文档文本内容
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【第一部分】
专题九 电化学
【考情分析】
近年来各国快速发展新能源汽车，我国的新能源电车处于世界领先地位，其中新能源汽车的电池是各个
国家车企的发展新能源汽车的有力竞争方向。高考化学的考察与国家科学技术的发展相结合，电化学是高考
每年必考内容，主要题型是选择题，有时也会在非选择题中出现,命制的角度有电极反应式的正误判断与书
写，电池反应式的书写，正、负极的判断，电池充、放电时离子移动方向的判断，电附近离子浓度变化的判
断，电解的应用与计算，金属的腐蚀与防护等。同时通过陌生化学电源的装置图考查学生接受、吸收、整合
化学信息的能力，也体现了对“宏观辨识与微观探析”学科核心素养的考查。
【复习目标】
1. 理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能正确书写电极反应式和总反应方程式。
2. 了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3. 了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施。
【专题知识体系构建】
【思路点拨】
审题干，分析图示，判断电池类型
↓
关键字，找变化，判断正负极
↓
按原理，抓守恒，书写反应式
↓
据产物，判移向，计算各种量
【核心精讲】
一、常见电池
1、常见原电池
1
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①能量转化形式：化学能转化为电能
②题目用词：放电、产生电能等
③无外加电源，但存在用电器或发光二极管
④一次电池、充电电池的放电、燃料电池、太阳能电池、水果电池、微生物电池等均为原电池
2、常见电解池
①有外加电源
②能量转化形式：电能转化为化学能
③题目、图中存在“电解”、“通电”等关键字
④二次电池的充电、电镀、电解精炼铜、氯碱工业等
二、原电池
1、原电池的概念:原电池是把化学能转化为电能的装置，
原电池的反应本质：能自发进行的氧化还原反应。
2、原电池的形成条件
①能自发进行的氧化还原反应:
②两个金属活动性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同);
③形成闭合回路，需满足三个条件： a.存在电解质:
b.两电极直接或间接接触
c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
3、构建原电池模型----eg：铜锌原电池
(1)电极
①负极:失去电子，发生氧化反应
②正极:得到电子，发生还原反应
(2) 电子定向移动方向和电流方向
①电子从负极流出经外电路流入正极
②电流从正极流出经外电路流入负极
(3) 离子移动方向阴离子向负极移动，阳离子向正极移动
【汇总】
电子移动方向：负极→导线→正极（溶液中无电子通过）
离子移动方向：阴离子→负极；阳离子→正极
电流移动方向：正极→导线→负极
2
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电势高低：正极>负极
【微点拨】 关于电池中电子或离子的移动方向可简单归纳为电子不下水,离子不上岸,电流则要形成回路。
4.原电池正、负极的判断方法
5.单液电池、双液电池、有膜电池对照
名称
单液电池
双液电池
有膜电池
装置
相
同
点
电极名称
负极(锌片) 正极(铜片)
电极反应
负极：Zn-2e- = Zn2+(氧化反应) 正极：Cu2+ + 2e- = Cu(还原反应)
总反应
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
电子方向
电子由负极经导线流向正极:由Zn 沿导线流向Cu
电流方向
电流由正极经导线流向负极:由Cu 沿导线流向 Zn
不
同
点
离子迁移方向
电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移
Cu2+移向正极，SO4
2-移向负
极
盐桥含饱和 KCl 溶液，K+移
向正极，Cl-移向负极
Cu2+移向正极，SO4
2-移向负极
能量转化效率
还原剂Zn 与氧化剂 Cu2+直
接接触,既有化学能转化为电
能，又有化学能转化为热
能，造成能量损耗
Zn 与氧化剂Cu2+不直接接
触，仅有化学能转化为电
能，避免了能量损耗，故电
流稳定，持续时间长
Zn 与氧化剂Cu2+不直接接
触，仅有化学能转化为电
能，避免了能量损耗，故电
流稳定，持续时间长
(1)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KC1、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻
②盐桥的作用: a.连接内电路，形成闭合回路
b.平衡电荷，使原电池能持续提供电流
（2）离子交换膜电池
离子交换膜是一种含离子基团的，对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
①离子交换膜的功能:使阴、阳离子选择性定向移动，使电解质溶液的电荷守恒。
②离子交换膜的类型:
交换膜类型
阳膜
阴膜
双极膜
特定的交换膜
允许通过的离子
及移动方向
阳离子移向原
电池的正极(电
解池的阴极)
阴离子移向原电
池的负极(电解池
的阳极)
中间层中的H2O 解离出H＋和
OH－，H＋移向原电池的正极
(电解池的阴极)，OH－移向原
只允许特定的离子或分
子通过，如质子交换膜
只允许H＋通过，氯离子
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电池的负极(电解池的阳极)
交换膜只允许Cl－通过
通性
无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极
③离子交换膜在电化学中的作用:a.形成回路
b.平衡电荷
c.隔离某些物质，防止副反应，常用于物质的制备、分离和提纯。
④离子交换膜类型的判断方法依据电解质溶液呈电中性的原理，判断膜的类型。判断时，首先要写出阴、阳两极
上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余:依据该电极附近电解质溶液满足电荷守恒原则:判断
出离子移动的方向、进而确定离子交换膜的类型。
⑤应用原理
A.阳(阴)离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负(正)电荷的基团，阳(阴)离子可以自由通过孔道，而阴(阳)离子
移动到孔道处，受到孔道带负(正)电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。质子交换膜是阳离子
交换膜的特例，仅允许质子(H+)通过，其他离子不能通过。
B、交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装
置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定
向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。
【含膜电池思路分析】
三、发展中的电池
【一次电池/干电池】 放电后不可再充电的电池
1、工作原理模型
2、碱性锌锰电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极反应物：Zn；
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应物：MnO2；
电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－。
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3、纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质：KOH；
负极反应物：Zn；
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应物：Ag2O；
电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
【二次电池/可充电电池/蓄电池】放电后可以再充电而反复使用的电池
1.铅酸蓄电池是常见的二次电池，
负极反应物是Pb，
正极反应物是PbO2。
总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
(1)放电时：
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
(2)充电时：
阴极（阴极接电源负极）：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
阳极（阳极接电源正极）：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。
提醒 充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。
2.锂离子电池
负极反应物是Li，
正极反应物是钴酸锂（LiCoO2）
总反应为Li1-xCoO2＋LixCy LiCoO2 ＋Cy
(1)放电时：
负极：LixCy
- xe－ = Cy ＋ xLi+
正极：Li1-xCoO2 ＋ xLi+ ＋xe－= LiCoO2
(2)充电时：
阴极：Cy ＋ xLi+ + xe－ = LixCy
阳极：LiCoO2- xe－ = Li1-xCoO2 ＋ xLi+
【新型燃料电池】
1．氢氧燃料电池
负极反应式
正极反应式
酸性介质
2H2－4e－===4H＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
碱性介质
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
2.有机物燃料电池
(1)在酸性电池中，电极反应式用H＋平衡电荷，不能出现OH－。负极生成H＋，正极消耗H＋。
以CH4燃料电池为例(电解液为H2SO4溶液)，写出电极反应式。
负极：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋。
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正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。
(2)在碱性电池中，电极反应式用OH－平衡电荷，不能出现H＋、CO2(应为CO)。负极消耗OH－，正极生成OH－。
以CH4燃料电池为例(电解液为KOH 溶液)，写出电极反应式。
负极：CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO。
正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O。
(3)熔融碳酸盐燃料电池(CO 平衡电荷)。
负极：燃料失去电子，生成CO2。
正极：氧气得到电子，生成CO。
以CH4燃料电池为例，写出电极反应式。
负极：CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O。
正极：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
(4)固态氧化物燃料电池(O2－平衡电荷)。
以CH4燃料电池为例，写出电极反应式。
负极：CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O。
正极：O2＋4e－===2O2－。
(5)微生物燃料电池
微生物(或酶)电池是指在微生物的作用下(类似催化作用)，将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示：
①微生物有利于有机物的氧化反应，促进了反应中电子的转移。
②有机物在负极失去电子，负极反应中有CO2生成，同时生成H＋(如葡萄糖在负极发生反应：C6H12O6＋6H2O－24e
－=6CO2＋24H＋)，H＋通过质子交换膜从负极区移向正极区。
【典例剖析】
例1：(2023·河北邢台一中检测)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，
其中硝化过程中NH 被O2氧化。下列叙述正确的是( )
A．电池工作时，“厌氧阳极”为正极，“缺氧阴极”和“好氧阴极”为负极
B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近溶液的pH 减小
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C．“好氧阴极”存在反应：NH－6e－＋8OH－: = NO＋6H2O
D．“厌氧阳极”区质量减少28.8 g 时，该电极输出电子2.4 mol
【答案】 D
【解析】 该装置为原电池，“厌氧阳极”上C6H12O6转化为CO2，C 由0 价变为＋4 价，则“厌氧阳极”为负极；
“缺氧阴极”上NO 转化为NO2，再转化为N2，N 由＋5 价变为＋4 价，最后变为0 价，则“缺氧阴极”为正极；
“好氧阴极”上O2转化为H2O，O 由0 价变为－2 价，则“好氧阴极”为正极，A 项错误；“缺氧阴极”上电极反
应式分别为NO＋e－＋2H＋= NO2↑＋H2O,2NO2＋8e－＋8H＋=N2＋4H2O，电池工作时，“缺氧阴极”上消耗H＋，其
附近溶液的pH 增大，B 错误；“好氧阴极”上的反应有O2＋4H＋＋4e－ =2H2O,2NH＋3O2 =2NO＋2H2O＋4H＋，
2NO＋O2=2NO，C 错误；“厌氧阳极”的电极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋，1 mol C6H12O6反应
消耗6 mol H2O，转移24 mol 电子，“厌氧阳极”区质量减少288 g，故“厌氧阳极”区质量减少28.8 g 时，该电
极输出电子2.4 mol，D 正确。
【金属(或金属离子)电池、浓差电池】
1．Li-CO2电池
(1)电池装置
(2)电池反应
4Li＋3CO22Li2CO3＋C(隔膜只允许锂离子通过，向正极移动)。
(3)电极反应
放电时
负极：Li－e－===Li＋。
正极：3CO2＋4Li＋＋4e－===2Li2CO3＋C。
2．LiFePO4-C 电池
(1)电池装置
(2)电池反应
Li1－xFePO4＋LixC6LiFePO4＋6C(隔膜只允许锂离子通过，向正极移动)。
(3)电极反应
放电时
负极：LixC6－xe－===6C＋xLi＋。
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正极：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4。
充电时
阴极：xLi＋＋6C＋xe－===LixC6。
阳极：LiFePO4－xe－===xLi＋＋Li1－xFePO4。
3．全固态锂硫电池
(1)电池装置
(2)电池反应
16Li＋xS88Li2Sx(2≤x≤8)(Li＋移向正极a)。
电极a 掺有石墨烯的目的是增强电极导电性。
(3)电极反应
放电时，电极b 为负极，电极反应式：Li－e－===Li＋。
电极a 是正极，发生还原反应：
S8＋2e－===S(2Li＋＋S===Li2S8)、
2Li＋＋3Li2S8＋2e－===4Li2S6、
2Li＋＋2Li2S6＋2e－===3Li2S4、
2Li＋＋Li2S4＋2e－===2Li2S2。
4．“浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓度”
移向“低浓度”，阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域。
【典例剖析】
例2：:(2020·全国卷Ⅰ，12)科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选
择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。
下列说法错误的是( )
A．放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)
B．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol
C．充电时，电池总反应为2Zn(OH)===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O
D．充电时，正极溶液中OH－浓度升高
【答案】 D
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【解析】 由装置示意图可知，放电时负极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，A 项正确；放电时CO2转化为
HCOOH，C 元素化合价降低2，则1 mol CO2转化为HCOOH 时，转移电子数为2 mol，B 项正确；由装置示意图
可知充电时正极(阳极)产生O2，负极(阴极)产生Zn，C 项正确；充电时正极(阳极)上发生反应：2H2O－4e－===4H＋
＋O2↑，OH－浓度降低，D 项错误。
【典例剖析】
例3：（2022·全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH 溶液中,Zn2+以Zn(OH)4
2-存
在]。电池放电时,下列叙述错误的是( )
A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的SO4
2-通过隔膜向Ⅱ区迁移
C.MnO2电极反应:MnO2+4H++2e-
Mn2++2H2O
D.电池总反应:Zn+4OH-+MnO2+4H+
Zn(OH)4
2-+Mn2++2H2O
【答案】 A
【解析】 根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn 为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-
=Zn(OH)4
2-，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于两个离
子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可以得到Ⅰ区
消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO4
2-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成Zn(OH)4
2-，Ⅱ区的
SO4
2-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A 错误；B．
根据分析，Ⅰ区的SO4
2-向Ⅱ区移动，B 正确C．MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C 正确；
D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)4
2-+Mn2++2H2O，D 正确；故答案选A。
【思维过程】
(1)提取关键信息:“离子选择双隔膜电池”→该装置为原电池装置;“KOH 溶液中,Zn2+以Zn(OH)4
2-存在”→Zn 为负极,
被氧化,产物为Zn(OH)4
2-
(2)基于电池原理,书写电极反应:
结合Zn 电极产物为Zn(OH)4
2-书写负极电极反应式:
负极:Zn-2e
- +4OH
- = Zn(OH
)4
2-
正极:MnO2+2e
- +4H
+ = Mn
2+ +2H
2O
总反应:Zn+4OH
- +MnO
2+4H
+ = Zn(OH
)4
2-+Mn
2+ +2H
2O
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(3)基于电池原理的离子移动方向判断:
四、电解池（电能转化为化学能的装置）
1.构建电解池模型(以电解CuCl2溶液为例)
电解池的构成：①有与电源相连的两个电极
②电解质溶液(或熔融电解质)
③形成闭合回路
2．电解规律
(1)阳极放电规律
①活性电极(除Au、Pt 以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O 和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
注意 电解水溶液时，Al3＋、Mg2＋、Na＋、K＋不可能在阴极放电。
3.电解池阴、阳极的判断方法
【汇总】
电子移动方向：负极→导线→阴极 阳极→导线→正极 （溶液中无电子通过）
离子移动方向：阴离子→阳极；阳离子→阴极
电流移动方向：电源的正极→电解池阳极→电解池阴极→电源负极
电势高低：阳极>阴极
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4．对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)
电解类型
电解质实例
溶液复原物质
电解水型
NaOH、H2SO4或Na2SO4
水
电解电解质型
HCl 或CuCl2
原电解质
放氢生碱型
NaCl
HCl 气体
放氧生酸型
CuSO4或AgNO3
CuO 或Ag2O
【注意】电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合
物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO 或CuCO3复原，而Cu2＋完
全放电之后，溶液中H＋继续放电，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
5.电解计算破题“3 方法”
6、电解池的应用
（1）氯碱工业
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。
①反应原理
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。
阴极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。
总反应化学方程式：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
总反应离子方程式：2Cl－＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
注意 电解所用的食盐要精制。
②离子交换膜法的生产过程
加入或流出的物质a、b、c、d 分别是精制饱和
NaCl
溶液
、H2O(
含少量
NaOH)
、淡盐水、NaOH
溶液
；X、Y 分别
是Cl2、H2。
③阳离子交换膜的作用
阻止OH
－ 进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的
H2混合发生爆炸。
④氯碱工业产品
（2）电镀
①概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。
②目的：增强金属的抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。
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(3)电解精炼
银、金、铂等金属不放电形成阳极泥，在阴极只有Cu2＋放电，锌、铁、镍较活泼的金属阳离子残留在电解质溶液
中，故能够将杂质除去。电解过程中，Cu2＋的浓度有所下降。
（4）电冶金
利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al 等。
总反应化学方程式
电极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)===== 2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
【典例剖析】
例4：（2021·全国甲卷）乙醛酸是一种重要的化工中间体,可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间
层中的H2O 解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是( )
A.KBr 在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B.阳极上的反应式为
C.制得2 mol 乙醛酸,理论上外电路中迁移了1 mol 电子
D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移
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【答案】 D
【解析】 该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳极上
Br-被氧化为Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，OH-移向阳极。A．
KBr 在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br2为乙二醛制备乙醛酸
的中间产物，故A 错误；B．阳极上为Br-失去电子生成Br2，Br2将乙二醛氧化为乙醛酸，故B 错误；C．电解过程
中阴阳极均生成乙醛酸，1mol 乙二酸生成1mol 乙醛酸转移电子为2mol，1mol 乙二醛生成1mol 乙醛酸转移电子为
2mol，根据转移电子守恒可知每生成1mol 乙醛酸转移电子为1mol，因此制得2mol 乙醛酸时，理论上外电路中迁
移了2mol 电子，故C 错误；D．由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，
故D 正确；综上所述，说法正确的是D 项，故答案为D。
【思维过程】
试题信息解读
获取信息
有电源,属于电解池;双极膜中间层中的H2O 解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向
两极迁移,为写电极反应式提供必要信息
电极确定
根据化合价变化,确定乙二酸被还原为乙醛酸,因此铅电极为电解池阴极,石墨电极为电解
池阳极
电极反应
阴极反应式为
+2H
+ +2e
-
+H2O,阳极反应式为
2Br
- -2e
-
Br2,阳极区内溶液中发生的反应为
+2OH
- +Br
2
+H2O+2Br
- ;总反应为
+
离子迁
移方向
双极膜中间层中的H+在直流电场作用下移向阴极(铅电极),OH-移向阳极(石墨电极)
【真题演练】
1．(2023·全国甲卷，12)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳
产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是( )
A．析氢反应发生在IrOx-Ti 电极上
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B．Cl－从Cu 电极迁移到IrOx-Ti 电极
C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O
D．每转移1 mol 电子，阳极生成11.2 L 气体(标准状况)
【答案】 C
【解析】 析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A 错误；离子交换膜为质子交换膜，只
允许氢离子通过，Cl－不能通过，故B 错误；铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生
成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，故C 正确；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2H2O－4e—===O2↑＋4H＋，每转移1 mol 电子，生成0.25 mol O2，在标况下体积
为5.6 L，故D 错误。
2．(2023·湖北，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳
极无Cl2生成且KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是( )
A．b 电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE 膜
D．海水为电解池补水的速率为2x mol·h－1
【答案】 D
【解析】 b 电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，故A 正确；该装置工作时阳极
无Cl2生成且KOH 浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，为保持OH－浓度不变，则阴极
产生的OH－要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，故B 正确；电解时电解槽中不断有
水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE 膜，为电解池补水，故C 正确；由电解总反应可知，每生成1 mol H2
要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol·h－1，则补水的速率也应是x mol·h－1，故D 错误。
3．(2023·全国乙卷，12)室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池的结
构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工
作时，在硫电极发生反应：S8＋e－―→S，S＋e－―→S，2Na＋＋S＋2(1－)e－―→Na2Sx
下列叙述错误的是( )
A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移
B．放电时外电路电子流动的方向是a→b
C．放电时正极反应为2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx
D．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】 A
【解析】 充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A 错误；放电时Na 在a 电极失
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去电子，失去的电子经外电路流向b 电极，即电子在外电路的流向为a→b，B 正确；将题给硫电极发生的反应依
次编号为①②③，由×①＋×②＋③可得正极的反应式为2Na＋＋S8＋2e－―→Na2Sx，C 正确；炭化纤维素纸中含有大
量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D 正确。
4．(2023·新课标卷，10)一种以V2O5和Zn 为电极、Zn(CF3SO3)2水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电
时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是( )
A．放电时V2O5为正极
B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移
C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O
D．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O
【答案】 C
【解析】 放电时，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A 正
确；Zn 为负极，放电时Zn 失去电子变为Zn2＋，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2＋由负极向正极迁移，B 正确；
电池在放电时的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O=== ZnxV2O5·nH2O，则其在充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O=== xZn＋
V2O5＋nH2O，C 不正确；充电时阳极上ZnxV2O5·nH2O 被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为ZnxV2O5·nH2O－2xe－
===xZn2＋＋V2O5＋nH2O，D 正确。
5．(2023·辽宁，11)某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：Pb＋SO＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
【答案】 B
【解析】 放电时，负极上Pb 失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A 错误；储能过
程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B 正确；放电时，右侧为正极，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，C 错误；充电时，总反应为PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋SO＋2Fe3＋，D 错误。
7．(2023·山东，11 改编)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均
预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是( )
A．甲室Cu 电极为正极
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B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应：Cu2＋＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势不会产生影响
【答案】 C
【解析】 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu 电极溶解，变为铜离子与氨气形成[Cu(NH3)4]2＋，因
此甲室Cu 电极为负极，故A 错误；原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离
子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正向进行，故B 错误；
负极反应是Cu－2e－＋4NH3= [Cu(NH3)4]2＋，正极反应是Cu2＋＋2e－=Cu，则电池总反应为Cu2＋＋4NH3=[Cu(NH3)4]2
＋，故C 正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因
此将对电池电动势产生影响，故D 错误。
8．（2023·北京）回收利用工业废气中的CO2和SO2，实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A．废气中SO2排放到大气中会形成酸雨
B．装置a 中溶液显碱性的原因是HCO3
-的水解程度大于HCO3
-的电离程度
C．装置a 中溶液的作用是吸收废气中的CO2和SO2
D．装置b 中的总反应为
【答案】 C
【解析】 A．SO2是酸性氧化物，废气中SO2排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A 正确；B．装置a 中溶液的
溶质为NaHCO3，溶液显碱性，说明HCO3
-的水解程度大于电离程度，故B 正确；C．装置a 中NaHCO3溶液的作
用是吸收SO2气体，CO2与NaHCO3溶液不反应，不能吸收CO2，故C 错误；D．由电解池阴极和阳极反应式可知，
装置b 中总反应为
，故D 正确；选C。
9．（2023·海南）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
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A．b 电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的
向a 电极移动
C．电池工作时，紧邻a 电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol 电子的电量
【答案】 A
【解析】 铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极；A．由分析可知，b 电极为电池正极，A 正确；
B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na+向b 电极移动，B 错误；C．电池工作时，a 电极反应为铝失
去电子生成铝离子Al-3e-=Al3+，铝离子水解显酸性，C 错误；D．由C 分析可知，每消耗1kgAl（为
），
电池最多向外提供
mol 电子的电量，D 错误；故选A。
10．（2023·浙江）在熔融盐体系中，通过电解
和
获得电池材料
，电解装置如图，下列说法正确的
是（ ）
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A 的电极反应：
C．该体系中，石墨优先于
参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】 C
【解析】 由图可知，在外加电源下石墨电极上C 转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，
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则电极A 作阴极，
和
获得电子产生电池材料
，电极反应为
。A．在外
加电源下石墨电极上C 转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，选项A 错误；B．电极A 的电极反应为
，选项B 错误；C．根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl-参与反应，选项C
正确；D．电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A 移动，选项D 错误；答案选C。
11．（2023·浙江）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是
A．电极A 接电源正极，发生氧化反应
B．电极B 的电极反应式为：
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的
溶液
D．改进设计中通过提高电极B 上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】 B
【解析】 A．电极A 是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A 接电源正极，发
生氧化反应，故A 正确；B．电极B 为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：
，
故B 错误；C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH
溶液，故C 正确；D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B 处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解
电压，减少能耗，故D 正确。综上所述，答案为B。
12．（2023·河北）我国科学家发明了一种以
和
为电极材料的新型电池，其内部结构如下图
所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料
转化为
。下列
说法错误的是
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A．充电时，b 电极上发生还原反应
B．充电时，外电源的正极连接b 电极
C．放电时，①区溶液中的
向②区迁移
D．放电时，a 电极的电极反应式为
【答案】B
【解析】放电时，电极材料
转化为
，电极反应
-2ne-=
+2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池
的正极，电极反应：
，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②
区，故③为碱性溶液是
电极，①为酸性溶液是二氧化锰电极。A．充电时，b 电极上得到电子，
发生还原反应，A 正确；B．充电时，外电源的正极连接a 电极相连，电极失去电子，电极反应为
，B 错误；C．放电时，①区溶液中多余的
向②区迁移，C 正确；D．放电时，
a 电极的电极反应式为
，D 正确；故选：B。
13．（2023·广东）负载有
和
的活性炭，可选择性去除
实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确
的是
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A．
作原电池正极
B．电子由
经活性炭流向
C．
表面发生的电极反应：
D．每消耗标准状况下
的
，最多去除
【答案】 B
【解析】 O2在Pt 得电子发生还原反应，Pt 为正极，Ag 失去电子与溶液中的Cl-反应，Ag 为负极。A．由分析可
知，Ag 失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl，Ag 为负极，A 错误；B．电子由负极Ag 经活性炭流向正极Pt，B
正确；C．溶液为酸性，故Pt 表面发生的电极反应为
，C 错误；D．每消耗标准状况下11.2L 的
O2，转移电子2mol，而2mol Ag 失去2mol 电子，故最多去除2mol Cl-，D 错误。 故选B。
14．（2023·福建）一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由
和
形成熔点为
的共熔物)，其中氯铝酸根
起到结合或释放
的作用。电池
总反应：
。下列说法错误的是
A．
含
个
键
B．
中同时连接2 个
原子的
原子有
个
C．充电时，再生
单质至少转移
电子
D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n 值小的
浓度越高
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【答案】 D
【解析】 放电时铝失去电子生成铝离子做负极，硫单质得到电子做正极，充电时铝离子得到电子生成铝发生在
阴极，硫离子失去电子生成硫单质发生在阳极，依此解题。A．
的结构为
，所以含4n 个Al-Cl 键，A 正确；B．由
的结构可知同时连接2 个
Al 原子的Cl 原子有（n-1）个，B 正确；C．由总反应可知充电时，再生1mol Al 单质需由铝离子得到电子生成，
所以至少转移3mol 电子，C 正确；D．由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n 值
大的
浓度越高，D 错误； 故选D。
15．（2023·重庆）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意
图。下列叙述错误的是
A．电极a 为阴极
B．
从电极b 移向电极a
C．电极b 发生的反应为：
D．生成
半胱氨酸的同时生成
烟酸
【答案】 D
【解析】 该装置是电解池，电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b 为阳极，
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a 为阴极，阴极电极反应式为
+2e-+2H+=2
；A．a 极上硫元素化合
价升高，a 为阴极，A 正确；B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a 电极，B 正确；C．电极b 上3-甲基吡啶转
化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：
，C 正
确；D．根据电子守恒可得关系式：
~6e-~6
，因此生成6mol 半胱氨酸
的同时生成1mol 烟酸，D 错误；故选：D。
【考向预测】
1．（2024·北京朝阳·一模）最新研究发现，金属钙可代替金属锂用于电化学驱动将N2还原为NH3.原理如图所示。
已知：电解质溶液由Ca(BH4)2和少量C2H5OH 溶于有机溶剂形成。下列说法不正确的是
A．阳极反应式为：H2-2e-=2H+
B．过程Ⅱ生成NH3的离子方程式：3Ca+N2+6C2H5OH=2NH3↑+3Ca2++6C2H5O-
C．理论上电解一段时间后C2H5OH 浓度基本不变
D．推测用H2O 代替C2H5OH 更有利于生成NH3
【答案】 D
【解析】 A．由图知，阳极的电极反应式为H2-2e-=2H+，A 正确；B．由图知过程Ⅱ生成NH3的离子方程式：
3Ca+N2+6C2H5OH=2NH3↑+3Ca2++6C2H5O-，B 正确；C．由图知，过程Ⅰ的反应式为C2H5O-+H+=C2H5OH，过程Ⅱ消
耗C2H5OH，故理论上电解一段时间后C2H5OH 浓度基本不变，C 正确；D．由于NH3易溶于水，故用H2O 代替
C2H5OH 不利于生成NH3，D 错误； 故选D。
2．（2024·北京·一模）用热再生氨电池处理含Cu2+电镀废液的装置如图。该装置由电池部分和热再生部分组成：
电池部分中，a 极室为(NH4)2SO4-NH3混合液，b 极室为(NH4)2SO4溶液；热再生部分加热a 极室流出液，使
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[Cu(NH3)4]2+分解。下列说法不正确的是
A．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜
B．a 极的电极反应为：Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+
C．电池部分的总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D．该方法可以富集Cu2+并产生电能，同时循环利用NH3
【答案】 A
【解析】 甲、乙两室均预加相同的Cu2+电镀废液，a 室铜失去电子发生氧化反应生成[Cu(NH3)4]2+为负极：Cu-2e-
+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，b 端为原电池正极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜，电极反应Cu2++2e-=Cu；中间为阴
离子交换膜，硫酸根离子由正极迁移到负极。A．在原电池内电路中阳离子向正极移动，如隔膜为阳离子交换膜，
电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入NH3要消耗Cu2+，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正
常进行，故离子交换膜为阴离子交换膜，A 错误； B．由分析可知，a 极的电极反应为：Cu-2e-
+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，B 正确；C．由分析可知，a：Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+，b：Cu2++2e-=Cu；则总反应为：
Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+，C 正确；D．该装置为原电池装置，可以富集Cu2+并产生电能，同时回收液受热分解释放
出氨气，能循环利用NH3，D 正确；故选A。
3．（2024·陕西榆林·三模）用零价铁去除酸性水体中的
是地下水修复研究的热点之一、下列说法错误的是
铁粉还原水体中
的反应原理
示意图(已知：形成了原电池)
足量铁粉还原水体中的
后，铁表面最终的形态示意图
初始
的水体中，分别加入
、
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Fe(足量)、Fe(足量)和
时
去除率(%)
的对比图像
A．图甲中电极Fe 发生氧化反应
B．图甲中正极发生的电极反应式为
C．当
附着在Fe 表面后会阻碍零价铁还原水体中的
D．由图丙可知，去除
时，若只加入适量
，就可直接还原
，从而提高
的去除率
【答案】 D
【解析】 A．图甲中Fe 失电子发生氧化反应，铁作原电池的负极，A 项正确；B．图甲中硝酸根离子得电子发生
还原反应生成铵根离子，正极发生的电极反应式为
，B 项正确；C．
不导
电，会阻碍零价铁与
发生电化学反应，C 项正确；D．由图丙可知，只投入
，
的去除率约为0，说明
和
不能反应，故去除
时若只加入
不能直接还原
，D 项错误；故选D。
4．（23-24 高三上·河北·期末）一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的示意图如下，下列说法正确的是
A．第三步中a 为直流电源的正极
B．第一步生产
的总反应为
C．第二步为原电池，正极质量增加，负极质量减少
D．第三步外电路上每转移4mol 电子，电解池中就有4molHCl 被电解
【答案】 B
【解析】 第一步，阳极：
失电子转化为
，同时生成Na+，阴极O2得电子产物与电解质
反应生成OH-；第二步，形成原电池，Ag 电极为负极，Ag 失电子产物与Cl-反应生成AgCl，正极
得
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电子生成
；第三步，阳极Cl-失电子生成Cl2，阴极AgCl 得电子生成Ag 等。A．由图可知，第三步中
Ag 电极的变化是AgCl 得到电子转化为Ag，发生还原反应，是阴极，则a 为直流电源的负极，A 错误；B．第一步
为电解池，阳极反应为
，阴极反应为
，根据得失电
子守恒，可得第一步电解池的总反应为
，B 正确；C．第
二步为原电池，正极反应为
，负极反应为
，生成的
附着在负极表面，故正、负极质量均增加，C 错误；D．第三步的总反应为
，溶液中
HCl 的物质的量保持不变，D 错误；故选B。
5．（2024·河南·模拟预测）甲装置可以利用微生物将废水中苯酚的化学能直接转化为电能，乙装置是利用甲装置
的电能模拟电解精炼铜。下列说法正确的是
A．甲中消耗
和产生
的物质的量之比为7 6∶
B．甲中的
保持不变
C．电解精炼时粗铜减少的质量等于纯铜增加的质量
D．电解精炼过程中电子的流向：a→纯铜→
溶液→粗铜→b
【答案】 A
【解析】 A．电极M 为负极，电极反应式为
，N 为正极，电极反应式为
，所以消耗
和产生
的物质的量之比为7 6∶，A 正确；B．正极产生水，
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减小，B 错误；C．粗铜上有杂质参与反应，粗铜减少的质量不等于纯铜增加的质量，C 错误；D．电子的流向：
电极M→纯铜，粗铜→电极N，D 错误；故选A。
6．（2024·山西晋中·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
【解析】 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。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。
7．（2024·安徽·二模）新型Li-Mg 双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。下
列说法错误的是
A．放电时，电极a 发生氧化反应
B．放电时，电极b 反应为：
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C．充电时，II 室
溶液的浓度不变
D．充电时，电极a 质量增加24g，电极b 质量理论上减少7g
【答案】 D
【解析】放电时为原电池，Mg 电极为负极，负极反应式为Mg-2e-=Mg2+，电极b 的反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-
═LiFePO4，发生得电子的还原反应，原电池工作时阳离子移向正极；充电时为电解池，原电池正极与外加电源的
正极相连、作阳极，负极与电源负极相连、作阴极。A．放电时，电极a 是负极，负极反应式为Mg-2e-=Mg2+，发
生氧化反应，A 项正确；B．电极b 是正极，反应为：
，B 项正确；C．充电时，
II 室生成的
和向I 室迁移的
数目相同，
溶液的浓度不变，C 项正确；D．充电时，电极a 质量增加
24g，生成1mol Mg，转移2mol
，电极b 理论上减少2mol
，质量减少14g，D 项错误；故选D。
8．（2024·河北·二模）一种催化重整利用PET 废塑料水解产物乙二醇耦合二氧化碳高效生成甲酸的工作原理如图
所示。下列说法错误的是
A．a 极为直流电源的负极
B．
电极反应为
C．该离子交换膜为阴离子交换膜
D．当外电路中转移
电子时，阴极区溶液质量增重
【答案】 D
【解析】 CO2在SnO2/CC 电极上转变为HCOOH，阴极的电极反应式为CO2+2e-+2H2O=HCOOH+2OH-，
为阳极，电极反应为
；A．CO2在SnO2/CC 电极上转变为
HCOOH，发生还原反应，该电极为阴极，阴极与直流电源的负极相连，则a 极为电源的负极，A 正确；B．
为阳极，电极反应为
，B 正确；C．SnO2/CC 电极产生的
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OH-通过离子交换膜移动到
电极，该离子交换膜为阴离子交换膜，C 正确；D．阴极的电极反应式为
CO2+2e-+2H2O=HCOOH+2OH-，当外电路中转移2mol 电子时，阴极区溶液质量增重44g-34g=10g，D 错误；故选
D。
9．（2024·江苏南通·二模）一种电解装置如图所示，电解时
从右室移向左室。通过电解获得的电解液可实现
。下列说法正确的是
A．左室电解获得的电解液可用于实现“转化Ⅰ”
B．右室发生的电极反应为
C．“转化Ⅱ”发生的反应为
D．“转化Ⅰ”生成1 mol
，理论上电路中通过：3 mol
【答案】 C
【解析】 根据氢离子在电解池中移动方向可知，a 电极为阴极，b 电极为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阴
极发生得电子的还原反应，阳极反应：
，阴极反应：
，阳极生成
具有强氧化性，阴极生成
具有还原性，“转化Ⅰ”为氧化反应、可加入右室电解获得的电解液氧化实
现，“转化II”为还原反应，可加入左室电解获得的电解液还原实现，
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。A．根据分析，“转化Ⅰ”为氧化反应，应加入氧化剂，左室电解
液含
，右室电解液含
，所以实现“转化Ⅰ”需右室电解获得电解液，A 错误；B．根据分析，右室发生
的电极反应：
，B 错误；C．“转化II”为还原反应，可加入左室电解获得的电解
液还原实现，
，C 正确；D．“转化Ⅰ”为
，根据得失电子守恒，生成1mol
理论上电路中通过：6 mol
，D 错误；
答案选C。
10．（2024·山东潍坊·二模）Adv·Mater 报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电
极产生电子（
）和空穴（
），下列有关说法正确的是
A．光催化装置中溶液的
增大
B．整套装置转移0.01mol
，光催化装置生成1.905g
C．电催化装置阳极电极反应式：
D．离子交换膜为阴离子交换膜
【答案】 B
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【解析】由图可知，电催化装置中，与直流电源负极相连的左侧电极为电解池的阴极，碘三离子在阴极得到电子
发生还原反应生成碘离子，右侧电极为阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，破坏水的电
离平衡产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极；光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，碘离
子得到空穴发生氧化反应生成碘三离子。A．由分析可知，光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，
溶液中的氢离子浓度减小，故A 错误；B．由分析可知，光催化装置中，碘离子得到空穴发生氧化反应生成碘三离
子，电极反应式为3I-+2h+=I ，由得失电子数目守恒可知，整套装置转移0.01mol 电子时，碘三离子的质量为
0.01mol×
×381g/mol=1.905g，故B 正确；C．由分析可知，电催化装置中，右侧电极为阳极，氢氧根离子在阳极
得到空穴生成氧气和水，电极反应式为
，故C 错误；D．由分析可知，电催化装置中，
右侧电极为阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，破坏水的电离平衡产生的氢离子透过阳
离子交换膜移向阴极，故D 错误；故选B。
11．（2024·福建漳州·三模）
为高效绿色氧化剂，一种利用电催化法制备
的方法如图所示：
下列有关说法正确的是
A．催化电极的电势高于石墨电极的电势
B．a 为
，b 为
C．催化电极上的电极反应式：
D．若电源用铅蓄电池，每制得
，铅蓄电池正极质量增加32g
【答案】 C
【解析】 右侧催化电极上P 变为Q，发生还原反应，为阴极，电极反应式为
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，氧气再将Q 氧化为P，自身还原为H2O2；左侧为阳极，b 为H+，a 为
OH-；A．催化电极为阴极，石墨电极为阳极，故石墨电极的电势高于催化电极，故A 错误；B．由上述分析可知，
b 为H+，a 为OH-；故B 错误；C．由上述分析可知，阴极的电极反应式为：
，故C 正确；D．由上述分析可知，每制得
，需转移2mol
电子，铅蓄电池的正极反应式为：PbO2+2e-+4H++SO
=PbSO4+2H2O，正极质量增加64g，故D 错误。答案选C。
12．（2024·湖北·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
【解析】 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；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
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，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。
13．（2024·湖南·二模）锌-空气电池被认为是替代锂离子电池、满足电动汽车爆炸性需求的下一代候选电池。用
光照充电的锌-空气电池的工作原理如图所示。光照时，光电极
(空穴)，驱动阴极和阳极反应。下列叙
述不正确的是
A．放电时，
向光电极迁移
B．充电时的阳极反应为
C．放电时，光电子经电解液向
极移动 D．
是配离子，配位数是4
【答案】 C
【解析】光照充电时
转化为Zn，故充电时Zn 为阴极，光电极为阳极；放电时Zn 为负极，光电极为正
极；总反应为
。A．放电时，阳离子向正极（光电极）迁移，A 项正确；
B．充电时，OH-失去的电子填入正电空穴，B 项正确；C．光电子只能在外电路中通过，C 项错误；D．从
结构可以看出其配位数是4，D 项正确；故选C。
14．（2024·海南海口一模，双选）一种降低氯碱工业能耗的改进装置如图所示，下列说法正确的是
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A．a 电极上的
被氧化
B．Ag 可作b 电极的材料
C．
通过阳离子交换膜向a 电极移动
D．改进设计通过增强a 电极上反应物的氧化性来减少能耗
【答案】 CD
【解析】b 电极上Cl-失去电子变为Cl2，b 为阳极，电极反应式为：
，a 为阴极，电极反应式为：
，Na+通过阳离子交换膜向a 极移动。A．a 为阴极，电极反应式为：
，O2被还原，故A 错误；B．b 为阳极，若用Ag 作电极材料，通电后，Ag 放电，而不是
Cl-放电，因此不能用Ag 作b 电极的材料，故B 错误；C．a 为阴极，Na+通过阳离子交换膜向a 极移动，故C 正确；
D．改进设计，a 电极通入氧气，提高电极B 上反应物的氧化性，降低电解电压，减少能耗，故D 正确；故选
CD。
15．(2023·广东梅州市高三总复习质量检测)一种新型Na-CaFeO3可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正
确的是( )
A．放电时，电极N 是负极
B．充电时，Na＋通过钠离子交换膜向M 极移动
C．放电时，N 极电极反应为2CaFeO2.5＋O2－－2e－===2CaFeO3
D．充电时，每生成1 mol Na，有机电解质的整体质量减小23 g
【答案】 B
【解析】 从图示装置可看出，Na-CaFeO3可充电电池放电时，Na 失电子生成Na＋，所以Na 电极为负极，发生氧
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化反应，生成的Na＋通过钠离子交换膜移向右侧，右侧CaFeO3电极作正极，A 错误；充电时，Na＋通过钠离子交
换膜向阴极(M 极)移动，B 正确；放电时，N 极CaFeO3转化为CaFeO2.5，发生还原反应，其电极反应为2CaFeO3＋
2e－===2CaFeO2.5＋O2－，C 错误；充电时，每生成1 mol Na，同时也会有0.5 mol O2－消耗，所以有机电解质的整体
质量减小23 g＋0.5 mol×16 g·mol－1＝31 g，D 错误。
16．(2023·河南省湘豫名校高三第一次模拟)科学家发明了一种Mg-PbO2电池，电解质为Na2SO4、H2SO4、NaOH，
通过M 和N 两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成A、B、C 三个电解质溶液区域(已知：a>b)，装置如图，下
列说法不正确的是( )
A．Na＋通过M 膜移向B 区，离子交换膜N 为阴离子交换膜
B．B 区的电解质浓度逐渐减小
C．放电时，Mg 电极反应为Mg＋ 2OH－－2e－===Mg(OH)2
D．消耗2.4 g Mg 时，C 区电解质溶液减少16.0 g
【答案】 B
【解析】 由题图可知，镁电极为原电池的负极，碱性条件下镁失去电子生成氢氧化镁，电极反应式为Mg＋2OH
－－2e－===Mg(OH)2，A 区溶液中氢氧根离子浓度减小，A 区钠离子通过阳离子交换膜M 进入B 区，二氧化铅电极
为正极，酸性条件下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅，电极反应式为PbO2＋4H＋＋SO＋2e－
===PbSO4＋2H2O，C 区溶液中消耗氢离子和硫酸根离子的物质的量之比为4 1∶，C 区溶液中硫酸根离子通过阴离子
交换膜N 进入B 区，则B 区中硫酸钠溶液的浓度增大，故A、C 正确，B 错误；原电池工作时，消耗2.4 g 镁时，
转移电子×2＝0.2 mol，C 区消耗0.4 mol 氢离子、0.1 mol 硫酸根离子，同时有0.1 mol 硫酸根离子移向B 区，相当
于溶液中减少0.2 mol 硫酸，同时生成0.2 mol 水，则C 区实际减少质量为0.2 mol×98 g·mol－1－0.2 mol×18 g·mol－1
＝16.0 g，故D 正确。
17．(2023·济南模拟)基于硫化学的金属硫电池有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需求，
该电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述正确的是( )
A．该电池可采用含有K＋的水溶液或有机物为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极b→隔膜→电极a
C．充电时，阴极区可能发生的反应有xK2S3－(2x－6)e－===3S＋2xK＋
D．充电时，电路中转移2 mol 电子时，阴极质量减少78 g
【答案】 C
【解析】 充电时，阴极反应式为K＋＋e－===K，电路中转移2 mol 电子时，生成2 mol K，负极质量增加2
mol×39 g·mol－1＝78 g，D 错误。
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