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压轴题06 电化学原理综合分析
命题预测
电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是高考每年必考内容，通常会以新型二次电
池为载体考查原电池原理与电解原理。试题主要考查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、放电时离子或电子移动方向的判断，电极附近离子浓
度的变化，电解的应用与计算，金属的腐蚀与防护等，体现了对电化学知识基础性、综合
性、创新性和应用性的考查。
预计2024 年命题，以新型电源及含有离子交换膜的原电池、电解池为背景，通过陌生电
化学装置图，在新颖的研究对象和真实问题情境下，考查原电池的原理、电解池原理、电池
反应式。
高频考法
（1）考查新型电源
（2）考查新型电解池
（3）考查二次电池
（4）考查燃料电池
（5）考查离子交换膜的应用
（6）考查原电池和电解池综合
一、新型化学电源
1．锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化
为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。
2．锂离子二次电池
(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电
压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
(2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过
程：LixC6－xe－===C6＋xLi＋。
(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4
1
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等。
3.微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极
室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组
分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧
化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
4.物质循环转化型电池
根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池
的正、负极，是分析该电池的关键。
二、多池串联的两大模型及原理分析
1.常见串联装置图
模型一 外接电源与电解池的串联(如图)
A、B 为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。
模型二 原电池与电解池的串联(如图)
图甲 图乙
显然两图中，A 均为原电池，B 均为电解池。
2.“串联”类装置的解题流程
2
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三、电解池
1．图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)
2．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
【特别提醒】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。
四、电化学计算中常用的三种方法
1.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。
2.根据电子守恒计算
3
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(1)用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数
相等。
(2)用于混合溶液中电解的分阶段计算。
3.根据关系式计算
根据得失电子守恒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。
如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：
(式中M 为金属，n 为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化
学计算问题。
五、离子交换膜
1．交换膜类型及特点
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
电池的负极(电解池的阳极)
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
2.“隔膜”电解池的解题步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免
产物因发生反应而造成危险。
01 考查新型电源
1.（2024·北京房山·一模）一种太阳能电池工作原理示意图如图所示，其中电解质溶液为
和
的混合溶液，下列说法不正确的是
4
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A．
中，中心离子为
B．电极a 为负极
C．电子由电极b 经导线流向电极a
D．正极上发生的电极反应：
02 考查新型电解池
2.（2024·广东·一模）用如图装置电解
制取
，温度控制在10℃左右，持续通入
，电解前后
物质的量基本不变。下列说法正确的是
A．电解过程中
的移动方向是：甲室→乙室
B．甲室产生的气体只有
C．乙室电极反应为
D．当乙室产生的气体体积为11.2L 时，外电路转移电子数为4
03 考查二次电池
3.（2024·浙江嘉兴·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
5
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A．放电时，电极a 作电源的正极，
发生氧化反应最终变为
B．充电时，水系电池中，a 电极附近溶液的碱性增强
C．充电时，b 电极上的电极反应式为
D．当
完全放电时，则b 电极质量减轻
04 考查燃料电池
4.（2024·广东·一模）一种镁/海水燃料电池处理海水富营养化的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．
作原电池的正极
B．放电时，
向气体扩散电极移动
C．反应初始阶段产生的是
，后期会产生
沉淀
D．气体扩散电极发生的电极反应：
05 考查离子交换膜的应用
5.（2024·河北沧州·模拟）我国科学家设计的一种三室电池既能净化污水，又能淡化海水，同时还可回收其
中的能量，用葡萄糖溶液（足量，代替污水）氯化钠溶液（足量，代替海水）和100mL 1.1
盐酸模
拟工作原理的示意图如下，下列说法正确的是
6
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A．外电路中的电流方向为电极A→电极B
B．该电池的正极反应为
C．常温下，当电路中有0.1mol
通过时，盐酸的pH＝2
D．离子交换膜A 可以是阳离子交换膜也可以是阴离子交换膜，但不能与离子交换膜B 相同
06 考查原电池和电解池综合
6.（2024·河南新乡·二模）自由基因为化学性质不稳定往往不能稳定存在，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—
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。下列说法错误的是
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．当电极a 上有1mol
生成时，c 极区溶液仍为中性
C．电极d 的电极反应为
D．当电极b 上有0.3mol
生成时，电极c、d 两极共产生气体11.2L（标准状况）
1.（2024·黑龙江·二模）某电化学锂富集装置如图，工作步骤如下：Ⅰ.向MnO2所在腔室通入海水，启动电
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源乙，使海水中
进入MnO2结构形成
；Ⅱ.关闭电源乙和海水通道，启动电源甲，同时向电极
a 上通入O2.下列说法错误的是
A．电极b 与电源乙的正极相连
B．步骤Ⅰ时，腔室2 中的
进入MnO2所在腔室
C．步骤Ⅱ时，阳极的电极反应式为
D．在电极a 上每消耗5.6 L O2(换算成标准状况)，腔室1 质量增加7 g
2.（2024·北京东城·一模）-种能捕获和释放
的电化学装置如下图所示。其中a、b 均为惰性电极，电解
质溶液均为KCl 溶液。当K 连接
时，b 极区溶液能捕获通入的
。
下列说法不正确的是
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A．K 连接
时，b 极发生反应：
B．K 连接
时。a 连接电源正极
C．K 连接
时，a 极区
的值增大
D．该装置通过“充电”和“放电”调控b 极区溶液pH，捕获和释放
3.（2024·安徽黄山·二模）一种用
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
为
或
，工作时
和
同时且等量放电。下列说法错误的
是
A．电解一段时间后，装置中
物质的量增大
B．每转移
，生成
环氧氯丙烷
C．若
为
，也可电解制得环氧氯丙烷
D．该装置工作时不需要补充
4.（2024·湖北·一模）为了保护环境、充分利用铅资源，科学家设计了如下的
-铅化合物燃料电池实现铅
单质的回收。
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下列有关说法错误的是
A．正极区溶液pH 升高，负极区溶液pH 降低
B．电子流向：电极b→负载→电极a
C．阴极区电极反应式为
D．为了提高
的回收率，离子交换膜为阴离子交换膜
5.（2024·广东佛山·一模）按如图装置进行探究实验，关闭K 后，反应开始。下列说法错误的是
A．石墨电极A 为正极
B．U 型管中M 代表阳离子交换膜
C．a 中产生白色沉淀，溶液中
减小
D．b 中溶液变为橙黄色，说明非金属性：Cl>Br
6.（2024·北京西城·一模）双极膜可用于电解葡萄糖(
)溶液同时制备山梨醇(
)和葡萄糖酸(
)。电解原理示意图如下(忽略副反应)。
已知：在电场作用下，双极膜可将水解离，在两侧分别得到
和
。
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注：R 为
下列说法不正确的是
A．右侧的电极与电源的正极相连
B．阴极的电极反应：
C．一段时间后，阳极室的
增大
D．每生成
山梨醇，理论上同时可生成
葡萄糖酸
7.（2024·安徽·一模）科学家发明了一种新型可充电
电池，电池示意图如图所示，电极
为金属锌和双功能催化材料，放电时，NO 转化为 NH3·H2O 进行氨电合成等，为解决环境问题提供了一
种新途径。
已知：电解质溶液1 为弱碱性环境。下列说法错误的是
A．放电时，负极反应为Zn-2e⁻+2OH⁻=ZnO+H2O
B．放电时，1m ol NO₃ 转化为 NH3·H2O，转移的电子为8 mol
C．充电时，左侧电极的电势低于右侧电极
D．充电时，阳极溶液中 OH⁻浓度升高
8.（2024·河北衡水·一模）浓差电池是一种特殊的化学电源。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶
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液(a、b 电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法正确的是
A．a 为电解池的阴极
B．当电路中转移2mol 电子时，2mol
通过膜d 向右移动
