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模板01 电化学装置分析
第一步：细审题
阅读题目获取对解题有价值的信息，排除无效信息，并作标记。
第二步：定类型
判断装置类型是原电池、电解池、二次电池（放电为原电池，充电为电解
池）。
第三步：析装置
根据题目所给信息，判断电极名称、电极发生的反应、电子和离子移动情况
等。
第四步：巧计算
根据电化学原理及装置所处的环境，书写相关的电极反应式和总反应式，分
析电解液变化。
本节导航
识·题型解读 考情分析
+ 命题预测
/ 技巧解读
明·模板构建 答题模板
+ 技巧点拨
技法01 原电池
技法02 二次电池
技法03 电解池
技法04 带离子交换膜电化学装置
通·模板运用 真题示例
+ 模板答题
+ 变式训练
练·模板演练 最新模拟、预测考向
电化学装置图是高考中电化学最常见的呈现方式，多以选择题的形式呈现，考查电极的判断，电极反
应式的书写、电极附近溶液性质的变化，电子、电流、离子移动方向的判断，利用守恒关系进行相关
的计算等。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”的学科
核心素养考查。命题角度主要有新型一般电池、新型可充电电池、新型燃料电池、电解池原理及其应
用，另外有无离子交换膜也是关注的角度。在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下，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。
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技法01 原电池
1．原电池的工作原理
2．解题技巧
(1)原电池装置的分析方法
①判断电极：
负极：活泼金属、燃料、还原性物质等，物质中元素化合价升高，发生氧化反应。
正极：较活泼金属、O2、氧化性物质等，物质中元素化合价降低，发生还原反应。
②电极反应：
负极：还原剂-ne-—→氧化产物；正极：氧化剂+ne-—→还原产物。
③电子移动：电子从负极流出，经外电路流向正极。
④离子移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(2)电极反应式书写的一般步骤
3．燃料电池
(1)燃料电池结构分析
(2)解答燃料电池题目的几个关键点
①要注意燃料电池的介质电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。
③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
(3)燃料电池电极反应式书写的常用方法
第一步，写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反
2
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应。
如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH 溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步，写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其
电极反应也会有所不同：
①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
②)碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。
④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。
技法02 二次电池
1．二次电池的结构分析
2．解题技巧
技法03 电解池
1．电解池的工作原理
3
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2．电解池中阴、阳极的判断方法
3．电子和离子的移动方向(惰性电极)
4．阴、阳极放电离子的判断
(1)分析电解质的组成，找全离子并分为阴、阳两组，不要忽略水溶液中的H+和OH-离子。
(2)根据放电顺序确定两极放电物质或离子。
①阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。
②阳极：
活泼电极：电极材料（电极为活性电极）本身失去电子被氧化而溶入溶液中。
惰性电极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化。
(3)判断电极产物，写出电极反应式。
(4)写出电解反应的总反应式。
技法04 带离子交换膜电化学装置
1．离子交换膜的作用
(1)将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。
(2)选择性通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
2．离子交换膜的类型
(1)阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过)
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以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开
①负极反应式：Zn-2e-=Zn2＋
②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu
③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区
④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)
(2)阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过)
以Pt 为电极电解淀粉KI 溶液，中间用阴离子交换膜隔开
①阴极反应式：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
②阳极反应式：2I-_2e-=I2
③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3
-＋5I-
＋3H2O
④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)
(3)质子交换膜(只允许H＋和水分子通过)
在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源
H2
①阴极反应式：2H＋＋2e-=H2↑
②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋
③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极
④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)
(4)电渗析法
将含AnBm 的废水再生为HnB 和
A(OH)m 的原理：已知A 为金属活
动顺序表H 之前的金属，Bn-为含
氧酸根离子。
3．离子交换膜的应用
(1)海水淡化——阴、阳离子交换膜（电渗析法）
(2)燃料电池
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(3)物质制备——隔膜、质子交换膜
(4)氯碱工业——离子交换膜电解槽
4．“隔膜”电解池的解题步骤
(1)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。
(2)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。
(3)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。
5．离子交换膜的计算
(1)迁移离子所带的电荷数总是等于外电路上转移的电子数。
(2)溶液质量变化等于电极反应引起的变化和离子迁移引起的变化之和。
类型01 原电池
1．（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP(局
部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn 为电极，以ZnSO4和KI 混合液为电解质溶液。下列说
法错误的是
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：
C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP
D．放电时，消耗0.65gZn，理论上转移0.02mol 电子
【答案】C
【第一步 定类型】该装置为二次电池
【第二步 析装置】
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【第三步 巧计算】
放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上转移
0.02 mol 电子，D 正确。
1．(2023•全国新课标卷，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
【第一步 定类型】该装置为二次电池
【第二步 析装置】
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2．(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】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。A 项，充电时为
电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A 错误；B 项，放电时
Na 在a 电极失去电子，失去的电子经外电路流向b 电极，硫黄粉在b 电极上得电子与a 电极释放出的
Na+结合得到Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B 正确；C 项，由题给的的一系列方程式相加可以得到
放电时正极的反应式为2Na++
S8+2e-→Na2Sx，C 正确；D 项，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；故选A。
类型02 电解池
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2．（2024·山东卷）以不同材料修饰的Pt 为电极，一定浓度的NaBr 溶液为电解液，采用电解和催化
