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热点题型06 电化学及其应用
电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是热点考查内容，通常会以新型二次电池为载体考查电极
方程式的书写、离子的移动方向、金属的电化学腐蚀及防护、计算等，同时也对信息的提取、应用能力进
行考查。
预计在2025 年高考中，以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，命题
角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理及考生的探究能力。
1、电极的判断方法及其他量的判断
判断依据
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
原电池
负极
活泼金属
氧化反应
流出
阴离子移向
电极质量减小
正极
不活泼金属
或非金属
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或质
量不变
电解池
阳极
与电源正极
相连
氧化反应
流出
阴离子移向
电极溶解或pH 减小
阴极
与电源负极
相连
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或pH 增大
2、新型电池电极反应式的书写
1、燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
①注意介质环境
1
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②掌握书写程序
③其他新型电池
钠硫电池
总反应：2Na＋xS===Na2Sx
正极：xS＋2e－===S；负极：2Na－2e－===2Na＋
全钒液流电池
总反应：VO＋2H＋＋V2＋
V3＋＋VO2＋＋H2O
正极：VO＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
负极：V2＋－e－===V3＋
锂铜电池
总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
正极：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极：Li－e－===Li＋
2
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Mg-H2O2电池
总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O；负极：Mg－2e－===Mg2＋
Mg-AgCl 电池
总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2
正极：2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag；负极：Mg－2e－===Mg2＋
镍铁电池
总反应：NiO2＋Fe＋2H2O
Fe(OH)2＋Ni(OH)2
正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
锂离子电池
总反应：Li1－xCoO2＋LixC6
LiCoO2＋C6(x<1)
正极：Li1－xCoO2＋x e－＋x Li＋===LiCoO2
负极：LixC6－ x e－=== x Li＋＋C6
阳极：LiCoO2－x e－===Li1－xCoO2＋x Li＋
阴极：x Li＋＋x e－＋C6===LixC6
3、离子交换膜在电化学装置中的应用
常见的离子交换膜
种类
允许通过的离子及移动方向
说明
阳离子交换膜
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
阴离子交换膜
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
质子交
质子→移向电解池的阴极或原电池的正极
只允许H＋通过
3
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换膜
三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，
在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中
间隔室。判断ab、cd 是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。
①弄清是原电池还是电解池，电极有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极
②根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类
Na＋→通过ab→阴极⇒ab 是阳离子交换膜
SO→通过cd→阳极⇒cd 是阴离子交换膜
③根据放电顺序写出电极反应式
阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋>Na＋，阴极的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH－>SO，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
④根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物
阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；
阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SO 生成H2SO4。
（建议用时：40 分钟）
考向
01
电极的判断方法
及其他量的判断
1．（2024·陕西榆林·一模）新型太阳能氢气面板可以直接从空气中提取水、利用光电解水产生氢气，将
氢气储存，可用于燃料电池。工作原理如图所示：
4
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下列说法不正确的是
A．太阳能电池光伏板工作原理与硅原子电子跃迁有关
B．电解水的阳极反应是
C．燃料电池的正极反应是
D．燃料电池生成的水从负极一侧流场板层排出
2．（2025·山西·联考）一种氢氧燃料电池的装置如图所示(电解质溶液为稀
溶液，两电极均为惰性
电极)。下列说法正确的是
A．该装置的能量主要由电能转化为化学能
B．N 电极上的电极反应式为
C．每转移0.2mol 电子，此时消耗
的体积为2.24L
D．该电池的总反应为
3．（2025 高三·山西·联考）某氢氧燃料电池的工作示意图如下图所示。下列说法正确的是
5
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A．电极电势：电极a>电极b
B．离子移动方向：K+→电极a
C．负极上的电极反应式：
D．放电过程中电解质溶液中的
不断减小
4．（2024·山西·监测）
四种金属片在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果
如图所示：
则四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A．
B．
C．
D．
5．（2024·山西临汾·联考）如图装置中，电流表指针发生偏转且
作原电池负极的是
A．
B．
C．
D．
6．（2024·山西长治·联考）如下图所示，电流表指针发生偏转，电极M 表面有气泡冒出，电极N 质量减
小，则以下组合合理的是
6
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选项
电极M
电极N
液体B
A
Zn
Cu
稀硫酸
B
Cu
Fe
稀硫酸
C
Al
Mg
氢氧化钠溶液
D
Cu
Fe
乙醇
A．A
B．B
C．C
D．D
7．（2024·河北保定·监测）铅酸蓄电池(装置如图)作为一种重要的化学电源，在社会生产和生活中发挥
着不可替代的作用。下列说法错误的是
A．铅酸蓄电池工作时不能把化学能完全转化为电能
B．
作负极，工作时失去电子，质量增大
C．电池工作一段时间后，溶液酸性减弱
D．正极发生的电极反应为
8．（2024·山西太原·联考）我国科学家研究报道了一种在室温下可重复充电700 次的
电池，过氧
化钙(
)为主要放电产物，其电子式为
。下列说法错误的是
A．放电时，反应涉及非极性键的形成
B．放电时，若使用金属Ca 作为负极，则电极反应为
C．利用空气中的氧气作为反应物，有助于降低电池的制造成本
7
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D．若有1mol
参加反应，理论上电路中通过4mol 电子
考向
02
新型电池电极反应式的书写
1．（2025·江苏苏州·调研）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO 催化消耗血糖发电，
从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度(以葡萄糖浓度计)下降至标
准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是
A．电池总反应为2C6H12O6+O2 =2C6H12O7
B．两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
C．b 电极上CuO 通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
D．消耗18mg 葡萄糖理论上a 电极有0.4mmol 电子流入
2．（2025 高三·山西·联考）BHMF(
)在聚氨酯泡沫塑料、树脂、人造纤维的
合成方面应用广泛，利用电催化反应可将生物质产品HMF(
)和GLY(甘油：
)转化为高附加值的化学品，电催化装置如下图所示。在电解过程中，下列说法正确的是
8
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A．电子移动方向：
B．X 电极的电极反应式为
C．
透过质子交换膜从右向左移动
D．当生成lmolHCOOH 时，理论上外电路转移3mol 电子
3．（2025 高三·河南·联考）我国科技工作者研制出一种以PVBPX 为正极材料的铝离子电池，工作原理
如图所示，放电时电池总反应为3PVBPX(AlCl4)2+2Al+6Cl-=3PVBPX+4
+2
，正极反应式为
PVBPX(AlCl4)2+2e-=PVBPX+2
。下列说法错误的是
A．PVBPX 为聚合物，属于混合物
B．负极反应式为Al-3e-=Al3+
C．负极质量减少27g，理论上外电路中转移3mol 电子
D．电池工作时，
从正极移向负极
4．（2025 高三·山西长治·调研）我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”“
”电池。以钠箔和
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多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，放电时该电池“吸入”
，充电时“呼出”
。该电池“吸
入”
时的总化学方程式为：
。其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．“吸入”
时，电子流向为MWCNT→导线→钠箔
B．该电池可用NaCl 溶液做电解质
C．放电时，MWCNT 处的电极反应式为
D．每吸收6.72L
(标准状况下)，转移的电子数目为1.2mol
5．（2025·陕西宝鸡·联考）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+xH--xe-=MHx (M 为Li、Na、K、Mg、Ti 等金
属)，下列说法正确的是
A．放电时，电子在内电路由甲电极流向乙电极
B．放电时，氢负离子移向甲电极
C．充电时，甲电极发生的反应可表示为MHn-x-xe-+xH-=MHn
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
6．（2024·陕西延安·一模）利用物质由高浓度向低浓度自发扩散的能量可制成浓差电池。在海水中的不
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锈钢制品，缝隙处氧浓度比海水低，易形成浓差电池而发生缝隙腐蚀。缝隙处腐蚀的机理如图所示。下列
说法正确的是
A．金属缝隙内表面为正极，外自由表面为负极
B．缝隙内溶液的pH 增大，加快了缝隙内的腐蚀速率
C．为了维持电中性，海水中大量的
进入缝隙
D．正极的电极反应式为
7．（2025·陕西·调研）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下，该电池以ZnSO4和KI 混合
液为电解质溶液。下列说法错误的是
A．电子由a 极经导线流向b 极
B．b 极的电势比a 极的高
C．b 极电极反应式：
D．溶液中每增加1mol 阴离子，消耗锌的质量是65g
8．（2024·陕西渭南·联考）锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是
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A．正极反应为Zn-2e-=Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电流从负极流向正极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
考向
03
离子交换膜在电化学装置中的应用
1．（2024·陕西安康·联考）习近平总书记提出我国要在2030 年实现“碳达峰”，2060 年前实现“碳中
和”。某科研小组用电化学方法将CO2转化为CO 实现再利用，转化原理如图所示。下列说法正确的是
A．该装置能将电能转化为化学能
B．M 上的电极反应方程式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C．工作时，电流由M 经导线流向N
D．当转化2molCO2时，外电路中转移的电子数为2NA
2．（2024·陕西·一模）我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有高能量密度、优异的循环性能的新
型水系电池，模拟装置如图所示。已知电极材料分别为Zn 和
，相应的产物为
和
。
下列说法错误的是
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A．M 电极的电势低于N 电极
B．N 电极的反应式为
C．电池工作一段时间后，NaOH 溶液的pH 变小
D．若电路中通过2mol
，则稀硫酸溶液质量增加87g
3．（2025 高三·陕西西安·联考）西北工业大学张建团队于国际著名期刊Angew 上报道了一种新型多功
能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是
A．放电过程中，
通过质子交换膜从左室传递到右室
B．
电极反应为
C．
电极反应为
D．处理废水过程中溶液
不变，无需补加
4．（2024·陕西·一模）中国科学技术大学陈教授团队结合其前期工作，开发了一种高性能的水系锰基锌
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电池。其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，
溶液的浓度增大。下列说法不正确的是
A．
电极为正极
B．a 膜为阴离子交换膜，b 膜为阳离子交换膜
C．正极区添加浓KOH 溶液可提供该电池持续供电的动力
D．电池的总反应：
5．（2025 高三·陕西·开学考试）一种新型二次锌-空气电池原理如图所示，其中a、b 为惰性电极，NaOH
溶液中Zn2+以
存在。下列说法错误的是
A．放电时，电极b 为正极，发生还原反应
B．放电时，Zn 电极反应式为Zn + 4OH− − 2e− =
C．充电时，Zn 电极接外接电源负极
D．充电时，当外电路通过4 mol e−时，a 电极理论上生成3 mol HCOO−
6．（2024·陕西渭南·模拟预测）一种双阴极微生物燃料电池的工作原理如图所示(燃料为
)。下列
说法正确的是
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A．放电时，缺氧阴极和好氧阴极相当于原电池的负极
B．“缺氧阴极”的电极反应式为
C．若“厌氧阳极”流出1mol 电子，则该区域理论上消耗
的质量为7.5g
D．放电时，“缺氧阴极”区域质量增加，“好氧阴极”区域质量减轻
7．（2024 高三·山西·开学考试）一种新型
可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确
的是
A．该电池有机介质可以用
溶液代替
B．放电时，
通过钠离子交换膜向Ｍ极移动
C．放电时，N 极电极反应式为
D．充电时，每生成
，有机电解质的整体质量减小
8．（2025 高三·山西吕梁·开学考试）装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电时的总反应为
。
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图中的离子交换膜只允许