C．电池放电过程中，Cu(2)电极上的电极反应为
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得120gNaOH
9.（2024·湖南益阳·三模）为探究
与
溶液能否发生氧化还原反应，设计了如下装置：闭合K 一段
时间后，观察到Y 电极表面有银白色物质析出。下列说法正确的是
A．Y 电极为阴极
B．右侧烧杯中
经盐桥移向左侧烧杯
C．闭合K 后右侧烧杯中溶液
不断升高
D．若将X 电极换成
，实验现象不变
10.（2024·河南濮阳·二模）镁锂双盐电池是新型二次离子电池，其放电时的工作原理如图所示。
下列说法错误的是
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A．充电时，
和
均向Q 极区移动
B．充电时，阴极的电极反应式为
C．放电时，Q 电极Mg 失去电子，电子经导线流向R 电极
D．电池工作时，若外电路中转移电子的物质的量为
，则两极的质量变化值相差0.5g
11.（2024·湖南长沙·二模）溶液电池是最具潜力的大规模储能电化学器件，然而不同的水溶液电池的发展
又受到不同因素的限制。醌类(
)电极的酸碱混合电池能够实现高能量密度和优异的循环稳
定性。电池工作示意图如图所示，下列有关说法错误的是
A．放电时，右侧醌类电极为负极
B．放电时，左侧电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
C．充电时，阳极区电解质溶液的pH 保持不变
D．充电时，电路中每转移1mol 电子，阴极增重质量为20g
12.（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
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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
13.（2024·河南·二模）最近，科学家开发一种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图所示。
下列叙述错误的是
A．X 极电势高于Y 极电势
B．放电时，X 极电极反应式为
C．充电时，电极Y 与电源负极连接
D．充电时，每生成1.4 g Li 时理论上转移电子数约为
14.（2024·湖南长沙·一模）利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解法制备
，并能实现
的循环
利用，其工作原理如图所示(已知：Me 为甲基；电极均为石墨电极)，下列说法正确的是
A．电池工作时电极a 连接电极c
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B．通电段时间后，当生成9g
时，电极a 消耗
的体积(标准状况)为2.24L
C．若隔膜e 为阳离子交换膜，则燃料电池的放电会使左侧溶液pH 增大
D．电解产生的
中的氢元素来自于LiOH
15.（2024·安徽合肥·一模）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
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：
16.（2024·北京石景山·一模）一种铝硫电池放电过程示意图如下，下列说法正确的是
A．硫电极是正极，发生得电子的氧化反应
B．负极反应为2Al + 8AlCl3Br− + 6AlCl − 6e− = 8Al2Cl6Br−
C．正极反应为3S + 6Al2Cl6Br− + 6e− = Al2S3 + 6AlCl3Br−+6AlCl
D．AlCl
和AlCl3Br—中心原子的杂化轨道类型相同，均为正四面体结构
17.（2024·湖南常德·一模）水系铵根离子可充电电池具有成本低、安全、无污染等优点，该电池以
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(含
、
、
元素)为正极材料，电解质溶液中主要存在团簇离子
。其放电工作原理如
图所示。下列说法错误的是
A．放电时，
向Y 极方向移动
B．放电时，Y 极的电极反应式为
C．
与
间通过离子键结合
D．充电时，
增加了1mol 时，X 极质量增加46g
18.（2024·黑龙江·二模）我国科学家设计的间接电化学氧化法可同时去除烟气中的SO2和NO2，原理如图。
下列说法正确的是
A．
通过质子交换膜向m 电极移动
B．NO2发生的反应：
C．n 电极的电极反应式：
D．若产生22.4 L H2(标准状况下)，则气—液吸收柱中处理了64 g SO2
19.（2024·山西太原·一模）我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾，在
纳米珠线(
)
的催化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意图如下。下列说法错误的是
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A．X 极上发生氧化反应，与电源的正极相连
B．阴极反应：
+
+11H++10e-=
+4H2O
C．该工艺可将污水中的硝酸盐转化为氨基酸，实现变废为宝
D．该离子交换膜为阴离子交换膜
20.（2024·福建宁德·一模）近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(
等)在常温常压下合成尿素，有助
于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的KNO3溶液中通CO2至饱和，在电极上反应生成
，电解原理如图所示。下列说法不正确的是
A．电极b 连接电源的正极，发生氧化反应
B．电极a 发生的电极反应式为
C．当电极a 区生成3.0g 尿素时，电极b 区质量减少6.4g
D．电极a 区电解质溶液pH 增大
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