1.2 化学能与电能的转化（举一反三题型专练，江苏专用）化学苏教版选择性必修1

**基本信息** 聚焦电化学核心题型，构建“原理-装置-应用”逻辑链，通过典例变式实现方法迁移，培养科学思维与证据推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |原电池原理及应用|5题型/5典例|正负极判断、电极反应式书写、金属活动性比较|从单液到双液电池，从原理到加快反应速率、金属保护等应用| |电解原理及工业应用|5题型/5典例|电解规律、离子移动方向、多池计算|从电解水到氯碱工业、电镀，结合守恒法解决综合计算|

第二单元 化学能与电能的转化（题型突破·举一反三） 题型01 原电池的工作原理 偏转 增加 Zn2＋ Cu2＋ Cu Zn－2e－===Zn2＋ 氧化 Cu2＋＋2e－===Cu 还原 化学能 电能 闭合回路 平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性 避免电极与电解质溶液直接反应 【典例1】C 【变式1-1】C 【变式1-2】C 【变式1-3】(1) 溶液 (2)正 (3) （或X） 银 (4) ③ (5) 题型02 原电池原理的应用 Cu-Zn原电池 强于 强于 自发的氧化还原 Cu－2e－===Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 氧化 【典例2】D 【变式2-1】C 【变式2-2】A 【变式2-3】(1) Cu (2) 减小 题型03 一次电池 石墨棒 锌粉 二氧化锰 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 锌粉 Ag2O KOH溶液 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 【典例3】D 【变式3-1】D 【变式3-2】B 【变式3-3】A 题型04 二次电池 Pb PbO2 H2SO4 Pb＋SO－2e－===PbSO4 PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O LixC6－xe－===6C＋xLi＋ Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2 【典例4】D 【变式4-1】B 【变式4-2】D 【变式4-3】B 题型05 燃料电池 1.燃料 氧化剂 电能 活性物质 2.2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2H2＋O2===2H2O 3.O2＋4H＋＋4e－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ O2＋4e－===2O2－ O2＋2CO2＋4e－===2CO 【典例5】B 【变式5-1】C 【变式5-2】B 【变式5-3】B 题型06 电解原理和电解规律 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 4H＋＋4e－===2H2↑ 减小 增大 不变 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu 增大 减小 【典例6】D 【变式6-1】D 【变式6-2】A 【变式6-3】A 题型07 氯碱工业 1.饱和氯化钠溶液 氢氧化钠、氢气和氯气 2.2Cl－－2e－===Cl2↑ 氧化 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 还原 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 【典例7】C 【变式7-1】A 【变式7-2】(1) < 阳 阳 (2) (3) Cl2 1.0 3s23p5 【变式7-3】(1) 升高 (2)、 (3)a、c (4)bc (5) 蒸发 过滤 (6) (7)3.6 t 题型08 电镀和铜的电解精炼 1.电解 金属 合金 Cu Cu－2e－===Cu2＋ 铁制钥匙 Cu2＋＋2e－===Cu 保持不变 2.粗铜 纯铜 减小 3.金属离子 金属单质 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2Na＋＋2e－===2Na 2Cl－－2e－===Cl2↑ Mg2＋＋ 2e－===Mg 6O2－－ 12e－===3O2↑ 4Al3＋＋12e－===4Al 【典例8】D 【变式8-1】D 【变式8-2】C 【变式8-3】C 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 阳极 阴极 阴极 阳极 【典例9】D 【变式9-1】C 【变式9-2】D 【变式9-3】D 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 原电池 电解池 电子数 得失电子守恒 【典例10】C 【变式10-1】D 【变式10-2】B 【变式10-3】(1) 原电池 (2) 阴极 (3)560mL (4)A (5) 0.6 (6)BD 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元 化学能与电能的转化（题型突破·举一反三） 题型01 原电池的工作原理 题型02 原电池原理的应用 题型03 一次电池 题型04 二次电池 题型05 燃料电池 题型06 电解原理和电解规律 题型07 氯碱工业 题型08 电镀和铜的电解精炼 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 ▌题型01 原电池的工作原理 1．铜锌原电池的构造与工作原理 电池名称 单液电池 双液电池(盐桥电池) 实验装置 实验现象 电流表 指针 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量 电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定 微观探析 锌片的Zn失去电子形成 进入溶液，质量减轻； 电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转； 溶液中的 在铜片获得电子变成 沉积在铜片上，质量增加 符号表征 电极反应式 Zn片： ( 反应) Cu片： ( 反应) 电池总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 能量转换 转化为 盐桥 ①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成 ； ② ；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③ ，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能 2．原电池中正、负极的判断方法 【典例1】（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）某同学用如图所示装置探究原电池的工作原理，并推出下列结论，其中不正确的是 A．锌片不断溶解，说明失去电子 B．铜片表面有气泡产生，说明在铜片表面生成 C．电流表指针发生偏转，说明该装置将电能转化为化学能 D．该装置发生的总反应为 【变式1-1】（25-26高二上·江苏扬州·期中）某原电池反应原理示意图如下图。下列有关该原电池的说法正确的是 A．将电能转化为化学能 B．电流从铁片经导线流向铜片 C．一段时间后，铜片质量增加 D．铁板发生还原反应 【变式1-2】（25-26·江苏连云港·期中）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是 A．电子流动方向：X→外电路→Y→溶液→X B．若两电极分别为Zn和Fe，则X电极为Fe，Y电极为Zn C．X电极上发生的是氧化反应，Y电极上发生的是还原反应 D．移向Y电极，X电极上有氢气产生 【变式1-3】能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。 Ⅰ．依据氧化还原反应设计的原电池如下图所示。请回答下列问题： (1)电极的材料是_______，电解质溶液是_______。 (2)银电极为电池的_______极。 (3)外电路中的电子是从_______电极流向_______电极。 Ⅱ． (4)为了验证与氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是_______，写出正极的电极反应式_______。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过电子时，两个电极的质量差为_______。 (5)为了探究原电池的工作原理，设计如下装置。 ①甲装置中负极电极反应式为_______。 ②当乙装置中的负极质量减少时，正极产生气体_______标准状况下向_______填“”或“Al”电极移动。 ▌题型02 原电池原理的应用 1．加快化学反应速率 (1)原理：在形成的原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，溶液中的离子运动时相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率加快。 (2)举例：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小 ，加快产生H2的速率。 2．比较金属的活动性强弱 原理：一般来说，负极金属的活动性 正极金属。根据现象判断出原电池的正、负极，金属的活动性：负极 正极。 3．设计原电池 (1)理论上， 反应可以设计成原电池。构成原电池的基本条件也是设计原电池的基本依据。 (2)设计原电池的思路示例 设计思路 应用示例 ①以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ②将已知氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)： 还原反应(正极)： ③以两极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：石墨(或铂)和FeCl3溶液 ④画出原电池装置示意图 4．用于金属保护： 根据原电池的工作原理，负极金属发生 反应。将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 【典例2】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）某原电池的总反应式为Cu+2Fe3+=Cu2+ + 2Fe2+，下列能实现该反应的原电池是 A B C D 电极材料 Fe、Zn Cu、Ag Cu、Zn Cu、C 电解质溶液 CuSO4 FeSO4 FeCl3 FeCl3 A．A B．B C．C D．D 【变式2-1】如图所示，用Mg、Al和稀硫酸构成原电池，下列有关该电池的描述不正确的是 A．该装置是将化学能转化为电能的装置 B．电池工作时向Mg电极移动 C．装置中负极的电极反应式为： D．该电池工作一段时间后，溶液pH增大 【变式2-2】a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，移向a极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A． B． C． D． 【变式2-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域发挥着举足轻重的作用。回答下列问题： (1)某同学根据氧化还原反应：设计如图所示的原电池。 ①电极X的化学式为___________。 ②盐桥中的阴离子向___________(填化学式)溶液中移动。 (2)新型电池中的铝电池类型较多。 ①Li-Al/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为：。放电时的正极反应式为___________，充电时的阴极电极反应式为___________。 ②Al-空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用溶液为电解液。电池工作过程中电解液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ▌题型03 一次电池 1.锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰电池 示意图 电极 负极：锌筒，正极： 负极反应物： ，正极反应物： 电解质 溶液 氯化铵和氯化锌溶液 氢氧化钾溶液 电极 反应 碱性锌锰电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 1 负极反应式是 ； 2 正极反应式是 2.银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点 负极反应物： ，正极反应物： ，电解质溶液： 。 总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 1 负极反应式是 ； 2 正极反应式是 。 【典例3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）负载有和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．Pt作原电池负极 B．电子由经活性炭流向Ag C．电池工作过程中，电极附近pH变小 D．Ag电极发生的电极反应为 【变式3-1】（2026·江苏·高考真题）镁锰干电池的结构如图所示，作电解质，干电池的总反应式：，该电池缺点是易“鼓包”。下列说法正确的是 A．镁合金作负极，发生还原反应 B．电池工作过程中，从负极向正极迁移 C．引起“鼓包”的反应： D．参加反应，理论上外电路通过的电子总量为 【变式3-2】（25-26高二上·江苏苏州·期中）银锌纽扣电池构造示意图如图，放电后产物为Ag和ZnO，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，正极附近产生 C．负极的电极反应为 D．电池工作时电子的移动方向为：Zn电极溶液电极 【变式3-3】（2026·江苏·一模）一种热激活电池的构造示意图如图所示，无水混合物一旦受热熔融，即可按反应输出电能。 下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．放电过程中，向钙电极移动 C．正极反应物为LiCl D．常温下，在正、负极之间连上电流表，指针发生偏转 ▌题型04 二次电池 1．铅蓄电池的构造与工作原理 （1）放电时 负极： ，正极： ，电解质溶液： 溶液。 负极： 。 正极： 。 （2）充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。 总反应方程式： 。 （3）铅蓄电池的优缺点。 ①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 (以钴酸锂-石墨锂电池为例) 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 负极反应： ； 正极反应： ； 【典例4】（25-26高二下·江苏常州·期末）一种可充电电池用于处理污水中的工作原理如图所示。电池放电时，水中的在电催化剂表面转化为，再将吸附在电催化剂表面的还原为。下列说法正确的是 A．放电时，金属铝为正极 B．还原为的反应为 C．充电时，每生成1 mol，另一极同时生成2 mol D．充电时，从装置左侧透过离子交换膜进入右侧 【变式4-1】（25-26高二上·江苏南京·期末）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的减小 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．充电时，每消耗，转移电子数为 【变式4-2】（25-26高二下·江苏无锡·期末）全钒液流电池是一种新型电化学储能装置，其电池反应式为：，装置如图所示。下列说法正确的是 A．关闭、打开，该装置将电能转化为化学能 B．该装置中的质子交换膜可用阳离子交换膜替代 C．放电时，负极的电极反应式为： D．充电时，每转移电子，理论上有由室移向室 【变式4-3】（25-26高二上·江苏南通·期末）一种锂-空气二次电池的装置如图所示，熔融嵌在碳纳米管中。电池总反应为：，下列说法正确的是 A．充电时，电极接外电源的正极 B．放电时，电极的反应为： C．放电时，每消耗，电路中转移 D．充电时，由左室通过交换膜迁移到右室 ▌题型05 燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将 和 的化学能直接转化为 的化学电源。电极本身不包含 ，只是一个催化转化元件。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 正极反应 总反应 3．燃料电池电极反应式的书写方法 (1)负极为燃料，失电子，发生氧化反应。 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法： 第一步　确定生成物 CH4； 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　最后根据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 (2)正极为氧气，得电子，发生还原反应。 由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同， 酸性电解质溶液： ； 碱性电解质溶液： ； 固体电解质(高温下能传导O2－)： ； 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)： 。 【典例5】（25-26高二上·江苏淮安·期中）燃料电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．放电时，发生氧化反应 B．电解质溶液中的向a电极移动 C．电子由a电极沿导线向b电极移动 D．电极b的电极反应式： 【变式5-1】（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）如图所示为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是 A．M极为正极，发生还原反应 B．N极发生的电极反应为 C．处理时，有从交换膜左侧向右侧迁移 D．电池工作时，M极附近溶液pH增大 【变式5-2】（25-26高三上·江苏南京·期末）一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A．电极A为正极 B．电极B上发生还原反应 C．电池工作时，向电极B移动 D．电极A上参与的电极反应式为： 【变式5-3】（25-26高二下·江苏南京·阶段检测）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电子由电极经外电路流向电极 B．电极的电极反应式为 C．当有通过质子交换膜时，电极表面理论上消耗的体积为 D．验证生成的操作：取反应后的左室溶液，加入银氨溶液，水浴加热，观察现象 ▌题型06 电解原理和电解规律 1.电解池的工作原理 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2.电解池阴、阳极的判断方法 3.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极) 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液： (1)电解水型 电解质 H2SO4 (含氧酸) NaOH (可溶性强碱) Na2SO4 (含氧酸强碱盐) 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl(无氧酸) CuCl2 (无氧酸弱碱盐) 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu pH变化 增大 复原加入物质 HCl(g) CuCl2(s) (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl (无氧酸强碱盐) CuSO4 (含氧酸弱碱盐) 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 复原加入物质 HCl(g) CuO或CuCO3 【典例6】（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）某实验探究小组用学生电源、U形管、橡胶塞两个、石墨棒两支、玻璃导管两支、石英钟、鳄鱼夹、导线若干等仪器制作简单的氢氧燃料电池实验装置，装置见下图(夹持装置省略)，U形管中注入适量6 mol·L-1 稀硫酸。下列有关说法正确的是 A．将带有石墨棒和玻璃导管的橡胶塞塞入U形管管口后，不需要检查装置气密性 B．玻璃导管的作用是收集并检验U形管两端产生的气体 C．接通学生电源，电解稀硫酸的本质就是电解水，U形管两端溶液酸性都会增强 D．关闭学生电源，连接石英钟后，石英钟指针旋转，U形管两端气体缓慢减少，说明实验取得成功。 【变式6-1】下列装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是(　　) 【变式6-2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）下列有关电化学装置或原理说法正确的是 A．装置①的总反应式： B．装置②中Cu电极上有大量气体产生 C．电解精炼铜时，阳极质量变化与阴极质量变化相等 D．在铁质物体表面镀铜时，电解质溶液可使用 【变式6-3】用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　) A．AgNO3溶液[AgOH(s)] B．K2SO4溶液[H2O(l)] C．KCl溶液[HCl(g)] D．CuSO4溶液[CuCO3(s)] ▌题型07 氯碱工业 1．概念 用电解 的方法来制取 ，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．原理 （1）阳极反应： ( 反应)； （2）阴极反应： ( 反应)； 总反应式： 。 【典例7】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）通过如图所示的装置制取氯气等物质下列关于下图所示装置说法正确的是 A．电极A可以使用活性铁电极 B．离子交换膜类型应为阴离子交换膜 C．阴极的电极反应式为： D．阳极区出口处的溶液为NaOH溶液 【变式7-1】（25-26高二上·江苏扬州·期末）氯碱工业的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a上发生氧化反应 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解前后，阴极区溶液的pH变小 D．外电路每通过2 mol电子，电极b上产生 【变式7-2】（24-25高二上·江苏南通·阶段检测）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。 (1)分析比较图示中与的大小：______（填“＞”“＜”或“＝”），A中离子交换膜为______离子交换膜，B中离子交换膜为______离子交换膜（填“阴”或“阳”）。 (2)写出燃料电池B中的正极的电极反应：______。 (3)图中X是______（填化学式），若电解产生11.2L（标准状况）该物质，则至少转移电子______mol；X中所含元素的基态原子的价电子排布式为______。 【变式7-3】（25-26高一上·江苏苏州·期中）氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下： 依据上图，完成下列填空： (1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上的电极反应式为___________；与电源负极相连的电极附近，溶液pH___________(填“不变”“升高”或“下降”)。 (2)工业食盐中含、等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为___________。 (3)如果食盐中含量较高，必须添加钡试剂除去，该钡试剂可以是___________(选填：a、b、c)。 a．        b．        c． (4)为有效除去、、加入试剂的合理顺序为___________(选填：a，b，c)。 a．先加NaOH，后加，再加钡试剂 b．先加NaOH，后加钡试剂，再加 c．先加钡试剂，后加NaOH，再加 (5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过___________、冷却、___________(填操作名称)除去NaCl。 (6)电解饱和食盐水的离子方程式为___________。 (7)若该氯碱厂日产50%NaOH溶液3000kg。如果把同时生产的和都制成38%的盐酸，试计算理论上每天可生产盐酸的质量___________(以吨为单位，保留1位小数)。 ▌题型08 电镀和铜的电解精炼 1．电镀 (1)电镀：利用 原理在某些金属表面镀上一薄层其他 或 的加工工艺。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属 ，电极反应： ； 阴极材料：镀件 ，电极反应： 。 电解质溶液：Cu2＋浓度 。 2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料： ，电极反应：Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 阴极材料： ，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu； 电解质溶液：Cu2＋浓度 ，金、银等金属沉积形成阳极泥。 3．电冶金 (1)金属冶炼就是使矿石中的 获得电子变成 的过程：Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钠、钙、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 (3)①冶炼金属钠： 阳极： ； 阴极： ； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 ②冶炼金属镁： 阳极： ； 阴极： ； 总反应：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 ③冶炼金属铝： 阳极： ； 阴极： ； 总反应：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 【典例8】（2025·江苏苏州·三模）利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是 A．阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色 D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 【变式8-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下图是电解精炼铜的实验装置，有关说法不正确的是 A．金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中 B．阳极泥是比铜不活泼的银、金等贵重金属 C．电解质溶液中浓度减小 D．电解精炼铜过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 【变式8-2】（25-26高二上·江苏苏州·期中）装置甲是一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的微生物电池，连接甲、乙装置进行粗铜精炼，其原理如图所示。 下列说法不正确的是 A．电解精炼时，粗铜与Y电极相连 B．电解过程中N区溶液的pH增大 C．若N电极消耗16 g，粗铜电极质量减少64 g D．M电极的电极反应式为 【变式8-3】（24-25高二上·江苏苏州·期中）提供几组常见的实验装置示意图，下列有关叙述正确的是 A．装置①中阳极上有红色物质析出 B．装置②中的铜片应与直流电源的负极相连 C．装置③中，若电解液为KOH溶液，则电极a的反应式： D．装置④中，CuSO4溶液的浓度始终不变 ▌题型09 电解原理在工农业生产中的应用 1．分析电解过程的思维流程 2．“5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为 ，与电源负极相连的为 ，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向 ，阴离子移向 。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向) (3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 3．多室电解池的分析思路 【典例9】（25-26高二下·江苏盐城·期末）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为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 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 【变式9-1】（25-26高二上·江苏·期中）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。 已知：①  快反应；②  慢反应。 下列说法错误的是 A．a为电源的负极 B．电解过程，的得电子能力强于 C．电解过程，左室中的浓度不断增加 D．完全转化为的电解总反应： 【变式9-2】（2026·江苏连云港·三模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．I为阳离子交换膜，III为阴离子交换膜 B．电极b上发生的电极反应式为： C．须在3室中加入海水，电解池工作一段时间后，3室中可以得到淡化海水 D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上消耗标准状况下 【变式9-3】（25-26高二下·江苏盐城·期末）一种电解耦合吸收装置可去除NOx，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．Pt电极I与直流电源正极相连 B．电解过程中，右极室的pH会逐渐增大 C．使用阴离子交换膜会降低HSO转化效率 D．若NOx为NO，吸收塔中每去除22.4 LNO时可生成2 molHSO ▌题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 1．常见多池串联装置图 （1）外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 （2）原电池与电解池的串联(如图) 甲、乙两图中，A均为 ，B均为 。 2.电化学计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的 相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据 定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 【典例10】（25-26高二下·江苏南京·阶段检测）用水介质电池电解含尿素的碱性废水，装置如图所示（电极c为Zn，a、b、d均为惰性电极，双极膜为阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成）。下列说法正确的是 A．c为原电池的正极 B．电极a的电极反应式： C．装置Ⅱ中d极室一侧的双极膜为阳离子交换膜 D．相同条件下装置Ⅰ中生成和H的体积比为 【变式10-1】（25-26高三上·江苏苏州·阶段检测）浓差电池是利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电的装置。下图是利用“海水河水”浓差电池（不考虑溶解氧的影响）制备和NaOH的装置示意图，其中X、Y均为复合电极，电极a、b均为石墨，下列说法不正确的是 A．电极Y是正极，电极反应为： B．浓差电池工作时，通过阳离子交换膜向Y极移动 C．c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜 D．相同条件下收集到的气体的体积比 【变式10-2】（25-26高三上·江苏南通·阶段检测）某实验小组设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸钠生成CO2，并将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池(忽略两装置内溶液体积变化)。下列说法错误的是 A．装置工作时，穿过左右两侧阳膜的离子相同 B．装置工作一段时间后，在将乙室溶液转移至甲室之前，甲室中浓度减小 C．乙室d电极反应式为 D．外电路中转移4 mol 时，a、c两极共产生标准状况下44.8 L CO2 【变式10-3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)甲池为___________(填“原电池”“电解池”“电镀池”)，A电极的电极反应式为：___________。 (2)丙池中F电极为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，写出电解时总反应的离子方程式___________。 (3)当乙池中C极质量变化10.8g时，甲池中B电极理论上消耗的体积为___________mL(标准状况)。 (4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是___________(填选项字母)。 A．Cu B．CuO C． D． (5)若丙池通电一段时间后，向所得的溶液中加入后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑的溶解)，则电解过程中转移的电子___________mol，若电解后溶液的体积为，则所得溶液中氢离子的浓度___________。 (6)若将丙池改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)，电解质溶液为溶液，则下列说法中正确的是___________。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．丙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应 C．溶液的浓度保持不变 D．杂质中Ag、Pt、Au以单质的形式沉淀到池底 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二单元 化学能与电能的转化（题型突破·举一反三） 题型01 原电池的工作原理 题型02 原电池原理的应用 题型03 一次电池 题型04 二次电池 题型05 燃料电池 题型06 电解原理和电解规律 题型07 氯碱工业 题型08 电镀和铜的电解精炼 题型09 电解原理在工农业生产中的应用 题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 ▌题型01 原电池的工作原理 1．铜锌原电池的构造与工作原理 电池名称 单液电池 双液电池(盐桥电池) 实验装置 实验现象 电流表 指针偏转 电极变化 锌片逐渐溶解，铜片质量增加 电流变化 一段时间后，电流逐渐衰减 产生的电流持续、稳定 微观探析 锌片的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液，质量减轻； 电子通过导线传递到铜片上形成电流，电流表指针偏转； 溶液中的Cu2＋在铜片获得电子变成Cu沉积在铜片上，质量增加 符号表征 电极反应式 Zn片：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) Cu片：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 电池总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 能量转换 化学能转化为电能 盐桥 ①盐桥成分：含有KCl饱和溶液的琼脂。作用：使两个半电池形成闭合回路； ②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。 ③避免电极与电解质溶液直接反应，相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能 2．原电池中正、负极的判断方法 【典例1】（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）某同学用如图所示装置探究原电池的工作原理，并推出下列结论，其中不正确的是 A．锌片不断溶解，说明失去电子 B．铜片表面有气泡产生，说明在铜片表面生成 C．电流表指针发生偏转，说明该装置将电能转化为化学能 D．该装置发生的总反应为 【答案】C 【解析】A．锌的金属活动性强于铜，在该原电池中锌作负极，发生氧化反应失去电子生成，所以锌片不断溶解，A正确；B．铜作原电池正极，溶液中向正极移动，在铜片表面得到电子生成，所以铜片表面有气泡产生，B正确；C．电流表指针发生偏转说明电路中有电流产生，原电池是将化学能转化为电能的装置，不是将电能转化为化学能，C错误；D．该原电池的负极反应为，正极反应为，总反应为，D正确；故选C。 【变式1-1】（25-26高二上·江苏扬州·期中）某原电池反应原理示意图如下图。下列有关该原电池的说法正确的是 A．将电能转化为化学能 B．电流从铁片经导线流向铜片 C．一段时间后，铜片质量增加 D．铁板发生还原反应 【答案】C 【解析】A．原电池是将化学能转化为电能，将电能转化为化学能的装置为电解池，A错误；B．该原电池中铁的活泼性强于铜，铁为负极、铜为正极，电流从正极（铜片）经导线流向负极（铁片），B错误；C．铜片为正极，正极发生反应，生成的铜单质附着在铜片上，一段时间后铜片质量增加，C正确；D．铁片为负极，失去电子发生氧化反应，并非还原反应，D错误；故答案为：C。 【变式1-2】（25-26·江苏连云港·期中）如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是 A．电子流动方向：X→外电路→Y→溶液→X B．若两电极分别为Zn和Fe，则X电极为Fe，Y电极为Zn C．X电极上发生的是氧化反应，Y电极上发生的是还原反应 D．移向Y电极，X电极上有氢气产生 【答案】C 【解析】从图像可以看出，外电路中电子从X极向Y极移动，则X为负极，    Y为正极，据此作答。A．电子不会经由电解质流向X，因此，电子流动方向为：X→外电路→Y，A错误；B．Zn的活泼性强于Fe，若二者构成原电池，则X电极为Zn，Y电极为Fe，B错误；C．由分析可知，X是负极，发生氧化反应，Y是正极，发生还原反应，C正确；D．原电池中，电解质溶液的阴离子移向负极，即向X极移动。同时，得到电子生成氢气的反应是还原反应，在正极（Y极）发生，D错误；故答案选C。 【变式1-3】能量、速率与限度是认识和研究化学反应的重要视角。 Ⅰ．依据氧化还原反应设计的原电池如下图所示。请回答下列问题： (1)电极的材料是_______，电解质溶液是_______。 (2)银电极为电池的_______极。 (3)外电路中的电子是从_______电极流向_______电极。 Ⅱ． (4)为了验证与氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是_______，写出正极的电极反应式_______。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过电子时，两个电极的质量差为_______。 (5)为了探究原电池的工作原理，设计如下装置。 ①甲装置中负极电极反应式为_______。 ②当乙装置中的负极质量减少时，正极产生气体_______标准状况下向_______填“”或“Al”电极移动。 【答案】(1) 溶液 (2)正 (3) （或X） 银 (4) ③ (5) 【解析】Ⅰ．反应为，该反应中失电子作负极，得电子在正极发生还原反应生成。原电池通过盐桥连接两个半电池，左侧半电池为电极与溶液，右侧半电池需提供含的电解质溶液以实现反应，据此分析。 （1）反应中被氧化为，左侧半电池电极X材料为；右侧半电池需提供，电解质溶液Y为溶液； （2）反应中得电子发生还原反应，银电极为电池的正极； （3）电子从负极（电极，即X电极）流向正极（银电极）； （4）①中铜是负极，碳是正极，铁离子在正极放电生成亚铁离子，不能比较与氧化性强弱； ②中在常温下铁遇浓硝酸发生钝化，铁是正极，铜是负极，不能比较与氧化性强弱； ③中铁是负极，碳是正极，铜离子在正极得到电子生成铜，能比较与氧化性强弱，正极的电极反应为；当导线中通过电子时，消耗铁，析出铜是，则两个电极的质量差为； （5）①甲装置中Al与NaOH溶液反应，Al作负极，电极反应式为：； ②乙装置中作负极，反应为，质量减少，转移电子，正极产生的物质的量为，标准状况下体积为；原电池中阴离子向负极（电极）移动，向电极移动。 ▌题型02 原电池原理的应用 1．加快化学反应速率 (1)原理：在形成的原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，溶液中的离子运动时相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率加快。 (2)举例：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小Cu-Zn原电池，加快产生H2的速率。 2．比较金属的活动性强弱 原理：一般来说，负极金属的活动性强于正极金属。根据现象判断出原电池的正、负极，金属的活动性：负极强于正极。 3．设计原电池 (1)理论上，自发的氧化还原反应可以设计成原电池。构成原电池的基本条件也是设计原电池的基本依据。 (2)设计原电池的思路示例 设计思路 应用示例 ①以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 ②将已知氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ ③以两极反应为依据，确定电极材料及电解质溶液 负极：铜和CuCl2溶液 正极：石墨(或铂)和FeCl3溶液 ④画出原电池装置示意图 4．用于金属保护： 根据原电池的工作原理，负极金属发生氧化反应。将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 【典例2】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）某原电池的总反应式为Cu+2Fe3+=Cu2+ + 2Fe2+，下列能实现该反应的原电池是 A B C D 电极材料 Fe、Zn Cu、Ag Cu、Zn Cu、C 电解质溶液 CuSO4 FeSO4 FeCl3 FeCl3 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】根据题述原电池的总反应可知，Cu的化合价升高，发生氧化反应，Cu作负极，另一个电极应为比Cu不活泼的导电物质，可以是Ag或C，电解质溶液应含有Fe3+，D符合要求，答案选D。 【变式2-1】如图所示，用Mg、Al和稀硫酸构成原电池，下列有关该电池的描述不正确的是 A．该装置是将化学能转化为电能的装置 B．电池工作时向Mg电极移动 C．装置中负极的电极反应式为： D．该电池工作一段时间后，溶液pH增大 【答案】C 【解析】Mg金属活泼性强于Al，因此Mg作负极，Al作正极；负极发生失电子的氧化反应，该电池负极反应为，正极发生得电子的还原反应消耗生成。A．原电池的核心功能是将化学能转化为电能，该装置为原电池，A正确；B．原电池中阴离子向负极移动，Mg金属活泼性强于Al，因此Mg作负极，向Mg电极移动，B正确；C．负极发生失电子的氧化反应，该电池负极反应为，选项给出的是正极发生的得电子还原反应，C错误；D．电池工作过程中正极消耗生成，溶液中浓度降低，pH增大，D正确；故选C。 【变式2-2】a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，移向a极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】a与b相连时，电流由a流向b，电流方向从正极到负极，故a为正极，b为负极；负极金属活动性更强，因此 ；c与d相连时，d极质量减少，质量减少的电极是负极，故d为负极，c为正极；金属活动性 ：；a与c相连时，c极产生气泡，产生气泡的电极是正极（H+被还原为H2），故c为正极，a为负极，金属活动性： ；a与d相连时，移向a极，原电池中阴离子向负极迁移，故a为负极，d为正极，金属活动性 ：；由上述关系可得：，对应选项A。 【变式2-3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）铝作为一种应用广泛的金属，在电化学领域发挥着举足轻重的作用。回答下列问题： (1)某同学根据氧化还原反应：设计如图所示的原电池。 ①电极X的化学式为___________。 ②盐桥中的阴离子向___________(填化学式)溶液中移动。 (2)新型电池中的铝电池类型较多。 ①Li-Al/FeS是一种二次电池，可用于车载电源，其电池总反应为：。放电时的正极反应式为___________，充电时的阴极电极反应式为___________。 ②Al-空气燃料电池可用作电动汽车的电源，该电池多使用溶液为电解液。电池工作过程中电解液的pH___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1) Cu (2) 减小 【解析】（1）①根据可知，铝失去电子被氧化为铝离子，得电子被还原为铜，故右侧Y(Al)为负极，左侧X(Cu)为正极，故答案为Cu。 ②原电池中的阴离子向负极移动，即盐桥中的阴离子向负极区即右侧溶液中移动，故答案为。 （2）①根据电池总反应式可知，锂作负极被氧化，负极反应式为，用总反应式减去负极反应式可得正极反应式为：；充电时为电解池原理，阴极发生还原反应，阴极的电极反应式为。 ②Al-空气电池的总反应为，故电池工作过程中电解液碱性减弱，pH减小，故答案为减小。 ▌题型03 一次电池 1.锌锰干电池 普通锌锰干电池 碱性锌锰电池 示意图 电极 负极：锌筒，正极：石墨棒 负极反应物：锌粉，正极反应物：二氧化锰 电解质 溶液 氯化铵和氯化锌溶液 氢氧化钾溶液 电极 反应 碱性锌锰电池总反应式为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2.银锌电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点 负极反应物：锌粉，正极反应物：Ag2O，电解质溶液：KOH溶液。 总反应式为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag ①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； ②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。 【典例3】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）负载有和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．Pt作原电池负极 B．电子由经活性炭流向Ag C．电池工作过程中，电极附近pH变小 D．Ag电极发生的电极反应为 【答案】D 【解析】负载有Pt和Ag的活性炭可以看成是原电池，该原电池可以去除废酸中的，电解质为酸性，Pt电极为正极，电极反应为；Ag电极为负极，电极反应为。A．Pt电极上发生得电子的还原反应，为原电池正极，A错误；B．电子由负极（Ag）经活性炭流向正极（Pt），B错误；C．Pt电极发生反应，消耗，附近pH变大，C错误；D．Ag电极为负极，Ag失电子后与结合生成AgCl沉淀，电极反应为，D正确；故选D。 【变式3-1】（2026·江苏·高考真题）镁锰干电池的结构如图所示，作电解质，干电池的总反应式：，该电池缺点是易“鼓包”。下列说法正确的是 A．镁合金作负极，发生还原反应 B．电池工作过程中，从负极向正极迁移 C．引起“鼓包”的反应： D．参加反应，理论上外电路通过的电子总量为 【答案】D 【解析】A．镁合金作负极，但发生的是氧化反应，非还原反应，A错误；B．Br⁻为阴离子，在原电池中应向负极迁移，而非从负极向正极迁移，B错误；C．“鼓包”若因气体产生，该方程式生成O2，但是Mg是强还原剂，反应中Mg应该被氧化，O不会被氧化生成O2；鼓包实际是Mg与水发生副反应生成H2，C错误；D．由总反应可知，2 mol MnO₂参与反应时转移2 mol电子，故1 mol MnO2参与反应时，外电路通过电子总量为1 mol，D正确；故选D。 【变式3-2】（25-26高二上·江苏苏州·期中）银锌纽扣电池构造示意图如图，放电后产物为Ag和ZnO，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，正极附近产生 C．负极的电极反应为 D．电池工作时电子的移动方向为：Zn电极溶液电极 【答案】B 【解析】A．中为+1价，反应后生成0价的，得电子发生还原反应，A错误；B．正极电极反应为，反应生成，故正极附近产生，B正确；C．题干明确放电后的产物为，负极反应应为，不是，C错误；D．电子只能在外电路中移动，不能经过电解质溶液，电解质溶液中靠离子定向移动导电，D错误；故选B。 【变式3-3】（2026·江苏·一模）一种热激活电池的构造示意图如图所示，无水混合物一旦受热熔融，即可按反应输出电能。 下列说法正确的是 A．负极的电极反应： B．放电过程中，向钙电极移动 C．正极反应物为LiCl D．常温下，在正、负极之间连上电流表，指针发生偏转 【答案】A 【解析】根据总反应，从价升高为价，失电子，作负极，电极反应式；中从价降低为价，得电子，硫酸铅电极为正极，电极反应式为。A．由分析知，Ca为负极，Ca失电子生成，电极反应，书写正确，A正确；B．原电池放电时，阳离子向正极移动，钙电极为负极，因此向硫酸铅（正极）移动，B错误；C．正极是得电子发生还原反应，反应物为，不是，C错误；D．该电池需要受热熔融后才能电离出自由移动的离子导电，常温下电解质为固态，没有自由移动离子，不能形成闭合回路，电流表指针不偏转，D错误；故选A。 ▌题型04 二次电池 1．铅蓄电池的构造与工作原理 （1）放电时 负极：Pb，正极：PbO2，电解质溶液：H2SO4溶液。 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4。 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 （2）充电时 铅蓄电池的充电反应是放电反应的逆过程。 总反应方程式：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。 （3）铅蓄电池的优缺点。 ①优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉，在生产生活中应用广泛。 ②缺点：比能量低、笨重，废弃的电池污染环境。 2．锂离子电池 常见锂离子电池的构造与工作原理 负极材料 正极材料 电解质溶液 嵌锂石墨(LixC6) 磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCoO2) 锂离子的载体，如六氟磷酸锂(LiPF6)的碳酸酯无水溶液 装置与工作原理 (以钴酸锂-石墨锂电池为例) 放电：总反应：LixC6＋Li(1－x)CoO2===6C＋LiCoO2 负极反应：LixC6－xe－===6C＋xLi＋； 正极反应：Li(1－x)CoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2； 【典例4】（25-26高二下·江苏常州·期末）一种可充电电池用于处理污水中的工作原理如图所示。电池放电时，水中的在电催化剂表面转化为，再将吸附在电催化剂表面的还原为。下列说法正确的是 A．放电时，金属铝为正极 B．还原为的反应为 C．充电时，每生成1 mol，另一极同时生成2 mol D．充电时，从装置左侧透过离子交换膜进入右侧 【答案】D 【解析】A．放电时金属铝失电子转化为，发生氧化反应，为负极，A错误； B．该反应式电荷不守恒（左边总电荷为-1，右边总电荷为0），配平后应为，B错误；C．充电时生成的一极为阳极，每生成1 mol 转移4 mol电子，另一极为阴极，发生的反应，无生成，C错误；D．充电时为电解池，阴离子向阳极（右侧电极）移动，故从左侧透过离子交换膜进入右侧，D正确；故答案选D。 【变式4-1】（25-26高二上·江苏南京·期末）铅蓄电池的工作原理可表示为，其构造示意图如图所示。下列有关说法不正确的是 A．放电时，正、负电极质量均增大 B．放电时，溶液的减小 C．环境温度过低，不利于电池放电 D．充电时，每消耗，转移电子数为 【答案】B 【解析】A．放电时，负极转化为，正极也转化为，均附着在电极上，电极质量均增大，A正确；B．放电时总反应消耗，同时生成水，溶液中降低，溶液增大，并非减小，B错误；C．温度过低时，电解质溶液中离子迁移速度慢，电解质导电性降低，反应速率减慢，不利于电池放电，C正确；D．充电时，每消耗，其中（为价）被还原为（价），得到电子，另被氧化为（为价），失去电子，总转移电子为，即转移电子数为，D正确；故选B。 【变式4-2】（25-26高二下·江苏无锡·期末）全钒液流电池是一种新型电化学储能装置，其电池反应式为：，装置如图所示。下列说法正确的是 A．关闭、打开，该装置将电能转化为化学能 B．该装置中的质子交换膜可用阳离子交换膜替代 C．放电时，负极的电极反应式为： D．充电时，每转移电子，理论上有由室移向室 【答案】D 【解析】放电（原电池，接负载，打开关闭）时，中为价，得电子生成（为价），因此A室电极为放电时的正极；中为价，失电子生成（为价），因此B室电极为放电时的负极。充电（电解池，接电源，打开关闭）时，A室为阳极，B室为阴极。A．关闭、打开时，装置连接负载，处于放电过程，将化学能转化为电能，A错误；B．若用阳离子交换膜替代质子交换膜，钒的阳离子（、等）可通过交换膜，造成电解液交叉污染，降低电池效率，不能替代，B错误；C．放电时负极发生失电子的氧化反应，电极反应为，C错误；D．充电时A室为阳极，B室为阴极，阳离子向阴极移动，每转移1 mol电子，为平衡电荷，有1 mol H+由A室移向B室，D正确；故选D。 【变式4-3】（25-26高二上·江苏南通·期末）一种锂-空气二次电池的装置如图所示，熔融嵌在碳纳米管中。电池总反应为：，下列说法正确的是 A．充电时，电极接外电源的正极 B．放电时，电极的反应为： C．放电时，每消耗，电路中转移 D．充电时，由左室通过交换膜迁移到右室 【答案】B 【解析】锂-空气二次电池，电池总反应为。放电时为原电池，作负极（电极a），发生氧化反应：；碳纳米管作正极（电极b），发生还原反应：，通过阳离子交换膜由左室移向右室。充电时为电解池，电极a作阴极接外电源负极，电极b作阳极接外电源正极，阳极发生反应：，由右室移向左室，据此分析。A．放电时电极a为负极，充电时电极a作阴极，应接外电源的负极，A不符合题意；B．放电时电极b为正极，得电子发生还原反应，结合熔融环境，电极反应为，B符合题意；C．由总反应可知，每消耗转移，则每消耗转移，C不符合题意；D．充电时电极a为阴极，电极b为阳极，由右室（阳极室）通过阳离子交换膜迁移到左室（阴极室），D不符合题意；故选B。 ▌题型05 燃料电池 1．燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。 2．氢氧燃料电池 (1)基本构造 (2)工作原理 酸性电解质(H2SO4) 碱性电解质(KOH) 负极反应 2H2－4e－===4H＋ 2H2－4e－＋4OH－===4H2O 正极反应 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 总反应 2H2＋O2===2H2O 3．燃料电池电极反应式的书写方法 (1)负极为燃料，失电子，发生氧化反应。 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法： 第一步　确定生成物 CH4； 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　最后根据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 (2)正极为氧气，得电子，发生还原反应。 由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同， 酸性电解质溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O； 碱性电解质溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－； 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 【典例5】（25-26高二上·江苏淮安·期中）燃料电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是 A．放电时，发生氧化反应 B．电解质溶液中的向a电极移动 C．电子由a电极沿导线向b电极移动 D．电极b的电极反应式： 【答案】B 【解析】由图示可知，电极a处转化为，碳元素的化合价由-4升至+4，因此电极a处发生氧化反应，电极a为负极，电极反应式为；电极b处转化为，氧元素的化合价由0降至-2，因此电极b处发生还原反应，电极b为正极，电极反应式为。A．放电时中元素化合价从-4升高到+4，失电子发生氧化反应，A正确；B．原电池中阳离子向正极移动，通入的a电极为负极、通入的b电极为正极，因此向b电极移动，B错误；C．电子由负极（a电极）流出，沿导线流向正极（b电极），C正确；D．b为正极，酸性电解质条件下得电子与结合生成，电极反应式为，D正确；故选B。 【变式5-1】（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）如图所示为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是 A．M极为正极，发生还原反应 B．N极发生的电极反应为 C．处理时，有从交换膜左侧向右侧迁移 D．电池工作时，M极附近溶液pH增大 【答案】C 【解析】A．M极上有机物（C6H10O5）n被氧化为CO2，碳元素化合价升高，发生氧化反应，故M极为负极、N极为正极，A错误； B．N极上转化为Cr3+，Cr元素化合价从+6降低到+3，发生还原反应，得到电子，正确电极反应式为，B选项中“-6e⁻”表示失电子，B错误；C．→2Cr3+，每个得6e-，0.1mol转移0.6 mol e-。原电池中H+向正极（N极）迁移，且迁移H+的物质的量等于转移电子数，故有0.6 mol H+从左侧（M极区）向右侧（N极区）迁移，C正确； D．M极（负极）发生氧化反应生成CO2和H+：（C6H10O5）n-24ne-+7nH2O=6nCO2↑+24nH+，H+浓度增大，溶液pH减小，D错误； 故选C。 【变式5-2】（25-26高三上·江苏南京·期末）一种熔融碳酸盐燃料电池原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是 A．电极A为正极 B．电极B上发生还原反应 C．电池工作时，向电极B移动 D．电极A上参与的电极反应式为： 【答案】B 【解析】通入氧气的电极B为正极，电极方程式为，通入的电极A为负极，电极方程式为、，据此分析。A．根据分析，电极A为负极，A错误；B．根据分析，电极B为正极，发生还原反应，B正确；C．电池工作时，往负极即电极A移动，C错误；D．电极A上参与的电极反应式为：，D错误；故选B。 【变式5-3】（25-26高二下·江苏南京·阶段检测）某乙烯燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，电子由电极经外电路流向电极 B．电极的电极反应式为 C．当有通过质子交换膜时，电极表面理论上消耗的体积为 D．验证生成的操作：取反应后的左室溶液，加入银氨溶液，水浴加热，观察现象 【答案】B 【解析】乙烯燃料电池中，燃料在电极发生氧化反应，因此为负极；在电极b发生还原反应，因此为正极。A．放电时电子由负极（电极a）经外电路流向正极（电极b），并非由电极b流向电极a，A错误； B．电极a为负极，乙烯发生氧化反应，两个C元素化合价共升高2价，失去，酸性条件下配平可得电极反应式为，B正确； C．题目未指明气体处于标准状况，无法计算消耗的体积，C错误；D．左室溶液为酸性，银镜反应需要在碱性条件下进行，需先加过量碱中和硫酸后再加入银氨溶液水浴加热，D错误； 故答案选B。 ▌题型06 电解原理和电解规律 1.电解池的工作原理 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 2.电解池阴、阳极的判断方法 3.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极) 用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液： (1)电解水型 电解质 H2SO4 (含氧酸) NaOH (可溶性强碱) Na2SO4 (含氧酸强碱盐) 阳极反应式 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 阴极反应式 4H＋＋4e－===2H2↑ pH变化 减小 增大 不变 复原加入物质 H2O (2)电解电解质型 电解质 HCl(无氧酸) CuCl2 (无氧酸弱碱盐) 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应式 2H＋＋2e－===H2↑ Cu2＋＋2e－===Cu pH变化 增大 复原加入物质 HCl(g) CuCl2(s) (3)电解质和水都发生电解型 电解质 NaCl (无氧酸强碱盐) CuSO4 (含氧酸弱碱盐) 阳极反应式 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 阴极反应式 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2Cu2＋＋4e－===2Cu pH变化 增大 减小 复原加入物质 HCl(g) CuO或CuCO3 【典例6】（25-26高二上·江苏连云港·阶段检测）某实验探究小组用学生电源、U形管、橡胶塞两个、石墨棒两支、玻璃导管两支、石英钟、鳄鱼夹、导线若干等仪器制作简单的氢氧燃料电池实验装置，装置见下图(夹持装置省略)，U形管中注入适量6 mol·L-1 稀硫酸。下列有关说法正确的是 A．将带有石墨棒和玻璃导管的橡胶塞塞入U形管管口后，不需要检查装置气密性 B．玻璃导管的作用是收集并检验U形管两端产生的气体 C．接通学生电源，电解稀硫酸的本质就是电解水，U形管两端溶液酸性都会增强 D．关闭学生电源，连接石英钟后，石英钟指针旋转，U形管两端气体缓慢减少，说明实验取得成功。 【答案】D 【解析】A．该装置需要利用电解生成的H2、O2构成燃料电池，若气密性差会导致气体泄漏，实验失败，因此塞好橡胶塞后必须检查气密性，A错误；B．玻璃导管的作用是平衡U形管内压强，避免电解时生成气体导致压强过大损坏装置，并非用于收集检验气体，B错误；C．电解稀硫酸的本质是电解水，阳极反应为，阳极区酸性增强；阴极反应为，阴极区浓度降低，酸性减弱，并非两端酸性都增强，C错误；D．关闭电源后，吸附了H2、O2的石墨棒、稀硫酸构成氢氧燃料电池，产生电能使石英钟工作，气体被消耗所以缓慢减少，说明成功制得氢氧燃料电池，实验成功，D正确；故选D。 【变式6-1】下列装置分别通电一段时间后，溶液的质量增加的是(　　) 【答案】D 【解析】A池中总反应为2H2O2H2↑＋O2↑，B池中总反应为CuCl2Cu＋Cl2↑，A、B两池中溶液质量都减少；C池中，Cu作阳极，失去电子发生氧化反应生成Cu2＋，溶液中的Cu2＋在Fe电极(阴极)得到电子生成Cu，溶液的质量基本不变；D池中总反应为2Ag＋Cu(NO3)22AgNO3＋Cu，溶液的质量增加。 【变式6-2】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）下列有关电化学装置或原理说法正确的是 A．装置①的总反应式： B．装置②中Cu电极上有大量气体产生 C．电解精炼铜时，阳极质量变化与阴极质量变化相等 D．在铁质物体表面镀铜时，电解质溶液可使用 【答案】A 【解析】装置①为原电池，反应中铜失去电子被氧化、为负极，C不活泼作正极，铁离子被还原生成亚铁离子，电池总反应为；装置②为电解池，Cu与电源正极相连作阳极，活性电极Cu优先失电子被氧化为铜离子，C电极作阴极。A．据分析，装置①为原电池，总反应为，A正确；B．装置②为电解池，Cu与电源正极相连作阳极，活性电极Cu优先失电子被氧化为铜离子，无气体产生，B错误；C．电解精炼铜时，阳极（粗铜）溶解的金属有Cu及比Cu活泼的杂质（如Zn、Fe等），阴极只析出Cu，因杂质（如Zn、Fe等）的摩尔质量与Cu不同，根据转移电子守恒，阳极质量减少量与阴极质量增加量在电解起始阶段不相等，C错误；D．铁质物体表面镀铜时，电解质溶液需含铜离子，阴极发生反应为： Cu2++2e-=Cu，不能使用硫酸铁，D错误；故选A。 【变式6-3】用惰性电极电解下列溶液一段时间后，再加入一定量的某种物质(方括号内物质)，不能使溶液恢复到原来的成分和浓度的是(　　) A．AgNO3溶液[AgOH(s)] B．K2SO4溶液[H2O(l)] C．KCl溶液[HCl(g)] D．CuSO4溶液[CuCO3(s)] 【答案】A 【解析】电解AgNO3溶液，Ag＋在阴极放电生成Ag，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入AgO使溶液恢复到原来的成分和浓度，A错误；电解K2SO4溶液，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，实质为电解水，加入一定量的H2O(l)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，B正确；电解KCl溶液，水电离出的H＋在阴极放电生成H2，Cl－在阳极放电生成Cl2，结合元素守恒可知，需要加入一定量的HCl(g)能使溶液恢复到原来的成分和浓度，C正确；电解CuSO4溶液，Cu2＋在阴极放电生成Cu，水电离出的OH－在阳极放电生成O2，结合元素守恒可知，应加入一定量的CuO使溶液恢复到原来的成分和浓度，由于CuCO3(s)与硫酸反应生成CuSO4、CO2和H2O，CO2从溶液中逸出，加入一定量的CuCO3(s)也可以使溶液恢复到原来的成分和浓度，D正确。 ▌题型07 氯碱工业 1．概念 用电解饱和氯化钠溶液的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。 2．原理 （1）阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； （2）阴极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)； 总反应式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 【典例7】（25-26高二上·江苏南通·阶段检测）通过如图所示的装置制取氯气等物质下列关于下图所示装置说法正确的是 A．电极A可以使用活性铁电极 B．离子交换膜类型应为阴离子交换膜 C．阴极的电极反应式为： D．阳极区出口处的溶液为NaOH溶液 【答案】C 【解析】利用电解池制取氯气可判断电极A发生电极反应：，作阳极；电极B为阴极，发生反应：。A．电极A为阳极，阳极需发生Cl⁻放电生成Cl2，若使用活性铁电极，Fe会优先失去电子，无法得到Cl2，A错误；B．电解精制食盐水时，为防止阳极生成的Cl2与阴极生成的OH-反应，需用阳离子交换膜允许Na+移向阴极，而非阴离子交换膜，B错误；C．阴极发生还原反应，电极反应式为，C正确；D．阳极区Cl-放电生成Cl2，Na+通过阳离子交换膜移向阴极，阳极区剩余溶液为稀食盐水从阳极区出口处流出，D错误；故选C。 【变式7-1】（25-26高二上·江苏扬州·期末）氯碱工业的原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a上发生氧化反应 B．离子交换膜为阴离子交换膜 C．电解前后，阴极区溶液的pH变小 D．外电路每通过2 mol电子，电极b上产生 【答案】A 【解析】电极b上生成，H元素化合价降低，得电子发生还原反应，故电极b为阴极，连接电源负极，电极a为阳极；阴极反应生成，通过离子交换膜移向阴极与结合生成，故离子交换膜为阳离子交换膜。A．电极a为阳极，失电子发生氧化反应，A正确；B．离子交换膜允许通过，为阳离子交换膜，B错误； C．阴极区发生反应，浓度增大，溶液pH变大，C错误；D．未说明气体处于标准状况下，无法计算生成的体积，D错误；故选A。 【变式7-2】（24-25高二上·江苏南通·阶段检测）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过，在此工艺中，物料传输和转化关系如图，其中电极未标出，所用离子交换膜只允许阳离子通过。 (1)分析比较图示中与的大小：______（填“＞”“＜”或“＝”），A中离子交换膜为______离子交换膜，B中离子交换膜为______离子交换膜（填“阴”或“阳”）。 (2)写出燃料电池B中的正极的电极反应：______。 (3)图中X是______（填化学式），若电解产生11.2L（标准状况）该物质，则至少转移电子______mol；X中所含元素的基态原子的价电子排布式为______。 【答案】(1) < 阳 阳 (2) (3) Cl2 1.0 3s23p5 【解析】燃料电池B中，通入空气的电极为正极，则通入Y的电极为负极；电解池A中，右侧电极与负极相连为阴极，则左侧电极为阳极。电解饱和食盐水时，阳极Cl-失电子生成Cl2，则X为Cl2，阴极水得电子生成H2和OH-，Na+通过阳离子交换膜进入右侧阴极区；在B池中，通入的Y(H2)在左侧负极失电子与OH-结合成水；Na+通过阳离子交换膜进入右侧正极区，在正极O2得电子产物与水作用生成OH-，此时正极区溶液中NaOH增多，浓度增大。 （1）由分析，<，A中离子交换膜为阳离子交换膜，B中离子交换膜为阳离子交换膜； （2）燃料电池B中的正极的电极反应为氧气得到电子发生还原反应生成氢氧根离子：； （3）由分析，X是Cl2；，若电解产生11.2L（标准状况，为0.5mol）Cl2，则至少转移电子1.0mol；氯为17号元素，基态原子的价电子排布式为3s23p5。 【变式7-3】（25-26高一上·江苏苏州·期中）氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下： 依据上图，完成下列填空： (1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上的电极反应式为___________；与电源负极相连的电极附近，溶液pH___________(填“不变”“升高”或“下降”)。 (2)工业食盐中含、等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为___________。 (3)如果食盐中含量较高，必须添加钡试剂除去，该钡试剂可以是___________(选填：a、b、c)。 a．        b．        c． (4)为有效除去、、加入试剂的合理顺序为___________(选填：a，b，c)。 a．先加NaOH，后加，再加钡试剂 b．先加NaOH，后加钡试剂，再加 c．先加钡试剂，后加NaOH，再加 (5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过___________、冷却、___________(填操作名称)除去NaCl。 (6)电解饱和食盐水的离子方程式为___________。 (7)若该氯碱厂日产50%NaOH溶液3000kg。如果把同时生产的和都制成38%的盐酸，试计算理论上每天可生产盐酸的质量___________(以吨为单位，保留1位小数)。 【答案】(1) 升高 (2)、 (3)a、c (4)bc (5) 蒸发 过滤 (6) (7)3.6 t 【解析】与电源正极相连的电极为电解池的阳极，发生氧化反应，反应的化学方程式为，与电源负极相连的电极为电解池的阴极，发生还原反应，反应的化学方程式为，精制过程发生反应为钙离子与碳酸根离子反应生成碳酸钙沉淀，镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，除去硫酸根离子的同时不能引入新的离子，而氯离子和氢氧根离子溶液中本身就含有，故硝酸钡不行，NaOH的溶解度随温度的升高而变大，NaCl的溶解度随温度的升高基本不变，利用溶解度差异可以除去NaCl。 （1）电解食盐水，与正极相连为阳极，失去电子，发生氧化反应，生成氯气该电极反应为，与电源负极相连为阴极，得到电子，发生还原反应，生成氢气和NaOH，生成碱，所以pH升高； （2）、等杂质离子可以和碳酸钠，氢氧化钠反应生成沉淀，离子方程式如下：、； （3）添加钡试剂除去，注意不能引入新的杂质，选会引入杂质硝酸根离子，所以选a、c； （4）加入的钡离子可以由碳酸钠除去，故最后加碳酸钠，钡试剂与氢氧化钠先后都可，故加入试剂的顺序为先加NaOH，后加钡试剂，再加或先加钡试剂，后加NaOH，再加入； （5）NaOH的溶解度随温度的升高而变大，NaCl的溶解度随温度的升高基本不变，利用溶解度差异可以除去NaCl，步骤依次为蒸发、冷却、过滤故答案为 ；蒸发、过滤； （6）电解饱和食盐水，阴离子流向阳极，发生氧化反应，电极方程式为：，阳离子流向阴极，发生还原反应，且氢离子的电离顺序大于钠离子，故阴极：，离子方程式为：； （7）氢气和氯气反应，产生的氯化氢气体溶于水制成盐酸，由离子方程式可知，，故，要制成38%的盐酸需要质量，保留一位小数，即3.6  t。 ▌题型08 电镀和铜的电解精炼 1．电镀 (1)电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。 (2)目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。 (3)电镀池的构成(在铁制钥匙上面镀铜)： 阳极材料：镀层金属Cu，电极反应：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极材料：镀件铁制钥匙，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu。 电解质溶液：Cu2＋浓度保持不变。 2．电解精炼(粗铜含锌、银、金等杂质) 阳极材料：粗铜，电极反应：Zn－2e－===Zn2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 阴极材料：纯铜，电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu； 电解质溶液：Cu2＋浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥。 3．电冶金 (1)金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程：Mn＋＋ne－===M。 (2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钠、钙、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。 (3)①冶炼金属钠： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：2Na＋＋2e－===2Na； 总反应：2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 ②冶炼金属镁： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑； 阴极：Mg2＋＋ 2e－===Mg； 总反应：MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 ③冶炼金属铝： 阳极：6O2－－ 12e－===3O2↑； 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al； 总反应：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 【典例8】（2025·江苏苏州·三模）利用如图装置进行“铁件镀铜”实验，观察到阴极表面产生无色气体，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，经检验，电解液中有Fe2+。下列分析或说法不正确的是 A．阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑ B．Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少 C．向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色 D．电镀完成后，阳极减少的质量等于阴极增加的质量 【答案】D 【解析】该装置为电解池，Cu作阳极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，Fe作阴极，根据题意，阴极表面产生无色气体，说明发生了反应2H++2e-=H2↑，Cu2+氧化性强于H+，故电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，经检验，电解液中有Fe2+，说明阴极上有Cu析出，可与Fe形成局部原电池反应，正极反应为：2H++2e-=H2↑，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，则Cu覆盖Fe表面越多，该电池反应越弱。A．根据分析，阴极表面产生气体的反应可能为2H++2e- = H2↑，A正确；B．根据分析，一段时间后，气体减少，表面有红色固体，即Cu覆盖在Fe电极表面，导致气体减少，B正确；C．根据分析，电解液中有Fe2+，故向电解后的溶液中滴加KSCN溶液，不会变成血红色，C正确；D．根据分析，阳极电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，2H++2e-=H2↑，根据电子守恒可知，电镀完成后，阳极减少的质量大于阴极增加的质量，D错误；故选D。 【变式8-1】（25-26高二上·江苏苏州·阶段检测）下图是电解精炼铜的实验装置，有关说法不正确的是 A．金属铜和比铜活泼的锌、铁等金属转化为阳离子进入溶液中 B．阳极泥是比铜不活泼的银、金等贵重金属 C．电解质溶液中浓度减小 D．电解精炼铜过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 【答案】D 【解析】A．电解精炼铜时，阳极（粗铜）中比铜活泼的金属（如锌、铁）和铜均会失去电子，转化为阳离子进入溶液，A正确；B．阳极上比铜不活泼的金属（如银、金）因难以失去电子，会沉积形成阳极泥，B正确；C．阳极溶解的锌、铁等活泼金属转化为阳离子，而阴极仅铜离子得电子析出铜，导致溶液中铜离子浓度减小，C正确；D．阳极溶解的金属包括锌、铁、铜等（摩尔质量不同），阴极仅析出铜，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，D错误；故选D。 【变式8-2】（25-26高二上·江苏苏州·期中）装置甲是一种将废水中的氯乙烯()转换成对环境无害的微生物电池，连接甲、乙装置进行粗铜精炼，其原理如图所示。 下列说法不正确的是 A．电解精炼时，粗铜与Y电极相连 B．电解过程中N区溶液的pH增大 C．若N电极消耗16 g，粗铜电极质量减少64 g D．M电极的电极反应式为 【答案】C 【解析】由图可知，甲装置是将化学能转化为电能的原电池，M电极为负极，水分子作用下氯乙烯在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氢离子和氯离子，电极反应式为：，N电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为：O2+4e- +4H+=+2H2O；乙装置为精炼池，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，锌、铁铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，精铜做阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜。A．由分析可知，电解精炼时，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，A正确；B．由分析可知，N电极为正极，酸性条件下氧气在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为：O2+4e- +4H+=+2H2O，所以电解过程中N电极消耗氢离子导致N区溶液的pH增大，B正确；C．由分析可知，与Y电极相连的粗铜做精炼池的阳极，锌、铁铜在阳极失去电子发生氧化反应生成金属阳离子，则N电极消耗16 g氧气时，无法计算粗铜电极减少质量，C错误；D．由分析可知，M电极为负极，水分子作用下氯乙烯在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳、氢离子和氯离子，电极反应式为：，D正确；故选C。 【变式8-3】（24-25高二上·江苏苏州·期中）提供几组常见的实验装置示意图，下列有关叙述正确的是 A．装置①中阳极上有红色物质析出 B．装置②中的铜片应与直流电源的负极相连 C．装置③中，若电解液为KOH溶液，则电极a的反应式： D．装置④中，CuSO4溶液的浓度始终不变 【答案】C 【解析】A．装置①为电解池，阳极发生失电子的氧化反应，即，无红色物质析出，A错误；B．装置②为电镀装置，铜为镀层金属，故铜片为阳极，应与直流电源的正极相连，B错误；C．装置③为碱性氢氧燃料电池，电极a为负极，故电极反应式为，C正确；D．装置④为电解精炼铜装置，因阳极为粗铜，会有一些其他金属在阳极放电，导致硫酸铜溶液浓度略微减小，故D错误；故选C。 ▌题型09 电解原理在工农业生产中的应用 1．分析电解过程的思维流程 2．“5点”突破电解综合应用题 (1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。(注意离子交换膜会限制某些离子的移动方向) (3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 3．多室电解池的分析思路 【典例9】（25-26高二下·江苏盐城·期末）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为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 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】D 【解析】Ⅰ室电极M上生成，发生还原反应：，因此M为阴极，接电源负极；N电极为阳极，接电源正极，在阳极被氧化为：，Ⅲ室得到浓硫酸；分析离子交换膜Ⅰ 室阴极生成，Ⅱ室中的通过a 阳离子交换膜进入Ⅰ室，再生得到再生液；Ⅱ室中的通过b阴离子交换膜进入Ⅲ室，在阳极氧化为硫酸根，与形成浓硫酸。A．M极生成，是得电子发生还原反应，因此M是阴极，应与电源负极相连，A错误；B． II室（吸收液室）中，阳离子（）需要透过交换膜进入I室，因此是阳离子交换膜；阴离子（）需要透过交换膜进入III室被氧化，因此是阴离子交换膜，B错误；C． N是阳极，发生失电子的氧化反应，正确反应是：，C错误；D．标况下物质的量为，生成共转移电子；从价被氧化为价生成，每生成转移电子，因此转移电子时，生成，数目为，D正确；故选D。 【变式9-1】（25-26高二上·江苏·期中）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。 已知：①  快反应；②  慢反应。 下列说法错误的是 A．a为电源的负极 B．电解过程，的得电子能力强于 C．电解过程，左室中的浓度不断增加 D．完全转化为的电解总反应： 【答案】C 【解析】该装置为电解池，右室转化生成，氯元素化合价升高发生氧化反应，故右室电极为阳极，连接电源极是正极；左室逐步被还原为，再缓慢还原得到，发生还原反应，左室电极为阴极，接电源极为负极；已知是快反应，是慢反应。A．右室生成为阳极，接电源正极；左室是阴极，接电源负极，因此为电源负极，A正确；B．为快反应，为慢反应，说明更容易得电子，得电子能力强于，B正确；C．快速还原生成，生成的又会持续发生慢反应消耗生成；虽然生成速率快，但同时不断被消耗，浓度不会一直不断增加，会达到一个相对稳定的水平，C错误；D．阴极：；阳极：，则电解总反应为，D正确；故选C。 【变式9-2】（2026·江苏连云港·三模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A．I为阳离子交换膜，III为阴离子交换膜 B．电极b上发生的电极反应式为： C．须在3室中加入海水，电解池工作一段时间后，3室中可以得到淡化海水 D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上消耗标准状况下 【答案】D 【解析】该装置为电解池，电极a与外接电源负极相连作阴极，电极反应为；电极b与外接电源正极相连作阳极，发生氧化反应，电极反应为。该电解池工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，电解池中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，阳极有大量，所以阳极的通过离子交换膜Ⅲ向左移动，通过离子交换膜Ⅱ向右移动，在离子交换膜Ⅱ、Ⅲ之间得到，同时要淡化海水，所以离子交换膜Ⅰ、Ⅱ间的阴、阳离子向两侧移动，即通过离子交换膜Ⅰ向左移动，通过离子交换膜Ⅱ向右移动，离子交换膜Ⅰ、Ⅱ间得到淡化的海水，故离子交换膜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜。A．由分析知，I为阳离子交换膜，通过离子交换膜Ⅰ向左移动；III为阳离子交换膜，通过离子交换膜Ⅲ向左移动，A错误；B．由分析知，电极b与外接电源正极相连作阳极，发生氧化反应，电极反应为，B错误；C．由分析可知，应在2室中加入海水以进行淡化，而3室用于收集，离子浓度会增大，无法得到淡化水，C错误；D．每脱除58.5 g NaCl，电路中转移1 mol电子，根据a电极反应：计算可知，消耗，标准状况下体积为，D正确；故选D。 【变式9-3】（25-26高二下·江苏盐城·期末）一种电解耦合吸收装置可去除NOx，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．Pt电极I与直流电源正极相连 B．电解过程中，右极室的pH会逐渐增大 C．使用阴离子交换膜会降低HSO转化效率 D．若NOx为NO，吸收塔中每去除22.4 LNO时可生成2 molHSO 【答案】D 【解析】图中装置有电源，所以是电解池，根据左侧电极生成氧气可知此电极为阳极，则右侧电极为阴极；再根据图中进出的反应物和生成物可得电极反应：阳极：2H2O-4e-=O2↑+4H+；阴极：2HSO+2e-+2H+=S2O+2H2O，据此回答问题。A．由分析知左侧Pt电极I为阳极，所以与电源正极相连，A正确；B．根据电极反应式可知右侧电极消耗氢离子且生成水，会使氢离子浓度减小，则右极室的pH会逐渐增大，B正确；C．使用阴离子交换膜，在电场的作用下，右极室的HSO会通过阴离子交换膜迁移到左极室而在左侧被氧化，导致其转化效率降低，C正确；D．根据得失电子守恒，NO会被还原为N2可得关系式：NO~2HSO，每消耗1 mol NO转移2 mol e-，生成2 mol HSO，但此项未说明是否在标准状况下，无法计算，D错误；故答案选D。 ▌题型10 电化学中多池装置及电解的相关计算 1．常见多池串联装置图 （1）外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 （2）原电池与电解池的串联(如图) 甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.电化学计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 ①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 【典例10】（25-26高二下·江苏南京·阶段检测）用水介质电池电解含尿素的碱性废水，装置如图所示（电极c为Zn，a、b、d均为惰性电极，双极膜为阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成）。下列说法正确的是 A．c为原电池的正极 B．电极a的电极反应式： C．装置Ⅱ中d极室一侧的双极膜为阳离子交换膜 D．相同条件下装置Ⅰ中生成和H的体积比为 【答案】C 【解析】装置Ⅱ是原电池：c为Zn，发生氧化反应：，所以c是负极；d为正极，CO2被还原为CH4。装置I是电解池：a为阳极，电极反应式为：，b为阴极，电极反应式为：，由分析解题。A．Zn 在装置Ⅱ中失去电子，发生氧化反应，所以c是负极，A错误；B．由分析，碱性条件下，产物中不能出现CO2，应生成碳酸根离子，所以a的电极反应式为：，B错误；C．d极发生反应：，需要H+参与反应，双极膜解离产生H+和OH-，H+需要通过阳离子交换膜进入d极室参与反应，C正确；D．阳极每生成1 mol N2，转移6 mol电子，阴极每生成1 mol H2，转移2 mol电子，根据电子守恒，转移6 mol电子可以得到1 mol N2与3 mol H2，生成和H2的体积比为，D错误；故答案选C。 【变式10-1】（25-26高三上·江苏苏州·阶段检测）浓差电池是利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电的装置。下图是利用“海水河水”浓差电池（不考虑溶解氧的影响）制备和NaOH的装置示意图，其中X、Y均为复合电极，电极a、b均为石墨，下列说法不正确的是 A．电极Y是正极，电极反应为： B．浓差电池工作时，通过阳离子交换膜向Y极移动 C．c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜 D．相同条件下收集到的气体的体积比 【答案】D 【解析】该浓差电池中，浓度高的一极为负极，浓度低的一极为正极。从图像可以看出，X极区，Y极区。则X为负极，电极反应是；Y为正极，电极反应是。在电解池中，与原电池负极连接的电极是阴极，与正极连接的是阳极。则电极a为阳极，电极反应为；电极b为阴极，电极反应为。据此作答。A．由分析可知，电极Y的电极反应为。A正确；B．原电池中，电解质的阳离子由负极流向正极。在该电池中，则是从X极流向Y极。B正确；C．电解池中，电解质的阳离子流向阴极，阴离子流向阳极。由分析可知，该电池中电极a为阳极，电极b为阴极。因此，阴离子流向a极，阳离子流向b极。c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜。C正确；D．由分析可知， 电极a生成的气体M是，电极b生成的气体N是。结合电极反应方程式可知，和的生成比例是1:2。D错误；故答案选D。 【变式10-2】（25-26高三上·江苏南通·阶段检测）某实验小组设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸钠生成CO2，并将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池(忽略两装置内溶液体积变化)。下列说法错误的是 A．装置工作时，穿过左右两侧阳膜的离子相同 B．装置工作一段时间后，在将乙室溶液转移至甲室之前，甲室中浓度减小 C．乙室d电极反应式为 D．外电路中转移4 mol 时，a、c两极共产生标准状况下44.8 L CO2 【答案】B 【解析】已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池，则左侧为电解池。将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+，则钴元素化合价降低，LiCoO2(s)为正极（d极），发生还原反应：，c极为电池负极，发生氧化反应：，与d极相连的a极为电解池阳极，发生氧化反应：，与c极相连的b极为电解池阴极，发生还原反应：。A．由分析可知，装置工作时，左侧电解池阳极醋酸根放电产生H+，H+和Na+穿过阳膜移向甲室；右侧原电池中负极醋酸根放电产生H+，为保持溶液电中性，H+和Na+穿过阳膜移向乙室，穿过左右两侧阳膜的离子都是H+和Na+，A正确；B．在将乙室溶液转移至甲室之前，甲室中Co2+在阴极得到电子生成Co，溶液中不参与电极反应，且忽略溶液体积变化，所以甲室中浓度不变，B错误；C．由分析可知，C正确；D．外电路中转移4 mol 时，a电极产生CO2的物质的量为；c电极产生CO2的物质的量为，则a、c两极共产生CO2的物质的量是2 mol，在标准状况下的体积为：，D正确；故答案选B。 【变式10-3】（24-25高二上·江苏苏州·阶段检测）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题： (1)甲池为___________(填“原电池”“电解池”“电镀池”)，A电极的电极反应式为：___________。 (2)丙池中F电极为___________(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，写出电解时总反应的离子方程式___________。 (3)当乙池中C极质量变化10.8g时，甲池中B电极理论上消耗的体积为___________mL(标准状况)。 (4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是___________(填选项字母)。 A．Cu B．CuO C． D． (5)若丙池通电一段时间后，向所得的溶液中加入后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑的溶解)，则电解过程中转移的电子___________mol，若电解后溶液的体积为，则所得溶液中氢离子的浓度___________。 (6)若将丙池改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)，电解质溶液为溶液，则下列说法中正确的是___________。 A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等 B．丙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应 C．溶液的浓度保持不变 D．杂质中Ag、Pt、Au以单质的形式沉淀到池底 【答案】(1) 原电池 (2) 阴极 (3)560mL (4)A (5) 0.6 (6)BD 【解析】甲池为燃料电池，CH3OH为负极、发生氧化反应，电极反应式为，氧气为正极发生还原反应，电极反应式为，则乙、丙装置为电解池：乙中C为阳极，D为阴极，阳极上Ag失电子生成银离子，即，阴极上铜离子得电子生成Cu；丙池中石墨E电极为阳极，石墨F电极是阴极，即惰性电极电解硫酸铜，化学方程式为，据此分析解题。 （1）由分析可知，甲池为原电池，A电极的电极反应式为：； （2）由分析可知，丙池中F电极与燃料电池A电极即负极相连，故为阴极，电解时总反应方程式为：，故其离子方程式为：； （3）由分析可知，乙池C电极中的电极反应方程式为：Ag-e-=Ag+，故当乙池中C极质量变化10.8 g时，电路中流过的电子为：，甲池中B电极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故理论上消耗O2的体积为 =560mL； （4）由分析可知，乙池中电解时阳极反应式为：Ag-e-=Ag+，阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，从乙池中出来的为Cu单质，故一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是Cu，Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，故选A； （5）碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]相当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上氢氧根离子放电，根据Cu原子、H原子守恒得阴极上析出n(Cu)=0.2mol、n(H2)=0.1mol，则转移电子的物质的量=0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol，根据Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++3H2O+CO2↑可知，n(H+)=0.4mol，故若电解后溶液的体积为400ml，则所得溶液中氢离子的浓度为：； （6）A．电解过程中，阳极为粗铜，Cu极比Cu活泼的多种金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子析出，故阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，A错误； B．丙池左侧电极为阳极，电极材料为粗铜，发生氧化反应，B正确； C．电解过程中，阳极为粗铜，Cu极比Cu活泼的多种金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子析出，溶液的浓度减小，C错误； D．阳极为粗铜，Cu极比Cu活泼的多种金属如Zn、Fe等放电生成金属阳离子进入溶液比铜活泼性差的金属如Au、Pt、Ag等形成阳极泥，以单质的形式沉淀到池底，D正确； 故答案为：BD。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $