2022-2024年高考化学试题分类专项复习：电化学及其应用（教师卷）

三年真题上

4M07电化学及其应用

目制鲁港。绢施管

考点三年考情（2022-2024）命题趋势

♦原电池、化学电源：2024安徽卷、2024全国甲

卷、2024新课标卷、2024河北卷、2024江苏卷、

2024北京卷、2023广东卷、2023全国乙卷、2023

新课标卷、2023山东卷、2023辽宁卷、2022全国

甲卷、2022全国乙卷、2022福建卷、2022广东

高考对于电化学板块内容的考查变

卷、2022浙江卷、2022辽宁卷、2022山东卷、

化变化不大，主要考查陌生的原电

2022湖南卷

池装置和电解池装置的分析，对于

♦电解池的工作原理及应用：2024黑吉辽卷、

电解池的考查概率有所提高，特别

考点1电化学2024湖北卷、2024山东卷、2024湖南卷、2024

是利用电解池生产化工品和处理环

及其应用甘肃卷、2024广东卷、2023全国甲卷、2023湖北

境污染物成为命题特点。问题的落

卷、2023辽宁卷、2023北京卷、2023广东卷、

脚点主要是在电极的极性判断、两

2023湖南卷、2023浙江卷、2022广东卷、2022

极发生的反应情况和电解液成分的

天津卷、2022海南卷、2022辽宁卷、2022重庆

参与情况这些问题上。

卷、2022湖北卷、2022北京卷、2022河北卷、

2022浙江卷

♦金属的腐蚀与防护：2024浙江卷、2024广东

卷、2022辽宁卷、2022河北卷、2022湖北卷、

2022广东卷

窃窗倒缀。阖逾退国

考法01原电池、化学电源

1.（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Zn-TCPP（局部结构

如标注框内所示）形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSCU和KI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

2+

B.电池总反应为：I3+Zn,^Zn+3P

C.充电时，阴极被还原的Z#+主要来自Zn-TCPP

D.放电时，消耗0.65gZn,理论上转移0.02mol电子

【答案】C

【分析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为

Zn-2e=Zn2+.则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zd+fZe-Zn；正极上发生g+2e.=3「,

则充电时，该电极为阳极，电极反应式为3r，日二月。

【解析】A.标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和

碳氢键等多种共价键，还有由N提供孤电子对、Zi?+提供空轨道形成的配位键，A正确；

B.由以上分析可知，该电池总反应为写+Znbg_AZn2++31,B正确；

C.充电时，阴极电极反应式为Zn2++2e-=Zn，被还原的ZM+主要来自电解质溶液，C错误；

D.放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zi?+,因此消耗0.65gZn（物质的量为O.Olmol）,理论上转

移0.02mol电子，D正确;

