题型09 新型电化学装置分析（题型专练）（广东专用）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 原电池原理及应用【重】 考向02 电解池原理及应用 考向03 电化学原理综合应用【难】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 电化学知识是中学化学中的重要基本概念,也是近年来广东高考化学的持续热点,该类试题往往在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下,以装置图或流程图为载体考查电化学相关知识,题材广、信息新,题目具有一定难度。这类试题主要侧重两方面关键能力的考查:一是理解与辨析能力,要求能够从图示电化学装置中提取有效信息,判断装置种类,辨别电极名称等;二是分析与推理能力,要求能够根据图示信息和电解池的工作原理,分析电极反应的类型、电解质的作用、离子的移动方向及定量计算转移电子的物质的量等。 考向01 原电池原理及应用 【例1-1】（2025·广东中山·模拟预测）锂-氟化碳()电池具有优异的性能，中国科学院上海硅酸盐研究所李驰麟团队解决了锂氟化碳电池不可充电的难题，该电池的总反应为，下列说法正确的是 A．锂电极为正极 B．充电时阳极反应为 C．负极发生还原反应 D．该电池可用水溶液作电解液 【答案】B 【解析】A．锂作为活泼金属，在放电时被氧化，应为负极而非正极，故A错误； B．充电时阳极反应为放电正极反应的逆过程，LiF被氧化和C反应生成CFx并释放Li+和电子，反应式正确，故B正确； C．负极发生氧化反应而非还原反应，故C错误； D．锂与水剧烈反应，无法用水溶液作电解液，故D错误； 故选B。 【例1-2】（2025·广东·模拟预测）我国科技工作者研发的直接甲醇无膜微流体燃料电池工作原理如图所示。该电池凭借微流控技术，让燃料与氧化剂像“并行的车道”一样各走各路，无需物理隔膜。已知电池工作时，电极b上转化为，下列说法正确的是 A．电极a的电势比电极b的电势高 B．电极a的电极方程式为 C．该电池工作时，电子由电极a经主流道流向电极b D．电池工作时，若电路中转移0.3 mol电子，理论上消耗0.4mol 【答案】D 【分析】由图可知，电极a为燃料电池的负极，碱性条件下甲醇在负极失去电子发生氧化反应，生成碳酸根离子和水，电极反应式为：；电极b为正极，铁氰酸根离子在正极得到电子发生还原反应，生成亚铁氰酸根离子，电极反应式为：，据此分析解答。 【解析】A．由分析可知，电极a为燃料电池的负极，电极b为正极，所以电极a的电势比电极b的电势低，A错误； B．由分析可知，电极a为负极，电极反应式为：，B错误； C．电池工作时，电子不能经过电解质溶液，电子由电极a经外电路流向电极b，C错误； D．由分析可知，负极每转移6 mol电子消耗8 mol氢氧根离子，则电路中转移0.3 mol电子时，理论上消耗氢氧根离子的物质的量为，D正确； 故答案为：D。 1.原电池模型和原理 2.确定正、负极的依据 依据 正极 负极 反应类型 还原反应 氧化反应 电极变化 质量增加,逸出气体 溶解、质量变轻 电流方向 流出 流入 电子流向 流入 流出 离子移动方向 阳离子移动方向 阴离子移动方向 电极材料 较不活泼金属或导电非金属 较活泼金属 [注意] 根据电极材料确定正、负极通常情况适用,但根本依据为自发的氧化还原反应。如Mg-Al、NaOH溶液形成的原电池中,铝作负极,因为只有铝与NaOH溶液发生氧化还原反应。 【变式1-1】（2025·广东·模拟预测）氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法不正确的是 A．电极电势：吸附层吸附层 B．该电池工作时总反应的方程式为 C．吸附层a为负极，电极反应式为 D．标准状况下，右侧电池产生时，理论上两侧电解质溶液质量差88 g 【答案】C 【分析】吸附层a吸收H2，作负极，发生的电极反应：，吸附层b释放H2，作正极，发生的电极反应：，离子交换膜为钠离子交换膜，钠离子从左边移动到右边，电池的总反应为，据此分析解答。 【解析】A．在原电池中，负极电极电势低于正极，由分析知，吸附层a为负极，吸附层b为正极，故电极电势：吸附层a<吸附层b，A正确； B．由分析知，负极反应为，正极反应为，总反应为，B正确； C．由分析知，吸附层a为负极，但左侧为碱性环境，电极反应式为， C错误； D．标准状况下,右侧产生(1 mol)时，转移2 mol电子。左侧溶液减少44 g（吸附1 mol H2、移出2 molNa+），右侧溶液增加44 g（移入2 mol Na+、逸出1 mol H2），两侧质量差为44 g - (-44 g)=88 g，D正确； 故答案选C。 【变式1-2】（2025·广东·模拟预测）利用镍修饰铜催化剂电催化硝酸盐还原制氨的装置及相关机理如图所示。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．工作时电子从电源b极流向碳棒 B．室温时镍修饰铜催化剂表面的电极反应式有 C．高温时，电路中每转移个电子，理论上阳极可生成11.2 L气体(已折算为标准状况) D．元素Ni的引入促使转化为活性氢，有利于的生成 【答案】D 【解析】A．电解池中电子从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极。镍修饰铜催化剂为阴极（发生还原反应），碳棒为阳极，故电源a为负极、b为正极。电子应从碳棒流向电源b极，A错误； B．电解液为0.1 mol·L-1NaOH溶液，呈碱性，电极反应式中不能出现H+，正确反应为，B错误； C．阳极（碳棒）在碱性条件下发生反应：4OH- - 4e-= O2↑ + 2H2O，转移4NA电子时生成1 mol O2，标准状况下体积为22.4 L，C错误； D．机理图显示，Ni的引入促使H2O转化为活性氢（H），活性氢参与还原为NH3的反应，有利于NH3生成，D正确； 答案选D。 考向02 电解池原理及应用 【例2-1】（2025·广东江门·一模）我国学者设计的一种电解装置，借助电极上的催化剂，能同时电解和，工作原理如图甲所示。不同催化剂条件下，转化为的部分反应历程如图乙所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法错误的是 A．电解时，A电极与电源的负极连接 B．电解总反应为： C．由图乙可知，选择Ni-TPP催化时，电解的反应速率更快 D．若有穿过质子交换膜，则理论上有被转化 【答案】D 【分析】图甲为电解池，A电极上被还原为，A电极为阴极；B电极上被氧化生成HCOOH，B电极为阳极，据此解答。 【解析】A．由分析可知，电解时，A电极为阴极，即与电源的负极连接，A正确； B．由分析可知，A电极为阴极，被还原为，发生电极反应：；B电极为阳极，被氧化生成HCOOH，发生电极反应：，则电解总反应为：，B正确； C．决速步骤的活化能越小，反应速率越快，由图乙可知，选择Ni-TPP催化时，决速步骤的活化能更小，电解的反应速率更快，C正确； D．A电极为阴极，发生电极反应：，由电极反应式可知，若有穿过质子交换膜，则理论上有0.5 mol CO2被转化，即有22 g CO2被转化，D错误； 故选D。 【例2-2】（2025·广东清远·一模）目前新能源汽车多采用三元锂电池，某三元锂电池的工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．充电时，从隔膜右侧移向左侧 B．放电时，A极发生的反应为 C．外电路每通过1 mol电子，电极A、B的质量变化之和为14 g D．失去活性锂元素的三元正极材料可采用化学方法再生，实现循环利用 【答案】B 【分析】充电时接触，作为电解池，锂离子由阳极脱嵌再嵌入阴极，B极作阳极发生反应，A极作阴极发生反应；放电时接触，作为原电池，B极作为正极发生反应，A极作负极发生反应，据此分析。 【解析】A．充电时为电解池，根据上述分析B极作阳极，A极作阴极，移向阴极，则从隔膜右侧（阳极）移向左侧（阴极），A正确； B．放电时为原电池，（A极）为负极，应发生氧化反应（失去电子），电极反应式为，B错误； C．外电路通过1 mol电子时，A极（负极）失去1 mol （质量减少7 g），B极（正极）得到1 mol （质量增加7 g），两极质量变化之和为7 g - (-7 g) = 14 g，C正确； D．失去活性锂的三元正极材料可通过化学补锂等方法再生，实现循环利用，D正确； 故答案选B。 1.电解池模型和原理 （1）直流电源的正极(阳极)有强的氧化能力;直流电源的负极(阴极)有强的还原能力。 （2）电极上微粒的放电顺序。 ①阴极:取决于微粒的氧化性强弱,氧化性强的先得到电子,与电极材料无关。 常见阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 ②阳极:若是非惰性电极作阳极,则电极失电子;若是惰性电极(Pt、C)作阳极,还原性强的先失去电子。 常见阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子(N、S、C)>F-。 ③电极上离子的放电顺序取决于其氧化性、还原性,可能会出现强氧化性阴离子在阴极放电;强还原性阳离子在阳极放电。 2.惰性电极电解电解质溶液的四种类型 电解 类型 常见电解 质实例 阳极 产物 阴极 产物 电解质 溶液变化 电解水 NaOH、 H2SO4、 Na2SO4 O2 H2 浓度增大 电解 电解质 HCl、 CuCl2 卤素 单质(Cl2) H2、 金属(Cu) 浓度减小 放氢 生碱型 NaCl 卤素 单质(Cl2) H2 生成强碱 放氧 生酸型 CuSO4、 AgNO3 O2 金属 (Cu、Ag) 生成 含氧酸 [注意] （1）电解后溶液pH的变化一方面要考虑酸碱的生成,还要考虑电解质溶液浓度变化导致水解程度的变化。 （2）电解质溶液的复原问题要本着两电极析出什么(元素),就加入什么(恰当物质)的原则。 3.电解池阳极和阴极确定 （1）若装置中给出直流电源,则可直接确定电解装置的阳极、阴极。 （2）若装置中没有给出直流电源,则要根据电解过程的特征先确定电解装置的阳极、阴极。 依据 阴极 阳极 电流方向 流出 流入 电子流向 流入 流出 离子移 动方向 阳离子移动方向 阴离子移动方向 电极产物 金属(增重)、H2 电极溶解、O2、Cl2等非金属单质 pH变化 增大(碱性增强) 减小(酸性增强) 反应类型 还原反应 氧化反应 【变式2-1】（2025·广东肇庆·一模）一种高性能的光可充电水系钠离子电池的工作原理如图所示。充电时，在光照条件下，电极产生电子和空穴(，具有强氧化性)，驱动两极反应而完成充电。下列说法错误的是 A．放电时，电极I为负极 B．充电时，电极上的电极反应式为 C．放电时，需闭合开关、打开开关，并对电极采取避光措施 D．充电时，电路每转移，理论上阴极室中溶液的质量增加 【答案】B 【分析】充电时，需打开开关，闭合开关，在光照条件，电极产生电子和空穴(，具有强氧化性)，电极为阴极，得到电子，电极反应为，电极为阳极，发生反应。而放电时，需闭合开关，打开开关，对电极做避光处理，电极为负极，电极为正极。 【解析】A．放电时电极I为负极，A正确； B．由以上分析可知，充电时电极上发生的电极反应为，B错误； C．由以上分析可知放电时，需闭合开关，打开开关，对电极做避光处理，C正确； D．充电时，电路每转移，理论上阳极室有通过交换膜进入阴极室，阴极室溶液质量增加，D正确； 故答案选B。 【变式2-2】（2025·广东深圳·一模）利用多膜装置通过电解法可以制备KNO3，同时获得一定的副产品，其电解装置如图所示。下列说法正确的是 A．Y膜为阳离子交换膜 B．阴极室溶液中OH-浓度逐渐降低 C．理论上每生成1molCl2，阴极室溶液质量增加46g D．理论上每生成标准状况下22.4LCl2，阳极室内溶液质量减少149g 【答案】D 【分析】阳极室：2Cl--2e-=Cl2↑；阴极室：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电解法可以制备KNO3，根据图示，阳极室中的钾离子进入硝酸钾溶液，NaNO3溶液中硝酸根离子进入硝酸钾溶液、钠离子进入阴极室生成氢氧化钠。 【解析】A．NaNO3中通过Y膜向左移生成KNO3，Y膜为阴离子交换膜，故A错误； B．阴极室发生反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑，OH-浓度逐渐增加，故B错误； C．生成1molCl2时，转移2mol电子，阴极室内生成1molH2但补充了2molNa+，因此阴极室溶液质量增加44g，故C错误； D．生成1molCl2（标准状况下体积为22.4L）即转移2mol电子，同时有2molK+移向硝酸钾溶液，则阳极室内减少2molKCl，即溶液质量减少149g，故D正确； 故答案为D。 考向03 电化学原理综合应用 【例3-1】（2025·广东惠州·一模）将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列说法正确的是 A．Fe作原电池正极 B．溶液中的Cl⁻向锡极移动 C．铁片腐蚀速率比未镀锡时更快 D．铁表面发生的电极反应：2H++2e-=H2↑ 【答案】C 【分析】将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中，则能够形成原电池反应，Fe比Sn活泼，则Fe作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，Sn作正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，据此分析解题。 【解析】A．由分析可知，Fe作原电池负极，A错误； B．由分析可知，Sn为正极，原电池中电解质溶液中阴离子移向负极，即溶液中的Cl⁻向铁极移动，B错误； C．原电池一般能够加快反应速率，铁片上镀有锡时构成原电池，且Fe作负极，而未镀锡时Fe只能发生化学腐蚀，故铁片腐蚀速率比未镀锡时更快，C正确； D．由分析可知，Fe作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，D错误； 故答案为：C。 【例3-2】（2025·广东茂名·二模）汽车尾气管的钢材可通过镀铝的方法来延缓腐蚀，下列说法正确的是 A．该法中钢铁为负极被保护 B．该法为牺牲阴极法 C．镀铝时将钢材与电源正极相连 D．电化学腐蚀时铝发生反应： 【答案】D 【解析】A．在镀铝的情况下，铝比钢铁活泼，形成原电池时铝为负极，钢铁为正极被保护，A错误； B．在镀铝的情况下，铝比钢铁活泼，形成原电池时铝为负极，钢铁为正极被保护，该法为牺牲阳极法，B错误； C．镀铝时，钢材应作为阴极与电源负极相连，铝作为阳极与电源正极相连，C错误； D．由于铝比钢铁活泼，在电化学腐蚀时，铝作为负极发生氧化反应，电极反应式为Al−3e−=Al3+，D正确； 故选D。 1.金属腐蚀与防护 （1）金属腐蚀本质:是金属失电子被氧化的过程,M-xe-Mx+。 （2）金属腐蚀类型:①化学腐蚀(直接的氧化反应);②电化学腐蚀。 （3）金属电化学防腐。 ①原电池原理:牺牲阳极法。让活泼性更强的金属作原电池的负极。 ②电解池原理:外加电流法。利用直流电源负极强大的还原能力保护金属不被腐蚀(待保护金属一定接电源的负极)。 2.原电池、电解池串联装置 串联电路中阴、阳极或正、负极总是交替出现,只要分析出某个电极,则与之相邻的电极名称相反(比如某电极是阳极,则与之相邻的电极为阴极)。 3.电化学装置中离子的移动方向 （1）阳离子一定向阴极移动(原电池的正极从内电路看发生还原反应,属于阴极)。 （2）阴离子一定向阳极移动(原电池的负极从内电路看发生氧化反应,属于阳极)。 4.各种膜的用途分析 （1）电化学装置中常见的离子交换膜。 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 交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H+通过 （2）离子交换膜的功能。 ①原电池中一般是“单膜(正、负极之间)”。主要作用:一是隔离正、负极区域的某些微粒,防止其发生反应;二是防止某些微粒在电极表面沉淀析出,导致电极活性降低。 ②电解池中很多时候是“双膜”或“多膜”。多膜会把整个电解池分割成若干不同的“室”,比如有“阳极室”“阴极室”“产品室”等等。其主要作用是控制离子的移动以获得所需的产品或达到除杂、提纯等目的。 5.电化学的相关计算 （1）计算类型:电极产物(析出金属、生成气体)、电路中通过的电子数、溶液中离子浓度(pH)等。 （2）计算的依据:根据电子守恒计算,电路中所有电极上通过的电子相等。 （3）关系式的应用:通过便于计算的电极产物,利用关系式确定复杂产物的计算。可根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系式。如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式: 4e-～ 　　　　 阳极产物　　　　　　阴极产物 (式中M为金属,n为其离子的化合价数值)。 【变式3-1】（2025·广东湛江·一模）海港码头埋设管道的钢制阀门会受到海水的长期侵袭，可利用电化学保护法防止钢制阀门的腐蚀，示意图如下： 下列说法不正确的是 A．该装置防腐蚀的方法称为牺牲阳极法 B．物块X可选用锌块 C．钢制阀门在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应为 D．当导线上通过的电子越多，钢制阀门被腐蚀得越严重 【答案】D 【解析】A．由图可知，X电极失去电子，作原电池的负极，钢制阀门作正极，这种防腐蚀的方法为牺牲阳极法，A正确； B．牺牲阳极法中的阳极应选用金属活动性比铁更活泼的金属，故可以选用锌块，B正确； C．钢制阀门在海水中发生吸氧腐蚀时，O2在正极得到电子生成OH-，正极反应为，C正确； D．当导线上通过的电子越多，说明牺牲阳极消耗越多，与钢制阀门腐蚀程度无关，D错误； 故选D。 【变式3-2】（2025·广东佛山·一模）“千年锈色耐人寻”。Cu2(OH)3Cl是铜锈中的“有害锈”，生成原理如图。下列说法不正确的是 A．正极反应：O2＋4e-＋4H＋=2H2O B．铜失去电子，发生氧化反应 C．潮湿的环境中更易产生铜锈 D．明矾溶液可清除Cu2(OH)3Cl 【答案】A 【解析】A．根据图知，发生吸氧腐蚀，正极上O2得电子和H2O反应生成OH-，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，故A错误； B．失电子的物质发生氧化反应，该反应中Cu失电子生成Cu2+而发生氧化反应，故B正确； C．潮湿的环境中有电解质溶液，易形成原电池而更易产生铜锈，故C正确； D．明矾中铝离子水解生成Al(OH)3和H+而使溶液呈酸性，能和Cu2(OH)3Cl中OH-反应，所以明矾溶液能清除Cu2(OH)3Cl，故D正确； 答案选A。 1．（2025·广东·高考真题）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】A．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； B．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； C．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； D．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。 2．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应： 【答案】D 【分析】钢铁外壳镶嵌了锌块，由于金属活动性Zn＞Fe，即锌块为负极，钢铁为正极，形成原电池，Zn失去电子，发生还原反应，，从而保护钢铁，延缓其腐蚀。 【解析】A．由于金属活动性Zn＞Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，故A错误； B．Zn失去电子，发生氧化反应，，镶嵌的锌块会被逐渐消耗，需根据腐蚀情况进行维护和更换，不能永久使用，故B错误； C．由分析得，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，故C错误； D．Zn失去电子，发生氧化反应：，故D正确； 故选D。 3．（2023·广东·高考真题）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 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 【答案】B 【分析】在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Ag失去电子与溶液中的Cl-反应，Ag为负极。 【解析】A．由分析可知，Ag失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl，Ag为负极，A错误； B．电子由负极经活性炭流向正极，B正确； C．溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，C错误； D．每消耗标准状况下的，转移电子2mol，而失去2mol电子，故最多去除，D错误。 故选B。 4．（2022·广东·高考真题）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 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 【答案】C 【解析】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误； B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误； C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确； D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误； 答案选C。 5．（2025·广西·高考真题）大型发电机的定子线圈由空芯铜导线缠绕制成。发电机运行时，需向铜导线的空芯通冷水降温，铜导线内壁因发生电化学反应生成层。一段时间后，表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如图。下列说法错误的是 A．层对铜导线起保护作用 B．正极生成的电极反应式为 C．沉积物的成分可能有 D．腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 【答案】D 【分析】铜导线内壁发生电化学反应生成层，负极为Cu，电极反应为，正极氧气得电子生成氢氧根离子，与OH-生成，电极反应为，据此分析； 【解析】A．Cu2O层为致密的氧化膜，能阻止内部铜与水、氧气进一步接触，对铜导线起保护作用，A正确； B．由分析得，电极反应式为，B正确； C．Cu2O可被氧化为CuO，或与H2O、CO2、O2反应生成Cu2(OH)2CO3，沉积物成分可能包含二者，C正确； D．沉积物最多的区域，有较厚的CuO、Cu2(OH)2CO3层覆盖，Cu与冷水、O2的接触被阻碍，腐蚀速率减慢，D错误； 故选D。 6．（2025·江西·高考真题）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。下列说法错误的是 已知：为铜基普鲁士蓝() A．中的铁为价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的 D．溶液可电解再生电池负极 【答案】C 【分析】由图可知，Zn电极失去电子生成Zn2+，该原电池中左侧电极为负极，右侧电极为正极。 【解析】A．CuHCF的化学式为Cu[Fe(CN)6]0.67·nH2O，设该化合物中Cu、Fe元素的化合价分别为x、y，根据化合物中元素正负化合价的代数和为0可知，x=0.67(6-y)，当x=+1时，y=+4.5（不合适，舍去）；当x=+2时，y=+3，以此得出铁的化合价为+3，A正确； B．Zn电极为负极，反应为Zn - 2e- = Zn2+，负极区正电荷增加。污水中通过交换膜移向负极区以平衡电荷，说明交换膜允许阴离子通过，为阴离子交换膜，B正确； C．Ni2+在正极得到电子生成Ni，Ni被CuHCF电极吸附，洗脱目的是利用H2O2的氧化性去除电极吸附的Ni，C错误； D．电解Zn2+溶液时，阴极反应为Zn2+ + 2e- = Zn，可得到Zn单质再生负极，D正确； 故选C。 7．（2025·重庆·高考真题）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】A．由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误； B．由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误； C．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； D．充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确； 故选D。 8．（2025·湖北·高考真题）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变 【答案】B 【分析】由图可知，左侧电极发生反应，则左侧为阳极，右侧电极反应为，则右侧电极为阴极，据此解答。 【解析】A．由分析可知，阴极反应为，A正确； B．已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断是吸热反应，则可推断的能量更低，比稳定，B错误； C．多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确； D．题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应）本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子：和因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确； 故选B。 9．（2025·云南·高考真题）是优良的固态电解质材料，取代部分后产生空位，可提升传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是 A．每个晶胞中个数为12 B．该晶胞在yz平面的投影为 C．取代后，该电解质的化学式为 D．若只有发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的数目相等 【答案】C 【解析】A．由晶胞结构可知，Sc原子分布在晶胞的8个棱心和4个面心，由均摊法算出其原子个数为，由晶体的化学式可知，O原子的个数是Sc的3倍，因此，每个晶胞中O2-个数为12，A正确； B．由晶胞结构可知，该晶胞在yz平面的投影就是其前视图，B正确； C．Ce4+ 取代La3+后，Li+数目减小并产生空位，因此，根据化合价的代数和为0可知，取代后该电解质的化学式为，C错误； D．Li+与电子所带的电荷数目相同，只是电性不同，原电池中内电路和外电路通过的电量相等，因此，若只有Li+发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的Li+数目相等，D正确； 综上所述，本题选C。 10．（2025·江苏·高考真题）以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是 A．电极a上发生氧化反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后，溶液的不变 D．外电路每通过电子，电极b上产生 【答案】A 【分析】光解过程中，电极a上电子流出，发生氧化反应，a为负极，电极反应式为：；电极b上电子流入，发生还原反应，b为正极，电极反应式为：。 【解析】A．根据分析，电极a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：，生成物有O2，A正确； B．原电池中阳离子向正极移动，电极a上生成，电极b上消耗，通过质子交换膜从左室移向右室，B错误； C．在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变化，光解总反应是电解水，溶液中减少，溶液浓度增大，pH减小，C错误； D．生成，转移2mol电子，外电路通过0.01mol电子时，电极b上生成，D错误； 答案选A。 11．（2025·甘肃·高考真题）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】A．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； B．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； C．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； D．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； 答案选D。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 / 20 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 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 原电池原理及应用【重】 考向02 电解池原理及应用 考向03 电化学原理综合应用【难】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 电化学知识是中学化学中的重要基本概念,也是近年来广东高考化学的持续热点,该类试题往往在复杂、陌生、新颖的研究对象和真实问题情境下,以装置图或流程图为载体考查电化学相关知识,题材广、信息新,题目具有一定难度。这类试题主要侧重两方面关键能力的考查:一是理解与辨析能力,要求能够从图示电化学装置中提取有效信息,判断装置种类,辨别电极名称等;二是分析与推理能力,要求能够根据图示信息和电解池的工作原理,分析电极反应的类型、电解质的作用、离子的移动方向及定量计算转移电子的物质的量等。 考向01 原电池原理及应用 【例1-1】（2025·广东中山·模拟预测）锂-氟化碳()电池具有优异的性能，中国科学院上海硅酸盐研究所李驰麟团队解决了锂氟化碳电池不可充电的难题，该电池的总反应为，下列说法正确的是 A．锂电极为正极 B．充电时阳极反应为 C．负极发生还原反应 D．该电池可用水溶液作电解液 【例1-2】（2025·广东·模拟预测）我国科技工作者研发的直接甲醇无膜微流体燃料电池工作原理如图所示。该电池凭借微流控技术，让燃料与氧化剂像“并行的车道”一样各走各路，无需物理隔膜。已知电池工作时，电极b上转化为，下列说法正确的是 A．电极a的电势比电极b的电势高 B．电极a的电极方程式为 C．该电池工作时，电子由电极a经主流道流向电极b D．电池工作时，若电路中转移0.3 mol电子，理论上消耗0.4mol 1.原电池模型和原理 2.确定正、负极的依据 依据 正极 负极 反应类型 还原反应 氧化反应 电极变化 质量增加,逸出气体 溶解、质量变轻 电流方向 流出 流入 电子流向 流入 流出 离子移动方向 阳离子移动方向 阴离子移动方向 电极材料 较不活泼金属或导电非金属 较活泼金属 [注意] 根据电极材料确定正、负极通常情况适用,但根本依据为自发的氧化还原反应。如Mg-Al、NaOH溶液形成的原电池中,铝作负极,因为只有铝与NaOH溶液发生氧化还原反应。 【变式1-1】（2025·广东·模拟预测）氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法不正确的是 A．电极电势：吸附层吸附层 B．该电池工作时总反应的方程式为 C．吸附层a为负极，电极反应式为 D．标准状况下，右侧电池产生时，理论上两侧电解质溶液质量差88 g 【变式1-2】（2025·广东·模拟预测）利用镍修饰铜催化剂电催化硝酸盐还原制氨的装置及相关机理如图所示。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．工作时电子从电源b极流向碳棒 B．室温时镍修饰铜催化剂表面的电极反应式有 C．高温时，电路中每转移个电子，理论上阳极可生成11.2 L气体(已折算为标准状况) D．元素Ni的引入促使转化为活性氢，有利于的生成 考向02 电解池原理及应用 【例2-1】（2025·广东江门·一模）我国学者设计的一种电解装置，借助电极上的催化剂，能同时电解和，工作原理如图甲所示。不同催化剂条件下，转化为的部分反应历程如图乙所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。下列说法错误的是 A．电解时，A电极与电源的负极连接 B．电解总反应为： C．由图乙可知，选择Ni-TPP催化时，电解的反应速率更快 D．若有穿过质子交换膜，则理论上有被转化 【例2-2】（2025·广东清远·一模）目前新能源汽车多采用三元锂电池，某三元锂电池的工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．充电时，从隔膜右侧移向左侧 B．放电时，A极发生的反应为 C．外电路每通过1 mol电子，电极A、B的质量变化之和为14 g D．失去活性锂元素的三元正极材料可采用化学方法再生，实现循环利用 1.电解池模型和原理 （1）直流电源的正极(阳极)有强的氧化能力;直流电源的负极(阴极)有强的还原能力。 （2）电极上微粒的放电顺序。 ①阴极:取决于微粒的氧化性强弱,氧化性强的先得到电子,与电极材料无关。 常见阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 ②阳极:若是非惰性电极作阳极,则电极失电子;若是惰性电极(Pt、C)作阳极,还原性强的先失去电子。 常见阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子(N、S、C)>F-。 ③电极上离子的放电顺序取决于其氧化性、还原性,可能会出现强氧化性阴离子在阴极放电;强还原性阳离子在阳极放电。 2.惰性电极电解电解质溶液的四种类型 电解 类型 常见电解 质实例 阳极 产物 阴极 产物 电解质 溶液变化 电解水 NaOH、 H2SO4、 Na2SO4 O2 H2 浓度增大 电解 电解质 HCl、 CuCl2 卤素 单质(Cl2) H2、 金属(Cu) 浓度减小 放氢 生碱型 NaCl 卤素 单质(Cl2) H2 生成强碱 放氧 生酸型 CuSO4、 AgNO3 O2 金属 (Cu、Ag) 生成 含氧酸 [注意] （1）电解后溶液pH的变化一方面要考虑酸碱的生成,还要考虑电解质溶液浓度变化导致水解程度的变化。 （2）电解质溶液的复原问题要本着两电极析出什么(元素),就加入什么(恰当物质)的原则。 3.电解池阳极和阴极确定 （1）若装置中给出直流电源,则可直接确定电解装置的阳极、阴极。 （2）若装置中没有给出直流电源,则要根据电解过程的特征先确定电解装置的阳极、阴极。 依据 阴极 阳极 电流方向 流出 流入 电子流向 流入 流出 离子移 动方向 阳离子移动方向 阴离子移动方向 电极产物 金属(增重)、H2 电极溶解、O2、Cl2等非金属单质 pH变化 增大(碱性增强) 减小(酸性增强) 反应类型 还原反应 氧化反应 【变式2-1】（2025·广东肇庆·一模）一种高性能的光可充电水系钠离子电池的工作原理如图所示。充电时，在光照条件下，电极产生电子和空穴(，具有强氧化性)，驱动两极反应而完成充电。下列说法错误的是 A．放电时，电极I为负极 B．充电时，电极上的电极反应式为 C．放电时，需闭合开关、打开开关，并对电极采取避光措施 D．充电时，电路每转移，理论上阴极室中溶液的质量增加 【变式2-2】（2025·广东深圳·一模）利用多膜装置通过电解法可以制备KNO3，同时获得一定的副产品，其电解装置如图所示。下列说法正确的是 A．Y膜为阳离子交换膜 B．阴极室溶液中OH-浓度逐渐降低 C．理论上每生成1molCl2，阴极室溶液质量增加46g D．理论上每生成标准状况下22.4LCl2，阳极室内溶液质量减少149g 考向03 电化学原理综合应用 【例3-1】（2025·广东惠州·一模）将镀层有破损的镀锡铁片放入酸化的3%NaCl溶液中。下列说法正确的是 A．Fe作原电池正极 B．溶液中的Cl⁻向锡极移动 C．铁片腐蚀速率比未镀锡时更快 D．铁表面发生的电极反应：2H++2e-=H2↑ 【例3-2】（2025·广东茂名·二模）汽车尾气管的钢材可通过镀铝的方法来延缓腐蚀，下列说法正确的是 A．该法中钢铁为负极被保护 B．该法为牺牲阴极法 C．镀铝时将钢材与电源正极相连 D．电化学腐蚀时铝发生反应： 1.金属腐蚀与防护 （1）金属腐蚀本质:是金属失电子被氧化的过程,M-xe-Mx+。 （2）金属腐蚀类型:①化学腐蚀(直接的氧化反应);②电化学腐蚀。 （3）金属电化学防腐。 ①原电池原理:牺牲阳极法。让活泼性更强的金属作原电池的负极。 ②电解池原理:外加电流法。利用直流电源负极强大的还原能力保护金属不被腐蚀(待保护金属一定接电源的负极)。 2.原电池、电解池串联装置 串联电路中阴、阳极或正、负极总是交替出现,只要分析出某个电极,则与之相邻的电极名称相反(比如某电极是阳极,则与之相邻的电极为阴极)。 3.电化学装置中离子的移动方向 （1）阳离子一定向阴极移动(原电池的正极从内电路看发生还原反应,属于阴极)。 （2）阴离子一定向阳极移动(原电池的负极从内电路看发生氧化反应,属于阳极)。 4.各种膜的用途分析 （1）电化学装置中常见的离子交换膜。 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 交换膜 质子→移向电解池的阴极或原电池的正极 只允许H+通过 （2）离子交换膜的功能。 ①原电池中一般是“单膜(正、负极之间)”。主要作用:一是隔离正、负极区域的某些微粒,防止其发生反应;二是防止某些微粒在电极表面沉淀析出,导致电极活性降低。 ②电解池中很多时候是“双膜”或“多膜”。多膜会把整个电解池分割成若干不同的“室”,比如有“阳极室”“阴极室”“产品室”等等。其主要作用是控制离子的移动以获得所需的产品或达到除杂、提纯等目的。 5.电化学的相关计算 （1）计算类型:电极产物(析出金属、生成气体)、电路中通过的电子数、溶液中离子浓度(pH)等。 （2）计算的依据:根据电子守恒计算,电路中所有电极上通过的电子相等。 （3）关系式的应用:通过便于计算的电极产物,利用关系式确定复杂产物的计算。可根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系式。如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式: 4e-～ 　　　　 阳极产物　　　　　　阴极产物 (式中M为金属,n为其离子的化合价数值)。 【变式3-1】（2025·广东湛江·一模）海港码头埋设管道的钢制阀门会受到海水的长期侵袭，可利用电化学保护法防止钢制阀门的腐蚀，示意图如下： 下列说法不正确的是 A．该装置防腐蚀的方法称为牺牲阳极法 B．物块X可选用锌块 C．钢制阀门在海水中发生吸氧腐蚀时正极反应为 D．当导线上通过的电子越多，钢制阀门被腐蚀得越严重 【变式3-2】（2025·广东佛山·一模）“千年锈色耐人寻”。Cu2(OH)3Cl是铜锈中的“有害锈”，生成原理如图。下列说法不正确的是 A．正极反应：O2＋4e-＋4H＋=2H2O B．铜失去电子，发生氧化反应 C．潮湿的环境中更易产生铜锈 D．明矾溶液可清除Cu2(OH)3Cl 1．（2025·广东·高考真题）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 2．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是 A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用 C．该法为外加电流法 D．锌发生反应： 3．（2023·广东·高考真题）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 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 4．（2022·广东·高考真题）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 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 5．（2025·广西·高考真题）大型发电机的定子线圈由空芯铜导线缠绕制成。发电机运行时，需向铜导线的空芯通冷水降温，铜导线内壁因发生电化学反应生成层。一段时间后，表面产生的沉积物会造成堵塞，空芯铜导线截面如图。下列说法错误的是 A．层对铜导线起保护作用 B．正极生成的电极反应式为 C．沉积物的成分可能有 D．腐蚀最严重的区域是沉积物最多之处 6．（2025·江西·高考真题）我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)。下列说法错误的是 已知：为铜基普鲁士蓝() A．中的铁为价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱目的是去除电极吸附的 D．溶液可电解再生电池负极 7．（2025·重庆·高考真题）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 8．（2025·湖北·高考真题）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变 9．（2025·云南·高考真题）是优良的固态电解质材料，取代部分后产生空位，可提升传导性能。取代后材料的晶胞结构示意图(未画出)及其作为电解质的电池装置如下。下列说法错误的是 A．每个晶胞中个数为12 B．该晶胞在yz平面的投影为 C．取代后，该电解质的化学式为 D．若只有发生迁移，外电路转移的电子数与通过截面MNPQ的数目相等 10．（2025·江苏·高考真题）以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是 A．电极a上发生氧化反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后，溶液的不变 D．外电路每通过电子，电极b上产生 11．（2025·甘肃·高考真题）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 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 / 20 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $