题16 电化学应用——新高考五年真题一年模拟：命题逻辑透视与趋势研判（广东专用）

**基本信息** 以高考真题与前沿模拟题为载体，构建“装置解构-过程追踪-功能验证”三阶方法体系，系统整合电化学原理与工程应用，培养科学思维与探究能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |真题|6道（2021-2026广东卷）|电极反应三重校验、离子迁移动态模型|从原电池/电解池原理到新型电池/电解应用，形成“原理-装置-性能”递进链| |模拟题|20道前沿情境题|失效机制分析、参数优化策略|结合双碳战略，融合材料科学与工程思维，体现STSE价值| |方法总结|三阶训练法|装置解构5分钟速查、过程三维响应图、功能诊断实战|覆盖电极判断、反应书写、膜类型匹配等核心考点，纠正结构误判等六大误区|

题16 电化学应用 1．（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 【解析】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。A．由分析知，①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜，A正确；B．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；C．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；D．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。 2．（2025·广东·高考真题）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为。下列说法错误的是 A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为： D．充电时16gS能提供的理论容量为 【答案】B 【解析】放电时，电极Ⅱ上减少，说明MnO2转化为Mn2+，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，由于电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为：；则电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn2+，负极反应为：。A．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；B．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：，反应消耗，溶液的pH升高，B错误；C．由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：，C正确；D．根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为，每消耗16gS，即0.5molS，转移1mol电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A⋅h，D正确；故选B。 3．（2024·广东·高考真题）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．阳极反应： B．阴极区溶液中浓度逐渐升高 C．理论上每消耗，阳极室溶液减少 D．理论上每消耗，阴极室物质最多增加 【答案】C 【解析】左侧电极为阴极，发生还原反应，在碱性条件下转化为Fe，从而实现冶铁，电极反应为：；右侧电极为阳极，溶液为饱和食盐水，放电产生氯气，电极反应为：；中间为阳离子交换膜，由阳极向阴极移动。A．由分析可知，阳极反应为：，A正确；B．由分析可知，阴极反应为：，消耗水产生，阴极区溶液中浓度逐渐升高，B正确；C．由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，产生3mol，同时有6mol由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少，C错误；D．由分析可知，理论上每消耗，转移6mol电子，有6mol由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加，D正确；故选C。 4．（2023·广东·高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电解总反应： B．每生成，双极膜处有的解离 C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 【答案】B 【解析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；B．每生成，阴极得8mole－，同时双极膜处有8mol进入阴极室，即有8mol的解离，故B错误；C．电解过程中，阳极室每消耗4mol，同时有4mol通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。 5．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是 A．充电时电极b是阴极 B．放电时溶液的减小 C．放电时溶液的浓度增大 D．每生成，电极a质量理论上增加 【答案】C 【解析】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；答案选C。 6．（2021·广东·高考真题）钴()的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是 A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大 B．生成，Ⅰ室溶液质量理论上减少 C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D．电解总反应： 【答案】D 【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+。A．由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；B．由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；D．由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O2 Co +O2↑+4H+，故D正确；故选D。 本专题作为广东卷化学选择题的压轴能力板块（通常位于第16题），是检验学生将电化学原理迁移至真实科技情境中解决复杂问题的“试金石”，其立意可概括为“以装置为载体，以电子转移为轴，以功能实现为魂”。具体分述如下： · 考查意图： 依托新型电池、电解合成、腐蚀防护、传感器等前沿应用场景，考查学生对“电极反应本质、离子迁移规律、能量/物质转化效率”等核心原理的系统掌握；同时检验学生在多界面耦合、非标准条件、信息干扰等复杂情境中构建“结构-过程-性能”完整逻辑链、识别关键控制因素、进行严谨定量推演的高阶工程思维能力。 · 能力聚焦： 核心指向“科学探究与创新意识”及“证据推理与模型认知”素养。要求学生能熟练运用“电极电势+物料守恒+电荷守恒”三重校验机制，并能在装置图解读、数据表分析、异常现象归因等任务中保持逻辑严密性与边界意识。 · 思维品质： 强调系统思维与批判思维的融合。既要建立“外电路电子流向→内电路离子迁移→电极界面反应”完整动态模型，又要对选项中的绝对化表述（如“一定析出”“无需隔膜”）保持高度警惕，结合过电位、副反应竞争、传质限制等进行动态评估。 · 价值引领： 深度融入国家“双碳”战略与粤港澳大湾区新能源产业需求，如固态锂电池、氢能电解槽、CO₂电还原制燃料、海洋能转换等案例，体现电化学在绿色转型中的支撑作用；同时渗透科研诚信与安全教育，培养学生尊重事实、审慎创新、守护环境的职业品格。 近六年真题及最新模拟题显示，该题型呈现出从“原理复现”向“功能诊断”转型的鲜明特征： · 情境创设：从“教材原型”向“前沿应用”深化。 早期试题多以铜锌原电池、氯碱工业为背景进行微调；近年逐步转向顶刊文献、专利技术和产业痛点等非标场景。例如2025年全运会场馆用光充电储能一体化器件中光电极/电解质界面匹配、2026年深海探测器用镁-海水电池自腐蚀抑制策略、2024年岭南荔枝保鲜冷链中乙烯电化学氧化传感器响应机制等，强调电化学设计的现实适配性与问题导向。 · 知识融合：从“单一模块”向“多学科交叉”拓展。 打破传统仅关注电极反应的局限，增加与材料科学（SEI膜形成、催化剂失活）、分析检测（EIS、CV表征）、热力学（Nernst方程修正）及工程学（流场设计、热管理）的联动。例如将循环寿命衰减与锂枝晶生长关联、将法拉第效率计算与副产物GC-MS定量结合、将电池内阻升高与电解液干涸/接触不良挂钩，考查维度更加立体。 · 设问创新：从“正误判断”向“性能评估”升级。 选项设置减少纯电极反应式对错辨识，增加机理推断、参数优化、失效归因、绿色评价类内容。如“该装置未设…导致…”“若将X换为Y，则能量效率提高的原因是…”“放电平台电压下降最可能源于…”“该方案不符合可持续原则体现在…”等句式增多；部分题目引入原位谱图、阻抗谱或安全测试报告，提升信息整合与决策支持要求。 · 难度控制：从“高难稳定”向“精细区分”调整。 整体难度维持在0.55-0.70，但内部区分度显著增强。基础层保障核心电化学概念识记合格考要求，进阶层通过隐含副反应、界面效应、数据陷阱等拉开差距，避免“背模板得高分”，更契合新高考对创新能力的选拔导向。 针对上述趋势，备考需构建“装置解构-过程追踪-功能验证”三位一体的复习体系： · 复习理念：坚持“装置为本、过程为纲、功能为要” · 摒弃“死记电极反应”的误区，明确电化学应用的核心是“通过电子定向转移实现特定功能”，而非固定套路套用。 · 强化“全链条”意识，将所有分析环节置于“外电路→电极界面→电解质→集流体”完整系统中审视，培养系统性工程思维。 · 方法落地：实施三阶能力进阶训练 · 一阶：装置解构专项训练。 建立“高频电化学体系-核心组件-功能目标-常见缺陷”速查图谱，重点标注三类易错点：①电极极性误判（如充电时阳极变阴极）；②离子迁移方向与隔膜类型不匹配；③忽略集流体/粘结剂等非活性组分影响。每日精选3-5组装置图进行“5分钟结构拆解”，训练精准识别主导因素的能力。 · 二阶：过程追踪整合训练。 围绕典型体系（二次电池、电解池、腐蚀电池）绘制“工作状态-界面过程-宏观表现”三维响应图。例如“锂离子电池充放电”主题串联：Li⁺嵌入/脱嵌→SEI膜演化→容量/内阻变化→温度/倍率影响，形成过程驱动型电化学认知。 · 三阶：功能验证实战训练。 精选含失效机制、参数优化、绿色评价类选项的真题与模拟题，开展“性能诊断”练习：对每个电化学系统，追溯其功能实现的关键瓶颈与改进空间，识别常见漏洞（如未防短路、忽略析氢副反应、电解液分解、热失控风险）。每周安排2次限时微测，强化规范表达与责任意识。 · 策略优化：精准对接命题动向 · 关注行业标准： 研读《GB/T 18287 锂离子蓄电池总规范》《NB/T 42091 电化学储能电站设计规范》等标准，预判重点考查的安全阈值与性能指标。 · 强化教材延伸： 所有创新应用最终落脚于教材核心原理。定期开展“课本原理前沿化改造”活动，确保学生能从新颖装置中识别出基础电化学过程及其工程化修正条件。 · 模拟适配升级： 优先选用体现“前沿应用”“多学科交叉”“功能诊断”特征的新题型，避免重复训练陈旧的电极反应式书写类题目；对错题按“结构误判”“过程误解”“功能缺失”三类归因，针对性补弱。 维度 具体考点 课标依据 教材锚点 能力层级 电极过程 氧化还原反应、电子转移、离子迁移 选修4•电化学基础 P70-85 理解应用 过电位、极化、双电层 选修4•电化学基础 P85-95 分析综合 装置设计 隔膜选择、电解液匹配、集流体功能 课标•工程思维 贯穿 分析综合 安全防护、热管理、密封结构 课标•社会责任 贯穿 价值认同 性能评估 能量/功率密度、循环寿命、法拉第效率 课标•证据推理 贯穿 分析综合 失效机制、寿命预测、回收再利用 课标•绿色化学 贯穿 价值认同 STSE 电化学在新能源/环境/健康中的应用 课标•科学态度 贯穿 价值认同 粤港澳湾区电化学产业集群发展 课标•文化传承 贯穿 价值认同 · 结构误判误区： 脱离装置功能谈组件合理性。如认为“所有电池都需要盐桥”（忽略固态电解质/凝胶体系）；或在电解池中混淆阴阳极与电源正负极连接关系；或将隔膜类型（阳离子/阴离子/质子交换膜）与离子迁移需求错配；或忽视集流体腐蚀对长期性能的影响。 · 过程误解误区： 忽视界面动态演化与非理想行为。如认为“放电时负极只发生氧化”（忽略SEI膜修复/锂沉积副反应）；或将理论电压直接等同于工作电压（忽略欧姆极化/浓差极化）；或忽略温度对离子电导率/反应速率的非线性影响；或将初始性能外推至全生命周期而未考虑老化机制。 · 功能缺失误区： 仅关注主反应而忽视系统集成。如为提高能量密度牺牲安全性（如高镍正极+液态电解液）；或追求高法拉第效率忽略产物分离成本；或未考虑实际工况下的湿度/振动/电磁干扰；或将实验室小试结果直接外推至规模化应用而未放大效应。 · 证据不足误区： 性能结论缺乏充分验证。如仅凭单次循环数据断定长寿命；或未做对照实验排除测试误差；或忽略测量不确定度，将微小差异视为显著改进；或将物理表征（SEM/XRD）结果过度解读为电化学性能提升的直接证据。 · 价值偏离误区： 将技术指标完美性等同于现实适用性。如因某催化剂活性高就认定其必产业化，忽视贵金属依赖/制备复杂度；或对能量效率追求极致，未权衡原材料稀缺性与回收难度；或忽视生产过程中的碳排放与环境足迹。 · 表达失范误区： 答题时使用模糊语言代替专业术语。如用“电池耐用”代替“循环1000次后容量保持率>80%”，用“充电快”代替“3C倍率下恒流充电时间<20 min”，导致论证不被认可；或在书写分析过程时遗漏关键参数（电流密度、温度、SOC范围）、未说明测试条件或未标注单位，使推理失去可操作性与可比性。 一、原电池 1．原电池的工作原理 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 电极名称 负极 (锌片，失去电子，发生氧化反应) 正极 (铜片，得到电子，发生还原反应) 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应) Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应) 总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 电子流向 电子由负极经导线流向正极：由Zn沿导线流向Cu (电子不下水) 电流流向 电流由正极经导线流向负极：由Cu沿导线流向Zn 不同点 离子迁移 方向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 (离子不上岸) Cu2＋移向正极，SO42－移向负极 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 能量转化效率 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗。 Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长。 盐桥的组成和作用 ①组成：盐桥中装有饱和KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池能持续提供电流；c.可以提高能量转化效率。 2．解题技巧 （1）原电池装置的分析方法 ①判断电极： 负极：活泼金属、燃料、还原性物质等，物质中元素化合价升高，发生氧化反应。 正极：较活泼金属、O2、氧化性物质等，物质中元素化合价降低，发生还原反应。 【特殊情况】活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。 Al——Cu (浓硝酸) 总反应 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 负极反应 Cu－2e－===Cu2＋ 正极反应 4H＋＋2NO＋2e－===2NO2↑＋2H2O Al——Mg (NaOH溶液) 总反应 2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO2－＋3H2↑ 负极反应 2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O 正极反应 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ ②电极反应： 负极：还原剂-ne-—→氧化产物； 正极：氧化剂+ne-—→还原产物。 ③电子移动：电子从负极流出，经外电路流向正极。 ④离子移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 （2）电极反应式书写的一般步骤 3．燃料电池 （1）燃料电池结构分析 （2）解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意燃料电池的介质电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 （3）燃料电池电极反应式书写的常用方法 第一步，写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步，写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： ①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ②)碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。 ④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。 二、一次电池 （1）碱性锌锰电池（干电池） 碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下： 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－； 特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。 （2）酸性锌锰电池（干电池） 酸性锌锰电池的负极是Zn，正极是石墨棒，电解质是NH4Cl、ZnCl2 和H2O等，其电极反应如下： 总反应：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑。 负极：Zn－2e－ ===Zn2+； 正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e‾ = 2MnO(OH) + 2NH3↑； 特点：优点携带方便；缺点电量小，污染大。 （3）银锌电池（纽扣电池） 银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下： 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－； 特点：比能量大、电压稳定、储存时间长。 三、二次电池 1．二次电池的结构分析 2．解题技巧 3．二次电池——充电电池或蓄电池 （1）铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，由两组栅状极板交替排列而成，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液为稀H2SO4，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。 铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应（原电池） 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应（电解池） 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 （2）锂离子电池 一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)。放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。其放电时电极反应式为 总反应为LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy， ①放电时的反应（原电池） 负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy； 正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。 ②充电时的反应（电解池） 阴极：xLi＋＋Cy+xe－===LixCy； 阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋。 四、电解池 1．电解池的工作原理 2．电解池中阴、阳极的判断方法 3．电子和离子的移动方向(惰性电极) 4．阴、阳极放电离子的判断 （1）阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 阳离子放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(指水电离的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔融状态下的物质中会放电) 反应物 阴极金属阳离子(H+) 产物 金属(H2) （2）阳极： ①若是活性电极(银以前包括银在内的金属)作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子； 反应物 阳极活性金属电极 产物 金属离子 ②若是惰性电极(如：Pt、石墨、Au等)作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序为：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。 （3）阴、阳极放电后的产物 反应物 S2－ I－ Br－ Cl－ OH－ 产物 S I2 Br2 Cl2 O2、H2O 五、电解原理的应用 1、氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业（制烧碱、氯气和氢气），其设备装置如下： 阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网 (涂有钛、钌等氧化物涂层)：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； 阴极 碳钢网：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 总反应 ①化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 阳离子交换膜 ①将电解槽隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O而影响烧碱的质量。 加入物质 a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl溶液、含少量NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。 2．电解精炼粗铜： （1）阳极材料是粗铜，阴极材料是精铜，电解质溶液是CuSO4溶液（或 Cu(NO3)2溶液）。 （2）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时放电： Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋， 位于金属活动性顺序铜之后的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉积下来，阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料，这样可得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜。【电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如：精炼镍时Cu也会沉积】 在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。 电解精炼铜 示意图 电极反应 阳极 Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋。 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度变小 （3）长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小，电解质溶液必须补充，阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等。 3．电镀： 电镀是一种特殊的电解，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过程。要求镀件必须作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液（作为电镀液）。在直流电的作用下，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在镀件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。 电镀 示意图 电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋（阳极本身不断溶解） 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu（阴极本身不断增重） 总反应 宏观上看无新物质生成 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的总量、浓度、pH均不变 阴、阳极质量变化 阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。 4．电冶金 本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al ①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高。 ②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 六、多池串联电化学装置的分析 （1）外接电源与电解池的串联：所有都为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。 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。 甲为电镀池，乙、丙均为电解池。 （2）直接判断：非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。 A为原电池，B为电解池 （3）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断： 原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。 A为电解池，B为原电池 （4）根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。 如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。 七、多池串联装置的综合计算 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点： ①串联电路中各支路电流相等； ②并联电路中总电流等于各支路电流之和。 在此基础上分析处理其他各种数据。 图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。 八、常见的离子交换膜 1．离子交换膜的含义和作用 含义 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。 作用 ①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。如：在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯，防止与阴极产生的H2混合发生爆炸； ②能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用； ③用于物质的分离、提纯等； ④用于物质的制备，电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质； 2．离子交换膜的种类及作用 阳离子交换膜 ①只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过。 阳离子透过阳离子交换膜原电池正极(或电解池的阴极) ②以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开： 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区 阴离子交换膜 ①只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过。 阴离子透过阴离子交换膜电解池阳极(或原电池的负极) ②以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开： 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：2I－－2e－===I2 阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O 质子交换膜 ①只允许H＋和水分子通过，不允许其他阳离子和阴离子透过。 H＋透过质子交换膜原电池正极(或电解池的阴极) ②在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2： 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋ 阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 双极膜 由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源。 1．（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】A．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；C．右室阴极反应为，反应生成，增大，溶液pH变大，C正确；D．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。 2．（2026·广东广州·二模）利用镍修饰铜催化剂电催化硝酸盐还原制氨的装置及相关机理如下图。下列说法正确的是 A．工作时电子从电源b极流向碳棒 B．元素的引入促使转化为活性氢，有利于的生成 C．室温时镍修饰铜催化剂表面的电极反应式为 D．高温时，电路中每转移电子，理论上阳极可生成气体(已折算为标准状况) 【答案】B 【解析】A．镍修饰铜催化剂上硝酸根得电子发生还原反应，为阴极，因此电源a为负极、b为正极，电子从阳极（碳棒）流向电源b极，A错误；B．由机理图可知，Ni可促使转化为活性氢，活性氢可将还原为，有利于的生成，B正确；C．电解质溶液为NaOH碱性溶液，电极反应中不能出现，正确的电极反应为，C错误；D．阳极反应为，转移4mol电子时生成1mol，标准状况下体积为22.4L，D错误；故选B。 3．（2026·广东梅州·模拟预测）基于非对称电解质构型的准固态高压锌-空气二次电池(Zn-MEM可快速传导碱金属离子并防止酸碱中和)的结构如图。下列说法错误的是 已知：的性质与相似。 A．充电时，应连接电源正极 B．放电时，负极的电极反应式为 C．理论上，每转移，正极区质量增加 D．放电时，负极区电解质溶液不变 【答案】D 【解析】图中二次电池作原电池时，Zn作负极，被氧化为，由于性质与相似，故进一步溶解在KOH溶液中反应得到，电极反应式为：，Pt/C作正极，在正极上反应被还原为，电极反应式为：，作电解池时则电极Zn、Pt/C分别变为阴、阳极。电极反应与上述内容相反。A．由分析可知，放电时Pt/C作正极，故充电时Pt/C作阳极发生氧化反应，应连接电源正极，A正确；B．由分析可知，放电时负极的电极反应式为，B正确；C．理论上，每转移2 mol ，有2 mol 由负极区迁移至正极区，同时正极区有0.5 mol 参与反应生成，故正极区质量增加2mol×39g/mol+0.5mol×32g/mol=94 g，C正确；D．由以上分析中方程式可得放电时负极区减小，电解质溶液中pH降低，D错误；故选D。 4．（2026·广东广州·模拟预测）盐酸羟胺(HONH2·HCl或HONH3Cl，其中N为-1价)可用作合成抗癌药，其化学性质类似NH4Cl。工业上制备盐酸羟胺的装置及电极反应机理如图。有理论认为，在该机理中Fe电极吸附NO后，得到第一个e-的过程最慢，则下列说法错误的是 A．步骤ⅱ的活化能最高 B．图中A为H+，B为HONH C．铁电极的电极反应式为Fe + NO + e- + 4H+= Fe2+ + HONH D．理论上每消耗33.6LH2(标准状况)，左右两室溶液的质量之差为33g 【答案】C 【解析】在电极发生失电子的氧化反应，故电极为负极，电极为正极，电极反应式为，生成的通过氢离子交换膜向电极迁移。结合反应机理，为反应的催化剂，吸附后逐步得到电子、结合最终生成，在过程中被氧化为后重新生成单质完成循环。A．题目明确电极吸附后得到第一个的过程最慢，基元反应速率越慢活化能越高，该过程对应步骤ii，故步骤ii的活化能最高，A正确；B．结合反应机理最终产物为，电极生成的通过交换膜迁移到左室参与反应，故A为，B为，B正确；C．为电极反应的催化剂，反应前后的质量和性质不变，铁电极的总电极反应式中不应作为反应物出现，正确电极反应式为，C错误；D．标准状况下的物质的量为，转移电子总物质的量为。为外界通入的气体，电极生成的全部迁移到左室，右室溶液质量不变；左室通入质量增加，同时迁入质量增加，左室共增加，故左右两室溶液的质量之差为，D正确；故选C。 5．（2026·广东广州·模拟预测）利用光电催化分解硫化氢可获得氢气，其原理如图所示，阴极室含稀硫酸溶液。 已知：光半导体在光照条件下产生电子-空穴对(e-/h+)，二者产生后迅速分离。下列说法错误的是 A．在光半导体表面，空穴将氧化 B．沉积于光半导体表面的S会使电极钝化 C．一段时间后，阴极室溶液的pH增大 D．阴极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑ 【答案】C 【解析】首先根据装置标识确定左侧为阳极、右侧为阴极，光照下光半导体产生电子-空穴对，阳极室通入的解离出，空穴具有氧化性，将氧化为单质，通过质子交换膜从阳极室迁移至阴极室；阴极上得电子发生还原反应生成，电极反应式为。A．光半导体表面的空穴带正电，具有氧化性，可将氧化为单质，A正确；B．沉积于光半导体表面的会覆盖电极活性位点，阻碍接触反应，使电极钝化，B正确；C．阴极上每消耗生成，同时有从阳极室迁移至阴极室补充，阴极室浓度保持不变，溶液pH不变，C错误；D．阴极室为稀硫酸酸性环境，得电子生成，电极反应式为，D正确；故选 C。 6．（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 【解析】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。A．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；B．由分析可知，M膜和P膜均为阳离子交换膜，B错误；C．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；D．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。 7．（2026·广东深圳·模拟预测）以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是 A．外电路每通过电子，电极上产生 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后，溶液的不变 D．电极上发生氧化反应生成 【答案】D 【解析】电子从电极流出经外电路流向电极，结合总反应，可得电极反应：极：（氧化反应，生成），极：（还原反应，生成）。A．由极反应可知，每转移电子生成，转移电子时，只生成，A错误；B．左室电极a反应生成，正电荷增多，右室电极b消耗，正电荷减少，为平衡电荷，通过质子交换膜从左室移向右室，B错误；C．总反应不断消耗水，稀硫酸浓度逐渐增大，增大，减小，C错误；D．由分析知在极失电子发生氧化反应，生成，D正确；故选D。 8．（2026·广东广州·模拟预测）锂/亚硫酰氯()电池是一种高比能量电池，可用于心脏起搏器，其工作原理如图1所示，电解液为四氯铝酸锂的溶液；加入可提高该电池的性能，放电时Y电极区域的物质转变过程如图2所示。下列说法错误的是 A．电池工作过程中，亚硫酰氯被还原为 B．电解液不可用含的水溶液替代 C．SOICl和是反应过程中的中间产物 D．用该电池电解水，生成2mol理论上消耗2mol 【答案】A 【解析】电子从X极流出，Y极流入，故X极为负极，Y极为正极，结合图2得放电时Y极反应是。A．电池工作过程中，S元素的化合价从＋4价降低到0价，所以亚硫酰氯被还原为S单质，A错误；B．Li的性质较活泼，易与水反应，所以电解液中不能含水，B正确；C．从图中可以看出SOICl和在反应过程中先生成，后又参与反应被消耗，是中间产物，C正确；D．电池总反应方程式为，根据电子守恒，生成理论上转移4 mol电子，消耗2 mol，D正确；故选A。 9．（2026·广东广州·二模）利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法错误的是 A．a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀 B．a、b两处具有相同的电极反应式： C．b处的溶液pH增大 D．一段时间后，左侧液面低于右侧液面 【答案】D 【解析】A．a处是饱和食盐水，为中性环境，生铁丝发生吸氧腐蚀；b处是稀硫酸，为酸性环境，生铁丝发生析氢腐蚀，A正确；B．无论是吸氧腐蚀还是析氢腐蚀，铁作为负极，发生氧化反应，电极反应式都是；，B正确；C．b处发生析氢腐蚀，正极反应式为： ；反应消耗了，溶液中浓度降低， 增大，C正确；D．a处吸氧腐蚀消耗氧气，气体减少，左侧液面上升；b处发生析氢腐蚀生成氢气，气体增多，右侧液面下降；一段时间后，左侧液面高于右侧液面，D错误；故选D。 10．（2026·广东广州·二模）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理可表示为；用该电池电解含锰酸性废水可得到，装置如图所示。下列说法错误的是 A．N极为负极，发生氧化反应 B．电解一段时间后，a区溶液的pH增大 C．Y极电极反应式为 D．当N极质量增加1.4 g时，有由b区移动至c区 【答案】A 【解析】电解池中Y极需要将转化为，从价升高到价，失电子发生氧化反应，因此Y是电解池阳极，阳极连接原电池正极，因此原电池的极为正极，极为负极；A．N极为原电池正极，得电子发生还原反应，A错误；B．a区X极是电解池阴极，电极反应为，生成；阳离子膜允许从b区转移到a区平衡电荷，电解过程消耗水，a区浓度增大，浓度升高，增大，B正确；C．Y极是电解池阳极，失电子转化为，配平后电极反应式为，C正确；D．N极（正极）吸附生成，增加的质量为的质量，，转移电子，为平衡电荷，由b区移动至c区，D正确；故选A。 11．（2026·广东东莞·模拟预测）M(碱金属)—CO2电池可以实现对CO2的利用，并具有较高的理论比能量(“理论比能量”是指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能)。该类电池放电总反应为。下列说法错误的是 A．放电时，电子流向为：碱金属片→外电路→玻碳电极 B．Na—CO2电池比Li—CO2电池的理论比能量低 C．放电时，玻碳电极反应为 D．充电时，碱金属片接电源负极 【答案】C 【解析】该原电池放电时，碱金属失电子发生氧化反应，作负极，玻碳电极通入得电子发生还原反应，作正极，总反应，负极电极反应为，结合总反应得正极反应为。A．该原电池工作时碱金属片为负极，玻碳电极为正极，电子流向为碱金属片→外电路→玻碳电极，A正确；B．电池的“理论比能量"指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能，单位质量的电极材料失去电子的物质的量越多则得到的电能越多，失去相同电子所需钠的质量大于锂，所以Na—CO2电池比Li—CO2电池的理论比能量低，B正确；C．放电时，CO2在正极发生得电子的反应生成M2CO3和C，则正极反应式为，C错误；D．原电池工作时碱金属片为负极，玻碳电极为正极，充电时原电池正、负极分别与电源正、负极相接，即碱金属片接电源负极，D正确；故选C。 12．（25-26高三下·广东揭阳·阶段检测）一种“酸碱混合硝酸”锌电池工作原理如图所示。“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场的作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．双极膜中的在电场作用下通过M膜向锌电极移动 B．每生成，双极膜处有8 mol的解离 C．电池工作一段时间后，锌电极区溶液的pH减小 D．当正极区的物质的量减少2 mol时，理论上锌电极的质量会减少65 g 【答案】D 【解析】锌电极在碱性溶液中被氧化，反应为：，锌电极为负极；催化电极在酸性溶液中将还原为，反应为：，催化电极为正极，据此分析。A．锌电极为负极，催化电极为正极，在电场作用下，阴离子向负极移动，因此双极膜中的通过M膜向锌电极移动，A正确；B．正极反应为，每生成，转移电子。为维持电荷平衡，负极需消耗，双极膜需解离以提供，B正确；C．负极反应为，锌电极区消耗，虽然双极膜提供的会补充，但反应消耗的多于补充的量，溶液的碱性减弱，pH减小，C正确；D．由正极反应可知，每生成，正极消耗，转移电子，同时双极膜向正极迁移，此时正极区的净减少量为。此时电路中转移电子，负极消耗，质量减少，D错误；故选D。 13．（2026·广东深圳·二模）准固态氯离子二次电池以金属有机框架(MOF)材料为电解质，其中，形成多孔结构框架，依靠传输Cl-实现电荷转移，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，正极反应为：FeOCl+e- = FeO+Cl- B．放电时，Cl-从左侧经MOF向右侧迁移 C．Li+不能迁移通过的主要原因是多孔结构框架对Li+有强烈的静电排斥 D．充电时，阳极质量减少，阴极质量增加，且两者变化量相等 【答案】D 【解析】由题干图示信息可知，放电时Li电极的电极反应为：Li-e-+Cl-=LiCl，即Li为负极，左侧电极为正极，发生还原反应，即电极反应为：FeOCl+e- = FeO+Cl-，充电时Li电极为阴极，电极反应为：LiCl+e-= Li+Cl-，左侧电极是阳极，电极反应为：FeO+Cl- -e- = FeOCl，据此分析解题。A．由分析可知，放电时，左侧电极是正极，电极反应为：FeOCl+e- = FeO+Cl-，A正确；B．由分析可知，放电时，左侧电极为正极，Li电极为负极，原电池中阴离子由正极移向负极即Cl-从左侧经MOF向右侧迁移，B正确；C．由题干信息可知，MOF带正电，故Li+不能迁移通过的主要原因是多孔结构框架对Li+有强烈的静电排斥，C正确；D．由分析可知，充电时，阳极反应为：FeO+Cl- -e- = FeOCl，即阳极质量增加，阴极反应为：LiCl+e-= Li+Cl-，则阴极质量减少，结合电子守恒，阳极增加的质量与阴极减少的质量相等，D错误；选C。 14．（2026·广东江门·二模）基于非对称电解质构型的准固态高压锌-空气二次电池（Zn-MEM可快速传导碱金属离子并防止酸碱中和）的结构如图。下列说法错误的是 已知：Zn(OH)2的性质与Al(OH)3相似。 A．充电时，Pt/C应连接电源正极 B．放电时，负极的电极反应式为 C．理论上，每转移2 mol ，正极区质量增加78 g D．放电时，两侧电解质溶液不可互换 【答案】C 【解析】图中二次电池作原电池时，Zn作负极，被氧化为，由于性质与相似，故进一步溶解在KOH溶液中得到，电极反应式为：，Pt/C作正极，在正极上反应被还原为，电极反应式为：，作电解池时则电极与电极反应与上述内容相反。A．由分析可知，放电时Pt/C作正极，故充电时Pt/C作阳极发生氧化反应，应连接电源正极，A正确；B．由分析可知，放电时负极的电极反应式为，B正确；C．理论上，每转移2 mol ，有2 mol 由负极区迁移至正极区，同时正极区有0.5 mol 参与反应生成，故正极区质量增加2mol×39g/mol+0.5mol×32g/mol=94 g，C错误；D．若互换两侧溶液，Zn在酸中会直接发生析氢腐蚀，与预期反应不符，D正确；故答案为：C。 15．（2026·广东广州·二模）一种新型水系可充电电池示意图如下。已知放电和充电过程中S和均吸附在电极Ⅰ上，充电时电极Ⅰ和电极Ⅱ的质量均增加。下列说法错误的是 A．充电时，电极Ⅱ上发生氧化反应 B．放电时，电解质溶液的pH增大 C．放电时，电极Ⅰ为负极，电极反应式为 D．充电时，理论上电极Ⅰ和Ⅱ增加的质量之比为80:87 【答案】D 【解析】放电为原电池，充电为电解池，已知充电时两电极质量均增加，推导如下：放电（原电池）：电极Ⅰ 失电子生成和，电极Ⅰ为负极；电极Ⅱ 得电子，转化为进入溶液，电极Ⅱ为正极；充电（电解池）：电极Ⅰ为阴极（得电子，发生还原反应），电极Ⅱ为阳极（失电子，发生氧化反应），总反应为放电的逆反应：，据此分析。A．充电时电极Ⅱ是阳极，阳极失电子，发生氧化反应，A正确；B．放电总反应为，反应消耗，并生成水，溶液中浓度降低，增大，B正确；C．放电时电极Ⅰ为负极，失电子生成和，电极反应式，满足原子守恒和电荷守恒，C正确；D．充电时电极Ⅰ反应为：，每转移电子，阴极质量增加量为的质量：；电极Ⅱ反应：，全部吸附在电极上，阳极质量增加量为； 质量比，D错误；故选D。 16．（2026·广东深圳·模拟预测）我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是 A．电解时，H+从右室向左室移动 B．电解总反应：TY+H2OTQ+2H2 C．用18O标记电解液中的水，可得到 D．电路中每转移2 mol e-，理论上b电极上催化反应进行循环0.5NA次 【答案】C 【解析】电解法合成百里醌（TQ）。电极b为阳极，百里酚（TY）被氧化为百里醌（TQ），电极a为阴极，被还原为。阳极反应：，阴极反应：，总反应：，据此分析。A．电解时，阳离子向阴极移动，故从右室（阳极室）向左室（阴极室）移动，A正确；B．结合阳极与阴极反应，总反应为，B正确；C．根据右图可知，用标记电解液中的水，可得到的18O在环上甲基的邻位上，C错误；D．电极b上每完成一次催化循环，转移4mol电子，故电路中每转移2mol电子，催化反应进行循环0.5次，即次，D正确；故选C。 17．（2026·广东佛山·二模）电催化(图2)耦合CO2和可在室温下实现尿素的绿色合成。电极a和b上发生反应的催化机理分别如图1和图3。下列说法不正确的是 A．阳极反应的催化剂为i B．一段时间后，阳极区溶液pH减小 C．在催化剂M表面，有极性共价键的断裂与形成 D．电极a每产生2mol O2，同时电极b生成1molCO(NH2)2 【答案】D 【解析】电极a上转化为，O元素失电子化合价升高，因此电极a为阳极，电极b为阴极。A．由图1的阳极催化循环可知，参与反应过程，最终反应结束又再生得到，反应前后化学性质不变，是阳极反应的催化剂，A正确；B．由分析可知，阳极总反应为，反应生成，阳极区增大，溶液减小，B正确；C．催化剂表面，转化为、转化为，存在碳氧和氮氧极性共价键的断裂；生成尿素时形成了新的极性共价键，如键等，因此存在极性共价键的断裂与形成，C正确；D．根据电子守恒：a极生成时，转移电子总物质的量为；生成1mol CO(NH2)2时，元素化合价不变，2个从中的价变为尿素中的价，总共得到电子，因此转移电子时只能生成尿素，D错误；故选D。 18．（2026·广东佛山·模拟预测）将CO2直接还原成固体碳可以实现碳源的有效固定。一种利用电化学技术固定碳源的装置及其转化过程如图所示，下列说法正确的是 A．电极A连接外接电源的负极，发生氧化反应 B．外电路通过1mol e-时，理论上可固定12 g碳 C．阴极的电极方程式为 D．该装置需要定期补充熔融碳酸盐 【答案】C 【解析】该装置为电解池，根据转化过程判断：转化为固体时元素化合价降低，得电子，因此电极为阴极（接电源负极，发生还原反应），电极为阳极（失电子生成，接电源正极，发生氧化反应），逐一分析选项：A．A极为阴极，则电极A连接外接电源的负极，发生还原反应，A错误；B．从中的价变为价的单质，生成（即碳）需要转移电子，因此转移电子时，仅固定碳，，B错误；C．阴极上得电子生成和，电极反应，原子守恒、电荷守恒，符合反应原理，C正确；D．该过程的总反应为，在循环中再生，不需要定期补充熔融碳酸盐，D错误；故选C。 19．（2026·广东茂名·三模）羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含有苯酚的废水和含有甲醛的废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的解离为和。下列说法正确的是 A．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成的物质的量之比为6∶7 B．M极为阳极，电极反应式为 C．双极膜中解离出的透过膜a向N极移动 D．每处理12.0 g甲醛，理论上有0.8 mol透过膜b 【答案】A 【解析】M极上转化为，从价变为价，得电子发生还原反应，因此M是阴极，N是阳极。A．设电路中转移总电子为，苯酚（）氧化为，共转移电子，生成，因此苯酚生成物质的量为；甲醛氧化为，共转移电子，生成，因此甲醛生成物质的量为； 二者比值为，A正确；B．M是阴极不是阳极，且电极反应为得电子反应，正确电极反应为，B错误；C．电解池中阳离子向阴极（M极）移动，是阳离子，因此透过膜向M极移动，不是向N极移动，C错误意；D．甲醛摩尔质量为，甲醛物质的量为；中为价，被氧化为（C为价），甲醛转移电子，因此甲醛转移电子；每转移电子，有透过膜，因此理论上有透过膜，D错误；故选A。 20．（2026·广东深圳·三模）某研究团队以和纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物的装置如图所示(R代表烃基)。 下列说法正确的是 A．a为直流电源的正极 B．CoP电极反应为2 + 8e- + 8H+ →+ 4H2O C．该离子交换膜为阴离子交换膜 D．合成1 mol偶氮化合物，电路中转移4 mol电子 【答案】C 【解析】由图可知，在CoP极上发生的是加氢去氧的还原反应，因此CoP为阴极，电极反应式为；为阳极，电极反应式为，由此解答；A．由分析可知，CoP为阴极，连接的a应为电源负极，A错误；B．电解池为碱性环境，不能有H+存在，CoP电极反应式为；C．由分析可知，CoP为阴极生成，而为阳极消耗，因此需要从阴极迁移至阳极，因此该离子交换膜为阴离子交换膜，C正确；D．由阴极电极反应式，每生成1 mol偶氮化合物，电路中转移8 mol电子，D错误；故答案为C。 2 / 34 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 $ 题16 电化学应用 1．（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 2．（2025·广东·高考真题）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为。下列说法错误的是 A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为： D．充电时16gS能提供的理论容量为 3．（2024·广东·高考真题）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是 A．阳极反应： B．阴极区溶液中浓度逐渐升高 C．理论上每消耗，阳极室溶液减少 D．理论上每消耗，阴极室物质最多增加 4．（2023·广东·高考真题）用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是 A．电解总反应： B．每生成，双极膜处有的解离 C．电解过程中，阳极室中的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 5．（2022·广东·高考真题）科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是 A．充电时电极b是阴极 B．放电时溶液的减小 C．放电时溶液的浓度增大 D．每生成，电极a质量理论上增加 6．（2021·广东·高考真题）钴()的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是 A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大 B．生成，Ⅰ室溶液质量理论上减少 C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D．电解总反应： 本专题作为广东卷化学选择题的压轴能力板块（通常位于第16题），是检验学生将电化学原理迁移至真实科技情境中解决复杂问题的“试金石”，其立意可概括为“以装置为载体，以电子转移为轴，以功能实现为魂”。具体分述如下： · 考查意图： 依托新型电池、电解合成、腐蚀防护、传感器等前沿应用场景，考查学生对“电极反应本质、离子迁移规律、能量/物质转化效率”等核心原理的系统掌握；同时检验学生在多界面耦合、非标准条件、信息干扰等复杂情境中构建“结构-过程-性能”完整逻辑链、识别关键控制因素、进行严谨定量推演的高阶工程思维能力。 · 能力聚焦： 核心指向“科学探究与创新意识”及“证据推理与模型认知”素养。要求学生能熟练运用“电极电势+物料守恒+电荷守恒”三重校验机制，并能在装置图解读、数据表分析、异常现象归因等任务中保持逻辑严密性与边界意识。 · 思维品质： 强调系统思维与批判思维的融合。既要建立“外电路电子流向→内电路离子迁移→电极界面反应”完整动态模型，又要对选项中的绝对化表述（如“一定析出”“无需隔膜”）保持高度警惕，结合过电位、副反应竞争、传质限制等进行动态评估。 · 价值引领： 深度融入国家“双碳”战略与粤港澳大湾区新能源产业需求，如固态锂电池、氢能电解槽、CO₂电还原制燃料、海洋能转换等案例，体现电化学在绿色转型中的支撑作用；同时渗透科研诚信与安全教育，培养学生尊重事实、审慎创新、守护环境的职业品格。 近六年真题及最新模拟题显示，该题型呈现出从“原理复现”向“功能诊断”转型的鲜明特征： · 情境创设：从“教材原型”向“前沿应用”深化。 早期试题多以铜锌原电池、氯碱工业为背景进行微调；近年逐步转向顶刊文献、专利技术和产业痛点等非标场景。例如2025年全运会场馆用光充电储能一体化器件中光电极/电解质界面匹配、2026年深海探测器用镁-海水电池自腐蚀抑制策略、2024年岭南荔枝保鲜冷链中乙烯电化学氧化传感器响应机制等，强调电化学设计的现实适配性与问题导向。 · 知识融合：从“单一模块”向“多学科交叉”拓展。 打破传统仅关注电极反应的局限，增加与材料科学（SEI膜形成、催化剂失活）、分析检测（EIS、CV表征）、热力学（Nernst方程修正）及工程学（流场设计、热管理）的联动。例如将循环寿命衰减与锂枝晶生长关联、将法拉第效率计算与副产物GC-MS定量结合、将电池内阻升高与电解液干涸/接触不良挂钩，考查维度更加立体。 · 设问创新：从“正误判断”向“性能评估”升级。 选项设置减少纯电极反应式对错辨识，增加机理推断、参数优化、失效归因、绿色评价类内容。如“该装置未设…导致…”“若将X换为Y，则能量效率提高的原因是…”“放电平台电压下降最可能源于…”“该方案不符合可持续原则体现在…”等句式增多；部分题目引入原位谱图、阻抗谱或安全测试报告，提升信息整合与决策支持要求。 · 难度控制：从“高难稳定”向“精细区分”调整。 整体难度维持在0.55-0.70，但内部区分度显著增强。基础层保障核心电化学概念识记合格考要求，进阶层通过隐含副反应、界面效应、数据陷阱等拉开差距，避免“背模板得高分”，更契合新高考对创新能力的选拔导向。 针对上述趋势，备考需构建“装置解构-过程追踪-功能验证”三位一体的复习体系： · 复习理念：坚持“装置为本、过程为纲、功能为要” · 摒弃“死记电极反应”的误区，明确电化学应用的核心是“通过电子定向转移实现特定功能”，而非固定套路套用。 · 强化“全链条”意识，将所有分析环节置于“外电路→电极界面→电解质→集流体”完整系统中审视，培养系统性工程思维。 · 方法落地：实施三阶能力进阶训练 · 一阶：装置解构专项训练。 建立“高频电化学体系-核心组件-功能目标-常见缺陷”速查图谱，重点标注三类易错点：①电极极性误判（如充电时阳极变阴极）；②离子迁移方向与隔膜类型不匹配；③忽略集流体/粘结剂等非活性组分影响。每日精选3-5组装置图进行“5分钟结构拆解”，训练精准识别主导因素的能力。 · 二阶：过程追踪整合训练。 围绕典型体系（二次电池、电解池、腐蚀电池）绘制“工作状态-界面过程-宏观表现”三维响应图。例如“锂离子电池充放电”主题串联：Li⁺嵌入/脱嵌→SEI膜演化→容量/内阻变化→温度/倍率影响，形成过程驱动型电化学认知。 · 三阶：功能验证实战训练。 精选含失效机制、参数优化、绿色评价类选项的真题与模拟题，开展“性能诊断”练习：对每个电化学系统，追溯其功能实现的关键瓶颈与改进空间，识别常见漏洞（如未防短路、忽略析氢副反应、电解液分解、热失控风险）。每周安排2次限时微测，强化规范表达与责任意识。 · 策略优化：精准对接命题动向 · 关注行业标准： 研读《GB/T 18287 锂离子蓄电池总规范》《NB/T 42091 电化学储能电站设计规范》等标准，预判重点考查的安全阈值与性能指标。 · 强化教材延伸： 所有创新应用最终落脚于教材核心原理。定期开展“课本原理前沿化改造”活动，确保学生能从新颖装置中识别出基础电化学过程及其工程化修正条件。 · 模拟适配升级： 优先选用体现“前沿应用”“多学科交叉”“功能诊断”特征的新题型，避免重复训练陈旧的电极反应式书写类题目；对错题按“结构误判”“过程误解”“功能缺失”三类归因，针对性补弱。 维度 具体考点 课标依据 教材锚点 能力层级 电极过程 氧化还原反应、电子转移、离子迁移 选修4•电化学基础 P70-85 理解应用 过电位、极化、双电层 选修4•电化学基础 P85-95 分析综合 装置设计 隔膜选择、电解液匹配、集流体功能 课标•工程思维 贯穿 分析综合 安全防护、热管理、密封结构 课标•社会责任 贯穿 价值认同 性能评估 能量/功率密度、循环寿命、法拉第效率 课标•证据推理 贯穿 分析综合 失效机制、寿命预测、回收再利用 课标•绿色化学 贯穿 价值认同 STSE 电化学在新能源/环境/健康中的应用 课标•科学态度 贯穿 价值认同 粤港澳湾区电化学产业集群发展 课标•文化传承 贯穿 价值认同 · 结构误判误区： 脱离装置功能谈组件合理性。如认为“所有电池都需要盐桥”（忽略固态电解质/凝胶体系）；或在电解池中混淆阴阳极与电源正负极连接关系；或将隔膜类型（阳离子/阴离子/质子交换膜）与离子迁移需求错配；或忽视集流体腐蚀对长期性能的影响。 · 过程误解误区： 忽视界面动态演化与非理想行为。如认为“放电时负极只发生氧化”（忽略SEI膜修复/锂沉积副反应）；或将理论电压直接等同于工作电压（忽略欧姆极化/浓差极化）；或忽略温度对离子电导率/反应速率的非线性影响；或将初始性能外推至全生命周期而未考虑老化机制。 · 功能缺失误区： 仅关注主反应而忽视系统集成。如为提高能量密度牺牲安全性（如高镍正极+液态电解液）；或追求高法拉第效率忽略产物分离成本；或未考虑实际工况下的湿度/振动/电磁干扰；或将实验室小试结果直接外推至规模化应用而未放大效应。 · 证据不足误区： 性能结论缺乏充分验证。如仅凭单次循环数据断定长寿命；或未做对照实验排除测试误差；或忽略测量不确定度，将微小差异视为显著改进；或将物理表征（SEM/XRD）结果过度解读为电化学性能提升的直接证据。 · 价值偏离误区： 将技术指标完美性等同于现实适用性。如因某催化剂活性高就认定其必产业化，忽视贵金属依赖/制备复杂度；或对能量效率追求极致，未权衡原材料稀缺性与回收难度；或忽视生产过程中的碳排放与环境足迹。 · 表达失范误区： 答题时使用模糊语言代替专业术语。如用“电池耐用”代替“循环1000次后容量保持率>80%”，用“充电快”代替“3C倍率下恒流充电时间<20 min”，导致论证不被认可；或在书写分析过程时遗漏关键参数（电流密度、温度、SOC范围）、未说明测试条件或未标注单位，使推理失去可操作性与可比性。 一、原电池 1．原电池的工作原理 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 电极名称 负极 (锌片，失去电子，发生氧化反应) 正极 (铜片，得到电子，发生还原反应) 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应) Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应) 总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 电子流向 电子由负极经导线流向正极：由Zn沿导线流向Cu (电子不下水) 电流流向 电流由正极经导线流向负极：由Cu沿导线流向Zn 不同点 离子迁移 方向 电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 (离子不上岸) Cu2＋移向正极，SO42－移向负极 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 能量转化效率 还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗。 Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长。 盐桥的组成和作用 ①组成：盐桥中装有饱和KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池能持续提供电流；c.可以提高能量转化效率。 2．解题技巧 （1）原电池装置的分析方法 ①判断电极： 负极：活泼金属、燃料、还原性物质等，物质中元素化合价升高，发生氧化反应。 正极：较活泼金属、O2、氧化性物质等，物质中元素化合价降低，发生还原反应。 【特殊情况】活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。 Al——Cu (浓硝酸) 总反应 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O 负极反应 Cu－2e－===Cu2＋ 正极反应 4H＋＋2NO＋2e－===2NO2↑＋2H2O Al——Mg (NaOH溶液) 总反应 2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO2－＋3H2↑ 负极反应 2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O 正极反应 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ ②电极反应： 负极：还原剂-ne-—→氧化产物； 正极：氧化剂+ne-—→还原产物。 ③电子移动：电子从负极流出，经外电路流向正极。 ④离子移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 （2）电极反应式书写的一般步骤 3．燃料电池 （1）燃料电池结构分析 （2）解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意燃料电池的介质电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 （3）燃料电池电极反应式书写的常用方法 第一步，写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。 如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O　① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步，写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： ①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ②)碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 ③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。 ④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。 二、一次电池 （1）碱性锌锰电池（干电池） 碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下： 总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－； 特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。 （2）酸性锌锰电池（干电池） 酸性锌锰电池的负极是Zn，正极是石墨棒，电解质是NH4Cl、ZnCl2 和H2O等，其电极反应如下： 总反应：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑。 负极：Zn－2e－ ===Zn2+； 正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e‾ = 2MnO(OH) + 2NH3↑； 特点：优点携带方便；缺点电量小，污染大。 （3）银锌电池（纽扣电池） 银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下： 总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2； 正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－； 特点：比能量大、电压稳定、储存时间长。 三、二次电池 1．二次电池的结构分析 2．解题技巧 3．二次电池——充电电池或蓄电池 （1）铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是最常见的二次电池，由两组栅状极板交替排列而成，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液为稀H2SO4，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。 铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O ①放电时的反应（原电池） 负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4； 正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应（电解池） 阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； 阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。 （2）锂离子电池 一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)。放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。其放电时电极反应式为 总反应为LixCy＋Li1－xCoO2LiCoO2＋Cy， ①放电时的反应（原电池） 负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy； 正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。 ②充电时的反应（电解池） 阴极：xLi＋＋Cy+xe－===LixCy； 阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋。 四、电解池 1．电解池的工作原理 2．电解池中阴、阳极的判断方法 3．电子和离子的移动方向(惰性电极) 4．阴、阳极放电离子的判断 （1）阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 阳离子放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(指水电离的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔融状态下的物质中会放电) 反应物 阴极金属阳离子(H+) 产物 金属(H2) （2）阳极： ①若是活性电极(银以前包括银在内的金属)作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子； 反应物 阳极活性金属电极 产物 金属离子 ②若是惰性电极(如：Pt、石墨、Au等)作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序为：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。 （3）阴、阳极放电后的产物 反应物 S2－ I－ Br－ Cl－ OH－ 产物 S I2 Br2 Cl2 O2、H2O 五、电解原理的应用 1、氯碱工业 习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业（制烧碱、氯气和氢气），其设备装置如下： 阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。 装置 离子交换膜电解槽 阳极 钛网 (涂有钛、钌等氧化物涂层)：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)； 阴极 碳钢网：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。 总反应 ①化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 ②离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 阳离子交换膜 ①将电解槽隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O而影响烧碱的质量。 加入物质 a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl溶液、含少量NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。 2．电解精炼粗铜： （1）阳极材料是粗铜，阴极材料是精铜，电解质溶液是CuSO4溶液（或 Cu(NO3)2溶液）。 （2）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时放电： Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋， 位于金属活动性顺序铜之后的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉积下来，阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料，这样可得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜。【电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如：精炼镍时Cu也会沉积】 在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。 电解精炼铜 示意图 电极反应 阳极 Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋。 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的浓度变小 （3）长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小，电解质溶液必须补充，阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等。 3．电镀： 电镀是一种特殊的电解，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过程。要求镀件必须作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液（作为电镀液）。在直流电的作用下，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在镀件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。 电镀 示意图 电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋（阳极本身不断溶解） 阴极 Cu2＋＋2e－===Cu（阴极本身不断增重） 总反应 宏观上看无新物质生成 电解质溶液的浓度变化 CuSO4溶液的总量、浓度、pH均不变 阴、阳极质量变化 阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。 4．电冶金 本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 阳极：6O2－－12e－===3O2↑ 阴极：4Al3＋＋12e－===4Al ①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高。 ②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。 六、多池串联电化学装置的分析 （1）外接电源与电解池的串联：所有都为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。 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。 甲为电镀池，乙、丙均为电解池。 （2）直接判断：非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。 A为原电池，B为电解池 （3）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断： 原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。 A为电解池，B为原电池 （4）根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。 如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。 七、多池串联装置的综合计算 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点： ①串联电路中各支路电流相等； ②并联电路中总电流等于各支路电流之和。 在此基础上分析处理其他各种数据。 图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。 八、常见的离子交换膜 1．离子交换膜的含义和作用 含义 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。 作用 ①能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。如：在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯，防止与阴极产生的H2混合发生爆炸； ②能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用； ③用于物质的分离、提纯等； ④用于物质的制备，电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质； 2．离子交换膜的种类及作用 阳离子交换膜 ①只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过。 阳离子透过阳离子交换膜原电池正极(或电解池的阴极) ②以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开： 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区 阴离子交换膜 ①只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过。 阴离子透过阴离子交换膜电解池阳极(或原电池的负极) ②以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开： 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：2I－－2e－===I2 阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O 质子交换膜 ①只允许H＋和水分子通过，不允许其他阳离子和阴离子透过。 H＋透过质子交换膜原电池正极(或电解池的阴极) ②在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2： 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋ 阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 双极膜 由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源。 1．（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 2．（2026·广东广州·二模）利用镍修饰铜催化剂电催化硝酸盐还原制氨的装置及相关机理如下图。下列说法正确的是 A．工作时电子从电源b极流向碳棒 B．元素的引入促使转化为活性氢，有利于的生成 C．室温时镍修饰铜催化剂表面的电极反应式为 D．高温时，电路中每转移电子，理论上阳极可生成气体(已折算为标准状况) 3．（2026·广东梅州·模拟预测）基于非对称电解质构型的准固态高压锌-空气二次电池(Zn-MEM可快速传导碱金属离子并防止酸碱中和)的结构如图。下列说法错误的是 已知：的性质与相似。 A．充电时，应连接电源正极 B．放电时，负极的电极反应式为 C．理论上，每转移，正极区质量增加 D．放电时，负极区电解质溶液不变 4．（2026·广东广州·模拟预测）盐酸羟胺(HONH2·HCl或HONH3Cl，其中N为-1价)可用作合成抗癌药，其化学性质类似NH4Cl。工业上制备盐酸羟胺的装置及电极反应机理如图。有理论认为，在该机理中Fe电极吸附NO后，得到第一个e-的过程最慢，则下列说法错误的是 A．步骤ⅱ的活化能最高 B．图中A为H+，B为HONH C．铁电极的电极反应式为Fe + NO + e- + 4H+= Fe2+ + HONH D．理论上每消耗33.6LH2(标准状况)，左右两室溶液的质量之差为33g 5．（2026·广东广州·模拟预测）利用光电催化分解硫化氢可获得氢气，其原理如图所示，阴极室含稀硫酸溶液。 已知：光半导体在光照条件下产生电子-空穴对(e-/h+)，二者产生后迅速分离。下列说法错误的是 A．在光半导体表面，空穴将氧化 B．沉积于光半导体表面的S会使电极钝化 C．一段时间后，阴极室溶液的pH增大 D．阴极的电极反应式为：2H++2e-=H2↑ 6．（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 7．（2026·广东深圳·模拟预测）以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是 A．外电路每通过电子，电极上产生 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．光解前后，溶液的不变 D．电极上发生氧化反应生成 8．（2026·广东广州·模拟预测）锂/亚硫酰氯()电池是一种高比能量电池，可用于心脏起搏器，其工作原理如图1所示，电解液为四氯铝酸锂的溶液；加入可提高该电池的性能，放电时Y电极区域的物质转变过程如图2所示。下列说法错误的是 A．电池工作过程中，亚硫酰氯被还原为 B．电解液不可用含的水溶液替代 C．SOICl和是反应过程中的中间产物 D．用该电池电解水，生成2mol理论上消耗2mol 9．（2026·广东广州·二模）利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法错误的是 A．a处发生吸氧腐蚀，b处发生析氢腐蚀 B．a、b两处具有相同的电极反应式： C．b处的溶液pH增大 D．一段时间后，左侧液面低于右侧液面 10．（2026·广东广州·二模）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理可表示为；用该电池电解含锰酸性废水可得到，装置如图所示。下列说法错误的是 A．N极为负极，发生氧化反应 B．电解一段时间后，a区溶液的pH增大 C．Y极电极反应式为 D．当N极质量增加1.4 g时，有由b区移动至c区 11．（2026·广东东莞·模拟预测）M(碱金属)—CO2电池可以实现对CO2的利用，并具有较高的理论比能量(“理论比能量”是指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能)。该类电池放电总反应为。下列说法错误的是 A．放电时，电子流向为：碱金属片→外电路→玻碳电极 B．Na—CO2电池比Li—CO2电池的理论比能量低 C．放电时，玻碳电极反应为 D．充电时，碱金属片接电源负极 12．（25-26高三下·广东揭阳·阶段检测）一种“酸碱混合硝酸”锌电池工作原理如图所示。“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场的作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．双极膜中的在电场作用下通过M膜向锌电极移动 B．每生成，双极膜处有8 mol的解离 C．电池工作一段时间后，锌电极区溶液的pH减小 D．当正极区的物质的量减少2 mol时，理论上锌电极的质量会减少65 g 13．（2026·广东深圳·二模）准固态氯离子二次电池以金属有机框架(MOF)材料为电解质，其中，形成多孔结构框架，依靠传输Cl-实现电荷转移，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，正极反应为：FeOCl+e- = FeO+Cl- B．放电时，Cl-从左侧经MOF向右侧迁移 C．Li+不能迁移通过的主要原因是多孔结构框架对Li+有强烈的静电排斥 D．充电时，阳极质量减少，阴极质量增加，且两者变化量相等 14．（2026·广东江门·二模）基于非对称电解质构型的准固态高压锌-空气二次电池（Zn-MEM可快速传导碱金属离子并防止酸碱中和）的结构如图。下列说法错误的是 已知：Zn(OH)2的性质与Al(OH)3相似。 A．充电时，Pt/C应连接电源正极 B．放电时，负极的电极反应式为 C．理论上，每转移2 mol ，正极区质量增加78 g D．放电时，两侧电解质溶液不可互换 15．（2026·广东广州·二模）一种新型水系可充电电池示意图如下。已知放电和充电过程中S和均吸附在电极Ⅰ上，充电时电极Ⅰ和电极Ⅱ的质量均增加。下列说法错误的是 A．充电时，电极Ⅱ上发生氧化反应 B．放电时，电解质溶液的pH增大 C．放电时，电极Ⅰ为负极，电极反应式为 D．充电时，理论上电极Ⅰ和Ⅱ增加的质量之比为80:87 16．（2026·广东深圳·模拟预测）我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是 A．电解时，H+从右室向左室移动 B．电解总反应：TY+H2OTQ+2H2 C．用18O标记电解液中的水，可得到 D．电路中每转移2 mol e-，理论上b电极上催化反应进行循环0.5NA次 17．（2026·广东佛山·二模）电催化(图2)耦合CO2和可在室温下实现尿素的绿色合成。电极a和b上发生反应的催化机理分别如图1和图3。下列说法不正确的是 A．阳极反应的催化剂为i B．一段时间后，阳极区溶液pH减小 C．在催化剂M表面，有极性共价键的断裂与形成 D．电极a每产生2mol O2，同时电极b生成1molCO(NH2)2 18．（2026·广东佛山·模拟预测）将CO2直接还原成固体碳可以实现碳源的有效固定。一种利用电化学技术固定碳源的装置及其转化过程如图所示，下列说法正确的是 A．电极A连接外接电源的负极，发生氧化反应 B．外电路通过1mol e-时，理论上可固定12 g碳 C．阴极的电极方程式为 D．该装置需要定期补充熔融碳酸盐 19．（2026·广东茂名·三模）羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含有苯酚的废水和含有甲醛的废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的解离为和。下列说法正确的是 A．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成的物质的量之比为6∶7 B．M极为阳极，电极反应式为 C．双极膜中解离出的透过膜a向N极移动 D．每处理12.0 g甲醛，理论上有0.8 mol透过膜b 20．（2026·广东深圳·三模）某研究团队以和纳米片为催化电极材料，电催化合成偶氮化合物的装置如图所示(R代表烃基)。 下列说法正确的是 A．a为直流电源的正极 B．CoP电极反应为2 + 8e- + 8H+ →+ 4H2O C．该离子交换膜为阴离子交换膜 D．合成1 mol偶氮化合物，电路中转移4 mol电子 18 / 26 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 $