第04讲 电化学原理的综合应用（培优专项训练）（全国通用）2027年高考化学一轮复习高效培优系列

**基本信息** 以真实工业情境为载体，构建“原理拆解-方法提炼-综合应用”三阶训练体系，突出电化学核心素养与解题逻辑的深度融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |真题·命题感知|4道高考真题|逐室分析与电子守恒、离子迁移与膜类型判断、串联装置端点推断、间接氧化电子等效性|从电极反应基础到复杂装置分析，构建“单室→双室→串联”递进逻辑| |进阶·强化演练|4考向16题|膜功能与离子流向匹配、充放电电极反应互推、多池耦合能量转化、电子守恒分步计算|聚焦离子交换膜、可充电电池等高频考点，形成“原理→应用→计算”闭环| |拔高·模拟预测|20道模拟题|复杂体系电极电势分析、双极膜解离与物质迁移、真实废液处理工艺建模|整合新能源、资源回收等前沿情境，强化科学思维与问题解决能力|

函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 第04讲电化学原理的综合应用 h 真题•命题感知 1.D 2.C 3.D 4.D h 进阶·强化演练 考向01离子交换膜在电化学中的应用 1.C 2.D 3.B 4.D ◆考向02考查可充电电池原理 1.B 2.C 3.D 4.B 考向03复杂的电化学装置 1.D 2.D 3.D 4.c 。考向04综合考查电化学的计算 1.D 2.B 3.D 4.C 小拔高模拟预测 题号 2 3 4 5 8 9 10 1/2 西学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 答案 A D A B D C 叹 B B 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D D D D D D C B B Q 2/2 第04讲 电化学原理的综合应用 目 录 真题·命题感知 进阶·强化演练 考向01 离子交换膜在电化学中的应用 考向02 考查可充电电池原理 考向03 复杂的电化学装置 考向04 综合考查电化学的计算 拔高·模拟预测 真题·命题感知 1.（2026·北京·高考真题）利用电化学-化学协同法将天然气中的转化为硫酸盐，实现资源化利用。原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．溶液的作用之一是吸收 B．极的电极反应式： C．工作一段时间后，阴极室的总浓度下降 D．理论上，阳极产生的大于阴极消耗的 【答案】D 【分析】由题可知，通入溶液中，反应生成，在a电极得到电子生成和，电极反应式为，被氧化为，b电极上，失去电子生成水和氧气，电极反应式为：，据此回答。 【解析】溶液呈碱性，可与酸性气体发生反应，起到吸收的作用，A正确；a极为阴极，O2在碱性条件下得电子生成，电极反应式为：，B正确；阴极室中吸收H2S会消耗，假设处理：，消耗，生成，被氧化为消耗：，同时生成，为了生成需要转移8 mol电子：同时生成，同时双极膜中有向阴极迁移，并消耗（中和反应），综合来看，消耗，生成，因此总浓度下降，C正确；阳极反应为，每生成1 mol O2转移4 mol电子，阴极每消耗1 mol O2转移2 mol电子，相同转移电子数下，阳极产生的n(O2)小于阴极消耗的n(O2)，D错误；故选D。 命题情境 本题以H2S转化为硫酸盐的电化学-化学协同法为情境，聚焦“天然气脱硫”这一工业实际问题。天然气、油田气中常含有H2S，不仅具有剧毒和恶臭，还会腐蚀管道和设备，燃烧后生成SO2造成大气污染。传统的Claus法将H2S部分氧化为S单质，但硫资源利用率低。本题展示的协同法，利用KOH溶液吸收H2S生成S²—，在阴极室通过O2的还原产生HO2—（过氧化氢根离子），HO2—再将S²—氧化为SO4²—，实现了H2S到硫酸盐的高值转化。双极膜在电场作用下解离水产生H+和OH—，分别迁移到阴、阳两极室，维持了体系的离子平衡和pH稳定。 解题方法 本题的综合性较强，技巧在于“逐室分析、电子守恒”。首先，明确两室功能：阴极室是反应中心（O2还原产HO2—，HO2—氧化S²—），阳极室为辅助电极（OH—放电产O2）。其次，书写电极反应时注意介质：a极为碱性条件下的氧还原，产物为HO2—和OH—；b极为碱性条件下的水氧化，产物为O2和H2O。再次，定量关系要分步核算——处理1 mol H2S需消耗2 mol OH—（吸收），生成1 mol S²—，氧化为SO4²—需4 mol HO2—，生成4 mol HO2—需转移8 mol e—并同时生成8 mol OH—，但双极膜迁移来的8 mol H+会中和8 mol OH—，加上吸收消耗的2 mol OH—，总消耗10 mol OH—，生成8 mol OH—，故OH—浓度下降。 2.（2026·广东·高考真题）一种利用电解还原同时实现海水脱盐的装置如图，电解液在Ⅰ和Ⅳ室间循环，初始电解液为溶液，膜①~③为阳离子或阴离子交换膜。下列说法错误的是 A．①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜 B．阳极反应为 C．电解一段时间后，Ⅲ室海水中盐的浓度降低 D．电解过程中，Ⅰ室电解液的pH在一段时间内可保持稳定 【答案】C 【分析】由题图可知，在电极上反应转化为，元素化合价降低，故电极为阴极，阴极反应为，生成的与电解液中的发生反应。电极为阳极，电离出的在阳极放电，阳极反应为，电离出的发生反应。若③为阴离子交换膜，结合电流方向可知，Ⅲ室海水中的会向右通过膜③迁移至Ⅳ室中，并在电极上放电生成，故③应为阳离子交换膜，以阻止通过，据此可知实现脱盐的海水不是Ⅲ室海水，而是Ⅱ室海水，则①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜，Ⅱ室海水中的向左通过膜①迁移至Ⅰ室中，Ⅱ室海水中的向右通过膜②迁移至Ⅲ室中，Ⅳ室电解液中的向左通过膜③迁移至Ⅲ室中，故电解一段时间后，Ⅱ室海水中盐的浓度降低，Ⅲ室海水中盐的浓度升高。 【解析】由分析知，①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜，A正确；由分析知，电极为阳极，电离出的在阳极放电，阳极反应为，B正确；由分析知，电解一段时间后，Ⅱ室海水中盐的浓度降低，Ⅲ室海水中盐的浓度升高，C错误；根据前述分析，Ⅰ室中阴极反应生成的与电解液中的反应生成，形成缓冲体系，有利于Ⅰ室电解液的pH在一段时间内保持稳定，D项正确；故选C。 命题情境 本题以电解还原CO2耦合海水脱盐为情境，展示了电化学在“碳减排”和“水资源利用”双重挑战中的创新应用。CO2电化学还原为CO或甲酸等燃料，是实现“碳中和”的途径之一；而海水淡化是解决全球淡水资源短缺的关键技术。传统电渗析脱盐需要额外消耗电能，而本题装置将CO2还原（阴极耗电）与脱盐过程耦合，使电能得到“二次利用”：阴极反应消耗CO2的同时，驱动Na+和Cl—从海水（Ⅱ室）分别迁移到Ⅰ室和Ⅲ室，实现海水淡化。这种“一电多用”的设计大大提高了能源利用效率，为沿海地区的碳捕集与海水淡化提供了新思路。 解题方法 解答膜电解池题的关键是“离子迁移方向与电极反应配套”。第一步，根据电极产物判断电极类型：a极CO2→CO为还原反应，是阴极；b极OH—→O2为氧化反应，是阳极。第二步，根据离子迁移方向判断膜类型：Ⅱ室海水中的Na+要向左进入Ⅰ室，需通过①膜，故①为阳离子交换膜；Cl—要向右进入Ⅲ室，需通过②膜，故②为阴离子交换膜。为防止Ⅳ室中Cl⁻到阳极放电，③应为阳离子交换膜。第三步，注意区分“脱盐室”：Ⅱ室中Na+和Cl—同时迁出，盐度降低；而Ⅲ室中Cl—从Ⅱ室迁入，Na+从Ⅳ室迁入，盐度升高。pH稳定方面，Ⅰ室中CO2还原生成OH—，与HCO3—形成缓冲对，故pH可保持稳定。 3.（2026·河南·高考真题）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 【答案】D 【分析】整个装置中，中间串联的是原电池，左右两边是电解池，石墨电极为阳极，发生氧化反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑，铂电极为阴极，发生还原反应：2H+ + 2e⁻ = H2↑。在原电池装置中，a2~an-1均为Ag/AgCl电极，偶数电极为负极，电极反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl，奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，据此分析各选项； 【解析】铂电极是阴极，H+在阴极得电子生成H2：2H+ + 2e⁻ = H2↑，A正确；工作时，电极为阴极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，、等奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，均是AgCl转化为Ag，质量减小，B正确；在装置运行过程中：左侧高浓度盐酸中，Cl⁻被消耗，同时H+通过质子交换膜迁移到右侧，最终，左侧盐酸浓度降低，右侧盐酸浓度升高；且a1、a3、…、an-1电极质量减小，a2、a4、…、an电极质量增加。若定期将直接相连的Ag/AgCl电极互换，并恢复两侧盐酸浓度，可使装置恢复到初始状态，再次运行，C正确；将盐酸换为NaCl溶液、使用阳离子交换膜时，阳极反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑；阴极反应，Na+会通过阳离子交换膜向阴极移动，在铂电极附近生成NaOH。但中间的装置中，Ag/AgCl电极发生反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl和AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，不会生成NaOH，D错误；故选D。 命题情境 本题以多组串联电化学装置同时生产H2和Cl2为情境，展示了“串联电池”在工业电解中的巧妙设计。