相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是
A．电极a 连接电源负极
B．加入Y 的目的是补充NaBr
C．电解总反应式为Br-+3H2O=====BrO3
-+3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)：n(Br-)=3:2
【答案】B
【第一步 定类型】该装置为电解池
【第二步 析装置】
【第三步 巧计算】催化阶段，Br 元素的化合价由+5 价降至-1 价，生成1molBr-得到6mol 电子，O 元素的
化合价由-2 价升至0 价，生成1molO2失去4mol 电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比
n(O2)∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D 正确。
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1．（2024·湖南卷）在KOH 水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解
原理如图所示，下列说法正确的是
A．电解时，OH-向Ni 电极移动
B．生成
的电极反应：
C．电解一段时间后，溶液pH 升高
D．每生成1molH2的同时，生成0.5molK4C6N16
【答案】B
【第一步 定类型】该装置为电解池
【第二步 析装置】
【第三步 巧计算】根据电解总反应：
可知，每生成1molH2，生成
0.5molK4C6H16，但Pt 电极伴随少量O2生成，发生电极反应：4OH--4e-=O2↑+2H2O，则生成1molH2时得到
的部分电子由OH-放电产生O2提供，所以生成K4C6H16小于0.5mol，D 错误。
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2．（2024·甘肃卷）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．电极1 的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2 是阴极，发生还原反应：
C．工作时
从多孔电极1 迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供
能分解
【答案】B
【分析】多孔电极1 上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1 为阴极，电极反应为
2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2 上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2 为阳极，电极反应
为2O2--4e-=O2。
【解析】A．电极1 的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A 项正确；B．根据分析，
电极2 为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B 项错误；C．工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔
电极1 迁移到多孔电极2，C 项正确；D．根据分析，电解总反应为2H2O(g)=====2H2+O2，分解2molH2O
转移4mol 电子，则理论上电源提供2mol 电子能分解1molH2O，D 项正确；答案选B。
类型03 带离子交换膜的电化学装置
3．（2024·湖北卷）我国科学家设计了一种双位点
电催化剂，用
和
电化学催化合
成甘氨酸，原理如图，双极膜中
解离的
和
在电场作用下向两极迁移。已知在
溶液中，甲
醛转化为
，存在平衡
。
电极上发生的电子转移反应为
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。下列说法错误的是
A．电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B．理论上生成1molH3N+CH2COOH 双极膜中有4molH2O 解离
C．阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e- = 2HCOO-+H2↑+2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e- == CHOCOOH+H2O
【答案】B
【第一步 定类型】该装置为带双极膜电解池
【第二步 析装置】
【第三步 巧计算】1molH2O 解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH 双极膜中有
6molH2O 解离，B 错误。
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1．（2024·黑吉辽卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应
速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO 高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
下列说法错误的是