综上所述，本题选C。

2.（2024•全国甲卷）科学家使用3-MnCh研制了一种MnCh-Zn可充电电池（如图所示）。电池工作一段时间

后，MnCh电极上检测到MnOOH和少量ZnMmCU。下列叙述正确的是

A.充电时，Zi?+向阳极方向迁移-45b-

B.充电时，会发生反应Zn+MnO2=ZnMn2O4

C.放电时，正极反应有MnO2+H2O2+e-=MnOOH+OH-

ZnSCU水溶液

D.放电时，Zn电极质量减少0.65gl,MnCh电极生成了OSOmolMnOOH

【答案】C

【分析】Zn具有比较强的还原性，MnOz具有比较强的氧化性，自发的氧化还原反应发生在Zn与MnCh

之间，所以MnC\电极为正极，Zn电极为负极，则充电时MnO2电极为阳极、Zn电极为阴极。

【解析】A.充电时该装置为电解池，电解池中阳离子向阴极迁移，即Zt?+向阴极方向迁移，A不正确；

B.放电时，负极的电极反应为Zn-2e「=Zn2+,则充电时阴极反应为Zn2++2e=Zn,即充电时Zn元素化合

价应降低，而选项中Zn元素化合价升高，B不正确；

C.放电时MnO?电极为正极，正极上检测到MnOOH和少量ZnMn2c>4，则正极上主要发生的电极反应是

MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH-,C正确；

D.放电时，Zn电极质量减少0.65g(物质的量为O.OlOmol),电路中转移0.020mol电子，由正极的主要

反应MnOz+H'O+e=MnOOH+OH一可知，若正极上只有MnOOH生成，则生成MnOOH的物质的量为

0.020mob但是正极上还有ZnMnq”生成，因此，MnOOH的物质的量小于0.020mol,D不正确；

综上所述，本题选C。

3.(2024.新课标卷)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO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2c6Hl2。6+。2=2c6Hl2。7

B.b电极上CuO通过Cu(II)和Cu(I)相互转变起催化作用

C.消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入

D.两电极间血液中的Na卡在电场驱动下的迁移方向为b—a

【答案】C

【分析】由题中信息可知，b电极为负极，发生反应C4。—2F+201r=2CUO+H2。，然后再发生

C6H12O6+2CuO=C6H12O7+Cu2O；a电极为正极，发生反应O2+4F+2H=4OH,在这个过程

中发生的总反应为2c6珥2。6+O2=2C6H]2O7。

【解析】A.由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的。2在a电极上得电子生

成OH-电极反应式为。2+4仁+2H2(3=4OH-；b电极为电池负极，CqO在b电极上失电子转化成

CuO,电极反应式为C%。—2e-+2OH-=2CuO+H2。，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被

还原为Cu2O,则电池总反应为2c6Hl2。6+。2=2c6Hl2。7,A正确;

B.b电极上CuO将葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸后被还原为c4。，Cu2O在b电极上失电子转化成

CuO,在这个过程中CuO的质量和化学性质保持不变，因此，CuO通过Cu(II)和Cu(I湘互转变起催化

作用，B正确；

C.根据反应2c6珥2。6+02=2©6珥2。7可知，1molC6Hl2。6参加反应时转移2moi电子，

18mge6H]2（）6的物质的量为0」mmol,则消耗18mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2mmol电子流入，C

错误；

D.原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故Na+迁移方向为b->a,D正确。

综上所述，本题选C。

4.（2024•河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-C。？电池，以Mg（TFSI%为电解质，电解

液中加入1,3-丙二胺（PDA）以捕获C。？，使放电时C。2还原产物为MgC?。」。该设计克服了MgCX^导

电性差和释放C。2能力差的障碍，同时改善了Mg2+的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。

A.放电时，电池总反应为2COz+Mg=MgC2O4

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Mg电极流向阳极，Mg2+向阴极迁移

D放电时，每转移Imol电子，理论上可转化ImolC。？

【答案】C

【分析】放电时C02转化为MgC2O4,碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时,

多孔碳纳米管电极为正极、Mg电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、Mg电极为阴极：

定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。

电极过程电极反应式

放电Mg-2e-=Mg2+

Mg由极

充电Mg2++2e-=Mg

2+

放电Mg+2CO2+2e=MgC2

多孔碳纳米管电极

充电2+

MgC2O4-2e=Mg+2C(J

【解析】A.根据以上分析，放电时正极反应式为Mg2++2CX)2+2e-=MgC2O4、负极反应式为

2+

Mg-2e=Mg,将放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应：Mg+2CO2=MgC2O4,故

A正确；B.充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与

电源正极连接，故B正确；

C.充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg?+向阴极迁移，故C错

误；

D.根据放电时的电极反应式乂82++2032+20一=乂8©2。4可知，每转移2moi电子，有2moic。2参与反

应，因此每转移Imol电子，理论上可转化ImolCO?,故D正确；

故答案为：Co

5.(2024.江苏卷)碱性锌锦电池的总反应为Zn+2MnC)2+H2。=ZnO+2MnOOH,电池构造示意图如图

所示。下列有关说法正确的是

锌粉和KOH

MnO抑KOH

隔膜.

A.电池工作时，Mn。？发生氧化反应

B.电池工作时，OH-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ImolMnOOH,转移电子数为2x6.02x1()23

【答案】C

【分析】Zn为负极，电极反应式为：Zn-2e-+20H-=ZnO+H2O,M11O2为正极，电极反应式为：

MnO2+e+H20=MnOOH+OHo

【解析】A.电池工作时，Mn。？为正极，得到电子，发生还原反应，故A错误；

B.电池工作时，OH-通过隔膜向负极移动，故B错误；

C.环境温度过低，化学反应速率下降，不利于电池放电，故C正确；

D.由电极反应式乂11。2+片+1120=乂110011+011「可知，反应中每生成ImolMnOOH,转移电子数

为6.02x1()23,故D错误；

故选Co

6.(2024・北京卷)酸性锌镒干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是

)

石墨电极

-二氧化锦和炭黑

一氯化铁和氯化锌

'锌筒

A.石墨作电池的负极材料B.电池工作时，NH；向负极方向移动

C.Mil。?发生氧化反应D.锌筒发生的电极反应为Zn-2，『Zn2+

【答案】D

【解析】酸性锌铳干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，负极发生失电子的氧化反应

Zn-2e^=Zn2+,A错误，D正确；原电池工作时，阳离子向正极（石墨电极）方向移动，B错误;

Mil。？发生得电子的还原反应，C错误。

7.（2023•广东卷）负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除cr实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列

说法正确的是

A.Ag作原电池正极

B.电子由Ag经活性炭流向Pt

C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e=4OH

D.每消耗标准状况下1L2L的。”最多去除1mold

【答案】B

【分析】在汽得电子发生还原反应，Pt为正极，C1-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。

【解析】A.由分析可知，C1-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；

B.电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确；

C.溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为G>2+4H++4e-=2H2。，C错误；

D.每消耗标准状况下1L2L的。②，转移电子2mol,而2moic「失去2moi电子，故最多去除2moic「，D

错误。

故选Bo

8.（2023・全国乙卷）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-硫电池

的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪瞠膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另

+

一电极。工作时，在硫电极发生反应：Js8+e-T；S:，1s:+e-—S:，2Na+yS+2(1-y)e-^Na2Sx

钠电极

电解质

b-^电极

下列叙述错误的是

A.充电时Na+从钠电极向硫电极迁移

B.放电时外电路电子流动的方向是a—b

Y

C.放电时正极反应为：2Na++gS8+2e--Na2sx

o

D.炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能

【答案】A

【分析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。

【解析】A.充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，

A错误；

B.放电时Na在a电极失去电子，失去的电子经外电路流向b电极，硫黄粉在b电极上得电子与a电极释

放出的Na+结合得到NazSx,电子在外电路的流向为a—b,B正确；

V

C.由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式为2Na++gS8+2e--Na2Sx,C正确；

O

D.炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电极的导电性能，D正确；

故答案选A。

9.(2023・新课标卷)一种以V2O5和Zn为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所

示。放电时，Zn为可插入VQ5层间形成Zn^VzC^nH?。。下列说法错误的是

K/龌像第觌

V2O5ZnxV2O5rtH2O

Zn电极V2O5电极J

Zn(CF3so3)2水溶液

U__________________________U

A.放电时V2O5为正极

B.放电时如2+由负极向正极迁移

C.充电总反应：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O

2+

D.充电阳极反应：ZnxV2O5-nH2O-2xe=xZn+V2O5+nH2O

【答案】C

【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为

xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O。

【解析】A.由题信息可知，放电时，及2+可插入V2O5层间形成ZnxVzCVnHzO,V2O5发生了还原反应，

则放电时V2O5为正极，A说法正确；

B.Zn为负极，放电时Zn失去电子变为ZY+,阳离子向正极迁移，则放电时Zn"由负极向正极迁移，B

说法正确；

C.电池在放电时的总反应为xZn+VzOs+nHzOZnxVzCVnHq,则其在充电时的总反应为

ZnxV2O5nH2°X=Zn+V2O5+nH2O，C说法不正确；

D.充电阳极上ZnC/Vn^O被氧化为V2O5,则阳极的电极反应为

2+

ZnxV2O5.nH2O-2xe=xZn+V2O5+nH2O,D说法正确；

综上所述，本题选C。

10.(2023•山东卷)利用热再生氨电池可实现CuSC)4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两

室均预加相同的CuSOa电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是

A.甲室Cu电极为正极

B.隔膜为阳离子膜

2+2+

C.电池总反应为：Cu+4NH3=[Cu(NH3)4]

D.NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响

【答案】CD

【解析】A.向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成

2+

[CU(NH3)4],因此甲室Cu电极为负极，故A错误；

B.再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入

氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；

C.左侧负极是Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4「，正极是Ci?++2片=Cu,则电池总反应为：

2+2+

Cu+4NH3=[Cu(NH3)4],故C正确；

D.NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成[CU(NH3)4「，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此

将对电池电动势产生影响，故D正确。

综上所述，答案为CD。

11.（2023•辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是

质子交换膜

A.放电时负极质量减小

B.储能过程中电能转变为化学能

C.放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧

3+2+

D.充电总反应：Pb+SO；-+2Fe=PbSO4+2Fe

【答案】B

【分析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSCU,则多孔碳电极为正极，正极

上Fe3+得电子转化为Fe2+,充电时，多孔碳电极为阳极，Fe?+失电子生成Fe3+,PbSC>4电极为阴极，PbSO4

得电子生成Pb和硫酸。

【解析】A.放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSCU附着在负极上，负极质量增大，A错误；

B.储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；

C.放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错

误；

D.充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO：+2Fe3+,D错误；

故答案选B。

12.（2022.全国甲卷）一种水性电解液Zn-MnCh离子选择双隔膜电池如图所示（K0H溶液中，Zn?+以

Zn（OH）j存在）。电池放电时，下列叙述错误的是

MnCh电极离子选择隔膜Zn电极

X

W

二

三

一

W二

二

1夜

H2-&$04溶液-KOH溶液

IIIIII

A.II区的K+通过隔膜向III区迁移

B.I区的SOj通过隔膜向II区迁移

+2+

C.MnCh电极反应：MnO2+2e+4H=Mn+2H2O

+2+

D.电池总反应：Zn+4OH+MnO2+4H=Zn（OH）t+Mn+2H2O

【答案】A

【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，III区Zn为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-

=Zn(OH)4,I区MnCh为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2。；电池在工作过程中，由

于两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因

此可以得到I区消耗H+,生成Mn2+,II区的K+向I区移动或I区的SO；向II区移动，III区消耗0H-,

生成Zn(OH);,II区的SO7向III区移动或III区的K+向II区移动。据此分析答题。

A.根据分析，II区的K+只能向I区移动，A错误；

B.根据分析，［区的SO:向II区移动，B正确；

C.MnCh电极的电极反应式为MnC)2+2e-+4H+=Mn2++2H2O,C正确；

D.电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)：+Mn2++2H2O,D正确；

故答案选A。

13.(2022•福建卷)一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为KOH和Zn(CH3coOh水溶液。将电

池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如下图所示。下列说法正

确的是

n

A.化学自充电时，c(OH-)增大

B.化学自充电时，电能转化为化学能

C.化学自充电时，锌电极反应式：Zn2++2e-=Zn

D.放电时，外电路通过0.02mol电子，正极材料损耗0.78g

【答案】A

【解析】A.由图可知，化学自充电时，消耗02,该反应为O2+2H2O+4e-=4OH;dOH」增大，故A正

确；

B.化学自充电时，无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B错误；

C.由图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2+2H2O+4e=4OH,故C错误;

K+,外电路通过0.02mol电子时，正极物质增力口0.02molK+,增力口的质量为0.02molx39g/mol=0.78g,故D

错误；

故选A„

14.(2022•全国乙卷)Li-O,电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年来科学家研

究了一种光照充电Li-O2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(片)和空穴(h+),驱动阴极反应

(Li++e=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充电。下列叙述错误的是

4光

催

金

化

属

空

电

锂

L极

电

质

A.充电时，电池的总反应Li？。？=ZLi+O?

B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C.放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移

D.放电时，正极发生反应O2+2Li++2e-=Lia

【答案】C

【解析】充电时光照光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应(Li++e=Li+)和阳极反应

++

(Li2O2+2h=2Li+O2),则充电时总反应为Li2O2=2Li+O2,结合图示，充电时金属Li电极为阴极，光催

化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作答。

A.光照时，光催化电极产生电子和空穴，驱动阴极反应和阳极反应对电池进行充电，结合阴极反应和阳

极反应，充电时电池的总反应为Li2O2=2Li+O2,A正确；

B.充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率

与光照产生的电子和空穴量有关，B正确；

C.放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li+从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；

D.放电时总反应为2Li+O2=Li2C>2,正极反应为O2+2Li++2e-=Li2O2,D正确；

答案选c。

15.（2022・广东卷）科学家基于C1?易溶于Cd,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：NaTi2（PO41+2Na+2e-=Na3Ti2（PO4）3o下列说法正确的

是

A.充电时电极b是阴极

B.放电时NaCl溶液的pH减小

C.放电时NaCl溶液的浓度增大

D.每生成ImolCL，电极a质量理论上增加23g

【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gTVPQ}-26-=可7772（/。4）3+2认?+

可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；

C.放电时负极反应为他耳（尸。,）3-21=此/%（尸。4）3+22+，正极反应为C72+2e-=23,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2b-2b=以个，阴极反应为由得失电

子守恒可知，每生成ImolCL,电极a质量理论上增加23g/molx2moi=46g,故D错误；

答案选C。

16.（2022•浙江卷）通过电解废旧锂电池中的LiMnq,可获得难溶性的Li2cO3和MnO2,电解示意图如下

（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计）。下列说法

不正确的是

滤布

A.电极A为阴极，发生还原反应

2++

B.电极B的电极发应：2H2O+Mn-2e=MnO2+4H

C.电解一段时间后溶液中Mn"浓度保持不变

D.电解结束，可通过调节pH除去Mi?+，再加入Na2cO3溶液以获得Li2cO3

【答案】C

【解析】A.由电解示意图可知，电极B上Md+转化为了MnCh,锦元素化合价升高，失电子，则电极B

为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；

B.由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnCh,电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-

+

=MnO2+4H,B正确；

++2+

C.电极A为阴极，LiMmCU得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H=2Li+4Mn+8H2O,依据得失

++2+2+

电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H=2Li+Mn+3MnO2+2H2O,反应生成了Mn,Md+浓度增

大，C错误；

++2+

D.电解池总反应为：2LiMn2O4+4H=2Li+Mn+3MnO2+2H2O,电解结束后，可通过调节溶液pH将锦离

子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确；

答案选C。

17.（2022・辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是

+

A.放电时负极反应：Na3Ti2（PO4）3-2e-=NaTi2（PO4）3+2Na

B.放电时CL透过多孔活性炭电极向CCL,中迁移

C.放电时每转移Imol电子，理论上CCI4吸收O.5mol02

D.充电过程中，NaCl溶液浓度增大

【答案】A

+

【分析】放电时负极反应：Na3Ti2（PO4）3-2e-=NaTi2（PO4）3+2Na,正极反应：Cl2+2e=2Cl--消耗氯气，

放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl-2e-=C12,由此解析。

+

【解析】A.放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：Na3Ti2（PO4）3-2e=NaTi2（PO4）3+2Na,故

A正确；

B.放电时，阴离子移向负极，放电时cr透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；

C.放电时每转移Imol电子，正极：Cl2+2e=2Cr,理论上CC1,释放0.5molCl2,故C错误；

D.充电过程中，阳极：2Cr-2e-=Cb,消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误；

故选A„

18.（2022•山东卷）设计如图装置回收金属钻。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成

CO2,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoC）2（s）转化为c02+,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。下列说法正确的是

A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大

B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸

+2+

C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e=Li+Co+4OH

D.若甲室Co?+减少200mg,乙室Co?+增力口300mg,则此时已进行过溶液转移

【答案】BD

【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、

电解池反应原理分析解答。

A.电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，C02+在另一个电极上得到电

子，被还原产生C。单质，CH3coO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由

碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；

B.对于乙室，正极上LiCoCh得到电子，被还原为Co2+,同时得到Li+,其中的O与溶液中的H+结合

H2O,因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；

++2+

C.电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH,乙室电极反应式为：LiCoO2+e+4H=Li+Co+2H2O,C错

误；

D.若甲室Co2+减少200mg,电子转移物质的量为〃（e-）=2g।x2=0.0068mol,乙室Co2+增加300

59g/mol

03。

mg,转移电子的物质的量为w（e-）=k-xl=0.0051mol,说明此时已进行过溶液转移，D正确；

59g/mol

故合理选项是BD„

19.（2022・湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错

误的是

隔膜玻璃陶瓷

A.海水起电解质溶液作用

B.N极仅发生的电极反应：2H2O+2e=2OH+H2T

C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能

D.该锂-海水电池属于一次电池

【答案】B

【分析】锂海水电池的总反应为2Li+2H2O=2LiOH+H2T，M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极

为负极，电极反应为Lie=Li+,N极为正极，电极反应为2H2O+2e-=2OH-+H2f,同时氧气也可以在N极得

电子，电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-。

【解析】A.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A正确；

B.由上述分析可知，N为正极，电极反应为2H2O+2e=2OH-+H2T，和反应。2+40+2H2O40H,故B错

误；

C.Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；

D.该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；

答案选B。

考法02电解池的工作原理及应用

20.（2024・黑吉辽卷）“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HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为:

0+OHHOOHOyO

AVI+yH：o下列说法错误的是

HH-OHH

《电源｝

,惰性电极及催化剂,

HCOO

KOH溶液].r;\

KOH溶液

HCHO

Ia

阴离子交换膜

A.相同电量下H?理论产量是传统电解水的1.5倍

B.阴极反应：2H2O+2e=2OH+H2T

C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动

D,阳极反应：2HCHO-2e+4OH=2HCOO+2H2O+H2T

【答案】A

【解析】

【分析】据图示可知，b电极上HCHO转化为HCOO,而HCHO转化为HCO。为氧化反应，所以b电

极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理

区嚅脸嫣v-丁+品可知:反应区叫做一后生

成的H0vo转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H;生成

HN

的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH=HCOO+H2O,而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应

生成氢气，即2H-2e-=H2f,阴极水得电子生成氢气：2H2O-2e-=H2f+2OH-。

【解析】A.由以上分析可知，阳极反应：@HCHO+OH-e-^HCOOH+-H2,©HCOOH+OH=HCOO

2

+H20,阴极反应2H2O-2e-=H2f+2OH,即转移2moi电子时,阴、阳两极各生成ImolHz,共2m0IH2,而

电角革

传统电解水：2H2O=2H2T+O2T,转移2moi电子，只有阴极生成Imollh,所以相同电量下H2理

论产量是传统电解水的2倍，故A错误；

B.阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O-2e-=H2f+2OH-,故B正确；

C.由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-,负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电

中性，OH通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；

D.由以上分析可知，阳极反应涉及至ij：@HCHO+OH-e-^HCOOH+-H,@HCOOH+OH=HCOO

22

+H2O,由(①+②)x2得阳极反应为：2HCHO-2e+40H=2HC00+2H2O+H2T,故D正确；

答案选A。

21.(2024・湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2ca,和NH20H电化学催化合成

甘氨酸，原理如图，双极膜中H2。解离的H+和OH在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲

醛转化为HOCH2。,存在平衡HOCH2Cr+OH-B［OCH2O『+H2O。Cu电极上发生的电子转移反

应为［OCH?。］匕厘=HCOO+H•。下列说法错误的是

HO

B.理论上生成ImolJ^N+CH2coOH双极膜中有4molH2O解离

C.阳极总反应式为2HCHO+4OH、2e-=2HCOCT+H2T+2H2O

D.阴极区存在反应H2c2C)4+2H++2e-=CH0C00H+H2。

【答案】B

【分析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O：HCHO+OH-HOCH2O,存在平衡HOCH2O+OHU

[OCH2OF+H2O,Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2-e=HCOO-+H-，H•结合成H2,Cu电极为阳

极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：

++

H2C2O4+2e+2H=OHC—COOH+H2O,OHC—COOH与HO—NH3反应生成HOOC—CH-N—OH：OHC—

++

COOH+HO—NH3^HOOC—CH=N—OH+H2O+H,HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成

+

H3NCH2COOH：HOOC—CH=N—0H+4e-+5H+=H3N+CH2coOH+H2O„

【解析】A.根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH、同时生成H2O,故电解一段时间后阳极区c（OH-）

减小，A项正确；

B.根据分析，阴极区的总反应为H2c2O4+HO—N+H3+6e-+6H+=H3N+CH2co0H+3H2。，ImolIhO解离成

ImolH^DImolOH-,故理论上生成I1110IH3N+CH2coOH双极膜中有6m0IH2C）解离，B项错误；

C.根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+40H-=2HCOO+H2T+2H20,C项正确；

D.根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2c2O4+2e-+2H+=OHC—8OH+H2O,D项正确；

答案选B。

22.（2024・山东卷）以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合

的循环方式，可实现高效制H?和。2,装置如图所示。下列说法错误的是

泵BrOj

A.电极a连接电源负极

B.加入Y的目的是补充NaBr

电角军

C.电解总反应式为BF+3H2O^=BrC)3+3H2T

D.催化阶段反应产物物质的量之比n(Z):n(Brj=3:2

【答案】B

【分析】电极b上Br■发生失电子的氧化反应转化成Br。］,电极b为阳极，电极反应为Br-6e-3H2O=BrC)3

电解

+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H2f；电解总反应式为Br+3H2。^BrO#3H2?；

催化循环阶段BrC)3被还原成B「循环使用、同时生成02,实现高效制H2和02,即Z为。2。

【解析】A.根据分析，电极a阴极，连接电源负极，A项正确；

B.根据分析电解过程中消耗H2O和Br;而催化阶段BrC)3被还原成Br循环使用，故加入Y的目的是补

充H2O,维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；

电解

C.根据分析电解总反应式为Br+3H2。^BrO/3HC项正确；

D.催化阶段，Br元素的化合价由+5价降至-1价，生成ImolBr得到6moi电子，O元素的化合价由-2价

升至0价，生成ImolCh失去4moi电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比”(Ch)：w(Br)=6：

4=3：2,D项正确；

答案选B。

23.(2024・湖南卷)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4c时，伴随少量。2生成，电解原

理如图所示，下列说法正确的是

A.电解时，OH一向Ni电极移动

B.生成CGN：6的电极反应：2C3N8H4+80H--4e-=C6N^6+8H2O

C.电解一段时间后，溶