氯碱工业是基础化工的支柱产业，但传统电解槽生产H2和Cl2时，离子膜两侧存在浓差极化问题，导致能耗较高。本题设计的串联装置，中间每组均为Ag/AgCl浓差电池（高浓度盐酸与低浓度盐酸之间），左右两端为电解池。浓差电池自发工作，为两端的电解池提供电能，使得在石墨电极产Cl2、铂电极产H2的同时，中间的Ag/AgCl电极也发生了Ag↔AgCl的可逆转化。通过定期互换电极和恢复浓度，装置可循环运行，体现了“化学能→电能→化学能”的能量梯级利用思想。 解题方法 本题涉及“原电池+电解池”的串联分析，技巧是“从端点入手、从离子判断”。第一步，确定左右两端电解池：石墨电极产物为Cl2（Cl⁻失电子），是阳极；铂电极产物为H2（H+得电子），是阴极。第二步，判断中间原电池的正负极：左侧a1连接阴极（电解池），需提供电子，故a1为原电池正极（发生还原反应）；右侧an连接阳极，需接收电子，故an为原电池负极（发生氧化反应）。由此推出奇数号电极为正极（AgCl得电子变Ag），偶数号为负极（Ag失电子变AgCl）。第三步，注意互换电极后，反应逆向进行，装置可恢复。对于D选项，若换为NaCl溶液，中间的Ag/AgCl电极反应不涉及Na+，故不会生成NaOH。 4.（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 【答案】D 【分析】左侧池通入O2生成H2O2，这是还原反应，因此a电极是阴极，连接电源的负极。电极反应: ，右侧池被氧化为，这是氧化反应，因此b电极是阳极，连接电源的正极。电极反应: ；阴离子交换膜：允许阴离子(如、OH-等)通过，以维持电荷平衡。 【解析】如上分析，左侧通入氧气生成双氧水，且在溶液中可生成OH-，该方程式书写正确，A正确；电路中转移电子时，整个体系总电子转移量为，每释放对应电子转移（），双电极可同时回收，理论上可回收，B正确；右侧发生氧化反应：被氧化为，阳极连接电源正极，C正确；若歧化转化为和，反应为：，该歧化反应为碘自身氧化还原，总可得到的电子数（氧化的总能力）不变：原本可得到电子，歧化后作为氧化剂可得到电子，总氧化能力不变，理论上脱出回收的总物质的量不变，因此不会降低锂的理论回收产率，D错误；故选D。 命题情境 本题以废旧LiFePO4电池中锂的回收为情境，体现了“殊途同归”的科研思路。本题采用“氧气阴极还原生成H2O2”作为氧化剂，利用H2O2在酸性条件下将LiFePO4中的Fe²+氧化为Fe³+，使Li+脱出进入溶液，再通过电迁移回收锂。右侧I—/I3—氧化还原对作为“电子梭”，在阳极上I—被氧化为I3—，I3—扩散到正极材料处氧化LiFePO4，自身被还原为I—，实现了“间接电氧化”的循环过程。阴离子交换膜允许SO4²—通过，保证了双室间的电荷平衡。这种设计避免了对电极材料的机械处理或强酸浸出，是温和、高效的回收策略。 解题方法 本题的难点在于理解“间接氧化”的电子转移等效性。技巧一：判断电极类型——左侧O2→H2O2为得电子还原，故a为阴极；右侧I—→I3—为失电子氧化，故b为阳极。技巧二：关于I3⁻歧化是否影响回收率，要计算其氧化能力是否改变：3 mol I3—得6 mol e—，歧化为1 mol IO3—（得6 mol e—）和8 mol I—，总得电子能力仍为6 mol e—，因此理论上不降低锂的回收产率。这种“电子守恒”的思维是解答氧化还原相关问题的金钥匙。技巧三：电路中转移2 mol e—，阴极和阳极均有反应，两侧均可释放Li+，故回收的Li+总量为4 mol，体现了“双电极同时工作”的并联效果。 进阶·强化演练 考向01 离子交换膜在电化学中的应用 1.（2026·河北沧州·一模）钴酸锂（）电池的工作原理如图所示。电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许通过。下列说法错误的是 A．不能用的水溶液作导电介质 B．电极电势： C．外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为 D．废旧钴酸锂电池需进行“放电处理”，让嵌入电极N便于回收 【答案】C 【分析】据图可知，钴酸锂（）电池放电时M极为负极，电极反应式为；N极为正极，电极反应式为；据此作答。 【解析】因锂易与水反应，不能用水溶液作导电介质，A正确；根据图示确定M极为负极（或电解时的阴极），N极为正极（或电解时的阳极），电极电势，B正确；负极反应式：，从负极脱出；正极反应式：，嵌入正极；放电时，外电路通过时，负极质量减少1 mol锂的质量（约7 g），正极质量增加1 mol锂的质量（约7 g），两电极质量变化的差值为14 g，C错误；通过电极反应式可知，回收废旧钴酸锂电池时，应进行“放电处理”，让嵌入正极（N极）便于回收，D正确；故选C。 2.（2026·广东广州·三模）某科研小组设计如图装置，实现含盐废水(以NaCl为例)和造纸废水(以含葡萄糖为例)的有效处理，并获得HCl溶液和NaOH溶液。已知，电极A和电极B均为惰性电极，M、N、P膜为离子交换膜。下列说法正确的是 A．电势：电极A＞电极B B．M膜和P膜均为阴离子交换膜 C．该装置工作时，Ⅱ室和Ⅳ室溶液的pH均升高 D．消耗，理论上可获得24 mol NaOH和24 mol HCl 【答案】D 【分析】由图可知，电极A为原电池的负极，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，反应式为C6H12O6-24e-+ 6H2O=6CO2↑+24H+；电极B是正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；则原电池工作时，Ⅰ室中的氢离子通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅲ室中的氯离子通过阴离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅱ室得到盐酸；Ⅲ室中钠离子通过阳离子交换膜进入Ⅳ室，在Ⅳ室得到氢氧化钠溶液。 【解析】由分析可知，电极A为原电池的负极，电极B是正极，则电极B的电势高于电极A，A错误；由分析可知，M膜和P膜均为阳离子交换膜，B错误；由分析可知，原电池工作时，Ⅱ室得到盐酸，溶液pH减小；Ⅳ室得到氢氧化钠溶液，pH升高，C错误；电极A的反应式为：C6H12O6-24e-+ 6H2O=6CO2↑+24H+，由电荷守恒可知，Ⅱ室可以获得24 mol氯化氢，Ⅳ室获得24 mol氢氧化钠，D正确；故选D。 3.（2026·江苏南通·模拟预测）用溶液吸收烟气中的，所得的吸收液主要成分为，将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生并制得浓硫酸。下列说法正确的是 A．M极与电源的正极相连 B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 C．N极发生的反应为 D．当M极产生11.2 L（标况）时，N极生成的数目为 【答案】B 【解析】M极生成，发生反应，得电子，因此M极为阴极，与电源负极相连，A错误；电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动：II室中的阳离子（）需要穿过a膜进入左侧阴极室（I室），因此a为阳离子交换膜；II室中的阴离子（）需要穿过b膜进入右侧阳极室（III室），因此b为阴离子交换膜，B正确；N极为阳极，发生失电子的氧化反应，被氧化为，正确反应为，C错误；标况下物质的量为，生成转移电子为；S从价变为价，每生成转移电子，因此转移电子时，生成为，数目为，D错误；故选B。 4.（2026·广东广州·二模）电催化还原硝酸盐生成氨气的原理如图所示，下列说法错误的是 A．惰性电极a为阳极 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．工作一段时间后，右室溶液变大 D．从溶液中逸出，左室溶液质量减少了 【答案】D 【解析】在b极得电子生成，b为阴极，故惰性电极a为阳极，A正确； B．阳极a的反应为，左室正电荷过剩，需迁移到右室平衡电荷，因此离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；右室阴极反应为，反应生成，增大，溶液pH变大，C正确；逸出1mol时，转移2mol电子，同时有2mol（质量为46g）从左室迁移到右室，左室溶液总减少质量为71g+46g=117g，不是71g，D错误；故选D。 考向02 考查可充电电池原理 1.（2026·福建三明·二模）科学家研制了一种全氯无膜液流电池，可作储能设备，装置如图所示。放电时电极b的反应为。 下列说法错误的是 A．充电时，多孔炭电极b接电源正极 B．充电时，右侧储液罐中Cl-的物质的量增大 C．该电池因选用CCl4溶解Cl2而无需离子交换膜 D．放电时电极a的反应为： 【答案】B 【分析】由图可知，放电时电极b的反应为，可知氯气得到电子发生还原反应，为正极，则a为负极。充电时，电极b作电解池的阳极，连接电源的正极，电极a作电解池的阴极，连接电源的负极。 【解析】根据上述分析可知，充电时，多孔炭电极b为阳极，接电源正极，A正确；充电时，电极a发生的反应为：，电极b中氯离子转化为氯气，氯离子被消耗，所以氯离子的物质的量减少，B错误；氯气极易溶于四氯化碳，所以选用CCl4溶解Cl2，无需离子交换膜，C正确；放电时，a为负极，失去电子发生氧化反应，其反应为：，D正确。 2.（2026·安徽蚌埠·模拟预测）某研究小组最新研制出“一分钟充电完成”的新型铝离子电池，其放电过程如图所示，下列说法错误的是 A．放电时，Al作负极 B．充电时，向石墨电极移动 C．在石墨电极中的嵌入和脱出决定该电池的放电效率 D．放电时，负极的电极反应式为： 【答案】C 【分析】根据图中电子流向可知：放电时电子由Al电极经外电路流向石墨电极，因此放电时Al为负极，发生氧化反应；石墨为正极，发生还原反应，电解液为，参与反应的微粒是、，不存在游离的；充电时该装置为电解池，原负极Al变为阴极，原正极石墨变为阳极。 【解析】放电时电子从Al流出，说明Al失电子发生氧化反应，作负极，A正确；充电时为电解池，阴离子向阳极移动，原放电时的正极石墨，充电时作阳极，因此向石墨电极移动，B正确；该电池的反应过程中，实际是在石墨电极发生嵌入（放电）和脱出（充电），整个过程不存在游离的嵌入或脱出，C错误；由图中转化过程可知，负极失电子后，结合电解液中的生成，完全符合反应过程，同时该方程式符合电子守恒和原子守恒，D正确；故选C。 3.（2026·陕西西安·模拟预测）全沉积型铅酸液流储能电池以和为电极，以溶液、甲基磺酸铅溶液作为电解液，其充放电工作原理如图所示。下列说法错误的是 已知：①为强酸；②电流效率是指通过电化学反应生成目标产物的电流利用效率。 A．多次完全充放电后，电极M的质量较初始时增大，说明阴极电流效率高 B．随着充放电循环，氢离子可在两极间持续往返移动 C．放电时，电极N上发生的电极反应为 D．充电时，转移2 mol电子，溶液中的物质的量减少1 mol 【答案】D 【解析】多次完全充放电后，电极M质量增加，说明充电时更容易转化为沉积在电极M上，故阴极电流效率高，A正确；充电时N极区生成的H+向M极区移动，放电时M极区的H+向N极区移动，充放电循环时H+在两极间持续往返移动，B正确；根据图中转化关系可知，放电时电极N上的PbO2得电子产物与电解质反应生成Pb2+和H2O，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，可得出发生的电极反应式为，C正确；充电时阳极反应为Pb2++2H2O-2e-=PbO2+4H+，阴极反应为Pb2++2e-=Pb，根据两极充电时的电极反应式，可知充电时转移2 mol电子，阴、阳极参加反应的Pb2+各为1mol，所以溶液中的物质的量减少2 mol，D错误；故选D。 4.（2026·甘肃酒泉·二模）钛锰液流电池放电时工作原理如图所示，两电极均为石墨电极。放电初期，转化为并伴随副反应生成；放电末期，先被还原成，再与残留的发生化学反应，直到完全消耗。下列说法正确的是 A．充电时，a极需要外接电源的正极 B．放电初期，b极的电极反应式为 C．放电末期，在反应中作还原剂 D．放电时，电路中每转移1 mol电子，理论上a极质量增加16 g 【答案】B 【分析】放电时，a极上，Ti化合价从+3升高到+4，失电子，因此a极为负极；b极发生的转化，的化合价从+3价变为+2价，发生还原反应，所以b极为正极。 【解析】充电时，原电池的负极(a极)要外接电源的负极，作为电解池的阴极，而原电池的正极(b极)要外接电源的正极，A错误；放电初期，先被还原，b极的电极反应式为，B正确；放电末期，反应中的化合价从价变为价，化合价降低，被还原，作氧化剂，C错误；a极是石墨电极，反应仅在溶液中的离子间进行，电极本身不参与反应，所以电极质量不变，D错误；故选B。 考向03 复杂的电化学装置 1.（2026·湖南衡阳·模拟预测）一种电化学组合装置如图所示，锌电池工作时“双极膜”中间层的解离为和，在电场作用下向两极迁移，同时可高选择性电催化5-羟甲基糠醛生成2，5-呋喃二甲酸并耦合析氢。下列说法正确的是 A．膜n为阳离子交换膜 B．c为阳极，发生氧化反应 C．产生0.3 mol 时，理论上生成0.3 mol 2，5-呋喃二甲酸 D．当双极膜中有1 mol 解离时，负极区溶液质量增加49.5 g 【答案】D 【分析】首先判断装置：左侧为原电池，右侧为电解池。Zn失电子发生氧化反应，因此Zn电极（b）为原电池负极，a为原电池正极；电解池中，阳极接原电池正极，发生氧化反应，阴极接原电池负极，发生还原反应，5-羟甲基糠醛氧化为 2,5-呋喃二甲酸是氧化反应，因此d为电解池阳极，c为电解池阴极，发生还原反应。 【解析】双极膜解离的H＋向原电池正极（左侧a区）迁移，OH-向原电池负极（右侧Zn区）迁移，因此膜n需要允许OH-（阴离子）通过，为阴离子交换膜，A错误；c接原电池负极（b），因此c为电解池阴极，发生还原反应，B错误；正极反应，生成0.3 mol时，转移电子，1分子5-羟甲基糠醛生成2,5-呋喃二甲酸：失4e-，失2e-，1 mol产物共转移6 mol e-，因此生成产物的物质的量为，C错误；1 mol H2O解离生成1 mol H+和1 mol OH- ，转移1 mol电子，负极反应为，转移1 mol电子时，有0.5 mol Zn进入溶液（质量为0.5× 65 =32.5 g），同时双极膜解离的1 mol OH-也进入负极区（质量1×17=17 g），因此负极区溶液总质量增加32.5+17=49.5 g，D正确；故选D。 2.（2026·山西忻州·模拟预测）科学家研发了一种Zn-双阴极储能电池，在碱性条件下可同时实现储能与废旧塑料(PET)高值利用，其工作原理示意图及电极电势图如下。下列说法错误的是 A．放电时总反应： B．放电时，阴离子向左移动 C．充电时，阳极电极反应式： D．该电池的理论充电电压高于理论放电电压 【答案】D 【分析】根据图示可知，电键K与2连接，构成原电池，锌电极为负极，负极反应式为 ；通入空气的电极为正极，正极反应式为；电键K与1连接，构成电解池，阴极发生反应、阳极发生反应。 【解析】根据以上分析，放电时负极反应式为、正极反应式为，总反应为，故A正确；锌电极为负极，通入空气的电极为正极，放电时，阴离子向负极移动，所以该电池中阴离子向左移动，故B正确；根据图示，充电时，阳极电极反应式：，故C正确；根据图示，该电池的理论充电电压为0.623V，理论放电电压为1.653V，故D错误：故选D。 3.（2026·河北保定·三模）高电压水系可充电电池的放电过程如图所示。已知，，下列说法错误的是 A．放电时，溶液中溶质质量逐渐增加 B．放电时，正极的电极反应式为 C．充电时，Ⅰ区溶液的逐渐增大；Ⅱ区溶液的逐渐减小 D．充电时，若以2 A恒定电流充电8 min，理论上生成0.01 mol Zn 【答案】D 【解析】放电时，Zn电极为负极，Zn 失电子被氧化，惰性电极为正极，MnO2 得电子被还原。为维持两池溶液电荷平衡，阴离子通过阴离子交换膜 N 由Ⅱ区迁入中间 K2SO4溶液，阳离子通过阳离子交换膜 M 由Ⅰ区迁入中间 K2SO4 溶液，所以中间溶液中溶质质量逐渐增加，A正确；放电时，正极发生还原反应，MnO2得电子生成Mn2+，电极反应式为：MnO2＋4H+＋2e-＝Mn2+＋2H2O，B正确；充电时，Ⅰ区发生还原反应生成Zn，同时产生OH-，pH逐渐增大，Ⅱ区Mn2+被氧化为MnO2，同时生成H+，pH逐渐减小，C正确；电量，计算得电子的物质的量为，而生成1 mol Zn需要2 mol电子，所以理论生成Zn为0.005 mol，不是0.01 mol，D错误；故选D。 4.（2026·辽宁朝阳·一模）为回收尿液中的氮资源(真实尿液中的氮以计)并减少水体富营养化，某三腔室电解系统处理尿液的原理如图所示。下列说法错误的是 A．M极为阳极 B．N极的电极反应式为，生成的将转化为 C．向“真实尿液”中不断加入持续加入，有利于提高电解液的导电性，从而提高的产量 D．当电路中转移1 mol电子时，M极区电解液的质量理论上减轻26 g 【答案】C 【解析】由图可知，根据通过阳离子交换膜向N极迁移，即阳离子向阴极移动，可知N极为阴极，M极为阳极，A正确；N极为阴极，电极反应式为，生成的将转化为，B正确；NH3的生成量仅取决于的迁移量（由电量决定），持续加入可能因离子竞争迁移影响的迁移效率，并非有利于提高的产量，C错误；M极为阳极，电极反应式为，每转移1 mol电子，生成（质量8 g，以气体逸出），（质量18 g）通过阳离子交换膜迁移至中间室，M极区电解液质量减少量为逸出8 g和迁出18 g之和，共26 g，D正确；故选C。 考向04 综合考查电化学的计算 1.（2026·浙江·模拟预测）2025 年，科研人员受诺贝尔化学奖关于MOFs研究的启发，利用Ce-MOF衍生制备了镧系单原子催化剂(Ce-SACs)，并将其用于电催化还原CO2制备CO。其工作原理如图所示(电解质为KHCO3溶液)。下列说法不正确的是 A．阳极的电极反应式为：2H2O-4e- =O2↑+ 4H+，且阴极区附近溶液的pH增大 B．催化剂载体(N-C框架)中，碳原子和氮原子均采取sp2杂化，且Ce与N之间通过配位键结合 C．若阴极产生CO的电流效率为100%，当电路中通过1mol e-时，左室溶液质量增重47.1g D．该过程实现了光能向化学能的转化，且 Ce 原子较大的半径使Ce-N4结构更松散，降低了CO2还原为CO的反应热 【答案】D 【分析】右侧阳极反应为，左侧阴极反应为，据此分析。 【解析】阳极的电极反应式为，阴极，阴极生成，因此阴极区pH增大，A正确；N-C共轭骨架中C、N均sp2杂化，N提供孤电子对、Ce提供空轨道形成配位键，B正确；阴极的反应为，每转移2 mol e-，消耗1 mol ，生成1 mol、2 mol，阴极生成的立刻和体系反应：，2 mol消耗2 mol，阴极每得到2 mol e-，多出2 mol负电荷，必须有2 mol K+从阳极穿过膜进入阴极室平衡电荷。进入液相的物质：外部通入1 mol：m=44 g；膜迁入2 mol：m=g；离开液相的物质：生成1 mol CO气体逸出：m=28 g；原溶液中消耗2 mol：来自溶液，等效带走2 mol（从液相释放）：；总增重=通入+迁入−逸出−液相消耗释放，，因此1 mol e-时，增重数值为，C正确；图中装置外接电源，属于电解池，能量转化为电能→化学能，不存在光能输入；此外催化剂仅改变反应路径、降低反应活化能，不能改变反应物与生成物的总能量差，因此无法降低反应热，D错误：故选D。 2.（2026·河南平顶山·三模）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(忽略溶液体积的变化)。下列叙述正确的是 A．若将左侧电解液换为酸性溶液，甘油仍能稳定存在且不发生反应 B．当电路中通过电子时，理论上两极生成的产物 C．若甘油完全被氧化成，理论上双极膜中水的质量减少 D．随着反应进行，理论上阴极区电解质溶液的不断升高 【答案】B 【分析】外接电源正极连接a电极，a为阳极，发生氧化反应，电解液为碱性溶液，甘油失电子被氧化为甲酸根，电极反应为，1 mol甘油反应失去8 mol电子；电源负极连接b电极，b为阴极，发生还原反应，酸性电解液中得电子生成，电极反应为，每2 mol电子生成1 mol氢气；装置双极膜受电场作用解离水得到、，向阳极迁移补充反应消耗，向阴极迁移维持电荷平衡，据此分析。 【解析】酸性电解液环境下，甘油易被阳极催化氧化，无法稳定存在，A不符合题意；阳极反应：，每转移8 mol电子生成3 mol；阴极反应：，每转移8 mol电子生成4 mol；，电路通过0.6 mol电子时比值不变，B符合题意；0.1 mol甘油完全氧化转移0.8 mol电子，双极膜解离0.8 mol，消耗水质量，C不符合题意；阴极持续消耗，双极膜同步解离等量迁移至阴极区，浓度恒定，阴极区pH保持不变，D不符合题意；故选B。 3.（2026·河南郑州·模拟预测）研究者以TiP2O7作为锂存储电极在复杂卤水体系中选择性电化学提锂，该系统由一个锂提取装置和锂回收装置组成(如图所示)。已知在适当电位下，TiP2O7优先发生Li+的嵌入/脱出反应，而Na+、K+、Mg2+和Ca2+需在更负电位下才可显著嵌入。下列说法错误的是 A．图1所示的电化学装置中电流的方向：电源→b极→电解质溶液→a极 B．图1、图2两个电化学装置实现了Li+的富集，同时制得了 C．图2中c极的电极反应式为 D．若制得，则理论上两装置可获得气体的总质量为 【答案】D 【分析】图1装置为电解池，由锂离子向a极移动知，a、b极分别为阴极和阳极，图2为原电池，c、d极分别为负极和正极； 【解析】由分析知，a、b极分别为阴极和阳极，故左侧连接电源负极，右侧连接电源正极，电流的方向：电源→b极→电解质溶液→a极，A正确；根据题干信息，在适当电位下，优先发生锂离子的嵌入/ 脱出反应，该电化学装置实现了Li+的富集；原电池装置中，d极为正极，电极反应式为，生成的氢氧根会与二氧化碳反应生成碳酸根，同时c极发生反应，释放锂离子，与碳酸根制得碳酸锂，B正确；c极为负极，发生氧化反应，电极反应式为，C正确；若制得，则电路中转移电子，理论上电解池生成，原电池生成，生成的气体总质量为，D错误：故选D。 4.（2026·山西晋城·一模）我国科研团队开发的HMF电氧化制备FDCA装置如图所示。下列说法正确的是 A．Y极电极反应式为 B．若用KCl溶液代替右侧的K2SO4溶液，不影响电解效率 C．制备0.1 mol FDCA，理论上左侧电解液的质量变化为22.8 g D．若将膜替换为普通多孔陶瓷隔膜(可允许其他物质通过)，FDCA产率会显著提高 【答案】C 【解析】Y极发生氧化反应(：，：)，电极反应式为，A错误；若换为KCl溶液，会在阳极发生氧化反应，导致副反应消耗电能，电解效率降低，B错误；X极发生还原反应，转移电子时，生成，导致左侧溶液质量减少，同时有通过膜向阴极迁移，导致左侧溶液质量增加，左侧电解液质量变化，C正确；若替换为普通多孔陶瓷隔膜，只能物理阻隔，不能选择性阻止分子扩散，会导致流失到阴极室，产率下降，D错误：故选C。 拔高·模拟预测 1.（2026·福建厦门·一模）我国科学家发明了一种以和为电极材料并获得高浓度的新型电池，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，a电极上发生还原反应 B．充电时，外电源的负极连接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】A 【分析】放电时，电极材料转化为，电极反应 -2ne-= +2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：，阳离子减少，多余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液是电极，①为酸性溶液是二氧化锰电极。 【解析】充电时，b电极上得到电子，发生还原反应，A错误；充电时，外电源的负极连接b电极，B正确；放电时，①区溶液中多余的向②区迁移，C正确；放电时，a电极的电极反应式为，D正确；故选A。 2.（2026·安徽安庆·二模）现代生活无人机应用广泛，一种新型的无人机电池工作原理如图所示，其正极材料为镍钴锰酸锂，两极之间的隔膜只允许通过，电池放电过程为：(石墨)，下列说法错误的是 A．充电时，镍钴锰酸锂电极与外接电源的正极相连 B．充电时，阳极电极反应为： C．放电时，电流方向为：正极→导线→负载→导线→负极→电解质→正极 D．放电时，Ni、Co、Mn元素的化合价均未发生改变 【答案】D 【分析】根据放电总反应方程式：(石墨)， 可确定：放电时A(LiaC6)为负极，B(镍钴锰酸锂)为正极，Li+向正极移动。 【解析】放电时，镍钴锰酸锂电极为正极，充电时，原电池的正极作电解池的阳极，与外接电源的正极相连，故镍钴锰酸锂电极与外接电源的正极相连，A正确；充电时，阳极失电子发生氧化反应，镍钴锰酸锂电极为阳极，失电子，生成， 释放出Li+，电极反应为： ，B正确；放电时，电流从正极流出，方向为：正极→导线→负载→导线→负极，内电路电流通过离子移动传导，方向为：负极→电解质→正极，C正确；放电时，Ni、Co、Mn数量未发生改变，Li一直为+1价且数量发生变化，而氧为-2价，根据电荷守恒，Ni、Co、Mn的价态至少一个必发生改变，D错误；故选D。 3.（2026·湖北·一模）我国学者设计了一种全新的“交叉耦合电解液”锂金属电池。充电时，两极产物跨电极传输后发生化学反应(如下图)，不仅有效地抑制了传统电解质的正极“产气”现象，而且可在负极生成聚合物型SEI(具有高传导率且能实现高度可逆的锂沉积/溶解)，显著延长了传统锂金属电池的使用寿命。相关说法错误的是 A．该电池需使用阳离子交换膜 B．反应①和②均在电池负极发生 C．反应⑦的产物是带负电的阴离子 D．反应⑧的化学计量数为2和1 【答案】A 【分析】充电时锂金属电池的负极发生得电子的还原反应，正极发生失电子的氧化反应。题中说明充电时两极产物需跨电极传输后发生反应，因此离子交换膜需允许两极生成的有机活性物种及阴离子通过，不能为仅允许通过的阳离子交换膜。反应①②均为得电子脱的还原反应，在电池负极发生，生成的自由基物种参与后续SEI的生成。 【解析】若使用阳离子交换膜，仅允许通过，无法实现两极有机活性物种的跨电极传输，无法发生后续耦合反应，因此该电池不能使用阳离子交换膜，A错误；反应①和②均为得电子脱除的还原反应，充电时还原反应在电池负极发生，B正确；反应⑦的产物中原子结合带负电的氧配体，整体为带负电的阴离子，C正确；结合反应⑧的反应物结构与产物的原子组成，可推知两种反应物的化学计量数为2和1，D正确；故选A。 4.（2026·北京海淀·二模）基于PTO—PTS的水系有机液流电池具有较高的能量密度和长期运行稳定等优点。该电池的工作原理如下图。 下列说法不正确的是 A．基团有利于PTO—PTS在水中的溶解 B．a为PTO—4H—PTS，b为PTO—PTS C．放电时，右侧溶液的pH增大 D．充电时，左侧多孔碳电极接电源的正极 【答案】B 【分析】由图中可知，电池右侧发生的电极反应为，发生氧化反应，则右侧为电池的负极。左侧电池发生还原反应，其电极反应为，左侧为电池的正极，即a为PTO-PTS，b为PTO-4H-PTS。 【解析】是强极性、亲水基团，可显著提高有机物在水中的溶解度，A正确；放电时，左侧为正极，发生还原反应，其电极反应式为，因此流入电极的a为PTO-PTS，流出的b为PTO-4H-PTS，B错误；放电时，右侧负极发生反应，同时通过质子交换膜从右侧迁移至左侧，使右侧的pH增大，C正确；充电时，原电池的正极变为电解池的阳极，需接电源正极，D正确；故选B。 5.（2026·黑龙江·二模）科学家研制了一种以溶液为电解质溶液的铅-醌()电池，其装置如图所示。已知：四氯对苯醌()的结构简式为。下列叙述正确的是 A．放电时，向氧化石墨烯电极迁移 B．充电时，电极电势高于氧化石墨烯电极 C．充电时，电子流经外电路，理论上电极质量增加 D．放电时，电池总反应为：2Pb+4H+++2＝＋2PbSO4 【答案】D 【分析】首先根据装置图判断电极：放电时电子从电极流向氧化石墨烯电极，因此放电时为负极，氧化石墨烯电极为正极；充电时为电解池阴极，氧化石墨烯电极为电解池阳极。 【解析】原电池中，阴离子向负极迁移，负极是电极，因此向电极迁移，A错误；充电时为电解池，阳极电势高于阴极，电极为阴极，因此电极电势低于氧化石墨烯电极，B错误；充电时，电极（阴极）的反应为：，转化为，固体质量减少（每转移电子，反应，质量减少），质量不是增加，C错误；放电时，负极失电子生成，正极得电子被还原为对应的二元醇，配平后总反应与选项D给出的方程式一致，D正确；故选D。 6.（2026·山西临汾·一模）锌离子全电池工作时，电极发生的嵌入或脱嵌。加入弱极性FeD后，利用间的转化，可同时除去溶解氧和非活性锌，防止锌电极被溶解氧腐蚀。下列说法错误的是 A．电池工作时，FeD起催化剂的作用 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．每去除溶解氧，转移电子数为 D．加入聚乙二醇是为了增大在水中的溶解度 【答案】C 【分析】锌离子全电池工作时，锌作负极，作正极；FeD除去溶解氧和非活性锌的方程式分别为4FeD＋O2＋2H2O=4FeD+＋4OH-、2FeD+＋Zn=2FeD＋Zn2+，据此答题。 【解析】由分析可知，FeD先被O2氧化为FeD+，后又被Zn还原为FeD，FeD起催化剂的作用，A正确；根据分析可知，放电时，Zn电极为负极，发生氧化反应生成Zn2+，负极区Zn2+浓度增大，会向正极区（电极发生的嵌入）迁移，即从右向左，离子交换膜为阳离子交换膜，B正确；没有给出标准状况，无法通过气体条件计算其物质的量，C错误；FeD 是弱极性物质，水是强极性溶剂，根据 “相似相溶” 原理，FeD 在水中溶解度小，加入聚乙二醇可以降低溶液极性，增大弱极性 FeD 在水中的溶解度，D正确；故选C。 7.（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 【分析】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； 【解析】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；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；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；由分析知，放电时右侧为正极，得电子，电极方程式为：，D 正确；故选C。 8.（2026·四川泸州·模拟预测）某研究团队构建了以硫化聚苯胺(SPANI)、富锂锰基材料(简写为LMNCO)为电极的一种新型锂离子二次电池，通过的嵌入/脱出来改变电极的氧化态，反应原理可简化为：。其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，SPANI电极反应为： B．放电时，电子从LMNCO极通过外电路流向SPANI极 C．充电时，LMNCO所在电极为阴极，发生还原反应 D．电极材料SPANI具有良好的导电性，属于新型无机非金属材料 【答案】A 【分析】首先根据放电时的移动方向判断电极：原电池中阳离子向正极移动，由图可知放电时移向电极，因此放电时为正极，为负极，结合总反应和原理分析选项： 【解析】放电时作负极，发生失电子的氧化反应，失去电子转化为和，电极反应，A正确；放电时电子从负极（）经外电路流向正极（），B错误；充电时，原电池的正极（）连接电源正极，作阳极，发生氧化反应，C错误；是硫化聚苯胺，属于有机高分子材料，不是无机非金属材料，D错误；故选A。 9.（2026·河北·一模）有机质子—氢气电池具有保持超过十万圈的稳定循环和-70℃的低温可行性，展示出其在极端气候下应用的潜力。下图是四氯苯醌质子—氢气电池工作机理。 下列有关说法正确的是 A．放电时，a电极为正极，发生还原反应 B．放电时，当有1mol H+迁移到正极时，转移电子的物质的量为1mol C．充电时的阳极反应为 D．与氢氧燃料电池相比，当有1molH2反应时，该电池转移的电子数更多 【答案】B 【分析】放电时电子从a电极流出，说明a为负极，发生氧化反应，b是正极，四氯苯醌被还原为四氯对苯二酚，充电时，a为阴极，b为阳极，据此解答。 【解析】根据分析可知，a为负极，发生氧化反应，A错误； 放电时为维持溶液电中性，外电路每转移1 mol电子，就有1mol从负极迁移到正极，因此1 mol迁移到正极时转移电子物质的量为1 mol，B正确；放电时正极四氯苯醌得生成四氯对苯二酚，充电时阳极是放电正极的逆反应，四氯对苯二酚应失生成四氯苯醌，电极反应：，C错误；两种电池中1 mol反应时，H元素均从0价升高到+1价，均转移2 mol电子，转移电子数相等，D错误；故选B。 10.（2026·广西柳州·二模）我国自主研发的一种新型水系(碱性)双离子电池工作原理如图所示。下列有关叙述错误的是 A．充电时，电极a接电源的正极，Na+由a极迁移到b极 B．当0.1molCu3(PO4)2完全放电时，b电极质量减轻6.9 g C．第2次放电时，a极区溶液碱性逐渐增强 D．充电时，电极b的电极反应式为 【答案】B 【分析】A放电时，a极发生Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu的还原反应，为正极；b极发生Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2的氧化反应，为负极；充电时，原负极(b极)作阴极，应接电源负极；原正极(a极)作阳极，接电源正极，据以上分析解答。 【解析】放电时，a极发生Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu的还原反应，为正极；b极发生Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2的氧化反应，为负极；充电时，原负极(b极)作阴极，应接电源负极；原正极(a极)作阳极，接电源正极，阳离子(Na+)向阴极(b极)移动，A正确；放电时，a极转化反应Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu，Cu从+2价→+0价，0.1mol Cu3(PO4)2完全放电转移电子0.6mol；b极放电反应：Na0.44MnO2-xe-= Na0.44-xMnO2+xNa+，每转移xmol e-，b极减轻23xg；当反应转移0.6mol电子，b极减轻13.8g，B错误；第2次放电时，a极反应：Cu2O+H2O+2e- =2Cu+2OH-，生成OH-，a极区溶液碱性逐渐增强，C正确；充电时，b极(阴极)发生还原反应，电极反应为：Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，电极反应式书写合理，D正确；故选B。 11.（2026·黑龙江吉林·一模）利用偏二甲肼燃料电池电解制备，并得到副产物KOH、、装置如下图所示。电解所需试剂为：KOH稀溶液、浓溶液、浓溶液、稀溶液。下列说法正确的是 A．a极反应： B．可用银电极替换石墨I电极 C．A膜和B膜之间存放浓溶液，A膜为阳离子交换膜 D．a极消耗0.15 mol偏二甲肼时，X室减少1.2 mol 【答案】D 【分析】由图可知，左侧装置为燃料电池，a极为燃料电池的负极，氧离子作用下偏二甲肼在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氮气和水，b极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子；右侧装置为制备磷酸二氢镁的电解池，与燃料电池正极相连的石墨Ⅰ为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，溶液中的镁离子通过阳离子交换膜进入A膜和B膜之间的产品室，则X室为盛有氯化镁溶液的阳极室，产品室中盛有的是磷酸二氢镁稀溶液；石墨Ⅱ是阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，则Y室为盛有氢氧化钾稀溶液的阴极室，B膜和C膜之间的区域是盛有磷酸二氢钾浓溶液的原料室，原料室中的钾离子通过阳离子交换膜进入阴极室，磷酸二氢根离子通过阴离子交换膜进入产品室得到磷酸二氢镁，则A膜和C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜。 【解析】由分析可知，a极为燃料电池的负极，氧离子作用下偏二甲肼在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氮气和水，电极反应式为：，A错误；由分析可知，石墨Ⅰ为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，所以不能用银电极替换石墨I电极，否则无法制得副产品氯气，B错误；由分析可知，石墨Ⅰ为电解池的阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，溶液中的镁离子通过阳离子交换膜进入A膜和B膜之间的产品室，产品室中盛有的是磷酸二氢镁稀溶液，C错误；由得失电子数目守恒可知，a极消耗0.15 mol偏二甲肼时，X室减少镁离子的物质的量为：=1.2 mol，D正确；故选D。 12.（2026·江西上饶·一模）基于新材料优异的氢负离子传导特性，中科院某研究团队以储氢化合物、贫氢材料为电极，组装了世界首例氢负离子电池实体原型。该电池为电源，设计双极膜BP(能将水解离为离子)制备氘代酸碱装置，电极为惰性电极，为离子交换膜。下列说法正确的是 A．氢负离子电池放电时，电极1的电势高 B．产品室分别得到KOD和 C．为维持原料室溶液浓度不变，产品室1中BP膜解离重水时，应补加固体 D．氢负离子电池等质量的两极因放电导致质量差为时，氘代酸碱装置室生成气体 【答案】D 【分析】由图可知，贫氢材料得到H负离子过程发生氧化反应，故电极1为电源负极，电极2为正极，电极3是阳极，电极4是阴极，据此分析。 【解析】贫氢材料得到H负离子过程发生氧化反应，故电极1为电源负极，电极2为正极，电极2的电势高，A错误；电极3是阳极，重水解离出D+，进入产品室1与通过A膜的硫酸根生成，相应的产品室2生成KOD，B错误；产品室1中BP膜解离重水时，则会形成，原料室应该补加固体以为维持原料室溶液浓度不变，C错误；氢负离子电池两极质量差为时，外电路转移，氘代酸碱装置室生成0.5mol D2和0.25mol O2，共气体，D正确；故答案为D。 13.（2026·云南红河·二模）我国科学家研制组装了一种具有良好稳定性的充放电循环系统/乙醇电池，其工作原理如图所示。已知：电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为。下列说法正确的是 A．放电时，向Zn电极方向迁移，负极区pH升高 B．放电时，正极反应式为： C．充电时，若有完全转化为能提供的理论容量为 D．经过多次充放电循环后，储液罐甲中的主要物质为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，Zn失去电子生成，则Zn板为负极，电极方程式为：，正极为硝酸根离子被还原为氨气，正极的电极反应式：；充电时，阴极的电极反应式：，阳极的乙醇被氧化为乙酸，电极方程式为：，据此分析。 【解析】放电时，Zn电极为负极，阴离子（）向负极迁移；负极反应为，净消耗，负极区pH降低，A错误；放电时正极发生还原反应，由图可知硝酸根离子被还原为氨气，且体系存在离子交换膜，应为碱性环境，正极反应为，B错误；充电时乙醇被氧化为乙酸，C元素平均化合价从-2升至0，每个乙醇分子转移。23g乙醇（0.5mol）转移电子0.5mol×4=2mol，理论容量为2×26.8A·h=53.6A·h，C错误；放电时还原为，乙醇氧化为CH3COOH，二者在储液罐甲中反应生成CH3COONH4，多次循环后主要物质为CH3COONH4，D正确；故选D。 14.（2026·北京·模拟预测）二羟基嘧啶(DHP)是一种难生物降解的有机污染物。利用惰性电极电解含DHP、NaCl的工业废水，可将DHP氧化为无毒的和，以实现完全无害化处理。DHP的分子结构与电解装置如下图所示。 下列说法正确的是 A．电极a与电源负极相连 B．i中每生成1 mol ，则DHP失去3 mol C．ii反应的离子方程式为 D．若完全无害化处理1 mol DHP，理论上b极至少产生16 g 【答案】D 【分析】根据装置中物质转化，a极上转化为，Cl元素化合价升高失电子，DHP被氧化为和，发生氧化反应，故a为阳极，与电源正极相连；b极上转化为，H元素化合价降低得电子，发生还原反应，故b为阴极，与电源负极相连。1mol DHP分子式为，完全氧化为和时，4mol C从平均+1.5价升高到+4价共失10mol电子，2mol N从-3价升高到0价共失6mol电子，总转移电子数为16mol。 【解析】电极a为阳极，应与电源正极相连，A错误；1mol DHP完全氧化生成4mol 时共失去16mol电子，故每生成1mol ，DHP失去4mol ，B错误；阳极区为酸性环境，不存在大量，ii反应的离子方程式为，C错误；处理1mol DHP时电路中转移16mol电子，b极生成的物质的量为，质量为，D正确；故选D。 15.（2026·湖南怀化·三模）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．电解过程中，Na+向电极a迁移 B．电极b上的电极反应式为 C．为保持电解液浓度相对稳定，加入的Y为H2O D．若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗98gH2SO4时，此装置中有1 mol X生成 【答案】D 【分析】电极b上发生失电子的氧化反应转化成，电极b为阳极，电极反应为；则电极a为阴极，电极a的电极反应为；电解总反应式为；催化循环阶段被还原成循环使用，同时生成，实现高效制和，即Z为。据此分析。 【解析】电解池中阳离子向阴极迁移，a是阴极，因此向电极a迁移，A正确；由分析可知，电极b上的电极反应式为，B正确；该过程总反应为水分解制和，循环使用，反应消耗水，因此加入可保持电解液浓度稳定，C正确；铅酸蓄电池总反应为：，每消耗转移电子，因此消耗即反应时，转移电子；本装置中为，生成需要转移电子，因此转移电子时仅生成，D错误；故选D。 16.（2026·江苏南通·模拟预测）一种新型水系可充电电池以和为电极，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．充电时，电极a与外接直流电源的正极相连 B．充电时，若电极a得到3.2gCu和，则电路中转移 C．放电时，通过离子交换膜从右室迁移至左室 D．放电时，电极b的电极反应式为 【答案】D 【分析】放电为原电池工作过程，电极a上Cu转化为Cu2O、，Cu元素化合价升高，发生氧化反应，为原电池负极；电极b上Mn元素化合价降低，发生还原反应，为原电池正极。充电为电解池工作过程，电极a为阴极，接外接直流电源负极，电极b为阳极，接外接直流电源正极；放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动，结合电子守恒分析电极反应转移电子数目。 【解析】充电时电极a为阴极，应与外接直流电源的负极相连，A错误； B．3.2g Cu的物质的量为，1.44g 的物质的量为，Cu元素得电子总物质的量为，同时电极a上还有得电子生成，故电路中转移电子总物质的量大于0.12mol，B错误；放电时为原电池，向正极即右室的电极b移动，故通过离子交换膜从左室迁移至右室，C错误；放电时电极b为正极，Mn元素化合价降低得电子，电极反应式为，D正确；故选D。 17.（2026·重庆·模拟预测）以硫酸为介质，采用电解法制备，间接氧化邻硝基甲苯（）制备邻硝基苯甲醛（），装置如图所示。下列说法错误的是 A．惰性电极2连接电源正极 B．惰性电极1电极反应式： C．惰性电极2附近溶液的pH增大 D．理论上，消耗1 mol氧气，可得到1 mol邻硝基苯甲醛 【答案】C 【分析】惰性电极1上得电子生成，发生还原反应，，因此惰性电极1是阴极，连接电源负极；对应惰性电极2是阳极，连接电源正极，发生氧化反应，。 【解析】惰性电极2发生氧化反应，，作阳极，连接电源正极，A正确；介质为硫酸，惰性电极1处得电子生成，电极反应式为：，B正确；惰性电极2为阳极，失电子生成，电极反应为：，反应生成，电极附近浓度增大，故惰性电极2附近溶液的减小，C错误；该装置中两个电极都能生成氧化剂，用于氧化邻硝基甲苯：消耗时，阴极1生成，转移电子；根据电解池电子守恒，阳极2同样转移电子，生成，总共产出。1 mol邻硝基甲苯氧化为1 mol邻硝基苯甲醛时，总共失去电子；作为氧化剂，总共得到电子，因此恰好氧化1 mol邻硝基甲苯，得到1mol邻硝基苯甲醛，D正确；故选C。 18.（2026·湖北武汉·模拟预测）通过电解可实现吡啶衍生物X+Br－的部分氢化，其原理如图所示。若将H2O替换为D2O，在相同反应条件下可得到氘代产物Z。下列说法错误的是 A．a为电源正极 B．每消耗3 mol草酸，理论上可得2 mol产物Y C．为避免Y被进一步加氢还原，可选用对Y吸附能力弱的电极 D．每个Z分子中含有3个氘原子 【答案】B 【解析】由原理示意图可知，Cu在a极失去电子生成Cu2+，故a为正极，A正确；电极甲为阳极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+。草酸在电极甲溶液发生的反应为Cu2+ + H2C2O4 = Cu + 2CO2↑ + 2H+，每消耗3 mol草酸转移电子6 mol；X+在电极乙发生的反应为X+ + 4e－ + 3H2O = Y + 3OH－，每转移6 mol电子可得1.5 mol产物Y，B错误；化合物Y含有双键可被进一步还原，选用对Y吸附能力弱的电极可使Y及时解离，避免Y生成后仍发生电极反应，被进一步加氢还原，C正确；使用H2O时，吡啶环部分氢化得到产物Y，含有3个来源于H2O的H原子，故使用D2O时，产物Z含有3个氘原子，D正确；故选B。 19.（2026·重庆·模拟预测）在氯碱工业中，电解饱和食盐水的装置示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．Y电极是阴极，发生还原反应 B．X电极的电极反应式为 C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．电路中每通过1mol电子，阳极区质量减少58.5g 【答案】B 【分析】氯碱工业的阳离子交换膜电解槽中，左侧通入饱和溶液，为阳极，右侧生成浓溶液，为阴极。 【解析】Y电极为阴极，H2O在此得电子生成H2和OH- ，发生还原反应，A正确；X为阳极，失电子生成，正确电极反应为，选项中错误写为得电子，B错误；该装置离子交换膜为阳离子交换膜，允许迁移，同时阻止、交叉移动，避免产物和反应，C正确；电路通过电子时，阳极生成逸出，质量为；同时有迁移到阴极，质量为，阳极区总减少质量为，D正确；故选B。 20.（2026·广西南宁·二模）烟酸是B族维生素，可以预防和治疗多种疾病。利用碳封装过渡金属电极可电催化将3-甲基吡啶氧化为烟酸，工作原理如图所示，在电场作用下，双极膜中H+、离子分别向两极迁移。下列说法正确的是 A．a极电势高于b极电势 B．b极的电极反应式为 C．制备0.1 mol烟酸时双极膜中质量减少10.8 g D．碳封装过渡金属电极能催化提高b电极上还原反应的速率 【答案】C 【分析】根据题干信息“电催化将3-甲基吡啶氧化为烟酸”及示意图可知，b极为阳极，发生氧化反应；则a极为阴极，发生还原反应，据此分析解答。 【解析】b极为阳极，a 极为阴极，在外加电源作用下，阳极电势高于阴极电势，故a极电势低于b极电势，A错误；b极附近溶液显酸性，故电极反应式中不能出现氢氧根，应用氢离子配平电荷，B错误；由b极电极反应式可知，制备0.1 mol烟酸时转移电子为0.6 mol，根据电子守恒可知，双极膜中有0.6 mol 移向阳极，0.6mol移向阴极，即质量减少0.6 mol×18 g/mol=10.8 g，C正确；碳封装过渡金属电极的作用是促进3‐甲基吡啶在阳极发生氧化反应，即提高b电极上氧化反应的速率，D错误；故选C。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 电化学原理的综合应用 目 录 真题·命题感知 进阶·强化演练 考向01 离子交换膜在电化学中的应用 考向02 考查可充电电池原理 考向03 复杂的电化学装置 考向04 综合考查电化学的计算 拔高·模拟预测 真题·命题感知 1.（2026·北京·高考真题）利用电化学-化学协同法将天然气中的转化为硫酸盐，实现资源化利用。原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．溶液的作用之一是吸收 B．极的电极反应式： C．工作一段时间后，阴极室的总浓度下降 D．理论上，阳极产生的大于阴极消耗的 命题情境 本题以H2S转化为硫酸盐的电化学-化学协同法为情境，聚焦“天然气脱硫”这一工业实际问题。天然气、油田气中常含有H2S，不仅具有剧毒和恶臭，还会腐蚀管道和设备，燃烧后生成SO2造成大气污染。传统的Claus法将H2S部分氧化为S单质，但硫资源利用率低。本题展示的协同法，利用KOH溶液吸收H2S生成S²—，在阴极室通过O2的还原产生HO2—（过氧化氢根离子），HO2—再将S²—氧化为SO4²—，实现了H2S到硫酸盐的高值转化。双极膜在电场作用下解离水产生H+和OH—，分别迁移到阴、阳两极室，维持了体系的离子平衡和pH稳定。 解题方法 本题的综合性较强，技巧在于“逐室分析、电子守恒”。首先，明确两室功能：阴极室是反应中心（O2还原产HO2—，HO2—氧化S²—），阳极室为辅助电极（OH—放电产O2）。其次，书写电极反应时注意介质：a极为碱性条件下的氧还原，产物为HO2—和OH—；b极为碱性条件下的水氧化，产物为O2和H2O。再次，定量关系要分步核算——处理1 mol H2S需消耗2 mol OH—（吸收），生成1 mol S²—，氧化为SO4²—需4 mol HO2—，生成4 mol HO2—需转移8 mol e—并同时生成8 mol OH—，但双极膜迁移来的8 mol H+会中和8 mol OH—，加上吸收消耗的2 mol OH—，总消耗10 mol OH—，生成8 mol OH—，故OH—浓度下降。 2.（2026·广东·高考真题）一种利用电解还原同时实现海水脱盐的装置如图，电解液在Ⅰ和Ⅳ室间循环，初始电解液为溶液，膜①~③为阳离子或阴离子交换膜。下列说法错误的是 A．①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜 B．阳极反应为 C．电解一段时间后，Ⅲ室海水中盐的浓度降低 D．电解过程中，Ⅰ室电解液的pH在一段时间内可保持稳定 命题情境 本题以电解还原CO2耦合海水脱盐为情境，展示了电化学在“碳减排”和“水资源利用”双重挑战中的创新应用。CO2电化学还原为CO或甲酸等燃料，是实现“碳中和”的途径之一；而海水淡化是解决全球淡水资源短缺的关键技术。传统电渗析脱盐需要额外消耗电能，而本题装置将CO2还原（阴极耗电）与脱盐过程耦合，使电能得到“二次利用”：阴极反应消耗CO2的同时，驱动Na+和Cl—从海水（Ⅱ室）分别迁移到Ⅰ室和Ⅲ室，实现海水淡化。这种“一电多用”的设计大大提高了能源利用效率，为沿海地区的碳捕集与海水淡化提供了新思路。 解题方法 解答膜电解池题的关键是“离子迁移方向与电极反应配套”。第一步，根据电极产物判断电极类型：a极CO2→CO为还原反应，是阴极；b极OH—→O2为氧化反应，是阳极。第二步，根据离子迁移方向判断膜类型：Ⅱ室海水中的Na+要向左进入Ⅰ室，需通过①膜，故①为阳离子交换膜；Cl—要向右进入Ⅲ室，需通过②膜，故②为阴离子交换膜。为防止Ⅳ室中Cl⁻到阳极放电，③应为阳离子交换膜。第三步，注意区分“脱盐室”：Ⅱ室中Na+和Cl—同时迁出，盐度降低；而Ⅲ室中Cl—从Ⅱ室迁入，Na+从Ⅳ室迁入，盐度升高。pH稳定方面，Ⅰ室中CO2还原生成OH—，与HCO3—形成缓冲对，故pH可保持稳定。 3.（2026·河南·高考真题）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 命题情境 本题以多组串联电化学装置同时生产H2和Cl2为情境，展示了“串联电池”在工业电解中的巧妙设计。氯碱工业是基础化工的支柱产业，但传统电解槽生产H2和Cl2时，离子膜两侧存在浓差极化问题，导致能耗较高。本题设计的串联装置，中间每组均为Ag/AgCl浓差电池（高浓度盐酸与低浓度盐酸之间），左右两端为电解池。浓差电池自发工作，为两端的电解池提供电能，使得在石墨电极产Cl2、铂电极产H2的同时，中间的Ag/AgCl电极也发生了Ag↔AgCl的可逆转化。通过定期互换电极和恢复浓度，装置可循环运行，体现了“化学能→电能→化学能”的能量梯级利用思想。 解题方法 本题涉及“原电池+电解池”的串联分析，技巧是“从端点入手、从离子判断”。第一步，确定左右两端电解池：石墨电极产物为Cl2（Cl⁻失电子），是阳极；铂电极产物为H2（H+得电子），是阴极。第二步，判断中间原电池的正负极：左侧a1连接阴极（电解池），需提供电子，故a1为原电池正极（发生还原反应）；右侧an连接阳极，需接收电子，故an为原电池负极（发生氧化反应）。由此推出奇数号电极为正极（AgCl得电子变Ag），偶数号为负极（Ag失电子变AgCl）。第三步，注意互换电极后，反应逆向进行，装置可恢复。对于D选项，若换为NaCl溶液，中间的Ag/AgCl电极反应不涉及Na+，故不会生成NaOH。 4.（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 命题情境 本题以废旧LiFePO4电池中锂的回收为情境，体现了“殊途同归”的科研思路。本题采用“氧气阴极还原生成H2O2”作为氧化剂，利用H2O2在酸性条件下将LiFePO4中的Fe²+氧化为Fe³+，使Li+脱出进入溶液，再通过电迁移回收锂。右侧I—/I3—氧化还原对作为“电子梭”，在阳极上I—被氧化为I3—，I3—扩散到正极材料处氧化LiFePO4，自身被还原为I—，实现了“间接电氧化”的循环过程。阴离子交换膜允许SO4²—通过，保证了双室间的电荷平衡。这种设计避免了对电极材料的机械处理或强酸浸出，是温和、高效的回收策略。 解题方法 本题的难点在于理解“间接氧化”的电子转移等效性。技巧一：判断电极类型——左侧O2→H2O2为得电子还原，故a为阴极；右侧I—→I3—为失电子氧化，故b为阳极。技巧二：关于I3⁻歧化是否影响回收率，要计算其氧化能力是否改变：3 mol I3—得6 mol e—，歧化为1 mol IO3—（得6 mol e—）和8 mol I—，总得电子能力仍为6 mol e—，因此理论上不降低锂的回收产率。这种“电子守恒”的思维是解答氧化还原相关问题的金钥匙。技巧三：电路中转移2 mol e—，阴极和阳极均有反应，两侧均可释放Li+，故回收的Li+总量为4 mol，体现了“双电极同时工作”的并联效果。 进阶·强化演练 考向01 离子交换膜在电化学中的应用 1.（2026·河北沧州·一模）钴酸锂（）电池的工作原理如图所示。电解质为一种能传导的高分子材料，隔膜只允许通过。下列说法错误的是 A．不能用的水溶液作导电介质 B．电极电势： C．外电路通过1 mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为 D．废旧钴酸锂电池需进行“放电处理”，让嵌入电极N便于回收 2.（2026·广东广州·三模）某科研小组设计如图装置，实现含盐废水(以NaCl为例)和造纸废水(以含葡萄糖为例)的有效处理，并获得HCl溶液和NaOH溶液。已知，电极A和电极B均为惰性电极，M、N、P膜为离子交换膜。下列说法正确的是 A．电势：电极A＞电极B B．M膜和P膜均为阴离子交换膜 C．该装置工作时，Ⅱ室和Ⅳ室溶液的pH均升高 D．消耗，理论上可获得24 mol NaOH和24 mol HCl 3.（2026·江苏南通·模拟预测）用溶液吸收烟气中的，所得的吸收液主要成分为，将吸收液通入如图所示的电解槽进行再生并制得浓硫酸。下列说法正确的是 A．M极与电源的正极相连 B．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 C．N极发生的反应为 D．当M极产生11.2 L（标况）时，N极生成的数目为 4.（2026·广东广州·二模）电催化还原硝酸盐生成氨气的原理如图所示，下列说法错误的是 A．惰性电极a为阳极 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．工作一段时间后，右室溶液变大 D．从溶液中逸出，左室溶液质量减少了 考向02 考查可充电电池原理 1.（2026·福建三明·二模）科学家研制了一种全氯无膜液流电池，可作储能设备，装置如图所示。放电时电极b的反应为。 下列说法错误的是 A．充电时，多孔炭电极b接电源正极 B．充电时，右侧储液罐中Cl-的物质的量增大 C．该电池因选用CCl4溶解Cl2而无需离子交换膜 D．放电时电极a的反应为： 2.（2026·安徽蚌埠·模拟预测）某研究小组最新研制出“一分钟充电完成”的新型铝离子电池，其放电过程如图所示，下列说法错误的是 A．放电时，Al作负极 B．充电时，向石墨电极移动 C．在石墨电极中的嵌入和脱出决定该电池的放电效率 D．放电时，负极的电极反应式为： 3.（2026·陕西西安·模拟预测）全沉积型铅酸液流储能电池以和为电极，以溶液、甲基磺酸铅溶液作为电解液，其充放电工作原理如图所示。下列说法错误的是 已知：①为强酸；②电流效率是指通过电化学反应生成目标产物的电流利用效率。 A．多次完全充放电后，电极M的质量较初始时增大，说明阴极电流效率高 B．随着充放电循环，氢离子可在两极间持续往返移动 C．放电时，电极N上发生的电极反应为 D．充电时，转移2 mol电子，溶液中的物质的量减少1 mol 4.（2026·甘肃酒泉·二模）钛锰液流电池放电时工作原理如图所示，两电极均为石墨电极。放电初期，转化为并伴随副反应生成；放电末期，先被还原成，再与残留的发生化学反应，直到完全消耗。下列说法正确的是 A．充电时，a极需要外接电源的正极 B．放电初期，b极的电极反应式为 C．放电末期，在反应中作还原剂 D．放电时，电路中每转移1 mol电子，理论上a极质量增加16 g 考向03 复杂的电化学装置 1.（2026·湖南衡阳·模拟预测）一种电化学组合装置如图所示，锌电池工作时“双极膜”中间层的解离为和，在电场作用下向两极迁移，同时可高选择性电催化5-羟甲基糠醛生成2，5-呋喃二甲酸并耦合析氢。下列说法正确的是 A．膜n为阳离子交换膜 B．c为阳极，发生氧化反应 C．产生0.3 mol 时，理论上生成0.3 mol 2，5-呋喃二甲酸 D．当双极膜中有1 mol 解离时，负极区溶液质量增加49.5 g 2.（2026·山西忻州·模拟预测）科学家研发了一种Zn-双阴极储能电池，在碱性条件下可同时实现储能与废旧塑料(PET)高值利用，其工作原理示意图及电极电势图如下。下列说法错误的是 A．放电时总反应： B．放电时，阴离子向左移动 C．充电时，阳极电极反应式： D．该电池的理论充电电压高于理论放电电压 3.（2026·河北保定·三模）高电压水系可充电电池的放电过程如图所示。已知，，下列说法错误的是 A．放电时，溶液中溶质质量逐渐增加 B．放电时，正极的电极反应式为 C．充电时，Ⅰ区溶液的逐渐增大；Ⅱ区溶液的逐渐减小 D．充电时，若以2 A恒定电流充电8 min，理论上生成0.01 mol Zn 4.（2026·辽宁朝阳·一模）为回收尿液中的氮资源(真实尿液中的氮以计)并减少水体富营养化，某三腔室电解系统处理尿液的原理如图所示。下列说法错误的是 A．M极为阳极 B．N极的电极反应式为，生成的将转化为 C．向“真实尿液”中不断加入持续加入，有利于提高电解液的导电性，从而提高的产量 D．当电路中转移1 mol电子时，M极区电解液的质量理论上减轻26 g 考向04 综合考查电化学的计算 1.（2026·浙江·模拟预测）2025 年，科研人员受诺贝尔化学奖关于MOFs研究的启发，利用Ce-MOF衍生制备了镧系单原子催化剂(Ce-SACs)，并将其用于电催化还原CO2制备CO。其工作原理如图所示(电解质为KHCO3溶液)。下列说法不正确的是 A．阳极的电极反应式为：2H2O-4e- =O2↑+ 4H+，且阴极区附近溶液的pH增大 B．催化剂载体(N-C框架)中，碳原子和氮原子均采取sp2杂化，且Ce与N之间通过配位键结合 C．若阴极产生CO的电流效率为100%，当电路中通过1mol e-时，左室溶液质量增重47.1g D．该过程实现了光能向化学能的转化，且 Ce 原子较大的半径使Ce-N4结构更松散，降低了CO2还原为CO的反应热 2.（2026·河南平顶山·三模）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(忽略溶液体积的变化)。下列叙述正确的是 A．若将左侧电解液换为酸性溶液，甘油仍能稳定存在且不发生反应 B．当电路中通过电子时，理论上两极生成的产物 C．若甘油完全被氧化成，理论上双极膜中水的质量减少 D．随着反应进行，理论上阴极区电解质溶液的不断升高 3.（2026·河南郑州·模拟预测）研究者以TiP2O7作为锂存储电极在复杂卤水体系中选择性电化学提锂，该系统由一个锂提取装置和锂回收装置组成(如图所示)。已知在适当电位下，TiP2O7优先发生Li+的嵌入/脱出反应，而Na+、K+、Mg2+和Ca2+需在更负电位下才可显著嵌入。下列说法错误的是 A．图1所示的电化学装置中电流的方向：电源→b极→电解质溶液→a极 B．图1、图2两个电化学装置实现了Li+的富集，同时制得了 C．图2中c极的电极反应式为 D．若制得，则理论上两装置可获得气体的总质量为 4.（2026·山西晋城·一模）我国科研团队开发的HMF电氧化制备FDCA装置如图所示。下列说法正确的是 A．Y极电极反应式为 B．若用KCl溶液代替右侧的K2SO4溶液，不影响电解效率 C．制备0.1 mol FDCA，理论上左侧电解液的质量变化为22.8 g D．若将膜替换为普通多孔陶瓷隔膜(可允许其他物质通过)，FDCA产率会显著提高 拔高·模拟预测 1.（2026·福建厦门·一模）我国科学家发明了一种以和为电极材料并获得高浓度的新型电池，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，a电极上发生还原反应 B．充电时，外电源的负极连接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 2.（2026·安徽安庆·二模）现代生活无人机应用广泛，一种新型的无人机电池工作原理如图所示，其正极材料为镍钴锰酸锂，两极之间的隔膜只允许通过，电池放电过程为：(石墨)，下列说法错误的是 A．充电时，镍钴锰酸锂电极与外接电源的正极相连 B．充电时，阳极电极反应为： C．放电时，电流方向为：正极→导线→负载→导线→负极→电解质→正极 D．放电时，Ni、Co、Mn元素的化合价均未发生改变 3.（2026·湖北·一模）我国学者设计了一种全新的“交叉耦合电解液”锂金属电池。充电时，两极产物跨电极传输后发生化学反应(如下图)，不仅有效地抑制了传统电解质的正极“产气”现象，而且可在负极生成聚合物型SEI(具有高传导率且能实现高度可逆的锂沉积/溶解)，显著延长了传统锂金属电池的使用寿命。相关说法错误的是 A．该电池需使用阳离子交换膜 B．反应①和②均在电池负极发生 C．反应⑦的产物是带负电的阴离子 D．反应⑧的化学计量数为2和1 4.（2026·北京海淀·二模）基于PTO—PTS的水系有机液流电池具有较高的能量密度和长期运行稳定等优点。该电池的工作原理如下图。 下列说法不正确的是 A．基团有利于PTO—PTS在水中的溶解 B．a为PTO—4H—PTS，b为PTO—PTS C．放电时，右侧溶液的pH增大 D．充电时，左侧多孔碳电极接电源的正极 5.（2026·黑龙江·二模）科学家研制了一种以溶液为电解质溶液的铅-醌()电池，其装置如图所示。已知：四氯对苯醌()的结构简式为。下列叙述正确的是 A．放电时，向氧化石墨烯电极迁移 B．充电时，电极电势高于氧化石墨烯电极 C．充电时，电子流经外电路，理论上电极质量增加 D．放电时，电池总反应为：2Pb+4H+++2＝＋2PbSO4 6.（2026·山西临汾·一模）锌离子全电池工作时，电极发生的嵌入或脱嵌。加入弱极性FeD后，利用间的转化，可同时除去溶解氧和非活性锌，防止锌电极被溶解氧腐蚀。下列说法错误的是 A．电池工作时，FeD起催化剂的作用 B．离子交换膜为阳离子交换膜 C．每去除溶解氧，转移电子数为 D．加入聚乙二醇是为了增大在水中的溶解度 7.（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： 8.（2026·四川泸州·模拟预测）某研究团队构建了以硫化聚苯胺(SPANI)、富锂锰基材料(简写为LMNCO)为电极的一种新型锂离子二次电池，通过的嵌入/脱出来改变电极的氧化态，反应原理可简化为：。其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，SPANI电极反应为： B．放电时，电子从LMNCO极通过外电路流向SPANI极 C．充电时，LMNCO所在电极为阴极，发生还原反应 D．电极材料SPANI具有良好的导电性，属于新型无机非金属材料 9.（2026·河北·一模）有机质子—氢气电池具有保持超过十万圈的稳定循环和-70℃的低温可行性，展示出其在极端气候下应用的潜力。下图是四氯苯醌质子—氢气电池工作机理。 下列有关说法正确的是 A．放电时，a电极为正极，发生还原反应 B．放电时，当有1mol H+迁移到正极时，转移电子的物质的量为1mol C．充电时的阳极反应为 D．与氢氧燃料电池相比，当有1molH2反应时，该电池转移的电子数更多 10.（2026·广西柳州·二模）我国自主研发的一种新型水系(碱性)双离子电池工作原理如图所示。下列有关叙述错误的是 A．充电时，电极a接电源的正极，Na+由a极迁移到b极 B．当0.1molCu3(PO4)2完全放电时，b电极质量减轻6.9 g C．第2次放电时，a极区溶液碱性逐渐增强 D．充电时，电极b的电极反应式为 11.（2026·黑龙江吉林·一模）利用偏二甲肼燃料电池电解制备，并得到副产物KOH、、装置如下图所示。电解所需试剂为：KOH稀溶液、浓溶液、浓溶液、稀溶液。下列说法正确的是 A．a极反应： B．可用银电极替换石墨I电极 C．A膜和B膜之间存放浓溶液，A膜为阳离子交换膜 D．a极消耗0.15 mol偏二甲肼时，X室减少1.2 mol 12.（2026·江西上饶·一模）基于新材料优异的氢负离子传导特性，中科院某研究团队以储氢化合物、贫氢材料为电极，组装了世界首例氢负离子电池实体原型。该电池为电源，设计双极膜BP(能将水解离为离子)制备氘代酸碱装置，电极为惰性电极，为离子交换膜。下列说法正确的是 A．氢负离子电池放电时，电极1的电势高 B．产品室分别得到KOD和 C．为维持原料室溶液浓度不变，产品室1中BP膜解离重水时，应补加固体 D．氢负离子电池等质量的两极因放电导致质量差为时，氘代酸碱装置室生成气体 13.（2026·云南红河·二模）我国科学家研制组装了一种具有良好稳定性的充放电循环系统/乙醇电池，其工作原理如图所示。已知：电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为。下列说法正确的是 A．放电时，向Zn电极方向迁移，负极区pH升高 B．放电时，正极反应式为： C．充电时，若有完全转化为能提供的理论容量为 D．经过多次充放电循环后，储液罐甲中的主要物质为 14.（2026·北京·模拟预测）二羟基嘧啶(DHP)是一种难生物降解的有机污染物。利用惰性电极电解含DHP、NaCl的工业废水，可将DHP氧化为无毒的和，以实现完全无害化处理。DHP的分子结构与电解装置如下图所示。 下列说法正确的是 A．电极a与电源负极相连 B．i中每生成1 mol ，则DHP失去3 mol C．ii反应的离子方程式为 D．若完全无害化处理1 mol DHP，理论上b极至少产生16 g 15.（2026·湖南怀化·三模）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．电解过程中，Na+向电极a迁移 B．电极b上的电极反应式为 C．为保持电解液浓度相对稳定，加入的Y为H2O D．若用铅酸蓄电池为电源，理论上消耗98gH2SO4时，此装置中有1 mol X生成 16.（2026·江苏南通·模拟预测）一种新型水系可充电电池以和为电极，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．充电时，电极a与外接直流电源的正极相连 B．充电时，若电极a得到3.2gCu和，则电路中转移 C．放电时，通过离子交换膜从右室迁移至左室 D．放电时，电极b的电极反应式为 17.（2026·重庆·模拟预测）以硫酸为介质，采用电解法制备，间接氧化邻硝基甲苯（）制备邻硝基苯甲醛（），装置如图所示。下列说法错误的是 A．惰性电极2连接电源正极 B．惰性电极1电极反应式： C．惰性电极2附近溶液的pH增大 D．理论上，消耗1 mol氧气，可得到1 mol邻硝基苯甲醛 18.（2026·湖北武汉·模拟预测）通过电解可实现吡啶衍生物X+Br－的部分氢化，其原理如图所示。若将H2O替换为D2O，在相同反应条件下可得到氘代产物Z。下列说法错误的是 A．a为电源正极 B．每消耗3 mol草酸，理论上可得2 mol产物Y C．为避免Y被进一步加氢还原，可选用对Y吸附能力弱的电极 D．每个Z分子中含有3个氘原子 19.（2026·重庆·模拟预测）在氯碱工业中，电解饱和食盐水的装置示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．Y电极是阴极，发生还原反应 B．X电极的电极反应式为 C．离子交换膜为阳离子交换膜 D．电路中每通过1mol电子，阳极区质量减少58.5g 20.（2026·广西南宁·二模）烟酸是B族维生素，可以预防和治疗多种疾病。利用碳封装过渡金属电极可电催化将3-甲基吡啶氧化为烟酸，工作原理如图所示，在电场作用下，双极膜中H+、离子分别向两极迁移。下列说法正确的是 A．a极电势高于b极电势 B．b极的电极反应式为 C．制备0.1 mol烟酸时双极膜中质量减少10.8 g D．碳封装过渡金属电极能催化提高b电极上还原反应的速率 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $