转化为化学能。
【详解】A．由题图可知，题述生产过程的能量转化形式为太阳能和电能转化为化学能，选项A正确；
B．阳极电极反应式为 ，选项B正确；
C．高温的目的是将碳酸盐熔融，提供阴、阳离子，并将碳酸钙分解为CaO和 ，选项C错误；
D．阴极反应式为 ，则电解总反应式为 ，从而实现水泥生产时 的零
排放，故当电路中通过4mol电子时，理论上得到12gC，选项D正确。
答案选C。
35．（重庆市2022届高三质量调研抽查第三次考试化学试题）我国科研人员发明电解脱硫废水制备硫酸铵
技术，如图为制备装置示意图。下列说法正确的是
A．a极电极反应式是：SO +2OH−−2e−=SO +2H O
2
B．电极b连接外电源正极
C．该装置工作时，阴极区溶液pH值不变D．a极有NH 生成
3
【答案】C
【分析】据图可知电极a上(NH )SO 转化为(NH )SO ，发生氧化反应，所以电极a为阳极，则电极b为阴
4 2 3 4 2 4
极，氢离子被还原生成氢气。
【详解】A．a上(NH )SO 转化为(NH )SO ，电解质溶液显酸性，电极反应为SO +H O−2e−=SO
4 2 3 4 2 4 2
+2H+，A错误；
B．根据分析，电极b为阴极，应连接外电源的负极，B错误；
C．阴极反应为2H++2e−=H ↑，同时阳极产生的氢离子会通过质子交换膜迁移到阴极，所以阴极区溶液中氢
2
离子浓度保持不变，即pH值不变，C正确；
D．该电解池中为酸性电解质，不会有氨气生成，D错误；
综上所述答案为C。
36．（贵州省2022届普通高等学校招生全国统一模拟测试理科综合化学试题（四））我国科学家最近发明
了一种Zn-PbO 二次电池，电解质分别为KSO 、HSO 和KOH中的一种，由M和N两种离子交换膜隔开，
2 2 4 2 4
形成a、b、c三个电解质溶液区域，结构示意图如图所示。下列说法不正确的是
A．电池放电时，电子由Zn电极经导线流入PbO 电极
2
B．充电时，PbO 电极的电极反应式为PbSO +2H O-2e-=PbO+4H++
2 4 2 2
C．电池放电后b区域的电解质溶液浓度增大
D．阳离子交换膜为图中的N膜，可允许K+通过
【答案】D
【详解】A．由图可知， 片上： ，失电子，则 为负极， 为正极，电池放电时，
电子由Zn电极经导线流入正极，故A正确；
B．正极电极反应式为 ，充电时物质被氧化，PbO 电极的电极反应
2
式为PbSO +2H O-2e-=PbO+4H++ ，故B正确；
4 2 2
C．正极消耗 ，负极消耗 ，则钾离子向正极移动， 向负极移动，使 区域电解质溶液浓度增加，
故C正确；
D．由电极反应方程式可知负极 浓度减少而正极 浓度减少，结合题设条件“放电后b区域电解质溶
液浓度增加”， 通过 膜向b区迁移， 通过 膜向 区迁移可以使得 区 浓度增加。故膜为阳离子交换膜而 膜为阴离子交换膜，故D错误；
故答案为D。
37．（辽宁省沈阳市郊联体2022届高三下学期4月份线上考试化学试题）酸碱中和反应能设计成原电池。
某团队设计的装置如图所示。下列关于该原电池的说法错误的是
A． 电极的电极反应式为
B．b膜是阳离子交换膜
C．生成 时，放出的电能与 和稀硫酸反应的中和热相等
D．改变 溶液或 溶液浓度，电压会发生变化
【答案】B
【分析】左侧KOH→O ，O元素化合价升高，则 电极为负极，电极反应式为
2
，右侧电解质是酸性，O→HO，O元素化合价降低，则 电极为正极，
2 2
电极反应式为 ；
【详解】A．分析可知， 电极电极为负极，电解质为碱性，电极反应式为
，故A正确；
B．阴离子移向负极，SO 通过b膜进入中间池得到KSO 溶液，则b膜是阴离子交换膜，故B错误；
2 4
C．由负极电极反应式为 ，正极的电极反应式为 ，总反应式
为 ，即酸碱中和反应的实质，生成 时，放出的电能与 和稀硫酸反应的中和热
相等，故C正确；
D．电极反应式中硫酸和KOH参与反应，作为反应物，则反应物浓度会影响反应速率，则改变 溶液
或 溶液浓度，电压会发生变化，故D正确；
故选：B。
38．（山东省济南市2022届高三3月高考模拟考试（一模）化学试题）在直流电源作用下，双极膜中间层