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5 倍
B．阴极反应：2H2O+2e-=2OH-+H2↑
C．电解时OH-通过阴离子交换膜向b 极方向移动
D．阳极反应：2HCHO-2e-+4OH- = 2HCOO- +2H2O+H2↑
【答案】A
【第一步 定类型】该装置为带膜电解池
【第二步 析装置】
【第三步 巧计算】阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应
2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol 电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：
2H2O=====2H2↑+O2↑，转移2mol 电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解
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水的2 倍，故A 错误。
2．(2023•湖北省选择性考试，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】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a 电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b 电极与
电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电
池总反应为2H2O=====2H2↑+O2↑。A 项，b 电极反应式为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；B 项，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-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子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摸，故B 正确；C 项，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；D 项，由电解总反应可知，每生成1molH2 要消耗
1molH2O，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；故选D。
1．铜锌原电池为电化学建构认识模型奠定了重要的基础，懂得原理才能真正做到举一反三，应用到其他
复杂的电池分析中。盐桥中装有琼脂凝胶，内含氯化钾。下面两种原电池说法错误的是( )
A．原电池Ⅰ和Ⅱ的反应原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu
B．电池工作时，导线中电子流向为Zn→Cu
C．正极反应为Zn-2e-=Zn2+，发生还原反应
D．电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动
【答案】C
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【解析】在原电池中，若两金属做电极，一般活泼金属做负极，不活泼金属做正极。Ⅰ和Ⅱ两个原电池装
置中，都是锌做负极，铜做正极。A 项，原电池Ⅰ和Ⅱ中，Zn 为负极，Cu 为正极，CuSO4为电解质溶液，
工作原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故A 正确；B 项，在原电池中，负极锌失去电子，经外电路流向正极铜，
故B 正确；C 项，正极反应为Cu2++2e-=Cu，发生还原反应，故C 错误；D 项，在原电池内部，阳离子移向
正极，阴离子移向负极，装置Ⅱ中，右侧烧杯中的铜为正极，左侧烧杯中的锌为负极，所以盐桥中的K+向
右侧烧杯移动，Cl-向左侧烧杯移动，故D 正确；故选C。
2．风力发电输出功率的波动性导致其直接并网会对电网带来不良影响，需要连接储能电池装置，通过
储能电池对电能的存储、汇集，再集中供电来提高并网性能，下图是水系铝离子储能电池工作机理，下列
有关其说法不正确的是( )
A．单位质量的铝放出的电量高，并且价格低廉，储量丰富
B．铝储能电池是二次电池
C．放电时，Al3+从正极材料的空隙中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面
D．该电池中金属铝电极易形成致密的氧化铝钝化膜，阻断铝离子的传输从而降低电池效能
【答案】D
【解析】A 项，铝在地壳中的含量丰富，且单位质量的铝放出的电量高，可以用于制造水系铝离子储能电
池，故A 正确；B 项，根据题意，储能电池通过对电能的存储、汇集，再集中供电，说明铝储能电池是二
次电池，故B 正确；C 项，放电时，铝失去电子变成Al3+，铝为负极，石墨为正极，Al3+从正极材料的空隙
中脱出进入电解液，再以单质铝的形式沉积负极材料表面，故C 正确；D 项，该电池中没有氧气产生，金
属铝电极表面不会形成致密的氧化铝钝化膜，故D 错误；故选D。
3．科学家报道了一种新型可充电Na/Fe 二次电池，其工作原理如图所示，下列有关说法正确的是
( )
A．充电时，X 极为阴极，发生了氧化反应
