2025高考化学一轮复习：电化学原理的综合应用（解析版）

考点24电化学原理的综合应用

目录

错误!未定义书签。

1.高考真题考点分布1

2.命题规律及备考策略1

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考法01多池串联的两大模型及原理2

考法02电化学装置中的膜技术应用错误!未定义书签。

考法03电化学有关计算11

好题冲关

16

1.高考真题考点分布

考点内容考点分布

多池串联2022・山东卷，3分；2021•广东卷，3分；

膜技术应用2024•河北卷，3分；2024•湖北卷，3分；2024•辽宁卷,3分；2024•广东卷，3分；

2023•广东卷，3分；2023•全国甲卷，6分；2023•辽宁卷，3分；2023•湖北卷，3分；

2023•山东卷，3分；2023•浙江卷，3分；2023•重庆卷，3分；2022•湖南卷，3分；

2022•全国甲卷，6分；

2024•安徽卷，3分；2024•全国甲卷，6分；2024.新课标卷，6分；2024.浙江卷，3分；

电化学有关计算2024•江苏卷，3分；2024•甘肃卷，3分；2024•湖南卷，3分；2023•海南卷，3分；

2023•广东卷,3分；2023•辽宁卷,3分；2023•湖南卷，3分；2023•重庆卷，3分；

2.命题规律及备考策略

【命题规律】

高频考点从近几年全国高考试题来看，多池串联主要考查电极类型判断、电极反应式的书写等；原电池和

电解池的相关计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的

量求电荷量等仍是高考命题的热点。

【备考策略】

【命题预测】

预计2025年高考会以新的情境载体考查考查电化学膜技术的应用、电极方程式书写、利用得失电子守恒

计算等是高考命题的重要趋势，题目难度一般较大。

考法01多池串联的两大模型及原理分析

1.常见串联装置图

C1）外接电源与电解池的串联（如图）

A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。

（2）原电池与电解池的串联（如图）

图甲

图乙

显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。

2.“串联”类装置的解题流程

考向01考查外接电源与电解池的串联

【例1】（2024•河北秦皇岛•一模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2O,下列关于该装置

工作时的说法正确的是（）

A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成

B.甲池中负极反应式为N2H厂4屋=N2+4H+

C.甲池和乙池中溶液的pH均减小

D.当甲池中消耗3.2gN2H4时，乙池中理论上最多产生6.4g固体

【答案】C

【解析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电

极为阳极，Ag电极为阴极，阴极上C/+得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反

应式不出现H+,B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小，乙

池的总反应式为2C11SO4+2H2O要皂2C11+O2T+2H2so4，电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2g

N2H4的物质的量为0.1mol,转移电子的物质的量为0.4mol,产生0.2molCu,质量为12.8g,D错误。

考向02考查原电池与电解池的串联

【例2】（2024•广东•三模）西北工业大学推出一种新型Zn-NCh电池，该电池能有效地捕获NCh并将其转

化为N0£。现利用Zn-NCh电池将产生的NOW电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是

A.c电极的电势比d电极的电势高

B.当电路中转移2moie-时，丙室溶液质量减少18g

C.电解池的总反应式为2H++2NO；+2H2O=2NH3+3O2t

D.为增强丙中水的导电性，可以加入一定量的NaCl固体

【答案】B

【分析】由图可知，左池为原电池，Zn电极为原电池负极，b电极为原电池正极，则与原电池相连的右池

为电解池。与原电池负极相连的c极为电解池阴极，与原电池正极相连的d极为电解池阳极。

【解析】A.c为阴极、d为阳极，c电极的电势比d电极的电势低，A错误；

B.丙室中阳极上水失电子产生氧气，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2f,当电路中转移2moie-时，丙室产

生氧气减少的质量为16g,同时会有2moi质子转移至乙室，则丙室溶液质量减少量为

16g+2molx1g/mol=18g,B正确；

C.电解池溶液为亚硝酸盐溶液，反应物中不出现H+,电解池总反应为2NO£+4H2O=2NH3+3O2T+

2OH-,C错误；

D.放电顺序：Cl>0H-,若加入NaCl,会在阳极放电产生Cb,并不能生成H+迁移至乙室去平衡电

荷，导致电解反应生成氨难以发生。可加入硫酸钠固体增强溶液导电性，D错误；

故答案为：B。

【思维建模】

(1)多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。

(2)与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生

的反应。

【对点1](2024•黑龙江•模拟)二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交

换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和

废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题：

(1)甲池在放电过程中的负极反应式为o

(2)乙池中通入废气SCh的电极为—极，电池总反应的离子方程式为0

(3)b为(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4L浓度为0.6moLLr的盐酸时，M室

中的溶液的质量变化为(溶液体积变化忽略不计)。

(4)若在标准状况下，甲池有5.6LCh参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为L。

+

【答案】(l)NO+2H2O—3e-=NO3+4H+(2)阳5SO2+2NO+8H2O=^=2NHt+5S0F+8H(3)阴

减小18g(4)15.68

【解析】(1)甲池在放电过程中，负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为NO+2H2。

-3e-=NO?+4H+o(2)乙池中通入废气SCh的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应

生成硫酸根离子，阴极一氧化氮发生还原反应生成钱根离子，电池总反应的离子方程式为5so2+2NO+

+

8H2O^^2NH；+5SOr+8Ho(3)丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通

过a膜进入浓缩室；N室中氯离子通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓

-1

缩室得到4L浓度为0.6mol-Lr盐酸时，迁移过来的氢离子为4Lx(0.6moLLr—0.1mol-L)=2mol；2H2O

—4e-^4H++O2T,则反应1mol水，M室中溶液的质量变化为减少1molxl8g-mor1=18go(4)乙池中

SCh转化为硫酸根离子、NO转化为钱根离子；若标准状况下，甲池有5.6LC)2(为0.25mol)参加反应，根据

_4

得失电子守恒可知，C)2~4e一〜2sCh〜/O，则乙池中处理废气(SCh和NO)共0.7mol,总体积为15.68L。

【对点2](2024•山东•模拟预测)利用如下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Ag电极电势高于甲室

B.Cl电极的反应为2C1-2e-=Cl2

C.膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜

D.当乙室Ag电极的质量增加21.6g时，理论上NaCl溶液减少11.7gNaCl

【答案】C

【分析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室Ag电极发生Ag-F=Ag+,

该电极为负极，乙室的Ag电极发生Ag++b=Ag,该电极为正极，故C1电极为阳极，C2电极为阴极，

NaCl溶液中阳离子Na+移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子C「移向阳极室，膜1为阴离子交换

膜，从而模拟实现海水淡化。

【解析】A.由上述分析可知，乙室的Ag电极为正极，故电势高于甲室，A正确；

B.C1电极为阳极，电极反应为2c「-2e-=CL，B正确；

C.NaCl溶液中阳离子Na+移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子Cr移向阳极室，膜1为阴离子交

换膜，C错误；

D.乙室的Ag电极发生Ag++e-=Ag,增加21.6g为生成的Ag的质量，物质的量为二16g=0.2mol,转

108g/mol

移电子0.2mol,理论上NaCl溶液移向阳极室的C「为0.2moL移向阴极室的Na卡为0.2moL故质量减少

0.2molx35.5g/mol+0.2molx23g/mol=l1.7g,D正确；

答案选c。

考法02电化学装置中的膜技术应用

L常见的隔膜

隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：

(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。

(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。

(3)质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。

2.隔膜的作用

(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。

(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.“隔膜”电解池的解题步骤

第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。

第二步，写出电极反应式，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。

第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产

物因发生反应而造成危险。

考向01“隔膜”在新型电池中的应用

[例1](2024•山东青岛・二模)我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外

供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是（）

A.电极电势：Zn/ZnO电极＜MoS2电极

B.Zn/ZnO电极的反应式为Zn—2屋+2011——ZnO+HzO

C.电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小

D.电子流向：Zn/ZnO电极一负载一M0S2电极

【答案】C

【解析】Zn/ZnO电极为负极，M0S2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；正极区消耗的H卡源于

双极膜解离出的H+,且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负

极-负载-正极，D正确。

考向02“隔膜”在电解池中的应用

【例2】（2024•河南安阳•三模）科学家设计了一种COz-HMF协同转化装置，如图所示。图中的双极膜中

间层中的H2。解离为H+和OH-,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列叙述正确的是

A.催化电极A的电势高于催化电极B

B,阳极的电极反应式为°HC飞）-通（汨_6e-+8OH-=OOC^O^COO+6HO

C.每生成Imol甲酸，双极膜处有Imol的水解离

D.转移相同电子时，理论上消耗的CO?和HMF物质的量之比为1：3

【答案】B

【分析】由图可知，二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸，则催化电极A为阴极，催化电极B为阳

极。

【解析】A.催化电极A为阴极，催化电极B为阳极，催化电极A为阴极（与电源负极相连），催化电极B

为阳极，阳极电势高于阴极，故催化电极A的电势低于催化电极B,A错误；

B.在碱性条件下，阳极的°HC飞》-CH2°H失去电子发生氧化反应生成竣基盐，电极反应式为

OHC^rCHQH_6e+8OH:8。一+6应。，B正确；

+

C.二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸：CO2+2e+2H=HCOOH,则每生成Imol甲酸，转移2moi

电子，双极膜处有2moi的水解离，C错误；

D.结合BC分析的电极反应可知，转移相同电子时，理论上消耗的CO?和HMF物质的量之比为3:1,D

错误；

故选B。

【思维建模】

（1）含离子交换膜电化学装置题的解题步骤

（2）在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能

防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的

是限制某些离子（或分子）的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或

防止造成危险等。

考向03隔膜在“多室”电解池的应用

【例3】（2024•山东淄博.三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。PO表示等含磷微

粒，HAP为Ca1°（P04）6（OH）2（M=1004g/mol）。下列说法错误的是

A.a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜

B.X为H2sC\,将其泵入吸收室用于吸收NH3

C.当电路中通过0.14mol电子，阴极增重1004g

2+

D.Ill室可发生反应：6H2PO；+14OH-+10Ca=Ca10（PO4）6（OH）2+12H2O

【答案】AC

【分析】由i室电极产生。2,Ui室电极产生H2可知，左侧为阳极，右侧为阴极，I室产生H+进入n室溶

液，为了保证II室溶液电中性，脱盐室中硫酸根离子进入n室，n室物质x为硫酸，故a膜为阳离子交换

膜，b膜为阴离子交换膜，n室硫酸泵入吸收室用于吸收N%,脱盐室中硫酸根经过b膜进入n室，则

Na+通过c膜进入HI室，c膜为阳离子交换膜。

【解析】A.根据分析，a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，A错误；

B.根据分析可知，II室物质X为硫酸，硫酸泵入吸收室用于吸收NH3,B正确；

C.in室电极为阴极，电极反应式2H20+26-=凡个+20斤，转移0.14mol电子，共生成O.WmolOFT,

QH-除了生成羟基磷灰石，还要与镂根反应，根据

2+

6H2PO；+14OH-+10Ca=Ca10（PO4）6（OH）2+12H2O,当参与反应的OH少于0.14mol,生成的羟基磷

灰石少于O.Olmol,O.Olmol羟基磷灰石为10.04g,故阴极增重小于10.04g,C错误；

D.III室要生成羟基磷灰石，根据得失电子守恒及电荷守恒：

2+

6H2PO；+14OH「+10Ca=Ca10（PO4）6（OH）2J+12H2O,D正确；

答案选ACo

【对点1］（2024•广东珠海.一模）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。2+4底-4H+=2氏0

【答案】A

【解析】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。电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为02+4/+

+

4H=2H2O,a电极附近pH升高，故C、D不符合题意。

【对点2](2024•陕西渭南•三模)利用新型合成酶(DHPS)可以设计一种能在较低电压下获得氢气和氧气的

电化学装置，如图所示。利用泵将两种参与电极反应的物质进行转移，使物质循环利用，持续工作。下列

说法错误的是

催化齐

A.反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)]3-+2HO—=4[Fe(CN)6]4-+OT+4H+

62光照2

B.隔膜为阴离子交换膜，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移

C.电极b与电源的负极相连，电极反应为DHPS+2H2O+2e=DHPS—2H+2OH

电解

D.该装置的总反应为2H2O-2H2f+O2T，气体N是H2

【答案】A

【分析】由图中装置可知为电解池，a电极是[Fe(CN)6]4-变为[Fe(CN)6/，Fe元素化合价由+2价变为+3

价，则a为阳极，电极反应式为[Fe(CN)6]4-e-=[Fe(CN)6产，b极为阴极，电极反应式为2H2O+2e=2OH-

+H2T，左侧[Fe(CN)6产变化生成[Fe(CN)6F-时，Fe元素化合价降低得电子，则反应器I中的为4[Fe(CN)6「

4

+40H_ffim4[Fe(CN)6]-+O2T+2H2O,所以气体M是氧气，则右侧产生气体N为氢气，隔膜应为阴离子交

换膜，允许OH透过，以此分析。

催化剂

【解析】A.由分析可知，反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)6]3-+4OH=^4[Fe(CN)6]4-+O2T+2H20,故

