2026版《决胜蓝图》04-专题四 电化学基础 讲义（教师版）化学高考大二轮专题复习
文档属性
| 名称 | 2026版《决胜蓝图》04-专题四 电化学基础 讲义（教师版）化学高考大二轮专题复习 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-19 00:00:00 | ||
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文档简介
专题四 电化学基础
小题突破1 原电池原理及其应用
真题领航 明方向
1．[2024·江苏卷]碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如下图所示。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，通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低，不利于电池放电
D. 反应中每生成，转移电子数为
【答案】C
【解析】选C。根据电池总反应可知，电池工作时，为负极，电极反应式为，为正极，电极反应式为，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率减小，不利于电池放电，C正确；由正极电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，D错误。
2．[2024·河北卷]我国科技工作者设计了如下图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，丙二胺以捕获，使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，电池总反应为
B. 充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C. 充电时，电子由电极流向阳极，向阴极迁移
D. 放电时，每转移电子，理论上可转化
【答案】C
【解析】选C。放电时 转化为，碳元素化合价由 价降低为 价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极,电极为负极，充电时多孔碳纳米管电极为阳极,电极为阴极。放电时正极电极反应式为,负极电极反应式为，故放电时电池总反应为，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向 电极，同时 向阴极迁移，C错误；根据放电时正极电极反应式可知，每转移 电子，有 参与反应，因此每转移 电子，理论上可转化，D正确。
3．[2024·新课标卷]一种可植入体内的微型电池工作原理如下图所示,通过催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。（血糖浓度以葡萄糖浓度计）
电池工作时，下列叙述错误的是（ ）
A. 电池总反应为
B. 电极上通过（Ⅱ）和（Ⅰ）相互转变起催化作用
C. 消耗葡萄糖，理论上电极有电子流入
D. 两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，电极为正极，正极反应为,电极为负极，负极反应为,。由分析可知，电池总反应为，A正确。由分析可知，电极上 将葡萄糖氧化为葡萄糖酸,被还原为，在 电极上失电子转化成，该过程中 的质量和化学性质保持不变，故 通过（Ⅱ）和（Ⅰ）相互转变起催化作用，B正确。根据负极反应可知，当消耗 葡萄糖时，转移 电子，故理论上 电极有 电子流入，C错误。原电池中阳离子从负极向正极迁移，故 迁移方向为，D正确。
核心再悟 破重难
1.原电池基础模型
2.二次电池思维模型
3.电极反应式的书写方法
（1）书写步骤
（2）举例示范（以甲醇燃料电池为例）
酸性介质，如稀硫酸 负极
正极
碱性介质，如 溶液 负极
正极
熔融盐介质，如熔融 负极
正极
高温下能传导的固体电解质 负极
正极
精准演练 提能力
1．[2024·广西二模]海水电池在海洋能源领域应用广泛，铁、镁、钠、锂都可以作为海水电池的电极材料，工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 该装置不能将化学能完全转化为电能
B. 海水中盐分大，可作为电解质溶液
C. 钠、锂等活泼金属作为极，要防止它们与海水直接接触
D. 若铁为极材料，则正极电极反应式一定为
【答案】D
【解析】选D。一般情况下，活泼金属作为负极，石墨作为正极，所以该装置中 极是正极，极是负极。原电池在工作中不可能将化学能完全转化为电能，故A正确；海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故B正确；、等活泼金属易与水反应，要防止它们与水直接接触，故C正确；若铁为 极材料，则正极的电极反应式为，故D错误。
2．[2024·湖北三模]一种新型原电池的工作原理如下图所示，其中电极材料均为石墨，阴离子交换膜只允许通过，工作时两极室均无气体生成。下列说法错误的是（ ）
A. 电极为负极
B. 电池工作过程中，乙室溶液的减小
C. 该电池的总反应为
D. 每转移电子,甲室质量增加
【答案】B
【解析】选B。根据 的移动方向可知,电极 为负极，A正确;电极 为正极，电极反应为，消耗，电池工作过程中乙室溶液的 增大，B错误；该电池的负极反应为,正、负极反应相加可得总反应为，C正确；每转移 电子,甲室迁移进入，质量增加，D正确。
3．[2024·大庆三模]图1是天然气报警器成品装置，工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是（ ）
A. 甲烷是天然气、沼气、煤矿坑道气、水煤气的主要成分
B. 当电路中转移电子时，固体电解质中有移向电极
C. 电子在电解质中向电极移动，电流由电极经导线流向电极
D. 电极上的电极反应为
【答案】B
【解析】选B。该装置为甲烷燃料电池，通入甲烷的一极为负极，通入空气的一极为正极。水煤气的主要成分是氢气和一氧化碳，A错误；电极 上的电极反应为,电极 上的电极反应为,当电路中转移 电子时，固体电解质中有 移向电极，B正确,D错误；电子不能在电解质中移动，电流在外电路中由电极 经导线流向电极，C错误。
4．[2024·合肥二模]复旦大学设计了一种新型碱性气体可逆电池，工作原理示意图如下。下列叙述错误的是（ ）
A. 放电时极为电池的正极
B. 放电时负极反应：
C. 充电时由极向极移动
D. 充电时阳极反应：
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，放电时，极氢元素化合价升高失电子，故 极为负极，电极反应式为，极为正极，电极反应式为，A、B正确；充电时，极为阳极，电极反应式为,极为阴极，从 极向 极移动，C正确，D错误。
小题突破2 电解原理及其应用
真题领航 明方向
1．[2024·浙江6月选考]金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是（ ）
A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B. 图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：
C. 图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D. 图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
【答案】B
【解析】选B。图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在阳极表面失去电子，如海水中的，A错误。图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的 放电外，海水中溶解的 也会竞争放电，故可发生反应，B正确。图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C错误。图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了 的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D错误。
2．[2024·甘肃卷]某固体电解池工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B. 电极2是阴极，发生还原反应：
C. 工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2
D. 理论上电源提供电子能分解
【答案】B
【解析】选B。电极1上 发生得电子的还原反应转化成，电极1为阴极，电极反应式为；电极2上 发生失电子的氧化反应转化成，电极2为阳极，电极反应式为 。电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A正确；根据分析可知，电极2是阳极，发生氧化反应： ，B错误；工作时，向阳极移动，即 从多孔电极1迁移到多孔电极2，C正确；根据分析可知，电解总反应为，分解 转移 电子，理论上电源提供 电子能分解，D正确。
3．[2024·湖南卷]在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电解时，向电极移动
B. 生成的电极反应：
C. 电解一段时间后，溶液升高
D. 每生成的同时，生成
【答案】B
【解析】选B。由题图可知，电极上产生氢气，故 电极为阴极，发生还原反应，电极反应为；电极上 失去电子生成，故 电极为阳极，电极反应为，同时，电极还伴随少量 生成，电极反应为，故电解过程中发生的总反应主要为，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液 降低，B正确，C错误；电极为阴极，电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即 向 电极移动，A错误；根据电解总反应可知，每生成，生成，但 电极伴随少量 生成，发生的电极反应为，即生成 时得到的部分电子由 放电产生 提供，所以生成 的物质的量小于，D错误。
核心再悟 破重难
1.电解池基础模型
2.电解问题的解答步骤
（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
（2）再分析电解质的组成，找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的和）。
（3）然后排出阴、阳两极离子的放电顺序。