B．充电时，Y 极的电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O-e-=CaFeO3＋Na＋
C．充电时，可用乙醇代替有机电解质溶液
D．电极材料中，单位质量金属放出的电能：Na＞Li
【答案】B
【解析】A 项，放电时，X 极上Na 失电子、发生氧化反应、为负极，则充电时，X 极为阴极，发生了还原
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反应，故A 错误；B 项，充电时，Y 极做阳极，电极反应式为CaFeO2.5＋0.5Na2O-e-=CaFeO3＋Na＋，故B
正确；C 项，乙醇是非电解质，不能导电，不能作为电解质溶液，故C 错误；D 项，若Na 和Li 都失去
1mol 电子，则电极材料中消耗Na 的质量为23g、Li 的质量为7g，所以单位质量金属放出的电能：Li＞
Na，故D 错误；故选B。
4．香港城市大学化学工作者首次提出了Al-N2电池(如图)，该电池使用N2为原料，以离子液体(Al2Cl7
--
AlCl4
-)为电解质，既实现了能量的存储，又实现了AlN 的生产，
和碱反应能产生NH3，可进一步生产
氮肥。下列说法错误的是( )
A．Al 极为负极，发生氧化反应
B．电池总反应为2Al+N2=2
C．石墨烯电极反应式为8Al2Cl7
-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4
-
D．生成标准状况下33.6LNH3，电池中转移3mol 电子
【答案】D
【解析】A 项， 根据图中原电池的结构，Al 极为负极，Al 极电极反应式为2Al+14AlCl4
--6e-=8Al2Cl7
-，发生
氧化反应，故A 正确；B 项，石墨烯电极为正极，正极反应式为8Al2Cl7
-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4
-，Al 极电极
反应式为2Al+14AlCl4
--6e-=8Al2Cl7
-，所以电池总反应为2Al+N2=2AlN，故B 正确； C 项，石墨烯电极为正极
正极发生还原反应，正极反应式为8Al2Cl7
-+N2+6e- =2AlN+14AlCl4
-，故C 正确；D 项，标准状况下33.6LNH3
的物质的量为1.5mol，AlN 和碱反应产生NH3的反应离子方程式为AlN+OH-+H2O=AlO2
-+NH3↑，生成1.5mol
氨气消耗1.5molAlN，根据2Al+N2=2AlN，电池中转移了4.5mol 电子，故D 错误；故选D。
5．如图所示的锂-二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为电解质，其正极反应是一种典型的
嵌入式反应，电池总反应为Li+MnO2 LiMnO2。下列说法不正确的是( )
A．锂片做负极，发生氧化反应
B．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1
C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中
D．放电时，正极反应为：MnO2+Li++e-═LiMnO2
【答案】B
【解析】由图可知，Li 片作负极，电极反应式为Li-e-═Li+，MnO2 作正极，电极反应式为MnO2+Li++e-
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═LiMnO。A 项， 由分析可知，Li 片作负极，失电子发生氧化反应，A 正确；B 项，原电池工作时，电子
从负极经外电路流向正极，不经过电解质，B 错误；C 项，Li 性质活泼，能与水反应，故高氯酸锂或三氟
甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C 正确；D 项，MnO2 作正极，电极反应式为MnO2+Li++e-
═LiMnO2，D 正确；故选B。
6．(2024·河北邢台王岳联盟高三联考)我国最近在太阳能光电催化一化学耦合处理硫化氢研究中获得
新进展，相关装置如图所示。
下列说法错误的是( )
A．该装置中能量转化形式有化学能转化为电能
B．该装置工作时，b 极为正极
C．a 极的电极反应式为Fe2+-e-=Fe3+
D．电路中每通过1 mol e-，可处理34 g H2S
【答案】D
【解析】该装置中存在由化学能转化为电能的构成，因此存在原电池反应原理。负极上发生失去电子的氧
化反应，正极上发生得到电子的还原反应，在同一闭合回路中电子转移数目相等。A 项，根据图示可知：
该装置中存在的能量转化形式有光能转化为化学能，化学能转化为电能，故该装置中能量转化形式有化学
能转化为电能，A 正确；B 项，根据图示可知：在b 电极上H+得到电子被还原产生H2，故b 电极为原电池
的正极，B 正确；C 项，根据图示可知在a 极上Fe2+失去电子变为Fe3+，故a 电极的电极反应式为Fe2+-e-
=Fe3+，C 正确；D 项，H2S 失去2 个电子变为S 和2 个H+，故电路中若通过2 mol e-，可处理34 g H2S，则
若电路中每通过1 mol e-，可处理17 g H2S，D 错误；故选D。
7．如图，科学家基于Cl2易溶于CCl4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，总方程式为：NaTi 2(PO4)3+2NaCl
Na3Ti 2(PO4)3+Cl2。下列说法正确的是( )
A．放电时NaCl 溶液的
减小
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B．放电时Cl-透过多孔活性炭电极向CCl4中迁移
C．充电时的阴极反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e-
Na3Ti 2(PO4)3
D．充电时，电路中每转移2mol e-，理论上从CCl4中释放1molCl2
【答案】C
【解析】由总反应可知多孔活性炭电极为电池的正极，钛电极为电池的负极。A 项， 放电时总反应式为：
Na3Ti 2(PO4)3+Cl2= NaTi 2(PO4)3+2NaCl，则放电时NaCl 溶液的 pH 不变，A 错误；B 项，放电时，阴离子移
向负极，即Cl-透过多孔活性炭电极移向NaCl 溶液中，B 错误；C 项，根据总反应式可知，充电时的阴极
反应为NaTi 2(PO4)3+2Na++2e-
Na3Ti 2(PO4)3，C 正确；D 项，充电时，阳极反应式为：2 Cl--2e－
=Cl2↑，电路中每转移2mol e-，理论上生成1molCl2进入到CCl4中，D 错误；故选C。
8．光催化微生物燃料电池的工作原理如图所示：
已知：电极a 在光激发条件下会产生电子(e-)-空穴(h+)。下列说法错误的是( )
A．电极电势：电极a>电极b
B．光激发时，光生电子会与O2结合，光生空穴会与电极b 产生的电子结合
C．电极b 发生的电极反应式为
D．电池工作一段时间后，右侧溶液pH 保持不变(不考虑CO2的溶解)
【答案】C
【解析】A 项，根据题图信息判断，(C6H10O5)n在电极b 上失电子，转化为CO2，则电极b 为负极，电极a
为正极，原电池中，正极的电极电势高于负极的电极电势，则电极电势：电极a>电极b，A 正确；B 项，
根据题图信息判断，电极a 在光激发条件下会产生电子(e-)、空穴(h+)，光生电子会与O2结合，光生空穴会
与电极b 产生的电子结合，B 正确；C 项，根据得失电子守恒判断，电极b 发生的电极反应式为
，C 错误；D 项，根据电极反应判断，每转移24nmol 电子时，
右侧溶液中生成24nmolH+，同时会有24nmolH+通过阳离子交换膜移向左侧溶液，则右侧溶液的pH 保持不
变，D 正确；故选C。
9．(2024·辽宁沈阳市第一二〇中学校高三期中)哈尔滨工业大学的研究团队发现，以非晶态Ni(Ⅲ)基硫
化物为催化剂，能有效催化OER(析氧反应)和UOR(尿素氧化反应)，从而降低电解水制氢过程中的能耗，
其工作原理和反应机理如图所示：
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下列说法正确的是( )
A．UOR 的电化学反应总过程为CO(NH2)2-6e-+6OH-= CO2↑+ N2↑+5 H2O
B．电解过程中，电极A 附近溶液的pH 不变
C．OER 分四步进行，其中没有非极性键的形成与断裂
D．若将光伏电池换成铅蓄电池，电极A 应连接铅蓄电池的PbO2电极
【答案】A
【解析】由题意分析：该装置是电解池，电解水制氢，电极A 上水得到电子生成氢气，电极反应式为
2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电极B 上尿素失电子生成氮气，电极反应式为：CO(NH2)2-6e-+6OH-= CO2↑+ N2↑+5
H2O。A 项，结合此题右图UOR 为尿素氧化反应，生成二氧化碳，氮气和水，故其反应总过程为：
CO(NH2)2-6e-+6OH-= CO2↑+ N2↑+5 H2O，A 正确；B 项，电解过程中，电极A 为阴极，电极反应式为：
2H2O+2e-=2OH-+H2↑，故电解过程中电极A 附近不断生成氢氧根离子，电极A 附近溶液的pH 增大，B 错误；
C 项，结合右图，OER 分四步进行，其中过程Ⅱ涉及到了氧氧非极性键的形成，C 错误；D 项，电极A 为
电解池的阴极，应该与铅蓄电池的负极也即是Pb 极相连，D 错误；故选A。
10．(2024·山东德州高三期中)中国科学院将分子I2引入电解质中调整充电和放电反应途径，实现了高
功率可充电LiSOCl2电池，工作原理如下图所示。下列有关说法错误的是( )
A．分子I2的引入催化了电池放电和充电过程
B．电池工作环境必须在无水无氧的条件下进行
C．充电时阴极反应式：2LiCl+I2+2e-= 2ICl+2Li+
D．电池的放电总反应：4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑
【答案】C
【解析】A 项，由工作原理图可知，I2是催化剂，分子I2的引入催化了电池放电和充电过程，A 项正确；B
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项，Li 能与氧气、水反应，SOCl2易与水反应，故电池工作环境必须在无水无氧的条件下进行，B 项正确；
C 项，由工作原理图可知，充电时，I2失电子转化为ICl，I2发生氧化反应，阳极反应式2LiCl+I2-2e-=
2ICl+2Li+，阴极反应式Li++e-=Li，C 项错误；D 项，由工作原理图可知，放电时，正极上SOCl2转化为
S、SO2，负极上Li 转化为Li+，则电池的放电总反应为4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2↑，D 项正确；故选C。
11．(2024·山东省新高考联合质量测评高三联考)中国科学技术大学某课题组发明一款可充放电的全固
态钠电池，本发明提供的固态钠离子电解质的制备方法工艺简单、成本低廉、生产效率高，适用于大规模
产业化生产。工作原理如图所示，下列说法正确的是( )
A．放电时，电极电势N 极高于M 极
B．充电时，
由M 极迁移至N 极
C．充电时，M 极电极反应式为Na3V2(PO4)3+2e-=NaV2(PO4)3+2Na+
D．为了降低成本，可以将固态聚合物电解质换为Na3PO4溶液
【答案】B
【解析】由题意知该电池属于二次电池，示意图为放电过程，N 极上钠失电子产生钠离子，发生氧化反应，
为负极，M 极上Na3V2(PO4)3转化为NaV2(PO4)3，发生得电子的还原反应，为正极，充电时为电解池，M 极
为阳极，N 极为阴极。A 项，根据分析可知，放电时，M 为正极，N 为负极，电极电势M 极高于N 极，A
错误；B 项，充电时，阳离子Na+由阳极M 极迁移至阴极N 极，B 正确；C 项，充电时，阳极M 极电极上
Na3V2(PO4)3转化为NaV2(PO4)3，反应式为Na3V2(PO4)3-2e-=NaV2(PO4)3+2Na+，C 错误；D 项，钠与水能反应，
不能将固态聚合物电解质换为Na3PO4溶液，D 错误；故选B。
12．铜基配合物电催化还原CO2的装置原理如图所示，下列说法不正确的是( )
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A．石墨烯为阳极，发生电极反应为CO2+2e-+2H+=HCOOH
B．Pt 电极附近溶液的pH 值减小
C．每转移2mol 电子，阳极室、阴极室溶液质量变化量的差值为28g
D．该装置可减少CO2在大气中累积和实现可再生能源有效利用
【答案】A
【解析】A 项，石墨烯为阴极，A 错误；B 项，Pt 电极上H2O 失电子转化为O2，电极反应为2H2O-4e-=4H+
+O2↑，所以电极附近溶液的pH 减小，B 正确；C 项，每转移2mol 电子，由阴极电极反应式可知生成
1molHCOOH，所以阴极室溶液|m 阴|=46g/mol×1mol=46g；根据阳极室反应可知每转移2mol 电子时阳极消
耗1mol 水，生成0.5mol 氧气，同时有2molH+转移至阴极室，所以|m 阳|=18g/mol×1mol=18g，所以|m 阴||
m 阳|=46g-18g=28g，C 正确；D 项，该装置可减少CO2在大气中累计和实现可再生能源有效利用，D 正确；
故选A。
13．某科研小组利用下图装置完成乙炔转化为乙烯的同时为用电器供电。其中锌板处发生的反应有：
①Zn-2e-=Zn2+；②Zn2++4OH-=[Zn((OH)4]2-；③Zn [Zn((OH)4]2-=ZnO+2OH-+H2O。下列说法不正确的是
( )
A．电极a 的电势高于电极b 的电势
B．放电过程中正极区KOH 溶液浓度保持不变
C．电极a 上发生的电极反应式为C2H2+2H2O+2e-=C2H4+2OH-
D．电解足量CuSO4溶液，理论上消耗2.24L(标准状况)C2H2时，生成6.4gCu
【答案】B
【解析】由题干可知，锌板处Zn 失电子生成Zn2+，为原电池负极，则气体扩散电极a 为正极。正极上C2H2
得电子与水反应生成C2H4。A 项，由图可知锌板为负极，所以电极a 的电势高于电极b 的电势，A 正确；B
项，放电过程中正极区消耗水，导致KOH 溶液浓度增大，B 错误；C 项，电极a 上发生的电极反应式为
C2H2+2H2O+2e-=C2H4+2OH-，C 正确；D 项，电解硫酸铜时，生成铜的电极反应为Cu2++2e-=Cu，理论上消耗
2.24LC2H2(标准状况)，即0.1mol，对应电子转移0.2mol，可生成铜6.4g，D 正确；故选B。
14．高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型的消毒剂，以Fe、Ni 为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。下列叙
述错误的是( )
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A．Fe 电极的电极反应式为Fe-6e-＋8OH-=FeO4
2-＋4H2O
B．离子交换膜b 为阴离子交换膜
C．通入I 室的水中加入少量NaOH，可以加快高铁酸钠的生成
D．每生成0.1 mol Na2FeO4，II 室中溶液减少的质量为32.0 g
【答案】D
【解析】该装置以Fe、Ni 为电极制取Na2FeO4，为电解池装置，Fe 电极为阳极，Ni 电极为阴极，阳极电
极反应式为Fe-6e-＋8OH-=FeO4
2-＋4H2O，OH-移动向Ⅱ室，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，
Na+应移动向I 室。A 项，Fe 电极为阳极，Fe 失电子生成FeO4
2-，电极反应式为Fe-6e-＋8OH-=FeO4
2-＋
4H2O，故A 正确；B 项，Fe 电极为阳极，Ni 电极为阴极，II 室中的Na+移动向I 室，OH-移动向Ⅱ室，故
离子交换膜a、b 分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜，故B 正确；C 项，通入I 室的水中加入少量
NaOH，可以增强溶液的导电性，可以加快高铁酸钠的生成，故C 正确；D 项，每生成0.1 mol Na2FeO4，外
电路中通过0.6mol 电子，则II 室溶液中减少的NaOH 的物质的量为0.6mol，质量为24.0g，故D 错误；故
选D。
15．一种电解法制备Ca(H2PO4)2并得到NaOH 等副产物的示意装置如图，下列说法正确的是( )
