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题型11 新型电化学装置分析
目录
.....................................................................................................................................1
【考向一】新型一次电池装置分析..................................................................................................................1
【考向二】新型可充电池装置分析..................................................................................................................4
【考向三】新型燃料电池装置分析..................................................................................................................8
【考向四】新型电解装置分析........................................................................................................................ 11
【考向五】桥膜式电化学装置分析................................................................................................................16
【考向六】串联组合式电化学装置分析........................................................................................................21
【考向七】金属腐蚀型原电池装置分析........................................................................................................24
【考向八】金属防护型电化学装置分析........................................................................................................28
【考向九】守恒法在电化学计算中应用........................................................................................................31
...................................................................................................................................34
【考向一】新型一次电池装置分析
【典例1】（2023·海南卷）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
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
1
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D．每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol 电子的电量
1．原电池工作原理示意图
2．原电池正极和负极的5 种判定方法
3．微粒流向
(1)电子流向：负极→正极(电流的方向正好相反)。
[注意] 电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。
(2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．盐桥式原电池
①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路
②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流
③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开
5．一次电池
（1）特点：只能使用一次，不能充电复原继续使用
（2）代表：碱性锌锰干电池、酸性锌锰干电池
6．几种一次电池的电极反应式
（1）碱性锌锰干电池
①电池反应：Zn+2MnO2+2H2O
2MnOOH+Zn（OH）2
2
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②负极反应：Zn+2OH
－ －
2e
－
Zn
（
OH
）
2
③正极反应：2MnO2+2H2O+2e
－
2MnOOH+2OH
－
（2）纽扣式锌银电池
①电池反应：Zn+Ag2O+H2O
Zn（OH）2+2Ag
②负极反应：Zn+2OH
－ －
2e
－
Zn
（
OH
）
2
③正极反应：Ag2O+H2O+2e
－
2Ag+2OH
－
【变式1-1】（2023 上·河北张家口·高三河北省尚义县第一中学校联考）化学电源在日常生活和高科技领域
中都有广泛应用。下列说法正确的是
A．甲：对比普通锌锰干电池，碱性锌锰电池的比能量和可储存时间均有所提高
B．乙：负极的电极反应式为
C．丙：锌筒作负极，发生氧化反应，消耗
时内电路中有
电子转移
D．丁：电池放电过程中，负极质量逐渐变轻
【变式1-2】（2023 上·河南·高三统考期中）锂—海水电池在海洋能源领域备受关注。下列说法错误的是
A．海水起电解质溶液的作用
B．锂为负极，发生的电极反应：
C．锂电极应与海水直接接触
D．正极反应式：
【考向二】新型可充电池装置分析
【典例2】（2023 上·四川成都·高三石室中学校考）以柏林绿Fe[Fe(CN)6]为代表的新型可充电钠离子电池，
其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是
3
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A．放电时，Na＋通过交换膜从右室移向左室
B．放电时，Mo 箔上的电势比Mg 箔上的高
C．充电时，Mg 箔接电源的负极
D．充电时，阴极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－= Na2Fe[Fe(CN)6]
二次电池
（1）放电时为原电池，电极属性为正负极；充电时为电解池，电极属性为阴阳极
（2）阳极连正极，阴极连负极，电极反应和电极反应式相反，充放电时电极互变
①充电时，阳极变成正极，阴极变成负极
②放电时，正极变成阳极，负极变成阴极
（3）铅蓄电池：Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
①负极反应：Pb+SO4
2－－2e－
PbSO4
②正极反应：PbO2+4H++SO4
2－+2e－
PbSO4+2H2O
③阳极反应：PbSO4+2H2O－2e－
PbO2+4H++SO4
2－
④阴极反应：PbSO4+2e－
Pb+SO4
2－
（4）钴酸锂电池：LixC6+Li1－xCoO2
C6+LiCoO2
①负极反应：LixC6－xe－
C6+xLi+
②正极反应：Li1－xCoO2+xLi+
LiCoO2－xe－
③阳极反应：LiCoO2－xe－
Li1－xCoO2+xLi+
4
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④阴极反应：C6+xLi++xe－
LixC6
（5）LaNi5H6+6NiOOH
LaNi5+6Ni(OH)2（储氢合金和储氢物质中各元素的化合价均为0 价）
①负极反应：LaNi5H6－6e－+6OH－
LaNi5+6H2O
②正极反应：6NiOOH+6e－
6Ni（OH）2+6OH－
③阳极反应：6Ni（OH）2+6OH－－6e－
6NiOOH+6H2O
④阴极反应：LaNi5+6H2O+6e－
LaNi5H6+6OH－
【变式2-1】（2023 上·广东深圳·高三红岭中学校考）一款可充放电固态卤离子穿梭电池工作时原理如图所
示，I 室、Ⅱ室、Ⅲ室均为HGPE 凝胶聚合物电解质，下列说法正确的是
A．交换膜1、2 分别为氯离交换膜和阳离子交换膜
B．放电时，b 为正极，发生还原反应
C．充电时，a 电极反应为：
D．充电时，每转移1mol 电子，b 电极增重35.5g
【变式2-2】（2023 上·河南周口·高三长垣市第一中学校联考）我国科学家发明了一种
二次电池，
装置如图所示，X、Z 区域的电解质溶液不同，各为
溶液和KOH 溶液中的一种。已知放电、充电过
程中，X、Y、Z 区域始终均为单一电解质溶液。下列说法错误的是
A．充电时，阴极反应为
B．放电时，正极反应为
5
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C．Z 区域的电解质溶液为
溶液，充电时Z 区域溶液的pH 减小
D．放电时Y 区域
溶液浓度减小，N 膜为阴离子交换膜
【考向三】新型燃料电池装置分析
【典例3】（2023 上·上海浦东新·高三上海南汇中学校考）2022 年北京冬奥会期间，赛区内使用了氢燃料
清洁能源车辆，某氢氧燃料电池工作如图所示。下列说法不正确的是
A．此电池反应为自发的氧化还原反应
B．电极b 表面反应为：
C．电池工作过程中K+向负极迁移
D．氢氧燃料电池将化学能转化为电能的转化率高于火力发电，提高了能源利用率
燃料电池
（1）燃料电池的电极材料
①可燃物在负极上发生氧化反应，如氢气、甲烷、乙醇等还原剂
②助燃物在正极上发生还原反应，如氧气、氯气等氧化剂
（2）燃料电池的总反应：可燃物的燃烧反应兼顾产物和溶液的反应
（3）燃料电池的正极反应式
（4）氧气在正极上的反应式
环境
氧气
氮气
酸性环境
4H++O2+4e－
2H2O
N2+6e－+8H+
2NH4
+
碱性环境
2H2O+O2+4e－
4OH－
N2+6e－+6H+
2NH3
中性环境
2H2O+O2+4e－
4OH－
N2+6e－+6H+
2NH3
熔融氧化物
O2+4e－
2O2－
N2+6e－
2N3－
有CO2存在
O2+4e－+2CO2
2CO3
2－
（5）燃料电池的负极反应式
6
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环境
甲烷
氢气
酸性环境
CH4+2H2O－8e－
CO2+8H+
H2－2e－
2H+
碱性环境
CH4+10OH－－8e－
CO3
2－+7H2O
H2－2e－+2OH－
2H2O
熔融碳酸
盐
CH4+4CO3
2－－8e－
5CO2↑+2H2O
H2－2e－+CO3
2－
H2O+ CO2↑
碳酸盐溶
液
CH4+9CO3
2－－8e－+3H2O
10HCO3
－
H2－2e－+CO3
2－
H2O+ CO2↑
熔融氧化
物
CH4+5O2－－8e－
CO3
2－+2H2O
H2－2e－+O2－
2H2O
环境
甲醇
肼
酸性环境
CH3OH+H2O－6e－
CO2↑+6H+
N2H4－4e－
N2↑+4H+
碱性环境
CH3OH+8OH－－6e－
CO3
2－+6H2O
N2H4－4e－+4OH－
N2↑+4H2O
熔融碳酸
盐
CH3OH－6e－+3CO3
2－
4CO2↑+2H2O
碳酸盐溶
液
CH3OH +7CO3
2－－6e－+2H2O
8HCO3
－
熔融氧化
物
CH3OH +4O2－－6e－
CO3
2－+2H2O
N2H4－4e－+2O2－
N2↑+2H2O
【变式3-1】（2023 上·浙江·高三慈溪中学校联考）一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池
能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是
A．X、Y 交换膜均为质子交换膜
B．电极室C 中溶液经灭菌后通入电极室A
C．b 电极反应式：
D．电极室C 中仅发生还原反应
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【变式3-2】（2023 上·云南大理·高三统考）从绿色化学和环境保护角度来看，燃料电池是最具有发展前途
的发电技术。
3
2燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是
A．该
3
2燃料电池是将化学能转化为电能的装置
B．电池工作时，溶液中的OH-向电极a 迁移
C．当外电路中有3mol 电子通过时，电极a 上消耗22.4LNH3
D．电极b 上的电极反应式为
2
2
-
-
【考向四】新型电解装置分析
【典例4】（2024 上·内蒙古呼和浩特·高三统考期末）浓差电池是电池内某一物质由高浓度变为低浓度且
伴随着能量变化的一类电池，现有如图Ⅰ、Ⅱ所示装置，电极材料均为
，该装置工作时，下列说法正
确的是
A．电子流向：
，
B．
极和
极的电极反应都是：
C．工作一段时间后，图Ⅱ装置中
溶液浓度不变
D．若
通过阴离子交换膜，理论上
极减少
一、电解的原理
1．电解池的构成
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①有与直流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．电解池的工作原理
（1）电极反应
①阳极：连原电池的正极，发生氧化反应。
②阴极：连原电池的负极，发生还原反应。
（2）三个“流向”
①电子流向：阳极---------→阴极
②电流流向：阴极---------→阳极-------→阴极
③离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极
（3）电势高低
①原电池：正极＞负极
②电解池：阴极＞阳极
3．电极按性质分类
（1）惰性电极：由Pt（铂）、Au（金）、C（石墨）组成的电极
（2）活泼电极：除了Pt、Au 以外的其他金属电极
4．阴阳两极上放电顺序
（1）阴极（与电极材料无关）：氧化性强的微粒先放电，放电顺序：
（2）阳极（与电极材料有关）：
①若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
②若是惰性电极作阳极，放电顺序为：
（3）三注意
①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－＞OH－；阴极：Ag+＞Cu2+＞H+。
③电解水溶液时，K+～Al3+不可能在阴极放电。
二、电解原理的应用
1．电解精炼铜（含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt 等杂质）
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（1）电解池的构成
①粗铜作阳极
②精铜作阴极
③硫酸酸化的CuSO4溶液作电解液
（2）电极反应
①阳极：Zn－2e－
Zn2+、Fe－2e－
Fe2+、Ni－2e－
Ni2+、Cu－2e－
Cu2+
②阴极：Cu2++2e－
Cu
2．电镀
（1）电解池的构成
①镀层金属作阳极
②被镀物品作阴极
③含镀层金属离子溶液作电解液
（2）电极反应
①阳极：Cu－2e－
Cu2+
②阴极：Cu2++2e－
Cu _
（3）反应特点
①不能写出总反应方程式
②电解过程中原电解质溶液浓度不变
3．电冶炼：制备K、Ca、Na、Mg、Al 等活泼金属
（1）炼钠的方法：电解熔融的NaCl
①阳极反应：2Cl－－2e－
Cl2↑
②阴极反应：2Na++2e－
2Na
③电解反应：2NaCl
2Na+Cl2↑
（2）炼铝的方法：电解熔融的Al2O3
①阳极反应：2O2－－4e－
O2↑
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②阴极反应：Al3++3e－
Al
③电解反应：2Al2O3
4Al+3O2↑
④不用氯化铝的原因：AlCl3是共价化合物，熔融状态下不导电
⑤冰晶石的作用：作熔剂，降低氧化铝的熔点，节能
⑥阳极石墨被氧气腐蚀，需定期更换
4．电解熔融的碳酸钠
（1）阳极反应：2CO3
2－－4e－
O2↑+2CO2↑
（2）阴极反应：2Na++2e－
2Na
（2）电解反应：2Na2CO3
4Na+O2↑+2CO2↑
【变式4-1】（2023 上·黑龙江·高三校联考期末）我国学者开发了一种新型高效的催化剂，大幅度降低了电