电解池阴、阳两极的放电顺序
3.掌握电解计算的“三方法”
4.金属的电化学腐蚀与防护
精准演练 提能力
1．[2024·佛山二模]某实验小组利用下图所示的装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后，下列说法错误的是（ ）
A. 装置甲利用的是牺牲阳极法
B. 取处溶液，滴加溶液，有蓝色沉淀
C. 向处滴加几滴酚酞溶液，变红
D. 在处上方放置湿润的淀粉试纸，试纸变蓝
【答案】B
【解析】选B。装置甲中，的活泼性较强，为负极，电极反应式为，为正极，电极反应式为;装置乙中，C为阳极，电极反应式为 ，为阴极，电极反应式为。装置甲利用了牺牲阳极法保护铁制品不被腐蚀，A正确；处不会生成，滴加 溶液，不会产生蓝色沉淀，B错误；处有 生成，滴加酚酞溶液，变红，C正确；处有 生成，在 处上方放置湿润的淀粉 试纸，试纸变蓝，D正确。
2．[2024·重庆三模]为尽快实现碳中和，科研小组设计了电化学方法吸收转化空气中的，将其转化为可利用的有机物质。下列有关说法正确的是（ ）
A. 该装置能将化学能转化为电能
B. 电极为阴极，双极膜中的阳离子向电极移动
C. 阴极的电极反应式：
D. 理论上消耗，生成标准状况下的
【答案】D
【解析】选D。该装置有外加电源，是电解池，能将电能转化为化学能，A错误；电极上 转化为，碳元素化合价降低，得电子，故 电极为阴极，电极为阳极，阳离子向 电极移动，B错误；得电子转化为，电解质溶液中有 参与反应，电极反应式为，C错误；由阴极电极反应式可知，消耗，转移 电子，阳极生成的 为，氧元素化合价从 价变为0价，每生成 转移 电子，故转移 电子时生成，在标准状况下的体积为，D正确。
3．[2024·南京联考]在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料，电解装置如右图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该装置将化学能转化为电能
B. 电极的电极反应：
C. 该体系中，石墨优先于参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，该装置有外加电源，为电解池，将电能转化为化学能，A项错误；由题给条件可知，电极上 和 获得电子生成，电极为阴极，发生还原反应，熔融盐体系中不存在，故电极反应为，B项错误；石墨电极中的C单质转化为，失电子发生氧化反应，而 未反应，说明石墨优先于 参与反应，C项正确；电解时阳离子向阴极移动，而石墨电极为阳极，电极为阴极，阳离子应向 电极移动，D项错误。
4．[2024·承德二模]我国某研究团队构建“电化学合成苯胺耦合甲醇电氧化转化”的绿色有机电催化体系，实现阴极和阳极同时生成高价值化学品并最大限度地提高能源效率，合成苯胺耦合甲醇电氧化转化示意图如下。下列说法错误的是（ ）
A. 可以用太阳能电池给上述电解池提供电能
B. 工作时，电极的电势比电极的高
C. 工作时，电极上发生的电极反应为
D. 当电极上转移电子时，电极上生成
【答案】B
【解析】选B。电解池是将电能转化为化学能的装置，太阳能电池可作为电解池的直流电源，A项正确；氢离子移向电极，说明电极 为阴极，电极 为阳极，电极 的电势比电极 的低，B项错误；电极 上发生的电极反应为 ，电极 上发生的电极反应为，当电极 上转移 电子时，电极 上生成，C、D项正确。
专题强化训练
1．[2024·佛山模拟]一种在室温下可循环充放电的新型纤维电池有望应用于可穿戴设备的储能，工作原理为，下列关于该电池放电时的说法正确的是（ ）
A. 发生还原反应
B. 在正极失电子
C. 阳离子由正极移向负极
D. 每消耗，转移电子
【答案】D
【解析】选D。放电时 转化为，发生氧化反应，A项错误；放电时 转化为，在正极得电子，B项错误；放电时为原电池，阳离子由负极向正极移动，C项错误；放电时 元素化合价由0价降低为 价，故每消耗，转移 电子，D项正确。
2．[2024·湖北卷]2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是（ ）
A. 发蓝处理 B. 阳极氧化 C. 表面渗镀 D. 喷涂油漆
【答案】D
【解析】选D。A项，发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使金属表面形成一层极薄的氧化膜的材料保护技术；B项，阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜；C项，表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层；D项，喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面隔绝空气中的水蒸气和氧气，并没有在表面形成钝化膜。
3．[2024·承德二模]我国某研究团队开发了一种新型原电池，该电池的总反应为。下列有关该原电池的说法错误的是（ ）
A. 锂为该原电池的负极
B. 为综合利用提供了新思路
C. 可用含的乙醇溶液作为电解质溶液
D. 若电路中转移电子，则参与反应的的质量为
【答案】C
【解析】选C。根据电池总反应 可知，元素化合价升高，失去电子，为原电池的负极，故A正确；该新型电池的原理为综合利用 提供了新思路，故B正确；为活泼金属，可以与乙醇发生反应，不能用含 的乙醇溶液作为电解质溶液，故C错误；由电池总反应 可知，转移 电子时，消耗，因此转移 电子，参与反应的 的物质的量为，质量为，故D正确。
4．[2024·浙江1月选考]破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和。下列说法不正确的是（ ）
A. 氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B. 随着腐蚀的进行，溶液的变大
C. 铁电极上的电极反应式为
D. 每生成标准状况下，消耗
【答案】C
【解析】选C。氨水浓度越大，越容易生成，腐蚀趋势越大，A正确；腐蚀的总反应为，有 生成，溶液的 变大，B正确；该电化学腐蚀中 为负极，为正极，电极上的电极反应式为，C错误；根据得失电子守恒，每生成标准状况下，转移电子的物质的量为，消耗，D正确。
5．[2024·辽阳一模]氢键在电池中的应用广泛，可精细调控电极和电解质的性质，提高可充电电池的性能。某可充电电池装置如下图所示（其他阴离子不参与反应，已略去）。下列叙述错误的是（ ）
A. 放电时，电极为负极
B. 放电时，阳离子向电极迁移
C. 充电时，电极与电源正极连接
D. 充电时，电极的电极反应式为
【答案】D
【解析】选D。根据题图可知，充电时,电极 为阴极，生成氢气，电极 为阳极，生成氧气,因此放电时，电极 为负极，电极 为正极，A正确；放电时，电极 为正极，阳离子向正极迁移，B正确；充电时，电极 为阳极，与电源正极连接，C正确；充电时，电极 为阴极，发生还原反应，生成氢气，电极反应式为，D错误。
6．[2024·齐齐哈尔三模]一种空气酸性燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是（ ）
A. 通过质子交换膜从右侧向左侧移动
B. 若产生，则理论上需通入（标准状况）
C. 负极的电极反应式为
D. 电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，失去电子转化为，故左侧多孔石墨棒为负极，右侧多孔石墨棒为正极。在原电池中，阳离子向正极移动，所以 通过质子交换膜从左侧向右侧移动，A错误；根据关系式 可知，若产生，则理论上需通入，即需通入（标准状况），B错误；在负极放电，负极的电极反应式为，C正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，电子不能进入电解质溶液，D错误。
7．[2024·安徽卷]我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以（局部结构如标注框内所示）形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是（ ）
A. 标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B. 电池总反应为
C. 充电时，阴极被还原的主要来自
D. 放电时，消耗，理论上转移电子
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，该新型水系锌电池的负极是锌,正极是超分子材料；放电时，负极的电极反应式为，充电时，该电极为阴极，电极反应式为；放电时，正极的电极反应式为，充电时，该电极为阳极，电极反应式为。标注框内所示结构中存在碳碳键、碳氮键、碳氢键等多种共价键，还存在由 提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，A正确；由分析可知，该电池总反应为，B正确；充电时，阴极电极反应式为，被还原的 主要来自电解质溶液，C错误；放电时，负极的电极反应式为，因此消耗（即），理论上转移 电子，D正确。
8．[2024·晋中二模]硫醚化合物具有多样的生物活性,如抗菌、抗肿瘤等。下图是电化学还原二苯基亚砜制备二苯基硫醚的装置及原理示意图（Ph表示苯基）。下列说法错误的是（ ）
A. 铝电极的电势比石墨毡电极的电势高
B. 阴极的电极反应式为
C. 电解过程中由石墨毡电极向铝电极移动
D. 消耗铝电极，转移电子数为（表示阿伏加德罗常数的值）
【答案】B
【解析】选B。铝电极为阳极，失去电子转化为，电极反应式为，石墨毡电极为阴极，得到电子发生还原反应。铝电极为阳极，石墨毡电极为阴极，所以铝电极的电势比石墨毡电极的电势高，A正确；该电池的离子导体为有机溶剂，所以水不是电极反应的反应物，B错误；电解过程中 向阳极移动，即由石墨毡电极向铝电极移动，C正确；消耗，转移 电子，转移电子数为，D正确。
9．[2024·重庆模拟]微生物脱盐池的极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为，工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 呼吸细菌的作用为催化有机物分解
B. 工作时，极发生还原反应，电子从极流向极
C. 膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜
D. 若极上消耗标准状况下气体，则通过膜的离子的物质的量为
【答案】D
【解析】选D。极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为，故 极为负极，发生氧化反应，脱盐室中的、通过 膜移向 极,故 膜为阴离子交换膜;极为正极，发生还原反应，脱盐室中的、通过 膜移向 极,故 膜为阳离子交换膜。呼吸细菌的作用为催化有机物分解，A正确；工作时，极为正极，发生还原反应，电子从 极流向 极，B正确；由分析可知，膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜，C正确；若 极上消耗标准状况下 气体，则外电路中通过 电子，通过 膜的离子为 和，二者所带电荷数不同，故通过 膜的离子的物质的量无法确定，D错误。
10．[2024·张家口三模]微生物燃料电池是以微生物为催化剂氧化有机物产生电能的装置。科学家发现处理有机废水时，用作为正极材料的比用石墨更高效稳定，并且正极材料经处理可反复使用。下列说法错误的是（ ）
A. 电池工作过程中有机废水的基本不变
B. 电池工作时穿过质子交换膜向右迁移
C. 正极的电极反应为
D. 该电池在高温条件下不能正常工作
【答案】C
【解析】选C。微生物燃料电池 为原电池，石墨电极上有机基质失电子产生，碳元素化合价升高，故石墨电极为负极，电极为正极，溶液保持电中性，因此负极产生的 会转移到正极消耗，电池工作过程中有机废水的 基本不变，A正确；原电池中，阳离子向正极移动，故 穿过质子交换膜向右迁移，B正确；电极为正极，得到电子发生还原反应，电极反应为，C错误；通常微生物在高温条件下会失活，故该电池在高温下不能正常工作，D正确。
11．[2024·湖北二模]利用下图所示的装置可合成己二腈。充电时生成己二腈，放电时生成，其中、是互为反置的双极膜，双极膜中的会解离出和向两极移动。下列说法错误的是（ ）
A. 极的电势低于极的电势
B. 充电时双极膜中向极移动，放电时双极膜中向极移动
C. 若充电时制得，则放电时需生成，才能使左室溶液恢复至初始状态
D. 充电时，极的电极反应式为
【答案】B
【解析】选B。放电时为原电池，极放电时生成氧气，故 极为负极，极为正极，正极的电势高于负极的电势，因此 极的电势低于 极的电势，故A正确；充电时为电解池，故 极为阴极，极为阳极，双极膜中 向阳极即 极移动，放电时双极膜中 向正极即 极移动，故B错误；充电时，极为阴极，电极反应式为，若充电时制得，则转移 电子，根据得失电子守恒，放电时需生成，才能使左室溶液恢复至初始状态，故C、D正确。
12．[2024·贵州卷]一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如下图所示。光阳极发生反应，。体系中与（Ⅱ）/（Ⅳ）发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。下列说法错误的是（ ）
A. 该芬顿系统能量转化形式为太阳能 电能 化学能
B. 阴极反应式为
C. 光阳极每消耗，体系中生成
D. 在（Ⅱ）/（Ⅳ）的循环反应中表现出氧化性和还原性
【答案】C
【解析】选C。该装置为电解池，利用光能提供能量转化为电能，电解池中将电能转化为化学能，故A正确；由题图可知，阴极上氧气得到电子结合氢离子生成过氧化氢，电极反应为,故B正确；由光阳极的反应可知，每消耗,转移 电子，体系中生成,故C错误；（Ⅳ）和过氧化氢转化为（Ⅱ）过程中，锰元素化合价降低，为还原剂，具有还原性，（Ⅱ）转化为（Ⅳ）时，中 元素化合价降低，为氧化剂，在（Ⅱ）/（Ⅳ）的循环反应中表现出氧化性和还原性，故D正确。
小题突破3 复杂的新型电化学装置
真题领航 明方向
1．[2024·山东卷]以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电极连接电源负极
B. 加入的目的是补充
C. 电解总反应式为
D. 催化阶段反应产物的物质的量之比
【答案】B
【解析】选B。电极 上 发生失电子的氧化反应转化成，电极 为阳极，电极反应式为；电极 为阴极，电极反应式为,电解总反应式为,A、C正确；催化循环阶段 被还原成 循环使用的同时还生成，实现高效制 和，故 为，电解过程中消耗 和，而催化阶段 被还原成 循环使用，故加入 的目的是补充，维持 溶液为一定浓度，B错误；催化阶段，元素的化合价由 价降低至 价，生成 得到 电子，元素的化合价由 价升高至0价，生成 失去 电子，根据得失电子守恒，反应产物的物质的量之比，D正确。
2．[2024·辽宁卷]“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如下图所示。部分反应机理为。
下列说法错误的是（ ）
A. 相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍
B. 阴极反应：
C. 电解时通过阴离子交换膜向极方向移动
D. 阳极反应：
【答案】A
【解析】选A。该装置为电解池，由反应机理可知，电极 上 转化为,发生失电子的氧化反应，电极 为阳极，电极反应为 ,电极 为阴极，电极反应为 。传统电解水过程中每转移 电子可制得，耦合 高效制 过程中每转移 电子，阴、阳极均可产生，故相同电量下 理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为 ，B正确；综合题图中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，通过交换膜向 极方向移动，C正确；由上述分析可知，阳极的电极反应为 ，D正确。
3．[2024·湖北卷]我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如下图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为 。下列说法错误的是（ ）
A. 电解一段时间后阳极区减小
B. 理论上生成,双极膜中有解离
C. 阳极总反应式为
D. 阴极区存在反应
【答案】B
【解析】选B。左侧 电极的 表面转化为，发生脱氧的还原反应，表面转化为，发生脱氧、加氢的还原反应，因此 电极为阴极；根据题干信息，右侧 电极上发生失电子的氧化反应，因此 电极为阳极。根据题干信息可知，阳极区先后发生反应、、， 可转化为，故阳极总反应式为，C正确；根据阳极总反应可知，每消耗，电路中通过 电子，根据电荷守恒，双极膜中有 向阳极迁移，即阳极区 减小，A正确；由题给信息知，阴极反应物为、，产物为，电极反应式为，每生成，电路中通过 电子，双极膜中需有 解离出 向阴极迁移，B错误；双极膜中 解离出的 向阴极移动，因此 在阴极 电极上转化为 的反应为，D正确。
核心再悟 破重难
1.离子交换膜
2.电化学串联装置
（1）两类串联装置
有外接电源，两烧杯均为电解池，且串联电解，导线上转移的电子、通过的电流相等
无外接电源，二者必有一个装置是原电池（相当于发电装置），为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左侧为原电池装置，右侧为电解装置
（2）串联装置的解题流程
精准演练 提能力
1．[2024·安徽三模]我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，工作原理如下图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是（ ）
A. 催化电极的电势比锌电极的电势高
B. 负极的电极反应式为
C. 双极膜中间层中的在电场作用下移向催化电极
D. 催化电极表面产生时，锌电极质量会减少
【答案】D
【解析】选D。根据题图可知，锌电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为;催化电极为正极，发生还原反应，电极反应式为。锌电极为负极，催化电极为正极,催化电极的电势比锌电极的电势高，A正确；由分析可知，负极的电极反应式为，B正确；原电池中，阳离子向正极移动，故双极膜中间层中的 在电场作用下移向催化电极，C正确；由正极和负极反应式可知,产生 转移 电子，锌电极质量减少，D错误。
2．[2024·河池一模]利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈的水溶液合成扑热息痛（），装置如下图所示，其中、的电极材料均为石墨。下列说法正确的是（ ）
A. 溶液中的由甲室向乙室迁移
B. 工作一段时间后，甲室溶液减小
C. 乙室每产生，电极理论上可产生（标准状况下）
D. 丙室中反应的总方程式为
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，左侧装置为燃料电池，右侧装置为电解池；燃料电池甲室中通入空气，故 电极为正极，发生得电子的还原反应，乙室中铵根离子发生失电子的氧化反应生成氮气，故 电极为负极；与燃料电池正极相连的 电极为电解池阳极，与燃料电池负极相连的 电极为电解池阴极。原电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的 由乙室向甲室迁移，A错误；电极为燃料电池正极，电极反应式为，溶液 增大，B错误；乙室每产生，转移 电子，根据得失电子守恒，电极上可生成，在标准状况下的体积为，C错误；丙室中反应的总方程式为 ，D正确。
3．[2024·辽宁二模]电解硫酸钠溶液制取某正极材料的前驱体，工作原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 是直流电源的负极，石墨电极发生还原反应
B. 当产生时，纯钛电极上产生标准状况下气体
C. 交换膜A是阳离子交换膜，交换膜B是阴离子交换膜
D. 通电一段时间，Ⅰ室的不变
【答案】B
【解析】选B。由题图可知，前驱体在Ⅲ室产生，金属阳离子会通过交换膜B进入Ⅲ室，与该极产生的 反应生成前驱体，纯钛电极的电极反应为，作为电解池的阴极，接直流电源负极，故 为直流电源的正极，石墨电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为 ，Ⅱ室中的阴离子会通过交换膜A移向阳极，故交换膜A为阴离子交换膜。由分析可知，是直流电源的正极，石墨电极为阳极，发生氧化反应，A错误；产生，需要，纯钛电极的电极反应为，产生 的同时产生 氢气，在标准状况下的体积为，B正确；由分析可知，交换膜A是阴离子交换膜，交换膜B是阳离子交换膜，C错误；由分析可知，石墨电极为阳极，电极反应式为 ，因此通电一段时间，Ⅰ室的 减小，D错误。
4．[2024·邵阳三模]退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是，可根据电化学原理采用双极膜与离子交换膜、组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收（如下图所示）。下列说法错误的是（ ）
A. 双极膜可有效阻隔和的通过，膜C为阳离子交换膜
B. 阳极的电极反应为，阴极的电极反应为
C. 阳极与直流电源的正极相连，阳极的电势比阴极的电势高
D. 当阳极上放出（标准状况）气体时，该装置有和生成
【答案】D
【解析】选D。右侧电极为电解池的阴极，电极反应为；左侧电极为阳极，电极反应为；硫酸钠溶液中 经过C离子交换膜移动，与 双极膜中转移过来的 结合生成，经过A离子交换膜移动，与 双极膜中转移过来的 结合生成硫酸，所以膜A为阴离子交换膜,膜C为阳离子交换膜。由分析可知，双极膜 可有效阻隔 和 的通过，膜C为阳离子交换膜，故A正确；由分析可知，阳极的电极反应为，阴极的电极反应为，故B正确；阳极与直流电源的正极相连，阳极的电势比阴极的电势高，故C正确；当阳极上放出（标准状况）气体时，外电路中转移 电子，该装置中有2个阴离子交换膜和2个阳离子交换膜，每个阴离子交换膜有 通过，每个阳离子交换膜有 通过，即该装置有 和 生成，故D错误。
专题强化训练
1．[2024·西宁三模]一种双极膜电池可长时间工作，工作原理如下图所示。已知双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是（ ）
A. 电极电势：电极电极
B. 双极膜中解离出的透过膜向电极移动
C. 电极的电极反应式为
D. 双极膜中质量每减少，左侧溶液中硫酸质量减少
【答案】D
【解析】选D。根据题图可知，电极为负极,电极反应式为，电极为正极,电极反应式为。电极为正极，电极为负极，正极的电势高于负极的电势，故电极电势:电极 电极，A正确；原电池中阴离子向负极移动，所以双极膜中 解离出的 透过膜 向 电极移动，B正确；根据分析可知，电极的电极反应式为，C正确；电极的电极反应式为，即消耗 时还需双极膜中的 解离出 参与反应，双极膜中质量每减少，即有 由水解离出的 参与反应，左侧溶液中硫酸质量减少，D错误。
2．[2024·河北二模]氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，利用双极膜、将水解离成、，还可以浓缩溶液（下图中进、出气通道及部分反应均省略）。下列说法正确的是（ ）
A. 端的电势比端的电势高
B. 、分别为阴、阳离子交换膜
C. 相同时间内、电极上消耗的氮气质量之比为
D. 阴极室的总反应为
【答案】C
【解析】选C。由题给信息可知，氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，根据题图可知，电极上氮气转化为，为阴极；电极上氮气转化为，为阳极。电极为阴极，与电源负极相连，所以 端的电势比 端的电势低，故A项错误；电极为阴极，所以 透过 膜进入阴极室，故 为阳离子交换膜，同理可得 为阴离子交换膜，故B项错误；电极上氮元素化合价从0价降低至 价，电极上氮元素化合价从0价升高至 价，由得失电子守恒可得，、电极上消耗的氮气质量之比为，故C项正确；阴极室发生的总反应中应有 生成，故D项错误。
3．[2024·开封三模]某充电宝锂离子电池的总反应为，某手机镍氢电池总反应为（为储氢金属或合金）。下列有关上述两种电池的说法正确的是（ ）
A. 镍氢电池放电时，为正极
B. 锂离子电池放电时，向负极迁移
C. 图中表示锂离子电池给镍氢电池充电
D. 锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为
【答案】C
【解析】选C。由镍氢电池的总反应可知，镍氢电池放电时，为负极，A错误；锂离子电池放电时为原电池，阳离子移向正极，即 向正极迁移，B错误；题图中表示锂离子电池给镍氢电池充电，C正确；根据锂离子电池的总反应可知，锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为，D错误。
4．[2024·三门峡一模]铅酸蓄电池是应用最广泛的蓄电池之一，需要时可用带电蓄电池为亏电（无法放电）的蓄电池充电，其中用蓄电池乙为亏电的蓄电池甲充电的工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电势：电极电极
B. 充电足够长的时间，乙电池中的会消耗完
C. 电极的电极反应式为
D. 理论上，电极每增加，电极质量减少
【答案】B
【解析】选B。由铅酸蓄电池的总反应 可知，放电时，被氧化，为电池负极，被还原，为电池正极，与 电极相连的 电极（阳极）电势更高，所以电势：电极 电极，A项正确；充电足够长的时间，两电池都会达到平衡状态，乙电池中的 不会消耗完，B项错误；电极为阳极，电极反应式为，C项正确；电极的电极反应式为,理论上，电极每增加，电池转移 电子，故 电极质量减少，D项正确。
5．[2024·山东省实验中学三模]利用如下图所示的装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是（ ）
A. 乙室的电极电势高于甲室
B. 电极的反应为
C. 膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜
D. 当乙室电极的质量增加时，理论上溶液减少
【答案】C
【解析】选C。该装置左侧为浓差电池，右侧为电解池，甲室 电极发生反应，该电极为负极，乙室 电极发生反应，该电极为正极，故 电极为阳极，电极为阴极，溶液中 移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。由上述分析可知，乙室的 电极为正极，故电势高于甲室，A正确；电极为阳极，电极反应为，B正确；由分析可知，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，C错误；乙室的 电极发生反应，增加的 为生成的 的质量，物质的量为，转移 电子，理论上 溶液移向阳极室的 的物质的量为，移向阴极室的 的物质的量为，故 溶液质量减少，D正确。
6．[2024·承德三模]雾霾主要由、和可吸入颗粒物这三项组成，利用乙醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸，、为该燃料电池的两极）电解，可将雾霾中的、转化为，电解原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电极的电极反应式为
B. 不考虑气体的溶解性和损耗，电解过程中，消耗与的物质的量之比为
C. 电解的总反应为
D. 若电解过程中的能量损耗不计，则消耗乙醇时，为实现产量最大化，通入的物质的量为
【答案】D
【解析】选D。电极上二氧化硫失电子被氧化，为阳极，故 电极为乙醇燃料电池的正极;电极上 得电子被还原，为阴极，故 电极为乙醇燃料电池的负极。由分析可知，电极为乙醇燃料电池的负极，乙醇在负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，A正确；根据关系式 可知，不考虑气体的溶解性和损耗，电解过程中，消耗 与 的物质的量之比为，B正确；阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为，故电解的总反应为，C正确；若电解过程中的能量损耗不计，则消耗 乙醇时，转移 电子,根据关系式 可知，转移 电子，生成，再根据化学方程式 可知，为实现产量最大化，通入 的物质的量为，D错误。
7．[2024·哈尔滨三模]羟基自由基具有很强的氧化性，能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如下图所示的装置，能实现制备氢气、处理含苯酚废水二位一体。下列说法正确的是（ ）
A. 电极的电极反应式：
B. 再生池中发生的反应：
C. 为电源负极，为阴离子交换膜，能增强导电性
D. 气体与在相同条件下的体积之比为
【答案】A
【解析】选A。电极发生反应，得电子被还原，所以 电极是阴极，电极是电源负极，电极是电源正极，电极是阳极。根据分析并结合题图可知，阳极室中产生羟基自由基 和，故 电极的电极反应式为，A正确；由题图可知，再生池中发生反应 ，B错误；根据分析可知，电极为电源负极，比起纯水，能增强溶液的导电性，电极上产生的 经阳离子交换膜移向阴极，故 为阳离子交换膜，C错误；再生池发生的反应为 ，产生，需要消耗，对应 电极发生反应，转移 电子，根据，产生的·OH的物质的量为，根据反应 可知，生成 的物质的量为，所以两种气体的体积之比，D错误。
8．[2024· 武昌质检]双阴极微生物燃料电池处理含废水的工作原理如图1所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图2所示。下列说法错误的是（ ）
A. Ⅰ、Ⅲ室为阴极区，Ⅱ室为阳极区
B. 离子交换膜为阳离子交换膜
C. Ⅲ室会发生反应
D. 生成，理论上需要消耗
【答案】D
【解析】选D。Ⅰ室中,元素化合价降低，发生还原反应,Ⅰ室为正极区，即阴极区；Ⅱ室中,C元素化合价升高,发生氧化反应，Ⅱ室为负极区，即阳极区；Ⅲ室中,元素化合价降低，发生还原反应，Ⅲ室为正极区，即阴极区，A正确。Ⅱ室为阳极区、Ⅲ室为阴极区，Ⅱ室消耗阴离子，生成,所以离子交换膜为阳离子交换膜，B正确。根据题图2可知，Ⅲ室中液体输送到Ⅰ室，Ⅰ室中硝酸根离子发生还原反应，可知Ⅲ室中生成硝酸根离子，所以Ⅲ室除了，还会发生的反应为，C正确。Ⅰ室发生反应，生成，左侧阴极转移 电子，消耗 硝酸根离子；双阴极通过的电流相等，所以右侧阴极同样转移 电子，右侧阴极反应消耗氧气的物质的量为，Ⅲ室发生反应,反应生成 硝酸根离子消耗 氧气，理论上需要消耗，质量为，D错误。
9．[2024·浙江三模]利用电化学方法富集海水中的锂，工作原理如下图所示。工作步骤如下：①向所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入而形成；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气。下列说法不正确的是（ ）
A. 上述过程中，电极1和电极2分别为阳极和阴极
B. 启动电源1时，阴极上的电极反应为
C. 启动电源2时，中的脱出进入腔室2
D. 当有脱出时，电极2上产生（标准状况下）的
【答案】D
【解析】选D。启动电源1，使海水中 进入 而形成，中锰元素的化合价降低，电极为阴极，与电源1的负极相连，电极反应式为；电极1为阳极，连接电源1的正极，电极反应式为。关闭电源1和海水通道，启动电源2，向电极2上通入空气，使 中的 脱出进入腔室2，故电极2为阴极，电极反应式为，电极为阳极，电极反应式为。上述过程中，电极1和电极2分别为阳极和阴极，故A正确；启动电源1时，阴极上的电极反应为，故B正确；启动电源2时，中的 脱出进入腔室2，故C正确；当 脱出时，电极2为阴极，电极2上不产生，而是消耗氧气，故D错误。
10．[2024·淄博二模]调节溶液的，当溶液中的氨基酸主要以两性离子存在时，分子整体呈电中性，此时溶液的为该氨基酸的，谷氨酸的为,丙氨酸的为,赖氨酸的为9.74。已知：
可以利用如下图所示的装置分离这三种氨基酸，、为离子交换膜。下列说法不正确的是（ ）
A. 阳极的电极反应为
B. 应采用阳离子交换膜，应采用阴离子交换膜
C. 原料室的应控制在6.02
D. 在产品室1中，可以收集到赖氨酸
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，阳极室电解 溶液，电极反应为；阴极室电解 溶液，电极反应为；经 膜进入产品室1，经 膜进入产品室2，故 膜为阳离子交换膜，膜为阴离子交换膜；根据三种氨基酸的 可知，产品室1显酸性，故在产品室1中可收集到谷氨酸，产品室2显碱性，故在产品室2中可收集到赖氨酸，丙氨酸留在原料室。
第页
小题突破1 原电池原理及其应用
真题领航 明方向
1．[2024·江苏卷]碱性锌锰电池的总反应为，电池构造示意图如下图所示。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，通过隔膜向正极移动
C. 环境温度过低，不利于电池放电
D. 反应中每生成，转移电子数为
【答案】C
【解析】选C。根据电池总反应可知，电池工作时，为负极，电极反应式为，为正极，电极反应式为，得到电子，发生还原反应，A错误；电池工作时，通过隔膜向负极移动，B错误；环境温度过低，化学反应速率减小，不利于电池放电，C正确；由正极电极反应式可知，反应中每生成，转移电子数为，D错误。
2．[2024·河北卷]我国科技工作者设计了如下图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，丙二胺以捕获，使放电时还原产物为。该设计克服了导电性差和释放能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，电池总反应为
B. 充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C. 充电时，电子由电极流向阳极，向阴极迁移
D. 放电时，每转移电子，理论上可转化
【答案】C
【解析】选C。放电时 转化为，碳元素化合价由 价降低为 价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极,电极为负极，充电时多孔碳纳米管电极为阳极,电极为阴极。放电时正极电极反应式为,负极电极反应式为，故放电时电池总反应为，A正确；充电时，多孔碳纳米管电极为阳极，与电源正极连接，B正确；充电时，电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向 电极，同时 向阴极迁移，C错误；根据放电时正极电极反应式可知，每转移 电子，有 参与反应，因此每转移 电子，理论上可转化，D正确。
3．[2024·新课标卷]一种可植入体内的微型电池工作原理如下图所示,通过催化消耗血糖发电,从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。（血糖浓度以葡萄糖浓度计）
电池工作时，下列叙述错误的是（ ）
A. 电池总反应为
B. 电极上通过（Ⅱ）和（Ⅰ）相互转变起催化作用
C. 消耗葡萄糖，理论上电极有电子流入
D. 两电极间血液中的在电场驱动下的迁移方向为
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，电极为正极，正极反应为,电极为负极，负极反应为,。由分析可知，电池总反应为，A正确。由分析可知，电极上 将葡萄糖氧化为葡萄糖酸,被还原为，在 电极上失电子转化成，该过程中 的质量和化学性质保持不变，故 通过（Ⅱ）和（Ⅰ）相互转变起催化作用，B正确。根据负极反应可知，当消耗 葡萄糖时，转移 电子，故理论上 电极有 电子流入，C错误。原电池中阳离子从负极向正极迁移，故 迁移方向为，D正确。
核心再悟 破重难
1.原电池基础模型
2.二次电池思维模型
3.电极反应式的书写方法
（1）书写步骤
（2）举例示范（以甲醇燃料电池为例）
酸性介质，如稀硫酸 负极
正极
碱性介质，如 溶液 负极
正极
熔融盐介质，如熔融 负极
正极
高温下能传导的固体电解质 负极
正极
精准演练 提能力
1．[2024·广西二模]海水电池在海洋能源领域应用广泛，铁、镁、钠、锂都可以作为海水电池的电极材料，工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 该装置不能将化学能完全转化为电能
B. 海水中盐分大，可作为电解质溶液
C. 钠、锂等活泼金属作为极，要防止它们与海水直接接触
D. 若铁为极材料，则正极电极反应式一定为
【答案】D
【解析】选D。一般情况下，活泼金属作为负极，石墨作为正极，所以该装置中 极是正极，极是负极。原电池在工作中不可能将化学能完全转化为电能，故A正确；海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故B正确；、等活泼金属易与水反应，要防止它们与水直接接触，故C正确；若铁为 极材料，则正极的电极反应式为，故D错误。
2．[2024·湖北三模]一种新型原电池的工作原理如下图所示，其中电极材料均为石墨，阴离子交换膜只允许通过，工作时两极室均无气体生成。下列说法错误的是（ ）
A. 电极为负极
B. 电池工作过程中，乙室溶液的减小
C. 该电池的总反应为
D. 每转移电子,甲室质量增加
【答案】B
【解析】选B。根据 的移动方向可知,电极 为负极，A正确;电极 为正极，电极反应为，消耗，电池工作过程中乙室溶液的 增大，B错误；该电池的负极反应为,正、负极反应相加可得总反应为，C正确；每转移 电子,甲室迁移进入，质量增加，D正确。
3．[2024·大庆三模]图1是天然气报警器成品装置，工作原理如图2所示，其中可以在固体电解质中移动。当报警器触发工作时，下列说法正确的是（ ）
A. 甲烷是天然气、沼气、煤矿坑道气、水煤气的主要成分
B. 当电路中转移电子时，固体电解质中有移向电极
C. 电子在电解质中向电极移动，电流由电极经导线流向电极
D. 电极上的电极反应为
【答案】B
【解析】选B。该装置为甲烷燃料电池，通入甲烷的一极为负极，通入空气的一极为正极。水煤气的主要成分是氢气和一氧化碳，A错误；电极 上的电极反应为,电极 上的电极反应为,当电路中转移 电子时，固体电解质中有 移向电极，B正确,D错误；电子不能在电解质中移动，电流在外电路中由电极 经导线流向电极，C错误。
4．[2024·合肥二模]复旦大学设计了一种新型碱性气体可逆电池，工作原理示意图如下。下列叙述错误的是（ ）
A. 放电时极为电池的正极
B. 放电时负极反应：
C. 充电时由极向极移动
D. 充电时阳极反应：
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，放电时，极氢元素化合价升高失电子，故 极为负极，电极反应式为，极为正极，电极反应式为，A、B正确；充电时，极为阳极，电极反应式为,极为阴极，从 极向 极移动，C正确，D错误。
小题突破2 电解原理及其应用
真题领航 明方向
1．[2024·浙江6月选考]金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是（ ）
A. 图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B. 图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：
C. 图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D. 图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
【答案】B
【解析】选B。图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在阳极表面失去电子，如海水中的，A错误。图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的 放电外，海水中溶解的 也会竞争放电，故可发生反应，B正确。图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C错误。图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了 的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D错误。
2．[2024·甘肃卷]某固体电解池工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B. 电极2是阴极，发生还原反应：
C. 工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2
D. 理论上电源提供电子能分解
【答案】B
【解析】选B。电极1上 发生得电子的还原反应转化成，电极1为阴极，电极反应式为；电极2上 发生失电子的氧化反应转化成，电极2为阳极，电极反应式为 。电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A正确；根据分析可知，电极2是阳极，发生氧化反应： ，B错误；工作时，向阳极移动，即 从多孔电极1迁移到多孔电极2，C正确；根据分析可知，电解总反应为，分解 转移 电子，理论上电源提供 电子能分解，D正确。
3．[2024·湖南卷]在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 电解时，向电极移动
B. 生成的电极反应：
C. 电解一段时间后，溶液升高
D. 每生成的同时，生成
【答案】B
【解析】选B。由题图可知，电极上产生氢气，故 电极为阴极，发生还原反应，电极反应为；电极上 失去电子生成，故 电极为阳极，电极反应为，同时，电极还伴随少量 生成，电极反应为，故电解过程中发生的总反应主要为，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液 降低，B正确，C错误；电极为阴极，电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即 向 电极移动，A错误；根据电解总反应可知，每生成，生成，但 电极伴随少量 生成，发生的电极反应为，即生成 时得到的部分电子由 放电产生 提供，所以生成 的物质的量小于，D错误。
核心再悟 破重难
1.电解池基础模型
2.电解问题的解答步骤
（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。
（2）再分析电解质的组成，找全离子并分阴、阳两组（不要忘记水溶液中的和）。
（3）然后排出阴、阳两极离子的放电顺序。
电解池阴、阳两极的放电顺序
3.掌握电解计算的“三方法”
4.金属的电化学腐蚀与防护
精准演练 提能力
1．[2024·佛山二模]某实验小组利用下图所示的装置探究电化学法保护铁制品的原理。反应一段时间后，下列说法错误的是（ ）
A. 装置甲利用的是牺牲阳极法
B. 取处溶液，滴加溶液，有蓝色沉淀
C. 向处滴加几滴酚酞溶液，变红
D. 在处上方放置湿润的淀粉试纸，试纸变蓝
【答案】B
【解析】选B。装置甲中，的活泼性较强，为负极，电极反应式为，为正极，电极反应式为;装置乙中，C为阳极，电极反应式为 ，为阴极，电极反应式为。装置甲利用了牺牲阳极法保护铁制品不被腐蚀，A正确；处不会生成，滴加 溶液，不会产生蓝色沉淀，B错误；处有 生成，滴加酚酞溶液，变红，C正确；处有 生成，在 处上方放置湿润的淀粉 试纸，试纸变蓝，D正确。
2．[2024·重庆三模]为尽快实现碳中和，科研小组设计了电化学方法吸收转化空气中的，将其转化为可利用的有机物质。下列有关说法正确的是（ ）
A. 该装置能将化学能转化为电能
B. 电极为阴极，双极膜中的阳离子向电极移动
C. 阴极的电极反应式：
D. 理论上消耗，生成标准状况下的
【答案】D
【解析】选D。该装置有外加电源，是电解池，能将电能转化为化学能，A错误；电极上 转化为，碳元素化合价降低，得电子，故 电极为阴极，电极为阳极，阳离子向 电极移动，B错误；得电子转化为，电解质溶液中有 参与反应，电极反应式为，C错误；由阴极电极反应式可知，消耗，转移 电子，阳极生成的 为，氧元素化合价从 价变为0价，每生成 转移 电子，故转移 电子时生成，在标准状况下的体积为，D正确。
3．[2024·南京联考]在熔融盐体系中，通过电解和获得电池材料，电解装置如右图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该装置将化学能转化为电能
B. 电极的电极反应：
C. 该体系中，石墨优先于参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，该装置有外加电源，为电解池，将电能转化为化学能，A项错误；由题给条件可知，电极上 和 获得电子生成，电极为阴极，发生还原反应，熔融盐体系中不存在，故电极反应为，B项错误；石墨电极中的C单质转化为，失电子发生氧化反应，而 未反应，说明石墨优先于 参与反应，C项正确；电解时阳离子向阴极移动，而石墨电极为阳极，电极为阴极，阳离子应向 电极移动，D项错误。
4．[2024·承德二模]我国某研究团队构建“电化学合成苯胺耦合甲醇电氧化转化”的绿色有机电催化体系，实现阴极和阳极同时生成高价值化学品并最大限度地提高能源效率，合成苯胺耦合甲醇电氧化转化示意图如下。下列说法错误的是（ ）
A. 可以用太阳能电池给上述电解池提供电能
B. 工作时，电极的电势比电极的高
C. 工作时，电极上发生的电极反应为
D. 当电极上转移电子时，电极上生成
【答案】B
【解析】选B。电解池是将电能转化为化学能的装置，太阳能电池可作为电解池的直流电源，A项正确；氢离子移向电极，说明电极 为阴极，电极 为阳极，电极 的电势比电极 的低，B项错误；电极 上发生的电极反应为 ，电极 上发生的电极反应为，当电极 上转移 电子时，电极 上生成，C、D项正确。
专题强化训练
1．[2024·佛山模拟]一种在室温下可循环充放电的新型纤维电池有望应用于可穿戴设备的储能，工作原理为，下列关于该电池放电时的说法正确的是（ ）
A. 发生还原反应
B. 在正极失电子
C. 阳离子由正极移向负极
D. 每消耗，转移电子
【答案】D
【解析】选D。放电时 转化为，发生氧化反应，A项错误；放电时 转化为，在正极得电子，B项错误；放电时为原电池，阳离子由负极向正极移动，C项错误；放电时 元素化合价由0价降低为 价，故每消耗，转移 电子，D项正确。
2．[2024·湖北卷]2024年5月8日，我国第三艘航空母舰福建舰顺利完成首次海试。舰体表面需要采取有效的防锈措施，下列防锈措施中不形成表面钝化膜的是（ ）
A. 发蓝处理 B. 阳极氧化 C. 表面渗镀 D. 喷涂油漆
【答案】D
【解析】选D。A项，发蓝处理是将钢在空气中加热或直接浸在浓氧化性溶液中，使金属表面形成一层极薄的氧化膜的材料保护技术；B项，阳极氧化是将待保护的金属与电源正极连接，在金属表面形成一层氧化膜；C项，表面渗镀是向金属中渗入一种或几种元素以在表面形成一层扩散合金层；D项，喷涂油漆是将油漆涂在待保护的金属表面隔绝空气中的水蒸气和氧气，并没有在表面形成钝化膜。
3．[2024·承德二模]我国某研究团队开发了一种新型原电池，该电池的总反应为。下列有关该原电池的说法错误的是（ ）
A. 锂为该原电池的负极
B. 为综合利用提供了新思路
C. 可用含的乙醇溶液作为电解质溶液
D. 若电路中转移电子，则参与反应的的质量为
【答案】C
【解析】选C。根据电池总反应 可知，元素化合价升高，失去电子，为原电池的负极，故A正确；该新型电池的原理为综合利用 提供了新思路，故B正确；为活泼金属，可以与乙醇发生反应，不能用含 的乙醇溶液作为电解质溶液，故C错误；由电池总反应 可知，转移 电子时，消耗，因此转移 电子，参与反应的 的物质的量为，质量为，故D正确。
4．[2024·浙江1月选考]破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成和。下列说法不正确的是（ ）
A. 氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B. 随着腐蚀的进行，溶液的变大
C. 铁电极上的电极反应式为
D. 每生成标准状况下，消耗
【答案】C
【解析】选C。氨水浓度越大，越容易生成，腐蚀趋势越大，A正确；腐蚀的总反应为，有 生成，溶液的 变大，B正确；该电化学腐蚀中 为负极，为正极，电极上的电极反应式为，C错误；根据得失电子守恒，每生成标准状况下，转移电子的物质的量为，消耗，D正确。
5．[2024·辽阳一模]氢键在电池中的应用广泛，可精细调控电极和电解质的性质，提高可充电电池的性能。某可充电电池装置如下图所示（其他阴离子不参与反应，已略去）。下列叙述错误的是（ ）
A. 放电时，电极为负极
B. 放电时，阳离子向电极迁移
C. 充电时，电极与电源正极连接
D. 充电时，电极的电极反应式为
【答案】D
【解析】选D。根据题图可知，充电时,电极 为阴极，生成氢气，电极 为阳极，生成氧气,因此放电时，电极 为负极，电极 为正极，A正确；放电时，电极 为正极，阳离子向正极迁移，B正确；充电时，电极 为阳极，与电源正极连接，C正确；充电时，电极 为阴极，发生还原反应，生成氢气，电极反应式为，D错误。
6．[2024·齐齐哈尔三模]一种空气酸性燃料电池的工作原理如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是（ ）
A. 通过质子交换膜从右侧向左侧移动
B. 若产生，则理论上需通入（标准状况）
C. 负极的电极反应式为
D. 电子的流动方向为从负极经电解质溶液流向正极
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，失去电子转化为，故左侧多孔石墨棒为负极，右侧多孔石墨棒为正极。在原电池中，阳离子向正极移动，所以 通过质子交换膜从左侧向右侧移动，A错误；根据关系式 可知，若产生，则理论上需通入，即需通入（标准状况），B错误；在负极放电，负极的电极反应式为，C正确；原电池中电子从负极经导线流向正极，电子不能进入电解质溶液，D错误。
7．[2024·安徽卷]我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以（局部结构如标注框内所示）形成的稳定超分子材料和为电极，以和混合液为电解质溶液。下列说法错误的是（ ）
A. 标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B. 电池总反应为
C. 充电时，阴极被还原的主要来自
D. 放电时，消耗，理论上转移电子
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，该新型水系锌电池的负极是锌,正极是超分子材料；放电时，负极的电极反应式为，充电时，该电极为阴极，电极反应式为；放电时，正极的电极反应式为，充电时，该电极为阳极，电极反应式为。标注框内所示结构中存在碳碳键、碳氮键、碳氢键等多种共价键，还存在由 提供孤电子对、提供空轨道形成的配位键，A正确；由分析可知，该电池总反应为，B正确；充电时，阴极电极反应式为，被还原的 主要来自电解质溶液，C错误；放电时，负极的电极反应式为，因此消耗（即），理论上转移 电子，D正确。
8．[2024·晋中二模]硫醚化合物具有多样的生物活性,如抗菌、抗肿瘤等。下图是电化学还原二苯基亚砜制备二苯基硫醚的装置及原理示意图（Ph表示苯基）。下列说法错误的是（ ）
A. 铝电极的电势比石墨毡电极的电势高
B. 阴极的电极反应式为
C. 电解过程中由石墨毡电极向铝电极移动
D. 消耗铝电极，转移电子数为（表示阿伏加德罗常数的值）
【答案】B
【解析】选B。铝电极为阳极，失去电子转化为，电极反应式为，石墨毡电极为阴极，得到电子发生还原反应。铝电极为阳极，石墨毡电极为阴极，所以铝电极的电势比石墨毡电极的电势高，A正确；该电池的离子导体为有机溶剂，所以水不是电极反应的反应物，B错误；电解过程中 向阳极移动，即由石墨毡电极向铝电极移动，C正确；消耗，转移 电子，转移电子数为，D正确。
9．[2024·重庆模拟]微生物脱盐池的极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为，工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 呼吸细菌的作用为催化有机物分解
B. 工作时，极发生还原反应，电子从极流向极
C. 膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜
D. 若极上消耗标准状况下气体，则通过膜的离子的物质的量为
【答案】D
【解析】选D。极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为，故 极为负极，发生氧化反应，脱盐室中的、通过 膜移向 极,故 膜为阴离子交换膜;极为正极，发生还原反应，脱盐室中的、通过 膜移向 极,故 膜为阳离子交换膜。呼吸细菌的作用为催化有机物分解，A正确；工作时，极为正极，发生还原反应，电子从 极流向 极，B正确；由分析可知，膜为阴离子交换膜，膜为阳离子交换膜，C正确；若 极上消耗标准状况下 气体，则外电路中通过 电子，通过 膜的离子为 和，二者所带电荷数不同，故通过 膜的离子的物质的量无法确定，D错误。
10．[2024·张家口三模]微生物燃料电池是以微生物为催化剂氧化有机物产生电能的装置。科学家发现处理有机废水时，用作为正极材料的比用石墨更高效稳定，并且正极材料经处理可反复使用。下列说法错误的是（ ）
A. 电池工作过程中有机废水的基本不变
B. 电池工作时穿过质子交换膜向右迁移
C. 正极的电极反应为
D. 该电池在高温条件下不能正常工作
【答案】C
【解析】选C。微生物燃料电池 为原电池，石墨电极上有机基质失电子产生，碳元素化合价升高，故石墨电极为负极，电极为正极，溶液保持电中性，因此负极产生的 会转移到正极消耗，电池工作过程中有机废水的 基本不变，A正确；原电池中，阳离子向正极移动，故 穿过质子交换膜向右迁移，B正确；电极为正极，得到电子发生还原反应，电极反应为，C错误；通常微生物在高温条件下会失活，故该电池在高温下不能正常工作，D正确。
11．[2024·湖北二模]利用下图所示的装置可合成己二腈。充电时生成己二腈，放电时生成，其中、是互为反置的双极膜，双极膜中的会解离出和向两极移动。下列说法错误的是（ ）
A. 极的电势低于极的电势
B. 充电时双极膜中向极移动，放电时双极膜中向极移动
C. 若充电时制得，则放电时需生成，才能使左室溶液恢复至初始状态
D. 充电时，极的电极反应式为
【答案】B
【解析】选B。放电时为原电池，极放电时生成氧气，故 极为负极，极为正极，正极的电势高于负极的电势，因此 极的电势低于 极的电势，故A正确；充电时为电解池，故 极为阴极，极为阳极，双极膜中 向阳极即 极移动，放电时双极膜中 向正极即 极移动，故B错误；充电时，极为阴极，电极反应式为，若充电时制得，则转移 电子，根据得失电子守恒，放电时需生成，才能使左室溶液恢复至初始状态，故C、D正确。
12．[2024·贵州卷]一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如下图所示。光阳极发生反应，。体系中与（Ⅱ）/（Ⅳ）发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。下列说法错误的是（ ）
A. 该芬顿系统能量转化形式为太阳能 电能 化学能
B. 阴极反应式为
C. 光阳极每消耗，体系中生成
D. 在（Ⅱ）/（Ⅳ）的循环反应中表现出氧化性和还原性
【答案】C
【解析】选C。该装置为电解池，利用光能提供能量转化为电能，电解池中将电能转化为化学能，故A正确；由题图可知，阴极上氧气得到电子结合氢离子生成过氧化氢，电极反应为,故B正确；由光阳极的反应可知，每消耗,转移 电子，体系中生成,故C错误；（Ⅳ）和过氧化氢转化为（Ⅱ）过程中，锰元素化合价降低，为还原剂，具有还原性，（Ⅱ）转化为（Ⅳ）时，中 元素化合价降低，为氧化剂，在（Ⅱ）/（Ⅳ）的循环反应中表现出氧化性和还原性，故D正确。
小题突破3 复杂的新型电化学装置
真题领航 明方向
1．[2024·山东卷]以不同材料修饰的为电极，一定浓度的溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制和，装置如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电极连接电源负极
B. 加入的目的是补充
C. 电解总反应式为
D. 催化阶段反应产物的物质的量之比
【答案】B
【解析】选B。电极 上 发生失电子的氧化反应转化成，电极 为阳极，电极反应式为；电极 为阴极，电极反应式为,电解总反应式为,A、C正确；催化循环阶段 被还原成 循环使用的同时还生成，实现高效制 和，故 为，电解过程中消耗 和，而催化阶段 被还原成 循环使用，故加入 的目的是补充，维持 溶液为一定浓度，B错误；催化阶段，元素的化合价由 价降低至 价，生成 得到 电子，元素的化合价由 价升高至0价，生成 失去 电子，根据得失电子守恒，反应产物的物质的量之比，D正确。
2．[2024·辽宁卷]“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如下图所示。部分反应机理为。
下列说法错误的是（ ）
A. 相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍
B. 阴极反应：
C. 电解时通过阴离子交换膜向极方向移动
D. 阳极反应：
【答案】A
【解析】选A。该装置为电解池，由反应机理可知，电极 上 转化为,发生失电子的氧化反应，电极 为阳极，电极反应为 ,电极 为阴极，电极反应为 。传统电解水过程中每转移 电子可制得，耦合 高效制 过程中每转移 电子，阴、阳极均可产生，故相同电量下 理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为 ，B正确；综合题图中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，通过交换膜向 极方向移动，C正确；由上述分析可知，阳极的电极反应为 ，D正确。
3．[2024·湖北卷]我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如下图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为 。下列说法错误的是（ ）
A. 电解一段时间后阳极区减小
B. 理论上生成,双极膜中有解离
C. 阳极总反应式为
D. 阴极区存在反应
【答案】B
【解析】选B。左侧 电极的 表面转化为，发生脱氧的还原反应，表面转化为，发生脱氧、加氢的还原反应，因此 电极为阴极；根据题干信息，右侧 电极上发生失电子的氧化反应，因此 电极为阳极。根据题干信息可知，阳极区先后发生反应、、， 可转化为，故阳极总反应式为，C正确；根据阳极总反应可知，每消耗，电路中通过 电子，根据电荷守恒，双极膜中有 向阳极迁移，即阳极区 减小，A正确；由题给信息知，阴极反应物为、，产物为，电极反应式为，每生成，电路中通过 电子，双极膜中需有 解离出 向阴极迁移，B错误；双极膜中 解离出的 向阴极移动，因此 在阴极 电极上转化为 的反应为，D正确。
核心再悟 破重难
1.离子交换膜
2.电化学串联装置
（1）两类串联装置
有外接电源，两烧杯均为电解池，且串联电解，导线上转移的电子、通过的电流相等
无外接电源，二者必有一个装置是原电池（相当于发电装置），为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左侧为原电池装置，右侧为电解装置
（2）串联装置的解题流程
精准演练 提能力
1．[2024·安徽三模]我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，工作原理如下图所示。图中“双极膜”中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是（ ）
A. 催化电极的电势比锌电极的电势高
B. 负极的电极反应式为
C. 双极膜中间层中的在电场作用下移向催化电极
D. 催化电极表面产生时，锌电极质量会减少
【答案】D
【解析】选D。根据题图可知，锌电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为;催化电极为正极，发生还原反应，电极反应式为。锌电极为负极，催化电极为正极,催化电极的电势比锌电极的电势高，A正确；由分析可知，负极的电极反应式为，B正确；原电池中，阳离子向正极移动，故双极膜中间层中的 在电场作用下移向催化电极，C正确；由正极和负极反应式可知,产生 转移 电子，锌电极质量减少，D错误。
2．[2024·河池一模]利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈的水溶液合成扑热息痛（），装置如下图所示，其中、的电极材料均为石墨。下列说法正确的是（ ）
A. 溶液中的由甲室向乙室迁移
B. 工作一段时间后，甲室溶液减小
C. 乙室每产生，电极理论上可产生（标准状况下）
D. 丙室中反应的总方程式为
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，左侧装置为燃料电池，右侧装置为电解池；燃料电池甲室中通入空气，故 电极为正极，发生得电子的还原反应，乙室中铵根离子发生失电子的氧化反应生成氮气，故 电极为负极；与燃料电池正极相连的 电极为电解池阳极，与燃料电池负极相连的 电极为电解池阴极。原电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的 由乙室向甲室迁移，A错误；电极为燃料电池正极，电极反应式为，溶液 增大，B错误；乙室每产生，转移 电子，根据得失电子守恒，电极上可生成，在标准状况下的体积为，C错误；丙室中反应的总方程式为 ，D正确。
3．[2024·辽宁二模]电解硫酸钠溶液制取某正极材料的前驱体，工作原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 是直流电源的负极，石墨电极发生还原反应
B. 当产生时，纯钛电极上产生标准状况下气体
C. 交换膜A是阳离子交换膜，交换膜B是阴离子交换膜
D. 通电一段时间，Ⅰ室的不变
【答案】B
【解析】选B。由题图可知，前驱体在Ⅲ室产生，金属阳离子会通过交换膜B进入Ⅲ室，与该极产生的 反应生成前驱体，纯钛电极的电极反应为，作为电解池的阴极，接直流电源负极，故 为直流电源的正极，石墨电极为阳极，发生氧化反应，电极反应式为 ，Ⅱ室中的阴离子会通过交换膜A移向阳极，故交换膜A为阴离子交换膜。由分析可知，是直流电源的正极，石墨电极为阳极，发生氧化反应，A错误；产生，需要，纯钛电极的电极反应为，产生 的同时产生 氢气，在标准状况下的体积为，B正确；由分析可知，交换膜A是阴离子交换膜，交换膜B是阳离子交换膜，C错误；由分析可知，石墨电极为阳极，电极反应式为 ，因此通电一段时间，Ⅰ室的 减小，D错误。
4．[2024·邵阳三模]退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是，可根据电化学原理采用双极膜与离子交换膜、组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收（如下图所示）。下列说法错误的是（ ）
A. 双极膜可有效阻隔和的通过，膜C为阳离子交换膜
B. 阳极的电极反应为，阴极的电极反应为
C. 阳极与直流电源的正极相连，阳极的电势比阴极的电势高
D. 当阳极上放出（标准状况）气体时，该装置有和生成
【答案】D
【解析】选D。右侧电极为电解池的阴极，电极反应为；左侧电极为阳极，电极反应为；硫酸钠溶液中 经过C离子交换膜移动，与 双极膜中转移过来的 结合生成，经过A离子交换膜移动，与 双极膜中转移过来的 结合生成硫酸，所以膜A为阴离子交换膜,膜C为阳离子交换膜。由分析可知，双极膜 可有效阻隔 和 的通过，膜C为阳离子交换膜，故A正确；由分析可知，阳极的电极反应为，阴极的电极反应为，故B正确；阳极与直流电源的正极相连，阳极的电势比阴极的电势高，故C正确；当阳极上放出（标准状况）气体时，外电路中转移 电子，该装置中有2个阴离子交换膜和2个阳离子交换膜，每个阴离子交换膜有 通过，每个阳离子交换膜有 通过，即该装置有 和 生成，故D错误。
专题强化训练
1．[2024·西宁三模]一种双极膜电池可长时间工作，工作原理如下图所示。已知双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是（ ）
A. 电极电势：电极电极
B. 双极膜中解离出的透过膜向电极移动
C. 电极的电极反应式为
D. 双极膜中质量每减少，左侧溶液中硫酸质量减少
【答案】D
【解析】选D。根据题图可知，电极为负极,电极反应式为，电极为正极,电极反应式为。电极为正极，电极为负极，正极的电势高于负极的电势，故电极电势:电极 电极，A正确；原电池中阴离子向负极移动，所以双极膜中 解离出的 透过膜 向 电极移动，B正确；根据分析可知，电极的电极反应式为，C正确；电极的电极反应式为，即消耗 时还需双极膜中的 解离出 参与反应，双极膜中质量每减少，即有 由水解离出的 参与反应，左侧溶液中硫酸质量减少，D错误。
2．[2024·河北二模]氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，利用双极膜、将水解离成、，还可以浓缩溶液（下图中进、出气通道及部分反应均省略）。下列说法正确的是（ ）
A. 端的电势比端的电势高
B. 、分别为阴、阳离子交换膜
C. 相同时间内、电极上消耗的氮气质量之比为
D. 阴极室的总反应为
【答案】C
【解析】选C。由题给信息可知，氮气电解催化装置可以实现同时制备铵盐和硝酸盐，根据题图可知，电极上氮气转化为，为阴极；电极上氮气转化为，为阳极。电极为阴极，与电源负极相连，所以 端的电势比 端的电势低，故A项错误；电极为阴极，所以 透过 膜进入阴极室，故 为阳离子交换膜，同理可得 为阴离子交换膜，故B项错误；电极上氮元素化合价从0价降低至 价，电极上氮元素化合价从0价升高至 价，由得失电子守恒可得，、电极上消耗的氮气质量之比为，故C项正确；阴极室发生的总反应中应有 生成，故D项错误。
3．[2024·开封三模]某充电宝锂离子电池的总反应为，某手机镍氢电池总反应为（为储氢金属或合金）。下列有关上述两种电池的说法正确的是（ ）
A. 镍氢电池放电时，为正极
B. 锂离子电池放电时，向负极迁移
C. 图中表示锂离子电池给镍氢电池充电
D. 锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为
【答案】C
【解析】选C。由镍氢电池的总反应可知，镍氢电池放电时，为负极，A错误；锂离子电池放电时为原电池，阳离子移向正极，即 向正极迁移，B错误；题图中表示锂离子电池给镍氢电池充电，C正确；根据锂离子电池的总反应可知，锂离子电池充电时，阳极的电极反应式为，D错误。
4．[2024·三门峡一模]铅酸蓄电池是应用最广泛的蓄电池之一，需要时可用带电蓄电池为亏电（无法放电）的蓄电池充电，其中用蓄电池乙为亏电的蓄电池甲充电的工作原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电势：电极电极
B. 充电足够长的时间，乙电池中的会消耗完
C. 电极的电极反应式为
D. 理论上，电极每增加，电极质量减少
【答案】B
【解析】选B。由铅酸蓄电池的总反应 可知，放电时，被氧化，为电池负极，被还原，为电池正极，与 电极相连的 电极（阳极）电势更高，所以电势：电极 电极，A项正确；充电足够长的时间，两电池都会达到平衡状态，乙电池中的 不会消耗完，B项错误；电极为阳极，电极反应式为，C项正确；电极的电极反应式为,理论上，电极每增加，电池转移 电子，故 电极质量减少，D项正确。
5．[2024·山东省实验中学三模]利用如下图所示的装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是（ ）
A. 乙室的电极电势高于甲室
B. 电极的反应为
C. 膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜
D. 当乙室电极的质量增加时，理论上溶液减少
【答案】C
【解析】选C。该装置左侧为浓差电池，右侧为电解池，甲室 电极发生反应，该电极为负极，乙室 电极发生反应，该电极为正极，故 电极为阳极，电极为阴极，溶液中 移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化。由上述分析可知，乙室的 电极为正极，故电势高于甲室，A正确；电极为阳极，电极反应为，B正确；由分析可知，膜1为阴离子交换膜，膜2为阳离子交换膜，C错误；乙室的 电极发生反应，增加的 为生成的 的质量，物质的量为，转移 电子，理论上 溶液移向阳极室的 的物质的量为，移向阴极室的 的物质的量为，故 溶液质量减少，D正确。
6．[2024·承德三模]雾霾主要由、和可吸入颗粒物这三项组成，利用乙醇燃料电池（电解质溶液为稀硫酸，、为该燃料电池的两极）电解，可将雾霾中的、转化为，电解原理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电极的电极反应式为
B. 不考虑气体的溶解性和损耗，电解过程中，消耗与的物质的量之比为
C. 电解的总反应为
D. 若电解过程中的能量损耗不计，则消耗乙醇时，为实现产量最大化，通入的物质的量为
【答案】D
【解析】选D。电极上二氧化硫失电子被氧化，为阳极，故 电极为乙醇燃料电池的正极;电极上 得电子被还原，为阴极，故 电极为乙醇燃料电池的负极。由分析可知，电极为乙醇燃料电池的负极，乙醇在负极失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，A正确；根据关系式 可知，不考虑气体的溶解性和损耗，电解过程中，消耗 与 的物质的量之比为，B正确；阳极的电极反应式为，阴极的电极反应式为，故电解的总反应为，C正确；若电解过程中的能量损耗不计，则消耗 乙醇时，转移 电子,根据关系式 可知，转移 电子，生成，再根据化学方程式 可知，为实现产量最大化，通入 的物质的量为，D错误。
7．[2024·哈尔滨三模]羟基自由基具有很强的氧化性，能将苯酚氧化为和。我国科学家开发出如下图所示的装置，能实现制备氢气、处理含苯酚废水二位一体。下列说法正确的是（ ）
A. 电极的电极反应式：
B. 再生池中发生的反应：
C. 为电源负极，为阴离子交换膜，能增强导电性
D. 气体与在相同条件下的体积之比为
【答案】A
【解析】选A。电极发生反应，得电子被还原，所以 电极是阴极，电极是电源负极，电极是电源正极，电极是阳极。根据分析并结合题图可知，阳极室中产生羟基自由基 和，故 电极的电极反应式为，A正确；由题图可知，再生池中发生反应 ，B错误；根据分析可知，电极为电源负极，比起纯水，能增强溶液的导电性，电极上产生的 经阳离子交换膜移向阴极，故 为阳离子交换膜，C错误；再生池发生的反应为 ，产生，需要消耗，对应 电极发生反应，转移 电子，根据，产生的·OH的物质的量为，根据反应 可知，生成 的物质的量为，所以两种气体的体积之比，D错误。
8．[2024· 武昌质检]双阴极微生物燃料电池处理含废水的工作原理如图1所示，双阴极通过的电流相等，废水在电池中的运行模式如图2所示。下列说法错误的是（ ）
A. Ⅰ、Ⅲ室为阴极区，Ⅱ室为阳极区
B. 离子交换膜为阳离子交换膜
C. Ⅲ室会发生反应
D. 生成，理论上需要消耗
【答案】D
【解析】选D。Ⅰ室中,元素化合价降低，发生还原反应,Ⅰ室为正极区，即阴极区；Ⅱ室中,C元素化合价升高,发生氧化反应，Ⅱ室为负极区，即阳极区；Ⅲ室中,元素化合价降低，发生还原反应，Ⅲ室为正极区，即阴极区，A正确。Ⅱ室为阳极区、Ⅲ室为阴极区，Ⅱ室消耗阴离子，生成,所以离子交换膜为阳离子交换膜，B正确。根据题图2可知，Ⅲ室中液体输送到Ⅰ室，Ⅰ室中硝酸根离子发生还原反应，可知Ⅲ室中生成硝酸根离子，所以Ⅲ室除了，还会发生的反应为，C正确。Ⅰ室发生反应，生成，左侧阴极转移 电子，消耗 硝酸根离子；双阴极通过的电流相等，所以右侧阴极同样转移 电子，右侧阴极反应消耗氧气的物质的量为，Ⅲ室发生反应,反应生成 硝酸根离子消耗 氧气，理论上需要消耗，质量为，D错误。
9．[2024·浙江三模]利用电化学方法富集海水中的锂，工作原理如下图所示。工作步骤如下：①向所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的进入而形成；②关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气。下列说法不正确的是（ ）
A. 上述过程中，电极1和电极2分别为阳极和阴极
B. 启动电源1时，阴极上的电极反应为
C. 启动电源2时，中的脱出进入腔室2
D. 当有脱出时，电极2上产生（标准状况下）的
【答案】D
【解析】选D。启动电源1，使海水中 进入 而形成，中锰元素的化合价降低，电极为阴极，与电源1的负极相连，电极反应式为；电极1为阳极，连接电源1的正极，电极反应式为。关闭电源1和海水通道，启动电源2，向电极2上通入空气，使 中的 脱出进入腔室2，故电极2为阴极，电极反应式为，电极为阳极，电极反应式为。上述过程中，电极1和电极2分别为阳极和阴极，故A正确；启动电源1时，阴极上的电极反应为，故B正确；启动电源2时，中的 脱出进入腔室2，故C正确；当 脱出时，电极2为阴极，电极2上不产生，而是消耗氧气，故D错误。
10．[2024·淄博二模]调节溶液的，当溶液中的氨基酸主要以两性离子存在时，分子整体呈电中性，此时溶液的为该氨基酸的，谷氨酸的为,丙氨酸的为,赖氨酸的为9.74。已知：
可以利用如下图所示的装置分离这三种氨基酸，、为离子交换膜。下列说法不正确的是（ ）
A. 阳极的电极反应为
B. 应采用阳离子交换膜，应采用阴离子交换膜
C. 原料室的应控制在6.02
D. 在产品室1中，可以收集到赖氨酸
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，阳极室电解 溶液，电极反应为；阴极室电解 溶液，电极反应为；经 膜进入产品室1，经 膜进入产品室2，故 膜为阳离子交换膜，膜为阴离子交换膜；根据三种氨基酸的 可知，产品室1显酸性，故在产品室1中可收集到谷氨酸，产品室2显碱性，故在产品室2中可收集到赖氨酸，丙氨酸留在原料室。
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