A．与a、b 相连的分别是电源的负极、正极
B．NaOH 溶液中石墨电极上的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．A 膜、C 膜均为阴离子交换膜，B 膜为阳离子交换膜
D．产品室中的Ca2+和原料室的
物质的量浓度同等程度增大
【答案】B
【解析】由图可知，产品Ca(H2PO4)2在产品室生成，左侧石墨作阳极，氯离子放电，电极反应式为2Cl--2e-
=Cl2↑，阳极室的Ca2+透过A 膜进入产品室，A 膜为阳离子交换膜，H2PO4
-透过B 膜进入产品室与Ca2+结合
生成Ca(H2PO4)2 ，B 膜为阴离子交换膜，右侧石墨极为阴极，水放电，电极反应式为2H2O+2e-
=H2↑+2OH-，Na +透过C 膜进入阴极室，C 膜为阳离子交换膜。A 项，左侧电极为阳极，应连接电源正极，
即a、b 相连的分别是电源的正极、负极，故A 错误；B 项，右侧石墨极为阴极，水放电，电极反应式为
2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B 正确；C 项，A 膜、C 膜为阳离子交换膜，B 膜为阴离子交换膜，故C 错误；D
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项，阳极室的Ca2+透过A 膜进入产品室，产品室中的Ca2+离子浓度增大，Na+透过C 膜进入阴极室，原料
室的Na+浓度减小，故D 错误；故选B。
16．(2024·江西赣州中学高三月考)利用细菌处理有机废水产生的电能可以进行脱硫，从而达到废物利
用同时有利于环境保护。脱硫原理：利用羟基自由化基(
，氧元素为-1 价)将燃煤中的含硫物质(主要是
)氧化除去，其装置示意图如图所示。下列说法错误的是( )
A．X 为阴离子交换膜
B．a 为负极，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+
C．理论上处理12.0gFeS2，b 极消耗标况下空气(氧气占空气体积分数21%)约为42L
D．利用羟基自由基除去煤中FeS2的离子方程式：FeS2+15·OH=Fe3++2 SO4
2-+7H2O+H+
【答案】C
【解析】由题干装置图可知，a 为负极，电极反应式为：CH3COO-+2H2O-8e-═2CO2↑+7H+，b 极为正极，电
极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故石墨1 为阳极，电极反应式为H2O-e-═H++•OH，海水中的Na+移向正
极，故Y 为阳离子交换膜，Cl-移向负极，则X 为阴离子交换膜。A 项，由分析可知，X 为阴离子交换膜，
A 正确；B 项，由图可知，a 极碳元素价态升高失电子，故a 极为负极，电极反应式为CH3COO-+2H2O-8e-
═2CO2↑+7H+，B 正确；C 项，理论上处理12.0gFeS2，需消耗羟基自由化基的物质的量为
×15=1.5mol，石墨1 为阳极，电极反应式为H2O-e-═H++•OH，故转移电子的物质的量为1.5mol，b 极电极
反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，消耗标况下氧气空气体积约为
×22.4L/mol=8.4L，空气(氧气占空气体
积分数21%)约为
=40L，C 错误；D 项，利用羟基自由基除去煤中FeS2，由电子守恒、电荷守恒和原
子守恒可得反应的离子方程式为：FeS2+15·OH=Fe3++2SO4
2-+7H2O+H+，D 正确；故选C。
17．钠硒电池是一类以单质硒或含硒化合物为正极、金属钠为负极的新型电池，具有能量密度大、导
电率高、成本低等优点。以Cu2-xSe 填充碳纳米管作为正极材料的一种钠硒电池工作原理如图所示，充放
电过程中正极材料立方晶胞内未标出因放电产生的0 价Cu 原子。下列说法错误的是( )
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A．每个Cu2-xSe 晶胞中Cu2+个数为4x
B．在Na2Se 晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心
C．充分放电时，正极的电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-x)Cu
D．充电时外电路中转移lmol 电子，两极质量变化差为23g
【答案】D
【解析】由题意可知，Cu2-xSe 填充碳纳米管作为正极材料，钠较为活泼，钠为负极材料；A 项，根据“均
摊法”， 每个Cu2-xSe 晶胞中含个Se，则晶胞内铜离子、亚铜离子和为4×(2-x)个，设铜离子、亚铜离子分
别为a、b，则a+b=4×(2-x)，由化合价代数和为零可知，2a+b=4×2，解得a=4x，故A 正确；B 项，由晶胞图
示可知，在Na2Se 晶胞结构中，Se2-占据的位置是项点和面心，故B 正确；C 项，充分放电时，正极Cu2-
xSe 得到电子发生还原反应生成零价铜，电极反应式为Cu2-xSe + 2Na++2e-=Na2Se+(2-x)Cu，故C 正确；D 项，
充电时外电路中转移lmol 电子，阳极释放出1mol 钠离子，质量减小23g，阴极生成1mol 钠，质量增加
23g，两极质量变化差为46g，故D 错误；故选D。
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