解所需的电压，同时可将
气体变废为宝，其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．
电极与电源负极相连
B．吸收
的反应的离子方程式为
C．交换膜
为质子交换膜，电解时
由
流向
D．标况下，若
电极上生成
，理论上中可处理
分子
【变式4-2】（2024 上·西藏林芝·高三统考期末）镍离子
和钴离子
性质相似，工业上可通过电
化学装置将废水中的
和
分离，装置如图所示(已知：
和乙酰丙酮不反应)。下列说法错误的是
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A．膜a 为阴离子交换膜，膜b 为阳离子交换膜
B．通电过程中Ⅳ室内硫酸浓度逐渐增大
C．Ⅲ室中
参与的反应为
D．通电过程中
极每产生
(标准状况)气体，双极膜内减少
【考向五】桥膜式电化学装置分析
【典例5】（2023·广东·校联考一模）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所
示。下列说法错误的是
A．放电时电极A 为负极，该电池只可选用无水电解液
B．充电时，电极B 上发生的反应是
C．充电时
的移动方向是从电极B 移向电极A
D．放电时，电路中每通过1mol 电子，正极区质量增加40g
1.盐桥式原电池
①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路
②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性，使电池能持续提供电流
③隔离：相互反应的电极和溶液通过盐桥隔离开
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2．离子交换膜在电解池中的作用
（1）隔离：将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触
①防止副反应发生，避免影响所制取产品的质量
②防止副反应发生，避免引发不安全因素（如爆炸）
（2）通透：能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用
（3）实例：氯碱工业中阳离子交换膜的作用
①平衡电荷，形成闭合回路；
②防止Cl2和H2混合而引起爆炸；
③避免Cl2与NaOH 反应生成NaClO，影响NaOH 的产量；
④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH 不纯。
3．常见的离子交换膜（隔膜）
（1）阳离子交换膜：简称阳膜，只允许阳离子通过
（2）阴离子交换膜：简称阴膜，只允许阴离子通过
（3）质子交换膜：只允许氢离子通过
4．含离子交换膜电化学装置的几个区域
（1）原料区
①主料区：加入原料的浓溶液，流出原料的稀溶液
②辅料区：加入辅料的稀溶液，流出辅料的浓溶液
（2）产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域
（3）缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用
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（4）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移
装置
问题
根据O2~4e－~4H+，阳极
产生lmol O2时，有
4mol H+由阳极移向阴
极，则阳极溶液的质量
减轻32g+4g＝36g
【变式5-1】（2024 上·河北石家庄·高三石家庄二中校联考）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，
将两组阴离子、阳离子复合膜反向放置分隔两室电解液，充电、放电时，复合膜层间的H2O 解离成H+和
OH—，工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．放电时和充电时，Pd 电极的电势均高于Zn 电极
B．充电时，OH—由复合膜移向Zn 电极
C．充电时，Pd 电极上发生的电极反应式为HCOOH—2e—=CO2↑+2H+
D．放电时，若外电路中通过1mol 电子，复合膜层间有1molH2O 解离
【变式5-2】（2023 上·甘肃·高三甘肃省会宁县第一中学校联考）在一种微生物细菌作用下苯酚可以转化为
CO2，目前，某研究团队利用电化学原理来模拟处理废水中的苯酚(C6H5OH)，其工作原理如图所示。下列
说法错误的是
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A．b 极为负极，M 为阳离子交换膜
B．a 极的电极反应式为Cr2O7
2-+6e-+7H2O =2Cr(OH)3+8OH-
C．NaCl 溶液的作用是增强导电性
D．该电池不能在高温条件下工作
【考向六】串联组合式电化学装置分析
【典例6】（2023 上·江西宜春·高三江西省宜丰中学校考）某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电
源，进行电解饱和食盐水，如图所示，有关说法正确的是
A．燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应式为CH4+2H2O—8e—=CO2+8H+
B．闭合开关K 后，b 电极上有Cl2生成
C．若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为4L(标准状
况)
D．电解饱和食盐水总反应的离子方程式为Cl—+H2O
OH—+H2↑+Cl2↑
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多池串联池属性的判断
1．有外接电源的全部都是原电池
2．无明显外接电源的一般只有1 个原电池，其余全是电解池
（1）有盐桥的是原电池
（2）有燃料电池的是原电池
（3）能发生自发氧化还原反应的装置为原电池
（4）多个自发，两电极金属性相差最大的为原电池
3．电极的连接顺序：负→阴→阳→阴→…→阳→正
4．串联电路的特点：每一个电极转移的电子数都相等
【变式6-1】（2023 上·河北保定·高三河北省唐县第一中学校考）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓
差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(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．b 电极的电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．c、d 离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
C．电池放电过程中，Cu(l)电极上的电极反应式为Cu2++2e-=Cu
D．电池从开始工作到停止放电，电解池阳极区理论上可生成1molH2SO4
【变式6-2】（2023 上·贵州贵阳·高三贵阳一中校考）
空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、
环保一体化。某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图所示，下列说法正确的是
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A．a 膜为阴离子交换膜
B．乙池中阴极的电极反应式为
C．当浓缩室得到
的盐酸时，M 室溶液的质量变化为
(溶液体积变化忽略不计)
D．标况下，若甲池有
参加反应，则乙池中处理废气(
和
)的总体积为
【考向七】金属腐蚀型原电池装置分析
【典例7】（2023·吉林长春·东北师大附中校考三模）实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
实
验
装置
5min 时现象
25min 时现象
I
铁钉表面及周边未见明显变
化。
铁钉周边出现少量红色和蓝色区
域，有少量红棕色铁锈生成。
Ⅱ
铁钉周边出现红色区域，未见
蓝色出现，锌片周边未见明显
变化。
铁钉周边红色加深，区域变大，未
见蓝色出现，锌片周边未见明显变
化。
下列说法不正确的是
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A．实验Ⅱ中
时出现红色区域，说明铁钉腐蚀速率比Ⅰ快
B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
C．实验I 如果使用纯铁材质铁钉能减慢其腐蚀速率
D．若将Zn 片换成Cu 片，推测Cu 片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
1．金属的腐蚀
（1）化学腐蚀
①反应类型：普通的化学反应
②特点：无电流产生，电子直接转移给氧化剂
（2）电化腐蚀
①反应类型：原电池反应
②特点：有电流产生，电子间接转移给氧化剂
（3）普遍性：两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
2．电化学腐蚀的类型
（1）析氢腐蚀
①形成条件：水膜酸性较强
②特点：在密闭容器中气体压强增大
（2）吸氧腐蚀
①形成条件：形成条件：水膜酸性很弱或呈中性甚至碱性
②特点：在密闭容器中气体压强减小
（3）特殊性：在酸性条件下，氢前的活泼金属发生析氢腐蚀，氢后的不活泼金属发生吸氧腐蚀
（4）普遍性：吸氧腐蚀更为普遍
3．钢铁吸氧腐蚀的过程
（1）腐蚀过程
①负极反应：Fe－2e－
Fe2+
②正极反应：2H2O+O2+4e－
4OH－
③电池反应：2Fe+2H2O+O2
2Fe（OH）2
（2）后续反应
①氧化反应：4Fe（OH）2+O2+2H2O
4Fe（OH）3
②部分分解：2Fe（OH）3
Fe2O3·xH2O +（3－x）H2O
（3）铁锈成分：Fe2O3的复杂水合物（Fe2O3·nH2O）
（4）铁在无氧条件下的生锈过程：Fe
Fe2+
Fe(OH)2
【变式7-1】（2023 上·新疆阿克苏·高三阿克苏地区第一中学校考）关注“实验室化学”并加以实践能有效
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提高同学们的实验素养。下列利用电化学原理设计的实验不能达到目的的是
选
项
A
B
C
D
实
验
用石墨作电极电解饱
和食盐水简易制备
NaClO 消毒液
制备Fe(OH)2，并
观察其颜色
验证铁的吸氧腐蚀
制作简单的燃料电池
装
置
和
试
剂
A．A
B．B
C．C
D．D
【变式7-2】（2023 上·北京西城·高三北京八中校考期中）甲、乙同学分别用下图所示装置验证铁的电化学
防腐原理。
相同时间后进行如下实验
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe 电极附近滴加
溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe 电极附近溶液，滴加
溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，负极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe 电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测
在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护Fe，且Ⅱ保护得更好
【考向八】金属防护型电化学装置分析
【典例8】（2023 上·广东广州·高三统考阶段练习）全世界每年因钢铁锈蚀会造成巨大的损失，为了保护
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地下的钢铁输水管所采取的措施如图所示。下列说法不正确的是
A．钢铁发生吸氧腐蚀正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-
B．导线与Zn 块连接为牺牲阳极法
C．导线应连接外接电源的负极
D．导线与Cu 块连接也可保护钢铁输水管
1．金属的电化学防护
（1）原电池防护法：牺牲阳极的阴极保护法
①负极：比被保护金属活泼的金属
②正极：被保护的金属设备
（2）电解池防护法：外加电流的阴极保护法
①阳极：惰性电极
②阴极：被保护的金属设备
2．金属腐蚀速率的比较
（1）同一金属：离子浓度大＞离子浓度小＞非电解质
（2）同一电解液
①电解质浓度越大，金属腐蚀越快
②电解腐蚀＞原电池腐蚀＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀
（3）不同金属、同一电解液：两金属活动性相差越大，活泼金属腐蚀越快
【变式8-1】（2023 上·浙江·高三校联考阶段练习）下列说法不正确的是
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A．图①：进行化学实验时，需要佩戴护目镜，以保护眼睛
B．图②：可用于分离植物油和水的混合液
C．图③：可用于硫酸钠的焰色试验
D．图④：牺牲阳极法保护钢铁设备的示意图
【变式8-2】（2023 下·广东河源·高三统考开学考试）埋在土壤中的输油钢制管道容易被腐蚀。已知对管道
1 和管道2 进行如图所示的电化学防护设计。下列说法错误的是
A．对管道1 进行防腐时，需要定期更换镁块
B．管道1 的电势低于Mg 块
C．区域②采用外加电流法
D．区域②通入保护电流使管道2 表面腐蚀电流接近于0
【考向九】守恒法在电化学计算中应用
【典例9】（2023·广西南宁·南宁三中校联考模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，
下列说法正确的是
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A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
B．乙池中的Ag 不断溶解
C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO 固体
D．当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g 固体
1．电子守恒和电荷守恒列关系式
（1）电子守恒：两极得失电子数相等
①串联电路各支路转移的电子数相同，按支路算
（2）电荷守恒：1 个电子对应1 个正电荷或负电荷
（3）常用关系式：O2~4e－~4Ag~2Cu~2H2~2Cl2~4OH－~4H+~
4
n Mn+
2．电化学计算的物理公式
（1）电量公式：Q＝It＝nNAq＝nF
（2）电能公式：W＝UIt＝UQ
①n——得失电子的物质的量（mol）
②NA——阿伏加德罗常数（6.02×1023mol－1）
③q——1 个电子所带的电量（1.60×10－19C）
I——
④
电流强度（A）
t——
⑤
时间（s）
⑥F——法拉弟常数（96500C/mol）
U——
⑦
电压（V）
W——
⑧
电能（J）
3．几个注意问题
（1）气体体积相关计算时，必须注明标准状况
（2）计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移
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【变式9-1】（2023 上·河北石家庄·高三河北新乐市第一中学校考）在如图串联装置中，通电片刻即发现乙
装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是
A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e−=Cu
B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化
C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态
D．标准状况下当甲中产生4.48 L 气体时，丙中Cu 电极质量增加21.6 g
【变式9-2】（2023·湖北武汉·统考模拟预测）设
是阿伏加德罗常数的值。下列说法中正确的是
A．标准状况下，22.4LNO2所含质子数为
B．1mol
与足量
反应时，转移电子数为
C．50mL 12mol/L 的盐酸与足量
共热，生成水分子的数目为
D．铅酸蓄电池的正极质量增加3.2g 时，电路中通过的电子数目为
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1．（2023·河北卷）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
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
2．（2023·广东卷）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
A．
作原电池正极
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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
3．（2023·浙江卷）下列说法正确的是
A．图①装置可用于制取并收集氨气
B．图②操作可排出盛有
溶液滴定管尖嘴内的气泡
C．图③操作俯视刻度线定容会导致所配溶液浓度偏大
D．图④装置盐桥中阳离子向
溶液中迁移
4．（2023·辽宁卷）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
通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
5．（2023·全国卷）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
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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
6．（2023·全国卷）根据实验操作及现象，下列结论中正确的是
选
项
实验操作及现象
结论
A
常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显
现象
稀硝酸的氧化性比
浓硝酸强
B
取一定量
样品，溶解后加入
溶液，产生白色沉淀。加入浓
，仍有沉淀
此样品中含有
C
将银和
溶液与铜和
溶液组成原电池。连通后银表面有银白色
金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝
的金属性比
强
D
向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅
溴与苯发生了加成
反应
A．A
B．B
C．C
D．D
7．（2023·全国卷）一种以
和
为电极、
水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。
放电时，
可插入
层间形成
。下列说法错误的是
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A．放电时
为正极
B．放电时
由负极向正极迁移
C．充电总反应：
D．充电阳极反应：
8．（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是
A．放电时负极反应：
B．放电时
透过多孔活性炭电极向
中迁移
C．放电时每转移
电子，理论上
吸收
D．充电过程中，
溶液浓度增大
9．（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误
的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N 极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
10．（2022·广东卷）科学家基于
易溶于
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(如图)。充电时电极a 的反应为：
。下列说法正确的
是
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A．充电时电极b 是阴极
B．放电时
溶液的
减小
C．放电时
溶液的浓度增大
D．每生成
，电极a 质量理论上增加
1．利用热再生氨电池可实现
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
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
电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：
D．
扩散到乙室将对电池电动势产生影响
2．设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH 稳定，借助其降解乙酸盐生成
，将废旧锂离子电
池的正极材料
转化为
，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材
料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是
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A．装置工作时，甲室溶液pH 逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为
D．若甲室
减少
，乙室
增加
，则此时已进行过溶液转移
3．CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ 是固体电
解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ 之间的界面X 会生成固体Li2O。下列说法错
误的是
A．CO
迁移方向为界面X →电极b
B．电极a 上消耗的O2和电极b 上产生的CO2的物质的量之比为1：1
C．电极b 为负极，发生的电极反应为2CO
-4e-=O2↑+2CO2↑
D．电池总反应为Li2CO3=Li2O+CO2↑
4．pH 计是一种采用原电池原理测量溶液pH 的仪器。如图所示，以玻璃电极(在特制玻璃薄膜球内放置已
知浓度的HCl 溶液，并插入Ag—AgCl 电极)和另一Ag—AgCl 电极插入待测溶液中组成电池，pH 与电池的
电动势E 存在关系：pH=(E-常数)/0.059。下列说法正确的是
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A．如果玻璃薄膜球内电极的电势低，则该电极反应式为：AgCl(s)+e-=Ag(s)+Cl-(0.1mol·L-1)
B．玻璃膜内外氢离子浓度的差异不会引起电动势的变化
C．分别测定含已知pH 的标准溶液和未知溶液的电池的电动势，可得出未知溶液的pH
D．pH 计工作时，电能转化为化学能
5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O 和Zn，电解质溶液为KOH 溶液，总反应式
为Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2，下列说法中不正确的是（ ）
A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn
B．正极发生的反应是Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH-
C．工作时，负极区溶液c(OH-)减小
D．溶液中OH-向正极移动，K+、H+向负极移动
6．（2023 上·黑龙江·高三校联考期末）钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。一种钠离子电池构造
示意图如下，已知电池反应：
放电，下列说法错误的是
A．钠离子电池比锂离子电池内阻大，短路时不易发热，具备更高安全性
B．充电时，阳极的电极反应式为
C．放电时，正极钠的化合价未发生改变
D．废旧钠离子电池进行“放电处理”让
进入硬碳中而有利于回收
7.（2023 上·辽宁锦州·高三渤海大学附属高级中学校考）某科研机构研发的NO—空气燃料电池的工作原理
如图所示，下列叙述正确的是
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A．a 电极为电池负极
B．电池工作时
透过质子交换膜从右向左移动
C．当外电路中通过0.2mol 电子时，a 电极处消耗
D．b 电极的电极反应：
8.（2024 上·辽宁锦州·高三统考期末）盐酸羟胺(
)是一种常见的还原剂和显像剂，其化学性质类
似
。工业上采用图1 装置进行制备，其电池装置中含Fe 的催化电极反应机理如图2 所示。不考虑溶
液体积的变化，下列说法正确的是
A．电子从含Fe 的催化电极流出沿导线流入Pt 电极
B．图2 中，X 为
和
，Y 为
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH 减小
D．理论上，当有标准状况下
参与反应时，左室溶液质量增加3.3g
9．（2024 上·浙江绍兴·模拟）某兴趣小组用铅酸蓄电池为电源，电解
溶液制备
，电解的
工作原理如图，下列叙述错误的是
A．铅酸蓄电池中的
电极为电源的X 电极
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B．该电解装置实现了反应：
C．该装置工作一段时间之后，理论上Ｍ室的
变小
D．理论上每生成1
，铅酸蓄电池中Y 极增加的质量为96g
10．（2023 上·福建福州·高三福州三中校考）利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物
NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法正确的是
A．a 极反应：CH4－8e－+4O2－ = CO2+2H2O
B．A 膜和C 膜均为阴离子交换膜，B 膜为阳离子交换膜
C．可用铁电极替换阳极的石墨电极
D．a 极上通入2.24L 甲烷，理论上产品室可新增0.4mol Ca(H2PO4)2
11．（2023 上·山东临沂·高三统考）图中装置不能达到相应实验目的的是
A．用甲装置探究
、
对
分解的催化效果B．用乙装置测量
体积
C．用丙装置除去
气体中的
D．用丁装置保护钢管柱不被腐蚀
12．（2023·北京海淀·统考二模）甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后
继续进行实验。
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe 电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe 电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
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下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，正极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe 电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护，且Ⅱ保护得更好
33
