专题十　电化学 讲义-2025-2026学年高三化学二轮专题精训：高考题型分类突破

专题十　电化学 【知识重构】 　原电池及其工作原理 装置 图解 可充电电池 关系 图示 解题 模型 例如:xMg+Mo3S4MgxMo3S4 　电极名称的判断 原电池 电解池 　新型电池电极反应 1.燃料电池 以CH3OH燃料电池为例,分析不同介质对电极反应的影响 酸性 燃料 电池 H+ 总反应:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 正极 O2+4e-+4H+2H2O 负极 CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+ 碱性 燃料 电池 OH- 总反应:2CH3OH+3O2+4OH-2C+6H2O 正极 O2+4e-+2H2O4OH- 负极 CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O 熔融碳 酸盐燃 料电池 C 总反应:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 正极 O2+4e-+2CO22C 负极 CH3OH-6e-+3C4CO2↑+2H2O 固态氧 化物燃 料电池 O2- 总反应:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 正极 O2+4e-2O2- 负极 CH3OH-6e-+3O2-CO2↑+2H2O 质子交 换膜燃 料电池 H+ 总反应:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 正极 O2+4e-+4H+2H2O 负极 CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+ 　　2.新型一次电池 Mg-H2O2 电池 总反应:H2O2+2H++MgMg2++2H2O 正极 H2O2+2H++2e-2H2O 负极 Mg-2e-Mg2+ Mg-AgCl 电池 总反应:Mg+2AgCl2Ag+MgCl2 正极 AgCl+e-Cl-+Ag 负极 Mg-2e-Mg2+ 钠硫 电池 总反应:2Na+xSNa2Sx 正极 xS+2e- 负极 Na-e-Na+ 锂铜 电池 总反应:2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH- 正极 Cu2O+H2O+2e-2Cu+2OH- 负极 Li-e-Li+ 锂钒氧化 物电池 总反应:xLi+LiV3O8Li1+xV3O8 正极 xLi++LiV3O8+xe-Li1+xV3O8 负极 Li-e-Li+ 　　3.新型充电(可逆)电池 锌银 电池 总反应:Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2 正极:Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH- 负极:Zn+2OH--2e-Zn(OH)2 阳极:2Ag+2OH--2e-Ag2O+H2O 阴极:Zn(OH)2+2e-Zn+2OH- 镍铁 电池 总反应:NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2 正极:NiO2+2e-+2H2ONi(OH)2+2OH- 负极:Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2 阳极:Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O 阴极:Fe(OH)2+2e-Fe+2OH- 高铁 电池 总反应:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 正极:Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH- 负极:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2 阳极:Fe(OH)3+5OH--3e-Fe+4H2O 阴极:Zn(OH)2+2e-Zn+2OH- 锂离子 电池 总反应:LCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1) 正极:LCoO2+xe-+xLi+LiCoO2 负极:LixC6-xe-xLi++C6 阳极:LiCoO2-xe-LCoO2+xLi+ 阴极:xLi++xe-+C6LixC6 钠硫蓄 电池 总反应:2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr 正极:NaBr3+2e-+2Na+3NaBr 负极:2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+ 阳极:3NaBr-2e-NaBr3+2Na+ 阴极:Na2S4+2Na++2e-2Na2S2 钠离子 电池 总反应:NCoO2+NamCnNaCoO2+Cn 正极:NCoO2+me-+mNa+NaCoO2 负极:NamCn-me-mNa++Cn 阳极:NaCoO2-me-NCoO2+mNa+ 阴极:mNa++Cn+me-NamCn 全钒液 流电池 总反应:V+2H++V2+V3++VO2++H2O 正极:V+2H++e-VO2++H2O 负极:V2+-e-V3+ 阳极:VO2++H2O-e-V+2H+ 阴极:V3++e-V2+ 　电解池及其工作原理 电解池 模型 惰性电极电解CuCl2溶液 多室电 解池 三室电渗析法处理Na2SO4废水 【题型解码】 题型1　原电池原理和化学电源 例1　我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP (局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 (　　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为+ZnZn2++3I- C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子 变式1　科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnO(OH)和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 (　　) A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移 B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2ZnMn2O4 C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH- D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成0.020 mol MnO(OH) 题型2　电解原理及应用 例2　以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.电极a连接电源负极 B.加入Y的目的是补充NaBr C.电解总反应为Br-+3H2OBr+3H2↑ D.催化阶段反应产物的物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 变式2　某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2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2 mol e-生成4 g H2 C.电解后海水pH下降 D.阳极发生:Cl-+H2O-2e-HClO+H+ 题型3　电化学腐蚀与防护 例3　金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图如图所示: 图1 图2 下列说法正确的是 (　　) A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子 B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应O2+2H2O+4e-4OH- C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应 变式3　破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀,生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列说法不正确的是 (　　) A.