通过，C、D、F 均为石墨电极，E 为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时
E 电极质量减少1.28g。
下列说法正确的是
A．电池工作过程中
通过离子交换膜向左侧移动
B．装置乙中C 电极产生的气体是
，体积为112 mL(标准状况下)
C．装置乙工作过程中溶液pH 先减小后不变
D．装置丙中F 电极的电极反应式为
1．（2024·陕西渭南·联考）新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。请回答下列问题：
(1)如图所示为水溶液锂离子电池体系。放电时，电池的负极是 (填“a”或“b”)，溶液中
从
(填“a 向b”或“b 向a”)迁移。
(2)钴酸锂电池是目前常见的锂离子二次电池，电池总反应为
，用它做
电源按如图装置进行电解。通电后，d 电极附近先出现白色沉淀(CuCl)。
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①放电时，负极反应式为 。
②该电池充电时，n 极为电源的 极，试写出装置II 中d 电极附近产生白色沉淀的反应式
。
③电极a 上的现象是 。
④若装置I 为铜上镀银，则装置I 中U 形管内的溶液为 (填化学式，下同)，电解一段时间后，
若铜棒上无气体产生，要使溶液恢复原状态，需加入 。
2．（2025·陕西榆林·调研）化学电池在日常生活中有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)下列相关说法正确的是_______(填字母)。
A．单位质量或单位体积所能输出能量的多少，是判断电池优劣的指标之一
B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用
C．电能属于一次能源
D．原电池正极和负极必须是金属
(2)纯电动车采用了高效耐用的新型可充电电池，该电池的总反应式为
①该电池放电时负极的电极反应式为 。
②充电时每转移3mol 电子，电解质溶液增重 g。
③如下图所示是一种锌—空气电池，适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn 转化为
[电极反应
]。每转移0.1mol 电子，消耗标准状况下空气的体积为 L(假设
占空气体积的
)，溶液中
(填“增大”“减小”或“不变”)。
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(3)利用电池原理治理各种污染是科研工作人员致力研究的重要课题之一：硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的
有毒气体，我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如下图所示。
a
①极名称为 ，b 极电极反应式为 。
②
气体去除的原理为 (语言叙述)。
3．（2024·陕西宝鸡·联考）现有如图所示的原电池装置，插入电解质溶液前Cu 和Fe 电极的质量相等。
请回答下列问题：
(1)当图Ⅰ中的电解质溶液为稀硫酸时，铜片作 极，铁片上的电极反应方程式为 ；
图中箭头的方向表示 (填“电子”或“电流”)的流向。
(2)①当电解质溶液为某溶液时，两电极的质量变化曲线如图Ⅲ所示，则该电解质溶液可以是下列中的
(填字母)。
A．稀硫酸 B．
溶液 C．稀盐酸 D．
溶液
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Cu
②
电极的电极反应式为 ；6min 时Cu 电极的质量为 g。
4．（2024·陕西西安·联考）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，
电解质溶液为KOH 溶液。某研究小组以甲烷燃料电池(装置甲)为电源，模拟氯碱工业生产原理，装置如图
所示。请回答以下问题：
(1)B、D 的电极名称分别是 、 。
(2)C 极可以选用的材料是 (填标号)。
A．铁棒
B．银棒
C．石墨棒
D．铜棒
(3)该装置开始工作时，Cl-向 极(填“C”或“D”)移动，工作一段时间后观察到D 极的现象是 ，
C 极发生的电极反应为 。
(4)甲装置中K+向 极(填“A”或“B”)移动，A 极发生的电极反应为 。
(5)装置甲、乙中的电解质溶液足量，当电路中通过0.4mol 电子时，气体a、b 的总物质的量与气体c、d 的
总物质的量之比为 。
(6)若以装置甲为电源，要在铁器上镀铜，则铁器应连接 (填“A”或“B”)极。
5．（2025 高三·山西·联考）石油、天然气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气中普遍含有
，
对
回收处理并加以利用是人们普遍关心的问题。已知
、
。
回答下列问题：
最近我国在太阳能光电催化-化学耦合处理硫化氢研究中取得新进展，相关装置如下图所示。a 极区依次发
生的反应为 、 。
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6．（2025 高三·山西·调研）氨是重要的化工产品，也是重要的化工原料之一，我国目前氨的生产能力居
世界首位。运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，回答下列问题：
我国科研人员以二硫化钼
作为电极催化剂，研发出一种Zn—NO 电池系统，该电池同时具备合成氨
和对外供电的功能，其工作原理如图所示(双极膜可将水解离成
和
，并实现其定向通过)。电池负极
的电极反应式为 ，双极膜的右侧为 交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)。
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