中的HO解离为H+和OH-，利用双极膜电解池产生强氧化性的羟基自由基(•OH)，处理含苯酚废水和含
2
SO 的烟气的工作原理如图所示。下列说法错误的是
2A．电势：N电极＞M电极
B．阴极电极反应式为O+2e-+2H+=2•OH
2
C．每处理9.4g苯酚，理论上有2.8molH+透过膜a
D．若•OH只与苯酚和SO 反应，则参加反应的苯酚和SO 物质的量之比为1：14
2 2
【答案】C
【分析】双极膜中间层中的HO解离为H+和OH-，M极上O 得电子与H+反应生成羟基自由基(•OH)，说明
2 2
M极为阴极，连接电源的负极，M极上产生的羟基自由基将苯酚氧化生成CO；N极为阳极，HO解离产
2 2
生的OH-失电子产生羟基自由基，羟基自由基将SO 氧化为硫酸根离子。
2
【详解】A．M极上O 得电子生成羟基自由基(•OH)，说明M极为阴极，连接电源的负极，N极为阳极，
2
故电势：N电极＞M电极，选项A正确；
B．M为阴极，阴极上O 得电子生成羟基自由基(•OH)，电极反应式为O+2e-+2H+=2•OH，选项B正确；
2 2
C．每mol苯酚转化为CO，转移电子28mol，每处理9.4g苯酚（即0.1mol），理论上有2.8mol电子转移，
2
则有2.8molH+透过膜b，选项C错误；
D．若•OH只与苯酚和SO 反应，转移电子数之比为28：2，则参加反应的苯酚和SO 物质的量之比为1：
2 2
14，选项D正确；
答案选C。
39．（湖北省七市3月联合统一调研测试化学试题）可用惰性电极通过电解法制备KMnO ，下列说法正确
4
的是
A．图中离子交换膜为阴离子交换膜
B．X极的电极反应为MnO —e—=MnOC．Y极区可以产生O 和较浓的KOH溶液
2
D．电解一段时间后阴极区溶液的pH减小
【答案】B
【分析】由图可知，与直流电源正极a相连的X电极为电解池的阳极，锰酸根离子在阳极失去电子发生氧
化反应生成高锰酸根离子，电极反应式为MnO —e—=MnO ，与直流电源负极b相连的Y电极是阴极，
水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2HO+2e—=H ↑+2OH—，电解过程
2 2
中钾离子通过阳离子交换膜进入阴极区，在阴极区得到浓度较大的氢氧化钾溶液。
【详解】A．由分析可知，装置中的离子交换膜为阳离子交换膜，故A错误；
B．由分析可知，与直流电源正极a相连的X电极为电解池的阳极，锰酸根离子在阳极失去电子发生氧化
反应生成高锰酸根离子，电极反应式为MnO —e—=MnO ，故B正确；
C．由分析可知，与直流电源负极b相连的Y电极是阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢
氧根离子，故C错误；
D．与直流电源负极b相连的Y电极是阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电
极反应式为2HO+2e—=H ↑+2OH—，电解过程中阴极区氢氧根离子浓度增大，溶液pH增大，故D错误；
2 2
故选B。
40．（辽宁省部分重点中学协作体2022届高三第二次模拟考试化学试题）一种可逆 电池实现了对
的高效可逆利用，其原理如图所示。下列说法中错误的是
A． 转化为 过程中，多孔 电极的电势低于 电极
B．充电时， 电极反应式为
C．多孔 电极可能具有催化作用，使 更易转化为 ，同时防止 放电
D．当外电路通过 电子时，双极膜中离解水的物质的量为
【答案】A
【分析】根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子，结合复合
膜层电离出的氢氧根离子生成 ，电极反应为 ；多孔Pd纳米片为正极，二
氧化碳在正极得到电子转化为甲酸，电极反应为CO+2H++2e-=HCOOH，总的电极反应为：Zn+2OH-
2
+2H O+CO= +HCOOH，充电时的电极反应与放电时的反应相反，据此分析解答。
2 2【详解】A．CO 转化为HCOOH时为放电过程，Zn电极为负极，多孔Pd电极为正极，负极电势较低，即
2
多孔 电极的电势高于 电极，A错误；
B．充电时，Zn为阴极， 得到电子，电极反应为 ，B正确；
C．由分析，多孔 电极为正极，正极H+也可放电生成H，结合电池原理图可推知Pt电极可能具有催化
2
作用，使 更易转化为 ，同时防止 放电，C正确；
D．复合膜层间的HO解离成H+和OH-，根据总的电极反应：Zn+2OH-+2H O+CO= +HCOOH，锌
2 2 2
的化合价从0价升高到+2价，外电路中每通过1mol电子，复合膜层间有1mol HO解离，D正确；
2
答案选A。
41．（安徽省六安市第一中学2022届高三上学期第三次月考化学试题）钴(Co)的合金材料广泛应用于航空
航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A．工作时，I室和II室溶液的pH均增大
B．阴极反应式为Co2++2e-=Co
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．生成1molCo，I室溶液质量理论上减少
【答案】B
【分析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离
子，电极反应式为2HO-4e-=O ↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳
2 2
离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式
为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解
的总反应的离子方程式为2Co2++2H O 2Co +O↑+4H+，据此解答。
2 2
【详解】A．由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度
增大，溶液pH减小，故A错误；
B．由分析可知，阴极反应式为Co2++2e-=Co，故B正确；
C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则
移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；
D．由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故D错误；
故选B。
42．银锌蓄电池应用广泛，放电时总反应为Zn+Ag O+H O==Zn(OH)+Ag O，某小组以银锌蓄电池为电源，
2 2 2 2 2用惰性电极电解饱和NaSO 溶液制备HSO 和NaOH，设计如图所示装置。连通电路后，下列说法正确的
2 4 2 4
是
A．电池的a极反应式为Ag O+H O+2e-=Ag O+2OH-
2 2 2 2
B．气体Y为H
2
C．pq膜适宜选择阳离子交换膜
D．电池中消耗65gZn，理论上生成1mol 气体X
【答案】D
【详解】用惰性电极电解饱和NaSO 溶液制备HSO 和NaOH，根据装置图可知，该电解池的左侧为
2 4 2 4
NaOH溶液，右侧为HSO 溶液，说明M电极为阴极，水电离的H+在M电极上得电子生成H，电极反应
2 4 2
式为：2HO＋2e－=H ↑＋2OH－，中间隔室的Na+通过mn膜进入装置左侧区域与生成的OH－结合生成
2 2
NaOH，N电极为阳极，水电离的OH－在N电极上失电子生成O，电极反应式为：2HO－4e－=O ↑＋
2 2 2
4H+，中间隔室的SO 2－通过pq膜进入装置右侧区域与生成的H+结合生成HSO 。A. 根据上述分析可知，
4 2 4
M为阴极，则a为负极、b为正极，a电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH) ，故A错误；B. N电极的
2
反应式为2HO－4e－=O ↑＋4H+，气体Y为O，故B错误；C. 因中间隔室的SO 2－通过pq膜进入装置右侧
2 2 2 4
区域与生成的H+结合生成HSO ，则pq膜应选择阴离子交换膜，故C错误；D. 65gZn的物质的量为
2 4
1mol，当消耗65gZn时，转移电子的物质的量为2mol，M电极的反应式为2HO＋2e－=H ↑＋2OH－，由反
2 2
应式可知，当转移2mol电子时，生成H 的物质的量为1mol，故D正确；答案选D。
2
点睛：本题综合考查原电池和电解池的相关知识，试题难度较大，明确各电极发生的反应，进而推断电解
池的阴、阳极和原电池的正、负极是解答本题的关键，本题的易错点是A项电极反应式的书写，解题时要
结合电解质溶液的酸碱性和题中所给的已知方程式书写a极的电极反应式。
43．（山东省威海市2022届高三第二次模拟考试化学试题）工业上用石墨和铅作电极，用双极膜电解葡萄
糖溶液制备甘露醇和葡萄糖酸盐。已知在直流电场作用下，双极膜将水解离为 和 并实现其定向通
过，电解过程如图所示。下列说法错误的是
A．b极材料为石墨，接电源正极B．通电后双极膜中产生的 向b极定向移动
C．生成葡萄糖酸盐的反应为：
D．理论上若生成1mol甘露醇，则可生成1mol葡萄糖酸盐
【答案】C
【分析】图示原理为电解葡萄糖溶液制备甘露醇和葡萄糖酸盐。根据b电极反应可知溴离子失去电子变成
溴酸根，故b为阳极，电极反应为 ，在阳极区溴酸根和葡萄糖反应生成葡萄糖酸
盐和溴离子，离子反应为：3 ，1mol
溴酸根生成溴离子转移电子数为6mol，故1mol葡萄糖生成葡萄糖酸盐转移电子数为2mol，双极膜中产生
的氢氧根向b电极移动。
【详解】A．b极为阳极，电极材料不参与反应，故材料为石墨，接电源正极，A正确；
B．根据分析，通电后双极膜中产生的 向b极（阳极）定向移动，B正确；
C．根据分析，生成生成葡萄糖酸盐的反应为：3
，C错误；
D．阴极区发生的反应为葡萄糖转变为甘露醇，理论上若生成1mol甘露醇，需消耗1mol葡萄糖，转移
2mol电子，在阳极区可生成1mol葡萄糖酸盐，D正确；
故选C。
44．（湖南省娄底市第一中学2022届第三次模拟考试化学试题·多选）钠硫电池作为一种新型化学电源，
具有体积小、容量大、寿命长、效率高等重要优点。其结构与工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电过程中，A极为电源负极
B．放电过程中，电池总反应为2Na+xS=Na S
2 x
C．充电过程中，Na＋由A极移动到B极
D．充电过程中，外电路中流过0.02mol电子，负极材料增重0.23g【答案】CD
【详解】A．根据电池的结构，放电过程中A电极上是钠失电子的氧化反应，所以电极A是电源负极，故
A正确；
B．根据电池工作原理和内部结构示意图，得到电池总反应为2Na+xS=Na S，故B正确；
2 x
C．充电过程中，阳离子移向电解池的阴极，阴极是和电源负极相连的电极，A极为阴极，Na＋由B极移动
到A极，故C错误；
D．充电过程中，阴极上是钠离子得电子的还原反应Na++e-=Na，外电路中流过0.02mol电子，负极材料增
重金属钠是0.02mol x23g/mol=0.46g，故D错误；
答案选CD。
45．（2022年河北省新高考测评卷（七）·多选）据报道某科研团队在常温常压下实现了通过电化学的方
法还原氮得到火箭燃料——肼，其中选取POM电解液作为电子与质子的载体， 作催化剂，已知A极
上的电极反应为 ，反应原理如图所示。下列有关说法错误的是
A． 通过质子交换膜从左侧移向右侧
B．反应器中的离子方程式为
C．若使用铅蓄电池作电源，则B电极应与电池中Pb电极相连
D．装置工作时反应消耗的 与产生的 的物质的量之比为1∶1
【答案】AC
【分析】A极上的电极反应为 ，可知A极发生还原反应，则A极为阴极；B电极上发
生氧化反应生成氧气，则B电极为阳极，据此分析作答。
【详解】A．A极为阴极，B电极为阳极，则 通过质子交换膜从右侧移向左侧，A项错误；
B．根据题给信息，反应器中发生 ， 通过质子交换膜从右侧移向左侧，然后进入到反应器中，
结合题给电极反应和得失电子守恒可得离子方程式为 ，B项正确；
C．铅蓄电池的正极为 ，B电极为阳极，因此B电极应与铅蓄电池的 电极相连，C项错误；
D．装置工作时，反应器中每有 得到 生成 ，就有 失去 产生
，所以反应消耗的 与产生的 的物质的量之比为1∶1，D项正确；
答案选AC。