氨水浓度越大,腐蚀趋势越大 B.随着腐蚀的进行,溶液的pH变大 C.铁电极上的电极反应为2NH3+2e-H2↑+2N D.每生成标准状况下224 mL H2,消耗0.010 mol Zn 题型4　多池多室带膜电化学装置 例4　我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂,用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸,原理如图,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中,甲醛转化为HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·。下列说法错误的是 (　　) A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH,双极膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应为2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-CHOCOOH+H2O 变式4　“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、反应速率小的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为+H2。下列说法错误的是 (　　) A.相同电量下,H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应:2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+2H2O+H2↑ 　　第一步,分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种,判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步,写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化,推断电荷变化,根据电荷平衡判断离子迁移方向。 第三步,分析隔膜作用。在产品制备中,隔膜作用主要是提高产品纯度,避免产物之间发生反应,或避免产物因发生反应而造成危害。 题型5　电化学原理综合应用 例5　一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时,下列叙述错误的是 (　　) A.电池总反应为2C6H12O6+O22C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a 变式5　我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2电池,以Mg(TFSI)2为电解质,电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍,同时改善了Mg2+的溶剂化环境,提高了电池充、放电循环性能。 下列说法错误的是 (　　) A.放电时,电池总反应为Mg+2CO2MgC2O4 B.充电时,多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C.充电时,电子由Mg电极流向阳极,Mg2+向阴极迁移 D.放电时,每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO2 【真题溯源精析】 1．[2025年广东高考真题]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．[2025年内蒙古高考真题]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 3．[2025年江苏高考真题]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 4．[2025年陕西高考真题]我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚（TY）合成了百里醌（TQ）。电极b表面的主要反应历程见图（灰球表示电极表面催化剂），下列说法错误的是(      ) A.电解时，从右室向左室移动 B.电解总反应： C.以为原料，也可得到TQ D.用标记电解液中的水，可得到 5．[2025年湖北高考真题]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 6．[2025年云南高考真题]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 7．[2025年重庆高考真题]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年北京高考真题]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 9．[2025年广东高考真题]一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为。下列说法错误的是(   ) A.充电时Ⅱ为阳极 B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C.放电时负极反应为： D.充电时16gS能提供的理论容量为 10．[2025年安徽高考真题]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1mol电子，降低 11．[2025年甘肃高考真题]我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水（pH=8.2）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2 mol电子，可产生1 mol 12．[2025年浙江高考真题]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 13．[2024年江苏高考真题]碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(      ) A.电池工作时，发生氧化反应 B.电池工作时，通过隔膜向正极移动 C.环境温度过低，不利于电池放电 D.反应中每生成，转移电子数为 14．[2023年广东高考真题]负载有Pt和Ag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.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应： D.每消耗标准状况下11.2L的，最多去除 15．[2024年甘肃高考真题]某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是(      ) A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B.电极2是阴极，发生还原反应： C.工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D.理论上电源提供能分解 16．[2023年河北高考真题]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 17．[2024年广东高考真题]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： 18．[2024年湖北高考真题]2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是( ) A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆 19．[2024年浙江高考真题]金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是(      ) A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 【全真模拟测评】 1．[2025届·贵州贵阳·二模校考]我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作时，光催化电极产生电子和空穴；在双极膜界面处解离成和，有利于电极反应顺利进行，下列说法不正确的是(   ) A.双极膜中靠近电极的一侧为阴膜 B.左室溶液pH逐渐增大 C.GDE电极发生的反应为 D.空穴和电子的产生驱动了脱硫与制备反应的发生 2．[2025届·河南信阳·二模联考]香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作，证明了纳米片在酸性条件下具有本征差的析氢活性，展现出快速选择性地将硝酸根离子还原为氨的催化性能。下列有关装置放电过程（如图所示）的叙述错误的是(   ) A.电子由a极经用电器流向b极 B.a极为负极，b极发生还原反应 C.b极上的电极反应式为 D.a极质量减少2.60g时，b极区有0.09向双极膜迁移 3．[2025届·山东日照·二模]一种电池装置及在不同电压下的单位产量如图所示。 已知：法拉第效率。下列说法错误的是(   ) A.N极为正极 B.电池工作一段时间，M电极区pH变小 C.x=3时，N极电极反应 D.x=2时，0.5V电压放电10小时，外电路中通过，法拉第效率为60% 4．[2025届·广东广州·二模]一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含有机溶液，放电过程中Ni-Pt电极首先发生反应，后产生，充电过程中电解LiCl产生。下列说法不正确的是(   ) A.充电时，阳极产生 B.放电时，从Li电极向Ni-Pt电极迁移 C.放电时，每消耗6molLi，正极室增加28g D.放电时总反应： 5．[2025届·河南信阳·二模联考]钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。2023年星恒电源发布了第一代钠电池“超钠F1”结构如图，已知该电池电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)，反应为：。下列说法中错误的是(   ) A.钠离子电池比锂离子电池内阻大，所以短路时发热少，升温慢，安全性更高 B.放电时，正极电极反应为 C.充电时，普鲁士白极接电源的正极，阴极质量减小 D.电池充电时，移向硬碳并嵌入其中 6．[2025秋·高二·广东揭阳·期末]我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(   ) A.放电时，负极反应为 B.充电时，阴极室电解质溶液pH增大 C.复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出 D.充电时，每生成3 mol Zn，阳极室溶液质量减少28 g 7．将金矿石（含FeS和Au等）浸泡于NaCN溶液中，并通入空气，利用原电池工作原理（如图），可实现金矿石中Au的浸取。下列说法正确的是(   ) A.Au作原电池正极 B.电子由FeS流向Au C.FeS表面发生的电极反应： D.Au的溶解速率与溶液中的浓度有关 8．[2025春·高三·甘肃·月考联考]室温全固态氢负离子二次电池放电时的反应原理如图所示。下列说法正确的是(      ) A.放电时M极发生氧化反应 B.放电时每转移1 mol电子M极质量减轻1 g C.充电时N极的电极反应式为 D.将导体换成水，传导氢负离子效果更好 9．一种基于硝酸盐还原和氨氧化的储能电池示意图如图，电极为金属Zn和选择性催化材料，放电时，含的废水被转化为。下列说法不正确的是(   ) A.放电时，正极区域的pH增大 B.放电时，每消耗，负极室溶液质量增加260 g C.充电时，Zn连接外接电源的负极 D.充电时，阳极反应： 10．[2026届·西藏·模拟考试]硫酸工业中用溶液吸收尾气中的，吸收后的和混合溶液pH=6，进行电解再生并制取硫酸的装置如图所示。下列说法不正确的是(      ) A.a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B.阴极区发生的电极反应是 C.电解过程中，阳极区溶液的pH降低 D.外电路中每通过，阳极区溶液增重49 g 11．[2025秋·高三·湖北黄冈·月考校考]己二腈[]是合成尼龙-66的原料。可用电解丙烯腈（）的方法合成己二腈，装置示意图如下。 已知：阳/阴极反应物的还原/氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少。 下列说法不正确的是(      ) A.在阴极获得己二腈 B.制得1 mol己二腈的同时，阳极室中增加2 mol C.制得1 mol己二腈的同时，理论上会产生11.2 L （标准状况下） D.若要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂 12．[2025届·广东·一模]一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(   ) A.与导电碳布相连的一极为电源的负极 B.反应一段时间后，阴极区和阳极区溶液的pH均减小 C.理论上每将处理为，阳极区溶液减少28 g D.若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降 13．中国科学院福建物构所制备了一种新型的铋基有机复合框架（Bi-ZMOF），电池用其作电极能大大提高放电效率，电池结构如图所示。 已知：双极膜能在直流电场的作用下，将膜复合层间的解离成和并移向两极。下列说法错误的是(   ) A.锌片为负极 B.放电时，Bi-ZMOF电极上发生的反应： C.该电池工作时，锌片上每消耗6.5 g锌，双极膜内将解离 D.铋基有机复合框架在电池中主要起吸附、催化转化为HCOOH的作用 14．[2025届·河南洛阳·一模校考]与锂离子电池相比，镁离子电池因能量密度高、价格低廉而得到广泛关注。一种Mg-PTO可充电电池示意图如图。该电池分别以PTO（结构如标注框内所示）材料和Mg为电极，以溶液为电解质溶液。下列说法错误的是(   ) A.Mg电极为该电池的负极 B.放电时，正极区存在反应： C.GO膜能阻止PTO进入左极室 D.充电时，外电路转移0.02 mol电子，Mg电极质量增加0.24 g 15．一种二次电池的工作原理示意图如图所示，采用惰性电极材料，将和分别溶解在KOH溶液中配成电解质溶液，关闭，电子由电源沿导线流向M极。 下列说法不正确的是(      ) A.充电时，M极为阴极 B.充电时，N极反应： C.放电时，通过阳离子交换膜从负极室移向正极室 D.放电时，当电路中通过2 mol 时，生成0.5 mol X 16．为满足电池实际应用的要求，可以设计开放的不对称流动系统，并使用双极膜（可将水解离成和分别向两极迁移）来维持两侧电解质不同的pH，其装置如图所示。下列说法错误的是(      ) A.放电时，电子从Zn电极流出 B.放电时，正极的电极反应式为 C.充电时，每生成时双极膜中解离1 mol水 D.充电时，阴极区pH增大 17．[2026届·重庆·模拟考试]某种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池（质子交换膜未画出）工作原理如图所示。放电时，a极生成偶氮苯。下列说法错误的是(      ) A.放电时，由左向右移动 B.充电时，a极接电源负极 C.充电时，b极的电极反应为 D.放电时，每生成1mol偶氮苯，外电路转移的电子数目约为 18．[2026届·云南·模拟考试]某科研小组设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮研究，装置如图所示。下列叙述错误的是(      ) A.“厌氧阳极”的电极反应式为 B.电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH增大 C.该电池工作中“好氧阴极”和“缺氧阴极”之间存在着对电子的竞争作用，和电极之间存在着对的竞争 D.若“好氧阴极”完全生成，此时向该电极输送电子的物质的量为4mol，则该区消耗的在标准状况的体积约为44.8L 19．城市污水中磷的过量排放是水体富营养化的重要原因，利用铁-空气电池除磷的装置如图所示。下列说法正确的是(   ) A.Fe电极的总反应为 B.工作一段时间后，负极区溶液pH不变（忽略溶液体积变化） C.当有22.4 L（标准状况）空气参与反应时，电路中通过4 mol电子 D.若去掉质子交换膜，装置的除磷效率会降低 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 $ 专题十　电化学 【知识重构】 　原电池及其工作原理 装置 图解 可充电电池 关系 图示 解题 模型 例如:xMg+Mo3S4MgxMo3S4 　电极名称的判断 原电池 电解池 　新型电池电极反应 1.燃料电池 以CH3OH燃料电池为例,分析不同介质对电极反应的影响 酸性 燃料 电池 H+ 总反应:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 正极 O2+4e-+4H+2H2O 负极 CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+ 碱性 燃料 电池 OH- 总反应:2CH3OH+3O2+4OH-2C+6H2O 正极 O2+4e-+2H2O4OH- 负极 CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O 熔融碳 酸盐燃 料电池 C 总反应:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 正极 O2+4e-+2CO22C 负极 CH3OH-6e-+3C4CO2↑+2H2O 固态氧 化物燃 料电池 O2- 总反应:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 正极 O2+4e-2O2- 负极 CH3OH-6e-+3O2-CO2↑+2H2O 质子交 换膜燃 料电池 H+ 总反应:2CH3OH+3O22CO2+4H2O 正极 O2+4e-+4H+2H2O 负极 CH3OH-6e-+H2OCO2↑+6H+ 　　2.新型一次电池 Mg-H2O2 电池 总反应:H2O2+2H++MgMg2++2H2O 正极 H2O2+2H++2e-2H2O 负极 Mg-2e-Mg2+ Mg-AgCl 电池 总反应:Mg+2AgCl2Ag+MgCl2 正极 AgCl+e-Cl-+Ag 负极 Mg-2e-Mg2+ 钠硫 电池 总反应:2Na+xSNa2Sx 正极 xS+2e- 负极 Na-e-Na+ 锂铜 电池 总反应:2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li++2OH- 正极 Cu2O+H2O+2e-2Cu+2OH- 负极 Li-e-Li+ 锂钒氧化 物电池 总反应:xLi+LiV3O8Li1+xV3O8 正极 xLi++LiV3O8+xe-Li1+xV3O8 负极 Li-e-Li+ 　　3.新型充电(可逆)电池 锌银 电池 总反应:Ag2O+Zn+H2O2Ag+Zn(OH)2 正极:Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH- 负极:Zn+2OH--2e-Zn(OH)2 阳极:2Ag+2OH--2e-Ag2O+H2O 阴极:Zn(OH)2+2e-Zn+2OH- 镍铁 电池 总反应:NiO2+Fe+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2 正极:NiO2+2e-+2H2ONi(OH)2+2OH- 负极:Fe-2e-+2OH-Fe(OH)2 阳极:Ni(OH)2+2OH--2e-NiO2+2H2O 阴极:Fe(OH)2+2e-Fe+2OH- 高铁 电池 总反应:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 正极:Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH- 负极:Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2 阳极:Fe(OH)3+5OH--3e-Fe+4H2O 阴极:Zn(OH)2+2e-Zn+2OH- 锂离子 电池 总反应:LCoO2+LixC6LiCoO2+C6(x<1) 正极:LCoO2+xe-+xLi+LiCoO2 负极:LixC6-xe-xLi++C6 阳极:LiCoO2-xe-LCoO2+xLi+ 阴极:xLi++xe-+C6LixC6 钠硫蓄 电池 总反应:2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr 正极:NaBr3+2e-+2Na+3NaBr 负极:2Na2S2-2e-Na2S4+2Na+ 阳极:3NaBr-2e-NaBr3+2Na+ 阴极:Na2S4+2Na++2e-2Na2S2 钠离子 电池 总反应:NCoO2+NamCnNaCoO2+Cn 正极:NCoO2+me-+mNa+NaCoO2 负极:NamCn-me-mNa++Cn 阳极:NaCoO2-me-NCoO2+mNa+ 阴极:mNa++Cn+me-NamCn 全钒液 流电池 总反应:V+2H++V2+V3++VO2++H2O 正极:V+2H++e-VO2++H2O 负极:V2+-e-V3+ 阳极:VO2++H2O-e-V+2H+ 阴极:V3++e-V2+ 　电解池及其工作原理 电解池 模型 惰性电极电解CuCl2溶液 多室电 解池 三室电渗析法处理Na2SO4废水 【题型解码】 题型1　原电池原理和化学电源 例1　我国学者研发出一种新型水系锌电池,其示意图如下。该电池分别以Zn-TCPP (局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极,以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是 (　　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为+ZnZn2++3I- C.充电时,阴极被还原的Zn2+主要来自Zn-TCPP D.放电时,消耗0.65 g Zn,理论上转移0.02 mol电子 变式1　科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnO(OH)和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是 (　　) A.充电时,Zn2+向阳极方向迁移 B.充电时,会发生反应Zn+2MnO2ZnMn2O4 C.放电时,正极反应有MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH- D.放电时,Zn电极质量减少0.65 g,MnO2电极生成0.020 mol MnO(OH) 题型2　电解原理及应用 例2　以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.电极a连接电源负极 B.加入Y的目的是补充NaBr C.电解总反应为Br-+3H2OBr+3H2↑ D.催化阶段反应产物的物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶2 变式2　某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示,其中高选择性催化剂PRT可抑制O2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2 mol e-生成4 g H2 C.电解后海水pH下降 D.阳极发生:Cl-+H2O-2e-HClO+H+ 题型3　电化学腐蚀与防护 例3　金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图如图所示: 图1 图2 下列说法正确的是 (　　) A.图1、图2中,阳极材料本身均失去电子 B.图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应O2+2H2O+4e-4OH- C.图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应 变式3　破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀,生成[Zn(NH3)4]2+和H2。下列说法不正确的是 (　　) A.氨水浓度越大,腐蚀趋势越大 B.随着腐蚀的进行,溶液的pH变大 C.铁电极上的电极反应为2NH3+2e-H2↑+2N D.每生成标准状况下224 mL H2,消耗0.010 mol Zn 题型4　多池多室带膜电化学装置 例4　我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂,用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸,原理如图,双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中,甲醛转化为HOCH2O-,存在平衡HOCH2O-+OH-[OCH2O]2-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-HCOO-+H·。下列说法错误的是 (　　) A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小 B.理论上生成1 mol H3N+CH2COOH,双极膜中有4 mol H2O解离 C.阳极总反应为2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O D.阴极区存在反应H2C2O4+2H++2e-CHOCOOH+H2O 变式4　“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、反应速率小的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如图所示。部分反应机理为+H2。下列说法错误的是 (　　) A.相同电量下,H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应:2H2O+2e-2OH-+H2↑ C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动 D.阳极反应:2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+2H2O+H2↑ 　　第一步,分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种,判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步,写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化,推断电荷变化,根据电荷平衡判断离子迁移方向。 第三步,分析隔膜作用。在产品制备中,隔膜作用主要是提高产品纯度,避免产物之间发生反应,或避免产物因发生反应而造成危害。 题型5　电化学原理综合应用 例5　一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示,通过CuO催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准,电池启动。血糖浓度下降至标准,电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计) 电池工作时,下列叙述错误的是 (　　) A.电池总反应为2C6H12O6+O22C6H12O7 B.b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用 C.消耗18 mg葡萄糖,理论上a电极有0.4 mmol电子流入 D.两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a 变式5　我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2电池,以Mg(TFSI)2为电解质,电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍,同时改善了Mg2+的溶剂化环境,提高了电池充、放电循环性能。 下列说法错误的是 (　　) A.放电时,电池总反应为Mg+2CO2MgC2O4 B.充电时,多孔碳纳米管电极与电源正极连接 C.充电时,电子由Mg电极流向阳极,Mg2+向阴极迁移 D.放电时,每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO2 【真题溯源精析】 1．[2025年广东高考真题]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 解析：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：。 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．[2025年内蒙古高考真题]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 解析：原电池中，阳离子移向正极，即放电时，向b极迁移，A正确；由两个电极的物质转化可知，a极消耗电解质溶液中的，b极消耗电解质溶液中的，故电池工作时，NaCl浓度逐渐减小，则该电池可用于海水脱盐，B正确；结合a极的物质转化及得失电子守恒、原子守恒，可知a极的电极反应式为，C正确；将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重，说明b极上Ag→AgCl，Ag由0价升高为+1价，发生氧化反应，此时b极为原电池负极，则相比于电极，Ag/AgCl电极的电极电势更低，结合原装置中电极作负极可知，电极电势：，因此若将a极换为Ag/AgCl电极，则a极作原电池的负极，Ag转化为AgCl，该电极仍能起到储氯的作用，D错误。 3．[2025年江苏高考真题]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 解析：由上述分析可知，电极a上发生氧化反应生成，A正确；由负极向正极移动，即通过质子交换膜由左室向右室移动，B错误；由总反应可知，光解时消耗水，电解质溶液中硫酸浓度逐渐增大，故溶液pH减小，C错误；由正极反应式可知，电路中每通过，电极b上产生，D错误。 4．[2025年陕西高考真题]我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚（TY）合成了百里醌（TQ）。电极b表面的主要反应历程见图（灰球表示电极表面催化剂），下列说法错误的是(      ) A.电解时，从右室向左室移动 B.电解总反应： C.以为原料，也可得到TQ D.用标记电解液中的水，可得到 答案：D 解析：电解池中，阳离子移向阴极，故通过质子交换膜移向电极a，即从右室移向左室，A正确：电解的总反应=阳极的电极反应式+阴极的电极反应式，结合上述分析可知，电解总反应为，B正确；根据反应历程图可知，TY中酚羟基转化为酮羰基，水中—OH连在酚羟基的对位上，进而转化为酮羰基，结合的结构并联系反应机理可知，也可以转化为TQ，C正确；根据反应历程图可知，位于甲基邻位的酮羰基上的氧原子来自水，故若用标记电解液中的水，则可得到，D错误。 5．[2025年湖北高考真题]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 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，无法推断和的稳定性，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。 6．[2025年云南高考真题]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 解析：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，氯离子往阳极反向移动，据此解答。A.由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确；B.水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作业下，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；C.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，氯离子往阳极反向移动，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膜为阳离子交换膜，C错误；D.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。 7．[2025年重庆高考真题]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 解析：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。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年北京高考真题]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 解析：A.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，A正确；B.因为ii中电极Ⅱ为新石墨，不含有，缺少作为还原剂，故导致，B正确；C.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；D.，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。 9．[2025年广东高考真题]一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为。下列说法错误的是(   ) A.充电时Ⅱ为阳极 B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C.放电时负极反应为： D.充电时16gS能提供的理论容量为 答案：B 解析：放电时，电极Ⅱ上减少，说明转化为，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，由于电解质溶液为，故电解质应为酸性溶液，正极反应为：；则电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和，负极反应为：。 A.由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确； B.由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：，反应消耗，溶液的pH升高，B错误； C.由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：，C正确； D.根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为，每消耗16gS，即0.5molS，转移1mol电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A⋅h，D正确； 故选B。 10．[2025年安徽高考真题]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1mol电子，降低 答案：C 解析：由放电时正极发生的反应知，每进入电解质溶液，有扩散到储氢容器，故电解质溶液质量增加，A错误；由正、负极发生的反应知，放电时电池总反应为，B错误；电解池中阳离子移向阴极，故充电时移向惰性电极，C正确；电解质溶液体积未知，且是弱酸，故不能判断，D错误。 11．[2025年甘肃高考真题]我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水（pH=8.2）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2 mol电子，可产生1 mol 答案：D 解析：将催化剂生长在泡沫镍电极上，可增大催化剂与反应物的接触面积，提高催化效率，A正确；由上述分析可知，电极1为原电池负极，故外电路中电子从电极1流向电极4，B正确；由电池分析可知，C正确；由得失电子守恒可知，理论上，电路中每通过2 mol电子，电极2和电极4均产生，共产生，D错误。 12．[2025年浙江高考真题]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 解析：半径比小，前者更容易穿过固态电解质膜，故熔融盐中锂盐的物质的量分数越多，导电性越好，充放电效率越高，A项、B项正确；转化为比转化为转移的电子数多，故放电时，随着温度升高，Q增大的原因是转化为，C项错误；锂电极为电池负极，充电时，接电源负极，D项正确。 13．[2024年江苏高考真题]碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(      ) A.电池工作时，发生氧化反应 B.电池工作时，通过隔膜向正极移动 C.环境温度过低，不利于电池放电 D.反应中每生成，转移电子数为 答案：C 解析：转化为MnOOH，Mn由+4价降为+3价，作氧化剂，发生还原反应，A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；转化为MnOOH，Mn由+4价降为+3价，每生成1 mol MnOOH，转移电子数为，D错误。 14．[2023年广东高考真题]负载有Pt和Ag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.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应： D.每消耗标准状况下11.2L的，最多去除 答案：B 解析：银比Pt活泼，银作负极，发生氧化反应，A项错误；原电池工作时，电子由负极流向正极，即电子由银经活性炭流向，B项正确；Pt为正极，氧气得电子发生还原反应，由题目信息可知，电解质溶液为酸性溶液，故电极反应式为，C项错误；每消耗标准状况下11.2L的，即每消耗，转移2mol电子，根据可知，最多去除，D项错误。 15．[2024年甘肃高考真题]某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是(      ) A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积 B.电极2是阴极，发生还原反应： C.工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2 D.理论上电源提供能分解 答案：B 解析：A.电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；B.根据分析，电极2为阳极，发生氧化反应：，B项错误；C.工作时，阴离子向阳极移动，即从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；D.根据分析，电解总反应为，分解2mol转移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1mol，D项正确；答案选B。 16．[2023年河北高考真题]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 答案：B 解析：电池分析 由上述分析可知，放电时，b电极为负极，则充电时为阴极，应与外电源的负极相接，发生还原反应，A项正确，B项错误；a电极为原电池的正极，放电时阴离子移向原电池的负极，故①区溶液中的通过阴离子交换膜向②区迁移，C项正确；放电时，a电极上得电子生成，电极反应式为，D项正确。 17．[2024年广东高考真题]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 解析：由于金属活动性Zn>Fe，钢铁外壳为正极，锌块为负极，A错误；Zn失去电子，发生还原反应，，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，B错误；由分析得，该方法为牺牲阳极的阴极保护法，C错误；Zn失去电子，发生还原反应：，D正确。 18．[2024年湖北高考真题]2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是( ) A.发蓝处理 B.阳极氧化 C.表面渗镀 D.喷涂油漆 答案：D 解析：发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术，A不符合题意；阳极氧化是使阳极材料表面形成一层氧化膜的过程，B不符合题意；表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层，C不符合题意；喷涂油漆是利用油漆隔绝空气中的水蒸气和氧气，不形成表面钝化膜，D符合题意。 19．[2024年浙江高考真题]金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是(      ) A.图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B.图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： C.图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D.图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 答案：B 解析：图1为牺牲阳极的阴极瓮中保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2为外加电流的阴极保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的，A不正确；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的放电外，海水中溶解的也会竞争放电，故可发生，B正确；图2为外加电流的阴极保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极和发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确。 【全真模拟测评】 1．[2025届·贵州贵阳·二模校考]我国科研工作者研发了一种光电催化系统，其工作原理如图所示。工作时，光催化电极产生电子和空穴；在双极膜界面处解离成和，有利于电极反应顺利进行，下列说法不正确的是(   ) A.双极膜中靠近电极的一侧为阴膜 B.左室溶液pH逐渐增大 C.GDE电极发生的反应为 D.空穴和电子的产生驱动了脱硫与制备反应的发生 答案：B 解析：由题干图示信息可知，电池工作时，光催化电极产生电子和空穴，故电极为负极，电极反应为：，GDE电极为正极，电极反应为：，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极，故双极膜中靠近电极的一侧为阴膜，通过阴离子交换膜移向负极室，H+通过阳离子交换膜进入正极室，据此分析解题。 A.由分析可知，双极膜中靠近电极的一侧为阴膜，A正确； B.已知左室发生反应为：，根据电荷守恒可知，每消耗4mol转移2mol电子，则有2mol进入左室，即左室溶液中浓度减小，故pH逐渐减小，B错误； C.由分析可知，GDE电极为正极，发生还原反应，其电极反应为，C正确； D.原电池能够加快反应速率，空穴和电子的产生促使形成原电池反应，故可驱动了脱硫与制备反应的发生，D正确； 故答案为：B。 2．[2025届·河南信阳·二模联考]香港城市大学、中国科学院深圳先进技术研究院和深圳大学合作，证明了纳米片在酸性条件下具有本征差的析氢活性，展现出快速选择性地将硝酸根离子还原为氨的催化性能。下列有关装置放电过程（如图所示）的叙述错误的是(   ) A.电子由a极经用电器流向b极 B.a极为负极，b极发生还原反应 C.b极上的电极反应式为 D.a极质量减少2.60g时，b极区有0.09向双极膜迁移 答案：D 解析：A.放电时，电子由负极（a极）经用电器流向正极（b极），A项正确； B.根据分析，a极为负极，b极为正极，b极上发生还原反应，B项正确； C.b极上发生还原反应转化成，电极反应式为，C项正确； D.a极电极反应式为，a极减少Zn的物质的量为=0.04mol，电路中通过电子物质的量为0.08mol，b极电极反应式为，b极区有0.08mol向双极膜迁移，D项错误； 答案选D。 3．[2025届·山东日照·二模]一种电池装置及在不同电压下的单位产量如图所示。 已知：法拉第效率。下列说法错误的是(   ) A.N极为正极 B.电池工作一段时间，M电极区pH变小 C.x=3时，N极电极反应 D.x=2时，0.5V电压放电10小时，外电路中通过，法拉第效率为60% 答案：C 解析：负极失去电子发生氧化反应，Zn发生氧化反应生成，电极反应式为：，电极M为负极；正极得电子发生还原反应，生成，则电极N为正极，据此分析； A.根据分析，N极得电子生成，则电极N为正极，A正确； B.根据分析，M极的电极反应式为：，M电极区每消耗4mol氢氧根离子，通过双极膜移入2mol氢氧根离子，工作一段时间后，M电极区pH变小，B正确； C.时，硝酸根离子生成氨气（电解质溶液不能为酸性），N元素由+5降到-3价，N极为正极，电极反应式为：，C错误； D.时，由图可知当电压为0.5V时，氨气产量为，则10h产生氨气为，根据电极反应：，外电路中通过，理论上氨气的质量：，法拉第效率：，D正确； 故选C。 4．[2025届·广东广州·二模]一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含有机溶液，放电过程中Ni-Pt电极首先发生反应，后产生，充电过程中电解LiCl产生。下列说法不正确的是(   ) A.充电时，阳极产生 B.放电时，从Li电极向Ni-Pt电极迁移 C.放电时，每消耗6molLi，正极室增加28g D.放电时总反应： 答案：C 解析：由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成，又转化为和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极。 A.充电时为电解池装置，阳极氯离子失去电子被氧化产生，A正确； B.放电时阳离子向正极迁移，则从Li电极向Ni-Pt电极迁移，B正确； C.放电时，每消耗6molLi，则转移电子6mol，正极室吸收1mol，且有6mol锂离子由右侧迁移至左侧，则正极室增加1mol×28g/mol+6mol×7g/mol=70g，C错误； D.放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成，又转化为和LiCl，则放电时总反应：，D正确； 故选C。 5．[2025届·河南信阳·二模联考]钠离子电池比锂离子电池更稳定，造价更低。2023年星恒电源发布了第一代钠电池“超钠F1”结构如图，已知该电池电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)，反应为：。下列说法中错误的是(   ) A.钠离子电池比锂离子电池内阻大，所以短路时发热少，升温慢，安全性更高 B.放电时，正极电极反应为 C.充电时，普鲁士白极接电源的正极，阴极质量减小 D.电池充电时，移向硬碳并嵌入其中 答案：C 解析：A.钠离子相比锂离子，电荷数相同，离子更大，电荷定向移动慢，故比锂离子电池内阻大，所以短路时发热少，升温慢，安全性更高，A正确； B.放电时，左侧电极为正极，得电子转化为，电极反应为，B正确； C.左侧普鲁士白放电时为正极，充电时接电源正极做阳极，硬碳为阴极，充电时得电子变为Na嵌入硬碳，阴极质量增大，C错误； D.充电时硬碳为阴极，得电子变为Na移向硬碳并嵌入硬碳，D正确； 本题错误的选C。 6．[2025秋·高二·广东揭阳·期末]我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(   ) A.放电时，负极反应为 B.充电时，阴极室电解质溶液pH增大 C.复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出 D.充电时，每生成3 mol Zn，阳极室溶液质量减少28 g 答案：D 解析： 充电时（电解池） 电极反应式 放电时（原电池） 电极反应式 阴极（Zn） 正极（复合石墨） 阳极（复合石墨） 负极（Zn） 由以上分析可知，A正确；充电时，阴极电极反应为，当转移2 mol电子时，生成4 mol ，有2 mol 透过阴离子交换膜移向右侧，故阴极室电解质溶液pH增大，B正确；复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出，C正确；充电时，每生成3 mol Zn，转移6 mol电子，阳极生成1 mol氮气，同时会有6 mol 透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室质量增加，D错误。 7．将金矿石（含FeS和Au等）浸泡于NaCN溶液中，并通入空气，利用原电池工作原理（如图），可实现金矿石中Au的浸取。下列说法正确的是(   ) A.Au作原电池正极 B.电子由FeS流向Au C.FeS表面发生的电极反应： D.Au的溶解速率与溶液中的浓度有关 答案：D 解析：由图示可知Au失电子转化为，Au作负极，则FeS作正极，A错误；原电池中电子由负极流向正极，则由Au流向FeS，B错误；NaCN溶液呈碱性，则正极电极反应为，C错误；溶液中的浓度越大，得电子的速率越快，从而加快Au失电子速率，即加快Au的溶解速率，D正确。 8．[2025春·高三·甘肃·月考联考]室温全固态氢负离子二次电池放电时的反应原理如图所示。下列说法正确的是(      ) A.放电时M极发生氧化反应 B.放电时每转移1 mol电子M极质量减轻1 g C.充电时N极的电极反应式为 D.将导体换成水，传导氢负离子效果更好 答案：B 解析：放电时M极发生反应：，为还原反应，A项错误；根据M极反应：，放电时每转移1 mol电子，M极减少1 mol H，质量减轻1 g，B项正确；充电时N极为阴极，发生还原反应：，C项错误；负极材料Na、正极材料、均能与水反应，不能将导体换成水，D项错误。 9．一种基于硝酸盐还原和氨氧化的储能电池示意图如图，电极为金属Zn和选择性催化材料，放电时，含的废水被转化为。下列说法不正确的是(   ) A.放电时，正极区域的pH增大 B.放电时，每消耗，负极室溶液质量增加260 g C.充电时，Zn连接外接电源的负极 D.充电时，阳极反应： 答案：B 解析：放电时，电路中每转移，正极区域产生，同时有由正极区域定向移动至负极区域，则正极区域增加，且反应消耗了，则正极区域的pH增大，A正确；放电时，每消耗，电路中转移，由正极区域定向移动至负极区域，同时负极区有4 mol Zn溶解，则负极室溶液增重，B错误；充电时，Zn为电解池的阴极，连接外接电源的负极，C正确；由电池分析可知，D正确。 10．[2026届·西藏·模拟考试]硫酸工业中用溶液吸收尾气中的，吸收后的和混合溶液pH=6，进行电解再生并制取硫酸的装置如图所示。下列说法不正确的是(      ) A.a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B.阴极区发生的电极反应是 C.电解过程中，阳极区溶液的pH降低 D.外电路中每通过，阳极区溶液增重49 g 答案：D 解析：分析：装置中电解和混合溶液，阴极区发生反应，Na+通过a膜移向阴极，阴极区产生；阳极区和被氧化，发生反应 ，，和通过b膜进入阳极区，最终生成硫酸溶液。 a为阳离子交换膜，使通过，b为阴离子交换膜，使和通过，A正确；阴极区发生还原反应，反应为，B正确；电解过程中，阳极区和被氧化得到硫酸，溶液的pH降低，C正确；和通过离子交换膜b进入阳极区，当转移时，阳极区溶液增加的质量并不是生成的0.5 mol硫酸的质量（49 g），而是或的质量，D错误。 11．[2025秋·高三·湖北黄冈·月考校考]己二腈[]是合成尼龙-66的原料。可用电解丙烯腈（）的方法合成己二腈，装置示意图如下。 已知：阳/阴极反应物的还原/氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少。 下列说法不正确的是(      ) A.在阴极获得己二腈 B.制得1 mol己二腈的同时，阳极室中增加2 mol C.制得1 mol己二腈的同时，理论上会产生11.2 L （标准状况下） D.若要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂 答案：B 解析：电解丙烯腈合成己二腈，丙烯腈发生还原反应：，则在阴极获得己二腈，A项正确；根据阴极的电极反应式可知，制得1 mol己二腈转移2 mol电子，由阳极反应：，则阳极生成2 mol ，但有2 mol 通过质子交换膜进入阴极室，因此阳极室中不变，B项错误；制得1 mol已二腈转移2 mol电子，根据各电极上转移电子数相等，则阳极上生成0.5 mol ，在标准状况下体积为11.2 L，C项正确；根据已知信息，阳极反应物的还原性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少，向阳极室中加入强还原性物质，可以降低电解丙烯腈的能耗，D项正确。 12．[2025届·广东·一模]一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(   ) A.与导电碳布相连的一极为电源的负极 B.反应一段时间后，阴极区和阳极区溶液的pH均减小 C.理论上每将处理为，阳极区溶液减少28 g D.若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降 答案：C 解析：在该生物电解池中，导电碳布电极上得电子转化为，发生还原反应，此电极为阴极，阴极与电源负极相连，所以与导电碳布相连的一极为电源的负极，A正确；阳极电极反应式为和，生成的多于通过质子交换膜转移的，溶液pH减小，阴极电极反应式为通过质子交换膜迁移到阴极区，pH减小，B正确；阳极区总反应可表示为，每将处理为，阴极得到6 mol电子，生成1 mol （28 g） ，由于电荷守恒，有通过质子交换膜向阴极区迁移，阳极区溶液减少的质量为，C错误；厌氧氨氧化菌在高温下活性会降低，导致电池反应速率减慢，处理废水的效率下降，D正确。 13．中国科学院福建物构所制备了一种新型的铋基有机复合框架（Bi-ZMOF），电池用其作电极能大大提高放电效率，电池结构如图所示。 已知：双极膜能在直流电场的作用下，将膜复合层间的解离成和并移向两极。下列说法错误的是(   ) A.锌片为负极 B.放电时，Bi-ZMOF电极上发生的反应： C.该电池工作时，锌片上每消耗6.5 g锌，双极膜内将解离 D.铋基有机复合框架在电池中主要起吸附、催化转化为HCOOH的作用 答案：C 解析：放电时，锌片上Zn转化为，Zn的化合价由0升高为+2，发生氧化反应，为负极，A项正确；放电时，Bi-ZMOF电极上转化为HCOOH，发生还原反应，电极反应式为，B项正确；该电池工作时，锌片上每消耗6.5 g（0.1 mol）锌，转移0.2 mol电子，双极膜内将解离，C项错误；由题图可知，铋基有机复合框架在电池中主要起吸附、催化转化为HCOOH的作用，D项正确。 14．[2025届·河南洛阳·一模校考]与锂离子电池相比，镁离子电池因能量密度高、价格低廉而得到广泛关注。一种Mg-PTO可充电电池示意图如图。该电池分别以PTO（结构如标注框内所示）材料和Mg为电极，以溶液为电解质溶液。下列说法错误的是(   ) A.Mg电极为该电池的负极 B.放电时，正极区存在反应： C.GO膜能阻止PTO进入左极室 D.充电时，外电路转移0.02 mol电子，Mg电极质量增加0.24 g 答案：B 解析：结合Mg转化为可得，Mg电极为负极，PTO电极为正极，A项正确；放电时，正极区存在反应：、，B项错误；由题图知，GO膜能允许进入右极室，阻止PTO进入左极室，C项正确；充电时，Mg电极为阴极，电极反应式为，外电路转移0.02 mol电子，Mg电极上生成，质量增加0.24 g，D项正确。 15．一种二次电池的工作原理示意图如图所示，采用惰性电极材料，将和分别溶解在KOH溶液中配成电解质溶液，关闭，电子由电源沿导线流向M极。 下列说法不正确的是(      ) A.充电时，M极为阴极 B.充电时，N极反应： C.放电时，通过阳离子交换膜从负极室移向正极室 D.放电时，当电路中通过2 mol 时，生成0.5 mol X 答案：D 解析：结合上述分析可知，A项正确；充电时，N极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，B项正确；根据原电池中阳离子向正极移动（常考规律），则放电时通过阳离子交换膜从负极室移向正极室，C项正确；放电时M极为负极，发生氧化反应：，当电路中通过2 mol电子时，生成1 mol X，D项错误。 16．为满足电池实际应用的要求，可以设计开放的不对称流动系统，并使用双极膜（可将水解离成和分别向两极迁移）来维持两侧电解质不同的pH，其装置如图所示。下列说法错误的是(      ) A.放电时，电子从Zn电极流出 B.放电时，正极的电极反应式为 C.充电时，每生成时双极膜中解离1 mol水 D.充电时，阴极区pH增大 答案：C 解析：由上述分析可知，放电时，Zn电极为负极，Zn失电子发生氧化反应，故电子从Zn电极流出，A正确；放电时，正极上二氧化碳得电子转化为甲酸，电极反应式为，B正确；结合电池分析可知，充电时，每生成，转移2 mol电子，双极膜中解离2 mol水，C错误；充电时，阴极区产生，故阴极区pH增大，D正确。 17．[2026届·重庆·模拟考试]某种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池（质子交换膜未画出）工作原理如图所示。放电时，a极生成偶氮苯。下列说法错误的是(      ) A.放电时，由左向右移动 B.充电时，a极接电源负极 C.充电时，b极的电极反应为 D.放电时，每生成1mol偶氮苯，外电路转移的电子数目约为 答案：C 解析：放电时，阳离子向正极移动，由分析可知由左（负极）向右（正极）移动，A正确；根据分析可知，充电时，a极作阴极，接电源负极，B正确；充电时，b极作阳极，其电极反应为，C错误；放电时，每生成1mol偶氮苯，转移2mol电子，则外电路转移的电子数目约为，D正确。 18．[2026届·云南·模拟考试]某科研小组设计双阴极微生物燃料电池进行同步硝化和反硝化脱氮研究，装置如图所示。下列叙述错误的是(      ) A.“厌氧阳极”的电极反应式为 B.电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH增大 C.该电池工作中“好氧阴极”和“缺氧阴极”之间存在着对电子的竞争作用，和电极之间存在着对的竞争 D.若“好氧阴极”完全生成，此时向该电极输送电子的物质的量为4mol，则该区消耗的在标准状况的体积约为44.8L 答案：D 解析：“厌氧阳极”即为燃料电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为：，A正确。“缺氧阴极”为燃料电池的正极，发生还原反应，电极反应式为：和,故此电极附近溶液中H+浓度减小，pH增大，B正确。该电池工作时，“厌氧阳极”的电子同时转移到“好氧阴极”和“缺氧阴极”上，故“好氧阴极”和“缺氧阴极”之间存在对电子的竞争作用；在“好氧阴极”区，电极得电子可将还原，同时也可与反应生成，和电极之间存在着对的竞争，C正确。“好氧阴极”区发生的反应有：和，完全生成消耗，向电极输送电子时消耗，在标准状况下消耗的体积约为，D错误。 19．城市污水中磷的过量排放是水体富营养化的重要原因，利用铁-空气电池除磷的装置如图所示。下列说法正确的是(   ) A.Fe电极的总反应为 B.工作一段时间后，负极区溶液pH不变（忽略溶液体积变化） C.当有22.4 L（标准状况）空气参与反应时，电路中通过4 mol电子 D.若去掉质子交换膜，装置的除磷效率会降低 答案：D 解析：电池分析该电池是燃料电池，则通入空气的一极为正极，铁电极为负极，结合电解液成分及利用该装置除磷分析各电极上反应如下： 结合上述分析知，Fe电极的总反应为，A错误；水解使溶液呈碱性，工作一段时间后，负极区溶液中浓度减小，故溶液pH减小，B错误；22.4 L（标准状况）空气参与反应时，参与反应的氧气为，则电路中通过0.8 mol电子，C错误；去掉质子交换膜后，正极生成的向铁电极移动，则会与反应，还可能进一步形成和FeOOH，从而使装置的除磷效率降低，D正确。 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 $