题型10 新型电化学装置分析（题型专练）（全国通用）2026年高考化学二轮复习讲练测

题型10 新型电化学装置分析 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 依据原电池原理设计的新型电化学装置 考向02 依据二次电池原理设计的新型电化学装置【重难】 考向03 依据电解池原理设计的新型电化学装置【重难】 考向04 多池串联电化学装置分析【重难】 考向05 电化学装置中离子交换膜的分析 考向06 电化学综合及其计算【重难】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 新型电化学装置题是高考的“宠儿”，它完美考查了学生对原理的迁移应用能力。其核心特征是“去模板化”，装置新颖陌生，但遵循的基本规律不变。新型电化学装置将更多源于液流电池、金属-空气电池、CO₂电催化还原、水处理电解池等国家战略需求领域。设问将更侧重于离子交换膜的选择依据、某一室pH变化的原因、或特定设计（如多孔电极）的目的，考查学生对装置设计的理解深度。膜的核心作用是选择性通过离子以构成回路，同时隔离产物、防止副反应。分析时需明确离子移动方向是为了平衡哪一区域的电荷。可能结合装置，考查电子转移数与气体体积/产物质量的计算，或提供电压-电流曲线，要求判断反应是否发生。电极反应式书写是解题的最终落脚点。遵循电子守恒、电荷守恒和元素守恒。 考向01 依据原电池原理设计的新型电化学装置 【例1-1】（2025·广东卷）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 【例1-2】（2025·黑吉辽蒙卷）一种基于的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 A．放电时向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应： D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 1.判断电极方程式是否正确 （1）看电极反应是氧化反应还是还原反应； （2）看得反应是得电子还是失电子； （3）看产物能否与溶液反应 ①酸性溶液：方程式中不能出现OH-；②碱性溶液：方程式中不能出现H+。 ③看电极产物能否和环境中的其他物质反应 CH4 酸性 碱性 CO O2- 氧化产物 CO2 CO HCO CO O2 酸性 碱性 中性 CO2 还原产物 H2O OH- OH- CO （4）看物质拆分是否正确 ①强酸、强碱、可溶性盐溶液可拆 ②非溶液和熔融状态下进行的反应不能写成离子方程式形式 ③原子团不能拆分 （5）看有无隐含的酸碱性 ①酸性溶液：产物是NH4+、Fe3+、Cu2+等弱阳离子 ②碱性溶液：有金属氧化物、氢氧化物参与的反应 2.新型化学电源中电极反应式的书写三步骤 【变式1-1】（2025·云南·模拟预测）海底沉积层微生物燃料是一种新型海洋可再生能源，用该燃料设计的原电池产电原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极电势低于极 B．b极发生还原反应 C．海底沉积层产生的通过海水向极移动 D．理论上海底沉积层中消耗，电路中转移电子 【变式1-2】 （2025·辽宁沈阳·二模）我国科技工作者研发的碱式混合硝酸锌电池工作原理如图所示。图中双极膜中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法中错误的是 A．M膜是阴离子交换膜 B．催化电极上的电势比锌电极上的高 C．负极区的反应为 D．当正极区变化为时，锌电极质量会减少 考向02 依据二次电池原理设计的新型电化学装置 【例2-1】（2025·重庆卷）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 【例2-2】（2025·浙江卷）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，优先于通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为 D．充电时，锂电极接电源负极 1.二次电电池的特点 （1）放电时为原电池，电极属性为正负极 （2）充电时为电解池，电极属性为阴阳极 （3）阳极连正极，电极反应式相反，充电时变成阳极 （4）阴极连负极，电极反应式相反，充电时变成阴极 （5）充电时，电池上“-”极应接电源的负极 2.二次电池的充放电原理 3.二次电池的充放电规律 a.充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 b.工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 4.二次电池电极反应式的书写方法 a.标：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质。 b.写：写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存) c.减：在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 【变式2-1】（2025·山东·二模）我国某研究团队近期研发了以双极膜(该膜可将水解离成H+和并定向通过)为交换膜的酸碱隔离电解液新型可充电锌锰干电池，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，Zn电极电势比MnO2极电势高 B．放电时，双极膜中阴、阳离子分别向左、右移动 C．放电时，正极电极反应式为 D．充电时，当电路中转移0.2mol电子，电解质溶液1质量减少6.5g 【变式2-2】（2025·甘肃白银·二模）锌铁液流电池安全、稳定、电解液成本低。如图为以和作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。 已知：聚苯并咪唑(PBI)膜允许通过。下列说法正确的是 A．充电过程中，总反应为 B．放电过程中，左侧池中溶液pH逐渐减小 C．充电过程中，当通过PBI膜时，导线中通过 D．充电过程中，阴极的电极反应为 考向03 依据电解池原理设计的新型电化学装置 【例3-1】（2025·北京卷）用电解溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 A．，说明实验i中形成原电池，反应为 B．，是因为ii中电极Ⅱ上缺少作为还原剂 C．，说明iii中电极I上有发生反应 D．，是因为电极I上吸附的量：iv>iii 【例3-2】（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．产生标准状况下时，理论上可转化的 C．再锂化过程中，向电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 1.电极产物判断 （1）阳极产物的判断 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：活泼电极＞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＋。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 2.电极反应式、电解方程式的书写 （1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 （2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 （3）然后排出阴、阳两极的放电顺序： 阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 （4）分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 （5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。 3.分析电解过程的思维流程 【变式3-1】（2025·安徽合肥·模拟预测）次磷酸钴广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图。下列说法错误的是 A．石墨与电源负极相连 B．A膜是质子交换膜 C．阴极反应式为 D．外电路转移2mol电子，理论上生成1mol产品 【变式3-2】（2025·云南昆明·模拟预测）我国科研人员利用电化学将硝酸盐污染物转化为具有高附加值的氨，为硝酸盐废水处理提供有效途径，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接直流电源的正极 B．电极b的反应有 C．阳极区产生与阴极区消耗的物质的量相等 D．若废水酸性较强，则电极b生成，且易发生析氢副反应 考向04 多池串联电化学装置分析 【例4-1】（2025·甘肃卷）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水()电解系统(如下图)。以新型为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B．在外电路中，电子从电极1流向电极4 C．电极3的反应为： D．理论上，每通过2mol电子，可产生 【例4-2】（2025·河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的减小 C．电极b上发生的电极反应式为 D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 【变式4-1】（2025·山西晋城·模拟预测）科学家设计了一种能产生羟基自由基()的原电池—电解池组合装置，能将苯酚氧化为和，实现发电、环保二位一体，其工作原理如图所示(微生物在强酸性条件下，活性会减弱)。下列说法正确的是 A．a极为阳极 B．a极区每产生1 mol ，c极区溶液质量减轻3 g C．b极区消耗1 mol ，理论上外电路转移24 mol电子 D．N为阴离子交换膜，可防止阴极区酸性增强 【变式4-2】（2025·贵州遵义·一模）科学家们从耐盐碱植物中获得灵感，设计了一种用于提取、存储和释放锂离子的装置，如图所示，盐水池中主要为LiCl溶液。下列说法正确的是 A．电势最高的电极是a B．右室电极释放到淡水中 C．c电极的反应式为 D．左室内的盐水浓度高于盐水池内浓度 考向05 电化学装置中离子交换膜的分析 【例5-1】（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【例5-2】（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中，向左室迁移 B．电解过程中，左室中的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．完全转化为的电解总反应： 1.离子交换膜的分类和应用 2.含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 【变式5-1】（2025·山西大同·三模）用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为NaCl，还含有等杂质)。下列说法错误的是 A．交换膜I为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C．若将含有的废水完全处理，可除去NaCl的质量为292.5g D．a极电极反应式： 【变式5-2】（2025·河南漯河·三模）新能源电动汽车电池大致可以分为五种类型，分别是铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池。某磷酸铁锂电池工作时的总反应为，原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极电势： B．放电时，负极的电极反应为 C．充电时，移动方向不变 D．该电池的电解质可选择溶液以增强导电性 考向06 电化学综合及其计算 【例6-1】（2025·四川卷）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时、还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为 【例6-2】（2025·安徽卷）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许通过。下列说法正确的是 A．放电时电解质溶液质量减小 B．放电时电池总反应为 C．充电时移向惰性电极 D．充电时每转移电子，降低 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 (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。 【变式6-1】（2025·浙江绍兴·一模）己二腈是工业制造尼龙-66的原料，利用丙烯腈(，不溶于水)为原料、高浓度季铵盐水溶液[季铵盐的阳离子在阴极表面会形成一个疏水的界面层，提高电解效率]为电解液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是 A．的作用之一是抑制副反应： B．若交换膜为阴离子交换膜，则一段时间后阳极区由无色变成橙色 C．当电路中转移1mol 时，阳极室溶液质量减少9g D．电解质季铵盐中R越大，电解效率越高 【变式6-2】 （2025·广东惠州·三模）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。下列说法正确的是 A．放电时，负极反应： B．充电时，阴极区溶液中浓度逐渐降低 C．理论上每消耗，正极区的减少(标准状况下) D．理论上每生成，转移的电子数为 1.（2025·贵州铜仁·模拟预测）锌-空气二次电池具有性能高、寿命长的可充电等优点，其原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电过程中，b极的电极电势高于a极的电极电势 B．放电过程中，OH-由b极区向a极区迁移 C．充电过程中，a极的电极反应为：[Zn(OH)4]2-+ 2e-=Zn +4OH- D．充电过程中，a、b电极附近溶液pH均不变 2.（2025·陕西商洛·模拟预测）我国科学家通过超低电位下电催化硝酸盐与甲醇在/复合电极上反应，其原理如图，其中离子交换膜只允许通过。下列说法错误的是 A．电极b为阳极 B．电极上的电极反应式为 C．理论上每生成1 mol ，就有4 mol 通过离子交换膜 D．KOH溶液在反应过程中pH保持不变 3.（2025·浙江·一模）我国目前已经实现通过电化学合成尿素，模拟装置如图所示。下列说法不正确的是 A．极上的电势比极上的电势高 B．阴极反应式为 C．电路上转移电子时，理论上有通过交换膜向左迁移 D．电解一段时间极区溶液不变 4.（2025·甘肃白银·模拟预测）钠离子电池相对于锂电池具有更好的安全性能。下图是一种可充电钠离子电池的工作示意图，已知该电池的电解质溶液是溶液，化合物中Ni均显+2价。下列说法正确的是 A．放电过程中，通过阳离子交换膜向N极区移动 B．充电时，M极接电源正极 C．电池工作时，N极的电极反应为 D．若N极质量变化了23 g，则电路中转移的电子数为 5.（2025·河北秦皇岛·模拟预测）电解苯酚的乙腈水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（），装置如图，其中电极材料均为石墨。下列说法错误的是 A．电极a为负极 B．装置工作时，乙室溶液pH减小 C．c的电极反应式为 D．合成1mol扑热息痛，理论上甲室质量增重64g 6.（2025·山东·一模）使用惰性电极及阳离子交换膜和阴离子交换膜电解磷酸钠溶液同时制备氢气、氧气、氢氧化钠溶液和磷酸溶液四种产品。是气体出口，下列说法错误的是 A．电极材料分别为石墨棒和铁棒 B．两口开始时分别输入稀磷酸溶液和稀氢氧化钠溶液 C．口输出的溶液，反应生成溶质的物质的量比为 D．若G口输入次磷酸钠溶液，则A口输出的是次磷酸溶液 7.（2025·四川眉山·模拟预测）用电化学方法可以去除循环冷却水(含有苯酚等)中的有机污染物，同时经处理过的冷却水还能减少结垢，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．b为电源的正极 B．钛基电极上的反应为 C．碳钢电极底部有生成 D．每处理1 mol苯酚，转移24 mol电子 8.（2025·辽宁丹东·二模）电解硫酸钠溶液制取某电池材料的前驱体，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．b电极电势低于a B．交换膜B为阳离子交换膜 C．通电一段时间后，Ⅰ室pH降低 D．当Ⅲ室产生0.2 mol 时，理论上Ⅰ室中质量减少3.2 g 8.（2025·广西南宁·模拟预测）硅锰原电池在酸性环境下的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电过程中，负极区溶液pH减小 B．导线上每通过，正极区溶液质量增加43.5g C．正极的电极反应式为： D．将交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳 10.（2025·浙江·一模）中国科大研究团队开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法不正确的是 A．放电时，电解质溶液质量减少 B．充电时，Li+移向惰性电极 C．充电时，阳极电极反应为 D．该锂-氢可充电电池对比传统锂离子电池的优势在于降低成本和提高安全性 11.（2025·甘肃白银·模拟预测）近期报道了一种新型低成本、高性能的光辅助可充电水系钠离子电池(装置如图所示)。该电池的放电原理与传统钠离子电池相同；光照时，嵌入正极电解液中的TiO2电极产生电子(e-)和空穴(h+)，驱动两极反应而完成充电。下列说法错误的是 A．放电时需断开K，且TiO2电极避光存储 B．放电时，负极反应式为 C．充电时，TiO2电极反应式为 D．充电时闭合K，转移1 mol e-同时有1 mol Na+通过隔膜 12.（2025·山东潍坊·模拟预测）水系铵根离子可充电电池具有成本低、安全、无污染等优点，其中电极含V、C、N元素，电解质溶液中主要存在团簇离子，放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，电极电势： B．充电时，向极方向移动 C．放电时，Y极的电极反应式为 D．充电时，电解质溶液中每增加极质量减少 13.（2025·山西吕梁·三模）某有机物作电极材料的水系二次电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电极a为负极，发生还原反应 B．放电时，正极反应式为 C．充电时，电极b连外接电源负极 D．充电时，每转移，右室离子数目减少 14.（2025·湖南张家界·三模）一种可充电电池的放电原理如图所示。下列说法错误的是 A．离子交换膜为阳离子交换膜 B．该电池中不能使用电解质的水溶液代替有机电解质 C．充电时，阴极的电极反应式为 D．用锂电极代替钠电极放电时，消耗等质量的锂电极时放电量较低 15.（2025·甘肃白银·三模）我国科学家设计了一款高能量可充电锂硫电池，锂硫电池放电过程中涉及变化S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2→Li2S。下列说法正确的是 A．电池工作时，硫碳复合电极的电势低于锂电极 B．放电时Li+由硫碳复合电极迁移至金属锂电极 C．充电时，硫碳复合电极上的电极反应为 D．放电时，当2.56gS8全部转化为Li2S2时，理论上外电路流过0.08mol电子 16.（2025·甘肃白银·三模）科学家研发的一种新型的可充电电池的工作原理示意图如图，电池反应为 。下列说法不正确的是 A．放电时，向钙电极移动 B．充电时，阳极的电极反应为 C．锂离子导体膜的作用是允许通过，不允许水分子通过 D．充电时，当转移电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻 17.（2025·河南·三模）燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．电极为正极 B．将由电极区向电极区移动 C．该电池反应放出大量的热 D．电极的电极反应式为 18.（2025·云南怒江·二模）水系锌锰二次电池放电时存在电极剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量固体能很大程度恢复“损失”的容量，原理如图所示。已知膜只允许通过。下列说法错误的是 A．的氧化性强于 B．充电时，电路中每通过，阳极区溶液减少 C．放电时的总反应： D．膜的优点是能有效抑制电池的自放电 19.（2025·河北廊坊·三模）科学家研制出一款超快速充电锂-硫二次电池，可为长途旅行电动汽车和商用无人机供电。工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．可用水溶液替代 B．放电时，电极电势： C．放电时，极反应式为 D．充电时，极生成时转移电子 20.（2025·陕西·模拟预测）可充电水系锌-二氧化碳电池，当闭合时，其原理如图所示。已知复合膜(由、膜复合而成，膜只允许通过，膜只允许通过)层间的解离成和，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。下列有关说法错误的是 A．闭合，锌电极反应式为 B．闭合，一段时间后，阴极区的不变 C．闭合，从电极流向复合膜 D．闭合，若理论上阳极生成的体积换算为标况标准下，其数值为，则外电路转移电子 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型10 新型电化学装置分析 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 依据原电池原理设计的新型电化学装置 考向02 依据二次电池原理设计的新型电化学装置【重难】 考向03 依据电解池原理设计的新型电化学装置【重难】 考向04 多池串联电化学装置分析【重难】 考向05 电化学装置中离子交换膜的分析 考向06 电化学综合及其计算【重难】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 新型电化学装置题是高考的“宠儿”，它完美考查了学生对原理的迁移应用能力。其核心特征是“去模板化”，装置新颖陌生，但遵循的基本规律不变。新型电化学装置将更多源于液流电池、金属-空气电池、CO₂电催化还原、水处理电解池等国家战略需求领域。设问将更侧重于离子交换膜的选择依据、某一室pH变化的原因、或特定设计（如多孔电极）的目的，考查学生对装置设计的理解深度。膜的核心作用是选择性通过离子以构成回路，同时隔离产物、防止副反应。分析时需明确离子移动方向是为了平衡哪一区域的电荷。可能结合装置，考查电子转移数与气体体积/产物质量的计算，或提供电压-电流曲线，要求判断反应是否发生。电极反应式书写是解题的最终落脚点。遵循电子守恒、电荷守恒和元素守恒。 考向01 依据原电池原理设计的新型电化学装置 【例1-1】（2025·广东卷）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 【答案】C 【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：。 【解析】由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；图a中，ⅰ到ⅱ过程为获得第一个电子的过程，根据题中信息，获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：，同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误；故选C。 【例1-2】（2025·黑吉辽蒙卷）一种基于的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是 A．放电时向b极迁移 B．该电池可用于海水脱盐 C．a极反应： D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力 【答案】D 【分析】放电过程中a、b极均增重，这说明a电极是负极，电极反应式为，b电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e－+2Na+=Na3Ti2(PO4)3，据此解答。 【解析】放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以向b极迁移，A正确；负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确；a电极是负极，电极反应式为，C正确；若以Ag/AgCl电极代替a极，此时Ag失去电子，结合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D错误；故选D。 1.判断电极方程式是否正确 （1）看电极反应是氧化反应还是还原反应； （2）看得反应是得电子还是失电子； （3）看产物能否与溶液反应 ①酸性溶液：方程式中不能出现OH-；②碱性溶液：方程式中不能出现H+。 ③看电极产物能否和环境中的其他物质反应 CH4 酸性 碱性 CO O2- 氧化产物 CO2 CO HCO CO O2 酸性 碱性 中性 CO2 还原产物 H2O OH- OH- CO （4）看物质拆分是否正确 ①强酸、强碱、可溶性盐溶液可拆 ②非溶液和熔融状态下进行的反应不能写成离子方程式形式 ③原子团不能拆分 （5）看有无隐含的酸碱性 ①酸性溶液：产物是NH4+、Fe3+、Cu2+等弱阳离子 ②碱性溶液：有金属氧化物、氢氧化物参与的反应 2.新型化学电源中电极反应式的书写三步骤 【变式1-1】（2025·云南·模拟预测）海底沉积层微生物燃料是一种新型海洋可再生能源，用该燃料设计的原电池产电原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极电势低于极 B．b极发生还原反应 C．海底沉积层产生的通过海水向极移动 D．理论上海底沉积层中消耗，电路中转移电子 【答案】C 【解析】a极反应生成了，发生了还原反应，极为正极，正极电势比负极高，A错误；在微生物作用下生成在极生成了单质，极发生了氧化反应，B错误；a是正极、b是负极，阳离子移向正极，海底沉积层产生的通过海水向正极a极移动，C正确；理论上海底沉积层中消耗，则有在极反应，转移电子，D错误。故选C。 【变式1-2】 （2025·辽宁沈阳·二模）我国科技工作者研发的碱式混合硝酸锌电池工作原理如图所示。图中双极膜中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法中错误的是 A．M膜是阴离子交换膜 B．催化电极上的电势比锌电极上的高 C．负极区的反应为 D．当正极区变化为时，锌电极质量会减少 【答案】D 【分析】根据图中所示，锌电极中的Zn在碱性溶液中失去电子生成，故锌电极为负极；在催化电极上发生反应转化为，N元素化合价降低，发生还原反应，催化电极为正极。根据电池放电时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，双极膜中的通过M膜向负极移动，则M膜为阴离子交换膜，通过N膜向正极移动，则N膜为阳离子交换膜。 【解析】双极膜解离出的OH⁻需向负极区（锌电极区）迁移，M膜允许OH⁻通过，OH⁻为阴离子，故M膜是阴离子交换膜，A正确；催化电极为正极，锌电极为负极，原电池中正极电势高于负极，故催化电极上的电势比锌电极上的高，B正确；锌电极作负极，在碱性条件下失电子生成，反应式为，C正确；正极反应为，消耗10mol H+时转移8mole⁻，则双极膜中有8mol H+通过N膜转移至正极区，此时正极区变化为，锌电极质量会减少，D错误；故选D。 考向02 依据二次电池原理设计的新型电化学装置 【例2-1】（2025·重庆卷）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，N电极上发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：，M电极为负极，电极反应为，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【解析】由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误；由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4molAg，同时消耗，C错误；充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确；故选D。 【例2-2】（2025·浙江卷）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是 A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率 B．充放电时，优先于通过固态电解质膜 C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为 D．充电时，锂电极接电源负极 【答案】C 【分析】电池放电时，锂电极为负极，发生反应：，多孔功能电极为正极，低温时发生反应：，随温度升高Q增大，正极区转化为；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，或失去电子。 【解析】由分析可知，电池总反应方程式为：或，充放电时有参与或生成，因此熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率，A正确；比的半径小，因此优先于通过固态电解质膜，B正确；放电时，正极得到电子，中氧原子为-1价，中氧原子为-2价，因此随温度升高Q增大，正极区转化为，C错误；充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确；故选C。 1.二次电电池的特点 （1）放电时为原电池，电极属性为正负极 （2）充电时为电解池，电极属性为阴阳极 （3）阳极连正极，电极反应式相反，充电时变成阳极 （4）阴极连负极，电极反应式相反，充电时变成阴极 （5）充电时，电池上“-”极应接电源的负极 2.二次电池的充放电原理 3.二次电池的充放电规律 a.充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。 b.工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 4.二次电池电极反应式的书写方法 a.标：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质。 b.写：写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存) c.减：在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 【变式2-1】（2025·山东·二模）我国某研究团队近期研发了以双极膜(该膜可将水解离成H+和并定向通过)为交换膜的酸碱隔离电解液新型可充电锌锰干电池，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，Zn电极电势比MnO2极电势高 B．放电时，双极膜中阴、阳离子分别向左、右移动 C．放电时，正极电极反应式为 D．充电时，当电路中转移0.2mol电子，电解质溶液1质量减少6.5g 【答案】B 【分析】如图，放电时为原电池，Zn电极为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为：；充电时为电解池，Zn电极为阴极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为：，MnO2电极为阳极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，据此回答。 【解析】放电时为原电池，Zn电极为负极，为正极，原电池中负极电势比正极低，故Zn电极电势比极电势低，A错误；放电时为原电池，双极膜解离出H⁺（阳离子）和OH⁻（阴离子），原电池内电路中，阳离子移向正极（右），阴离子移向负极（左），即阴离子OH⁻向左移动，阳离子H⁺向右移动，B正确；由分析知，放电时，正极电极反应式为：，C错误；充电时阴极反应为，转移0.2mol电子生成0.1mol Zn（6.5g，沉积于电极），同时生成0.4mol 。但充电时双极膜中H⁺移向阴极，与反应生成水，溶液质量变化不仅涉及离子转化，还包括水的生成，实际减少量不等于6.5g，D错误；故选B。 【变式2-2】（2025·甘肃白银·二模）锌铁液流电池安全、稳定、电解液成本低。如图为以和作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。 已知：聚苯并咪唑(PBI)膜允许通过。下列说法正确的是 A．充电过程中，总反应为 B．放电过程中，左侧池中溶液pH逐渐减小 C．充电过程中，当通过PBI膜时，导线中通过 D．充电过程中，阴极的电极反应为 【答案】B 【分析】Zn是活泼电极，放电过程中Zn是负极，Zn失去电子生成，电极方程式为；惰性电极为正极，得到电子生成，电极方程式为：；放电过程中，总反应为：。 【解析】充电过程中，总反应和放电总反应相反，为，A错误；放电时左侧为正极区，正极反应为，右侧负极反应为，负极消耗，为维持电荷平衡，从左侧向右侧移动，左侧池浓度减小，pH逐渐减小，B正确； C．结合电子、电荷守恒，充电过程中，当通过PBI膜时，导线中通过，C错误； D．充电时阴极为锌电极，发生还原反应，电极反应应为，D错误；故选B。 考向03 依据电解池原理设计的新型电化学装置 【例3-1】（2025·北京卷）用电解溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 A．，说明实验i中形成原电池，反应为 B．，是因为ii中电极Ⅱ上缺少作为还原剂 C．，说明iii中电极I上有发生反应 D．，是因为电极I上吸附的量：iv>iii 【答案】D 【分析】按照图1电解溶液，石墨1为阳极，发生反应，石墨1中会吸附少量氧气；石墨2为阴极，发生反应，石墨2中会吸附少量氢气；图2中电极Ⅰ为正极，氧气发生还原反应，电极Ⅱ为负极。 【解析】由分析可知，石墨1中会吸附少量氧气，石墨2中会吸附少量氢气，实验i会形成原电池，，反应为2H2+O2=2H2O，A正确；因为ii中电极Ⅱ为新石墨，不含有H2，缺少作为还原剂，故导致，B正确；图2中，电极Ⅰ发生还原反应，实验iii中新石墨可能含有空气中的少量氧气，c＞0，说明iii中电极I上有发生反应，C正确；，实验iii与实验iv中电极Ⅰ不同，，是因为电极I上吸附的量：iv>iii，D错误；故选D。 【例3-2】（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A．电极上发生的反应： B．产生标准状况下时，理论上可转化的 C．再锂化过程中，向电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 【答案】B 【分析】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则 转化为过程中，Co元素化合价由降为+3，得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为，Pt电极为阳极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，据此回答。 【解析】由分析知，电极上发生的反应：，A错误；由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即0.25 mol) 时转移1 mol 电子，理论上转化的，B正确；为阴离子，应向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误；由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生、消耗，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误；故选B。 1.电极产物判断 （1）阳极产物的判断 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：活泼电极＞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＋。 ①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 ②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 2.电极反应式、电解方程式的书写 （1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。 （2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 （3）然后排出阴、阳两极的放电顺序： 阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。 阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 （4）分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。 （5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。 3.分析电解过程的思维流程 【变式3-1】（2025·安徽合肥·模拟预测）次磷酸钴广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图。下列说法错误的是 A．石墨与电源负极相连 B．A膜是质子交换膜 C．阴极反应式为 D．外电路转移2mol电子，理论上生成1mol产品 【答案】B 【分析】Co电极为阳极，连接电源正极，Co被氧化生成Co2+，并向阴极移动，A为阳离子交换膜，石墨电极为阴极，H2O被还原生成H2，同时生成OH-，原料室中Na+向阴极区移动，最终阴极区得到浓NaOH溶液，C膜为阳离子交换膜，原料室中带负电的次磷酸根向阳极区移动，B为阴离子交换膜，最终产品室由于A、B膜的存在，得到次磷酸钴溶液，据此解答。 【解析】石墨为阴极，与电源负极相连，A正确；A膜需允许Co2+从阳极室进入产品室，应为阳离子交换膜，而非仅允许H+通过的质子交换膜，B错误；阴极（石墨）在碱性条件下发生还原反应，水得电子生成H2和OH-，反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，C正确；阳极Co失电子生成Co2+：Co-2e-=Co2+，转移2 mol电子生成1 mol Co2+，同时原料室中有2 mol 迁移至产品室，与Co2+结合生成1 mol Co(H2PO2)2，D正确；故选B。 【变式3-2】（2025·云南昆明·模拟预测）我国科研人员利用电化学将硝酸盐污染物转化为具有高附加值的氨，为硝酸盐废水处理提供有效途径，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极a连接直流电源的正极 B．电极b的反应有 C．阳极区产生与阴极区消耗的物质的量相等 D．若废水酸性较强，则电极b生成，且易发生析氢副反应 【答案】C 【分析】由图可知，H2O在电极a失去电子生成O2，电极a为阳极，电极b为阴极，以此解答。 【解析】电极a发生氧化反应，为阳极，连接直流电源的正极，A正确；电极b为阴极，硝酸根得到电子生成氨气，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，B正确；H2O在电极a失去电子生成O2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，转移相同物质的量电子时，阳极区产生与阴极区消耗的物质的量不相等，C错误；若废水酸性较强，则电极b反应有，且易发生副反应，D正确；故选C。 考向04 多池串联电化学装置分析 【例4-1】（2025·甘肃卷）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水()电解系统(如下图)。以新型为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B．在外电路中，电子从电极1流向电极4 C．电极3的反应为： D．理论上，每通过2mol电子，可产生 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，电极2为正极发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，右侧为电解池，电极3为阳极，产生氧气，电极4产生阴极，产生氢气。 【解析】催化剂生长在泡沫镍电极上可加快电解速率，提高催化效率，A正确；根据分析，电极1是负极，电极4为阴极，电子从电极1流向电极4，B正确；由分析可知，电极3为阳极，发生氧化反应，生成氧气，电极3的反应为：，C正确；根据分析可知，电极2和电极4均产生氢气，理论上，每通过2mol电子，可产生2molH2，D错误；故选D。 【例4-2】（2025·河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．Ⅱ为阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的减小 C．电极b上发生的电极反应式为 D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为，右侧为阳极，电极反应为，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。 【解析】由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A错误 B．a电极的反应为，pH变大，B错误；由分析可知，电极b的反应为，C错误；每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1molLiCl，D正确；故选D。 【变式4-1】（2025·山西晋城·模拟预测）科学家设计了一种能产生羟基自由基()的原电池—电解池组合装置，能将苯酚氧化为和，实现发电、环保二位一体，其工作原理如图所示(微生物在强酸性条件下，活性会减弱)。下列说法正确的是 A．a极为阳极 B．a极区每产生1 mol ，c极区溶液质量减轻3 g C．b极区消耗1 mol ，理论上外电路转移24 mol电子 D．N为阴离子交换膜，可防止阴极区酸性增强 【答案】D 【分析】根据a极区转化为，Cr元素化合价从+6降低到+3，发生还原反应，可推测a电极为正极，则b电极为负极，即c为阴极，d为阳极，据此解答。 【解析】a极区转化为，Cr元素化合价从+6降低到+3，发生还原反应，故a电极为正极，A错误；正极反应式为，a极区每产生1mol时转移3mol电子，通过质子交换膜移向阴极的mol，阴极反应式为，mol，molg·mol-1g，即c极区溶液质量不变，B错误；b电极为负极，负极反应式为，消耗1mol，理论上外电路转移28mol电子，C错误；由b极区反应式知，随着反应进行，增大，通过N膜进入b极区，可防止溶液酸性增强，故N膜为阴离子交换膜，D正确；故选D。 【变式4-2】（2025·贵州遵义·一模）科学家们从耐盐碱植物中获得灵感，设计了一种用于提取、存储和释放锂离子的装置，如图所示，盐水池中主要为LiCl溶液。下列说法正确的是 A．电势最高的电极是a B．右室电极释放到淡水中 C．c电极的反应式为 D．左室内的盐水浓度高于盐水池内浓度 【答案】B 【分析】该装置为电解池，连接电源正极的电极d为阳极，连接电源负极的电极a为阴极，电极b为阳极，电极c为阴极，据此作答。 【解析】电势最高的电极是电源正极连接的电极，装置中d电极（LiFePO4）为阳极（连接电源正极），电势最高，a为阴极（连接电源负极），电势最低，A错误；右室d电极（LiFePO4）作为阳极，发生氧化反应：LiFePO4 - e- = FePO4 + Li+，释放Li+到淡水中，B正确；c电极是Ag/AgCl电极，作为阴极应发生AgCl得电子的还原反应：AgCl + e- = Ag + Cl-，而非Ag+ + e- = Ag（Ag+在溶液中不存在，电极材料为Ag/AgCl），C错误；左室中Li+向阴极a（FePO4）移动被消耗（FePO4 + Li+ + e- = LiFePO4），Cl-向阳极b（Ag/AgCl）移动被消耗（Ag + Cl- - e- = AgCl），左室盐水浓度反应之后降低，故左室盐水浓度低于盐水池内浓度，D错误；故选B。 考向05 电化学装置中离子交换膜的分析 【例5-1】（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，据此解答。 【解析】由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确；水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确；由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误；Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确；故选C。 【例5-2】（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电解过程中，向左室迁移 B．电解过程中，左室中的浓度持续下降 C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D．完全转化为的电解总反应： 【答案】B 【分析】由图可知，左侧发生，N元素化合价下降，则左侧是阴极区，右侧发生，Cl元素化合价上升，则右侧是阳极区，据此解答； 【解析】电解池中，阳离子向阴极移动，则，向左室迁移，A正确；电解过程中，先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误；b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，C正确；左侧阴极总反应是，右侧阳极总反应是，将两电极反应相加即可得到总反应，D正确；故选B。 1.离子交换膜的分类和应用 2.含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 【变式5-1】（2025·山西大同·三模）用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为NaCl，还含有等杂质)。下列说法错误的是 A．交换膜I为阴离子交换膜 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C．若将含有的废水完全处理，可除去NaCl的质量为292.5g D．a极电极反应式： 【答案】C 【分析】根据图示，a极CN⁻失电子被氧化为和N2，则a为负极、b为正极，正极H+得电子生成氢气。 【解析】a极为负极，CN⁻被氧化生成和N2，海水中的阴离子需向负极移动以平衡电荷，故交换膜I允许阴离子通过，为阴离子交换膜，故A正确；b极为正极，右室为稀硫酸，正极H+得电子生成氢气，正极消耗H⁺，H⁺浓度降低，溶液pH增大，故B正确；26g CN⁻为1mol，处理1mol CN⁻转移5mol e⁻，淡化海水时，每转移1mol e⁻，移走1mol Na⁺，由于阴离子中含有硫酸根离子，所以不一定移走1mol Cl⁻，故转移5mol e⁻不一定移走5mol NaCl，故C错误；a极CN⁻被氧化为和N2，a为负极，C从+2→+4价，N从-3→0价，2mol CN⁻共失10e⁻，结合碱性环境配平得电极反应式为，故D正确；故选C。 【变式5-2】（2025·河南漯河·三模）新能源电动汽车电池大致可以分为五种类型，分别是铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池。某磷酸铁锂电池工作时的总反应为，原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极电势： B．放电时，负极的电极反应为 C．充电时，移动方向不变 D．该电池的电解质可选择溶液以增强导电性 【答案】B 【解析】由图可知，放电时Li+向电极b移动，原电池中阳离子向正极移动，故b为正极，a为负极。正极电极电势高于负极，则电极电势b > a，A错误；放电时为原电池，负极发生氧化反应，a极为负极，LixC6失去电子生成Li+和C，电极反应式为，B正确；放电时（原电池）Li+向正极（b极）移动，充电时（电解池）Li+向阴极（a极，原电池负极）移动，移动方向改变，C错误；Li为活泼金属，会与水溶液中的水反应，该电池电解质不能选择水溶液（如Li2SO4溶液），D错误；故选B。 考向06 电化学综合及其计算 【例6-1】（2025·四川卷）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时、还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为 【答案】A 【分析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根，，正极水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，正极区发生反应为(注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为阴极，电极为阳极，据此解答。 【解析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：，当转移3mol电子时，消耗，同时正极区会有通过离子交换膜进行补充，净消耗1mol，故负极区游离的数目会减少，故A错误；氢原子将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，还原为，由化合价变化可知，得到8mol电子，所以理论上需要氢原子，故B正确；充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确；充电时，电池阴极反应式为，阳极反应式为，总反应为，故D正确；故选A。 【例6-2】（2025·安徽卷）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许通过。下列说法正确的是 A．放电时电解质溶液质量减小 B．放电时电池总反应为 C．充电时移向惰性电极 D．充电时每转移电子，降低 【答案】C 【分析】金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，目的是将解离为和，则充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为：，阳极为气体扩散电极，电极反应：，放电时，惰性电极为负极，电极反应为：，气体扩散电极为正极，电极反应为，据此解答。 【解析】放电时，会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成进入储氢容器，当转移2mol电子时，电解质溶液质量增加，即电解质溶液质量会增大，A错误；放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为，B错误；充电时，向阴极移动，则向惰性电极移动，C正确；充电时每转移电子，会有与结合生成，但不知道电解液体积，无法计算降低了多少，D错误；故选C。 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 (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。 【变式6-1】（2025·浙江绍兴·一模）己二腈是工业制造尼龙-66的原料，利用丙烯腈(，不溶于水)为原料、高浓度季铵盐水溶液[季铵盐的阳离子在阴极表面会形成一个疏水的界面层，提高电解效率]为电解液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法不正确的是 A．的作用之一是抑制副反应： B．若交换膜为阴离子交换膜，则一段时间后阳极区由无色变成橙色 C．当电路中转移1mol 时，阳极室溶液质量减少9g D．电解质季铵盐中R越大，电解效率越高 【答案】D 【分析】结合题意可知，a为阴极，丙烯腈发生还原反应生成己二腈，电极反应式为：；b为阳极发生氧化反应，电极反应式为：；据此作答。 【解析】依据题意：季铵盐的阳离子(R4N+)在阴极表面会形成一个疏水的界面层，则R4NBr可以阻止水中的氢离子得电子发生副反应，提高电解效率，A正确；若交换膜为阴离子交换膜，R4NBr电离出来的溴离子可能会移动至阳极并放电，产生溴单质，使阳极区溶液由无色变成橙色，B正确；阳极电极反应式为：，当电路中转移1 mol电子时，阳极室产生0.25 mol氧气，同时有1 mol氢离子进入阴极区，则阳极溶液减少质量=，C正确；电解质季铵盐(R4NBr)中R越大，可能增强了疏水性，抑制了副反应；但R越大也可能导致离子体积增大，离子的迁移率降低，增加电解过程中的能耗，D不正确；故选D。 【变式6-2】 （2025·广东惠州·三模）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。下列说法正确的是 A．放电时，负极反应： B．充电时，阴极区溶液中浓度逐渐降低 C．理论上每消耗，正极区的减少(标准状况下) D．理论上每生成，转移的电子数为 【答案】C 【分析】由图可知，放电时，左侧电极上Zn被氧化生成，作负极；右侧电极上被还原生成，作正极；充电时，左侧电极上被还原生成Zn，作阴极；右侧电极上被氧化生成，作阳极，据此解答。 【解析】由分析可知，放电时，负极上Zn被氧化生成，则负极反应为：，A错误；由分析可知，充电时，阴极上被还原生成Zn，发生电极反应：，即生成，则阴极区溶液中浓度逐渐升高，B错误；6.5 g Zn物质的量为0.1 mol，放电时，理论上每消耗失去0.2 mol e−，正极区的被还原生成，C元素化合价由+4价降低至+2价，则有0.1 mol 被还原，即正极区的减少(标准状况下)，C正确；充电时，阳极上被氧化生成，理论上每生成(即1 mol)，转移的电子数为4 mol，即4NA，D错误；故选C。 1.（2025·贵州铜仁·模拟预测）锌-空气二次电池具有性能高、寿命长的可充电等优点，其原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电过程中，b极的电极电势高于a极的电极电势 B．放电过程中，OH-由b极区向a极区迁移 C．充电过程中，a极的电极反应为：[Zn(OH)4]2-+ 2e-=Zn +4OH- D．充电过程中，a、b电极附近溶液pH均不变 【答案】D 【分析】电池工作时，a电极，Zn转化为[Zn(OH)4]2-，失电子发生氧化反应，则a极为负极；b电极，O2转化为OH-，得电子发生还原反应，b极为正极。 【解析】原电池工作时，正极的电极电势高于负极的电极电势，则放电过程中，b极的电极电势高于a极的电极电势，A正确；放电过程中，阴离子向负极移动，则OH-由b极区向a极区迁移，B正确；充电过程中，a极为阴极，[Zn(OH)4]2-得电子转化为Zn等，电极反应为：[Zn(OH)4]2-+ 2e-=Zn+4OH-，C正确；充电过程中，a极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，b极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，则a、b电极附近溶液pH均发生改变，D错误；故选D。 2.（2025·陕西商洛·模拟预测）我国科学家通过超低电位下电催化硝酸盐与甲醇在/复合电极上反应，其原理如图，其中离子交换膜只允许通过。下列说法错误的是 A．电极b为阳极 B．电极上的电极反应式为 C．理论上每生成1 mol ，就有4 mol 通过离子交换膜 D．KOH溶液在反应过程中pH保持不变 【答案】D 【分析】/复合电极失电子，Cu生成CuO、Cu2O生成Cu(OH)2，/复合电极是阳极；电极上硝酸根离子得电子生成氨气，电极是阴极。 【解析】根据以上分析，/复合电极是阳极，即电极b为阳极，故A正确；根据图示，电极上硝酸根离子得电子生成氨气，电极上的电极反应式为，故B正确；甲醇转化为，碳元素化合价由-2升高为+2，理论上每生成1 mol ，电路中转移4mol电子，根据电荷守恒，就有4 mol 通过离子交换膜，故C正确；1 mol甲醇转化为 HCOO-的反应：CH3OH+CuO→HCHO+Cu+H2O、HCHO+2Cu(OH)2+OH-=HCOO-+Cu2O+3H2O，总反应为2CH3OH++OH-2HCOO-+NH3+2H2O，所以KOH溶液在反应过程中浓度降低，pH减小，故D错误； 选D。 3.（2025·浙江·一模）我国目前已经实现通过电化学合成尿素，模拟装置如图所示。下列说法不正确的是 A．极上的电势比极上的电势高 B．阴极反应式为 C．电路上转移电子时，理论上有通过交换膜向左迁移 D．电解一段时间极区溶液不变 【答案】D 【分析】根据物质变化可知，石墨电极上H2O失电子，石墨为阳极，则b为电源正极，a为电源负极，电极为阴极，据此解答。 【解析】由分析可知，b极为电源正极，a极为电源负极，电源正极（b极）电势高于负极（a极），A正确；阴极和转化为尿素，N从+5价降为-3价（2个N得16e⁻），阴极反应式为，B正确；阳极电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，电路上转移电子时，阳极生成，通过质子交换膜向左（阴极区）迁移，C正确；b极区为阳极，电极反应式为，浓度增大，pH减小，D错误；故选D。 4.（2025·甘肃白银·模拟预测）钠离子电池相对于锂电池具有更好的安全性能。下图是一种可充电钠离子电池的工作示意图，已知该电池的电解质溶液是溶液，化合物中Ni均显+2价。下列说法正确的是 A．放电过程中，通过阳离子交换膜向N极区移动 B．充电时，M极接电源正极 C．电池工作时，N极的电极反应为 D．若N极质量变化了23 g，则电路中转移的电子数为 【答案】B 【分析】分析Ti、Fe元素化合价易得出，Ti化合价降低，得电子，故M极区化合价降低为正极，其电极反应为：NaTi2(PO4)3+e−+Na+=Na2Ti2(PO4)3，N极区Fe化合价升高为负极，其电极反应为：Na2NiFe(CN)6−e−=NaNiFe(CN)6+Na+，以此解答。 【解析】由分析可知，放电时为原电池，M极为正极，N极为负极，阳离子向正极移动，通过阳离子交换膜向M极区移动，A错误；充电时为电解池，原电池正极（M极）作阳极，接电源正极，B正确；N极为负极，发生氧化反应（失电子），正确反应式应为Na2NiFe(CN)6−e−=NaNiFe(CN)6+Na+，C错误；N极区Fe化合价升高为负极，其电极反应为：Na2NiFe(CN)6−e−=NaNiFe(CN)6+Na+，N极每转移1mol e-，失去1mol Na+（质量减少23g），故质量变化23g时转移电子数为，D错误；故选B。 5.（2025·河北秦皇岛·模拟预测）电解苯酚的乙腈水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（），装置如图，其中电极材料均为石墨。下列说法错误的是 A．电极a为负极 B．装置工作时，乙室溶液pH减小 C．c的电极反应式为 D．合成1mol扑热息痛，理论上甲室质量增重64g 【答案】B 【分析】据题给信息可确定左侧装置为化学电源，右侧装置为电解池；化学电源中，阴离子向负极移动，故电极a是负极，电极b是正极，电极c是阳极，电极d是阴极； 【解析】由分析知电极a是负极，A正确；    B．乙室是化学电源的正极室，工作时，H2O2在正极b上得到电子发生还原反应，电极反应式为：，反应时c(H+)减小，溶液pH增大，B错误；电极c为阳极，CH3CN在电极c上失去电子发生氧化反应，并与苯酚反应生成扑热息痛，电极反应式为：，C正确；根据阳极c的电极反应式，合成1mol扑热息痛，转移2mol电子，负极a发生反应：，生成1mol氧气，同时乙室转移1mol硫酸根离子到甲室，理论上甲室质量增重96g/mol×1mol-32g/mol×1mol=64g，D正确；故选B。 6.（2025·山东·一模）使用惰性电极及阳离子交换膜和阴离子交换膜电解磷酸钠溶液同时制备氢气、氧气、氢氧化钠溶液和磷酸溶液四种产品。是气体出口，下列说法错误的是 A．电极材料分别为石墨棒和铁棒 B．两口开始时分别输入稀磷酸溶液和稀氢氧化钠溶液 C．口输出的溶液，反应生成溶质的物质的量比为 D．若G口输入次磷酸钠溶液，则A口输出的是次磷酸溶液 【答案】A 【分析】电解磷酸钠溶液同时制备氢气、氧气、氢氧化钠溶液和磷酸溶液四种产品，结合题图可知，左侧为阳极区，右侧为阴极区，G口输入磷酸钠溶液，阳极区水电解生成氧气和H+()，阴极区水电解生成氢气和OH-()，阳极区生成的H⁺与移入的结合生成H3PO4，阴极区生成的OH-与移入的钠离子结合生成NaOH。 【解析】题目明确使用惰性电极，铁棒为活性电极，若b电极为铁棒，阴极虽主要是H⁺放电，但题目要求“惰性电极”，故b电极不能为铁棒，A错误；由分析可知，阳极区的产物为H3PO4，阴极区的产物为NaOH，两口开始时分别为稀磷酸溶液和稀氢氧化钠溶液，可增强溶液的导电性，B正确；A口输出H3PO4，B口输出NaOH，由于电荷守恒，当电路中转移3 mol 电子时，有1 mol 穿过阴离子交换膜与H+结合生成1 mol H3PO4，同时，有3 mol Na+穿过阳离子交换膜与OH-结合生成3 mol NaOH，故生成H3PO4与NaOH的物质的量比为1:3，C正确；若G口输入次磷酸钠（NaH2PO2）溶液，次磷酸根（）穿过阴离子交换膜进入阳极区与H＋结合生成次磷酸（H3PO2），则A口输出次磷酸溶液，D正确；故选A。 7.（2025·四川眉山·模拟预测）用电化学方法可以去除循环冷却水(含有苯酚等)中的有机污染物，同时经处理过的冷却水还能减少结垢，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．b为电源的正极 B．钛基电极上的反应为 C．碳钢电极底部有生成 D．每处理1 mol苯酚，转移24 mol电子 【答案】C 【解析】从原理图上可以看出碳钢电极上水得电子变成氢气，发生还原反应，故碳钢电极为阴极，电极b为电源的负极，故A错误；钛基电极为阳极，发生失电子的氧化反应，从图中可以看出水失电子变成氢离子和，电极反应式为，故B错误；碳钢电极附近产生，可以结合镁离子产生沉淀，另外溶液中的碳酸氢根遇到，会变成碳酸根离子，结合钙离子生成碳酸钙沉淀，故C正确；根据图示苯酚结合变成二氧化碳和水，方程式，可知每处理1 mol苯酚，转移28 mol电子，故D错误；故选C。 8.（2025·辽宁丹东·二模）电解硫酸钠溶液制取某电池材料的前驱体，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．b电极电势低于a B．交换膜B为阳离子交换膜 C．通电一段时间后，Ⅰ室pH降低 D．当Ⅲ室产生0.2 mol 时，理论上Ⅰ室中质量减少3.2 g 【答案】D 【分析】由图可知，前驱体在Ⅲ 室生成，则Ⅱ室的金属阳离子进入Ⅲ 室，交换膜B为阳离子交换膜，则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2+2OH-，OH-与金属阳离子结合得到前驱体，为保持电荷守恒，交换膜A为阴离子交换膜，左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，所以电解过程实际上是电解水。 【解析】电源正极电势高于负极，石墨电极连接a，纯钛电极连接b，前驱体在Ⅲ 室生成，纯钛电极为阴极（连接电源负极b），a为正极，b为负极，故b电极电势低于a，A正确；根据分析，Ⅲ 室需Ni2+、Co2+、Mn2+与OH-结合生成前驱体，金属阳离子应从Ⅱ室移向Ⅲ 室（阴极），则交换膜B允许阳离子通过，为阳离子交换膜，B正确；根据分析，Ⅰ室石墨电极为阳极，发生反应2H2O-4e-=O2+4H+，生成H+使溶液酸性增强，pH降低，C正确；根据化学式，生成0.2 mol前驱体需0.4 mol OH-，对应转移0.4 mol电子。阳极反应生成0.1 mol O2（质量3.2g），但Ⅱ室中的会通过交换膜A移向Ⅰ室（维持电中性），0.2 mol （质量19.2 g）移入，故Ⅰ室质量增加19.2 g-3.2 g=16 g，D错误；故选D。 8.（2025·广西南宁·模拟预测）硅锰原电池在酸性环境下的工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电过程中，负极区溶液pH减小 B．导线上每通过，正极区溶液质量增加43.5g C．正极的电极反应式为： D．将交换膜更换为阴离子交换膜，电解液换为NaOH溶液，电流更平稳 【答案】A 【分析】由图可知，在碳硅电极上Si被氧化生成SiO2，则碳硅电极为负极，电极反应式为：Si-4e-+2H2O=SiO2+4H+；在MnO2电极上MnO2被还原生成Mn2+，则MnO2电极为正极，电极反应式为：2MnO2+4e-+8H+=2Mn2++4H2O； 【解析】放电过程中，碳硅电极为负极，电极反应式为：，负极生成同时消耗，但透过质子交换膜迁移到正极，则负极区溶液中不变，但被消耗，溶液的体积减小，增大，则pH减小，A正确；正极反应为：，导线上每通过，即有从负极区迁移至正极区溶液，同时正极溶解，则正极区溶液质量增加，B错误；MnO2电极上MnO2被还原生成Mn2+，正极反应为：，C错误；由于Si能与NaOH溶液直接反应，所以电解液不能换为NaOH溶液，D错误。故选A。 10.（2025·浙江·一模）中国科大研究团队开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法不正确的是 A．放电时，电解质溶液质量减少 B．充电时，Li+移向惰性电极 C．充电时，阳极电极反应为 D．该锂-氢可充电电池对比传统锂离子电池的优势在于降低成本和提高安全性 【答案】A 【分析】金属锂易失去电子，则放电时惰性电极为负极、气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，目的是将解离为锂离子和，则充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为：，阳极为气体扩散电极，电极反应：，放电时，惰性电极为负极，电极反应为：，气体扩散电极为正极，电极反应为； 【解析】放电时，会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成进入储氢容器，当转移2mol电子时，电解质溶液质量增加7g/mol×2mol-2g/mol×1mol=12g，即电解质溶液质量会增大，A错误；充电时，阳离子向阴极移动，则Li+移向惰性电极，B正确；由分析，充电时，阳极电极反应为，C正确；传统锂离子电池依赖贵金属材料，成本高且安全性差，该电池用氢气作活性物质，可降低成本并提高安全性，D正确；故选A。 11.（2025·甘肃白银·模拟预测）近期报道了一种新型低成本、高性能的光辅助可充电水系钠离子电池(装置如图所示)。该电池的放电原理与传统钠离子电池相同；光照时，嵌入正极电解液中的TiO2电极产生电子(e-)和空穴(h+)，驱动两极反应而完成充电。下列说法错误的是 A．放电时需断开K，且TiO2电极避光存储 B．放电时，负极反应式为 C．充电时，TiO2电极反应式为 D．充电时闭合K，转移1 mol e-同时有1 mol Na+通过隔膜 【答案】C 【解析】放电时电池独立工作，需断开K避免TiO2电极干扰；TiO2光照产生电子和空穴会驱动充电，故需避光存储，A正确；放电时负极失电子，M电极区（S为-1价）氧化为（S为-0.5价），反应式为，B正确；充电时阳极应发生I⁻氧化为（放电时正极反应为+2e⁻=3I⁻，充电时逆反应），而h⁺为氧化剂，应氧化还原性更强的I⁻而非，正确反应应为3I⁻+2h⁺=+2h，C错误；充电时闭合K形成回路，转移1mol e⁻，为保持电荷平衡，1mol Na⁺通过隔膜从阳极（N）移向阴极（M），D正确； 综上所述，答案为C。 12.（2025·山东潍坊·模拟预测）水系铵根离子可充电电池具有成本低、安全、无污染等优点，其中电极含V、C、N元素，电解质溶液中主要存在团簇离子，放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，电极电势： B．充电时，向极方向移动 C．放电时，Y极的电极反应式为 D．充电时，电解质溶液中每增加极质量减少 【答案】D 【分析】电池以为正极材料，因此Y为正极，放电时锰元素化合价升高，失去电子，X为负极，据此作答。 【解析】放电时，X为负极，Y为正极，Y电势高，故A正确；充电时，X为阴极，Y为阳极，阳离子向阴极移动，故B正确；放电时，Y为正极，发生还原反应，Y极的电极反应式为，故C正确；充电时，X电极为阴极，Y电极为阳极，发生的反应为，增加了1mol时，转移的电子为2mol，根据电荷守恒可知，阴极转移的电子也是2mol，MnO2得电子生成Na0.6MnO2，可知得到2mol Na+，则X极质量增加46g，故D错误；故选D。 13.（2025·山西吕梁·三模）某有机物作电极材料的水系二次电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电极a为负极，发生还原反应 B．放电时，正极反应式为 C．充电时，电极b连外接电源负极 D．充电时，每转移，右室离子数目减少 【答案】D 【分析】放电时失去电子，发生氧化反应，生成，a为负极；b极生成得电子，为正极。 【解析】放电时为原电池，向正极移动，由图中放电时向右移动可知电极b为正极，电极a为负极，原电池中负极发生氧化反应，A错误；放电时正极发生还原反应，右室/体系中，正极应是得电子生成，正确反应式为，选项中反应为失电子的氧化反应，B错误；充电时为电解池，放电时的正极（b极）作电解池的阳极，应连接外接电源正极，C错误；充电时b极为阳极，反应为（每转移，消耗生成，阴离子减少2mol），同时向阴极（a极）移动（每转移，右室减少）；则每转移，阴离子减少1mol、减少1mol，右室总离子减少2mol，D正确；故选D。 14.（2025·湖南张家界·三模）一种可充电电池的放电原理如图所示。下列说法错误的是 A．离子交换膜为阳离子交换膜 B．该电池中不能使用电解质的水溶液代替有机电解质 C．充电时，阴极的电极反应式为 D．用锂电极代替钠电极放电时，消耗等质量的锂电极时放电量较低 【答案】D 【分析】电池工作时，Na电极失电子产生Na+，透过钠离子交换膜进入CaFeO3电极，则X电极为负极，Y电极为正极。 【解析】由图可知，X电极产生Na+，Y电极消耗Na+，Na+通过离子交换膜从左向右移动，说明交换膜允许阳离子通过，为阳离子交换膜，A正确；Na为活泼金属，能与水剧烈反应，若使用水溶液电解质，Na会直接与水反应，无法正常放电，故不能用水溶液代替有机电解质，B正确；充电时为电解池，原电池的负极（Na电极）作阴极，阴极发生还原反应，电极反应式为，C正确；Li和Na放电时均为1mol金属失去1mol电子，等质量时，Li的物质的量大于Na的物质的量，则Li转移电子更多，放电量更高，D错误；故选D。 15.（2025·甘肃白银·三模）我国科学家设计了一款高能量可充电锂硫电池，锂硫电池放电过程中涉及变化S8→Li2S8→Li2S6→Li2S4→Li2S2→Li2S。下列说法正确的是 A．电池工作时，硫碳复合电极的电势低于锂电极 B．放电时Li+由硫碳复合电极迁移至金属锂电极 C．充电时，硫碳复合电极上的电极反应为 D．放电时，当2.56gS8全部转化为Li2S2时，理论上外电路流过0.08mol电子 【答案】D 【分析】在原电池中，Li较活泼，所以Li电极为负极，失去电子发生氧化反应，电极方程式为Li-e-=Li+，硫碳复合电极是正极，发生还原反应； 【解析】电池工作时，锂电极作为负极，硫碳复合电极作为正极，原电池中正极电势高于负极，故硫碳复合电极电势高于锂电极，A错误；放电时为原电池，阳离子（Li⁺）向正极移动，锂电极是负极，硫碳复合电极是正极，因此Li⁺由锂电极迁移至硫碳复合电极，B错误；充电时，硫碳复合电极作为阳极，应失去电子发生氧化反应：，C错误；2.56gS8的物质的量为2.56g÷256g/mol=0.01mol，含S原子0.08mol，S8中S为0价，Li2S2中S为-1价，每个S原子得1e⁻，则转移电子为0.08mol×1=0.08mol，D正确；故选D。 16.（2025·甘肃白银·三模）科学家研发的一种新型的可充电电池的工作原理示意图如图，电池反应为 。下列说法不正确的是 A．放电时，向钙电极移动 B．充电时，阳极的电极反应为 C．锂离子导体膜的作用是允许通过，不允许水分子通过 D．充电时，当转移电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻 【答案】A 【分析】由可充电电池的结构可知，放电时，钙电极为原电池的负极，钙失去电子发生氧化反应生成钙离子，电极反应式为Ca-2e-=Ca2+，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为正极，Li1-xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成LiFePO4，电极反应式为Li1-xFePO4 +xLi++xe-= LiFePO4，充电时，与直流电源负极相连的钙电极是电解池的阴极，钙离子在阴极得到电子发生还原反应生成钙，电极反应式为Ca2++2e-=Ca，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，电极反应式为LiFePO4-xe-= Li1-xFePO4 +xLi+。 【解析】放电时Li1-xFePO4/LiFePO4电极为正极，向Li1-xFePO4/LiFePO4电极移动，A错误；充电时为电解池，阳极发生氧化反应，阳极的电极反应为，B正确；水分子通过会直接和钙电极反应，因此不允许水分子通过，C正确；充电时，当转移电子时，阴极反应为Ca²⁺ + 2e⁻ = Ca，生成0.2molCa，质量为8g，同时阳极产生的Li⁺向阴极室移动，迁入0.4mol Li⁺（质量增加0.4mol×7g/mol=2.8g），阴极室电解质质量变化为8g - 2.8g=5.2g，即减轻5.2g，D正确；故选A。 17.（2025·河南·三模）燃料电池的能量利用率高，肼燃料电池原理如图所示。下列有关说法错误的是 A．电极为正极 B．将由电极区向电极区移动 C．该电池反应放出大量的热 D．电极的电极反应式为 【答案】C 【分析】该装置为化学电源，根据原电池工作原理，通燃料一极为负极，即通N2H4一极为负极，则另一极为正极，据此分析； 【解析】Pt2电极通入O2，O2作为氧化剂在燃料电池中得电子，发生还原反应，作正极，故A说法正确；原电池中阳离子向正极移动，Pt2为正极，K+由负极区(Pt1)向正极区(Pt2)移动，故B说法正确；燃料电池的主要能量转化形式是化学能→电能，虽反应本身放热，但能量主要转化为电能而非大量放热，故C说法错误；Pt2为正极，O2在碱性条件下得电子生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故D说法正确；故选C。 18.（2025·云南怒江·二模）水系锌锰二次电池放电时存在电极剥落现象，造成电池容量衰减。研究发现，加入少量固体能很大程度恢复“损失”的容量，原理如图所示。已知膜只允许通过。下列说法错误的是 A．的氧化性强于 B．充电时，电路中每通过，阳极区溶液减少 C．放电时的总反应： D．膜的优点是能有效抑制电池的自放电 【答案】B 【分析】分析可知，Zn为负极，发生氧化反应，MnO2为正极，发生还原反应，锰离子产生，产生的锰离子和剥落的正极材料发生反应，加入KI后，对应反应方程式为，，可知碘离子为催化剂，据此分析回答问题。 【解析】由反应可知，的氧化性强于，A正确；充电时阳极反应式有、，电路中每通过，则生成的物质的量小于，同时有迁移至阴极区，故阳极区溶液减少的质量无法计算，错误；电极为负极，发生氧化反应：，电极为正极，发生还原反应：，放电时的总反应为，C正确；PBS膜能够防止剥落的二氧化锰与锌接触构成微电池，能有效抑制电池的自放电，D正确；故选B。 19.（2025·河北廊坊·三模）科学家研制出一款超快速充电锂-硫二次电池，可为长途旅行电动汽车和商用无人机供电。工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．可用水溶液替代 B．放电时，电极电势： C．放电时，极反应式为 D．充电时，极生成时转移电子 【答案】C 【解析】为活泼金属，能与水反应生成和，不能用水溶液作电解质，A错误；放电时为原电池，a极（Li）为负极，b极（）为正极，正极电势高于负极，即电极电势b > a，B错误；放电时，b极为正极，发生还原反应，得到电子与结合生成，反应式为，C正确；充电时，a极为阴极，反应为，（）转移电子，D错误；故选C。 20.（2025·陕西·模拟预测）可充电水系锌-二氧化碳电池，当闭合时，其原理如图所示。已知复合膜(由、膜复合而成，膜只允许通过，膜只允许通过)层间的解离成和，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。下列有关说法错误的是 A．闭合，锌电极反应式为 B．闭合，一段时间后，阴极区的不变 C．闭合，从电极流向复合膜 D．闭合，若理论上阳极生成的体积换算为标况标准下，其数值为，则外电路转移电子 【答案】D 【分析】闭合K1，该装置为化学电源，电极表面变化可知，Zn为负极，负极电极反应式为，Pd材料为正极，电极反应式为，闭合K2，该装置为电解装置，锌电极为阴极，Pd为阳极，据此分析。 【解析】由图可知，闭合时，左侧电极反应为，右侧电极反应为，故A正确；电化学上规定：发生氧化反应的一极为阳极，发生还原反应的一极为阴极，即左池为阳极区、右池为阴极区，闭合时，复合膜层间的解离成和，移动向两极的和的物质的量相等，两电极转移电子数相等，阳极区消耗的氢氧根离子大于阴极区消耗的氢离子，即阳极区溶液的降低，阴极区溶液的不变，故B正确；闭合时，左池为电解池阴极区，右侧为电解池阳极区，从电极流向复合膜，故C正确；闭合，电解池阳极电极反应式为，若理论上阳极生成的体积换算为标况下，其数值为，则阳极转移电子为，外电路转移电子，故D错误；故选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $