题型09 新型电化学装置分析 （题型专练）（黑吉辽蒙专用）2026年高考化学二轮复习讲练测

题型09 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】（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·内蒙古赤峰·三模）浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生的电动势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。某浓差电池的原理如图1所示。用该浓差电池为电源完成有机物电化学储氢的过程如图2所示。下列说法错误的是      A．浓差电池工作时，电流由电极A经外电路流向电极B B．浓差电池工作时，电极B反应式为： C．电解池工作时，向多孔惰性电极C迁移 D．浓差电池从开始到停止放电，理论上电解池中的有机物可储存氢元素0.55g 【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】（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： 【例2-2】（2021·辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是 A．放电时，M电极反应为 B．放电时，由M电极向N电极移动 C．充电时，M电极的质量减小 D．充电时，N电极反应为 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·辽宁·模拟预测）钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种钠离子储能电池原理如下图所示(电池工作前两电极的质量相等)。 下列说法错误的是 A．充电时，疏松多孔钠电极接电源负极 B．放电时，电流由疏松多孔钠电极经有机溶液流向石墨电极 C．充电时，阳极电极反应式为 D．放电时，电路中通过1mol电子，理论上疏松多孔钠电极比石墨电极质量少23g 【变式2-2】（2025·内蒙古赤峰·二模）锡的水系电池具有高能量密度和长寿命等优点。在碱性环境下，某锡镍电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，电路中每通过1mol电子，理论上正极质量增加1g B．放电时，电极a附近溶液的pH增大 C．充电时，电极b作阳极 D．充电时，发生反应 考向03 依据电解池原理设计的新型电化学装置 【例3】（2023·辽宁卷）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是 A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成 C．电解后海水下降 D．阳极发生： 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·辽宁沈阳·二模）是一种提高锂离子电池充放电性能的电解液添加剂。目前主要由强氧化剂氧化合成，我国科学家利用电化学方法合成的原理如图所示。下列说法中正确的是 A．电解时，通过质子交换膜向A极移动 B．阴极反应： C．分子中所有原子共平面 D．和都属于酯类化合物 【变式3-2】（2025·吉林长春·三模）DTD是一种提高锂离子电池充放电性能的电解液添加剂。目前DTD主要由强氧化剂氧化ES合成，我国科学家利用电化学方法合成DTD的原理如图所示。下列说法正确的是 A．ES分子中所有原子共平面 B．DTD和ES都属于酯类化合物 C．阴极反应式为 D．电解时H+通过质子交换膜向碳极板N方向移动 考向04 多池串联电化学装置分析 【例4】（2025·辽宁·模拟预测）一种利用微生物或羟基自由基（•OH）将苯酚转化为和H2O的原电池—电解池组合装置如图所示，已知电极均为惰性电极，下列说法错误的是 A．a极的电极反应式 B．左池中进行的是自发的氧化还原反应 C．d极电极反应为 D．当该组合装置产生（标准状况）时，装置中转移的电子数为2.8 【变式4-1】（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 【变式4-2】（2025·内蒙古乌兰察布·二模）水系钠离子电池有望代替锂离子电池和铅酸电池，工作原理如图所示，以光电极作辅助电极，充电时光电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下转化为。下列说法错误的是 A．充电时，极的电极反应式为： B．放电时，N极为该电池的负极 C．充电时，每生成，有通过钠离子交换膜进入电极室 D．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 考向05 电化学装置中离子交换膜的分析 【例5】（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高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 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·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 【变式5-2】（2025·吉林长春·三模）近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸-锌”电池，其工作原理如图所示。图中“双极膜”中间层中的H2O在电场作用下解离为H+和，并分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．锌电极上的电势比催化电极上的低 B．M膜为阴离子膜 C．放电过程中正极区的pH保持不变 D．当双极膜中有2molH2O解离时，理论上锌电极质量减轻65g 考向06 电化学综合及其计算 【例6】（2022·辽宁卷）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是 A．左侧电极反应： B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去 C．若c中收集气体，则样品中乙酸浓度为 D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果 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·内蒙古·三模）科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到MnOOH和少量。下列叙述中，不正确的是 A．充电时，电极连接电源的正极 B．充电时，会发生反应： C．放电时，电极附近溶液的pH增大 D．放电时，Zn电极质量减少1.30g，则电极生成了 【变式6-2】（2025·吉林·二模）CO2的捕集和利用是实现“双碳”目标的一个重要研究方向，我国设计CO2熔盐捕获与转化装置(左图)，可与太阳能电池装置(图)联合实现绿色转化。 下列有关说法正确的是 A．左图装置B电极应该与图装置Y电极相连 B．左图装置A电极反应式为： C．熔盐可用CCl4代替 D．理论上转移0.5mol电子可捕获标准状况下CO2气体2.8L 1.（2025·辽宁·二模）利用板状碳封装镍纳米晶体电催化将5—羟甲基糠醛转化为2，5—呋喃二甲酸，工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．电极电势： B．该装置工作时，向b极移动 C．一段时间后阴极区不变 D．产生气体X，双极膜中质量减少 2.（2025·辽宁葫芦岛·一模）利用如下流程可从废光盘中回收金属层中的银(金属层中其他金属含量过低，对实验影响可忽略)： 下列说法正确的是 A．“氧化”时，发生的化学方程式：4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl↓+4NaOH+O2↑ B．氨水的作用是调节溶液的pH C．若“还原”工序利用原电池来实现，则N2是正极产物 D．“还原”时，每生成1molAg，理论上消耗0.5molN2H4·H2O 3.（2025·辽宁·一模）环己烷常作为溶剂、去漆剂以及制造其他化学品的原料。利用如图装置以微生物电池为电源，实现苯转化为环己烷。已知：乙池中还有副产物生成。下列说法正确的是 A．甲池中A极应与乙池中多孔惰性电极M相连 B．乙池阴极发生的电极反应只有 C．同温同压下，B极消耗的氧气的体积大于E处放出气体的体积 D．为加快苯转化为环己烷的速率，该装置可在高温下工作 4.（2025·辽宁·一模）某水系氢气一质子二次电池以质子作为载流子，高浓度的磷酸为电解液，联合普鲁士蓝衍生物(PBA)电极优异的电化学特性，形成一种理想的质子全电池。工作原理示意图如下： 下列说法正确的是 A．充电时极连接电源负极作阴极 B．放电时电流方向：极电解质溶液极 C．充电时极反应为 D．为提高电池工作效率可将磷酸用纯磷酸代替 5.（2025·内蒙古呼和浩特·二模）我国科学家研究发现了一种电化学固碳方法，装置如图所示。放电时的总反应为。充电时，通过催化剂的选择性控制，只有发生氧化反应，释放出和。下列说法错误的是 A．放电时，电极B为正极 B．充电时阳极发生反应： C．该电池不可选用含水电解液 D．放电时，每转移4mol电子，正极区质量增加148g 6.（2025·黑龙江吉林·一模）近期我国科技工作者研发了一种酸碱混合硝酸锌电池，其工作原理如图所示。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。下列说法错误的是 A．M膜是阴离子交换膜，N膜是阳离子交换膜 B．锌电极上的电势比催化电极上的高 C．负极的反应式为 D．当双极膜中有解离时，催化电极区减少 7.（2025·吉林·二模）一种双膜二次电池，其示意图如下。下列说法正确的是 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极； ②起始时I室(含储液罐)溶液中只含。 A．M极为电池的正极 B．充电过程中，II室中的溶液浓度逐渐增大 C．X膜、Y膜均为阴离子交换膜 D．放电后，I室中时，导线中传导电子 8.（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）某课题组报道了一种以为电解质的新型合金化反应型钙离子电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 （已知hfip为） A．电池工作时电流方向为Ca-Sn合金→负载→1,4-聚苯醌→电解质→Ca-Sn合金 B．1mol1,4-聚苯醌转化为时，负极质量减少40g C．将电解质更换为饱和水溶液，可提高该电池的电流效率 D．下一步研究方向可能是研究具有更高比能量的合金化反应型镁离子电池 9.（2025·黑龙江大庆·模拟预测）全钒液流储能电池是利用不同价态离子发生氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的，其装置原理如图，下列说法错误的是 A．当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为VO+2H＋+e-=VO2＋+H2O B．充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色 C．放电过程中氢离子的作用只是参与正极反应 D．充电时若转移的电子数为6.02×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为1mol 10.（2025·黑龙江哈尔滨·一模）我国科学家设计了一种新型多功能(甲醛一硝酸盐)电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a电极区总反应为； 电池工作时，电极电势高，电子流动的方向是 C．放电过程中，从左室迁移到右室 D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH 11.（2025·黑龙江大庆·模拟预测）一种新型电池，可以有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制，装置如图所示，下列说法正确的是 A．b为正极，发生氧化反应 B．电池工作中电子的流向：， C．d电极的电极反应式： D．捕获23g，c极产生(标准状况) 12.（2025·黑龙江·三模）某有机液流电池的电解液为氢氧化钾溶液，其工作原理如图所示，已知Nafion-212离子交换膜可供钾离子通过，下列说法错误的是 A．放电时铁元素的价态变化为Fe（Ⅲ）→Fe（Ⅱ） B．中含有的σ键数目为（设为阿伏加德罗常数的值） C．当负极得到2mol电子时，有通过离子交换膜向正极运动 D．充电时酮羰基被还原为酚羟基 13.（2025·黑龙江齐齐哈尔·二模）与锂离子电池相比，镁离子电池因能量密度高、价格低廉而得到了广泛关注。一种可充电电池示意图如下。该电池分别以(结构如标注框内所示)材料和为电极，以溶液为电解质溶液。下列说法正确的是 A．充电时，电极为阳极 B．放电时，正极区存在反应： C．放电时，PTO能通过GO膜进入左极室 D．充电时，外电路转移电子，左边电极质量减少 14.（2025·内蒙古·模拟预测）钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种钠离子储能电池原理如下图所示(电池工作前两电极的质量相等)。下列说法错误的是 A．充电时，疏松多孔钠电极接电源负极 B．充电时，阳极电极反应式为 C．放电时，由疏松多孔钠电极经有机溶液移向石墨电极 D．放电时，电路中通过1mol电子，理论上疏松多孔钠电极比石墨电极质量少23g 15.（2025·黑龙江哈尔滨·三模）近年来，科学家利用电化学催化的方法，将PET塑料（聚对苯二甲酸乙二酯）水解液中的乙二醇（）和温室气体转化为甲酸（HCOOH），原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极A与电源正极相连 B．电极B的反应： C．1 mol乙二醇参加反应两极共生成3 mol甲酸 D．两个电极反应中碳原子的杂化类型均发生改变 16.（2025·内蒙古呼和浩特·一模）我国科技人员为了在更温和的条件下实现废水中氯苯的无害化处理，设计开发了一种电化学装置，如图所示。 转化过程：、 下列说法正确的是 A．a为电源负极 B．阳极区发生转化i的电极反应为 C．若氯苯完全转化为，生成气体 D．电解一段时间后，阴极区溶液增大 17.（2025·辽宁本溪·模拟预测）一种用3—氯丙烯()电解合成环氧氯丙烷()的装置如图所示(图中X为Cl或Br)。该装置工作时和同时且等量放电，根据液面随时补充水分保持溶液体积恒定。下列说法不正确的是： A．生成II时可能同时生成同分异构体 B．电路中每转移2mol，可生成1mol环氧氯丙烷 C．由II生成环氧氯丙烷的方程式为 D．电解一段时间后，溶液中变大 18.（2025·辽宁辽阳·一模）以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如图所示（电极I和电极Ⅱ均为电极）。下列说法错误的是 A．电极I与电源的负极相连，发生氧化反应 B．电解时，电极Ⅱ的电极反应式为 C．甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体，故不能通过分液的方法分离 D．若甲苯氧化时仅生成苯甲酸，理论上需要消耗的的物质的量为 19.（2025·辽宁盘锦·三模）清华大学科研小组报道了一种通过在光电共还原和来合成尿素的有效光电化学方法。其电化学原理如图所示： 下列有关说法正确的是 A．b接负极，N极为阴极 B．装置工作时，N极附近pH增大 C．M极的反应式为 D．理论上生成同时生成 20.（2025·辽宁沈阳·三模）大连物化所邓德会团队通过惰性电极电解实现了空气阴阳极同时活化制硝酸，其电化学装置如下图所示，下列说法中错误的是 A．电流方向：正极→电极电极负极 B．电极电势： C．是的催化剂 D．消耗生成硝酸 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09 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】（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·内蒙古赤峰·三模）浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生的电动势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。某浓差电池的原理如图1所示。用该浓差电池为电源完成有机物电化学储氢的过程如图2所示。下列说法错误的是      A．浓差电池工作时，电流由电极A经外电路流向电极B B．浓差电池工作时，电极B反应式为： C．电解池工作时，向多孔惰性电极C迁移 D．浓差电池从开始到停止放电，理论上电解池中的有机物可储存氢元素0.55g 【答案】D 【解析】浓差电池中，Ag/AgCl电极反应为AgCl+e⁻=Ag+Cl⁻，由能斯特方程知Cl⁻浓度越大电极电势越低。右侧HCl浓度高（1mol/L），Cl⁻浓度大，电极B电势低为负极；左侧为正极（A），外电路电流从正极（A）流向负极（B），A正确； 电极B为负极，发生氧化反应，Ag失去电子结合Cl⁻生成AgCl，反应式为Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl，B正确； 电解池储氢时，H⁺在阴极得电子生成H并加成到有机物中，阴极连接浓差电池负极（B），即电极C为阴极，H⁺向阴极（C）迁移，C正确； 浓差电池放电至平衡时，两侧HCl浓度均为。右侧Cl⁻减少1-0.55=0.45mol（1L溶液），转移电子0.45mol。电解池每转移1mol电子生成，故储氢质量为0.45g≠0.55g，D错误；故选D。 【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】（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： 【答案】B 【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。 【解析】放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确； 放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误； 充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb++2Fe3+，D错误；故选B。 【例2-2】（2021·辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物。下列说法正确的是 A．放电时，M电极反应为 B．放电时，由M电极向N电极移动 C．充电时，M电极的质量减小 D．充电时，N电极反应为 【答案】B 【分析】由题干信息可知，放电时，M极由于Li比Ni更活泼，也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼，故M极作负极，电极反应为：Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为：3Li++3e-+Bi=Li3Bi，据此分析解题。 【解析】由分析可知，放电时，M电极反应为Li-e-=Li+，A错误； 由分析可知，放电时，M极为负极，N极为正极，故由M电极向N电极移动，B正确； 由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，M电极的电极反应为：Li++e-= Li，故电极质量增大，C错误； 由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，充电时，N电极反应为，D错误；故选B。 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·辽宁·模拟预测）钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种钠离子储能电池原理如下图所示(电池工作前两电极的质量相等)。 下列说法错误的是 A．充电时，疏松多孔钠电极接电源负极 B．放电时，电流由疏松多孔钠电极经有机溶液流向石墨电极 C．充电时，阳极电极反应式为 D．放电时，电路中通过1mol电子，理论上疏松多孔钠电极比石墨电极质量少23g 【答案】D 【分析】当接通负载时，疏松多孔的钠电极为负极，发生反应，则石墨电极为正极；当接通电源时，疏松多孔钠电极为阴极，石墨电极为阳极。 【解析】根据电池工作原理图可知，放电时，疏松多孔钠电极为负极，电极反应式为，石墨电极为正极，电极反应式为，因此充电时，钠电极为阴极，即疏松多孔钠电极接电源负极，A项正确； 放电时，电流由正极经外电路流向负极，再由负极经溶液流向正极，故电流由疏松多孔钠电极经有机溶液流向石墨电极，B项正确； 放电时，石墨电极为正极，电极反应式为，则充电时、阳极电极反应式为，C项正确； 放电时，负极电极反应式为，正极电极反应式为，电路中通过1mol电子，理论上疏松多孔钠电极质量减少1mol×23g/mol=23g，石墨电极质量增加1mol×23g/mol=23g，则钠电极比石墨电极质量少23g-(-23g)=46g，D项错误；故选D。 【变式2-2】（2025·内蒙古赤峰·二模）锡的水系电池具有高能量密度和长寿命等优点。在碱性环境下，某锡镍电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，电路中每通过1mol电子，理论上正极质量增加1g B．放电时，电极a附近溶液的pH增大 C．充电时，电极b作阳极 D．充电时，发生反应 【答案】B 【分析】由放电时电子转移方向可知，电极a为负极，电极反应为，正极b的反应为，充电时，电极a为阴极，电极b为阳极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【解析】由分析中的电极反应可知，电路中每通过1mol电子，理论上正极增加1molH原子，质量是1g，A正确； 电极a为负极，电极反应为，当转移2mol电子时，电极消耗，同时有向负极移动，电极a附近溶液浓度变小，pH变小，B错误； 由分析可知，电极b为阳极，发生氧化反应，C正确； 放电时，将正极的反应×2+负极的反应得到放电的总反应为，充电时，与放电反应相反，D正确；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】（2023·辽宁卷）某无隔膜流动海水电解法制的装置如下图所示，其中高选择性催化剂可抑制产生。下列说法正确的是 A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移生成 C．电解后海水下降 D．阳极发生： 【答案】D 【分析】根据图示，钛网上海水中Cl-、H2O发生失电子的氧化反应生成HClO、O2，钛网为阳极，电极反应式为Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反应为2H++2e-=H2↑，钛箔为阴极，高选择性催化剂PRT可抑制O2产生，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，以此解题。 【解析】由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误； 右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移生成，B错误； 由分析可知，电解的主要总反应为Cl-+2H2OHClO+H2↑+OH-，电解后海水中OH-浓度增大，pH上升，C错误； 由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；故选D。 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·辽宁沈阳·二模）是一种提高锂离子电池充放电性能的电解液添加剂。目前主要由强氧化剂氧化合成，我国科学家利用电化学方法合成的原理如图所示。下列说法中正确的是 A．电解时，通过质子交换膜向A极移动 B．阴极反应： C．分子中所有原子共平面 D．和都属于酯类化合物 【答案】D 【分析】根据图示，锰离子在电极A失电子发生氧化反应生成高锰酸根离子，A极是阳极；B极是阴极，氢离子在阴极得电子生成氢气。 【解析】电解池中阳离子向阴极移动，A极为阳极，B极为阴极，所以H⁺应向B极移动，故A错误； Mn2+失电子发生氧化反应生成，碳极板A是阳极，阳极反应为，阴极得电子发生还原反应，阴极氢离子在阴极得电子生成氢气，阴极反应式为2H++2e-=H2↑，故B错误； ES分子含饱和碳原子，则原子不可能共平面，故C错误； 是硫酸乙二醇酯，是亚硫酸乙二醇酯，都属于磺酸酯类化合物，故D正确；故选D。 【变式3-2】（2025·吉林长春·三模）DTD是一种提高锂离子电池充放电性能的电解液添加剂。目前DTD主要由强氧化剂氧化ES合成，我国科学家利用电化学方法合成DTD的原理如图所示。下列说法正确的是 A．ES分子中所有原子共平面 B．DTD和ES都属于酯类化合物 C．阴极反应式为 D．电解时H+通过质子交换膜向碳极板N方向移动 【答案】B 【分析】根据图示，锰离子在碳极板N上失电子发生氧化反应生成高锰酸根离子，碳极板N是阳极；碳极板M是阴极，氢离子在阴极得电子生成氢气。 【解析】ES分子中含有饱和碳原子，该碳原子为杂化，呈四面体结构，ES分子中所有原子不可能共平面，A错误； DTD是硫酸乙二醇酯，ES是亚硫酸乙二醇酯，都属于酯类化合物，B正确； 阴极发生还原反应，而该反应式中Mn元素化合价从+2升高到+7，失去电子，为氧化反应，为阳极反应式；氢离子在阴极得电子生成氢气，阴极反应式为，C错误； 根据分析，碳极板M为阴极，碳极板N为阳极；电解池中阳离子向阴极移动，通过质子交换膜向碳极板M方向移动，D错误；故选B。 考向04 多池串联电化学装置分析 【例4】（2025·辽宁·模拟预测）一种利用微生物或羟基自由基（•OH）将苯酚转化为和H2O的原电池—电解池组合装置如图所示，已知电极均为惰性电极，下列说法错误的是 A．a极的电极反应式 B．左池中进行的是自发的氧化还原反应 C．d极电极反应为 D．当该组合装置产生（标准状况）时，装置中转移的电子数为2.8 【答案】D 【分析】由图可知，左池为原电池，a极为正极，水分子作用下重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成氢氧化铬和氢氧根离子，b极为负极，微生物作用下苯酚和水在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子；右池为电解池，c极为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，d极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子和羟基自由基，放电生成的羟基自由基与废水中的苯酚反应生成二氧化碳和水。 【解析】由分析可知，，a极为正极，水分子作用下重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成氢氧化铬和氢氧根离子，电极反应式为，故A正确； 由分析可知，右池中发生的反应为放电生成的羟基自由基与废水中的苯酚反应生成二氧化碳和水，所以左池中进行的是自发的氧化还原反应，故B正确； 由分析可知，d极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子和羟基自由基，电极反应式为，故C正确； 由分析可知，b极为负极，微生物作用下苯酚和水在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，右池中发生的反应为放电生成的羟基自由基与废水中的苯酚反应生成二氧化碳和水，则由得失电子数目守恒可知，若装置中转移2.8 NA电子时，生成标准状况下二氧化碳的为(×+×)×22.4L/mol=26.88L，故D错误；故选D。 【变式4-1】（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。 【变式4-2】（2025·内蒙古乌兰察布·二模）水系钠离子电池有望代替锂离子电池和铅酸电池，工作原理如图所示，以光电极作辅助电极，充电时光电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下转化为。下列说法错误的是 A．充电时，极的电极反应式为： B．放电时，N极为该电池的负极 C．充电时，每生成，有通过钠离子交换膜进入电极室 D．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关 【答案】B 【分析】充电时TiO2光电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下NaI转化为NaI3，由图可知，充电时，N极为阳极，电极反应式为3I--2e-=，M极为阴极，电极反应式为+6e-=4S2-，放电时，M极为负极，电极反应式为4S2--6e-═，N极为正极，据此作答。 【解析】由分析可知，充电时，M极为阴极，电极反应式为+6e-=4S2-，故A正确； 由分析可知，放电时，M极为负极，故B错误； 充电时，N极为阳极，电极反应式为3I--2e-=，生成1molNaI3，转移2mol电子，由电荷守恒可知，有2molNa+转移到M电极室，故C正确； 充电时TiO2光辅助电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下NaI转化为NaI3，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，故D正确；故选B。 考向05 电化学装置中离子交换膜的分析 【例5】（2024·辽宁卷）“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高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 【答案】A 【分析】据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。 【解析】由以上分析可知，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：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故A错误； 阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B正确； 由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确； 由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确；故选A。 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·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。 【变式5-2】（2025·吉林长春·三模）近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸-锌”电池，其工作原理如图所示。图中“双极膜”中间层中的H2O在电场作用下解离为H+和，并分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．锌电极上的电势比催化电极上的低 B．M膜为阴离子膜 C．放电过程中正极区的pH保持不变 D．当双极膜中有2molH2O解离时，理论上锌电极质量减轻65g 【答案】C 【分析】由图可知，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OH-通过M膜向负极移动，则M膜为阴离子交换膜，H+通过N膜向正极移动，则N膜为阳离子交换膜；据此答题。 【解析】锌电极为负极，催化电极为正极，负极电势低于正极，锌电极上的电势比催化电极上的低，A正确； 双极膜解离的OH-向负极（锌电极）迁移，M膜允许阴离子通过，M膜为阴离子膜，B正确； 正极区发生反应：+ 8e⁻ + 10H⁺ =+ 3H2O，消耗H⁺；双极膜解离的H+向正极迁移，电路中转移8 mol电子时，正极消耗10 mol H+，双极膜迁移8 mol H+，H+的量减少，pH增大，C错误； 负极电极反应式为，双极膜有2mol H2O解离时，电路中转移2mol e-，此时反应1mol Zn，质量减轻65g，D正确；故选C。 考向06 电化学综合及其计算 【例6】（2022·辽宁卷）如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是 A．左侧电极反应： B．实验结束时，b中溶液红色恰好褪去 C．若c中收集气体，则样品中乙酸浓度为 D．把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果 【答案】A 【分析】本装置为电解池，左侧阳极析出氧气，右侧阴极析出氢气，据此分析解题。 【解析】左侧阳极析出氧气，左侧电极反应：，A正确； 右侧电极反应2CH3COOH+2e-=H2+2CH3COO-，反应结束时溶液中存在CH3COO-，水解后溶液显碱性，故溶液为红色，B错误； 若c中收集气体，若在标况下，c中收集气体的物质的量为0.5×10-3mol，转移电子量为0.5×10-3mol×4=2×10-3mol，故产生氢气：1×10-3mol，则样品中乙酸浓度为：2×10-3mol ÷10÷10-3=，并且题中未给定气体状态不能准确计算，C错误； 盐桥换为U形铜导线，则铜导线构成了电解池的一部分，左侧铜导线为阴极，右侧铜导线为阳极，生成的铜离子影响溶液酸碱性，影响测定结果，D错误；故选A。 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·内蒙古·三模）科学家使用研制了一种可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，电极上检测到MnOOH和少量。下列叙述中，不正确的是 A．充电时，电极连接电源的正极 B．充电时，会发生反应： C．放电时，电极附近溶液的pH增大 D．放电时，Zn电极质量减少1.30g，则电极生成了 【答案】D 【分析】Zn具有比较强的还原性，具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与MnO2之间，所以放电时电极为正极，Zn电极为负极，则充电时电极为阳极、Zn电极为阴极。 【解析】充电时，原电池的正极（MnO2电极）作电解池的阳极，阳极连接电源正极，A正确； 电池工作时，Zn电极为负极，MnO2电极为正极，且在电极上检测到，所以会发生反应，充电时该反应逆向进行，即ZnMn2O4分解为Zn和MnO2，B正确； 放电时MnO2电极（正极）反应为MnO2 + H2O + e- = MnOOH + OH-，生成OH-使pH增大，C正确； 根据题意可知，电极上检测到MnOOH 和少量，Zn电极质量减少1.30g，转移了0.04mol电子，但是电极生成了MnOOH 和少量，所以生成的MnOOH小于0.04mol，D错误；故选D。 【变式6-2】（2025·吉林·二模）CO2的捕集和利用是实现“双碳”目标的一个重要研究方向，我国设计CO2熔盐捕获与转化装置(左图)，可与太阳能电池装置(图)联合实现绿色转化。 下列有关说法正确的是 A．左图装置B电极应该与图装置Y电极相连 B．左图装置A电极反应式为： C．熔盐可用CCl4代替 D．理论上转移0.5mol电子可捕获标准状况下CO2气体2.8L 【答案】D 【分析】根据左图可知A极→O2，发生氧化反应生成单质O2，所以A为阳极，B为阴极，阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接，根据右图可知，Y极为电源正极、X极为电源负极。阳极反应式为，阴极电极反应式为：，以此解答该题。 【解析】由分析可知，B为阴极，Y极为电源正极，阴极与电源负极相接，B接太阳能电池的X电极，A错误； 由分析知，左图装置A电极为阳极，阳极反应式为，B错误； 熔盐提供离子导电，CCl4是非电解质，无法导电，不能代替，C错误； 结合分析，A为阳极，电极反应式为，B为阴极，电极反应式为：，CO2与熔盐反应生成和，即，　，通过分析，总反应为，理论上转移4mol电子消耗1mol CO2，转移0.5mol电子则可捕获0.125mol CO2，可捕获标准状况下CO2气体体积为2.8L，D正确；故选D。 1.（2025·辽宁·二模）利用板状碳封装镍纳米晶体电催化将5—羟甲基糠醛转化为2，5—呋喃二甲酸，工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．电极电势： B．该装置工作时，向b极移动 C．一段时间后阴极区不变 D．产生气体X，双极膜中质量减少 【答案】C 【分析】HMF在b极发生氧化反应生成FDCA，则板状碳封装镍纳米晶体是阳极、石墨烯是阴极。 【解析】板状碳封装镍纳米晶体是阳极，b是电源正极、a是负极，电极电势：，故A错误；板状碳封装镍纳米晶体是阳极，电解池中阳离子向阴极移动，向a极移动，故B错误；a是阴极，阴极水得电子生成氢气和氢氧根离子，电路中转移2mol电子，阴极生成1mol氢气和2molOH-，同时双极膜有2molH+移入a极区，所以阴极区不变，故C正确； a为阴极，X为氢气，则每产生1molH2转移2mol电子，双极膜中2molOH-有移向阳极，同时有2molH+移向阴极，双极膜中质量减少36g，故 D错误；故选C。 2.（2025·辽宁葫芦岛·一模）利用如下流程可从废光盘中回收金属层中的银(金属层中其他金属含量过低，对实验影响可忽略)： 下列说法正确的是 A．“氧化”时，发生的化学方程式：4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl↓+4NaOH+O2↑ B．氨水的作用是调节溶液的pH C．若“还原”工序利用原电池来实现，则N2是正极产物 D．“还原”时，每生成1molAg，理论上消耗0.5molN2H4·H2O 【答案】A 【分析】由题给流程可知，废光盘碎片中的银在80℃水浴加热条件下与次氯酸钠溶液反应生成氯化银、氢氧化钠和氧气，过滤得到滤液和含有氯化银的滤渣；向滤渣中加入氨水，将氯化银转化为银氨络离子，过滤得到滤渣和含有银氨络离子的滤液；向滤液中加入一水合肼溶液，溶液中银氨络离子与一水合肼溶液反应生成银、氮气、氨气、铵根离子和水，过滤得到银，据此回答。 【解析】由分析可知，氧化时发生的反应为废光盘碎片中的银在80℃水浴加热条件下与次氯酸钠溶液反应生成氯化银、氢氧化钠和氧气，反应的化学方程式为4Ag+4NaClO+2H2O=4AgCl↓+4NaOH+O2↑，A正确； 由分析知，向含有氯化银的滤渣中加入氨水，将氯化银转化为银氨络离子，不是为了调节溶液的pH，B错误； 由化合价变化可知，若还原工序利用原电池来实现，一水合肼会在负极失去电子发生氧化反应生成氮气，C错误； 由分析可知，还原时发生的反应为溶液中银氨络离子与一水合肼溶液反应生成银、氮气、氨气、铵根离子和水，反应的离子方程式为，则反应生成1mol银时，理论上消耗0.25molN2H4·H2O，D错误；故选A。 3.（2025·辽宁·一模）环己烷常作为溶剂、去漆剂以及制造其他化学品的原料。利用如图装置以微生物电池为电源，实现苯转化为环己烷。已知：乙池中还有副产物生成。下列说法正确的是 A．甲池中A极应与乙池中多孔惰性电极M相连 B．乙池阴极发生的电极反应只有 C．同温同压下，B极消耗的氧气的体积大于E处放出气体的体积 D．为加快苯转化为环己烷的速率，该装置可在高温下工作 【答案】A 【分析】甲池为微生物电池，通入O2的B极为正极，A极为负极，乙池为电解池，根据图知，苯中的碳得电子生成环己烷，则电极M作阴极，N作阳极。 【解析】由分析可知，甲池中A极为负极，B极为正极，乙池中M作阴极，N作阳极，则甲池中A极应与乙池中多孔惰性电极M相连，A正确； 由分析可知，乙池中苯在阴极得到电子生成环己烷，电极方程式为：，乙池中还有副产物生成，则阴极还会发生电极反应：2H++2e-=，B错误； 乙池中N作阳极，电极方程式为：2H2O-4e-=O2+4H+，甲池中B极为正极，电解方程式为：O2+4e-+4H+=2H2O，转移电子数相等时，同温同压下，B极消耗的氧气的体积等于E处放出气体的体积，C错误； 甲池为微生物电池，高温会导致微生物死亡，导致甲池放电效率降低，不能加快乙池中苯转化为环己烷的速率，D错误；故选A。 4.（2025·辽宁·一模）某水系氢气一质子二次电池以质子作为载流子，高浓度的磷酸为电解液，联合普鲁士蓝衍生物(PBA)电极优异的电化学特性，形成一种理想的质子全电池。工作原理示意图如下： 下列说法正确的是 A．充电时极连接电源负极作阴极 B．放电时电流方向：极电解质溶液极 C．充电时极反应为 D．为提高电池工作效率可将磷酸用纯磷酸代替 【答案】B 【分析】氢气在负极上失去电子产生氢离子，发生氧化反应，所以N是负极，M为正极，正极上发生还原反应，电极反应式为PBA+xe-+xH+=PBA-xH；充电时N成为阴极，M为阳极。 【解析】由分析可知，极为原电池负极，充电时作电解池阴极；极为原电池正极，充电时作电解池阳极，A项错误； 由分析可知，放电时为原电池，极为原电池负极，电流方向：极电解质溶液极，B项正确； 充电时极发生氧化反应，反应为，C项错误； 纯磷酸几乎不导电，用其代替磷酸电池效率会大大降低，甚至无法工作，D项错误；故选B。 5.（2025·内蒙古呼和浩特·二模）我国科学家研究发现了一种电化学固碳方法，装置如图所示。放电时的总反应为。充电时，通过催化剂的选择性控制，只有发生氧化反应，释放出和。下列说法错误的是 A．放电时，电极B为正极 B．充电时阳极发生反应： C．该电池不可选用含水电解液 D．放电时，每转移4mol电子，正极区质量增加148g 【答案】D 【分析】由题干所给信息，放电时的总反应为，则放电时A电极为负极，锂失去电子发生氧化反应，B电极为正极，二氧化碳得到电子发生还原反应；充电时，A与电源负极相连为阴极，而B与电源正极相连为阳极。 【解析】由分析，放电时，电极B为正极，A正确； 据题干信息，充电时只有Li2CO3发生氧化，释放出CO2和O2，反应为：，B正确； C．该电池负极为Li，可以与水反应，所以不能用含水电解液，C正确； 放电时，正极区发生反应：4Li++4e-+3CO2=2Li2CO3+C，当转移4mol电子时，正极区域增加的质量为2molLi2CO3和1molC的质量，为160g，D错误；故选D。 6.（2025·黑龙江吉林·一模）近期我国科技工作者研发了一种酸碱混合硝酸锌电池，其工作原理如图所示。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。下列说法错误的是 A．M膜是阴离子交换膜，N膜是阳离子交换膜 B．锌电极上的电势比催化电极上的高 C．负极的反应式为 D．当双极膜中有解离时，催化电极区减少 【答案】B 【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。据此答题。 【解析】根据分析知，膜是阴离子交换膜，膜是阳离子交换膜，A正确； 催化电极是正极，锌电极是负极，因此催化电极上的电势比锌电极上的高，B错误； 锌电极作负极，负极区的反应式为，C正确； 当双极膜中有解离时，转移，同时会有移向催化电极(正极)区，正极电极反应式，根据电极反应可知，转移，消耗，则催化电极区净减少0.5mol，D正确；故选B。 7.（2025·吉林·二模）一种双膜二次电池，其示意图如下。下列说法正确的是 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极； ②起始时I室(含储液罐)溶液中只含。 A．M极为电池的正极 B．充电过程中，II室中的溶液浓度逐渐增大 C．X膜、Y膜均为阴离子交换膜 D．放电后，I室中时，导线中传导电子 【答案】C 【分析】由图可知，外电路连接用电器，为原电池，即放电，M极Sn2+失去电子发生氧化反应生成Sn4+，M为负极，N极溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，N为正极，III室中溴离子进入II室，并继续向I室迁移，电池总反应为SnBr2+Br2=SnBr4；充电时，负极接外电源负极做阴极，即M为阴极，N为阳极； 【解析】由分析可知，M为电池负极，A错误； 放电时，III室溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，III室中溴离子进入II室，并继续向I室迁移，保证I室中溶液电中性，则充电过程相反，故充电过程中，II室中的溶液浓度不变，B错误； 由分析知，N极溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，N为正极，III室中溴离子进入II室，并继续向I室迁移，故X膜、Y膜均为阴离子交换膜，C正确； 起始时I室(含储液罐)溶液中只含，放电后，I室中时，有amol Sn2+转化为Sn4+，转移电子amol，D错误；故本题选C。 8.（2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测）某课题组报道了一种以为电解质的新型合金化反应型钙离子电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 （已知hfip为） A．电池工作时电流方向为Ca-Sn合金→负载→1,4-聚苯醌→电解质→Ca-Sn合金 B．1mol1,4-聚苯醌转化为时，负极质量减少40g C．将电解质更换为饱和水溶液，可提高该电池的电流效率 D．下一步研究方向可能是研究具有更高比能量的合金化反应型镁离子电池 【答案】D 【分析】该装置为原电池，结合图示可知，Ca-Sn合金中钙失去电子生成钙离子，则该电极为负极，而另一个电极为正极，以此解题。 【解析】电池工作时，电流方向与电子方向相反，电子从负极（Ca-Sn合金）经负载流向正极（1,4-聚苯醌），故电流方向应为1,4-聚苯醌→负载→Ca-Sn合金→电解质→1,4-聚苯醌，A错误； 1,4-聚苯醌为聚合物，其“1mol”包含n个重复单元（n未知），每个重复单元转化时转移2mol电子，对应负极消耗nmolCa，质量减少40ng，无法确定为40g，B错误； Ca为活泼金属，会与饱和CaCl2水溶液中的水反应生成Ca(OH)2和H2，无法形成稳定电池，C错误； Mg与Ca均为合金化反应型二价金属，Mg的摩尔质量（24g/mol）小于Ca（40g/mol），相同质量下Mg提供电子更多，比能量更高，研究镁离子电池是合理方向，D正确；故选D。 9.（2025·黑龙江大庆·模拟预测）全钒液流储能电池是利用不同价态离子发生氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的，其装置原理如图，下列说法错误的是 A．当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为VO+2H＋+e-=VO2＋+H2O B．充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色 C．放电过程中氢离子的作用只是参与正极反应 D．充电时若转移的电子数为6.02×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为1mol 【答案】C 【分析】由图可知，放电时，右侧电极是负极，发生氧化反应，负极反应为：V2+-e-=V3+，左侧为正极，发生还原反应，正极反应为：+2H++e-= VO2++H2O，充电时，左槽为阳极，发生氧化反应，右槽为阴极，发生还原反应； 【解析】根据图示信息，当左槽溶液逐渐由黄变蓝，则VO转化为VO2+，其电极反应式为VO+2H++e-=VO2++H2O，A不符合题意； 充电过程中，右槽为阴极，发生还原反应：V3++e-=V2+，右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色，B不符合题意； 放电过程中溶液中的氢离子通过交换膜进入正极区，正极反应为：+2H++e-= VO2++H2O，所以氢离子的作用是参与正极反应、平衡电荷，C符合题意； 充电时若转移的电子数为6.02×1023个、其物质的量为1mol，结合分析可知，左槽反应为：VO2++H2O-e-=+2H+，则生成2mol H+，同时有1 mol H+从左槽移出，所以左槽溶液中H+的物质的量实际增加了1 mol，左槽溶液中n(H+)的变化量为1mol，D不符合题意；故选C。 10.（2025·黑龙江哈尔滨·一模）我国科学家设计了一种新型多功能(甲醛一硝酸盐)电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．a电极区总反应为； 电池工作时，电极电势高，电子流动的方向是 C．放电过程中，从左室迁移到右室 D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH 【答案】A 【分析】由图可知，a极HCHO失去电子发生氧化反应生成HCOO-和H2，为负极，电极方程式为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2O；则b为正极，得到电子发生还原反应生成NH3，电极方程式为：+6H2O+8e-=NH3↑+9OH-； 【解析】由分析，a电极区总反应为；，A正确；   B．a为负极、b为正极，则电池工作时，电极电势高，电子流动的方向是，B错误； 放电过程中，阳离子由负极流向正极，但中间膜为质子交换膜，则不能通过质子交换膜从左室迁移到右室，C错误；   D．由分析的正负极反应，总反应为8HCHO++7OH-=NH3↑+8HCOO-+4H2↑+2H2O，处理废水过程中消耗OH-，溶液pH减小，需补加 KOH，D错误；故选A。 11.（2025·黑龙江大庆·模拟预测）一种新型电池，可以有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制，装置如图所示，下列说法正确的是 A．b为正极，发生氧化反应 B．电池工作中电子的流向：， C．d电极的电极反应式： D．捕获23g，c极产生(标准状况) 【答案】D 【分析】根据图示可知：左侧装置自发进行氧化还原反应，则该装置为原电池，右侧装置为电解池；Zn电极失去电子被氧化为Zn2+，则a电极为负极，b电极为正极；c电极与正极相连，为阳极；d电极与电源负极连接，为阴极，然后根据原电池、电解池原理分析解答。 【解析】根据图示信息，a为原电池的负极，发生氧化反应，b为原电池的正极，发生还原反应，A错误； a为原电池的负极，b为原电池的正极，c为电解池的阳极，d为电解池的阴极，电池工作中电子的流向：a→d，c→b，B错误； d为电解池的阴极，电极反应式：+6e−+8H+=+2H2O，C错误； b电极，N元素化合价从+4价降为+3价，捕获0.5molNO2，转移电子0.5mol，c极产生0.125molO2，标准状况体积为2.8L，D正确；故选D。 12.（2025·黑龙江·三模）某有机液流电池的电解液为氢氧化钾溶液，其工作原理如图所示，已知Nafion-212离子交换膜可供钾离子通过，下列说法错误的是 A．放电时铁元素的价态变化为Fe（Ⅲ）→Fe（Ⅱ） B．中含有的σ键数目为（设为阿伏加德罗常数的值） C．当负极得到2mol电子时，有通过离子交换膜向正极运动 D．充电时酮羰基被还原为酚羟基 【答案】C 【分析】根据装置图可判断放电时左侧为负极，发生氧化反应，右侧为正极，发生还原反应。充电时左侧为阴极发生还原反应，右侧为阳极发生氧化反应。 【解析】放电时正极发生还原反应，得电子生成，Fe元素价态由+3降为+2，A正确； 中每个含1个 σ键共6个，与6个形成6个配位键，总σ键数为12个，1mol该离子含键，B正确； “负极得到电子”为充电过程，此时原负极作阴极，应向阴极（也就是负极）移动，C错误； 充电时负极（阴极）得电子发生还原反应，酮羰基被还原为酚羟基（-OH），D正确；故选C。 13.（2025·黑龙江齐齐哈尔·二模）与锂离子电池相比，镁离子电池因能量密度高、价格低廉而得到了广泛关注。一种可充电电池示意图如下。该电池分别以(结构如标注框内所示)材料和为电极，以溶液为电解质溶液。下列说法正确的是 A．充电时，电极为阳极 B．放电时，正极区存在反应： C．放电时，PTO能通过GO膜进入左极室 D．充电时，外电路转移电子，左边电极质量减少 【答案】B 【分析】放电时电极失电子转化为，电极为负极，发生氧化反应；PTO电极为正极，发生还原反应、；充电时电极为阴极，发生还原反应；电极为阳极，发生氧化反应、。 【解析】放电时，为负极，充电时为阴极，故A错误； 放电时，PTO电极为正极，发生还原反应、，故B正确； 图中膜只允许通过，能阻止进入左极室，故C错误； 充电时，外电路转移电子，左侧反应为，左侧有转化成，使得左边电极质量增加，故D错误；故选B。 14.（2025·内蒙古·模拟预测）钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种钠离子储能电池原理如下图所示(电池工作前两电极的质量相等)。下列说法错误的是 A．充电时，疏松多孔钠电极接电源负极 B．充电时，阳极电极反应式为 C．放电时，由疏松多孔钠电极经有机溶液移向石墨电极 D．放电时，电路中通过1mol电子，理论上疏松多孔钠电极比石墨电极质量少23g 【答案】D 【分析】根据图中信息，可知该电池放电时，金属钠为负极，电极反应式为，和掺杂石墨极为正极，电极反应式为。 【解析】充电时，原电池的负极(疏松多孔钠电极)作为电解池的阴极，需接电源负极，A正确； 充电时阳极发生氧化反应，为放电时正极反应的逆过程，放电时正极反应为，则充电阳极反应为，B正确； 放电时为原电池，由负极(疏松多孔钠电极)经电解质移向正极(石墨电极)，C正确； 放电时，负极(钠电极)反应式为，转移1mol电子时，负极质量减少23g（失去1mol Na），正极反应结合1mol ，质量增加23g，初始两电极质量相等，反应后负极比正极质量少，D错误；故选D。 15.（2025·黑龙江哈尔滨·三模）近年来，科学家利用电化学催化的方法，将PET塑料（聚对苯二甲酸乙二酯）水解液中的乙二醇（）和温室气体转化为甲酸（HCOOH），原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极A与电源正极相连 B．电极B的反应： C．1 mol乙二醇参加反应两极共生成3 mol甲酸 D．两个电极反应中碳原子的杂化类型均发生改变 【答案】C 【分析】H+由电极A移向电极B，B电极二氧化碳发生还原反应生成甲酸，B是阴极、A是阳极。 【解析】根据以上分析，A是阳极，电极A与电源正极相连    ，故A正确； B电极二氧化碳发生还原反应生成甲酸，电极B的反应：，故B正确； A电极乙二醇失电子发生氧化反应生成甲酸，电极反应式为 ，B电极二氧化碳得电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为，1 mol乙二醇参加反应，阳极生成2mol甲酸，根据得失电子守恒，B电极生成3mol甲酸，两极共生成5 mol甲酸，故C错误； 乙二醇中碳原子采用sp3杂化，二氧化碳中C原子采用sp杂化，甲酸中一个碳原子采用sp2杂化，故D正确；故选C。 16.（2025·内蒙古呼和浩特·一模）我国科技人员为了在更温和的条件下实现废水中氯苯的无害化处理，设计开发了一种电化学装置，如图所示。 转化过程：、 下列说法正确的是 A．a为电源负极 B．阳极区发生转化i的电极反应为 C．若氯苯完全转化为，生成气体 D．电解一段时间后，阴极区溶液增大 【答案】C 【分析】从图中可知，左侧电极上，氯苯转化为二氧化碳等物质，氯苯中的C失电子发生氧化反应，因此左侧电极为阳极，右侧电极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气，气体X为H2。 【解析】根据分析左侧电极上，氯苯转化为二氧化碳等物质，氯苯中的C失电子发生氧化反应，因此左侧电极为阳极，a为正极，A错误； 阳极区是酸性条件下的反应，没有OH-离子参与，正确的离子方程式为：，B错误； 1mol氯苯完全转化为CO2，共失去28mol电子，X为H2，共生成H2，C正确； 阴极上有多少H+放电生成H2，就有多少H+通过质子交换膜进入阴极，电解一段时间后，阴极区溶液不变，D错误；故选C。 17.（2025·辽宁本溪·模拟预测）一种用3—氯丙烯()电解合成环氧氯丙烷()的装置如图所示(图中X为Cl或Br)。该装置工作时和同时且等量放电，根据液面随时补充水分保持溶液体积恒定。下列说法不正确的是： A．生成II时可能同时生成同分异构体 B．电路中每转移2mol，可生成1mol环氧氯丙烷 C．由II生成环氧氯丙烷的方程式为 D．电解一段时间后，溶液中变大 【答案】D 【分析】由图可知，右电极上被还原生成，即右电极作阴极，则左电极作阳极，阳极上和同时且等量放电：-、，以此解答。 【解析】 A．生成II时，3-氯丙烯（Cl-CH2-CH=CH2）与X·、HO·加成，若X·和HO·加在双键的不同碳上，会形成和两种同分异构体，A正确； 阳极X-和OH-等量放电，各转移1mol e-（共2mol e-）生成1mol X·和1mol HO·，二者与3-氯丙烯加成生成1mol I，最终转化为1mol环氧氯丙烷，故转移2mol e-生成1mol环氧氯丙烷，B正确； II（）与OH-反应，通过分子内取代形成环氧环，同时生成X-和H2O，由II生成环氧氯丙烷的方程式为+OH-=+X-+H2O，C正确； 阴极反应：2H2O + 2e-=H2↑+2OH-（生成2mol OH-）；阳极消耗1mol OH-（放电），生成环氧氯丙烷消耗1mol OH-（选项C反应），总OH-生成量=消耗量，溶液体积恒定，c(OH-)不变，D错误；故选D。 18.（2025·辽宁辽阳·一模）以甲苯为原料通过间接氧化法可以制取苯甲醛、苯甲酸等物质，反应原理如图所示（电极I和电极Ⅱ均为电极）。下列说法错误的是 A．电极I与电源的负极相连，发生氧化反应 B．电解时，电极Ⅱ的电极反应式为 C．甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体，故不能通过分液的方法分离 D．若甲苯氧化时仅生成苯甲酸，理论上需要消耗的的物质的量为 【答案】A 【分析】根据图示，电解时电极Ⅰ上Cr3+发生氧化反应生成 ，电极Ⅰ是阳极；电极Ⅱ上H+得电子生成H2，电极Ⅱ是阴极。 【解析】电极I是阳极，与电源的正极相连，发生氧化反应，故A错误； 电解时，电极Ⅱ上H+得电子生成H2，电极反应式为，故B正确； 甲苯、苯甲醛、苯甲酸的混合物是互溶的液体，不分层，不能通过分液的方法分离，故C正确； 若甲苯氧化时仅生成苯甲酸，转移6mol电子，根据得失电子守恒，理论上需要消耗的的物质的量为，故D正确；故选A。 19.（2025·辽宁盘锦·三模）清华大学科研小组报道了一种通过在光电共还原和来合成尿素的有效光电化学方法。其电化学原理如图所示： 下列有关说法正确的是 A．b接负极，N极为阴极 B．装置工作时，N极附近pH增大 C．M极的反应式为 D．理论上生成同时生成 【答案】C 【解析】在光电化学装置中，M极发生CO2和NO3-转化为尿素的还原反应，为阴极，应接电源负极；N极发生H2O转化为O2的氧化反应，为阳极，应接电源正极，A错误； N极为阳极，发生氧化反应：2H2O - 4e- = O2↑ + 4H+，生成H+，导致N极附近H+浓度增大，pH减小，B错误； M极为阴极，CO2和NO3-被还原为尿素，CO2中C为+4价，尿素中C仍为+4价（化合价不变）；NO3-中N为+5价，尿素中N为-3价，2个N共得16e-，配平后电极反应式为CO2 + 2NO3- + 18H+ + 16e- = CO(NH2)2 + 7H2O，原子守恒、电荷守恒均成立，C正确； 选项未说明“标准状况”，无法确定O2体积为8.96 L，D错误；故选C。 20.（2025·辽宁沈阳·三模）大连物化所邓德会团队通过惰性电极电解实现了空气阴阳极同时活化制硝酸，其电化学装置如下图所示，下列说法中错误的是 A．电流方向：正极→电极电极负极 B．电极电势： C．是的催化剂 D．消耗生成硝酸 【答案】D 【解析】在电解池中，电流从电源正极流出，经过外电路流向电解池的阳极，再从电解池的阴极流回电源负极，由图可知电极A连接电源正极，为阳极，电源B连接电源负极，为阴极，所以该装置中电流方向为：正极→电极A→电极B→负极，A正确； 在电解池中，阳极与电源正极相连，电势高，阴极与电源负极相连，电势低，电极A为阳极，电极B为阴极，所以电极电势：A > B，B正确； 由图可知，Fe2+参与反应转化为Fe3+，Fe3+是中间产物并参与循环转化为Fe2+，Fe2+反应前后性质和质量不变，故Fe2+是催化剂，C正确； 本装置通过N2和O2制硝酸，N元素化合价从0价升高为+5价，O元素化合价从0价降低为-2价，根据电子守恒可得3mol O2可生成硝酸的物质的量为：，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 $