2027届海南高三化学一轮复习专项训练： 原电池及电解池

专题 原电池及电解池 （节选 2020~2026 年海南新高考题及海口模拟题） 1．（2025年·海南卷题13）用电解方法在铝表面转化生成致密氧化膜，实现对铝工件的保护。装置示意如图。电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出。下列说法错误的是（ ） A．铝工件连接电源正极 B．槽电压越高，氧化膜的形成速率越快 C．电路中每转移6 mol ，铝工件增重48 g D．为获得更加致密的氧化膜，工作过程中，应选择适当电流密度 2．（2024年·海南卷题13）电解溶液得到，是早期制备的重要步骤。某实验装置如图所示。电解过程流出液b中混有少量气泡。下列说法错误的是（ ） A．电解过程中阴极区的不断迁移到阳极区 B．图中a代表 C．回路中通过电子产生 D．氧化成的电极反应为 3．（2023年·海南卷题8）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是（ ） A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37mol电子的电量 4．（2022年·海南卷题9）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。 下列有关说法正确的是（ ） A．在b电极上，被还原 B．金属Ag可作为a电极的材料 C．改变工作电源电压，反应速率不变 D．电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少 5．（2021年·海南卷题9）液氨中存在平衡：。如图所示为电解池装置，以的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是（ ） A．b电极连接的是电源的负极 B．a电极的反应为 C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小 D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1:1 6．（2020年·海南卷题11）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是（ ） A．电池可用于乙醛的制备 B．b电极为正极 C．电池工作时，a电极附近pH降低 D．a电极的反应式为O2+4e-+4H+ =2H2O 7．（2026年9月·海口市模拟卷题12）一种可在阴极和阳极同时产生的电解池装置如图所示，电解液为溶液。下列说法正确的是（ ） A．b电极与电源负极相连 B．工作时，向a电极迁移 C．a电极反应式： D．当电路中有转移时，生成 8．（2026年6月·海口市模拟卷题12）下列实例与对应的离子方程式不匹配的是（ ） 选项 实例 离子方程式 A 氧化亚铜溶于稀硫酸得到蓝色溶液 B 电解质为KOH溶液的燃料电池负极反应 C 用除去酸性废水中的 D 用二氧化硫水溶液吸收粗溴 9．（2026年6月·海口市模拟卷题13）采用@NC电极可显著提升电催化还原性能，为高性能还原催化剂的设计提供新思路；同时，可充放电电池的构建也为绿色能源转换和存储系统提供了新方案。下列叙述正确的是（ ） A．电极电势：a>b B．a极电极反应式为 C．工作一段时间后，b极区电解质溶液的pH升高 D．每生成0.1 mol HCOOH时理论上消耗6.5 g Zn 10．（2026年4月·海口市模拟卷题12）下列实验操作或装置能达到实验目的的是（ ） 目的 A．铁片表面镀锌 B．证明温度对盐类水解平衡的影响 装置 或操作 目的 C．比较、碱性强弱 D．检验乙醛中的醛基 装置 或操作 11．（2026年4月·海口市模拟卷题13）水凝胶热化学电池可以将热能直接转换为电能，一种热化学电池的工作原理如图。下列说法不正确的是（ ） A．热端电极发生氧化反应 B．两电极间没有温差时，两电极间没有电流 C．冷端电极反应： D．调节两种离子的浓度比，可调整输出功率 12．（2025年4月·海口市模拟卷题11）利用电化学方法可将空气污染物转化为氨气，其原理如图所示。下列说法正确的是（ ） A．a电极为阳极 B．电解过程中向b电极移动 C．b电极发生： D．每吸收45g NO，理论上转移电子7 mol电子 13．（2024年1月·海口市模拟卷题9）一种降低氯碱工业能耗的改进装置如图所示，下列说法正确的是（ ） A．a电极上的被氧化 B．Ag可作b电极的材料 C．通过阳离子交换膜向a电极移动 D．改进设计通过增强a电极上反应物的氧化性来减少能耗 14．（2023年4月·海口市模拟卷题6）是重要的燃料，可将其设计成燃料电池，原理如图所示。下列有关叙述正确的是（ ） A．该电池可将化学能完全转化为电能 B．该电池工作时，电子由b电极经外电路流向a电极 C．a电极的电极反应式为 D．该电池工作时，当外电路中有0.1 mol 通过时，b极消耗0.56 L 15．（2023年1月·海口市模拟卷题9）新型燃料电池的结构如下图所示。下列有关说法正确的是（ ） A．a电极为正极 B．溶液中的从a极流向b极 C．b电极的电极反应式： D．理论上反应比： 16．（2022年4月·海口市模拟卷题13）可充电电池的总反应为，工作原理如图所示。 下列说法错误的是（ ） A．放电时，电子由a极经负载流向b极 B．放电时，b极的电极反应为 C．充电时，向b极迁移 D．充电时，电路中每转移0.2mol电子理论上钠箔的质量减少4.6g 17．（2021年4月·海口市模拟卷题11）如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是（ ） A．电子由O2所在的铂电极流出 B．标况下消耗224 mL O2，通过质子交换膜的H+个数为0.04 NA C．电池的负极反应式为CH3CH2OH+3H2O−12e− = 2CO2↑+12H＋ D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量 18．（2020年6月·海口市模拟等级考卷题13）一种可以贴在皮肤上的酶生物燃料电池如图所示，工作原理是采用铂纳米电极a和含有乳酸氧化酶的碳纳米管电极b，利用汗液中代谢产生的乳酸（C3H6O3）发电。下列说法错误的是（ ） A．电极a为正极，氧气在a上得电子 B．放电时，汗液中Na+通过交换膜向电极b移动 C．负极反应式：C3H6O3+3H2O﹣12e﹣═3CO2+12H+ D．利用该技术可监测人体乳酸含量，进行疾病诊断 19．（2020年6月·海口市模拟联考卷题12）氧化铅-铜电池是一种电解质可循环流动的新型电池(如图所示)，电池总反应为=。下列有关该电池的说法正确的是（ ） A．电池工作时，电子由Cu电极经电解质溶液流向PbO2电极 B．电池工作过程中，电解质溶液的质量逐渐减小 C．正极反应式： D．电池工作过程中，两个电极的质量均减小 20．（2026年·海南卷题16）电解海水制氢是绿色储能手段之一，电解海水过程常出现阴极结垢和阳极析氯腐蚀问题。我国某科研团队利用催化电极Ti/Pt-I(修饰使电极表层带有负电荷)和离子交换膜，为前述问题提供了一种解决方案。下图为电解装置示意图，该装置在电解海水的同时能得到高纯。 回答问题： (1)在和下，的燃烧热，则反应 __________。 (2)在、和一定电流条件下，用该装置电解海水制备需消耗电能，该过程能量由电能转化为_____________和_____________(忽略副反应)。 (3)b电极的电极反应式是_______________________________。 (4)离子交换膜是为了防止_____________(填标号) ①阴极结垢 ②阳极析氯腐蚀 ③在两极间迁移 ④在两极间迁移 (5)相同条件下，分别用Ti/Pt和Ti/Pt-I作为阴极，电解过程中，阴极附近溶液pH与距离阴极表面的远近有关，关系如下图所示。距离阴极内，相同距离处电极的比电极的小，原因是________________________________________。 (6)若电解的海水中，则室温下，距离电极__________处开始有结晶。已知：。 1 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 BC AC A A B AD BD B CD BD 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 答案 C AB CD C BD CD BD B C 1．BC 【分析】 由题意可知用电解方法在铝表面转化生成致密氧化膜，铝作阳极接电源正极，电极反应式为，可能存在副反应：，导致铝工件表面上有少量气泡逸出，石墨作阴极接电源负极，电极反应式为； 【详解】 A．由分析可知铝工件连接电源正极，A正确； B．并非槽电压越高氧化膜形成速率就越快，过高电压会造成膜层烧蚀等不利影响，B错误； C．电路中每转移6 mol ，若铝工件全部生成氧化膜，增重3 mol氧原子，质量为48 g，但电解过程中铝工件表面上有少量气泡逸出(H2)，导致部分电子未用于生成氧化膜，故铝工件增重小于48 g，C错误； D．为获得更加致密的氧化膜，工作过程中，应选择适当电流密度，如果电流密度过小，氧化膜形成速率慢，电流密度过大，可能会导致氧化膜不均匀，D正确； 2．AC 【分析】 由实验装置图可知，与电源正极相连为电极为阳极，电极反应式为，电解过程流出液b中混有少量气泡，发生副反应，与电源负极相连的电极为阴极，电极反应式为。 【详解】 A．由分析可知，阴离子向阳极移动，但是不能通过质子交换膜，则不能从阴极区迁移到阳极区，A错误； B．由分析可知，阴极区产生，则a为，B正确； C．由于阳极区存在副反应，则当回路中通过1mol电子产生的小于0.5mol，C错误； D．由分析可知，阳极区发生反应氧化反应，D正确； 3．A 【分析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极； 【详解】 A．由分析可知，b电极为电池正极，A正确； B．电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的向b电极移动，B错误； C．电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误； D．每消耗1 kg Al（为），电池最多向外提供 mol电子的电量，D错误； 4．A 【分析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2--4e-=O2，据此分析解答； 【详解】 A．由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确； B．a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误； C．改变工作电源的电压，电流强度发生改变，反应速率也会改变，C错误； D．电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2--4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误； 5．B 【详解】 A．根据图示可知：在b电极上产生N2，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误； B．电极a上产生H2，H元素化合价降低得到电子，发生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：，B正确； C．电解过程中，阴极附近产生，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴极附近K+浓度增大，C错误； D．每反应产生1 mol H2，转移2 mol电子，每反应产生1 mol N2，转移6 mol电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1，D错误； 6．AD 【分析】 该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气易得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，x为水，由此分析。 【详解】 A．该电池将乙烯和水转化为了乙醛，可用于乙醛的制备，故A符合题意； B．根据分析，a电极为正极，b电极为负极，故B不符合题意； C．电池工作时，H+移向正极，a电极的反应式为O2+4e- +4H+ =2H2O，a电极附近pH升高，故C不符合题意； D．根据分析，a电极为正极，正极发生还原反应，a电极的反应式为O2+4e- +4H+ =2H2O，故D符合题意； 7．BD 【分析】 由装置图可知，a电极上O2被还原为H2O2，发生还原反应，a为阴极；b电极上H2O被氧化为H2O2，发生氧化反应，b为阳极。 【详解】 A．b电极为阳极，应与电源正极相连，A错误； B．电解池中阳离子向阴极迁移，a为阴极，故K+向a电极迁移，B正确； C．电解液为K2CO3溶液，呈碱性，无大量H+，a电极反应式应为，C错误； D．电路中转移2 mol e−时，阴极生成1 mol H2O2，阳极生成1 mol H2O2，共生成2 mol H2O2，D正确； 8．B 【详解】 A．氧化亚铜与稀硫酸发生歧化反应，离子方程式符合反应事实，A正确； B．碱性溶液中，燃料电池负极反应生成的会与反应生成，正确负极反应式为，给出的离子方程式错误，B错误； C．酸性条件下与发生氧化还原反应，电子转移守恒、电荷守恒、原子守恒均满足，离子方程式正确，C正确； D．二氧化硫与溴水发生氧化还原反应，生成的硫酸和均为强电解质，拆写正确，离子方程式符合反应事实，D正确； 9．CD 【分析】 根据电极物质转化，a极转化为，元素化合价升高，发生氧化反应，a为原电池负极；b极转化为，元素化合价从+4降低为+2，发生还原反应，b为原电池正极。a极电极反应式为，b极电极反应式为，电池工作时阳离子通过阳离子交换膜向正极b极移动。 【详解】 A．正极电极电势高于负极，b为正极a为负极，故电极电势b>a，A错误； B．a极处于碱性溶液环境中，失电子后结合生成，电极反应式为，不会生成，B错误； C．b极反应消耗，同时有阳离子通过阳离子交换膜进入b极区，溶液中浓度降低，酸性减弱，pH升高，C正确； D．每生成0.1 mol ，转移电子的物质的量为，根据电子守恒，消耗的物质的量为，质量为，D正确； 10．BD 【详解】 A．电镀时镀层金属锌应接电源正极作阳极，镀件铁应接电源负极作阴极，该装置电极接反，无法实现铁片镀锌，A错误； B．温度升高，溶液红色变深，说明水解程度增大，使溶液碱性增强，B正确； C．和均不溶于过量氨水，两组实验都产生白色沉淀，无法比较二者碱性强弱，C错误； D．乙醛的醛基可与银氨溶液在60℃左右水浴加热条件下发生银镜反应，该装置操作符合要求，可检验醛基，D正确； 11．C 【分析】 由图可知，热端电极失电子，是负极，电极反应：；冷端电极得电子，是正极，电极反应：，据此回答。 【详解】 A．热端电极上失去电子生成，发生氧化反应，A正确； B．两电极没有温差时，不存在热驱动的氧化还原反应，两电极无电势差，因此没有电流，B正确； C．冷端电极发生还原反应，得到电子生成，反应为，C错误； D．和的浓度比会影响电极电势，因此调节浓度比可调整输出功率，D正确； 12．AB 【分析】 b电极NO转化为NH3，N化合价降低，得电子，为阴极，接电源负极；a电极水失电子生成O2，为阳极，接电源正极。 【详解】 A．据分析，a电极为阳极，故A正确； B．据分析，b电极为阴极，阳离子向阴极移动，故B正确； C．b电极NO转化为NH3，溶液为NaOH溶液，电极方程式为NO+5e-+4H2O=NH3+5OH-，故C错误； D．吸收1 mol NO转移5mol电子，则吸收45g（1.5mol）NO转移7.5mol电子，故D错误； 13．CD 【分析】 b电极上Cl-失去电子变为Cl2，b为阳极，电极反应式为：，a为阴极，电极反应式为：，Na+通过阳离子交换膜向a极移动。 【详解】 A．a为阴极，电极反应式为：，O2被还原，故A错误； B．b为阳极，若用Ag作电极材料，通电后，Ag放电，而不是Cl-放电，因此不能用Ag作b电极的材料，故B错误； C．a为阴极，Na+通过阳离子交换膜向a极移动，故C正确； D．改进设计，a电极通入，提高电极B上反应物的氧化性，降低电解电压，减少能耗，故D正确； 14．C 【分析】 由示意图可知，a极通入H2，发生氧化反应，b极通入O2，发生还原反应，则a为负极，b为正极，据此解答。 【详解】 A．电池工作时，主要是化学能转化为电能，但也有其他形式的能量变化，如热能，A错误； B．该电池工作时，电子由负极a经外电路流向正极b，故B错误； C．a电极发生氧化反应，发生的电极反应式为，故C正确； D．b极的电极反应式为，每消耗1molO2转移4mol电子，则当外电路中有0.1 mol 通过时，b极消耗0.025mol，由于没有指明是在标准状况下，则其体积不一定是0.56L，故D错误； 15．BD 【分析】 该燃料电池中，根据元素化合价变化知，a电极上电极反应式为+8OH--8e-=+6H2O，即a电极是负极，正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH-，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，放电时，阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，据此分析。 【详解】 A．根据元素化合价变化可知，a电极上失电子发生氧化反应，电极反应式为+8OH--8e-=+6H2O，即a电极是负极，故A错误； B．放电时，阳离子向正极移动，即溶液中的Na+从a极流向b极，故B正确； C．正极H2O2发生还原反应，得到电子被还原生成OH-，电极反应式为H2O2+2e-=2OH-，故C错误； D．在电池反应中，负极反应式为+8OH--8e-=+6H2O，正极反应式为H2O2+2e-=2OH-，当电路中转移8mol电子时，n(NaBH4)=1mol,n(H2O2)=4mol,即理论上反应比：n(NaBH4)∶n(H2O2)=1∶4，故D正确； 16．CD 【分析】该装置为化学电源，根据总反应方程式以及装置图，电极a为负极，电极b为正极，据此分析； 【详解】 A．根据二次电池的工作原理，放电时，钠被氧化，二氧化碳被还原，钠箔为负极，根据原电池工作原理，电子由负极经外电路流向正极，故A说法正确； B．放电时，该装置化学电源，根据原电池工作原理，正极上得电子，化合价降低，发生还原反应，故B说法正确； C．充电时，该装置为电解池，根据电解原理，阳离子向阴极迁移，充电时，电池正极连接电源的正极，电池的负极连接电源的负极，因此a极为阴极，Na+向a极移动，故C说法错误； D．充电时，a极的电极反应为，电路中每转移0.2 mol电子理论上钠箔的质量增加4.6g，故D说法错误； 17．BD 【详解】 A．O2所在的铂电极是正极，因此电子会流入O2所在的铂电极，故A错误； B．标况下消耗224 mL O2即物质的量为0.01mol，根据O2＋4e－＋4H＋＝2H2O，因此通过质子交换膜的H＋个数为0.04 NA，故B正确； C．电池的负极进入乙醇，流出乙酸，因此负极的反应式为CH3CH2OH+H2O−4e− = CH3COOH+4H＋，故C错误； D．酒精失去电子，因此可以通过微处理器检测的电流大小而计算出被测气体中酒精的含量，故D正确。 18．B 【分析】 根据原电池结构分析可知，铂纳米电极a为正极，氧气在a上得电子，O2+4e-+4H+=2H2O，含有乳酸氧化酶的碳纳米管电极b为负极，电极反应式为：C3H6O3+3H2O-12e﹣═3CO2+12H+，据此分析解答。 【详解】 A．由上述分析可知，铂纳米电极a为正极，氧气在a上得电子，故A正确； B．放电时，原电池内部阳离子向正极移动，氢离子通过交换膜向电极a移动，故B错误； C．含有乳酸氧化酶的碳纳米管电极b为负极，负极反应式：C3H6O3+3H2O-12e﹣═3CO2+12H+，故C正确； D．根据电流强度，判断乳酸含量，利用该技术可监测人体乳酸含量，进行疾病诊断，故D正确； 答案选B。 19．C 【分析】根据电池总反应=可知，电池工作时，PbO2得电子作正极，电极反应式为 ，Cu失去电子作负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，据此分析解答。 【详解】 A．电池工作时，电子不能流经电解质溶液，只能在外电路中流动，A选项错误； B．由电池总反应可知，若反应的PbO2为1mol，则电解质溶液中增加了2mol O、1mol Cu，减少了1mol，则增加和减少的质量相等，反应前后电解质溶液的质量不变，B选项错误； C．由电池总反应可知，PbO2得电子，正极反应式为 ，C选项正确； D．正极反应生成的PbSO4附着在PbO2电极上，其质量增加，D选项错误； 20． (1)+571.6 (2)化学能 热能 (3) (4)②③ (5)电极表层带有负电荷，排斥同带负电的，促使其更快地向外围溶液扩散 (6)3 【分析】 传统电解海水的阴极直接发生还原反应：，生成的高浓度会直接与海水中的、在阴极表面结合生成氢氧化物沉淀，附着在电极表面形成垢层。本装置使用带负电的修饰阴极，通过同性电荷相斥原理，让不会在电极近表面处局部富集，避免阴极结垢，最终让在距离电极表面较远的位置平缓生成，也就解决了阴极结垢的问题。 传统无隔膜电解海水时，海水中高浓度的会直接移动到阳极表面，优先发生氧化反应生成，不仅会腐蚀阳极电极，还会生成有毒副产物。 本装置通过阳离子交换膜将阳极区与海水侧隔开，阳极区填充溶液，海水中的无法穿过离子交换膜进入阳极区，阳极只能发生水的氧化反应生成，从根源上避免了在阳极放电析氯，也就解决了析氯腐蚀的问题。 【详解】 （1）已知的燃烧热反应为：，目标反应是上述燃烧热反应的逆反应且系数扩大为2倍，根据盖斯定律，反应焓变也变为原焓变的-2倍，即。 （2）制备理论上需要的最小能量为分解水的焓变，但实际消耗电能，多余的电能会以热能形式损耗；同时电解将电能转化为储存在、中的化学能，因此能量转化形式为电能转化为化学能和热能。 （3）b电极连接电源正极，为电解池的阳极，阳极区为溶液，因此发生水电离的发生氧化反应生成，电极反应：。 （4）①由分析可知，避免阴极结垢的原理是使用了修饰电极，不是离子交换膜的作用，①错误； ②阳极区为体系，海水中的无法通过膜进入阳极区，避免在阳极放电生成造成析氯腐蚀，②正确； ③海水中含有高浓度的，如果接触到阳极，会在阳极优先放电生成有毒且具腐蚀性的，因此，离子交换膜应当是阳离子交换膜，其目的是为了阻挡海水中的在两极间的定向迁移，③正确； ④该装置允许阳离子定向迁移以平衡电荷，并非阻止迁移，④错误。 （5）阴极在电解时发生的反应为水得电子生成氢气和氢氧根：，这会导致电极附近溶液pH升高。已知修饰电极表层带有负电荷。根据同性相斥原理，电极表面的负电荷会对阴极生成的产生静电排斥作用，使得生成的能够迅速脱离电极表面并向外部溶液主体扩散。因此，在距离电极范围内，电极附近的pH更小。 （6）根据溶度积规则，当开始结晶时：代入、，可得：，对应溶液，结合第二张pH-距离图像，电极体系pH=9对应的距离为。 $