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专题05 化学反应与能量
题型一 化学反应的热效应
题型二 原电池原理及其应用
题型三 电解原理及其应用
题型四 电化学综合
题型一 化学反应的热效应
1．（2024 届·安徽滁州·统考二模）已知
催化反应
历程如下图
所示，催化历程中有
参与。下列有关该反应的说法正确的是
A．步骤①的速率常数大于步骤②
B．反应历程中存在非极性键的断裂和形成
C．催化历程中，仅氧元素的化合价未发生变化
D．步骤②的热化学方程为：
【答案】B
【详解】A．由图知，第一步的活化能大于第二步的活化能，故第一步的速率小于第二步，因此步骤①的
速率常数小于步骤②，A 错误；
B．反应历程中，由O-O 键断裂和I-I 键的形成，B 正确；
C．由于
中存在一个过氧键，S 的化合价为+6 价，催化历程仅硫元素的化合价未发生变化，C 错误；
D．由图知，步骤②为放热反应，故热化学方程为：
，
1
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D 错误；
故选B。
2．（2024 届·河北·统考二模）光照条件下乙苯与氯气反应生成两种一氯取代物，反应过程中的能量变化如
图所示［选择性
］，下列说法正确的是
A．稳定性：
B．生成相同物质的量的取代物2 比取代物1 吸收的热量更多
C．反应①达到平衡状态后，升高温度，正、逆反应速率均增大，但正反应速率增大更明显
D．一定条件下，选择合适的催化剂可以提高取代物1 的选择性
【答案】D
【详解】
A．能量越高，微粒越不稳定，所以稳定性：
，A 错误；
B．生成取代物1 或取代物2，反应均为放热反应，B 错误；
C．反应①为放热反应，所以升高温度逆反应速率增加更明显，C 错误；
D．催化剂具有选择性，可以选择降低生成取代物1 的活化能，使其选择性提高，D 正确；
故选D。
3．（2024 届·江苏南京·统考二模）利用管状透氧膜反应器实现乙醇-水重整制氢，具有无需额外热源、氧
气可协助消除积碳等优点。其主要反应为：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
反应Ⅳ：
一定温度下，将一定比例的
、
、Ar 气体通过装有催化剂的管状透氧膜反应器。经计算机仿真
模拟，控制
，平衡时氢醇比
随水醇比
、膜管长度
的变化如题13 图所示。若仅考虑上述反应，下列说法正确的是
2
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A．
B．水醇比为0 时，管长度超过10cm 后氢醇比下降的原因可能为
氧化
C．水醇比为1、管长度为2cm，若
、
转化率为100%且
，则管状透氧膜透过
氧气0.1mol
D．实际生产中，水醇比越大、管长度越短，氢气产率越高
【答案】B
【详解】A 根据盖斯定律，
，A 错误；
B．水醇比为0 时，发生反应Ⅱ：
，管状透氧膜长度越长，与氧气
接触越多，氢醇比下降的原因可能为
氧化
，B 正确；
C．
，水醇比为1，n 投料(H2O)=1mol，由图可知，平衡时氢醇比
=3.6，生成的
，根据H 守恒，平衡时H2O 为
mol=0.4mol，
=9，根据
C 守恒，n 生成(CO)=1.8mol、n 生成(CO2)=0.2mol，根据O 守恒，则管状透氧膜透过氧气0.3mol ，C 错误；
D．实际生产中，水醇比越大、氢气产率越高，水醇比为0 时，管长度在10cm 左右氢气产率最高，小于
10cm 或大于10cm 均氢气产率最低，D 错误；
故选B。
4．（2024 届·甘肃·统考二模）如图(
表示活化能)是
与
生成
的部分反应过程中各物质的能
量变化关系图，下列说法正确的是
3
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A．题述反应为吸热反应
B．升高温度，
、
均减小，反应速率加快
C．第一步反应的方程式可表示为
D．第一步反应的速率大于第二步反应的速率
【答案】C
【详解】A．由图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应为放热反应，A 项错误；
B．升高温度，不能降低反应的活化能，即
、
均不变，但可以加快反应速率，B 项错误；
C．由图可知，第一步反应的方程式可表示为
，C 项正确；
D．第一步反应的活化能大于第二步反应的活化能，第一步反应单位体积内活化分子百分数低于第二步反
应，所以第一步反应的速率小于第二步反应的速率，D 项错误；
答案选C。
5．（2024 届·广东·统考二模）一定条件下，
与
反应合成
的反应历程如图所示。已知其他
条件不变时，反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变慢。下列说法正确的是
说明：过渡态中“--”表示化学键未完全断裂或形成。
A．反应历程中的两个反应均涉及氢原子的成键
B．相同条件下，
与
发生上述反应，则其过渡态Ⅰ的能量比b 高
C．该反应的
D．
与
发生上述反应，只能获得1 种相对分子质量的有机产物
【答案】B
4
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【详解】A．根据图知，反应历程中的第一个反应涉及氢原子的成键，第二个反应没涉及氢原子的成键，A
错误；
B．已知其他条件不变时，反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变慢，所以相同条
件下，
与
发生上述反应，反应速率会变慢，则其过渡态Ⅰ的能量比b 高，B 正确；
C．该反应的
，即生成物的能量减去反应物的能量，C 错误；
D．根据图可知，
与
发生上述反应，可以获得
、
2 种相对分子质量相等的有机
产物，D 错误；
故选B。
6．（2024 届·江西景德镇·统考二模）一定温度下，反应
的机理第1
步为
，理论计算后续步骤可能的反应机理如图所示，TS1 和TS2 表示过渡态。下列说法错误的是
A．该反应的
B．机理a、b 均表示2 步基元反应
C．机理a、b 决速步的能垒：
D．由机理a 可知键能大小：Cl-Si<H-Si
【答案】D
【详解】A．由图可知，该反应的
，A 正确；
B．由图可知，机理a、b 均表示2 步基元反应，B 正确；
C．由图可知，机理a 决速步的能垒为
，机理b 决速步的能垒为
，故
，C 正确；
D．由图可知反应
的反应热
，说明断裂H-Si 吸收的能量小于形
成Cl-Si 释放的能量，则机理a 键能大小：Cl-Si>H-Si，D 错误；
故选D。
7．（2024 届·广东·统考二模）纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由
C40H20分子经过连续5 步氢抽提和闭环脱氢反应生成。其中
的反应机理和能
量变化如图。下列说法不正确的是
5
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A．选择相对较高的温度更有利于制备纳米碗
B．推测 C40H10纳米碗中含5 个五元环
C．
D．该反应历程包含了3 步基元反应，且第3 步是该反应的决速步骤
【答案】B
【详解】A．由题干反应历程图可知，该反应总反应为一个吸热反应，升高温度平衡正向移动，且反应速
率加快，给选择相对较高的温度更有利于制备纳米碗，A 正确；
B．由C40H20的结构可知其中含有1 个五元环，10 个六元环，每脱两个氢形成一个五元环，则C40H10总共
含有6 个五元环，10 个六元环，B 错误；
C．由题干反应历程图可知，该反应总反应为：
，C
正确；
D．该反应包含3 个基元反应，分别为C40H20+H•
•C40H19+H2，•C40H19
•C40H19、C40H19
•C40H18+H•，
其中第三个反应的活化能最大，反应速率最慢，是该反应的决速步骤，D 正确；
故答案为：B。
8．（2024 届·湖南·统考二模）丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法，下图是某催化剂催化该过程的能量变
化图，*表示吸附在催化剂表面的物种，下列有关说法正确的是
A．在该条件下，所得丙烯中不含其它有机物
B．该过程中发生了碳碳键的断裂与形成
6
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C．1mol 丙烷中的总键能大于1mol 丙烯及1mol 氢气的总键能之和
D．相同条件下在该催化剂表面，
比
脱氢更困难
【答案】C
【详解】A．由图可知，丙烷脱氢生成丙烯后，丙烯还在继续脱氢，说明有副反应发生，所以所得丙烯中
还含有其他有机物，故A 错误；
B．由图可知，丙烷脱氢过程中未发生碳碳键的断裂，故B 错误；
C．由图可知，丙烷脱氢生成丙烯的反应为反应物总能量小于生成物总能量的吸热反应，则1mol 丙烷中的
总键能大于1mol 丙烯及1mol 氢气的总键能之和，故C 正确；
D．由图可知，在相同条件下该催化剂表面
脱氢的活化能小于
脱氢，说明在该
催化剂表面
脱氢比
脱氢容易，故D 错误；
故选C。
9．（2024 届·江苏南通·统考二模）逆水煤气变换反应是一种
转化和利用的重要途径，发生的反应有
反应Ⅰ：
kJ·mol
反应Ⅱ：
kJ mol
⋅
反应Ⅲ：
常压下，向密闭容器中投入1 mol
和2 mol
，达平衡时
和含碳物质的物质的量随温度的变化如
题图所示。下列说法正确的是
A．
kJ mol
⋅
B．649℃时，反应Ⅰ的平衡常数
C．其他条件不变，在250℃~900℃范围内，随着温度的升高，平衡时
不断增大
D．800℃时，适当增大体系压强，
保持不变
【答案】D
【详解】A．根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅱ－反应Ⅰ，则
，A 错误；
B．温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，可知c 线为CO，a 为CO2，b 为CH4，649℃时，
7
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反应平衡时
，转换为氢气为0.8mol，生成的H2O 小于0.8mol，
，平衡常数：
，B 错误；
C．由图像可知，250℃~649℃范围内，随着温度的升高，平衡时
增大，平衡逆向移动，则平衡时
不断减小；649℃~900℃范围内，随着温度的升高，平衡时
减小，平衡正向移动，则平衡时
不断增大，C 错误；
D．高温时反应I 进行程度很大，反应II、III 程度很小，CH4含量很少，平衡不受压强影响，适当增大体系
压强，
保持不变，D 正确；
答案选D。
10．（2024 届·上海松江·统考二模）已知H2O2在催化剂作用下分解速率加快，其能量随反应进程的变化如
图所示。下列说法正确的是
A．H2O2分解属于吸热反应
B．加入催化剂，减小了反应的焓变
C．加入催化剂，可提高反应的活化能
D．反应物的焓高于生成物的焓
【答案】D
【详解】A．根据图象可知反应物总能量高于生成物的总能量,该反应是放热反应，A 错误；
B．催化剂通过改变活化能来改变反应速率，不改变反应的热效应，B 错误；
C．催化剂通过改变活化能来改变反应速率，加入催化剂，可减小正反应的活化能，C 错误；
D．该反应是放热反应，所以反应物的总能量高于生成物的总能量，D 正确；
故选D。
11．（2024 届·贵州·统考二模）苯甲醇与溴化氢的反应
代表苯基)是
分步进行的：
①
②
③
反应能量变化如图所示。
8
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下列说法错误的是
A．酸性条件下有利于该反应发生
B．第①、③步反应速率比第②步快
C．过渡态2 的能量最高，所以第②步反应速率最慢
D．第③步是放热反应
【答案】C
【详解】A．根据第①步反应可知，酸性条件下利于该反应发生，A 说法正确；
B．第①、③步反应活化能小于第②步活化能，所以第①、③步反应速率比第②步快，B 说法正确；
C．第②步反应速率最慢，是因为第②步活化能最大，与过渡态能量高低无关，C 说法错误；
D．根据能量变化图可知，第③步是放热反应，D 说法正确；
答案选C。
12．（2024 届·云南大理·统考二模）某反应可有效降低汽车尾气污染物的排放，一定条件下该反应(均为气
体)经历三个基元反应阶段，反应历程如下图所示(TS 表示过渡态)。下列说法错误的是
A．该过程包含一个吸热反应和两个放热反应
B．反应②逆反应的活化能为
C．该过程的总反应为
D．反应③生成2mol
时，转移电子数为
【答案】D
9
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【分析】从图中可得出三个热化学方程式：
反应①：2NO=N2O2
H
△
1=+199.2kJ∙mol-1；
反应②：N2O2+CO=CO2+N2O
H
△
2=-513.5kJ∙mol-1；
反应③：CO2+N2O+CO=2CO2+N2
H
△
3=-306.6kJ∙mol-1据此分析解题。
【详解】A．由图可知，三个基元反应中，反应②和反应③的反应物总能量大于生成物的总能量，属于放
热反应，①属于吸热反应，A 正确；
B．正反应活化能减焓变值为逆应活化能，反应②逆反应的活化能为130 kJ∙mol-1-(-513.5) kJ∙mol-1=
，B 正确；
C．利用盖斯定律，将反应①+
+
②③得，
△H=+199.2kJ∙mol-1+
(-513.5kJ∙mol-1)+ (-306.6)kJ∙mol-1]= -620.9kJ∙mol-1，C 正确；
D．反应③：CO2+N2O+CO=2CO2+N2
H
△
3=--306.6kJ∙mol-1，根据反应式可知N 的化合价+1→0 价，生成
2mol
时，转移电子数为
，D 错误；
故选D。
13．（2024 届·福建莆田·统考二模）2-溴丁烷在乙醇钾(C2H5OK)作用下发生消去反应的能量变化如下图所
示。下列说法正确的是
A．活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ
B．产物的稳定性：1-丁烯>2-丁烯
C．相同条件下完全燃烧放出的热量：1-丁烯>2-丁烯
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的1-丁烯
【答案】C
【详解】A．活化能：反应Ⅰ>反应Ⅱ，故A 错误；
B．能量越低越稳定，产物的稳定性：1-丁烯<2-丁烯，故B 错误；
C．1-丁烯的能量大于2-丁烯，所以相同条件下完全燃烧放出的热量：1-丁烯>2-丁烯，故C 正确；
D．活化能：反应Ⅰ>反应Ⅱ，反应Ⅱ速率快，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的2-丁烯，
故D 错误；
选C。
14．（2024 届·河北石家庄·统考二模）室温下，某刚性密闭容器中按体积比1：2 充入X(g)和Y(g)，发生反
10
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应X(g)+ Y(g)
P(g)+Q(g)。下图表示该反应的历程， M(g)和N(g)均是中间产物。下列说法错误的是
A．反应的历程分3 步进行
B．反应过程中，N 比M 所能达到的最高浓度更大
C．反应达到平衡时，升高温度， X 的浓度增大
D．若初始时，按体积比2：1 充入X(g)和Y(g)，其他条件不变，平衡时P(g)的百分含量不变
【答案】B
【详解】A．由图可知，反应的历程分3 步进行，A 正确；
B．结合图示，生成N 吸收的能量更多，活化能更大，生成N 的反应更难发生，N 比M 所能达到的最高浓
度更小，B 错误；
C．由图可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，X 的浓度增大，C 正确；
D．该反应为气体体积不变的反应，初始时，按体积比2 1∶充入X(g)和Y(g)，温度不变，平衡常数不变，
压强不变，生成物浓度不变，平衡时P(g)的百分含量不变，D 正确；
故选B 。
15．（2024 届·河南新乡·统考二模）25℃时，固体酸分子筛催化乙醇脱水，乙醇的分子间脱水和分子内脱
水过程与相对能量变化如图所示。
下列说法正确的是
A．在该反应条件下，产物1 比产物2 稳定
B．固体酸分子筛可通过氢键吸附乙醇
C．固体酸分子筛能减小图示反应的焓变
D．生成产物1 的决速步骤的活化能为36.7
11
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【答案】B
【详解】A．由图可知产物1 的能量大于产物2 的能量，故产物2 更稳定，A 错误；
B．由图可知固体酸分子筛中有-OH，乙醇中也有-OH，可通过分子间氢键使固体酸分子筛吸附乙醇，B 正
确；
C．由题意可知，固体酸分子筛作反应催化剂，催化剂不能改变反应的焓变，C 错误；
D．由图可知生成产物1 的决速步骤相对能量从-9.3
变为36.7
，活化能为46
，D 错误；
答案选B。
16．（2024 届·河南·统考二模）近日，郑州大学科研团队研究了二氧化铈(
)表面空间受阻路易斯酸碱
对(FLPs)和氮(N)掺杂的协同作用，促进光解水(
)成键活化、多重质子电子转移过程和碳
一碳偶联反应，提高了光催化还原
制
和
的产率和选择性。反应历程如图所示(*表明物种被
吸附在催化剂表面)。
下列叙述错误的是
A．等物质的量的
、
含σ 键数目之比为3 5∶
B．路径2 总反应为
C．相同条件下，
比
稳定
D．
是合成
(或
)的控速步骤
【答案】C
【详解】A．单键为σ 键，双键含1 个σ 键、1 个π 键，1 mol
、
含σ 键依次为3 mol、5 mol，A
项正确；
B．光解水生成
和
，然后
和
合成
和
，加合得总反应式
，B 项正确；
12
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C．从图看出，
的相对能量高于
，故
较稳定，C 项错误；
D．图中几个步骤的能垒如下：
转
化
能
量
0.57eV
1.34eV
0.26eV
0.73eV
0.39eV
，能垒越大，反应速率越慢，慢反应为控速步骤，D 项正确；
故选：C。
17．（2024 届·河南周口·统考二模）
是电解铝烟气的主要组分之一，属于强温室气体，其温室效应指
数为
的7390 倍。我国科学家用
作为催化剂实现了
100％催化水解，其历程如下图所示。
下列说法错误的是
A．总反应为
B．
不能改变总反应的
C．反应过程中，Ga-F、C-F 键既有断裂又有形成
D．反应过程中涉及的小分子包含两种非极性分子
【答案】C
【详解】A．从循环反应中可得，
为催化剂，发生反应的方程式为
，A
正确；
B．
为催化剂，催化剂改变反应历程，降低活化能，不改变总反应的
，B 正确；
C．反应过程中，Ga-F 既有断裂又有形成，C-F 键只有断裂没有形成，C 错误；
13
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D．反应过程中涉及的小分子有CF4、CO2、H2O、HF，其中CF4、CO2为非极性分子，D 正确；
故选C。
18．（2024 届·安徽安庆·统考二模）中科大某课题组通过自由基杂环反应直接合成各种
稠合的内酰胺，
应用于钙钛矿电池器件中。底物与Cu(Ⅰ)物种通过电子转移经历两种途径得到目标产物D。下列说法错误的
是
A．Cu(Ⅰ)物种是催化剂
B．底物具有氧化性
C．两种途径不同，总反应的反应热也不同
D．合成过程中
中碳碳双键断裂
【答案】C
【详解】A．Cu(Ⅰ)第一步消耗，最后一步生成,是催化剂，A 正确；
Ｂ．底物将Cu(Ⅰ)氧化为Cu(Ⅱ)，具有氧化性，B 正确；
Ｃ．两种途径虽不同，但反应热相同，C 错误；
Ｄ．由图可知，C60中有六元环上的碳碳双键发生了断裂，D 正确；
故答案选C。
19．（2024 届·河南信阳·统考二模）基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基
中，用于催化一氧化碳加氢生
成甲醇的反应历程如图，其中吸附在催化剂表面上的物种用“ ”标注，下列说法中错误的是
A．整个反应历程中有四个基元反应
B．过渡态相对能量：
14
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C．物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程
D．反应决速步的活化能为0.95eV
【答案】C
【详解】A．从微观上看，反应物分子一般总是经过若干的简单反应步骤，才最后转化为产物分子的。每
一个简单的反应步骤，就是一个基元反应。基元反应步骤要求反应物一步变成生成物，没有任何中间产物，
由图可知，整个反应历程中有四个基元反应，故A 正确；
B．由图可知，过渡态相对能量的大小顺序为
，故B 正确；
C．由图可知，吸附在催化剂表面的生成物总能量低于反应物的总能量，为放热过程，故C 错误；
D．反应的活化能越大，反应速率越慢，反应决速步为慢反应，由图可知，反应H2CO*+H=H3CO-H 的活化
能最大，反应速率最慢，则反应决速步的活化能为0.35eV—(—0.60eV)=0.95eV，故D 正确；
故选C。
20．（2024 届·湖南邵阳·统考二模）一定条件下，1-苯基丙炔可与
发生催化加成，反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图（已知：反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应），下列说法错误
的是
A．稳定性：产物Ⅱ>产物Ⅰ
B．反应活化能：反应Ⅰ>反应Ⅱ
C．反应至70min 后，分离可获得较高产率的产物Ⅱ
D．增加HCl 浓度，平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例不变
【答案】B
【详解】A．反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应，反应Ⅱ=反应Ⅰ+反应Ⅲ，因此反应Ⅱ的
比反应Ⅰ更小，产物Ⅱ
的能量比产物Ⅰ低，即稳定性：产物Ⅱ>产物Ⅰ，故A 正确；
B．反应所需的活化能越小，反应速率越快，相同时间内所占比例越大，根据图知，短时间内，反应Ⅰ的
占比远远大于反应Ⅱ，说明反应Ⅰ的速率远远大于反应Ⅱ，则所需活化能反应Ⅰ＜反应Ⅱ，故B 错误；
C．由图可知，反应至70min 后，产物Ⅱ的产比远高于产物Ⅰ，此时分离可获得较高产率的产物Ⅱ，故C
正确；
D．由于存在产物Ⅰ与产物Ⅱ之间的可逆反应，其K 值与氯化氢含量无关，因此比值不会随着HCl 的含量
的改变而改变，故D 正确；
故选B。
题型二 原电池原理及其应用
15
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1．（2024 届·安徽滁州·统考二模）如图所示装置可由
制得异丙醇［
］进而达成“双
碳目标”。其中M、N 均是惰性电极。下列说法错误的是
A．电子由N 极流向M 极
B．该装置可将光能转化为电能
C．N 极上
发生的电极反应为
D．M 极每产生60g 异丙醇，N 极生成标况下144g
【答案】D
【分析】N 极氧元素价态升高失电子，N 极为负极，M 极为正极，二氧化碳和氢离子都在正极放电；
【详解】A．M 为正极，N 极为负极，电子由负极流向正极，电子由N 极流向M 极，A 正确；
B．该装置为原电池，由图可知该装置可将光能转化为电能，B 正确；
C．N 极上
失电子生成氧气，发生的电极反应为
，C 正确；
D．M 极为正极，二氧化碳和氢离子都在正极放电，CO2发生的电极反应为：3CO2+18H++18e-
=CH3CH(OH)CH3+5H2O，每产生60g 异丙醇物质的量
，由于还存在氢离子放电，则电路中
转移的电子大于18mol，N 极只发生
，则生成大于4.5mol 氧气，质量大于
4.5mol×32g/mol=144g 氧气，D 错误；
答案选D。
2．（2024 届·广东·统考二模）一种基于原电池原理的氧气传感器可用于测定样气中氧气的含量，其装置如
图所示。下列说法正确的是
A．铅电极为正极
B．银电极上发生的反应为
16
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C．电子由铅电极经过KOH 溶液流向银电极
D．工作过程中，传感器的质量不变
【答案】B
【分析】因为该电池可用于测定样气中氧气的含量，氧气进入银电极，所以银电极是正极，铅电极是负极。
【详解】A．由分析知，银电极是正极，铅电极是负极，A 错误；
B．银电极是正极，发生还原反应，电极反应式为
，B 正确；
C．电子从负极经外电路流向正极，所以电子由铅电极经过导线流向银电极，C 错误；
D．由银电极即正极电极反应可知，氧气转化为氢氧根，进入装置溶液中，使装置质量变大，所以工作过
程中，传感器的质量增加，D 错误；
故选B。
3．（2024 届·山东·统考二模）我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料-Cu3(PO4)2的水系双离子电池，
该电池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述错误的是
A．放电时，电流从Na0.44MnO2电极经电解质溶液流向Cu3(PO4)2电极
B．放电时，若电极a 得到6.4gCu 和1.44gCu2O，则电路中转移0.22mole-
C．充电时，电极b 的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2
D．为消除第一次放电的不可逆，可将Cu3(PO4)2彻底放电转化为Cu2O 后再充电
【答案】B
【分析】由图可知，放电时为原电池，a 极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，发生得电子的还原反应，b 极上
Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2，发生失电子的氧化反应，则a 极为正极，b 极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-
xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a 极为阳极，b 极
为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反，据此分析解答。
【详解】A．放电时，电流从正极沿导线流向负极，再经电解质溶液到正极，A 正确；
B．放电时，电子转移情况为：
、
，若电极a 得到6.4g Cu（为0.1mol）和1.44g Cu2O
（为0.01mol），则电路中转移0.1mol×2+0.01mol×2=0.22mol 电子，观察原电池的a 极，发现a 极还发生
，因此无法判断转移多少电子，B 错误；
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C．根据分析知，充电时，电极b 的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，C 正确；
D．若将Cu3(PO4)2彻底放电转化为Cu2O，再充电时Cu2O 可单向转化生成Cu3(PO4)2，D 正确；
故选B。
4．（2024 届·甘肃·统考二模）锂硒电池是一种极具前景的高能量密度二次电池，并且具有优异的循环稳定
性，下图是一种新型聚合物锂硒电池的工作原理示意图。下列叙述正确的是
A．放电时正极的电极反应式为
B．石墨烯聚合物隔膜只允许
通过，防止硒扩散到另一极
C．在
晶胞结构中，
占据的位置是顶点和面心
D．充电时外电路中转移1mol 电子，两极质量变化差为7g
【答案】B
【分析】题中装置包含有放电与充电两个过程。根据放电时
移动方向可知，放电时Li 为负极，Se 为正
极；则充电时Li 为阴极，Se 为阳极。
【详解】A．放电时，正极的电极反应式为
，A 错误；
B．石墨烯聚合物隔膜只允许
通过，是为了防止硒扩散到另一极，从而提高电池工作效率，B 正确；
C．
晶胞结构与
类似，
占据顶点和面心，
填充在
构成的四面体空隙中，C 错误；
D．充电时，Li 电极为阴极，电极反应式为
，Se 电极为阳极，电极反应式为
，
当外电路中转移1mol 电子时，Li 电极质量增加7g，Se 电极质量减少7g，两极质量变化差为14g，D 错误；
故选B。
5．（2024 届·黑龙江哈尔滨·统考二模）水系双离子电池原理如图所示，下列有关叙述正确的是
18
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A．放电时，电极a 作电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu
B．充电时，水系电池中，a 电极附近溶液的pH 增大
C．充电时，b 电极上的电极反应式为
D．当0.5mol Cu3(PO4)2完全放电时，则b 电极质量减轻69g
【答案】D
【分析】由图可知，放电时为原电池，a 极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu、发生得电子的还原反应，b 极上
Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2、发生失电子的氧化反应，则a 极为正极、b 极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-
xe-═Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a 极为阳极、b 极
为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反，据此分析解答。
【详解】A．放电时为原电池，a 极为正极、b 极为负极，Cu3(PO4)2发生还原反应最终变为Cu，故A 错误；
B．充电时为电解池，a 极为阳极、b 极为阴极，阳极电极反应式为：
，阳极
附近的碱性减弱，故B 错误；
C．充电时为电解池，a 极为阳极、b 极为阴极，阴极反应式为：
，
故C 错误；
D．放电时为原电池，a 极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，则0.5molCu3(PO4)2完全放电时，转移电子3mol，有
3molNa+发生迁移，则b 电极质量减轻3mol×23g/mol=69g，故D 正确；
故选D。
6．（2024 届·四川眉山·统考二模）图1 是一种居家天然气报警器成品装置，其工作原理如图2 所示，其中
可以在固体电解质ZnO2—Na2O 中移动。当空间内甲烷达到一定浓度时，传感器随之产生电信号并联动
报警。当报警器触发工作时，下列说法不正确的是
19
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A．电极a 的电势比电极b 高
B．
在电解质中向电极a 移动
C．电极a 上发生的电极反应为：
D．当电极a 消耗
时，电路中有0.8mol 电子转移
【答案】A
【分析】由图可知，气体传感器为燃料电池装置，通入空气的多孔电极b 极为燃料电池的正极，氧气在正
极得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应式为O2+2e−=O2−，通入甲烷的多孔电极a 为负极，在氧离
子作用下，甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水，电极反应式为CH4−8e−+4O2−=CO2+2H2O。
【详解】A．由分析可知，a 为负极，b 为正极，负极电势低于正极，A 错误；
B．由分析可知，电池工作时，阴离子氧离子向负极(电极a)移动，参与电极反应，B 正确；
C．由分析可知，通入甲烷的多孔电极a 为负极，在氧离子作用下，甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧
化碳和水，电极反应式为CH4−8e−+4O2−=CO2+2H2O，C 正确；
D．根据CH4 8e
∼
−的关系计算，当电极a 消耗1.6gCH4，即0.1mol CH4时，电路中有0.8mol 电子转移，D
正确；
故选A。
7．（2024 届·江西景德镇·统考二模）由于钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下
一代大规模储能电池。我国化学家最近研制的一种钠离子电池如图所示。下列说法正确的是
A．膜是阴离子交换膜
B．充电时
向石墨电极移动
C．放电时正极的电极反应：
D．有机溶剂可选择乙醇
【答案】C
20
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【分析】由图知，金属钠为负极，电极反应式为
，
参杂石
墨极为正极，电极反应式为
，据此回答。
【详解】A．由分析知，
通过膜由负极进入正极，膜是阳离子离子交换膜，A 错误；
B．充电时
向金属钠电极移动，B 错误；
C．由分析知放电时正极的电极反应：
，C 正确；
D．乙醇能与钠反应，故有机溶剂不能选择乙醇，D 错误；
故选C。
8．（2024 届·天津河西·统考二模）某二次电池的工作原理如下图所示；储能时
转化为Pb，下列说
法正确的是
A．储能过程是化学能转变为电能
B．放电时右池溶液pH 减小
C．放电时负极极板的质量减小
D．充电时总反应：
【答案】B
【分析】该储能电池储能时为电解池，
转化为Pb 得电子为阴极，多孔碳电极为阳极，
失电子
生成
，放电时Pb 为负极，失电子结合硫酸根离子生成
，多孔碳电极为正极，正极上
得电子
转化为
。
【详解】A．该储能电池储能时为电解池是电能转化为化学能，A 错误；
B．放电时右池多孔碳电极为正极，发生反应
，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的
H+通过质子交换膜移向右侧溶液，pH 减小， B 正确；
C．放电时Pb 为负极，失电子结合硫酸根离子生成
，电极反应式为
，负极极板
的质量增加，C 错误；
D．充电时总反应
，D 错误；
故选B。
9．（2024 届·河北沧州·统考二模）一种新型酸碱混合锌铁液流电池放电时的工作原理如图所示。已知
和
分别为阳离子膜和阴离子膜，①、②、③区电解质溶液的酸碱性不同。下列说法正确的是
21
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A．放电时，
电极的反应为
B．放电时，
由②区向③区迁移
C．充电时，②区电解质溶液的浓度减小
D．充电时，③区溶液的酸性减弱
【答案】C
【分析】a 极为负极，Zn 发生失电子的氧化反应生成
，同时可判断①区电解质溶液呈碱性，b
极为正极，
发生得电子的还原反应生成
，同时可判断③区电解质溶液呈酸性。
【详解】A．根据分析，放电时，a 极为负极，Zn 发生失电子的氧化反应生成
，电极反应：
，A 错误；
B．放电时，b 极为正极，
发生得电子的还原反应生成
，为保持电解质溶液呈电中性，溶液中阴离
子透过阴离子交换膜移向②区，B 错误；
C．充电过程中，a 电极发生电极反应：
，b 电极发生电极反应：
，结合离子交换膜种类及电解质溶液保持电中性，
移向①，
移向③，②区电解
质溶液的浓度减小，C 正确；
D．根据分析可知，充电时③区溶液的酸性不变，D 错误；
答案选C。
10．（2024 届·安徽合肥·统考二模）复旦大学设计了一种新型碱性H2/Na0.44MnO2气体可逆电池，工作原理
示意图如下。下列叙述错误的是
22
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A．放电时N 为电池正极
B．放电时负极反应：
C．充电时Na+由N 极向M 极移动
D．充电时阳极反应：
【答案】D
【分析】由图可知，放电时，M 极氢元素化合价升高失电子，故M 极为负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-
=2H2O，N 极为正极，电极反应式为Na0.44-xMnO2+(x+y)Na++(x+y)e-=Na0.44+yMnO2，充电时，M 极为阴极，
电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，N 极为阳极，电极反应式为Na0.44+yMnO2-(x+y)e-=Na0.44-xMnO2+
(x+y)Na+，据此作答。
【详解】A．放电时，M 极氢元素化合价升高失电子，故M 极为负极，N 极为正极，故A 正确；
B．放电时M 极为负极，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，故B 正确；
C．充电时Na+由N 极(阴极)向M 极(阳极)移动，故C 正确；
D．充电时，N 极为阳极，电极反应式为Na0.44+yMnO2-(x+y)e-=Na0.44-xMnO2+(x+y)Na+，故D 错误；
答案选D。
11．（2024 届·广东深圳·统考二模）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Fe2O3电极产生电子和空穴；H2O 在双极膜界面处解离成H+和OH-，有利于电极反应顺利进
行，下列说法不正确的是
A．双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜
B．左室溶液pH 逐渐增大
C．GDE 电极发生的反应为O2+2H++2e-=H2O2
D．空穴和电子的产生驱动了脱硫与H2O2制备反应的发生
【答案】B
【分析】由题干图示信息可知，电池工作时，光催化Fe2O3电极产生电子和空穴，故Fe2O3电极为负极，电
极反应为：
+2OH--2e-=
+H2O，GDE 电极为正极，电极反应为：2H++O2+2e-=H2O2，电解质溶液中
阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，OH-通过阴离子交换膜移向
负极室，H+通过阳离子交换膜进入正极室，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，双极膜中靠近Fe2O3电极的一侧为阴膜，A 正确；
23
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B．已知左室发生反应为：SO2+2OH-=
+H2O，
+2OH--2e-=
+H2O，根据电荷守恒可知，每消耗
4molOH-转移2mol 电子，则有2molOH-进入左室，即左室溶液中OH-浓度减小，故pH 逐渐减小，B 错误；
C．由分析可知，GDE 电极为正极，发生还原反应，其电极反应为O2+2H++2e-=H2O2，C 正确；
D．原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故可驱动了脱硫与H2O2制备反应
的发生，D 正确；
故答案为：B。
12．（2024 届·广东广州·统考二模）一种锂电池放电时的工作原理如图所示，总反应为
。该电池以
熔融盐为电解质，
的熔点为1567℃，下列说
法正确的是
A．Li 电极发生还原反应
B．电子由Ni 经辅助电极流向Li
C．正极的电极反应：
D．放电时，Li 电极质量增加
【答案】C
【分析】由锂离子的移动方向可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，电极
反应式为Li—e—=Li+，辅助电极为正极，锂离子作用下硝酸根离子在催化剂表面得到电子发生还原反应生
成亚硝酸根离子和氧化锂，电极反应式为
。
【详解】A．由分析可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，故A 错误；
B．由分析可知，锂电极为原电池的负极，辅助电极为正极，则电子由锂电极流向辅助电极，故B 错误；
C．由分析可知，辅助电极为正极，锂离子作用下硝酸根离子在催化剂表面得到电子发生还原反应生成亚
硝酸根离子和氧化锂，电极反应式为
，故C 正确；
D．由分析可知，锂电极为原电池的负极，锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，则放电时，锂电极质量
减小，故D 错误；
故选C。
13．（2024 届·云南曲靖·统考二模）我国科学家设计了一种基于时间解耦氨分解的新型可充电
电
池，以实现
到
的高效转化，其原理如下图所示，下列说法错误的是
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A．放电时，
极区域
减小（忽略体积、温度变化）
B．放电时，b 极区域发生反应：
C．充电时，电流从电极经电解质溶液流向
电极
D．若放电、充电前后电极
的质量相等，则
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，a 电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四
羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)
，b 电极为正极，水分子在正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2H2O+2e—= H2↑+2OH—；充电时，与直流电源负极相连的a 电
极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子电极反应式为Zn(OH)
+2e—
=Zn+4OH—，b 电极为阳极，碱性条件下氨分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式
为
。
【详解】A．由分析可知，放电时，a 电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生
成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)
，放电消耗氢氧根离子，a 极区域溶液pH 减
小，故A 正确；
B．由分析可知，放电时，b 电极为正极，水分子在正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2H2O+2e—= H2↑+2OH—，故B 错误；
C．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的a 电极为阴极，b 电极为阳极，则电流从b 电极经电解质
溶液流向a 电极，故C 正确；
D．由分析可知，若放电、充电前后电极a 的质量相等，说明外电路转移电子的物质的量相等，则由得失
电子数目守恒可知，放电时生成氢气和充电时生成氨气的物质的量比为3：1，故D 正确；
故选C。
14．（2024 届·江西萍乡·统考二模）锂离子电池及其迭代产品依然是目前世界上主流的手机电池。科学家
近期研发的一种新型的Ca—LiFePO4可充电电池的原理示意图如图，电池反应为：
，下列说法正确的是
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A．放电时，钙电极为负极，发生还原反应
B．充电时，
/
电极的电极反应式为
C．锂离子导体膜的作用是允许Li+和水分子通过，同时保证Li+定向移动以形成电流
D．充电时，当转移0.2mol 电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻4.0g
【答案】B
【分析】放电时，Ca 失电子转化为Ca2+，则钙电极为负极，
/
电极为正极；充电时，钙
电极为阴极，
/
电极为阳极。
【详解】A．由分析可知，放电时，钙电极为负极，失电子发生氧化反应，A 不正确；
B．充电时，
/
电极为阳极，
失电子转化为
和Li+，电极反应式为
，B 正确；
C．Ca 的金属性强，能与水发生剧烈反应，所以LiPF6-LiAsF6为非水电解质，锂离子导体膜不允许水分子
通过，锂离子导体膜允许Li+通过，其主要作用是允许Li+定向移动，构成闭合回路，从而形成电流，C 不
正确；
D．充电时，当转移0.2mol 电子时，理论上阴极室电解质中0.1mol Ca2+得电子生成0.1mol Ca，同时迁移入
Li+0.2mol，质量减轻0.1mol×40g/mol-0.2mol×7g/mol=2.6g，D 不正确；
故选B。
15．（2024 届·青海西宁·统考二模）锂离子浓差电池工作原理如图所示。电池总反应为
。下列说法正确的是
A．充电时，电极N 为电池的阳极
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B．该电池隔膜为阴离子交换膜
C．放电时，负极电极反应式为
D．放电时，若导线有4
电子通过，则正极质量增加14g
【答案】C
【分析】放电时，电子由N 经过导线流入M，根据电子流动方向，N 是负极、M 是正极。
【详解】A．放电时N 为负极，充电时，电极N 为电池的阴极，故A 错误；
B．根据图示，交换膜两侧均有锂离子，该电池隔膜为阳离子(
通过)交换膜，故B 错误；
C．放电时，锂失电子生成锂离子，负极电极反应为
，故C 正确；
D．若有4
电子通过导线，发生定向移动到正极的锂离子有4
，增加的质量为28g，故D 错误；
选C。
16．（2024 届·广西·统考二模）海水电池在海洋能源领域应用广泛，铁、镁、钠、锂都可以作为海水电池
的电极材料，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．该装置不能将化学能完全转化为电能
B．海水中盐分大，可作为电解质溶液
C．钠、锂等活泼金属作B 极，要防止其与海水直接接触
D．若铁为B 极材料，则正极反应式一定为
【答案】D
【分析】根据一般情况下，活泼金属作负极，石墨作正极，所以该装置图中A 极是正极，B 极是负极。
【详解】A．原电池在工作中不可能将化学能完全转化为电能，故A 正确；
B．根据反应原理图可知，海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故B 正
确；
C．Na、Li 等活泼金属易与水反应，故要防止其与水接触，故C 正确；
D．若铁为B 极材料，则正极电极反应式为
，故D 错误；
故选D。
17．（2024 届·广东梅州·统考二模）某化学学习兴趣小组利用下图装置制作简易的燃料电池，电极Ⅰ、Ⅱ
均为石墨电极，下列说法不正确的是
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A．断开
、闭合
，一段时间后，电极Ⅱ附近溶液变红
B．电解一段时间后，断开
、闭合
，此时电极Ⅰ发生还原反应
C．将
溶液换成
溶液也能制作成燃料电池
D．如将电极Ⅰ、Ⅱ换成铁电极，两电极发生反应不变
【答案】D
【分析】根据题干装置图和需制作简易的燃料电池的要求可知，首先需断开K1，闭合开关K2，此时电极I
为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，电极Ⅱ为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，然后断开
K2，闭合K1，此时装置变为氢氧燃料电池，电极I 为正极，电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，电极Ⅱ为负
极，电极反应为：H2-2e-=2H+，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，断开K1、闭合K2，此时电极I 为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，电极
Ⅱ为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故一段时间后，电极Ⅱ附近溶液变红，A 正确；
B．断开K2，闭合K1，此时装置变为氢氧燃料电池，电极I 为正极，电极反应为：O2+4H++4e-=2H2O，发生
还原反应，B 正确；
C．将
溶液换成
溶液，则阳极上产生Cl2、阴极上产生H2，故也能制作成H2和Cl2的燃料电池，
C 正确；
D．若将电极Ⅰ换成铁棒，则在电解过程中，铁作阳极失电子转化为亚铁离子，两电极发生反应发生改变，
D 错误；
故选D。
18．（2024 届·安徽滁州·统考二模）据报道某新型镁-锂双离子二次电池如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时，
移动方向从右往左
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B．充电时，M 与外电源正极相连
C．放电时，N 极反应为：
D．充电时，若外电路有
电子转移，阴极室的溶液的质量减少1.0g
【答案】D
【详解】A．放电时Mg 作负极，电极反应式为Mg－2e－=Mg2＋，根据溶液呈电中性，Li＋由左向右移动，
平衡电荷， A 错误；
B．放电时右侧为正极，充电时N 与外电源正极相连，B 错误；
C．放电时，N 是正极发生还原反应，电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe-=LiFePO4，故C 错误；
D．充电时，导线上每通过0.2mol e-，左室中就有0.1mol Mg2＋放电生成Mg，同时又有0.2mol Li＋从右室移
向左室，故左室溶液质量减少：0.1mol×24g/mol-0.2mol×7g/mol=1.0g，D 正确；
故选D。
19．（2024 届·河南·统考二模）以单质硫为正极的锂–硫二次电池，已成为下一代高能密度锂二次电池研
究和开发的重点。如图所示是某种锂–硫二次电池示意图，已知硫单质的组成为
(n≥2)，硫单质的密度大
于硫化锂的密度。下列有关说法中错误的是
A．吸附硫单质的正极材料必须具有良好的导电性B．放电过程中正极极板本身可能会发生形变
C．放电时正极发生的反应有
D．充电时
向阴极附近移动发生反应
【答案】D
【分析】由图可知，左侧为负极，失去电子发生氧化反应，右侧为正极，得到电子发生还原反应；
【详解】A．吸附硫单质的正极材料必须具有良好的导电性，以利于电子的转移得失，A 正确；
B．已知硫单质的密度大于硫化锂的密度，放电过程中正极极板上发生还原反应生成硫化锂，其质量发生
改变，本身可能会发生形变，B 正确；
C．放电时正极得到电子发生还原反应，发生的反应有
，C 正确；
D．充电时阴离子向阳极移动，故Li+向阴极附近移动发生反应，D 错误；
故选D。
20．（2024 届·广东韶关·统考二模）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
29
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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
【答案】D
【分析】由图可知，Zn 失去电子生成
，则Zn 作负极，电极反应式：Zn−2e−+4OH−=
，
惰性电极为正极，
得电子生成
，电极反应式：
，据此回答。
【详解】A．充电时，惰性电极作阳极，连接电源的正极，A 错误；
B．放电过程中，根据分析可知，转移2mol 电子时溶解1mol Zn，同时溶液中的OH-透过聚苯并咪唑(PBI)
膜向阴极移动，则负极区电解液增重大于65g，B 错误；
C．充电过程中，总反应为：
，C 错误；
D．充电过程中，阴极区的OH-透过聚苯并咪唑(PBI)膜向阳极（惰性电极）移动，OH-的浓度增大，惰性电
极区的溶液pH 逐渐增大，D 正确；
故选D。
题型三 电解原理及其应用
1．（2024 届·河北·统考二模）氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，利用双极膜（M、N）
将水解离成
、
，还可以浓缩溶液（图中进、出气通道及部分反应均省略）。下列说法正确的是
30
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A．a 端的电势比b 端高
B．M、N 分别为阴、阳离子交换膜
C．相同时间内X、Y 电极上消耗的氮气质量比为5 3∶
D．阴极室的总反应为
【答案】C
【分析】由已知信息可知，氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，根据图给示意图可知，左
侧氮气转化为
，为阴极；右侧氮气转化为
，为阳极。
【详解】A．由图可知，X 极氮气发生还原反应，即X 为阴极，a 与电源负极相连，所以a 端电势比b 端低，
故A 项错误；
B．根据题干信息可推知，左侧制备铵盐，所以
透过M 膜进入阴极室，故M 为阳离子交换膜，同理可
得N 为阴离子交换膜，故B 项错误；
C．X 极上氮元素从0 价降低至－3 价，Y 极上氮元素从0 价升高至+5 价，由得失电子守恒可得，X、Y 电
极上消耗的氮气质量比为5 3∶，故C 项正确；
D．阴极室发生的总反应中应有
生成，故D 项错误；
故选C。
2．（2024 届·江苏南京·统考二模）一种电解乙酰基吡嗪废水中的
制备
的电化学装
置如题9 图所示。下列说法正确的是
A．石墨电极与直流电源正极相连
B．电解时，铂网电极附近pH 增大
31
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C．离子交换膜应选择性透过阴离子
D．阴极上的电极反应为
【答案】B
【分析】电解乙酰基吡嗪废水中的
制备
，由图可知，铂网电极上
失去
电子发生氧化反应生成
，为阳极，则石墨电极为阴极；
【详解】A．石墨电极为阴极，与直流电源负极相连，A 错误；
B．电解时，铂网电极为阳极，
失去电子发生氧化反应生成
，电极反应式为
，阴极反应式为
，则右侧氢离子通过阳离子交换进入左侧，使得铂网电极
附近pH 增大，B 正确；
C．由B 分析可知，离子交换膜应选择性透过氢离子，C 错误；
D．阴极上的电极反应为
，D 错误；
故选B。
3．（2024 届·广东·统考二模）利用双极膜电解含有
的溶液，使
转化成碳燃料，实现了
还
原流动。电解池如下图所示，双极膜中水电离的
和
在电场作用下可以向两极迁移。下列说法不正
确的是
A．银网电极与电源负极相连
B．双极膜b 侧应该用质子交换膜
C．阴极电极反应为：
D．双极膜中有0.1mol
电离，则阳极附近理论上产生0.05mol
【答案】D
【分析】根据示意图，右侧
生成CO，发生还原反应，为阴极区，即Ag 网为阴极，与电源的负极相
连，阴极的反应式为：
；Ni 网为阳极，电极反应式为：
，双极膜中H+向右侧移动，即b 为质子膜，OH-向左侧移动，a 为阴离子膜。
【详解】A．由上述分析可知，银网电极为阴极，与电源负极相连，故A 正确；
B．双极膜中H+向右侧移动，即b 为质子膜，故B 正确；
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C．阴极的电极反应式为：
，故C 正确；
D．根据阳极反应式
，产生0.05mol
会消耗0.2molOH-，双极膜中有0.2mol
电离，故D 错误。
答案选D。
4．（2024 届·辽宁·统考二模）电解硫酸钠溶液制取某正极材料的前驱体
，其工作原理如
图所示：
下列说法正确的是
A．a 是直流电源的负极，石墨电极发生还原反应
B．当产生0.1mol 的
时，纯钛电极上产生标准状况下2.24L 气体
C．交换膜A 是阳离子交换膜，交换膜B 是阴离子交换膜
D．通电一段时间，Ⅰ室pH 不变
【答案】B
【分析】由图可知，前驱体在Ⅲ室产生，金属阳离子会进入Ⅲ室，与该极产生的OH-生成前驱体，纯钛电
极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，作为电解池的阴极，接电源负极(b)，故a 就为正极，石墨电极为阳极，阳
极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，发生氧化反应，Ⅱ室中的阴离子会通过交换膜A 移向阳极，故交换膜A 为
阴离子交换膜，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，a 是直流电源的正极，石墨电极为阳极，发生氧化反应，A 错误；
B．产生0.1mol 的
时，需要0.2molOH-，纯钛电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，产生氢气
0.1mol，标准状况下的体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L 气体时，B 正确；
C．由分析可知，交换膜A 是阴离子交换膜，交换膜B 是阳离子交换膜，C 错误；
D．由分析可知，石墨电极为阳极，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，则通电一段时间，Ⅰ室pH 减小，D
错误；
故答案为：B。
5．（2024 届·山东潍坊·统考二模）天津大学张兵团队合成了高曲率的
纳米针尖电极催化剂，实现
了溴自由基介导的环氧氯丙烷无膜电合成。其工作原理如图所示。已知：
。具有较低的
和
生成能垒、较高的
氧化的能垒和固定的Br 吸附位点，同时抑制析氧和析溴竞争反应。
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下列说法错误的是
A．电极a 接电源的正极
B．Ⅱ可能为
C．由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为
D．当合成1mol 环氧氯丙烷时，至少有22.4L
（标准状况）生成
【答案】B
【分析】由图可知，右电极上H2O 被还原生成H2，即右电极作阴极，则左电极作阳极，阳极上X-和OH-同
时且等量放电：X- -e-=X·、OH- -e-=OH·。据此作答。
【详解】A．根据分析，左边电极a 为阳极，所以电极a 接电源的正极，A 正确；
B．根据图示，I 与·OH 结合生成II，所以II 只能是
，B 错误；
C．根据图示，由Ⅱ生成环氧氯丙烷的方程式为
，C 正确；
D．当合成1mol 环氧氯丙烷时，阳极上X-和OH-各失去1mol 电子，共转移2mol 电子，根据2H2O+2e-
=2OH-+H2↑，转移2mol 电子时，生成1molH2，即22.4L
（标准状况），D 正确；
答案选B。
6．（2024 届·广东汕头·统考二模）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
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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
【答案】D
【分析】从电池结构中有电源可知，该电池是电解池，从该电池的H+的移动方向可知，H+从b 电极向a 电
极移动，电解池中阳离子从阳极移向阴极，所以a 电极是阴极，b 电极是阳极，所以b 电极连接电源的正
极，a 电极连接电源的负极；
【详解】A．根据装置可知，该离子交换膜只允许氢离子通过，为质子交换腊，A 正确；
B．根据分析可知，b 电极是电解池的阳极，阳极上发生氧化反应，B 正确；
C．44gCO2物质的量为1mol，当电极a 区消耗1molCO2时，由电极方程式
，转移电子16mol，电极b 生成O2是H2O 中的O 失电子，化
合价从-2 变为0，故得4molO2，C 正确；
D．a 电极是阴极，得电子，从图中可知，a 电极上端通入CO2，H+移动到a 电极参与反应，硝酸根离子转
化为CO(NH2)2，其电极反应式为
，D 错误；
答案选D。
7．（2024 届·山西运城·统考二模）近日，美国威斯康星大学麦迪逊分校课题组使用锰一四苯基卟啉催化剂
将电化学氧还原和水氧化进行配对，在两个电极上生成活性锰一氧物种，从而将
转化为
。
下列叙述正确的是
A．a 极电势高于极
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B．
极反应：
C．电路上转移
电子理论上生成
D．“
和
”总量几乎不变
【答案】D
【分析】该装置为电解池，根据图中转化图可知a 极得电子，发生还原反应为电解池的阴极，b 极失电子，
发生氧化反应为电解池的阳极。
【详解】A．根据图中转化图可知a 极得电子，发生还原反应，为电解池的阴极，b 极失电子发生氧化反应，
为电解池的阳极，故电势：a<b，A 项错误；
B．a 极发生还原反应，
，B 项错误；
C．阴、阳极都生成了
，故转移
电子时共生成
，C 项错误；
D．从总反应看，
相当于“催化剂”，
作中间产物，总量保持不变，D 项正确；
故答案为：D。
8．（2024 届·广东广州·统考二模）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
【答案】C
【分析】由信息充电时电极a 的反应为：
，则a 为阴极，b 为阳极，电极反应
式为2Br--2e-=Br2；放电时a 为负极，b 为正极。据此作答。
【详解】A．根据分析，b 是阳极，A 正确；
B．根据分析，充电时，双极膜处产生的H+移向左边阴极区，OH-移向KOH 溶液，K+从阳极区经过阳离子
交换膜移向KOH 溶液，所以KOH 的物质的量增大，B 正确；
C．放电时，负极发生的电极反应：
，每产生2molH+，同时有
通过双
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极膜离开阴极室，故pH 基本不变，C 错误；
D．根据电极反应式
，每消耗1mol DSAQ，得到2mol 电子，双极膜处有2mol
的
解离，D 正确；
故选C。
9．（2024 届·陕西西安·统考二模）我国科研人员研究出了通过电耦合直接将空气转化为硝酸的方法，其反
应原理如图所示(
表示自由基，具有强氧化性)，下列说法不正确的是
A．与a 相连的电极上发生的反应为：
B．离子交換膜是阴离子交换膜
C．反应②为：
D．每生成
，阳极产生
(标准状况下)
【答案】A
【分析】与a 相连的电极发生氧化反应，为原电池的阳极，，酸性环境下阳极发生的电极反应为：
；与b 相连的电极为原电池的阴极，阴极反应为
；离子交换膜为阴离子交
换膜。
【详解】A．根据分析可知，a 的电极反应为
，A 项错误；
B．离子交换膜为阴离子交换膜，不会对反应产生影响，B 项正确；
C．由图可知，反应②的化学方程式为：
，，C 项正确；
D．
由氮气得到1mol 硝酸需要转移5mol 电子能，根据电子守恒，转移5mol 电子时，生成
1.25mol
，即标况下28L
，D 项正确；
答案选A。
10．（2024 届·内蒙古呼和浩特·统考二模）用电解法(图1)通过翻转电极可同时处理含
和
的生活
污水，联合脱除过程中，测得溶液pH 变化如图2 所示。0～20 分钟除去
的原理如图3 所示，20～40 分
钟除
的方法是将其转化为
沉淀。
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下列说法不正确的是
A．在
时内，a 为电源的负极
B．除
时，阳极的电极反应式为：
C．除
过程中，溶液pH 变小
D．除
的总反应离子方程式为：
【答案】B
【分析】由图可知，除
时，阴极是H2O 放电，阳极是Cl-放电；除
时，铁就作阳极，铁失电子生
成亚铁离子，与磷酸根产生沉淀，阴极为石墨，氢离子得电子生成氢气。
【详解】A．0-20min，若a 作负极，石墨就作阳极，阳极Cl-放电生成Cl2，Cl2和水反应生成HCl 和
HClO，溶液酸性增强，pH 降低，与图像相符，A 正确；
B．除
时，阳极是Cl-放电，B 错误；
C．除
时，阴极是H2O 放电，局部产生大量OH-，阴极附近的pH 增大，C 正确；
D．除
的总反应离子方程式为：
，D 正确；
答案选B。
11．（2024 届·广西·统考二模）铬酸钠（
）主要用于有机合成氧化剂、印染剂等。现以铅蓄电池
为电源，用电渗析法分离回收混合物浆液中的
的装置如图所示，下列对分离过程的相关判断错误
的是
A．铅蓄电池的正极反应为：
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B．电解一段时间后，乙池有可能得到含
和
的混合液
C．电极b 连接铅蓄电池负极，甲池中放出的气体为氧气
D．若电路中通过
，理论上铅蓄电池负极增重9.6g
【答案】C
【详解】A.铅蓄电池的正极材料为二氧化铅，发生还原反应生成硫酸铅，电极反应为：
，A 正确；
B.该电解装置中阴离子向惰性电极b 移动，阳离子向惰性电极a 移动，故电极a 为阴极，电极b 为阳极。电
极b 上发生反应：4OH--4e- =O2↑+2H2O，当乙池中碱性减弱时，
该可逆反
应正向移动，
的含量增加，乙池有可能得到含
和
的混合液，B 正确；
C.电极b 为阳极，连接铅蓄电池正极，电极a 为阴极，电极a 上发生反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，所以甲池
中放出的气体为氢气，故C 错误；
D.铅蓄电池负极反应为：
，电路中通过0.2mole-，理论上负极增加质量为0.1mol
的质量，为9.6g，D 正确；
12．（2024 届·广东·统考二模）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
【答案】D
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【分析】由图知，
移向左侧电极，失电子得到
，所以左侧电极为阳极，右侧为阴
极，则a 为电源正极，b 为电源负极，阳极反应式：
，阴极反应式：
。
【详解】A．由分析知，a 为电源正极，A 错误；
B．该装置能够实现海水的淡化，钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，所以M 为氯离子交换膜，N 为
钠离子交换膜，B 错误；
C．由分析知，充电时总反应为
，C 错误；
D．放电时，每转移2mol 电子，理论上有2mol 钠离子、2mol 氯离子进入Ⅱ池，所以溶液质量增加117g
，D 正确；
故选D。
13．（2024 届·山西晋中·统考二模）硫醚化合物具有多样的生物活性如抗菌、抗肿瘤等。下图是电化学还
原二苯基亚砜制备二苯基硫醚的装置及原理示意图(Ph 表示苯基)。下列说法错误的是
A．铝电极比石墨毡电极电势高
B．阴极的电极反应式为
C．电解过程中Cl-由石墨毡电极向铝电极运动
D．消耗5.4g 铝电极，转移电子数为
(
表示阿伏加德罗常数的值)
【答案】B
【分析】铝电极为阳极，失去电子转化为Al3+，电极反应式为：
，石墨毡电极为阴极，得到电
子发生还原反应，据此回答。
【详解】A．铝为阳极，石墨毡电极为阴极，所以铝电极比石墨毡电极电势高，A 正确；
B．溶液中无水，所以水不是电极反应的反应物，B 错误；
C．电解过程中Cl-向阳极移动，所以由石墨毡电极向铝电极运动，C 正确；
D．消耗5.4g 铝电极，即0.2molAl，转移0.6mol 电子，则转移电子数为0.6NA，D 正确；
故选B。
14．（2024 届·广东佛山·统考二模）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
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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
【答案】C
【分析】结合图和题意分析，Mg 电解为阳极，电极反应式为
，惰性电解为阴极，电极反应式为
，据此回答。
【详解】A．由分析知，阳极反应有：
，A 正确；
B．由
知，若电路中转移1.98mol
，则消耗的
，则溶液中剩余含P 微粒为
，B 正确；
C．强酸性环境下，
会生成
，强碱性环境下，
会生成氨水，不利于去除氮、磷元素，C 错
误；
D．鸟粪石是含N、P 元素的不溶性物质，通过沉淀溶解平衡可逐渐提供可溶性的铵离子和硫酸根，提供N
和P，故可用作缓释肥，实现变废为宝，D 正确；
故选C。
15．（2024 届·上海虹口·统考二模）科学家利用图装置（其中A 和B 均为惰性电极）进行电化学固氮，在
常温常压下得到肼。下列有关说法正确的是
A．电极B 为阴极
B．H+穿过质子交换膜向B 电极一侧移动
C．A 电极的反应式为：
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D．相同条件下，A 电极每消耗22.4LN2，B 电极理论上生成22.4LO2
【答案】D
【分析】已知科学家利用图装置（其中A 和B 均为惰性电极）进行电化学固氮，在常温常压下得到肼，所
以A 为阴极，发生还原反应，电极反应式：
，B 为阳极，发生氧化反应，电极反应式：
；
【详解】A．由分析知，电极B 为阳极，A 错误；
B．H+穿过质子交换膜向阴极移动，即向A 电极一侧移动，B 错误；
C．A 电极的反应式为：
，C 错误；
D．根据电极反应式知，相同条件下，A 电极消耗N2物质的量等于B 电极生成O2的物质的量，相同条件下，
气体体积与物质的量成正比，所以相同条件下，A 电极每消耗22.4LN2，B 电极理论上生成22.4LO2，D 正
确；
故选D。
题型四 电化学综合
1．（2024 届·山西临汾·统考二模）2023 年星恒电源发布“超钠
”开启钠电在电动车上产业化元年。该
“超钠
”二次电池的工作原理是
。下列说法错误的
是
A．钠离子电池能量密度(单位质量电池所放出的能量)小于锂离子电池
B．放电时，负极的电极反应式为
C．充电时，
由a 极向b 极迁移
D．用该电池为铅酸蓄电池充电，当b 极材料减轻
时，铅酸蓄电池耗水
【答案】D
【分析】由总反应结合图可知，放电是a 极发生还原反应为正极、b 极发生氧化反应为负极；
【详解】A．能量密度为单位质量电池所能释放的能量，钠离子密度大于锂离子，钠离子电池能量密度小
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于锂离子电池，A 正确；
B．放电时负极失去电子发生氧化反应，电极反应式为：
，B 正确；
C．充电时为电解池装置，则a 为阳极，b 为阴极，阳离子移向阴极，C 正确；
D．铅酸蓄电池反应原理为
，充电时每转移
，消耗
，b 极减轻
，有
脱嵌，转移
，铅酸蓄电池耗水0.1mol，为
，D 错误；
故选D。
2．（2024 届·湖南·统考二模）羟基自由基（•OH）有极强的氧化性，其氧化性仅次于氟单质。我国科学家
设计的一种能将苯酚（
）氧化为
和
的原电池⑤电解池组合装置如图所示，该装置能实现发
电、环保二位一体。下列说法正确的是
A．该装置工作时，电流方向为电极b→Ⅲ室→Ⅱ室→Ⅰ室→电极a
B．装置工作时，c 极区溶液碱性明显增强
C．电极d 的电极反应式为
D．当电极b 上有0.6mol
生成时，电极c、d 两极共产生气体22.4L（标准状况）
【答案】A
【分析】根据装置图可知左边是原电池装置，右边是电解池装置，a 电极上Cr 元素从+6 价变成+3 价，化
合价降低，得到电子，发生还原反应，则a 为正极，b 为负极；苯酚废水在d 处被氧化，d 处水分子失去电
子形成羟基自由基，发生氧化反应，则d 为电解池阳极，c 为电解池阴极。
【详解】A．根据分析可知，a 为正极，b 为负极，该装置工作时，内电路电流由b 极经Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ室流向
a 极，A 正确；
B．电极c 上的电极反应式为
，与此同时，有
从阳极室透过质子交换膜进入阴
极室，因此c 极区溶液碱性不会增强，B 错误；
C．电极d 为阳极，电极反应式为
，C 错误；
D．电极b 的电极反应式为
，电极c 的电极反应式为
，电极d 上的电极反应式为
，
可进一步氧化苯酚，化学方程式为
，当电极b 上有0.6mol
生成时，电极c、d 两极共产生气体44.8L
43
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（标准状况），D 错误;
故答案为：A。
3．（2024 届·湖北·统考二模）利用下图所示装置可合成已二腈
。充电时生成已二腈，放
电时生成
，其中a、b 是互为反置的双极膜，双极膜中的
会解离出
和
向两极移动。下列说
法错误的是
A．N 极的电势低于M 极的电势
B．充电时双极膜中
向N 极移动，放电时双极膜中
向N 极移动
C．若充电时制得
，则放电时需生成
，才能使左室溶液恢复至初始状态
D．充电时，N 极的电极反应式为：
【答案】B
【分析】N 极放电时生成氧气，则N 为负极，M 为正极；充电时N 作阴极，M 作阳极；
【详解】A．N 为负极，M 为正极，正极电势高于负极电视，因此N 极的电势低于M 极的电势，故A 正确；
B．充电时双极膜中
向阳极即M 极移动，放电时双极膜中
向正极即M 极移动，故B 错误；
C．N 极的电极反应式为：
，若充电时制得
，
则转移
，所以放电时需生成
，才能使左室溶液恢复至初始状态，故C 正确；
D．充电时，N 极作阴极，电极反应式为：
，故D 正确；
故选：B。
4．（2024 届·四川成都·统考二模）“三组电解质”储能电池工作示意图如下，放电时，
通过固体电解
质向Cu 电极移动，充电时，Cu 电极上生成
。下列说法错误的是
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A．放电时，Na 电极失电子，发生氧化反应
B．放电时，正极的电极反应为
C．充电时，当外电路通过1mol 电子时，Cu 极区域溶液质量减少8g
D．三组电解质有利于
运动并防止副反应发生
【答案】C
【分析】放电时，
通过固体电解质向Cu 电极移动，可知Na 是负极、Cu 是正极。
【详解】A．放电时，Na 是负极，Na 电极失电子，发生氧化反应，故A 正确；
B．放电时，正极Cu2O 得电子生成Cu，电极反应为
，故B 正确；
C．充电时，Cu 极发生反应2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2O，当外电路通过1mol 电子时，生成0.5molCu2O，溶
液中消耗0.5mol 氧原子，同时减少1molNa+，溶液质量减少31g，故C 错误；
D．三组电解质有利于
运动并防止副反应发生，故D 正确；
选C。
5．（2024 届·内蒙古包头·统考二模）钙钛矿太阳能电池与锂硫电池集成，可实现太阳能直接对锂硫电池充
电，其原理如图所示。碳电极为共享电极，导电玻璃
基底上涂
作为电子传输层。充电时，钙钛矿
层吸收太阳光产生光生电子(
)和空穴(
)，分离后输送到两个电极上。下列说法正确的是
A．共享碳电极为钙钛矿太阳能电池的负极
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B．锂硫电池放电时，
由含硫层迁移至金属锂电极
C．充电时，共享碳电极上电极反应式为
D．锂硫电池放电时总反应为：
【答案】D
【详解】A．电子由导电玻璃
电极流出，导电玻璃
为太阳能电池的负极，共享碳电极为钙钛矿太
阳能电池的正极，故A 错误；
B．锂硫电池放电时，锂电极为负极，
由金属锂电极迁移至含硫层，故B 错误；
C．充电时，共享碳电极为阳极，阳极发生氧化反应，电极反应式为
，故C 错误；
D．锂硫电池放电时，负极锂失电子，正极硫得电子，总反应为
，故D 正确；
选D。
6．（2024 届·云南曲靖·统考二模）我国科学家设计了一种基于时间解耦氨分解的新型可充电
电
池，以实现
到
的高效转化，其原理如下图所示，下列说法错误的是
A．放电时，
极区域
减小（忽略体积、温度变化）
B．放电时，b 极区域发生反应：
C．充电时，电流从电极经电解质溶液流向
电极
D．若放电、充电前后电极
的质量相等，则
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，a 电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四
羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)
，b 电极为正极，水分子在正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2H2O+2e—= H2↑+2OH—；充电时，与直流电源负极相连的a 电
极为阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子电极反应式为Zn(OH)
+2e—
=Zn+4OH—，b 电极为阳极，碱性条件下氨分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氮气和水，电极反应式
为
。
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【详解】A．由分析可知，放电时，a 电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生
成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn—2e—+4OH—=Zn(OH)
，放电消耗氢氧根离子，a 极区域溶液pH 减
小，故A 正确；
B．由分析可知，放电时，b 电极为正极，水分子在正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2H2O+2e—= H2↑+2OH—，故B 错误；
C．由分析可知，充电时，与直流电源负极相连的a 电极为阴极，b 电极为阳极，则电流从b 电极经电解质
溶液流向a 电极，故C 正确；
D．由分析可知，若放电、充电前后电极a 的质量相等，说明外电路转移电子的物质的量相等，则由得失
电子数目守恒可知，放电时生成氢气和充电时生成氨气的物质的量比为3：1，故D 正确；
故选C。
7．（2024 届·广东佛山·统考二模）某实验小组利用如图装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时
间后，下列说法错误的是
A．装置A 利用的是牺牲阳极法
B．取a 处溶液，滴加
溶液，有蓝色沉淀
C．向c 处滴加几滴酚酞溶液，变红
D．在d 处上方放置湿润的淀粉-KI 试纸，试纸变蓝
【答案】B
【分析】装置A 中，锌的活泼性较强，作为负极，电极反应式为
，铁作为正极，电极反应
式为
，在装置B 中，C 作为阳极，电极反应式为
，铁作为阴极，电
极反应式为
，据此回答。
【详解】A．在装置A 中，由于锌比铁活泼，故锌作为负极，铁作为正极，利用了牺牲阳极法保护了铁制
品不被腐蚀，A 正确；
B．由分析知，在a 处不会生成
，滴加
溶液，不会产生蓝色沉淀，B 错误；
C．由分析知，在c 处有
生成，加几滴酚酞溶液，变红，C 正确；
D．由分析知，在d 处有
生成，在上方放置湿润的淀粉-KI 试纸，试纸变蓝，D 正确；
故选B。
8．（2024 届·辽宁鞍山·统考二模）室温时，纳米
锂离子电池可通过循环充放电实现对磁
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性的可逆调控(如图所示)，下列说法正确的是
A．X 过程为充电，完成后电池被磁铁吸引
B．该电池可以用水溶液作电解质溶液
C．充电时，
向阴极移动发生氧化反应
D．放电时，正极的电极反应式为：
【答案】D
【分析】纳米
锂离子电池中
电极中Li 转化为Li2O 元素化合价升高，为原电池
的负极，
为电池的正极，X 过程为放电过程，Y 过程为充电过程。
【详解】A．
电极中Li 转化为Li2O 元素化合价升高，为原电池的负极，
为电池的正极，
X 过程为放电过程，A 错误；
B．Li 与水反应，该电池不能用水溶液作电解质溶液，B 错误；
C．电解池中阳离子移向阴极。充电时
向阴极移动，在阴极得电子发生还原反应，C 错误；
D．放电时，
正极的电极反应式为：
，D 正确；
故答案为：D。
9．（2024 届·天津河东·统考二模）钠基海水电池，如图所示，电极材料为钠基材料和选择性催化材料(能
抑制海水中
的吸附和氧化)，固体电解质只允许
透过。下列说法正确的是
A．放电时，a 电极为负极
B．放电时，b 电极的电势低于a 电极
C．充电时，b 电极的电极反应式为：
D．充电时，阳极区碱性增强
【答案】A
【分析】由题意和示意图可知，钠为活泼金属，故a 极为负极，负极反应为Na-e-=Na+，b 极为正极，选择
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性催化材料能抑制海水中Cl-的吸附和氧化，故正极反应为2H2O+4e-+O2=4OH-；充电时，阳极上OH-失电
子生成O2，阴极发生还原反应，Na+得电子生成Na,以此分析解答。
【详解】A．钠为活泼金属，故a 极为负极，故A 正确；
B．放电时，a 为负极，b 为正极，b 电极的电势高于a 电极，故B 错误；
C．由于选择性催化材料能抑制海水中Cl-的吸附和氧化，故电极上不是氯离子放电，故C 错误；
D．充电时，b 为阳极，阳极发生氧化反应，阳极上OH-失电子生成O2，阳极区碱性减弱，故D 错误；
故选：A。
10．（2024 届·广东广州·统考二模）航母山东舰采用模块制造再焊接组装而成。实验室模拟海水和淡水对
焊接金属材料的影响，结果如图所示。下列分析正确的是
A．舰艇腐蚀是因为形成了电解池
B．图甲是海水环境下的腐蚀情况
C．腐蚀时负极反应为：
D．焊点附近可用锌块打“补丁”延缓腐蚀
【答案】D
【分析】由图可知，该腐蚀过程是因为形成了原电池，Fe 比Sn 活泼，Fe 作负极，电极反应式为
Fe-2e→Fe2+，Sn 作正极被保护，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，据此作答。
【详解】A．舰艇被腐蚀是因为形成了原电池，故A 错误；
B．海水中含有电解质浓度大，腐蚀速度快，故乙为海水环境下的腐蚀情况，甲为淡水环境下的腐蚀情况，
故B 错误；
C．Sn 作正极被保护，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，Fe 作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，故C 错误；
D．焊点附近用锌块打“补丁”，Zn 比Fe 活泼，Zn 作负极，Fe 作正极被保护，可延缓腐蚀，故D 正确；
故选：D。
11．（2024 届·福建莆田·统考二模）某双离子电池如下图所示。该电池以并五苯四酮(PCT)和石墨为电极，
以室温离子液体
为电解液，离子可逆地嵌入电极或从电极上脱离返回电解液中。已知充电
时，PCT 电极发生还原反应。下列说法错误的是
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A．放电时，PCT 电极是负极
B．
脱离
电极时，电池处于充电过程
C．
PCT 完全反应，理论上嵌入石墨电极
D．放电时，石墨电极发生反应
【答案】B
【详解】A．充电时，PCT 电极发生还原反应，放电时，PCT 电极发生氧化反应，是负极，A 正确；
B．充电时，PCT 电极为阴极，阳离子向阴极移动，
向
电极移动，B 错误；
C．由反应可知，
完全反应时，
中有4 个-CO-可以得到4 个电子，2C22H10O4+4e-=2C22H10O
，
PCT 完全反应，转移2mol 电子，理论上嵌入石墨电极
，C 正确；
D．放电时，石墨电极发生还原反应，
从电极中脱出，反应式为：
，D
正确；
故选B。
12．（2024 届·福建福州·统考二模）近日，西湖大学团队开发了一类水溶性有机储能小分子(M)，并提出在
电池充放电过程中实现电化学碳捕获一体化，其反应装置与原理如图所示。
下列说法正确的是
A．充电时，电极A 连接电源的负极
B．放电时电极B 发生的反应为：
C．该电池可采用阴离子交换膜
D．充电时，外电路通过
，理论上该电池最多能够捕获
(标况下)
【答案】B
【分析】由装置图中物质变化分析可以知道，M→N 的变化为加氢反应，是还原反应，N→M 的反应过程
是去氢过程，为氧化反应，则放电条件下，电极B 为原电池的负极，发生电极反应N+2OH--2e-=M+2H2O，
电极A 为原电池正极，实现K3[Fe(CN)6]→K4[Fe(CN)6]的转化，该电池可采用阳离子交换膜，避免M、N 的
阴离子移向负极反应，充电时，正极A 连接电源正极做电解池的阳极，负极B 连接电源负极，做电解池阴
极，据此分析回答问题。
【详解】A．由分析，充电时，电极A 连接电源的正极，A 错误；
B．放电时电极B 发生的反应为：N+2OH--2e-=M+2H2O，B 正确；
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C．由上述分析，该电池采用阳离子交换膜，C 错误；
D．充电时，外电路通过1mole-，产生1mol 氢氧根离子，根据CO2+OH-=
，理论上该电池最多能够
捕获22.4LCO2(标况下)，D 错误；
故选B。
13．（2024 届·山东·统考二模）我国科研团队提出一种新型阴离子电极材料-Cu3(PO4)2的水系双离子电池，
该电池以Na0.44MnO2和Cu3(PO4)2为电极，其工作原理如图所示。下列有关叙述错误的是
A．放电时，电流从Na0.44MnO2电极经电解质溶液流向Cu3(PO4)2电极
B．放电时，若电极a 得到6.4gCu 和1.44gCu2O，则电路中转移0.22mole-
C．充电时，电极b 的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2
D．为消除第一次放电的不可逆，可将Cu3(PO4)2彻底放电转化为Cu2O 后再充电
【答案】B
【分析】由图可知，放电时为原电池，a 极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，发生得电子的还原反应，b 极上
Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2，发生失电子的氧化反应，则a 极为正极，b 极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-
xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a 极为阳极，b 极
为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反，据此分析解答。
【详解】A．放电时，电流从正极沿导线流向负极，再经电解质溶液到正极，A 正确；
B．放电时，电子转移情况为：
、
，若电极a 得到6.4g Cu（为0.1mol）和1.44g Cu2O
（为0.01mol），则电路中转移0.1mol×2+0.01mol×2=0.22mol 电子，观察原电池的a 极，发现a 极还发生
，因此无法判断转移多少电子，B 错误；
C．根据分析知，充电时，电极b 的电极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，C 正确；
D．若将Cu3(PO4)2彻底放电转化为Cu2O，再充电时Cu2O 可单向转化生成Cu3(PO4)2，D 正确；
故选B。
14．（2024 届·山东潍坊·统考二模）铝二次电池（RABs）具有更安全、更便宜和更高容量的特性。复合硒
（
）材料电极由于
的嵌入脱出，引起
和
、
和
之间发生可逆变化，其工
作原理如图所示。
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下列说法正确的是
A．放电时
嵌入
电极
B．隔膜为阳离子交换膜
C．当有1mol
参与反应时，外电路转移电子数目为4NA
D．充电时
发生的反应为
【答案】D
【分析】由图示可知，该电池放电时，Al 为负极，电极反应式为Al+7
-3e-═4
，
为正
极，
发生的反应式为
，
发生的反应式为
；
充电时，Al 为阴极，电极反应式为4
+3e-═Al+7
，
为阳极，
发生的反应为
，
发生的反应式为
。据此分析答题。
【详解】A．电池放电时，
为正极，
发生的反应式为
，
嵌出
电极，A 错误；
B．
、
通过离子交换膜嵌入和嵌出，隔膜为阴离子交换膜，B 错误；
C．当有1mol
参与反应时，
也在同时发生的反应，外电路转移电子数目不止4NA，C 错误；
D．根据分析，充电时
发生的反应为
，D 正确；
故选D。
15．（2024 届·四川·统考二模）神舟系列载人飞船的电源系统有太阳能电池帆板和镉镍蓄电池。其中镉镍
电池的工作原理示意图如下(L 为小灯泡，
、
为开关)，电池总反应为：
。
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下列说法正确的是
A．镍镉电池可24 小时全天候处于充电状态
B．镍镉电池放电时，电池外部电势：电极A
电极B
C．镍镉电池充电时，电极A 附近碱性逐渐减弱
D．镍镉电池充电时，阳极反应式：
【答案】D
【分析】根据图示，电极A 充电时为阴极，则放电时电极A 为负极，负极上Cd 失电子发生氧化反应生成
Cd(OH)2，负极反应式为：
；电极B 充电时为阳极，则放电时电极B 为正极，
正极上NiOOH 得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为：
；放电时总反应为：
。
【详解】A．使用太阳能帆板对镍镉电池进行充电，白天关照时才处于充电状态，故A 错误；
B．据分析放电时，电极A 为负极，故电极A 电势小于电极B，故B 错误；
C．据分析，充电时电极A 的电极反应方程式为：
，A 电极附近碱性增强，故
C 错误；
D．据分析，充电时，阳极发生氧化反应，反应式为：
，故D 正确。
故正确答案：D。
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