第38～36天 押新型化学电源、创新点解装置、电池+晶胞跨界题【上好课】2026年高考化学60天冲刺

第37天 押创新电解装置 电化学合成（CO₂还原、水处理）的膜与析出顺序 （2026·浙江·高考真题）一种电解葡萄糖()制取葡萄糖二酸钾()的装置示意图如图所示，下列说法中，不正确的是例1 A．电极M处的电极反应式为： B．离子交换膜P为阳离子交换膜 C．1 mol葡萄糖()完全转化为葡萄糖二酸钾()转移的电子数为 D．电解过程可能产生葡萄糖酸钾() 【答案】B 【解析】在该体系中，葡萄糖在右侧电极处反应生成葡萄糖二酸钾，已知K为+1价，H为+1价，O为-2价，可知中C的平均化合价为+1，每1 mol 转化为1 mol 会失去6 mol电子；产物中的C化合价升高，所以电极N为阳极发生氧化反应，电极M为阴极发生还原反应，阴极处的溶液仅含有KOH，电极反应式为，阳极处的电极反应式为；据此回答该问题。A．由分析可知，电极M处的电极反应式为，A正确；B．由分析可知，随反应进行，阴极处不断生成OH-，同时阳极处不断消耗OH-，为维持电荷平衡，需要将阴极处生成的OH-补充至阳极处，P应为阴离子交换膜，B错误；C．由分析可知，1 mol 完全转化为1 mol ，转移的电子数为，C正确；D．中C的平均化合价为，与葡萄糖相比，C的平均化合价也升高，说明为不完全氧化产物，也可能是电解产物，D正确；故答案选B。 （2025·贵州·高考真题）以/SiC为阴极反应的催化剂，在溶液中电解和，两极协同合成(丙酰胺)的原理如图。例2 下列说法正确的是 A．b极与电源负极相连，发生氧化反应 B．a极涉及的反应有： C．当电路中转移2 mol电子时，理论上合成 D．合成时会生成副产物 【答案】D 【解析】a 极：被还原为、（得电子），故a 极为阴极，与电源负极相连；b 极：被氧化为（失电子），故b极为阳极，与电源正极相连，据此分析。A．b 极发生氧化反应，应为阳极，与电源正极相连，而非负极，A不符合题意；B．溶液环境是溶液（呈弱碱性），反应式中不能出现，正确的反应应为，B不符合题意；C．合成可通过羟胺()与丙醛()反应生成，有 ，此时每生成，电极上转移4 mol电子；也可通过氨气与丙醛反应生成，有，此时每生成 ，电极上转移8 mol电子，C不符合题意；D．b 极生成的，在碱性的溶液中，可进一步被氧化为，故会产生该副产物，D符合题意；故选D。 （2025·全国卷·高考真题）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。例3 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 【答案】D 【解析】根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为：；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为：。A．根据分析，阳极区消耗了，下降，A正确；B．阴极区生成了，阳极区消耗了，按照离子移动方向，从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确；C．根据分析阴极发生还原反应，电极反应式为：，C正确；D．阴极转化，转移，此时阳极将生成，D错误；故选D。 （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。下列描述错误的是例4 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】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。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。 （2025·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：。下列说法错误的是例5 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】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。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；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；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。 “电解的应用”是高考电化学板块的重要组成部分，命题呈现“原理新颖、场景真实、综合性强”的特点。试题常以有机电合成（如葡萄糖制葡萄糖二酸钾、CO₂与甲醇制碳酸二甲酯）、废水处理（硝酸盐还原、氨氮回收）、物质转化（H₂S制H₂和S、SO₂与二醇合成环状亚硫酸酯）、双极膜技术、配对电解等为背景，通过装置图、反应机理、法拉第效率等综合信息，考查电极反应式的书写、离子迁移方向、隔膜类型判断、电子转移计算、产物选择性分析等。近年趋势是强化对有机电化学反应机理（如羟醛、加成、氧化还原）的理解，以及双极膜、质子交换膜、阴/阳离子交换膜在电渗析、电合成中的作用，同时注重对“法拉第效率”“电流效率”等实际生产指标的计算与评价。预计2026年将继续以“陌生电解装置+多步反应”的形式出现，要求学生从装置图中提取信息，运用电解基本原理进行综合推理和定量计算。 常考的方向和角度有： · 电解池电极名称与电源连接：阳极发生氧化反应，与电源正极相连；阴极发生还原反应，与电源负极相连。根据物质转化（化合价升降）或离子迁移方向判断电极。常见考点：葡萄糖氧化为葡萄糖二酸钾的阳极反应；CO₂还原为CO的阴极反应。 · 电极反应式的书写（包括有机反应）：根据反应物、产物、介质（酸性、碱性、中性）正确书写电极反应式。注意有机物中碳的平均化合价变化，配平电子、原子和电荷。常见考点：甘油氧化为甲酸盐；烯烃氯醇化反应；乙二醇与SO₂成环反应。 · 离子迁移与离子交换膜：阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。根据离子迁移方向判断隔膜类型（阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜、双极膜）。双极膜可将水解离为H⁺和OH⁻并定向迁移。常见考点：葡萄糖电解中OH⁻通过阴离子交换膜；双极膜电渗析除硼中H⁺和OH⁻的迁移。 · 电子转移与物质质量/体积计算：根据电极反应，计算转移电子数、生成物的物质的量、质量或气体体积（注意标准状况）。需结合法拉第效率进行实际产量计算。常见考点：电解CO₂与甲醇制DMC时，法拉第效率为60%，电源提供2 mol电子只生成0.6 mol DMC。 · 溶液pH或浓度变化：阳极若消耗OH⁻或生成H⁺，则阳极区pH降低；阴极若消耗H⁺或生成OH⁻，则阴极区pH升高。需结合离子迁移判断两室pH变化。常见考点：Al-硝酸盐电池放电时负极区pH减小；电化学合成氯醇时阴极区OH⁻数目几乎不变。 · 电解过程中质量变化计算：电极溶解或析出、离子迁移、气体逸出都会引起电极区或溶液质量变化。需综合电极反应和离子迁移计算净增重或减重。常见考点：镧系单原子催化剂电解CO₂时，阴极区溶液增重计算；电化学制冷中热效应与离子结构改变的关系。 · 双极膜的工作原理与应用：双极膜在电场作用下将水分子解离为H⁺和OH⁻，分别向两极迁移，维持电解质电中性，促进电解持续进行。常用于电渗析、酸/碱制备。常见考点：卤水除硼中双极膜的应用；电化学制备甲酸和氢气中双极膜提供H⁺和OH⁻。 · 配对电解与成对电合成：阴极和阳极同时生成有价值产物，提高电流效率。需分别写出两极反应，并注意电子守恒。常见考点：邻苯二甲酸还原和甲醇氧化配对电解；电化学介导胺再生中阳极氧化铜、阴极还原铜离子。 · 法拉第效率的计算：法拉第效率 = (实际生成目标产物所需电荷量 / 总输入电荷量) × 100%。根据产物生成量计算理论电荷，与实际电荷比较求效率。常见考点：CO₂电还原生成甲酸和CO的法拉第效率随电压变化；DMC合成中效率为60%时的产量计算。 · 电化学催化与反应机理：催化剂（如Pd、Ce-SACs、Ni-CuO）参与电极反应或后续化学过程，降低活化能，提高选择性。需结合反应机理图分析。常见考点：Pd(II)催化CO与CH₃O⁻结合；Ce-SACs催化CO₂还原为CO。 · 隔膜类型与离子选择性：质子交换膜只允许H⁺通过；阳离子交换膜允许阳离子（如Na⁺、K⁺）通过；阴离子交换膜允许阴离子（如Cl⁻、OH⁻）通过；多孔隔膜允许离子通过但阻止热交换。常见考点：电解葡萄糖中P为阴离子交换膜；电解Na₂SO₄制备H₂SO₄和NaOH中需使用阳离子交换膜和阴离子交换膜。 · 电解在环境治理中的应用：处理废水中的硝酸盐（还原为N₂或NH₃）、氨氮（氧化为N₂）、H₂S（转化为S和H₂）等。常见考点：硝酸盐转化为氨；H₂S离场电催化制H₂和S；畜牧业废水回收氨氮并联产H₂O₂。 · 电化学制冷原理：利用某些离子（如Fe³⁺/Fe²⁺）在电极上发生氧化还原时伴随热量变化，通过溶液循环实现制冷。热效应主要来自离子结构改变而非电子转移。常见考点：Fe³⁺/Fe²⁺体系电化学制冷。 · 有机电合成中的副反应与选择性：有机物电解时可能发生部分氧化或过氧化，生成副产物。需根据电极电势和反应条件控制选择性。常见考点：葡萄糖电解可能生成葡萄糖酸钾（不完全氧化）；丙醛在碱性条件下可进一步氧化为丙酸。 · 电解池与外部化学反应的耦合：电解产物与外部物质反应生成目标产品，电解池只提供氧化剂或还原剂。常见考点：离场电催化中电解生成Fe³⁺和V²⁺，再与H₂S反应生成S和H₂；电化学介导胺再生中阳极生成Cu²⁺，与乙二胺富液竞争释放CO₂。 1．电解池模型 2．“五类”依据判断电解池电极 阳极 阴极 电极材料 与电源正极相连 与电源负极相连 电极反应 氧化反应 还原反应 电子流向 流出 流入 离子移向 阴离子移向 阳离子移向 电极现象 电极溶解等 电极增重等 3．交换膜类型及特点 交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜 允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过 通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 4．离子交换膜的作用 1．（2026·重庆·模拟预测）镧系单原子催化剂(Ce-SACs)，能将电催化还原成CO，其工作原理如图所示(电解质为溶液)。下列说法正确的是 A．a为电源负极，发生还原反应 B．电解过程中阴极附近溶液的pH减小 C．阳极上的电极反应式为 D．当电路中转移时，理论上阴极区溶液增重47 g 【答案】D 【解析】阳离子向左移动，说明左侧电极为阴极，还原为，得电子发生还原反应，连接电源负极，因此为电源负极，为电源正极，右侧为阳极，生成，据此分析：A．是电源负极，发生氧化反应，失去电子，还原反应发生在电解池的阴极，不是电源负极，A错误；B．阴极电极反应为，弱碱性环境下，生成，阴极附近浓度增大，增大，B错误；C．阳极生成，是水电离的失电子的反应，正确反应为，选项给出的是得电子的反应，原理完全错误，C错误；D．转移时，阴极消耗，质量为，生成，逸出CO质量为，同时电荷平衡需要迁移进入阴极区，质量为，总增重为，D正确；答案选D。 2．（2026·广东江门·一模）中国科学院研发的离场电催化技术可实现H2S 100%转化为H2和S，其基本工作原理如图所示(C1、C2均为惰性电极)。下列说法错误的是 A．产品Ⅰ为S，产品Ⅱ为H2 B．电解池工作时，C2接外电源负极 C．电解过程中，理论上阳极室质量增加 D．该技术中Fe3+和V3+可循环利用 【答案】C 【解析】通过离场电催化实现 100%转化为和，反应为。离场反应Ⅰ中氧化：，生成产品Ⅰ（）；电解池中（阳极）：，（阴极）：；离场反应Ⅱ中与反应：，生成产品Ⅱ（），和可循环利用，据此分析。A．由反应可知产品Ⅰ为，产品Ⅱ为，A不符合题意；B．电解池中为阴极，接外电源负极，B不符合题意；C．阳极室中被氧化为，同时质子交换膜允许进入阴极室，阳极室质量减少，C符合题意；D．和在反应中循环再生，可循环利用，D不符合题意；故选C。 3．（2026·北京丰台·一模）科学家开发了一种电化学驱动的反应技术，当粉末进入电解池后开始电解，原理示意图如下。下列说法不正确的是 已知： A．气体X和Y分别为和 B．阴极电极反应式为： C．电解过程中， D．该工艺最终的目的是以海水为原料制备、和盐 【答案】C 【解析】已知反应，电解池中，Zn电极接电源负极作阴极，电极反应为：，Pt电极接电源正极作阳极，电极反应：；左侧装置中Zn与水蒸气反应生成ZnO和气体X，反应：，ZnO再送入电解池再生Zn，循环使用；A．左侧反应：，因此气体为；电解池阳极Pt上放电生成：，因此气体为，A正确；B．阴极上得电子，价被还原为，配平后电极反应为：，B正确；C．结合已知反应和阴、阳极反应，总电解反应为：，不消耗也不生成，物质的量不变，溶液体积也几乎不变，因此，C错误；D．整个流程中，Zn循环使用，最终以海水为原料，得到、，同时分离出海水中的盐（），D正确；故选C。 4．（2026·四川广安·二模）最近，我国科学工作者提出了一种电化学合成氯醇的策略：在含Cl的水性介质中直接从烯烃合成氯醇，避免了传统方法中氯气和次氯酸的使用，其合成原理如图所示。 下列说法错误的是 A．工作一会儿，阴极区游离的数目几乎不变 B．理论上，当有气体生成时，向右穿过质子交换膜的可能为2 mol C．若电解质溶液更换为海水，将不能合成氯醇 D．工作时，a极反应为： 【答案】C 【解析】根据图示，a电极上烯烃转化为氯醇，这是一个加成反应，且有氯离子参与并失去电子(生成的氯原子加到碳碳双键上)，属于氧化反应；因此a为阳极，b为阴极；b电极上H2O得电子发生还原反应，反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；因此X2是H2；A．阴极（b电极）的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；阳极（a电极）反应生成H+并通过质子交换膜迁移到阴极；每生成2molOH-，就会有2molH+通过质子交换膜从阳极区移动到阴极区，2molOH-与2molH+结合为水，因此阴极区游离的OH-数目几乎不变，A正确；B．生成1molH2时，阴极生成2molOH-对应转移2mol电子，因此需要有2molH+从阳极区(左侧)向右穿过质子交换膜进入阴极区；题目中说“22.4LX2”即22.4LH2；若该气体处于标准状况下，其物质的量为1mol，则向右迁移的H+就是2mol，因此“可能为2mol”的描述成立，B正确；C．该反应需要在含Cl-的水性介质中进行，海水中含有大量Cl-，因此更换为海水后仍然可以合成氯醇，C错误；D．a极是阳极，烯烃、Cl-失电子，结合水生成氯醇，同时生成H+，配平后电极反应为:，D正确；故答案选C。 5．（2026·四川内江·二模）现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力。电解溶液可制备，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A．改变电源工作电压可控制反应速率 B．b、c为阴离子交换膜 C．产品室发生的反应是 D．理论上每生成1 mol产品，M室溶液质量减少9 g 【答案】B 【解析】A．电压升高，电流增大，电解速率加快，A正确；B．N室中石墨为阴极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的钠离子通过c膜进入N室，故c膜为阳离子交换膜，原料室中的通过b膜进入产品室，故b膜为阴离子交换膜，B错误；C．M室中氢离子通入a膜进入产品室，原料室中的通过b膜进入产品室，故产品室发生的反应是，C正确；D．根据，理论上每生成1 mol H3BO3，则M室中就有1 mol(1 g)氢离子通入a膜进入产品室，即转移1 mol e-， 根据电子守恒和M室电极反应式可知，M室溶液质量理论上减少，D正确；故答案选B。 6．（2026·河北廊坊·一模）某科研团队提出了一种在温和条件下和甲醇通过氧化还原中性电合成碳酸二甲酯，简称DMC的方案。实验装置和反应机理如图所示(Me表示甲基)，电解液为，最大法拉第效率(实际生成目标产物所需的电荷量与总输入电荷量之比)为60%。下列说法正确的是 A．b电极连接电源的负极 B．a电极的电极反应式为 C．当电源提供2 mol电子时，生成1 mol DMC D．Pd(II)降低了CO与结合的活化能 【答案】D 【解析】A．b电极上溴离子氧化为Br2，b电极为阳极，应接电源正极，A错误；B．溶剂是NaBr−CH3OH，不存在氢离子，正确反应式为CO2+2CH3OH+2e−=CO+H2O+2CH3O−，B错误；C．最大法拉第效率为60%，电源提供2 mol电子时，实际参加反应电子为1.2 mol，仅生成0.6 mol DMC，C错误；D．Pd在反应中构成催化循环，Pd(II)是催化过程的活性物种，作为催化剂可降低反应的活化能，D正确；故选D。 7．（2026·湖南衡阳·模拟预测）一种有机多孔电极材料电催化还原的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．b极电势低于极电势 B．该电池所用隔膜为质子交换膜，质子由a极移向b极 C．b极生成的电极反应为 D．当隔膜穿过离子时，阳极生成气体的体积为，则此时电池效率为70% 【答案】D 【解析】由图可知，在电极，被氧化为，a电极为阳极，与外接电源正极连接；电极为阴极，与外接电源负极连接，据此作答。A．由分析可知，a电极为阳极，b电极为阴极，分别与外接电源正极和负极连接，因此，a极电势高于b极，A正确；B．a电极反应的方程式为，反应生成。由图可知，b电极反应消耗，因此，该电池所用隔膜为质子交换膜，质子由极移向极，B正确；C．由分析可知，电极是阴极，发生还原反应，电极反应的方程式为，C正确；D．未给出气体所处的状态是否为标况，无法计算，D错误；故选D。 8．（2026·河南郑州·模拟预测）一种从畜牧业废水中回收氨氮（）并联产的电化学装置如图所示，其中电极a和b均为负载催化剂的惰性电极，多孔玻璃膜只允许和通过。 下列说法错误的是 A．电极a接直流电源的正极 B．回收的在①区富集 C．停止通入则电解池停止工作 D．电极b上发生的电极反应式为 【答案】C 【解析】由图可知，电极a：，发生氧化反应，是阳极，接直流电源正极；电极b：，发生还原反应，是阴极，接直流电源负极。A．由分析可知，电极a接直流电源的正极，A正确；B．由分析可知，电极a的电极反应式为，释放，在①区浓度升高，B正确；C．该装置是电解池，工作动力来自直流电源，停止通入O2，电极b的反应无法进行，但电解池仍可依靠直流电源维持其他过程，只是目标产物H2O2不再生成，C错误；D．由分析可知，电极b发生的电极反应式为，D正确；故答案为C。 9．（2026·福建泉州·一模）我国科研工作者采用配对电解体系将工业废气中的转化为单质硫，并与二醇反应高效构建五元、六元及七元环状亚硫酸酯，实现资源的可持续利用。例如，与乙二醇反应制备的原理如图。下列说法错误的是 A．石墨为阳极，发生氧化反应 B．总反应方程式为：SO2+HOCH2CH2OHH2O+   C．若消耗0.5 mol乙二醇，理论上交换膜中通过的离子数为 D．若与反应，可制得   【答案】D 【解析】右侧Pt电极上，转化为，从价降为价，得电子发生还原反应，因此Pt为阴极；则左侧石墨为阳极，据此解答。A．根据分析左侧石墨为阳极，阳极失电子发生氧化反应，A正确；B．总反应为与乙二醇反应生成环状亚硫酸酯和水，反应为，原子守恒、产物正确，B正确；C．左侧电极反应为：，1mol乙二醇反应转移电子，因此乙二醇对应转移电子；质子交换膜中，每转移电子有通过，因此通过交换膜的离子数为，C正确；D．反应物二醇为，两个羟基分别在1号、3号碳上，成环时环骨架共6个原子，为六元环，且只连有1个甲基，正确的结构应为，D错误；故选D。 10．（2026·陕西西安·模拟预测）利用温室气体实现有机物转化是环境治理和提高产能的重要研究。现有光电转化装置如图甲所示，在不同电压下进行光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率（）随电压变化如图乙所示。 已知：，其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。下列说法错误的是 A．N极电势高于M极 B．装置中的交换膜为质子交换膜 C．的电极反应式为 D．在电压为条件下，生成的和的物质的量之比为，则生成的法拉第效率m为 【答案】C 【解析】A．电源的正极电势高于负极，由图可知，右侧电极O的化合价升高，发生氧化反应，做阳极，阳极与电源的正极相连，所以为正极、为负极，A正确；B．阳极的经过反应生成了，电极反应式为。阴极的生成物中含有甲酸，需要从阳极移向阴极，交换膜为质子交换膜，B正确；C．根据选项B的分析可知，正确电极反应为，C错误；D．生成时从价变为价，每生成转移；生成时从价变为价，每生成转移。已知，则转移电子的物质的量之比为。法拉第效率与转移电子量成正比，时生成的法拉第效率为，因此，得，D正确；答案选C。 11．（2026·广东广州·一模）一种以Ni-CuO作为电催化剂的Al-新型电池如图所示，放电时可将污水中的转化为。下列说法错误的是 A．充电时，电极Ⅱ为阳极 B．放电时，负极区溶液中pH逐渐减小 C．放电时，理论上每消耗4 mol Al最多可处理62 g的 D．充电时，电解池的总反应为 【答案】C 【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，电极反应式为，电极Ni-CuO为正极，被还原为NH3，正极发生反应为 ，充电时，金属铝为阴极，电极反应与原电池相反，电极Ni-CuO为阳极，阳极反应式为，据此解答。A．放电时电极Ⅱ为正极，充电时正极连接电源正极作阳极，A正确； B．放电时负极反应为，消耗，负极区浓度降低，pH逐渐减小，B正确； C．1 mol Al反应失去3 mol电子，4 mol Al共失去12 mol电子；转化为时N元素从+5价变为-3价，1 mol 得到8 mol电子，故可处理的物质的量为，质量为，C错误；D．充电时阴极得电子生成Al，阳极失电子生成，配平总反应为，D正确；故选C。 12．（2026·安徽合肥·模拟预测）科研人员开发电化学法制备甲酸和氢气，装置如图所示。已知：双极膜可在电场作用下将水解离成和，分别向两侧电极区域迁移，维持电解质溶液的电中性，促进电解反应持续进行。下列叙述错误的是 A．电极a为阳极，电极b为阴极 B．若电路中转移电子，理论上电极b产生 C．阳极反应式为 D．双极膜产生的向电极b迁移，向电极a迁移 【答案】B 【解析】由图可知，电极b为得电子的反应，为阴极，其电极反应为，电极a为阳极，其电极反应为。A．由分析可知，电极b为阴极，电极a为阳极，A正确；B．根据电子守恒，电极b的反应式为，，因为不确定温度压强，无法计算氢气体积，B错误；C．阳极上，甘油在碱的作用下发生氧化反应生成甲酸根离子，甘油完全被氧化时碳元素化合价共升高8价，故阳极反应式为，C正确；D．根据电荷守恒，双极膜中水电离的离子中向阳极迁移，向阴极迁移，D正确；故选B。 13．（2026·山西太原·模拟预测）电化学介导胺再生是一种新兴的捕集技术。首先通过乙二胺吸收法捕集，捕集了的乙二胺富液进入电化学反应器阳极室，电化学反应器的电极采用，通过电能特异性氧化/溶解铜来产生与进入阳极室的乙二胺富液发生竞争反应驱动的释放，最后通过还原铜离子为铜单质实现乙二胺的再生。其机理和装置如图。 下列说法错误的是 A．的捕获富集是熵增的过程，故而会消耗电能 B．乙二胺与的结合能力高于其与的结合能力 C．乙二胺吸收的反应为加成反应 D．阴极的电极反应为   【答案】A 【解析】由图可知，阳极电极反应：2+Cu-2e-=，阴极电极反应，据此分析；A．熵描述体系混乱度，捕获富集过程中，游离气态的转变为结合态的含碳物种，体系混乱度降低，属于熵减过程，A错误；B．题干说明与结合了的乙二胺发生竞争反应，能置换出，说明乙二胺与的结合能力强于和的结合能力，B正确；C．乙二胺的与反应时，的碳氧双键断裂一个键，键断裂，加成得到，无其他小分子生成，属于加成反应，C正确；D．阴极发生得电子的还原反应，根据反应机理，阴极是与乙二胺形成的配离子得电子，还原为单质，同时释放出乙二胺实现再生，电极反应，D正确；故选A。 14．（2026·江西·模拟预测）成对电合成法是一种在电解池的阴、阳两极获得有价值的产物和提高电流效率的技术。如图是利用该方法合成和原理示意图。下列说法正确的是 A．极为阴极 B．电极的反应为：+2H++4e-=      C．极区溶液的值减小 D．电路中每转移时，理论上能得到 【答案】C 【解析】左侧电极上，邻苯二甲酸发生加氢还原反应生成 ，为阴极，连接电源负极；右侧电极上，发生氧化反应生成，为阳极，连接电源正极。阴极反应为+2H++4e-=，阳极反应为，质子通过质子交换膜，从阳极移向阴极，据此分析。A．极上发生氧化反应生成，为阳极，A不符合题意；B．电极为阴极，邻苯二甲酸发生加氢还原反应，电极反应为+2H++4e-=，，B不符合题意；C．极为阳极，电极反应生成，增大，溶液减小，C符合题意；D．阳极反应中，生成转移，电路中每转移时，理论上能得到，D不符合题意；故选C。 9 / 20 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第38天 押新型化学电源 锂钠锌离子电池的电极反应与离子迁移方向 （2025·四川·高考真题）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。例1 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 （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。例2 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 （2025·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。下列说法正确的是例3 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 （2024·全国甲卷·高考真题）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，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是例4 A．充电时，向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应 C．放电时，正极反应有 D．放电时，电极质量减少，电极生成了 （2025·黑吉辽蒙卷·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，下列说法错误的是例5 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 “新型化学电池”是高考电化学板块的核心题型，命题呈现“情境新颖、电极反应复杂、离子迁移与膜结合”的特点。试题常以可充放电电池（如锂-氢、钠离子、锌-硝酸盐、钙-磷酸亚铁锂、全铁液流等）为背景，通过装置图、放电/充电过程描述，综合考查电极反应式的书写、离子迁移方向、电子转移计算、电解质溶液质量变化、pH变化、隔膜类型判断、充放电转化关系等。近年趋势是强化对新型电极材料（如普鲁士白、NASICON、掺杂高分子）和储能机理（如嵌入/脱嵌、转化反应、双功能催化） 的理解，同时注重对“充电时电极连接方式”“离子交换膜选择”“两极区质量变化”等细节的定量或半定量分析。预计2026年将继续以“陌生电池+电化学原理”的形式出现，要求学生从装置图中提取信息，运用原电池、电解池的基本原理进行推理和计算。 常考的方向有： · 放电时电极反应式的书写：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。需根据放电时物质转化、化合价变化、电解质环境（酸性、碱性、非水）正确书写电极反应式。常见考点：Al-硝酸盐电池中负极Al→Al(OH)₄⁻；锂-氢电池中正极H⁺还原为H₂；钙-磷酸亚铁锂电池中正极Li⁺嵌入。 · 充电时电极反应式的书写：充电时原电池的负极接电源负极成为阴极（发生还原反应），正极接电源正极成为阳极（发生氧化反应），电极反应与放电相反。常见考点：AgCl-Sb电池充电时M极反应为AgCl + e⁻ → Ag + Cl⁻；全铁液流电池充电时b极反应为Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻。 · 离子迁移方向与离子交换膜：放电时阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移；充电时阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。根据迁移离子选择离子交换膜（阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜）。常见考点：锂-氢电池中Li⁺通过固体电解质迁移；锌-硝酸盐电池中OH⁻向负极移动；全固态氢负离子电池中H⁻通过固体电解质迁移。 · 电子转移与物质质量变化计算：根据电极反应，通过电子转移计算消耗或生成的物质质量、两极区质量变化、离子浓度变化等。常见考点：Al-硝酸盐电池中消耗4 mol Al最多处理NO₃⁻的质量；钙-磷酸亚铁锂电池充电时左室电解质质量减少与转移电子数的关系。 · 电池总反应的书写：将正负极反应相加（注意电子守恒）得到总反应。充放电总反应互为逆过程。常见考点：Al-硝酸盐电池放电总反应；锂-氢电池放电总反应。 · 新型电极材料与储能机理：嵌入/脱嵌型电极（如LiFePO₄、普鲁士白）、转化型电极（如NaAlH₄、CeH₂）、合金型电极等。需根据放电时物质转化判断正负极。常见考点：钠离子电池中Na⁺在硬碳中的嵌入/脱嵌；钙-磷酸亚铁锂电池中Li⁺在LiFePO₄中的嵌入/脱嵌。 · 隔膜类型与离子传导：根据装置中移动的离子种类判断隔膜类型。质子交换膜只允许H⁺通过；阳离子交换膜允许阳离子通过；阴离子交换膜允许阴离子通过；固体电解质传导特定离子（如Li⁺、H⁻）。常见考点：有机多孔电极电催化还原CO₂装置中为质子交换膜；镍镉蓄电池宜采用阴离子交换膜。 · 充放电过程中溶液pH或浓度变化：根据电极反应消耗或生成H⁺、OH⁻，判断电解质溶液pH变化；根据离子迁移和电极反应判断离子浓度变化。常见考点：Al-硝酸盐电池放电时负极区pH减小；钙-磷酸亚铁锂电池充放电时Li₂SO₄溶液浓度不变。 · 充放电过程中两极区质量变化：结合电极反应和离子迁移，计算两极区质量的增加或减少。常见考点：钙-磷酸亚铁锂电池充电时左室质量减少；碱式镍镉电池充电时a极区溶液质量不变。 · 光充电电池与能量转换：光照时，光催化电极产生电子和空穴驱动充电，实现太阳能→化学能→电能的转换。常见考点：镍镉蓄电池在光照区充电，阴影区放电。 · 液流电池的结构与特点：电解液储存于外部储罐，通过泵循环，可方便地通过增加电解液体积增大容量。充放电时活性物质在电极表面发生氧化还原，电解液可循环使用。常见考点：DAPQ液流电池中电解液不储存于电池内部；全铁液流电池中Fe²⁺/Fe³⁺循环。 · 双功能催化剂与多反应耦合：同一催化剂同时催化正负极反应，如锌-硝酸盐/乙醇电池中RhCu M-tpp双功能催化剂。常见考点：放电时硝酸根还原为氨，乙醇氧化为乙酸。 · 电势高低比较：放电时负极电势低于正极；充电时阳极电势高于阴极。常见考点：DAPQ液流电池放电时Y电极电势较低；有机多孔电极电催化还原CO₂装置中a极电势高于b极。 · 电子流向与电流方向：放电时电子从负极经外电路流向正极，电流方向相反；充电时电子从电源负极流向阴极，阳极电子流向电源正极。常见考点：全铁液流电池放电时电子由负极流出经导线流向正极，不通过隔膜。 1．原电池模型 2．解答原电池装置问题的步骤 （1）判断电极类型 解题要求：根据物质类别；化合价的变化；电流、电子、离子移动方向等信息进行分析。 （2）分析微粒移动 解题要求：基于原电池模型进行分析。 （3）推断电极反应 解题要求：根据物质转化信息，理清电子得失，注意介质离子。 （4）分析数据变化 解题要求：基于电极反应式分析数据变化或定量计算。 3．解答二次电池充放电问题的思维模型 1．（2026·山东·模拟预测）一种可通过光照充电的碱性镍镉蓄电池可用于航天器，电池充放电时工作原理如图所示。光照时，光催化电极产生电子（）和空穴（）可驱动电池充电，通过充放电过程，满足飞船在光照区和阴影区交替飞行时对能量储存和供给需要。下列说法错误的是 A．飞船由光照区驶入阴影区时电池的能量转换方式：太阳能化学能电能 B．飞船进入光照区充电，b极反应式为： C．电池宜采用阴离子交换膜，飞船进入阴影区时，从a极区经交换膜向b极区迁移 D．飞船进入光照区充电时，a极区溶液质量保持不变 2．（2026·四川凉山·二模）研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极间用允许、通过的半透膜隔开。下列说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．放电过程中需补充的物质A为 C．电池负极上的电极反应式为 D．电池工作时K⁺通过半透膜由右室迁移至左室 3．（2026·甘肃武威·模拟预测）某锂离子电池的工作原理如图所示。放电时，b电极由生成。下列说法错误的是 A．充电时，a电极与电源负极连接 B．放电时，a电极反应为 C．充电时，b电极反应为 D．放电时，b电极嵌入时理论上有a mol电子通过碳酸酯类溶剂 4．（2026·云南·模拟预测）掺杂高分子作为可充电锂电池正极材料的研究在学术界和工业界均受到关注，这类材料在光学显示器中的一种应用原理如图所示(掺杂为充电过程)，下列说法错误的是 A．掺杂时，电极为阴极 B．光学显示器由红色变为蓝色时，发生还原反应 C．光学显示器由蓝色变为红色时，电子由电极经外电路移向掺杂高分子 D．放电时，正极的电极反应式为 5．（2026·黑龙江辽宁·二模）由DAPQ组成的液流电池如图所示。已知电池在充电时，转化为，有机电解液中存在DAPQ和re-DAPQ的转化。下列说法错误的是 A．放电时，电极Y电势较低 B．放电时，X电极的反应式为： C．充电时，穿过质子交换膜向X电极移动 D．液流电池的电解液不储存于电池内部，可以通过增加电解液体积来实现增容 6．（2026·山东临沂·一模）我国科学家成功研发出可充电全固态氢负离子电池，装置如图所示。电池放电时发生NaAlH4→Na3AlH6+Al，CeH2→CeH3的转化。下列说法错误的是 A．放电时，NaAIH4极是电池正极 B．充电时，阴极反应式为CeH3+e-=CeH2+ C．放电时，电子通过CeH3-BaH2移向正极 D．充电时，理论上消耗2molAl的同时生成3molNaAlH4 7．（2026·辽宁抚顺·一模）全铁液流电池的工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极(电极b)和负载铁的石墨电极(电极a)。下列说法正确的是 A．放电时，电极a发生还原反应 B．充电时，以铅蓄电池为电源，则电极b与铅蓄电池的电极相连 C．放电时，电子由电极a流出经隔膜向电极b移动 D．理论上，每减少1 mol，总量相应减少1.5 mol 8．（2025·新疆喀什·模拟预测）一种基于固体电解质NASICON的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有NaI生成。下列说法正确的是 A．放电时b电极为负极 B．放电时，电流方向为导线离子导体 C．充电时阳极反应式： D．放电时转移时，区和区的质量差改变 9．（2026·陕西咸阳·模拟预测）碱性葡萄糖燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极A为燃料电池的正极 B．电极B的电极反应方程式为 C．电池工作一段时间后，电解液中浓度下降 D．电路中通过2 mol电子时，消耗 10．（2026·湖南衡阳·模拟预测）一种有机多孔电极材料电催化还原的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．b极电势低于极电势 B．该电池所用隔膜为质子交换膜，质子由a极移向b极 C．b极生成的电极反应为 D．当隔膜穿过离子时，阳极生成气体的体积为，则此时电池效率为70% 11．（2026·湖南怀化·一模）钠离子电池因原料资源丰富、成本低廉和低温性能优异等优势，成为储能领域的研究热点。某钠离子电池结构如图所示，电极A的材料为(普鲁士白，)，电极B的材料为(嵌钠硬碳)。下列说法正确的是 A．放电时，外电路通过a mol电子时，有a mol 转移到电极B B．用该电池电解精炼铜，当电池中迁移1 mol 时，理论上可获得64 g纯铜 C．充电时，电极B与外接直流电源的正极相连 D．放电时，正极的电极反应式可表示为： 12．（2026·广东广州·一模）一种以Ni-CuO作为电催化剂的Al-新型电池如图所示，放电时可将污水中的转化为。下列说法错误的是 A．充电时，电极Ⅱ为阳极 B．放电时，负极区溶液中pH逐渐减小 C．放电时，理论上每消耗4 mol Al最多可处理62 g的 D．充电时，电解池的总反应为 13．（2026·陕西·模拟预测）钙-磷酸亚铁锂(Ca-)电池是一种新型的可充电电池，它具有低成本，不容易发生热失控和燃烧爆炸，下图是该可充电电池的工作示意图，为非水电解质，锂离子可以在/电极上嵌入或脱嵌。下列说法不正确的是 A．放电时，溶液浓度减小，充电时，溶液浓度增大 B．放电时，正极反应式为 C．充电时，当左室中电解质的质量减少5.2 g时，转移0.4 mol电子 D．放电时，/电极发生嵌入，充电时，/电极发生脱嵌 14．（2026·陕西榆林·模拟预测）某科研团队采用RhCu M-tpp双功能催化剂，成功构建了可充电锌-硝酸盐/乙醇电池，其放电工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，向极移动 B．放电时，正极的电极反应为 C．充电时，忽略体积的变化，储液罐甲内溶液的减小 D．充电时，每生成的同时有生成 12 / 12 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第38天 押新型化学电源 锂钠锌离子电池的电极反应与离子迁移方向 （2025·四川·高考真题）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。例1 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 【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，，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。A．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；B．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；C．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；D．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；答案选A。 （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。例2 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。 （2025·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。下列说法正确的是例3 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 【解析】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。A．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；B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为，B错误；C．充电时，向阴极移动，则向惰性电极移动，C正确；D．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。 （2024·全国甲卷·高考真题）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，电极上检测到和少量。下列叙述正确的是例4 A．充电时，向阳极方向迁移 B．充电时，会发生反应 C．放电时，正极反应有 D．放电时，电极质量减少，电极生成了 【答案】C 【解析】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。A．充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即向阴极方向迁移，A不正确；B．放电时，负极的电极反应为，则充电时阴极反应为Zn2++2e-=Zn，即充电时Zn元素化合价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；C．放电时电极为正极，正极上检测到和少量，则正极上主要发生的电极反应是，C正确；D．放电时，Zn电极质量减少0.65g（物质的量为0.010mol），电路中转移0.020mol电子，由正极的主要反应可知，若正极上只有生成，则生成的物质的量为0.020mol，但是正极上还有生成，因此，的物质的量小于0.020mol，D不正确；综上所述，本题选C。 （2025·黑吉辽蒙卷·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，下列说法错误的是例5 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】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。A．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；B．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；C．a电极是负极，电极反应式为，C正确；D．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；答案选D。 “新型化学电池”是高考电化学板块的核心题型，命题呈现“情境新颖、电极反应复杂、离子迁移与膜结合”的特点。试题常以可充放电电池（如锂-氢、钠离子、锌-硝酸盐、钙-磷酸亚铁锂、全铁液流等）为背景，通过装置图、放电/充电过程描述，综合考查电极反应式的书写、离子迁移方向、电子转移计算、电解质溶液质量变化、pH变化、隔膜类型判断、充放电转化关系等。近年趋势是强化对新型电极材料（如普鲁士白、NASICON、掺杂高分子）和储能机理（如嵌入/脱嵌、转化反应、双功能催化） 的理解，同时注重对“充电时电极连接方式”“离子交换膜选择”“两极区质量变化”等细节的定量或半定量分析。预计2026年将继续以“陌生电池+电化学原理”的形式出现，要求学生从装置图中提取信息，运用原电池、电解池的基本原理进行推理和计算。 常考的方向有： · 放电时电极反应式的书写：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。需根据放电时物质转化、化合价变化、电解质环境（酸性、碱性、非水）正确书写电极反应式。常见考点：Al-硝酸盐电池中负极Al→Al(OH)₄⁻；锂-氢电池中正极H⁺还原为H₂；钙-磷酸亚铁锂电池中正极Li⁺嵌入。 · 充电时电极反应式的书写：充电时原电池的负极接电源负极成为阴极（发生还原反应），正极接电源正极成为阳极（发生氧化反应），电极反应与放电相反。常见考点：AgCl-Sb电池充电时M极反应为AgCl + e⁻ → Ag + Cl⁻；全铁液流电池充电时b极反应为Fe²⁺ → Fe³⁺ + e⁻。 · 离子迁移方向与离子交换膜：放电时阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移；充电时阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。根据迁移离子选择离子交换膜（阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜）。常见考点：锂-氢电池中Li⁺通过固体电解质迁移；锌-硝酸盐电池中OH⁻向负极移动；全固态氢负离子电池中H⁻通过固体电解质迁移。 · 电子转移与物质质量变化计算：根据电极反应，通过电子转移计算消耗或生成的物质质量、两极区质量变化、离子浓度变化等。常见考点：Al-硝酸盐电池中消耗4 mol Al最多处理NO₃⁻的质量；钙-磷酸亚铁锂电池充电时左室电解质质量减少与转移电子数的关系。 · 电池总反应的书写：将正负极反应相加（注意电子守恒）得到总反应。充放电总反应互为逆过程。常见考点：Al-硝酸盐电池放电总反应；锂-氢电池放电总反应。 · 新型电极材料与储能机理：嵌入/脱嵌型电极（如LiFePO₄、普鲁士白）、转化型电极（如NaAlH₄、CeH₂）、合金型电极等。需根据放电时物质转化判断正负极。常见考点：钠离子电池中Na⁺在硬碳中的嵌入/脱嵌；钙-磷酸亚铁锂电池中Li⁺在LiFePO₄中的嵌入/脱嵌。 · 隔膜类型与离子传导：根据装置中移动的离子种类判断隔膜类型。质子交换膜只允许H⁺通过；阳离子交换膜允许阳离子通过；阴离子交换膜允许阴离子通过；固体电解质传导特定离子（如Li⁺、H⁻）。常见考点：有机多孔电极电催化还原CO₂装置中为质子交换膜；镍镉蓄电池宜采用阴离子交换膜。 · 充放电过程中溶液pH或浓度变化：根据电极反应消耗或生成H⁺、OH⁻，判断电解质溶液pH变化；根据离子迁移和电极反应判断离子浓度变化。常见考点：Al-硝酸盐电池放电时负极区pH减小；钙-磷酸亚铁锂电池充放电时Li₂SO₄溶液浓度不变。 · 充放电过程中两极区质量变化：结合电极反应和离子迁移，计算两极区质量的增加或减少。常见考点：钙-磷酸亚铁锂电池充电时左室质量减少；碱式镍镉电池充电时a极区溶液质量不变。 · 光充电电池与能量转换：光照时，光催化电极产生电子和空穴驱动充电，实现太阳能→化学能→电能的转换。常见考点：镍镉蓄电池在光照区充电，阴影区放电。 · 液流电池的结构与特点：电解液储存于外部储罐，通过泵循环，可方便地通过增加电解液体积增大容量。充放电时活性物质在电极表面发生氧化还原，电解液可循环使用。常见考点：DAPQ液流电池中电解液不储存于电池内部；全铁液流电池中Fe²⁺/Fe³⁺循环。 · 双功能催化剂与多反应耦合：同一催化剂同时催化正负极反应，如锌-硝酸盐/乙醇电池中RhCu M-tpp双功能催化剂。常见考点：放电时硝酸根还原为氨，乙醇氧化为乙酸。 · 电势高低比较：放电时负极电势低于正极；充电时阳极电势高于阴极。常见考点：DAPQ液流电池放电时Y电极电势较低；有机多孔电极电催化还原CO₂装置中a极电势高于b极。 · 电子流向与电流方向：放电时电子从负极经外电路流向正极，电流方向相反；充电时电子从电源负极流向阴极，阳极电子流向电源正极。常见考点：全铁液流电池放电时电子由负极流出经导线流向正极，不通过隔膜。 1．原电池模型 2．解答原电池装置问题的步骤 （1）判断电极类型 解题要求：根据物质类别；化合价的变化；电流、电子、离子移动方向等信息进行分析。 （2）分析微粒移动 解题要求：基于原电池模型进行分析。 （3）推断电极反应 解题要求：根据物质转化信息，理清电子得失，注意介质离子。 （4）分析数据变化 解题要求：基于电极反应式分析数据变化或定量计算。 3．解答二次电池充放电问题的思维模型 1．（2026·山东·模拟预测）一种可通过光照充电的碱性镍镉蓄电池可用于航天器，电池充放电时工作原理如图所示。光照时，光催化电极产生电子（）和空穴（）可驱动电池充电，通过充放电过程，满足飞船在光照区和阴影区交替飞行时对能量储存和供给需要。下列说法错误的是 A．飞船由光照区驶入阴影区时电池的能量转换方式：太阳能化学能电能 B．飞船进入光照区充电，b极反应式为： C．电池宜采用阴离子交换膜，飞船进入阴影区时，从a极区经交换膜向b极区迁移 D．飞船进入光照区充电时，a极区溶液质量保持不变 【答案】C 【解析】由电池示意图可知，放电时，a极为负极，电极反应式为，b极为正极，电极反应式为；充电时，a极为阴极，电极反应式为，b极为阳极，电极反应式为；A．飞船在光照区充电，将太阳能转化为化学能储存；在阴影区放电，将储存的化学能转化为电能使用。因此，描述整个能量利用过程的顺序为太阳能→化学能→电能是正确的，A正确；B．充电时，b极上得到空穴（）被氧化为，电极反应式为，B正确；C．由分析可知，充放电时，两电极生成或消耗，为保证电池持续稳定运行，应使在两极间迁移，故镍镉蓄电池宜采用阴离子交换膜，飞船进入阴影区时（放电），从b极（正极）穿过阴离子交换膜向a极（负极）迁移，C错误；D．飞船进入光照区充电时，a极反应式为，电路中每转移2 mol电子，有2 mol 由a电极进入电解质溶液，同时有2 mol 跨膜进入b极区，因此a极区电解质溶液质量保持不变，D正确；故答案选C。 2．（2026·四川凉山·二模）研究HCOOH燃料电池性能的装置如图所示，两电极间用允许、通过的半透膜隔开。下列说法正确的是 A．该电池工作时将电能转化为化学能 B．放电过程中需补充的物质A为 C．电池负极上的电极反应式为 D．电池工作时K⁺通过半透膜由右室迁移至左室 【答案】B 【解析】根据图示，HCOO-失电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子，左侧电极为负极；Fe3+得电子发生还原反应生成Fe2+，右侧电极为正极；A．该电池工作时将化学能转化为电能，故A错误；B．放电过程中，Fe2+被氧气氧化为Fe3+，反应的离子方程式为4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，同时有K2SO4，所以需补充的物质A为，故B正确；C．电池负极上HCOO-失电子发生氧化反应生成碳酸氢根离子，负极的电极反应式为，故C错误；D．电池工作时，阳离子向正极区移动，该电池右侧电极为正极，K+通过半透膜由左室迁移至右室，故D错误；选B。 3．（2026·甘肃武威·模拟预测）某锂离子电池的工作原理如图所示。放电时，b电极由生成。下列说法错误的是 A．充电时，a电极与电源负极连接 B．放电时，a电极反应为 C．充电时，b电极反应为 D．放电时，b电极嵌入时理论上有a mol电子通过碳酸酯类溶剂 【答案】D 【解析】根据题意，放电时b电极由生成，电极反应式为：，发生还原反应，因此b为正极，a为负极；A．放电时a为负极，发生氧化反应，充电时，a电极与电源负极连接，发生还原反应，A正确；B． a（）为负极，放电时失去电子产生，负极电极反应式：，B正确；C．充电时，b（）电极作阳极，失电子发生氧化反应，电极反应式为，C正确；D．放电时，b电极嵌入时理论上有a mol电子通过外电路从a极转移到b极，电子不通过碳酸酯类溶剂，D错误；答案选择D。 4．（2026·云南·模拟预测）掺杂高分子作为可充电锂电池正极材料的研究在学术界和工业界均受到关注，这类材料在光学显示器中的一种应用原理如图所示(掺杂为充电过程)，下列说法错误的是 A．掺杂时，电极为阴极 B．光学显示器由红色变为蓝色时，发生还原反应 C．光学显示器由蓝色变为红色时，电子由电极经外电路移向掺杂高分子 D．放电时，正极的电极反应式为 【答案】B 【解析】该装置为可充电电化学装置，题干明确掺杂为充电过程（电解池），对应红色未掺杂高分子转化为蓝色掺杂高分子；去掺杂为放电过程（原电池），对应蓝色掺杂高分子转化为红色未掺杂高分子：装置组成：两个电极分别为金属Li电极、ITO玻璃基底负载的高分子电极，电解质为有机电解质；未掺杂高分子为红色，掺杂后高分子为蓝色。充电时，在Li电极得到电子生成，因此Li电极作电解池的阴极；高分子电极作阳极，发生反应：，失去电子生成带正电的掺杂高分子，发生氧化反应，颜色由红色变为蓝色。放电（去掺杂，原电池过程）放电时为原电池，活泼金属Li易失电子，作原电池负极，发生反应（氧化反应）；蓝色掺杂高分子电极为原电池正极，发生反应：，掺杂高分子得到电子被还原为红色未掺杂高分子，颜色由蓝色变为红色，外电路中电子由负极Li流向正极（掺杂高分子电极）。A．掺杂（充电）时，接电源负极，作阴极，A正确；B．红色变蓝色是掺杂过程，失电子发生氧化反应，不是还原反应，B错误；C．蓝色变红色是放电（原电池），是负极，电子由经外电路流向正极（掺杂高分子），C正确；D．放电时正极掺杂高分子得电子，反应式，电荷、原子均守恒，符合推导，D正确；故选B。 5．（2026·黑龙江辽宁·二模）由DAPQ组成的液流电池如图所示。已知电池在充电时，转化为，有机电解液中存在DAPQ和re-DAPQ的转化。下列说法错误的是 A．放电时，电极Y电势较低 B．放电时，X电极的反应式为： C．充电时，穿过质子交换膜向X电极移动 D．液流电池的电解液不储存于电池内部，可以通过增加电解液体积来实现增容 【答案】C 【解析】该装置为液流电池，充电时转化为，说明Y电极发生还原反应，为电解池阴极，对应X电极为电解池阳极；放电时为原电池，Y电极为负极，X电极为正极，质子交换膜允许在两室间迁移，有机电解液与铁氰化物电解液分别储存于电池外部，通过电泵循环。A．放电时为原电池，Y电极为负极，原电池中负极电势低于正极，因此电极Y电势较低，A正确；B．放电时X电极为正极，发生还原反应，DAPQ得电子结合生成re-DAPQ，电极反应式书写正确，B正确；C．充电时为电解池，阳离子向阴极移动，Y电极为阴极，因此穿过质子交换膜向Y电极移动，而非向X电极移动，C错误；D．液流电池的电解液不储存于电池内部，可通过增加电解液体积来提升电池总容量，实现增容，D正确；故答案选C。 6．（2026·山东临沂·一模）我国科学家成功研发出可充电全固态氢负离子电池，装置如图所示。电池放电时发生NaAlH4→Na3AlH6+Al，CeH2→CeH3的转化。下列说法错误的是 A．放电时，NaAIH4极是电池正极 B．充电时，阴极反应式为CeH3+e-=CeH2+ C．放电时，电子通过CeH3-BaH2移向正极 D．充电时，理论上消耗2molAl的同时生成3molNaAlH4 【答案】C 【解析】首先配平放电（原电池）的两个半反应，确定电极性质： 放电时，两个电极分别发生反应：正极（极）：；负极（极）：，中间层为固体电解质，传导，据此分析。A．根据分析可知，放电时极得电子，为电池正极，A正确；B．充电时，原电池的负极（极）接电源负极，作电解池的阴极，阴极反应为，B正确；C．放电时，电子只能通过外电路（导线）从负极移向正极，电子不能在电解质（）中移动，电解质内部由（离子）导电，C错误；D．充电总反应为放电的逆反应：，充电时消耗，同时生成，D正确；故选C。 7．（2026·辽宁抚顺·一模）全铁液流电池的工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极(电极b)和负载铁的石墨电极(电极a)。下列说法正确的是 A．放电时，电极a发生还原反应 B．充电时，以铅蓄电池为电源，则电极b与铅蓄电池的电极相连 C．放电时，电子由电极a流出经隔膜向电极b移动 D．理论上，每减少1 mol，总量相应减少1.5 mol 【答案】B 【解析】全铁液流电池原理为，a极为负极，发生氧化反应，电极材料为负载铁的石墨，b极为正极，发生还原反应，电极材料为石墨，以此作答；A．放电时电极a为负极，负载的Fe失电子发生氧化反应，A错误；B．充电时电极b为阳极，需与外接电源正极相连，铅蓄电池的电极是其正极，故电极b与电极相连，B正确；C．电子仅能在外电路中移动，无法通过隔膜进入电解质溶液区域，C错误；D．放电时每减少1 mol，转移1 mol电子，负极a生成0.5 mol ，正极b生成1 mol ，总量共增加1.5 mol，并非减少，D错误；故选B。 8．（2025·新疆喀什·模拟预测）一种基于固体电解质NASICON的可充电熔融钠电池，具有安全、电流密度高等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有NaI生成。下列说法正确的是 A．放电时b电极为负极 B．放电时，电流方向为导线离子导体 C．充电时阳极反应式： D．放电时转移时，区和区的质量差改变 【答案】C 【解析】首先判断放电时的正负极：已知放电时生成NaI，区为熔融Na，Na失电子生成，因此a为负极，b为正极，据此解答。A．放电时是负极，是正极，A错误；B．电流方向与电子流动方向相反：放电时电子从（负极）经导线流向（正极），因此电流方向为：b→导线→a→离子导体→b，B错误；C．放电时正极（极）反应为：；充电时，极为阳极，发生氧化反应，电极反应为，C正确；D．放电时转移，区有失电子变为，通过固体电解质进入区：因此区质量减少，区质量增加，二者质量差改变量为，D错误；故选C。 9．（2026·陕西咸阳·模拟预测）碱性葡萄糖燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极A为燃料电池的正极 B．电极B的电极反应方程式为 C．电池工作一段时间后，电解液中浓度下降 D．电路中通过2 mol电子时，消耗 【答案】C 【解析】A．在电池工作过程中失电子，电极A为负极，A项错误；B．电极B的电极反应式为，B项错误；C．电极A的电极反应式为，结合B项可知，电池工作一段时间后，电解液中浓度下降，C项正确；D．电路中通过2 mol电子时，消耗，D项错误；答案选C。 10．（2026·湖南衡阳·模拟预测）一种有机多孔电极材料电催化还原的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．b极电势低于极电势 B．该电池所用隔膜为质子交换膜，质子由a极移向b极 C．b极生成的电极反应为 D．当隔膜穿过离子时，阳极生成气体的体积为，则此时电池效率为70% 【答案】D 【解析】由图可知，在电极，被氧化为，a电极为阳极，与外接电源正极连接；电极为阴极，与外接电源负极连接，据此作答。A．由分析可知，a电极为阳极，b电极为阴极，分别与外接电源正极和负极连接，因此，a极电势高于b极，A正确；B．a电极反应的方程式为，反应生成。由图可知，b电极反应消耗，因此，该电池所用隔膜为质子交换膜，质子由极移向极，B正确；C．由分析可知，电极是阴极，发生还原反应，电极反应的方程式为，C正确；D．未给出气体所处的状态是否为标况，无法计算，D错误；故选D。 11．（2026·湖南怀化·一模）钠离子电池因原料资源丰富、成本低廉和低温性能优异等优势，成为储能领域的研究热点。某钠离子电池结构如图所示，电极A的材料为(普鲁士白，)，电极B的材料为(嵌钠硬碳)。下列说法正确的是 A．放电时，外电路通过a mol电子时，有a mol 转移到电极B B．用该电池电解精炼铜，当电池中迁移1 mol 时，理论上可获得64 g纯铜 C．充电时，电极B与外接直流电源的正极相连 D．放电时，正极的电极反应式可表示为： 【答案】D 【解析】从图可知，A电极上放电时转化为，电极反应式为：，是电池正极；B电极上放电时转化为，电极反应式为：，是电池负极，据此作答。A．由分析可知，放电时，电极A为正极，外电路通过电子时，有转移到电极A，A错误；B．电解精炼铜的阴极反应式为：，当电池中迁移1 mol 时转移1 mol电子，电解精炼铜时生成0.5 mol Cu，其质量为32 g，B错误；C．由分析可知，放电时，电极B为负极，则充电时，电极B为阴极，与外接直流电源的负极相连，C错误；D．由分析可知，放电时，正极反应式为：，D正确；故选D。 12．（2026·广东广州·一模）一种以Ni-CuO作为电催化剂的Al-新型电池如图所示，放电时可将污水中的转化为。下列说法错误的是 A．充电时，电极Ⅱ为阳极 B．放电时，负极区溶液中pH逐渐减小 C．放电时，理论上每消耗4 mol Al最多可处理62 g的 D．充电时，电解池的总反应为 【答案】C 【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，电极反应式为，电极Ni-CuO为正极，被还原为NH3，正极发生反应为 ，充电时，金属铝为阴极，电极反应与原电池相反，电极Ni-CuO为阳极，阳极反应式为，据此解答。A．放电时电极Ⅱ为正极，充电时正极连接电源正极作阳极，A正确；B．放电时负极反应为，消耗，负极区浓度降低，pH逐渐减小，B正确；C．1 mol Al反应失去3 mol电子，4 mol Al共失去12 mol电子；转化为时N元素从+5价变为-3价，1 mol 得到8 mol电子，故可处理的物质的量为，质量为，C错误；D．充电时阴极得电子生成Al，阳极失电子生成，配平总反应为，D正确；故选C。 13．（2026·陕西·模拟预测）钙-磷酸亚铁锂(Ca-)电池是一种新型的可充电电池，它具有低成本，不容易发生热失控和燃烧爆炸，下图是该可充电电池的工作示意图，为非水电解质，锂离子可以在/电极上嵌入或脱嵌。下列说法不正确的是 A．放电时，溶液浓度减小，充电时，溶液浓度增大 B．放电时，正极反应式为 C．充电时，当左室中电解质的质量减少5.2 g时，转移0.4 mol电子 D．放电时，/电极发生嵌入，充电时，/电极发生脱嵌 【答案】A 【解析】这是一种新型的可充电电池，左侧电极为钙电极 ，右侧电极为Li1-xFePO4/LiFePO4电极，放电过程 (原电池)中负极发生氧化反应，失去电子，钙比锂更活泼，因此钙电极作为负极，反应式为Ca - 2e-=Ca2+，正极发生还原反应，得到电子，右侧的Li1-xFePO4电极为正极，根据提示，Li+会嵌入到正极材料中，反应式为Li1-xFePO4 + xLi+ + xe⁻ =LiFePO4；为了平衡电荷，左室产生的 Ca2+ 使得正电荷增多，而右室消耗了 Li+ 使得正电荷减少。因此，Li+会从左室通过锂离子交换膜移动到右室。充电是放电的逆过程，阴极 (连接电源负极)发生还原反应。反应式为Ca2+ + 2e-=Ca，阳极 (连接电源正极)发生氧化反应，即放电时正极反应的逆反应，反应式: LiFePO4 - xe- =Li1-x FePO4 + xLi+，左室消耗 Ca2+，右室产生 Li+。为了平衡电荷，Li+会从右室通过锂离子交换膜移动到左室。A．放电时，Li+通过锂离子交换膜从左室转移至右室（Li2SO4溶液），正极消耗的Li+与转移进入的Li+相等，但浓度不变，因此Li2SO4溶液浓度不变。充电时，Li+通过锂离子交换膜从右室转移至左室，阳极生成的Li+与转移出去的Li+相等，但浓度不变，因此Li2SO4溶液浓度不变，A错误；B．放电时，正极发生还原反应，Li+嵌入，Fe3+被还原为 Fe2+，电极反应式为：，B正确；C．充电时，左室为阴极，发生 Ca2+ + 2e-=Ca ，同时Li+从右室通过交换膜进入左室。每转移2 mol电子，有1 mol Ca2+（40 g）从左室离开，同时有2 mol Li+（14 g）进入左室。因此，左室电解质的质量净减少40 g - 14 g = 26 g。当左室中电解质的质量减少5.2 g时，转移的电子物质的量为(5.2 g / 26 g) × 2 mol = 0.4 mol。C正确；D．放电时，正极发生还原反应，Li+嵌入，充电时阳极发生氧化反应，导致Li+脱嵌，D正确；故答案选A。 14．（2026·陕西榆林·模拟预测）某科研团队采用RhCu M-tpp双功能催化剂，成功构建了可充电锌-硝酸盐/乙醇电池，其放电工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，向极移动 B．放电时，正极的电极反应为 C．充电时，忽略体积的变化，储液罐甲内溶液的减小 D．充电时，每生成的同时有生成 【答案】D 【解析】A．放电时，为负极，向极移动，A项正确；B．放电时，左池生成了氨气，电解质溶液非酸性，则正极的电极反应为，B项正确；C．充电时，阴极的电极反应为，阳极的电极反应为，有乙酸生成，忽略体积的变化，储液罐甲内溶液的pH减小，C项正确；D．根据得失电子守恒，Zn的摩尔质量为65 g/mol，生成6.5 g Zn的物质的量为0.1 mol。根据阴极反应，生成0.1 mol Zn转移0.2 mol电子。根据阳极反应，生成1 mol CH3COOH转移4 mol电子。因此，当转移0.2 mol电子时，生成的CH3COOH的物质的量为0.2 mol/4 =0.05 mol，故D错误。故答案选D。 2 / 18 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第36天 押电池+晶胞跨界题 锂电材料晶胞中的离子嵌入脱出计算 （2024·安徽·高考真题）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(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是例1 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： C．充电时，阴极被还原的主要来自 D．放电时，消耗，理论上转移电子 （2023·新课标卷·高考真题）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是例2 A．放电时为正极 B．放电时由负极向正极迁移 C．充电总反应： D．充电阳极反应： （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)。下列说法错误的是例3 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 （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。下列说法错误的是例4 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 （2022·山东·高考真题）是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是例5 A．每个晶胞中个数为x B．每个晶胞完全转化为晶胞，转移电子数为8 C．每个晶胞中0价Cu原子个数为 D．当转化为时，每转移电子，产生原子 “电化学与晶体融合”是高考化学中综合性最强的题型之一，命题呈现“双线并进、信息交叉、计算与原理结合”的特点。试题常以新型二次电池（如锂/钠/锌离子电池、固态电池、双离子电池）为背景，给出电极材料的晶体结构示意图（晶胞、投影图、组成变化图），要求同时运用电化学原理（充放电反应、离子迁移、电子转移）和晶体学知识（晶胞粒子数、化学式、密度、配位数、原子坐标、空位率等）进行判断和计算。近年趋势是强化对充放电过程中晶胞组成动态变化的理解，以及电极反应与晶体结构转变的关联，同时注重对“嵌入/脱出”“空位”“价态变化”等微观过程的分析。预计2026年将继续以“陌生电池+晶胞模型”的形式出现，要求学生从复杂信息中提取关键数据，实现电化学与晶体结构的跨模块融合推理。 常考的方向和角度有： · 晶胞中粒子数计算与化学式确定：根据晶胞结构图，运用均摊法计算各粒子数目，确定化学式。需注意棱心、面心、顶点、体内的不同贡献，以及空位、取代对化学式的影响。常见考点：普鲁士白晶胞中Fe、Cu、K的个数比；LiFePO₄晶胞中Li⁺嵌入/脱出后的化学式变化。 · 晶胞密度计算：密度公式ρ = (Z × M) / (a³ × N_A)，其中Z为晶胞中“分子”数，M为摩尔质量，a为晶胞边长（注意单位换算）。需结合化学式和晶胞参数计算。常见考点：原始MnO晶胞密度；钙钛矿晶胞密度；LiCoO₂晶胞密度。 · 配位数的判断：根据晶胞中原子/离子的相对位置，判断与指定粒子最近且等距的粒子个数。常见考点：原始MnO中Mn²⁺的配位数为6；TiO₂中Ti⁴⁺的配位数为6；O²⁻的配位数可通过化学式推算。 · 晶胞投影图的识别：根据晶胞三维结构，判断沿某方向（如x、y、z轴或体对角线）的二维投影图中原子的位置分布。常见考点：Sc₂O₃晶胞在yz平面的投影；钙钛矿晶胞沿体对角线投影。 · 充放电过程中晶胞组成变化：充电时，正极材料脱出阳离子（如Li⁺、Na⁺），晶胞中阳离子数减少，过渡金属价态升高；放电时相反。需根据晶胞示意图写出充放电前后的化学式，并计算转移电子数。常见考点：Na₂Se→Cu₂₋ₓSe转化；NaCuSe晶胞中0价Cu原子数；NiCoMn酸锂打针前后晶胞化学式变化。 · 电极反应式的书写（结合晶体结构）：根据充放电时晶胞组成变化，推断电极反应。注意嵌入/脱嵌反应中，电极材料作为主体，离子进入或离开晶格，同时伴随金属离子价态变化。常见考点：LiFePO₄/Li₁₋ₓFePO₄的电极反应；普鲁士白中K⁺嵌入/脱出的反应。 · 离子迁移方向与隔膜类型：放电时阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移；充电时相反。根据迁移离子选择离子交换膜（阳离子膜、阴离子膜）。常见考点：新型水系锌电池中阴离子交换膜；钠离子电池中Na⁺迁移方向。 · 充放电过程中元素价态变化：根据化学式变化和电荷守恒，判断过渡金属（如Fe、Co、Ni、Mn、V）的平均化合价变化，进而确定氧化还原过程。常见考点：首次充电中V元素化合价升高；打针过程中R（Co/Ni/Mn）化合价降低。 · 空位率与缺陷晶体计算：取代或脱出部分阳离子后形成空位，根据电荷守恒计算空位率或化学式。常见考点：Ce⁴⁺取代La³⁺后Li⁺数目减少；MnO活化后阳离子空位率计算。 · 锂枝晶与固态电解质：液态电解质易产生锂枝晶，存在安全隐患；固态电解质可抑制锂枝晶生长，提高安全性。常见考点：全固态锂电池不易产生锂枝晶。 · 光充电电池与光电催化：光正极受光激发产生电子和空穴，辅助电池充电，提高能量转换效率。常见考点：Li-CO₂全固态电池中TiO₂光电催化剂作用。 · 嵌入/脱嵌型电极材料的隧道结构：电极材料具有层状或隧道结构，允许离子（Li⁺、Na⁺、Zn²⁺等）可逆嵌入/脱出。结晶水可扩大骨架间隙，改善存储性能。常见考点：VO₂(B)隧道骨架允许Zn²⁺嵌入；石墨炔层间距与Na⁺直径相仿。 · 异步双向离子电池：阴离子与阳离子分别在不同电极发生反应，实现异步双向存储。常见考点：Mg-Y-Hₓ/NaₓMnO₂电池中OH⁻和Na⁺分别参与反应。 · 晶胞中π键数目的计算：根据晶胞中氰根（CN⁻）个数，每个CN⁻含一个σ键和两个π键（碳氮三键）。常见考点：普鲁士白晶胞中π键数目。 · 多晶胞融合与部分晶胞分析：题目给出部分晶胞结构（如1/8晶胞），需将其扩充为完整晶胞进行计算。常见考点：边长为a的小立方体为完整晶胞的1/8；均摊时顶点、棱、面贡献按比例调整。 这类试题涉及电池充放电过程中晶胞组成的变化（离子嵌入/脱出、原子价态变化），需要结合电极反应式与晶胞计算（均摊法）。 在高中化学中遇到的晶体缺陷问题，就是晶体中某些部位的离子被不同价态的同一元素的离子或别的元素的离子替代的问题。 　　解题秘籍：(1)原子个数守恒；(2)化合价总和为0。 一般解题流程： 确定不变骨架（均摊法） ↓ 写出/分析电极反应式（判断充放电方向） ↓ 计算各粒子数目 → 电荷守恒验证 → 对比选项 ↓ 特别注意：0价原子、混合价态、投影方向、化学键类型 1．（2025·浙江温州·一模）某种锂离子电池如图1，两极之间用半透膜隔开。工作原理：先充电，使电极材料(M=Co，Ni，V，Mn)中的嵌入石墨后，石墨电极形成如图2所示的晶胞结构。下列说法不正确的是 A．充电时，集流体与电源正极相连 B．充放电时，自由通过半透膜 C．放电时，石墨电极的反应式为： D．充电时，中的失电子，脱嵌 2．（25-26高三上·河北保定·期中）钠离子-石墨炔(GDY)电池是一种高可逆容量、长循环寿命的新型电池，其装置如图所示。石墨炔是层状结构，其层间距与直径相仿。首周充电即电池组装完成后第一次充电过程。下列说法错误的是 A．放电时正极电极反应式为： B．GDY中和杂化的C为其导电性提供了条件 C．GDY 层间距有利于的嵌入和沿着GDY 碳平面进行传输 D．电池组装完成无需对GDY 电极进行任何处理即可首周充电 3．（2025·辽宁·模拟预测）中国科学院与科睿唯安在2024年11月27日联合发布《2024研究前沿》报告，遴选出了以“水系锌离子电池”为代表的110个热点前沿和15个新兴前沿。一种水系锌离子可充电电池示意图如下，下列说法不正确的是 A．VO2(B)电极为该电池的正极 B．充电时的阴极反应为： C．VO2(B)形成的隧道状骨架，允许Zn2+的嵌入和脱出，加入结晶水的VO2(B)，可能会提高Zn2+的存储性能 D．放电时，外电路转移0.02 mol电子，左侧电极质量增加0.65 g 4．（2025·江西南昌·模拟预测）某电池正极材料的部分晶体结构如图(Mg2+未画出)，电池放电时，电解液中的Mg2+持续嵌入立方体中心，放电结束时，Fe元素和Cu元素的价态均为+2价。下列说法错误的是 A．该部分晶体结构为晶胞的 B．晶胞中Cu2+与Mg2+之间的最近距离为a pm C．放电结束时，晶体的化学式为：MgCuFe(CN)6 D．放电结束时，晶胞中距离Mg2+最近的Mg2+个数为6 5．（2026·内蒙古呼和浩特·一模）电池正极材料MnO晶体充放电过程中正极材料立方晶胞的组成变化如图所示。I为MnO活化过程，活化后得□的缺陷型晶体，□表示阳离子空位，晶胞参数为a nm，表示阿伏伽德罗常数的值。空位率。下列说法正确的是 A．原始MnO中的配位数为12 B．若□中Mn的平均化合价为，则阳离子空位率为 C．当时，MnO晶体的密度为 D．Ⅱ为充电过程 6．（2025·全国·模拟预测）Li-CO2全固态电池是一种新型二次电池，具有高能量密度、高安全性[液体电解质锂电池，充电时会产生锂枝晶(金属锂)，造成电池电极腐蚀、内部短路、自燃]。In2S3@CNT/SS为光正极，TiO2为光电催化剂，使光正极受光激发产生电子和空穴；放电产物为Li2CO3、C，反应机理为①、②、③反应ⅲ、。放电工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．全固态锂电池在充放电过程中不易产生锂枝晶 B．充电时，Li+由a电极移向b电极 C．放电时，反应ⅲ的方程式为 D．采用 In2S3@CNT/SS光正极辅助电池，可提高放电时的能量转换效率 7．（2024·河南周口·二模）钙钛矿太阳能电池与锂硫电池集成，可实现太阳能直接对锂硫电池充电，其原理如图1所示。碳电极为共享电极，导电玻璃FTO基底上涂作为电子传输层。充电时，钙钛矿层吸收太阳光产生光生电子()和空穴()，分离后输送到两个电极上。一种钙钛矿太阳能电池材料的晶胞结构如图2所示，已知，。 下列说法正确的是 A．共享碳电极为钙钛矿太阳能电池的负极 B．锂硫电池放电时，由含硫层迁移至金属锂电极 C．充电时，共享碳电极上电极反应式为 D．该钙钛矿晶体的密度为 8．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）某科研团队设计出镍离子电池（），该电池在首次充电中，离子从框架中脱出并形成基质，然而在接下来的循环中，由于电解液中离子很少，只有离子可以可逆嵌入基质中并形成。关于该电池说法错误的是（  ） A．该电池在首次充电中，V元素化合价升高 B．充电时， C．该电解液一定是有机溶剂 D．放电时，正极的电极反应式为： 9．（2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测）钠资源储量丰富，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种膦酸铁钠电池结构如图1所示；图2为、晶胞充放电时脱出和嵌入的示意图，其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法正确的是 A．放电时电流方向：电极→用电器→Na电极→离子导体→电极 B．中的中心原子可能发生杂化 C．图2中(a)代表放电过程 D．晶胞中 10．（2026·江西抚州·模拟预测）近日，一种新型异步反向双离子电池被我国科学家研制出来，创新性地将阴离子与阳离子存储解耦为异步双向过程，其电池结构如下图所示，工作原理为：。下列说法不正确的是 A．放电时，电极B为正极 B．放电时，电极A附近溶液pH增大 C．充电时，电极B的电极反应式： D．充电时，若有通过隔膜，则理论上电极质量增加 11．（2026·陕西商洛·模拟预测）图1是基锂离子电池，在放电时会从中脱嵌并嵌入内层晶格（图2是某种的晶胞结构）形成，。下列说法正确的是 A．充电时，阳极的电极方程式： B．放电时，从B移动向A C．晶胞密度为 D．该中O的配位数为4 12．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）我国科研团队，利用人工智能筛选出的充电补锂试剂，能使失活的电池再生、延长寿命，且保持电池原结构。某镍钴锰酸锂正极材料在补充(打针)前后晶胞变化如图所示，转化为气体离去。打针前晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm(如图所示，)，R的相对原子质量用代替，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．打针前，晶胞密度为 B．注入过程中，过渡金属R(R代表Co、Ni和Mn)化合价降低 C．打针后，晶胞的化学式为 D．打针后，在阴极失去电子 13．（2026·浙江·二模）某离子型铁氧化物晶胞如图所示（体内分别由A、B交错排列），在晶胞的棱心和体心通过嵌入Li+，获得锂电池的正极材料LiFe6O8. 已知：化合物甲和乙均可作为锂电池的离子液体，结构如下： 下列说法不正确的是 A．该铁氧化物嵌入Li+时，部分Fe3+被还原为Fe2+ B．放电时，该锂电池的正极材料发生Li+脱嵌 C．1 mol该铁氧化物最多能嵌入4 mol Li+ D．化合物甲的熔点比化合物乙高 14．（2026·陕西西安·模拟预测）钾锰铁基普鲁士白是一种钾离子电池正极材料，充电时随着脱出，其结构由I经II最终转变为III；I、II、III的晶胞俯视图及II的晶胞结构如下图所示。下列说法错误的是 A．Ⅲ转化为I是自发过程 B．充电过程中Fe或Mn的价态降低 C．晶体II的化学式为 D．晶胞III中键数目为48 12 / 12 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第37天 押创新电解装置 电化学合成（CO₂还原、水处理）的膜与析出顺序 （2026·浙江·高考真题）一种电解葡萄糖()制取葡萄糖二酸钾()的装置示意图如图所示，下列说法中，不正确的是例1 A．电极M处的电极反应式为： B．离子交换膜P为阳离子交换膜 C．1 mol葡萄糖()完全转化为葡萄糖二酸钾()转移的电子数为 D．电解过程可能产生葡萄糖酸钾() （2025·贵州·高考真题）以/SiC为阴极反应的催化剂，在溶液中电解和，两极协同合成(丙酰胺)的原理如图。例2 下列说法正确的是 A．b极与电源负极相连，发生氧化反应 B．a极涉及的反应有： C．当电路中转移2 mol电子时，理论上合成 D．合成时会生成副产物 （2025·全国卷·高考真题）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。例3 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 （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。下列描述错误的是例4 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 （2025·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：。下列说法错误的是例5 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 “电解的应用”是高考电化学板块的重要组成部分，命题呈现“原理新颖、场景真实、综合性强”的特点。试题常以有机电合成（如葡萄糖制葡萄糖二酸钾、CO₂与甲醇制碳酸二甲酯）、废水处理（硝酸盐还原、氨氮回收）、物质转化（H₂S制H₂和S、SO₂与二醇合成环状亚硫酸酯）、双极膜技术、配对电解等为背景，通过装置图、反应机理、法拉第效率等综合信息，考查电极反应式的书写、离子迁移方向、隔膜类型判断、电子转移计算、产物选择性分析等。近年趋势是强化对有机电化学反应机理（如羟醛、加成、氧化还原）的理解，以及双极膜、质子交换膜、阴/阳离子交换膜在电渗析、电合成中的作用，同时注重对“法拉第效率”“电流效率”等实际生产指标的计算与评价。预计2026年将继续以“陌生电解装置+多步反应”的形式出现，要求学生从装置图中提取信息，运用电解基本原理进行综合推理和定量计算。 常考的方向和角度有： · 电解池电极名称与电源连接：阳极发生氧化反应，与电源正极相连；阴极发生还原反应，与电源负极相连。根据物质转化（化合价升降）或离子迁移方向判断电极。常见考点：葡萄糖氧化为葡萄糖二酸钾的阳极反应；CO₂还原为CO的阴极反应。 · 电极反应式的书写（包括有机反应）：根据反应物、产物、介质（酸性、碱性、中性）正确书写电极反应式。注意有机物中碳的平均化合价变化，配平电子、原子和电荷。常见考点：甘油氧化为甲酸盐；烯烃氯醇化反应；乙二醇与SO₂成环反应。 · 离子迁移与离子交换膜：阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。根据离子迁移方向判断隔膜类型（阳离子交换膜、阴离子交换膜、质子交换膜、双极膜）。双极膜可将水解离为H⁺和OH⁻并定向迁移。常见考点：葡萄糖电解中OH⁻通过阴离子交换膜；双极膜电渗析除硼中H⁺和OH⁻的迁移。 · 电子转移与物质质量/体积计算：根据电极反应，计算转移电子数、生成物的物质的量、质量或气体体积（注意标准状况）。需结合法拉第效率进行实际产量计算。常见考点：电解CO₂与甲醇制DMC时，法拉第效率为60%，电源提供2 mol电子只生成0.6 mol DMC。 · 溶液pH或浓度变化：阳极若消耗OH⁻或生成H⁺，则阳极区pH降低；阴极若消耗H⁺或生成OH⁻，则阴极区pH升高。需结合离子迁移判断两室pH变化。常见考点：Al-硝酸盐电池放电时负极区pH减小；电化学合成氯醇时阴极区OH⁻数目几乎不变。 · 电解过程中质量变化计算：电极溶解或析出、离子迁移、气体逸出都会引起电极区或溶液质量变化。需综合电极反应和离子迁移计算净增重或减重。常见考点：镧系单原子催化剂电解CO₂时，阴极区溶液增重计算；电化学制冷中热效应与离子结构改变的关系。 · 双极膜的工作原理与应用：双极膜在电场作用下将水分子解离为H⁺和OH⁻，分别向两极迁移，维持电解质电中性，促进电解持续进行。常用于电渗析、酸/碱制备。常见考点：卤水除硼中双极膜的应用；电化学制备甲酸和氢气中双极膜提供H⁺和OH⁻。 · 配对电解与成对电合成：阴极和阳极同时生成有价值产物，提高电流效率。需分别写出两极反应，并注意电子守恒。常见考点：邻苯二甲酸还原和甲醇氧化配对电解；电化学介导胺再生中阳极氧化铜、阴极还原铜离子。 · 法拉第效率的计算：法拉第效率 = (实际生成目标产物所需电荷量 / 总输入电荷量) × 100%。根据产物生成量计算理论电荷，与实际电荷比较求效率。常见考点：CO₂电还原生成甲酸和CO的法拉第效率随电压变化；DMC合成中效率为60%时的产量计算。 · 电化学催化与反应机理：催化剂（如Pd、Ce-SACs、Ni-CuO）参与电极反应或后续化学过程，降低活化能，提高选择性。需结合反应机理图分析。常见考点：Pd(II)催化CO与CH₃O⁻结合；Ce-SACs催化CO₂还原为CO。 · 隔膜类型与离子选择性：质子交换膜只允许H⁺通过；阳离子交换膜允许阳离子（如Na⁺、K⁺）通过；阴离子交换膜允许阴离子（如Cl⁻、OH⁻）通过；多孔隔膜允许离子通过但阻止热交换。常见考点：电解葡萄糖中P为阴离子交换膜；电解Na₂SO₄制备H₂SO₄和NaOH中需使用阳离子交换膜和阴离子交换膜。 · 电解在环境治理中的应用：处理废水中的硝酸盐（还原为N₂或NH₃）、氨氮（氧化为N₂）、H₂S（转化为S和H₂）等。常见考点：硝酸盐转化为氨；H₂S离场电催化制H₂和S；畜牧业废水回收氨氮并联产H₂O₂。 · 电化学制冷原理：利用某些离子（如Fe³⁺/Fe²⁺）在电极上发生氧化还原时伴随热量变化，通过溶液循环实现制冷。热效应主要来自离子结构改变而非电子转移。常见考点：Fe³⁺/Fe²⁺体系电化学制冷。 · 有机电合成中的副反应与选择性：有机物电解时可能发生部分氧化或过氧化，生成副产物。需根据电极电势和反应条件控制选择性。常见考点：葡萄糖电解可能生成葡萄糖酸钾（不完全氧化）；丙醛在碱性条件下可进一步氧化为丙酸。 · 电解池与外部化学反应的耦合：电解产物与外部物质反应生成目标产品，电解池只提供氧化剂或还原剂。常见考点：离场电催化中电解生成Fe³⁺和V²⁺，再与H₂S反应生成S和H₂；电化学介导胺再生中阳极生成Cu²⁺，与乙二胺富液竞争释放CO₂。 1．电解池模型 2．“五类”依据判断电解池电极 阳极 阴极 电极材料 与电源正极相连 与电源负极相连 电极反应 氧化反应 还原反应 电子流向 流出 流入 离子移向 阴离子移向 阳离子移向 电极现象 电极溶解等 电极增重等 3．交换膜类型及特点 交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜 允许通过的离子及移动方向 阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极) 阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极) 中间层中的H2O解离出H+和OH-，H+移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH-移向原电池的负极(电解池的阳极) 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H+通过，氯离子交换膜只允许Cl-通过 通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 4．离子交换膜的作用 1．（2026·重庆·模拟预测）镧系单原子催化剂(Ce-SACs)，能将电催化还原成CO，其工作原理如图所示(电解质为溶液)。下列说法正确的是 A．a为电源负极，发生还原反应 B．电解过程中阴极附近溶液的pH减小 C．阳极上的电极反应式为 D．当电路中转移时，理论上阴极区溶液增重47 g 2．（2026·广东江门·一模）中国科学院研发的离场电催化技术可实现H2S 100%转化为H2和S，其基本工作原理如图所示(C1、C2均为惰性电极)。下列说法错误的是 A．产品Ⅰ为S，产品Ⅱ为H2 B．电解池工作时，C2接外电源负极 C．电解过程中，理论上阳极室质量增加 D．该技术中Fe3+和V3+可循环利用 3．（2026·北京丰台·一模）科学家开发了一种电化学驱动的反应技术，当粉末进入电解池后开始电解，原理示意图如下。下列说法不正确的是 已知： A．气体X和Y分别为和 B．阴极电极反应式为： C．电解过程中， D．该工艺最终的目的是以海水为原料制备、和盐 4．（2026·四川广安·二模）最近，我国科学工作者提出了一种电化学合成氯醇的策略：在含Cl的水性介质中直接从烯烃合成氯醇，避免了传统方法中氯气和次氯酸的使用，其合成原理如图所示。 下列说法错误的是 A．工作一会儿，阴极区游离的数目几乎不变 B．理论上，当有气体生成时，向右穿过质子交换膜的可能为2 mol C．若电解质溶液更换为海水，将不能合成氯醇 D．工作时，a极反应为： 5．（2026·四川内江·二模）现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力。电解溶液可制备，其工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A．改变电源工作电压可控制反应速率 B．b、c为阴离子交换膜 C．产品室发生的反应是 D．理论上每生成1 mol产品，M室溶液质量减少9 g 6．（2026·河北廊坊·一模）某科研团队提出了一种在温和条件下和甲醇通过氧化还原中性电合成碳酸二甲酯，简称DMC的方案。实验装置和反应机理如图所示(Me表示甲基)，电解液为，最大法拉第效率(实际生成目标产物所需的电荷量与总输入电荷量之比)为60%。下列说法正确的是 A．b电极连接电源的负极 B．a电极的电极反应式为 C．当电源提供2 mol电子时，生成1 mol DMC D．Pd(II)降低了CO与结合的活化能 7．（2026·湖南衡阳·模拟预测）一种有机多孔电极材料电催化还原的装置如图所示。下列说法不正确的是 A．b极电势低于极电势 B．该电池所用隔膜为质子交换膜，质子由a极移向b极 C．b极生成的电极反应为 D．当隔膜穿过离子时，阳极生成气体的体积为，则此时电池效率为70% 8．（2026·河南郑州·模拟预测）一种从畜牧业废水中回收氨氮（）并联产的电化学装置如图所示，其中电极a和b均为负载催化剂的惰性电极，多孔玻璃膜只允许和通过。 下列说法错误的是 A．电极a接直流电源的正极 B．回收的在①区富集 C．停止通入则电解池停止工作 D．电极b上发生的电极反应式为 9．（2026·福建泉州·一模）我国科研工作者采用配对电解体系将工业废气中的转化为单质硫，并与二醇反应高效构建五元、六元及七元环状亚硫酸酯，实现资源的可持续利用。例如，与乙二醇反应制备的原理如图。下列说法错误的是 A．石墨为阳极，发生氧化反应 B．总反应方程式为：SO2+HOCH2CH2OHH2O+   C．若消耗0.5 mol乙二醇，理论上交换膜中通过的离子数为 D．若与反应，可制得   10．（2026·陕西西安·模拟预测）利用温室气体实现有机物转化是环境治理和提高产能的重要研究。现有光电转化装置如图甲所示，在不同电压下进行光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率（）随电压变化如图乙所示。 已知：，其中，，n表示电解生成还原产物X所转移电子的物质的量，F表示法拉第常数。下列说法错误的是 A．N极电势高于M极 B．装置中的交换膜为质子交换膜 C．的电极反应式为 D．在电压为条件下，生成的和的物质的量之比为，则生成的法拉第效率m为 11．（2026·广东广州·一模）一种以Ni-CuO作为电催化剂的Al-新型电池如图所示，放电时可将污水中的转化为。下列说法错误的是 A．充电时，电极Ⅱ为阳极 B．放电时，负极区溶液中pH逐渐减小 C．放电时，理论上每消耗4 mol Al最多可处理62 g的 D．充电时，电解池的总反应为 12．（2026·安徽合肥·模拟预测）科研人员开发电化学法制备甲酸和氢气，装置如图所示。已知：双极膜可在电场作用下将水解离成和，分别向两侧电极区域迁移，维持电解质溶液的电中性，促进电解反应持续进行。下列叙述错误的是 A．电极a为阳极，电极b为阴极 B．若电路中转移电子，理论上电极b产生 C．阳极反应式为 D．双极膜产生的向电极b迁移，向电极a迁移 13．（2026·山西太原·模拟预测）电化学介导胺再生是一种新兴的捕集技术。首先通过乙二胺吸收法捕集，捕集了的乙二胺富液进入电化学反应器阳极室，电化学反应器的电极采用，通过电能特异性氧化/溶解铜来产生与进入阳极室的乙二胺富液发生竞争反应驱动的释放，最后通过还原铜离子为铜单质实现乙二胺的再生。其机理和装置如图。 下列说法错误的是 A．的捕获富集是熵增的过程，故而会消耗电能 B．乙二胺与的结合能力高于其与的结合能力 C．乙二胺吸收的反应为加成反应 D．阴极的电极反应为   14．（2026·江西·模拟预测）成对电合成法是一种在电解池的阴、阳两极获得有价值的产物和提高电流效率的技术。如图是利用该方法合成和原理示意图。下列说法正确的是 A．极为阴极 B．电极的反应为：+2H++4e-=      C．极区溶液的值减小 D．电路中每转移时，理论上能得到 13 / 13 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 第36天 押电池+晶胞跨界题 锂电材料晶胞中的离子嵌入脱出计算 （2024·安徽·高考真题）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(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是例1 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： C．充电时，阴极被还原的主要来自 D．放电时，消耗，理论上转移电子 【答案】C 【解析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为；正极上发生，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为。A．标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，A正确；B．由以上分析可知，该电池总反应为，B正确；C．充电时，阴极电极反应式为，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误；D．放电时，负极的电极反应式为，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上转移0.02 mol电子，D正确；综上所述，本题选C。 （2023·新课标卷·高考真题）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是例2 A．放电时为正极 B．放电时由负极向正极迁移 C．充电总反应： D．充电阳极反应： 【答案】C 【解析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确；B．Zn为负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确；C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确；综上所述，本题选C。 （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)。下列说法错误的是例3 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 【解析】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。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。 （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。下列说法错误的是例4 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。 （2022·山东·高考真题）是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意图)的组成变化如图所示，晶胞内未标出因放电产生的0价Cu原子。下列说法正确的是例5 A．每个晶胞中个数为x B．每个晶胞完全转化为晶胞，转移电子数为8 C．每个晶胞中0价Cu原子个数为 D．当转化为时，每转移电子，产生原子 【答案】BD 【解析】A．由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4，位于体内的铜离子和亚铜离子的个数之和为8，设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a和b，则a+b=8-4x，由化合价代数和为0可得2a+b=4×2，解得a=4x，故A错误；B．由题意可知，Na2Se转化为Cu2-xSe的电极反应式为Na2Se-2e-+(2-x)Cu=Cu2-xSe+2Na+，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4，则每个晶胞中含有4个Na2Se，转移电子数为8，故B正确；C．由题意可知，Cu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为Cu2-xSe+ e-+Na+=NaCuSe+(1-x)Cu，由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8×+6×=4，则每个晶胞中含有4个NaCuSe，晶胞中0价铜而个数为(4-4x)，故C错误；D．由题意可知，NayCu2-xSe转化为NaCuSe的电极反应式为NayCu2-xSe+(1-y) e-+(1-y) Na+=NaCuSe+(1-x)Cu，所以每转移(1-y)电子，产生(1-x)mol铜，故D正确；故选BD。 “电化学与晶体融合”是高考化学中综合性最强的题型之一，命题呈现“双线并进、信息交叉、计算与原理结合”的特点。试题常以新型二次电池（如锂/钠/锌离子电池、固态电池、双离子电池）为背景，给出电极材料的晶体结构示意图（晶胞、投影图、组成变化图），要求同时运用电化学原理（充放电反应、离子迁移、电子转移）和晶体学知识（晶胞粒子数、化学式、密度、配位数、原子坐标、空位率等）进行判断和计算。近年趋势是强化对充放电过程中晶胞组成动态变化的理解，以及电极反应与晶体结构转变的关联，同时注重对“嵌入/脱出”“空位”“价态变化”等微观过程的分析。预计2026年将继续以“陌生电池+晶胞模型”的形式出现，要求学生从复杂信息中提取关键数据，实现电化学与晶体结构的跨模块融合推理。 常考的方向和角度有： · 晶胞中粒子数计算与化学式确定：根据晶胞结构图，运用均摊法计算各粒子数目，确定化学式。需注意棱心、面心、顶点、体内的不同贡献，以及空位、取代对化学式的影响。常见考点：普鲁士白晶胞中Fe、Cu、K的个数比；LiFePO₄晶胞中Li⁺嵌入/脱出后的化学式变化。 · 晶胞密度计算：密度公式ρ = (Z × M) / (a³ × N_A)，其中Z为晶胞中“分子”数，M为摩尔质量，a为晶胞边长（注意单位换算）。需结合化学式和晶胞参数计算。常见考点：原始MnO晶胞密度；钙钛矿晶胞密度；LiCoO₂晶胞密度。 · 配位数的判断：根据晶胞中原子/离子的相对位置，判断与指定粒子最近且等距的粒子个数。常见考点：原始MnO中Mn²⁺的配位数为6；TiO₂中Ti⁴⁺的配位数为6；O²⁻的配位数可通过化学式推算。 · 晶胞投影图的识别：根据晶胞三维结构，判断沿某方向（如x、y、z轴或体对角线）的二维投影图中原子的位置分布。常见考点：Sc₂O₃晶胞在yz平面的投影；钙钛矿晶胞沿体对角线投影。 · 充放电过程中晶胞组成变化：充电时，正极材料脱出阳离子（如Li⁺、Na⁺），晶胞中阳离子数减少，过渡金属价态升高；放电时相反。需根据晶胞示意图写出充放电前后的化学式，并计算转移电子数。常见考点：Na₂Se→Cu₂₋ₓSe转化；NaCuSe晶胞中0价Cu原子数；NiCoMn酸锂打针前后晶胞化学式变化。 · 电极反应式的书写（结合晶体结构）：根据充放电时晶胞组成变化，推断电极反应。注意嵌入/脱嵌反应中，电极材料作为主体，离子进入或离开晶格，同时伴随金属离子价态变化。常见考点：LiFePO₄/Li₁₋ₓFePO₄的电极反应；普鲁士白中K⁺嵌入/脱出的反应。 · 离子迁移方向与隔膜类型：放电时阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移；充电时相反。根据迁移离子选择离子交换膜（阳离子膜、阴离子膜）。常见考点：新型水系锌电池中阴离子交换膜；钠离子电池中Na⁺迁移方向。 · 充放电过程中元素价态变化：根据化学式变化和电荷守恒，判断过渡金属（如Fe、Co、Ni、Mn、V）的平均化合价变化，进而确定氧化还原过程。常见考点：首次充电中V元素化合价升高；打针过程中R（Co/Ni/Mn）化合价降低。 · 空位率与缺陷晶体计算：取代或脱出部分阳离子后形成空位，根据电荷守恒计算空位率或化学式。常见考点：Ce⁴⁺取代La³⁺后Li⁺数目减少；MnO活化后阳离子空位率计算。 · 锂枝晶与固态电解质：液态电解质易产生锂枝晶，存在安全隐患；固态电解质可抑制锂枝晶生长，提高安全性。常见考点：全固态锂电池不易产生锂枝晶。 · 光充电电池与光电催化：光正极受光激发产生电子和空穴，辅助电池充电，提高能量转换效率。常见考点：Li-CO₂全固态电池中TiO₂光电催化剂作用。 · 嵌入/脱嵌型电极材料的隧道结构：电极材料具有层状或隧道结构，允许离子（Li⁺、Na⁺、Zn²⁺等）可逆嵌入/脱出。结晶水可扩大骨架间隙，改善存储性能。常见考点：VO₂(B)隧道骨架允许Zn²⁺嵌入；石墨炔层间距与Na⁺直径相仿。 · 异步双向离子电池：阴离子与阳离子分别在不同电极发生反应，实现异步双向存储。常见考点：Mg-Y-Hₓ/NaₓMnO₂电池中OH⁻和Na⁺分别参与反应。 · 晶胞中π键数目的计算：根据晶胞中氰根（CN⁻）个数，每个CN⁻含一个σ键和两个π键（碳氮三键）。常见考点：普鲁士白晶胞中π键数目。 · 多晶胞融合与部分晶胞分析：题目给出部分晶胞结构（如1/8晶胞），需将其扩充为完整晶胞进行计算。常见考点：边长为a的小立方体为完整晶胞的1/8；均摊时顶点、棱、面贡献按比例调整。 这类试题涉及电池充放电过程中晶胞组成的变化（离子嵌入/脱出、原子价态变化），需要结合电极反应式与晶胞计算（均摊法）。 在高中化学中遇到的晶体缺陷问题，就是晶体中某些部位的离子被不同价态的同一元素的离子或别的元素的离子替代的问题。 　　解题秘籍：(1)原子个数守恒；(2)化合价总和为0。 一般解题流程： 确定不变骨架（均摊法） ↓ 写出/分析电极反应式（判断充放电方向） ↓ 计算各粒子数目 → 电荷守恒验证 → 对比选项 ↓ 特别注意：0价原子、混合价态、投影方向、化学键类型 1．（2025·浙江温州·一模）某种锂离子电池如图1，两极之间用半透膜隔开。工作原理：先充电，使电极材料(M=Co，Ni，V，Mn)中的嵌入石墨后，石墨电极形成如图2所示的晶胞结构。下列说法不正确的是 A．充电时，集流体与电源正极相连 B．充放电时，自由通过半透膜 C．放电时，石墨电极的反应式为： D．充电时，中的失电子，脱嵌 【答案】C 【解析】充电时，电极材料(M=Co，Ni，V，Mn)中的嵌入石墨中，则石墨电极为阴极，集流体为阳极，石墨电极连接电源负极，集流体连接电源正极，据此回答问题；A．根据分析，充电时，集流体是阳极，与电源正极相连，A不符合题意；B．充电时，通过半透膜向石墨电极移动，放电时，通过半透膜向移动，因此充放电时，自由通过半透膜，B不符合题意；C．由晶胞结构可知，C位于晶胞的顶点和体内，原子个数为，位于晶胞的体内，则化学式应表示为，放电时，石墨电极为负极，电极反应式为：，C符合题意；D．由分析可知，充电时，集流体为阳极，中的失电子，脱嵌，D不符合题意；故选C。 2．（25-26高三上·河北保定·期中）钠离子-石墨炔(GDY)电池是一种高可逆容量、长循环寿命的新型电池，其装置如图所示。石墨炔是层状结构，其层间距与直径相仿。首周充电即电池组装完成后第一次充电过程。下列说法错误的是 A．放电时正极电极反应式为： B．GDY中和杂化的C为其导电性提供了条件 C．GDY 层间距有利于的嵌入和沿着GDY 碳平面进行传输 D．电池组装完成无需对GDY 电极进行任何处理即可首周充电 【答案】D 【解析】根据题意，放电时Na发生失电子的反应，为负极；GDY为正极，发生得电子的还原反应。A．放电时，GDY 电极为正极，发生得电子的还原反应，电极反应式为，故A正确；B．和杂化的C原子形成的共轭体系中存在离域电子，可为 GDY 提供导电性，故B正确；C．GDY 层间距与Na+直径相仿，既利于Na+嵌入，也便于其沿碳平面传输，故C正确；D．首次充电时，正极（GDY电极）发生氧化反应，Na-GDY失去电子变为GDY和Na+。因此，在首次充电前，GDY电极必须是含有钠的Na-GDY状态，这通常需要进行预嵌钠处理。所以‘无需任何处理’的说法是错误的，故D错误；故选D。 3．（2025·辽宁·模拟预测）中国科学院与科睿唯安在2024年11月27日联合发布《2024研究前沿》报告，遴选出了以“水系锌离子电池”为代表的110个热点前沿和15个新兴前沿。一种水系锌离子可充电电池示意图如下，下列说法不正确的是 A．VO2(B)电极为该电池的正极 B．充电时的阴极反应为： C．VO2(B)形成的隧道状骨架，允许Zn2+的嵌入和脱出，加入结晶水的VO2(B)，可能会提高Zn2+的存储性能 D．放电时，外电路转移0.02 mol电子，左侧电极质量增加0.65 g 【答案】D 【解析】A．放电时外电路电子从Zn电极流向电极，原电池中电子由负极流向正极，因此是正极，A正确；B．充电时，原电池的负极，也就是Zn电极变为电解池的阴极，发生得电子生成Zn的还原反应，电极反应式为，B正确；C．的隧道骨架可允许嵌入和脱出，结晶水可以扩大骨架间隙、优化结构，更利于存储，因此可提高存储性能，C正确；D．左侧电极为Zn，放电时Zn作负极，发生反应，Zn溶解进入电解液，电极质量减少；转移电子时，消耗，质量减少，D错误；故选D。 4．（2025·江西南昌·模拟预测）某电池正极材料的部分晶体结构如图(Mg2+未画出)，电池放电时，电解液中的Mg2+持续嵌入立方体中心，放电结束时，Fe元素和Cu元素的价态均为+2价。下列说法错误的是 A．该部分晶体结构为晶胞的 B．晶胞中Cu2+与Mg2+之间的最近距离为a pm C．放电结束时，晶体的化学式为：MgCuFe(CN)6 D．放电结束时，晶胞中距离Mg2+最近的Mg2+个数为6 【答案】D 【解析】题目给出的是边长为a pm的小立方体结构，完整晶胞为边长2a pm的大立方体，该小立方体是完整晶胞的，放电结束后每个小立方体中心嵌入1个，对该小立方体做均摊：顶点共4个、4个，均摊得，，12条棱的中点各有1个，均摊得，中心1个属于该结构，，据此分析：A．图中结构是边长为 a pm的小立方体，完整晶胞边长为2a pm，体积是小立方体的8 倍，因此该部分结构为晶胞的，A正确；B．嵌入题图小立方体的中心，位于小立方体顶点，二者最近距离为小立方体体对角线的一半为，B正确；C．放电结束时，Fe、Cu均为+2价，为-1价，镁离子为+2价，根据电荷守恒，所以晶体的化学式为，C正确；D．位于晶胞体心，距离最近的位于相邻晶胞的体心，沿 x、y、z 轴平面方向各有4个（如xOy平面内有4个），共12个，D错误；答案选D。 5．（2026·内蒙古呼和浩特·一模）电池正极材料MnO晶体充放电过程中正极材料立方晶胞的组成变化如图所示。I为MnO活化过程，活化后得□的缺陷型晶体，□表示阳离子空位，晶胞参数为a nm，表示阿伏伽德罗常数的值。空位率。下列说法正确的是 A．原始MnO中的配位数为12 B．若□中Mn的平均化合价为，则阳离子空位率为 C．当时，MnO晶体的密度为 D．Ⅱ为充电过程 【答案】B 【解析】A．原始为型晶胞结构，的配位数为6（与6个紧邻），不是12，A错误；B．设化合物为，化合物电荷为0，的化合价为−2价，平均化合价为，则，得。 阳离子空位率，代入得：空位率，B正确；C．该晶胞中位于顶点和面心，数目为，原子位于体心和棱心，数目为，即1个晶胞含4个，晶胞质量，晶胞体积，密度，选项中分子少乘4，C错误；D．过程Ⅱ是转化为，嵌入正极，正极得到电子发生还原反应，是放电过程；充电时正极脱出，对应过程Ⅲ，D错误；故答案选B。 6．（2025·全国·模拟预测）Li-CO2全固态电池是一种新型二次电池，具有高能量密度、高安全性[液体电解质锂电池，充电时会产生锂枝晶(金属锂)，造成电池电极腐蚀、内部短路、自燃]。In2S3@CNT/SS为光正极，TiO2为光电催化剂，使光正极受光激发产生电子和空穴；放电产物为Li2CO3、C，反应机理为①、②、③反应ⅲ、。放电工作原理如图所示，下列说法错误的是 A．全固态锂电池在充放电过程中不易产生锂枝晶 B．充电时，Li+由a电极移向b电极 C．放电时，反应ⅲ的方程式为 D．采用 In2S3@CNT/SS光正极辅助电池，可提高放电时的能量转换效率 【答案】B 【解析】由题干原电池装置图可知，a电极即Li电极为负极，电极反应为：Li-e-=Li+，b电极即In2S3@CNT/SS为正极，放电产物为Li2CO3、C，电极反应为：，据此分析解题。A．根据题目信息，液态电解质锂电池，充电时易产生锂枝晶，影响电池的安全性，当电解质为全固态时，不易产生锂枝晶，A正确；B．充电时，该装置变成电解池，电解过程中阳离子移向阴极，即由电极移向电极，B错误；C．放电时，电极为正极，发生还原反应，电极反应式为，结合反应机理中已知的3个方程式①、②、，电极反应式-2×①-2×②-2×④可得出反应的方程式，C正确；D．TiO2是一种光电催化剂，使光正极受光激发产生电子和空穴，有效加速电池的反应动力，提高电池的能量转换效率，D正确；故答案为：B。 7．（2024·河南周口·二模）钙钛矿太阳能电池与锂硫电池集成，可实现太阳能直接对锂硫电池充电，其原理如图1所示。碳电极为共享电极，导电玻璃FTO基底上涂作为电子传输层。充电时，钙钛矿层吸收太阳光产生光生电子()和空穴()，分离后输送到两个电极上。一种钙钛矿太阳能电池材料的晶胞结构如图2所示，已知，。 下列说法正确的是 A．共享碳电极为钙钛矿太阳能电池的负极 B．锂硫电池放电时，由含硫层迁移至金属锂电极 C．充电时，共享碳电极上电极反应式为 D．该钙钛矿晶体的密度为 【答案】D 【解析】由图1可知，锂硫电池，金属锂为负极，硫在正极反应，钙钛矿太阳能电池与锂硫电池集成，可实现太阳能直接对锂硫电池充电，共享碳电极包含硫层，故为二者的正极，放电时，锂硫电池负极反应为，正极反应为，据此分析解题。A．根据分析，共享碳电极为正极，A错误；B．原电池放电时，阳离子移向正极，故向硫层迁移，B错误；C．充电时，阳极失电子发生氧化反应，故共享碳电极上电极反应式为，C错误；D．由图2可知，1个晶胞中含有个数为1，含有个数为，含有个数为，则该晶胞的密度为，D正确；答案选D。 8．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）某科研团队设计出镍离子电池（），该电池在首次充电中，离子从框架中脱出并形成基质，然而在接下来的循环中，由于电解液中离子很少，只有离子可以可逆嵌入基质中并形成。关于该电池说法错误的是（  ） A．该电池在首次充电中，V元素化合价升高 B．充电时， C．该电解液一定是有机溶剂 D．放电时，正极的电极反应式为： 【答案】C 【解析】由题可知，首次充电时，含基质一端脱出，化合价升高，作阳极，为阴极；放电时含V元素电极一极在放电时得电子，作正极，失电子作负极，以此作答；A．首次充电时，脱出2个，变为，化合物整体呈电中性，负价总数不变，正价总数需保持不变，脱出2个单位正电荷后，V元素总化合价升高2价，因此V元素化合价升高，A 正确；B．有图可知，Ni@C电极为阴极和负极，充电时反应为，放电时反应为，B正确；C．该电池含相关组分，若用水溶液作为电解质，充电过程可能发生水的电解副反应，影响的嵌入，因此通常选用有机溶剂作为电解液。但“一定”为有机溶剂的说法过于绝对，C错误；D．由分析知，放电时右侧为正极，得电子，电极方程式为：，D 正确；故答案选C。 9．（2025·黑龙江齐齐哈尔·模拟预测）钠资源储量丰富，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种膦酸铁钠电池结构如图1所示；图2为、晶胞充放电时脱出和嵌入的示意图，其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法正确的是 A．放电时电流方向：电极→用电器→Na电极→离子导体→电极 B．中的中心原子可能发生杂化 C．图2中(a)代表放电过程 D．晶胞中 【答案】A 【解析】由图1可知，金属钠为负极，电极反应式为，为正极，电极反应式为，据此回答。A．放电时电流由正极到负极，再通过内电路回到正极，故电流方向为电极→用电器→Na电极→离子导体→电极，A正确；B．为离子化合物，的中心原子为P，配位数为6，不是杂化，而是杂化，B错误；C．图2中(a)过程表示脱出晶胞，电极反应为，代表充电过程，C错误；D．由晶胞可知，1个晶胞中含有4个，则晶胞中位于8个顶点、4个棱上、2个面上、1个体内，可知晶胞中少了1个棱上和1个体内的，总共减少个，所以晶胞中，D错误；故答案为：A。 10．（2026·江西抚州·模拟预测）近日，一种新型异步反向双离子电池被我国科学家研制出来，创新性地将阴离子与阳离子存储解耦为异步双向过程，其电池结构如下图所示，工作原理为：。下列说法不正确的是 A．放电时，电极B为正极 B．放电时，电极A附近溶液pH增大 C．充电时，电极B的电极反应式： D．充电时，若有通过隔膜，则理论上电极质量增加 【答案】B 【解析】由图可知，放电时，电极A是原电池的负极，氢氧根离子作用下Mg-Y-Hx在负极失去电子发生氧化反应生成Mg-Y和水，电极B为正极，钠离子作用下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成NaxMnO2；充电时，与直流电源负极相连的电极A是电解池的阴极，在水分子作用下Mg-Y在阴极得到电子发生还原反应生成Mg-Y-Hx，电极B为阳极，NaxMnO2在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和钠离子。A．由分析可知，电极B为正极，A正确；B．由分析可知，放电时，电极A是原电池的负极，氢氧根离子作用下Mg-Y-Hx在负极失去电子发生氧化反应生成Mg-Y和水，则电极A附近溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液pH减小，B错误；C．由分析可知，充电时电极B为阳极，NaxMnO2在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和钠离子，电极反应式为：，C正确；D．由分析可知，充电时与直流电源负极相连的电极A是电解池的阴极，在水分子作用下Mg-Y在阴极得到电子发生还原反应生成Mg-Y-Hx，电极反应式为：Mg-Y+xe-+xH2O=Mg-Y-Hx+xOH-，则由得失电子数目守恒可知，0.1 mol钠离子通过隔膜时，理论上电极增加的质量为：0.1 mol×1 g/mol=0.1 g，D正确；故选B。 11．（2026·陕西商洛·模拟预测）图1是基锂离子电池，在放电时会从中脱嵌并嵌入内层晶格（图2是某种的晶胞结构）形成，。下列说法正确的是 A．充电时，阳极的电极方程式： B．放电时，从B移动向A C．晶胞密度为 D．该中O的配位数为4 【答案】C 【解析】A．充电时，阳极发生氧化反应（失电子），原放电时的正极A变为充电时的阳极，反应为，A错误；B．放电（原电池）中，阴离子移向负极，因此应该从正极A移向负极B，B错误；C．均摊法计算晶胞中原子数：：8个顶点（每个占）+体心1个，总个数；：6个在面心（每个占），总个数，符合的原子比。晶胞质量：； 晶胞体积： ； 密度，C正确；D．由晶胞结构可知，中心周围紧邻的共6个，即的配位数为6；根据化学式，Ti配位数O配位数，得O配位数，不是4，D错误；故选C。 12．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）我国科研团队，利用人工智能筛选出的充电补锂试剂，能使失活的电池再生、延长寿命，且保持电池原结构。某镍钴锰酸锂正极材料在补充(打针)前后晶胞变化如图所示，转化为气体离去。打针前晶胞参数分别为a nm、b nm、c nm(如图所示，)，R的相对原子质量用代替，设为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是 A．打针前，晶胞密度为 B．注入过程中，过渡金属R(R代表Co、Ni和Mn)化合价降低 C．打针后，晶胞的化学式为 D．打针后，在阴极失去电子 【答案】D 【解析】打针前晶胞中有Li的个数为4×，R的个数为2+2×=3，O的个数为4+4×=6，化学式为LiR3O6；打针后晶胞中有Li的个数为，R的个数为2+2×=3，O的个数为4+4×=6，打针后为（即）。A．晶胞的体积为，打针前，晶胞质量为，则密度，A正确；B．注入过程中，化学式由LiR3O6转化为LiRO2(R代表Co、Ni、和Mn)，过渡金属化合价降低，B正确；C．根据分析可知，打针后，晶胞的化学式为，C正确；D．打针后，[SO2CF3]-在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]--2e-=2SO2+ CF3-CF3，生成气体氟代烃CF3-CF3离去，D错误；故选D。 13．（2026·浙江·二模）某离子型铁氧化物晶胞如图所示（体内分别由A、B交错排列），在晶胞的棱心和体心通过嵌入Li+，获得锂电池的正极材料LiFe6O8. 已知：化合物甲和乙均可作为锂电池的离子液体，结构如下： 下列说法不正确的是 A．该铁氧化物嵌入Li+时，部分Fe3+被还原为Fe2+ B．放电时，该锂电池的正极材料发生Li+脱嵌 C．1 mol该铁氧化物最多能嵌入4 mol Li+ D．化合物甲的熔点比化合物乙高 【答案】B 【解析】A．铁氧化物嵌入Li+时，正电荷增多，要满足正、负电荷守恒，该铁氧化物中部分Fe3+被还原为Fe2+，A正确；B．放电时，锂电池的正极材料发生还原反应，部分Fe3+被还原为Fe2+，正电荷减少，则需嵌入Li+，B错误；C．该铁氧化物晶胞的棱心和体心全部嵌入Li+时，得到正极材料LiFe6O8，Li和O个数比为1:8，由于1个铁氧晶胞占有32个O，则1 mol铁氧化物含32 mol氧，最多能嵌入4 mol Li+，C正确；D．化合物甲的阳离子体积比化合物乙小（阴离子相同），化合物甲的晶格能比化合物乙大，所以甲的熔点高，D正确；答案选B。 14．（2026·陕西西安·模拟预测）钾锰铁基普鲁士白是一种钾离子电池正极材料，充电时随着脱出，其结构由I经II最终转变为III；I、II、III的晶胞俯视图及II的晶胞结构如下图所示。下列说法错误的是 A．Ⅲ转化为I是自发过程 B．充电过程中Fe或Mn的价态降低 C．晶体II的化学式为 D．晶胞III中键数目为48 【答案】B 【解析】由晶胞的结构可知，晶体II中位于体内的钾离子个数为4，位于棱上和体内的FeC6的个数为：12×+1=4，位于顶点和面心的MnC6的个数为：8×+6×=4，则晶体II的化学式为；由题意可知，锰铁基普鲁士白是一种钾离子电池正极材料，充电时随着钾离子脱出，其结构由I经II最终转变为III ，则晶体I的化学式为、晶体Ⅲ的化学式为；由晶胞俯视图可知，晶体I和晶体Ⅲ中FeC6、MnC6的个数与晶体II相等，都为4。A．由图可知，Ⅲ转化为Ⅰ的过程是原电池的放电过程，原电池的放电过程发生的反应为自发的氧化还原反应，A正确；B．由分析可知，充电时阳极发生氧化反应，脱出钾离子，铁元素或锰元素的化合价升高，B错误；C．由分析可知，晶体II的化学式为，C正确；D．由分析可知，晶体Ⅲ中FeC6、MnC6的个数都为4，所以晶胞III中含有氰根离子个数为：4×6=24；氰根离子中含有碳氮三键，一个三键含有2个π键，所以晶胞Ⅲ中π键数目为48，D正确；故选B。 2 / 18 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $