文档内容
押广东卷第 16 题
电解池、新型化学电源的应用
核心考点 考情统计 考向预测 备考策略
考查陌生电解池，主要考查
电解池的 2023·广东卷，16 膜的应用，体现综合性和创
1．重点把握电解池中膜的各种
应用 2021·广东卷，16 新性；
功能，同时关注新信息的解
考查新型化学电源的应用，
读，电极反应方程式的书写。
主要考查电极反应方程式的
新型化学 2．重点把握新型化学电源中电
书写，及根据电极反应判断
电源的应 2022·广东卷，16 极反应的书写和相关计算。
物质浓度变化等，体现综合
用
性和应用性。
1．（2023广东卷，16）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解
溶液制氨。工作时， 在双极膜界面处被催化解离成 和 ，有利于电解反应顺利进行。下列
说法不正确的是
A．电解总反应：
B．每生成 ，双极膜处有 的 解离
C．电解过程中，阳极室中 的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
2.（2022广东卷，16）科学家基于 易溶于 的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确
的是
A．充电时电极b是阴极
B．放电时 溶液的 减小
C．放电时 溶液的浓度增大
D．每生成 ，电极a质量理论上增加
3．（2021广东卷，16）钴( )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 均增大
B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
知能点1 电极反应式的书写
1.原电池电极反应式的书写
(1)结合电池的电解液情境写出电极反应式。
①负极反应:还原剂失去电子的氧化反应(注意负极失电子产物与电解质溶液反应生成恰当生成物)。②正极反应:氧化剂得到电子的还原反应(注意正极得电子产物与电解质溶液反应生成恰当生成物)。
当正极上的反应物是O 时,若电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,与O 反应生成OH-,电
2 2
极反应式为O+2H O+4e- 4OH-;若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O 得电子与H+反应生
2 2 2
成水,电极反应式为O+4H++4e- 2HO。
2 2
(2)燃料电池电极反应式的书写。
①燃料电池基本都是燃料(还原剂)与氧气(或氧化性气体)进行的氧化还原反应。
②负极反应都是燃料物质失电子的反应,一定要结合电解液情境确定产物:有机物燃料电池在酸性电解质溶
液或熔融固体电解质中生成CO;有机物燃料电池在碱性电解质溶液中生成CO2−
。
2 3
③正极反应基本都是氧气分子得电子的反应,同样产物要结合电解液情境。
电池类型 电池正极反应
酸性 O+4H++4e- 2HO
2 2
中性或碱性 O+2H O+4e- 4OH-
2 2
熔融碳酸盐 O+2CO +4e- 2CO2−
2 2 3
熔融氧化物 O+4e- 2O2-
2
2.电解池电极反应式的书写
(1)阳极反应:①阳极是活泼电极(金属活动性顺序表Ag之前),则应是阳极失电子;②阳极是惰性电极(Pt、
Au、石墨),则应是电解质溶液中的还原性离子(分子)放电,结合题意书写电极反应式。
(2)阴极反应:氧化性离子(分子)得到电子被还原的反应,注意题中物质的转化要求。
(3)电解原理的试题在新高考中主要是物质的制备。所以首先要看物质的制备原理,要通过电解原理完成物质
的转化(电子的得失、化合价的转变),结合电解的基本原理写出电极反应式。
如:以去离子水和氧气为原料通过电解法制备HO 的装置如图所示。
2 2
产品HO 在b区由O 转化而来。由b区O元素化合价变化可判断b极是阴极,电极反应式为 O+2e-+2H O
2 2 2 2 2
HO+2OH-;a电极是阳极,电极上要生成O,电极反应式为2HO-4e- 4H++O ↑。
2 2 2 2 2
知能点2 电化学原理综合运用
1.原电池、电解池串联装置
串联电路中阴、阳极或正、负极总是交替出现,只要分析出某个电极,则与之相邻的电极名称相反(比如某电
极是阳极,则与之相邻的电极为阴极)。
2.电化学装置中离子的移动方向
(1)阳离子一定向阴极移动(原电池的正极从内电路看发生还原反应,属于阴极)。
(2)阴离子一定向阳极移动(原电池的负极从内电路看发生氧化反应,属于阳极)。
3.各种膜的用途分析(1)电化学装置中常见的离子交换膜。
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 阴离子和气体不能通过
交换膜
阴离子
阴离子→移向电解池的阳极或原电池的负极 阳离子和气体不能通过
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)离子交换膜的功能。
①原电池中一般是“单膜(正、负极之间)”。主要作用:一是隔离正、负极区域的某些微粒,防止其发生反应;
二是防止某些微粒在电极表面沉淀析出,导致电极活性降低。
②电解池中很多时候是“双膜”或“多膜”。多膜会把整个电解池分割成若干不同的“室”,比如有“阳极
室”“阴极室”“产品室”等等。其主要作用是控制离子的移动以获得所需的产品或达到除杂、提纯等目
的。
4.电化学的相关计算
(1)计算类型:电极产物(析出金属、生成气体)、电路中通过的电子数、溶液中离子浓度(pH)等。
(2)计算的依据:根据电子守恒计算,电路中所有电极上通过的电子相等。
(3)关系式的应用:通过便于计算的电极产物,利用关系式确定复杂产物的计算。可根据得失电子守恒建立已
知量与未知量之间的关系式。如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:
4
⏟2Cl (Br 、I )～O ～2H ～2Cu～4Ag～ M
4e-～ 2 2 2 2 ⏟2 n
阳极产物 阴极产物
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)。
考点一 电解池的应用
1. （2024届广东省茂名一模） 是农业、纺织业和制药业 重的要化学品，某研究所开发了一种钙离子
介导氮的还原，从而合成 的方法，电解质为 [四(六氟异丙氧基)硼酸钙]和乙醇，下列
说法不正确的是A. 电极 为阳极
B. 乙醇可作为传输质子的载体
C. 当电极 消耗 (标况下) 时，最多合成
D. 金属 具有活化 的能力，生成的 与质子结合释放出
2．（2024届广东省湛江一模）我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置。闭合 、断开 时，
制氢并储能；断开 、闭合 时，供能。已知 与 的性质相似。下列说法正确的是
A．连接 时，X电极发生还原反应 B．连接 时，溶液pH不变
C．连接 时，Zn电极表面生成沉淀 D．该装置能直接将光能转化成化学能
3．（2024届广东省湛江二模）一种应用间接电氧化红曲红（M）合成新型红曲黄色素（N）的装置如图。
下列说法正确的是
已知：由M到N的反应可表示为 （已配平）。
A．该合成方法中的能量转换形式是化学能全部转化为电能
B．b极为阳极，电极反应式为
C．理论a极上生成的氧气与b极上消耗的氧气的质量之比为
D．反应前后 保持不变
4．（2024届广东省大湾区一模）一种新型电解池如图所示，可实现废水中硝酸根制氨和硫化氢制硫的双
污染物的升级回收利用。下列说法不正确的是A．a为电源正极，电极I发生氧化反应
B．阴极电极反应式：
C．若处理含 废水，理论上交换膜通过
D．电解一段时间后，阳极附近的溶液的 不变
5．（2024届广东省肇庆二模）双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，能把中间界面内的HO解离为
2
H+和OH-，并使离子定向通过。
以铅蓄电池为电源(放电时总反应为Pb+PbO+2H SO =2PbSO+2H O)，利用双极膜电解获得NaOH与HPO
2 2 4 4 2 3 4
的原理如图所示。下列说法正确的是
A．N膜为阳离子交换膜
B．产品室2中溶液pH逐渐增大
C．产品室1中反应为 +2OH-= +2H O
2
D．双极膜共解离4molH O时，理论上铅蓄电池中生成2molPbSO
2 4
6．（2024届广东省省大联考）一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置
能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是A．a为电源负极
B．N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜
C．充电时，总反应式为
D．放电时，每转移2mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117g
7．（2024届广东省佛山二模）畜禽废水中含大量N、P元素，通过电解形成 沉淀(鸟粪
石)进行回收。用如图装置模拟该过程，其中含P微粒共有1mol。下列说法错误的是
A．阳极反应有：
B．若电路中转移1.98mol ，则溶液中剩余含P微粒为0.01mol
C．强酸或强碱环境更有利于去除氮、磷元素
D．鸟粪石可用作缓释肥，实现变废为宝
8．（2024届广东省佛山一模）如图装置可合成重要的化工中间体乙醛酸，双极膜中的 能解离为 和
，下列说法正确的是A．石墨也可以用Pb代替
B．双极膜解离出来的 向石墨电极移动
C． 在Pb电极表面发生反应：
D．当石墨电极析出1 mol ，Pb电极附近一定生成2 mol乙醛酸
9．（2024届广东省江门联考）一种用3－氯丙烯( )电解合成环氧氯丙烷( )的装置如图所
示。该装置无需使用隔膜，且绿色高效，图中X为Cl或Br，工作时X－和OH－同时且等量放电。下列说法
正确的是
A．每转移1mole－，生成1mol环氧氯丙烷 B．电解一段时间后，装置中OH－的物质的量不变
C．若X为Br，则可电解制备环氧溴丙烷 D．该装置工作时需不断补充X－
10．（2024届广东省梅州一模）国内首创的电化学脱嵌法盐湖提锂是通过“富锂态吸附材料（阳极）|支持
电解质|阴离子膜|卤水|欠锂态吸附材料（阴极）”实现盐湖卤水中锂的高效选择性提取和富集，且高选择
性提取锂的磷酸铁（ ）离子筛价廉易得可反复使用。工作原理如图所示，下列说法不正确的是
A．该离子筛高选择性提取锂而不提取 、 的原因是 离子半径小能嵌入离子筛
B．阴极室发生的电极反应式：
C．卤水中的 通过阴离子膜进入阳极室以维持整个体系的电荷平衡
D．以5A的电流电解32分钟后，阳极板质量减轻1.4g（ ）11．（2024届广东省汕头二模）资源再利用有利于保护生态，某实验小组研究电催化 和含氮废水（
）在常温常压下合成尿素，即向一定浓度的 溶液中通入 至饱和，在电极．上反应生成
，电解原理如图所示。下列有关说法错误的是
A．离子交换膜为质子交换膜
B．电极b发生氧化反应，为电解池的阳极
C．每消耗44g ，理论上可在b处得到4mol
D．电极a的电极反应式为
12．（2024届广东省肇庆调研）硝酸盐电解还原生成氨是实现硝酸盐废水资源化利用的有效途径。一种采
用双室电解法电解硝酸盐酸性废水生成 的装置如图所示，P、Q均连接惰性电极，下列说法不正确的
是
A．P连接外接电源的负极
B．电解一段时间后，左室溶液的 将增大
C．生成的 与气体A可作为硝酸工业的原料
D．理论上每转化 时，有 通过质子交换膜
13．（2024届广东省深圳坪山区调研）我国科研工作者提出通过电解原理联合制备环氧乙烷(结构简式为
)同时处理酸性含铬废水，其工作原理示意图如图所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交
换膜组成，工作时内层HO解离为H+和OH-，并分别向两极迁移。下列说法正确的是
2A．膜q为阳离子交换膜
B．工作时，NaOH溶液浓度保持不变
C．N极的电极反应式为
D．处理含 的废水，理论上可制得66g环氧乙烷
14．（2024届广东省广州越秀区调研）回收利用工业废气中的CO 和 SO ，实验原理示意图如下。下列说
2 2
法正确的是
A．废气中 CO 和 SO 排放到大气中均会形成酸雨
2 2
B．装置a中溶液显碱性的原因是 HCO 的水解程度小于 HCO 的电离程度
C．电源的正极为N
D．装置b中的总反应为 SO +CO +H O HCOOH+SO
2 2
15．（2024届广东省化州一模） 电池在新能源汽车、航空航天、电子电气、轨道交通等领域应用
前景非常广阔。一种 电池模拟装置如图所示。下列说法正确的是A．离子交换膜M为阴离子交换膜
B．放电时， 极的还原产物为
C．充电时，电池的总反应为
D．电解质溶液中溶剂可以是水、醇、羧酸等
考点二 新型化学电源的应用
16．（2024届广东省深圳二模）我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作
时，光催化Fe O 电极产生电子和空穴；HO在双极膜界面处解离成H+和OH-，有利于电极反应顺利进
2 3 2
行，下列说法不正确的是
A．双极膜中靠近Fe O 电极的一侧为阴膜
2 3
B．左室溶液pH逐渐增大
C．GDE电极发生的反应为O+2H++2e-=H O
2 2 2
D．空穴和电子的产生驱动了脱硫与HO 制备反应的发生
2 2
17．（2024届广东省韶关二模）锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点
技术之一，如图为碱性锌铁液流电池放电时的工作原理示意图，以 和 作
为电极氧化还原产物。已知：聚苯并咪唑（PBI）膜允许 离子通过。下列说法正确的是
A．充电时，惰性电极连接电源的负极B．放电过程中，当有2mol电子转移时，负极区电解液增重65g
C．充电过程中，总反应为：
D．充电过程中，惰性电极区的溶液pH逐渐增大
18．（2024届广东省韶关一模）我国科研人员将单独脱除SO 的反应与HO 的制备反应相结合，实现协同
2 2 2
转化。协同转化装置如图所示。在电场作用下，双极膜中间层的HO解离为OH-和H+，并向两极迁移。下
2
列分析正确的
A．双极膜的a侧应为阳离子交换膜，b侧为阴离子交换膜
B．每脱除标准状况下11.2L的SO ，双极膜处有2mol的HO解离
2 2
C．反应过程中不需补加稀 HSO
2 4
D．协同转化的总反应为：SO +O +2H O=HO+H SO
2 2 2 2 2 2 4
19．（2024届广东省广州市黄埔区二模）在触媒作用下，可用电化学装置处理酸性废水中的有机物，原理
如图所示。下列说法不正确的是
A．负极发生的反应为：
B．若有机物是甲酸 ，总反应可表示为
C．若有机物是乙酸，处理 乙酸，有 由 电极区移向 电极区
D．用该装置处理有机污水可降低能耗
20．（2024届广东省省二模）一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示。该装置可以同时进行硝化和反硝
化脱氮，下列叙述正确的是A．电池工作时，H+的迁移方向：左→右
B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小
C．“好氧阴极”存在反应： -6e-+ 8OH-= + 6H O
2
D．“厌氧阳极”区质量减少28.8g时，该电极输出电子2.4mol
21．（2024届广东省深圳一模）我国科学家研发了一种由废水（含 、 等）提铀并同步产电的工
艺，其工作原理和相关物质转化关系如图所示，下列有关该过程的说法不正确的是
A．电子从 电极经导线流向CCF电极
B．CCF电极上发生的反应有：
C．生成（ 的反应中，
D．利用电解法再次获得含 溶液，需将附着 、 的电极置于阳极
22．（2024届广东省省一模）钠离子电池的充放电过程是钠离子在电池正极材料和负极材料之间来回脱嵌
的过程，因此钠离子电池被称为“摇椅电池”，其工作原理如图所示，电池总反应式为
。下列说法错误的是A．放电时，电流从 极经过用电器流向 极
B．放电时，负极的电极反应式为
C．充电时，每转移 电子， 极的质量减少
D．充电时， 极连接电源的负极
23．（2024届广东省广州二模）一种具有双极膜的酸-碱液流电池如图所示，工作时， 在双极膜界面
处被催化解离成 和 ，有利于电解反应顺利进行。充电时电极a的反应为：
，下列说法不正确的是
A．充电时电极b是阳极
B．充电时KOH溶液中KOH的物质的量增大
C．放电一段时间后，负极区溶液的pH减小
D．每消耗1mol DSAQ，双极膜处有2mol的 解离
24．（2024届广东省广州一模）一种简单钒液流电池的结构及工作原理示意图所示，下列说法不正确的是A．放电时， 从 极区向 极区移动
B．充电时，电极 是阳极
C．每消耗 ，有 通过质子交换膜
D．充电时的总反应：
25．（2024届广东省顺德一模）2023年我国首个兆瓦级铁铬液流电池储能项目在内蒙古成功运行。电池利
用溶解在盐酸溶液中的铁、铬离子价态差异进行充放电，工作原理如图。有关叙述不正确的是
A．阴极在充电过程中可能会产生
B．接输电网时，a极的电极电势高于b
C．充电时，阳极的电极反应为
D．放电时，每 移向b极， 减少
26．（2024届广东省汕头一模）液流电池在储能领域发挥着重要作用．下图是碱性锌铁液流电池，其具有
电压高、成本低的优点．已知该电池放电时正极发生反应： ，下列叙述正确
的是A．放电时，M处发生氧化反应，N为负极
B．放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小
C．充电时，N极电极反应为：
D．该离子交换膜为阴离子交换膜，当有65 g Zn发生反应时，有1 mol 通过
27．（2024届广东省湛江调研）氢负离子具有强还原性，是一种颇具潜力的能量载体。2023年4月5日，
我国科学家开发了首例室温全固态氢负离子二次电池，该电池通过固态氢负离子导体实现对H-的快速传
导，其工作原理如图所示，其中放电时乙电极的电极反应式为 (M为Li、Na、K、Mg、Ti
等金属)，下列说法错误的是
A．放电时，电子经外电路流向甲电极
B．放电时，氢负离子移向乙电极
C．充电时，甲电极发生的反应可表示为
D．可将固态离子导体替换成水溶液电解质，对氢负离子进行传导
28．（2024届广东省深圳宝安区调研）科学家研发了一种绿色环保“全氧电池”，有望减少废旧电池产生
的污染。其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．K+向电极 a移动
B．电极b的电极反应式为
C．理论上， 当电极a释放出 (标准状况下)时，KOH 溶液质量减少32g
D．“全氧电池”工作时将酸碱反应的中和能转化为电能
29．（2024届广东省粤东名校联考）新型 电池工作温度为300℃，其截面结构如图所示，LLZTO
导体管只允许 通过。当用 电压充电后，电池正极材料中S、Fe的原子个数比为1.02(不计 ，下
同)； 电压充电后，S、Fe的原子个数比为2.01。下列说法错误的是A． 绝缘体隔离正负极，减少能量损失，提高电池效率
B．电池工作时，负极发生反应：
C．电池正极材料的变化为
D．电池总反应可表示为
30．（2024届广东省惠州一调）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na－CO 二次电池。将
2
NaClO 溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO＋
4 2
4Na 2NaCO＋C。下列说法错误的是（ ）
2 3
A．放电时，ClO －向负极移动
4
B．充电时释放CO，放电时吸收CO
2 2
C．放电时，正极反应为：3CO＋4e－=2CO 2－＋C
2 3
D．充电时，正极反应为：Na＋＋e－=Na