光照

A错误；

B.由分析可知，a电极是[Fe(CN)6产变为[Fe(CN)6]\Fe元素化合价由+2价变为+3价,则a为阳极，b极

为阴极，电解池中阴离子移向阳极，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移，故B正确；

C.由分析可知，阴极b发生的反应式为DHPS+2H2O+2e=DHPS-2H+2OH;故C正确；

D.根据图示以及本装置的作用可知，该装置的总反应为2H20/12H2T+O2T，气体N是氢气，故D正

确；

故选：Ao

【对点3](2024•黑龙江.三模)电解Na2sO4溶液制取某电池正极材料的前驱体NijCOiMnj(°H)2,其工作

333

原理如图所示，已知交换膜A为阴离子交换膜，下列说法正确的是

A.工作过程中，钛电极会不断溶解

B.通电一段时间，I室pH降低

C.撤去交换膜B,纯钛电极端前驱体的产率不会受到影响

D.当产生O.lmol的NiJC。lMnJ(°H)2时，纯钛电极上至少产生标准状况下4.48L气体

333

【答案】B

【分析】由图可知，前驱体在III室产生，金属阳离子会进入III室，与该极产生的OH生成前驱体，纯钛电

极反应式为2H2O+2e-=H2f+2OH-,纯钛电极作为电解池的阴极，接电源负极（b）,则a为正极，石墨电极为

阳极，阳极反应式为2H2O-4e=4H++O2T，发生氧化反应，II室中的阴离子会通过交换膜A移向阳极，据此

分析；

【解析】A.由图可知，前驱体在III室生成，则II室的金属阳离子进入III室，交换膜B为阳离子交换膜，

则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-=H2f+2OH-,OH与金属阳离子结合得到前驱体，钛电极

不会溶解，故A错误；

B.左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2f,交换膜A为阴离子交换膜，SO：进入I室，

H+浓度不断增大，I室pH降低，故B正确；

C.撤去交换膜B,相当于纯钛电极直接放入II室，会导致接受电子的物质不是水而是金属离子，导致金

属单质的生成，附着在前驱体上导致产率的降低，故C错误；

D.每生成O.lmol的NilColMni（OH）2,就相当于生成0.2molOH:由电极反应式2H2O+2e-=H2f+2OH-可

333

知，会生成0.1molH2,在标准状况下的体积为2.24L,故D错误；

答案为B。

考法03电化学有关计算

1.根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

2.根据电子守恒计算

（1）用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数

相等。

（2）用于混合溶液中电解的分阶段计算。

3.根据关系式计算

根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。

如以电路中通过4mol院为桥梁可构建以下关系式：

（式中M为金属，〃为其离子的化合价数值）

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化

学计算问题。

4.电流效率〃的计算

〃=生成黑普霍子数xl00%。先根据电极反应式计算出生成目标产物需要的电子的物质的量，再代入该

公式进行计算。

考向01考查原电池的计算

【例1】（2024・浙江.二模）K-O2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下

列说法错误的是（）

A.隔膜允许K+通过，不允许。2通过

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C.产生1Ah电量时，生成KO2的质量与消耗。2的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅蓄电池消耗0.9g水

【答案】D

【解析】金属性强的钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K+通过，不允许02通

过，故A正确；放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流

电源的正极相连，作电解池的阳极，故B正确；生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比为

(1molx71g-moF1):(1molx32gmo「32.22：1,故C正确；铅蓄电池充电时的总反应的化学方程式为

2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4,反应每消耗2moi水时，转移2moi电子，由得失电子守恒可知，消

耗3.9g钾时，铅蓄电池消耗水的质量为39::褊-凶8g.mo「=1.8g,故D错误。

【易错警示】

(1)同一■原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。

(2)同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等。

(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。

上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相

等计算。

考向02考查电解池的计算

【例2】(2024•湖南•模拟预测)用电解法处理废水中的NH：模拟装置如图所示。a、b为离子选择性透过

膜，下列说法正确的是

A.阳极室溶液由无色变成蓝色

B.阴极的电极反应式为4OH-4e-=2H2O+C)2T

C.a膜为阴离子选择性透过膜

D.每转移2moi电子，阴极室质量增重34g

【答案】A

【分析】根据知，Cu为阳极，阳极上Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+,电极反应式为Cu-2e=Cu2+,C

为阴极，电极方程式为：2H++2e=H2f,以此解答。

【解析】A.阳极上发生氧化反应，溶液由无色变为蓝色，A正确；

B.阴极上H+发生还原反应：2H++2e=H2f,B错误；

C.a膜为阳离子选择性透过膜，NH：通过a膜进入阴极室，C错误；

D.每转移2moi电子，有2moi的NH：进入阴极室，由阴极电极反应式可知有氢气产生，会释放出去，故

阴极室质量增重32g,D错误；

故选Ao

考向03考查电流效率

【例3】（2024•江苏南京•二模）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机

物）。

（1）导线中电子移动方向为。（用A、D表示）

（2）生成目标产物的电极反应式为。

（3）该储氢装置的电流效率〃=。（〃=生成嘉鬻鬻子数*率0%，计算结果保留小数点后1位）

【答案】（1）A—D

（2）C6H6+6H++6/=C6H12

（3）64.3%

【解析】（1）由装置图可知，电解池左边电极D上发生的反应是“苯加氢还原”，则电极D是阴极，故导

线中电子移动方向为A-D。（2）该电解池的目的是储氢，故目标产物为环己烷，则生成环己烷的电极反

应式为C6H6+6H++6e-^^=C6H12。（3）阳极生成的经过高分子电解质膜移动至阴极，一部分H

+与苯反应生成环己烷，还有一部分H+得电子生成H2（2H++2e-^^=H2f,阴极的副反应），左边

（阴极区）出来的混合气体为未参与反应的其他气体、未反应的苯（g）、生成的环己烷（g）和H2。设未

反应的苯蒸气的物质的量为xmol,生成的H2的物质的量为ymol,阴极生成的气态环己烷的物质的量为

（2.4—x）mol,得到电子的物质的量为6x（2.4—x）mol,阴极生成ymol氏得到2ymol电子，阳极

（电极E）的电极反应式为2H2。-41O2T+4H+,生成2.8molCh失去电子的物质的量为4x2.8

mol=11.2mol,根据得失电子守恒有6x（2.4—x）mol+2ymol=11.2mol；阴极出来的混合气体中苯蒸

气的物质的量分数为•=。1；联立解得尤=1.2,电流效率为6、moixioo%a64.3%。

10mol+ymol11.2mol

【对点1】（2024•山东济南・模拟）一种烷烧催化转化装置如图所示，下列说法正确的是（）

A.该装置将电能转化为化学能

B.H+向左侧迁移

C.负极的电极反应式为C2H6—2e-=C2H4+2H+

D.每消耗0.1molC2H6，需要消耗标准状况下的空气2.8L（设空气中氧气的体积分数为20%）

【答案】C

【解析】根据装置图可知，Fe-Co合金作电池的负极，C2H6在负极失去电子，发生的电极反应：C2H6-2e

+

=C2H4+2H;右侧为正极，氧气得电子与氢离子反应生成水。该装置为原电池，将化学能转化为电能，

A错误；H+向正极移动，即向右侧迁移，B错误；每消耗0.1molC2H6，转移0.2mol电子，需要消耗0.05

mol氧气，则需消耗标准状况下的空气5.6L（设空气中氧气的体积分数为20%）,D错误。

【对点2］（2024•山东日照•二模）乙烯的产量可用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平，通过电解可

实现乙烯的高效利用，电解装置如图所示（a、b电极均为惰性电极）。下列说法正确的是

A.N是电源负极

B.离子交换膜是阴离子交换膜

+

C.a电极反应式为2c2H4+2H2O-4e.=CH3coOC2H5+4H

D.消耗2.24LC2H，标准状况下），阴极区溶液质量减少0.2g

【答案】AC

【解析】A.根据电解装置图可知，电极a上C2H2生成CH3coOC2H5发生氧化反应，故电极a为阳极，M

是电源的正极，则N是电源的负极，A正确；

B.b极为阴极，反应式为2H++2e-=出，则a极生成的H+向b极移动，故离子交换膜应是阳离子交换膜，

B错误；

C.a电极为阳极，发生氧化反应，反应式为2c2H4+2H2O-4e-=CH3COOC2H5+4H+,C正确；

D.标准状况下消耗2.24LC2H4即ImolC2H4发生反应，则a极生成2moiH+,同时向b极移动2moiH+,阴

极区溶液质量不变，D错误；

故选ACo

【对点3］（2024・河南安阳.三模）如图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有

机物）。已知储氢装置的电流效率〃=生成曹黑黑曹子数X100%，下列说法错误的是（）

A.若〃=75%,则参加反应的苯为0.8mol

B.过程中通过C-H键的断裂实现氢的储存

C.采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失

D.生成目标产物的电极反应式为C6H6+61+6H+C6H12

【答案】B

【解析】装置右侧反应中C6H6得电子被还原为C6H12,所以装置右侧为阴极，左侧为阳极，阳极的电极反

应为2H20—4/（M+4H+,生成的O2的物质的量w（O2）=1.6mol,反应转移电子的物质的量

〃）=1.6molx4=6.4moL若储氢装置的电流效率为75%,则生成目标产物环己烷消耗的电子数为6.4

+

molx75%=4.8mol,生成C6H修的电极反应为C6H6+6e+6HC6H12,则反应消耗的苯为0.8

mol,A、D正确；苯转化为环己烷的反应是加成反应，反应过程中断裂了苯分子中的大兀键，B错误；采

用多孔电极增大了物质的接触面积，可提高电解效率，降低电池能量损失，C正确。

1.（2024•北京昌平•二模）一种Zn/CuSe混合离子软包二次电池装置示意图如图所示（其中一极产物为

C“Se固体），下列说法正确的是

A.放电时：CuSe为正极反应物，其中Se得电子

B.无论放电或充电，均应选用阳离子交换膜

C.无论放电或充电，电路中每转移2moi电子就有2moi离子通过离子交换膜

D.由该装置不能推测出还原性：Zn>Cu+

【答案】D

【分析】根据题干和装置图分析可知放电时：

电极Zn为负极，负极反应式为:Z〃-2e-=Z〃2+;

2+

电极CuSe为正极，正极反应式为：CuSe+Cu+2e=Cu2Se-,

【解析】A.由分析可知，正极反应物是CwSe和Cw,二者都得电子，A错误；

B.为了保证充放电效率，本题通过离子交换膜的离子一定是SOj，B错误；

C.由于通过离子交换膜的离子是SO：，根据电荷守恒，无论放电或充电，电路中每转移2moi电子就有

Imol离子通过离子交换膜，C错误；

D.该装置可以得到金属锌的还原性强于CsSe,不得推测出还原性：Zn>Cu+,D正确；

故选D。

2.（2024.江西吉安.模拟预测）最近，南开大学水系电池课题组开发了一种六电子氧化还原1/石墨烯电极可

充电电池，其能量密度显著高于传统的水系I基电池，示意图如下。

下列叙述正确的是

A.放电时，L/石墨烯电极消耗k发生还原反应

B.充电时，%/石墨烯电极反应式为2CuI+2Cr+6e-=2IC1+2CU2+

C.放电时，电池总反应为3Zn+21cl+2Ci?+=2C「+2CuI+3Zn2+

D.石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向正极移动

【答案】C

【分析】由电池原理示意图可判断，放电时负极反应式为3Zn-6e-=3Zr+,正极反应式为

2IC1+6e-+2CU2+=2CuI+2CF=

【解析】A.根据分析可知，放电时，碘电极不消耗12,A项错误；

B.充电时，L/石墨烯电极反应式应为2CuI+2CT-6e-=2IC1+2CU2+,B项错误；

C.放电时，电池总反应为3Zn+21cl+201?+=2CT+2CuI+3Zn2+,C项正确；

D.石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向负极移动，D项错误；

答案选C。

3.（2024•河南新乡•二模）自由基因为化学性质不稳定往往不能稳定存在，羟基自由基（QH）有极强的氧

化性，其氧化性仅次于氟单质。我国科学家设计的一种能将苯酚（C6H6。）氧化为CO?和H2O的原电池一

电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是

A.该装置工作时，电流方向为电极b-III室-II室-I室-电极a

B.当电极a上有ImolCr（OH）3生成时，c极区溶液仍为中性

C.电极d的电极反应为H2O-e-=H++.OH

D.当电极b上有0.3molCO?生成时，电极c、d两极共产生气体11.2L（标准状况）

【答案】D

【分析】根据装置图，左边是原电池装置，右边是电解池装置，a处Cr元素从+6价变成+3价，化合价降

低，得到电子，发生还原反应，a为正极，b为负极。苯酚废水在d处被氧化，d处水分子失去电子形成羟

基自由基，发生氧化反应，d为电解池阳极，c为电解池阴极，据此分析解题。

【解析】A.根据分析，a为正极，b为负极，该装置工作时，内电路电流由b极经III、II、I室流向a

极，A正确；

B.a极每产生lmolCr(OH)3,转移3moi电子，c极上的电极反应式为2H2。+2片=H?T+2OJT,生成

1.5molH2,与此同时，有3moiIT从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液仍为中性，B正

确；

C.d极区为阳极区，电极反应为Hq-e-=H++QH,C正确；

D.电极b的电极反应式为C6H5OH-28e-+nH2O=6CC)2T+28H+,电极c的电极反应式为

2H2O+2e=H2T+2OH「电极d为电解池阳极，电极反应为HQ-b=JT+QH0H可进一步氧化苯酚，

化学方程式为C6H5OH+28-OH=6CC)2T+17H2O,当电极b上有0.3molCO2生成时，电极c、d两极共产

生气体22.4L(标准状况)，D项错误；

故选D。

4.(2024•山西•模拟预测)南京大学金钟课题组利用三氟甲磺酸根阴离子(OTF)的氧化作用制备了均匀沉积

的单质碘正极材料，并在此基础上进一步制备了电极/电解液共生的水系锌-碘电池，其工作原理如图所

示：

下列说法正确的是

A.充电时，碘宿主电极为阴极

B.充电时，阳极电极反应式为21]-2e「=31?

C.放电时，OTF一向右迁移

D.放电时，锌的质量减少6.5g时，有25.4gl2离开碘宿主电极

【答案】B

【分析】由锌-碘电池的工作原理可判断，放电时为原电池，碘宿主电极上碘元素化合价降低，碘宿主电极

为正极，锌做负极，充电时做电解池，阳极与正极相连，阴极与负极相连。

【解析】A.放电时，碘宿主电极上碘元素化合价降低，被还原，则为正极，故充电时为阳极，A项错

误；

B.充电时，碘宿主阳极上月发生氧化反应生成k，电极反应式为2I：-2e-=3",B项正确；

C.放电时，锌为负极，阴离子0TF向负极即左迁移，C项错误；

D.放电时，锌的质量减少6.5g时，有0.2mol电子转移，正极反应式为31?+2^=25,消耗0.3mol碘单质，

有0.3molx254g/mol=76.2gL离开碘宿主电极，D项错误；

故选Bo

5.(2024陕西铜川•模拟预测)利用下图所示的电化学装置可消除污水中的氮污染，下列叙述正确的是

A.电极电势：A>B

+

B.负极上电极反应式：CH3CH2COO+4H2O-14e-=13H+3CO2T

C.好氧反应器中反应式为NH：+2。2+2OH-虫+3H2。

D.X离子为OH-,交换膜Y是阴离子交换膜

【答案】B

【解析】A.A极上有机酸根失去电子转化为CO2,故A是负极，负极电势低于正极的电势，A项错误;

B.负极即A电极，CH3cH2coO转化为CO?且介质为酸性，由质量守恒等原理，选项所给电极反应式正

确，B项正确；

C.由于进入反应器中的物质是NH；、0纷H20,故反应物中不会有OH-,C项错误；

D.由负极电极反应，负极产生H+经过Y进入正极区，X离子应为H+，交换膜Y为阳离子交换膜，D项

错误；

本题选B。

6.(2024•河北石家庄•三模)高性能钠型电池工作原理如图所示，电池反应为

充电

Q(P耳)+NaSn京Q+Sn+NnPF6.下列说法正确的是

A.放电时，a为正极

B.充电时，阴极反应为Sn+Na++e-=NaSn

C.放电时，Sn在很大程度上被腐蚀

D.充电时，当电路中通过Imolel理论上有ImolP以从石墨烯中脱嵌并向左迁移

【答案】B

【分析】根据电池反应可知，放电时，NaSn电极为负极，失电子生成Na+和Sn,Al电极为正极，CX(PF6)

得电子生成Cx和PF一充电时NaSn电极为阴极，Na+得电子与Sn反应生成NaSn,Al电极为阳极，PF；

失电子结合Cx生成CX(PF6)O

【解析】A.根据分析可知，放电时a电极为负极，A错误；

B.充电时，NaSn电极为阴极，Na+得电子与Sn反应生成NaSn,电极反应式正确，B正确；

C.放电时，NaSn电极为负极，失电子生成Na+和Sn,Sn未被腐蚀，C错误；

D.充电时，阳极上P琮失电子结合Cx生成CX(PF6),电极反应式为PF「e-+Cx=Cx(PF6),当电路中通过

Imol电子时，理论上有ImolP琮失电子向阳极移动，并嵌入石墨烯中，D错误；

故答案选B。

7.(2024•青海西宁.三模)一种Cu-PbO2双极膜电池可长时间工作，其工作原理如图所示。已知双极膜中

间层中的H2。解离为H+和。氏。下列说法错误的是

A.电极电势：PbOz电极〉Cu电极

B.双极膜中H2。解离出的OFT透过膜q向Cu电极移动

C.Cu电极的电极反应式为Cu+2OIF—2e-=Cu(OH)2

D.双极膜中质量每减少18g,左侧溶液中硫酸质量减少98g

【答案】D

【分析】Cu电极的电极反应式为CU+2OIT-2F=Cu（OH）2，PbO?电极的电极反应式为

+

PbO2+2e+4H+SO：=PbSO4+2H2O；

【解析】A.由题意和题图可知，PM）?电极为正极，Cu电极为负极，正极电势高于负极电势，则电极电

势PbOz电极〉Cu电极，A正确；

B.原电池中阴离子向负极移动，所以双极膜中H2。解离出的。H-透过膜q向Cu电极移动，B正确；

C.由题意可知，Cu电极的电极反应式为Cu+2OlT-2e-=CU（OH）2,C正确；

D.PbO2电极的电极反应式为PbOz+2-+4H++SO：=PbSO4+2H2O,即消耗ImolF^SO,时还需双极膜

中的H2。解离出2moiH+参与反应，双极膜中质量每减少18g,即有Imol由水解离出的H卡参与反应，则左

侧溶液中硫酸质量减少49g,D错误；

故选D。

8.（2024.陕西•模拟预测）铁一铭液流电池储能技术被称为储能时间最长、最安全的电化学储能技术之

一，其工作原理如图所示。下列说法错误的是

A.放电时，M为正极

B.充电时，阴极反应式为CB+e-=C产

C.若用该电池电解饱和食盐水，当有2.24LCL生成时，则有0.2molCr”被氧化

D.充电时，28gFe?+被氧化时，则有0.5molH+由左向右通过质子交换膜

【答案】C

【分析】由图示可知，放电时，正极反应式为Fe3++e=Fe2+,负极反应式为Cr2+-e=Cr3+,因此M为正极、

N为负极；充电时，阳极反应式为Fe"e=Fe3+,阴极反应式为Cr3++e-=C/+,因此M接电源正极为阳

极、N接电源负极为阴极。

【解析】A.放电时，正极反应式为Fe3++e=Fe2+,因此M为正极，故A正确；

B.根据分析可知，充电时，阴极反应式为C，++e-=Cr2+,故B正确；

C.电解饱和食盐水时，生成氯气的电极反应式为2。一-26-=02个，生成2.24LCL，未知气体的状态，无

法进行计算，故C错误；

D.充电时，阳极反应式为Fe?+e=Fe3+,28gFe?+即0.5molFe2+被氧化，即失去0.5mol电子，溶液保持电

中性，则电池中有0.5molH+通过交换膜由左（阳极）通过质子交换膜向右（阴极）迁移，故D正确；

故答案选C。

9.（2023•广东惠州•联考）钢电池是化学储能领域的一个研究热点，储能大、寿命长，利用该电池电解含

NINO,的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法中正确的是

A.用铀电池处理废水时，a电极区溶液由蓝色变成黄色

B.电势：a极高于c极

C.膜2为阴离子交换膜，p口流出液为HNC）3

D.当机电池有2moiH+通过质子交换膜时，处理含SOgNH,NOs的废水

【答案】B

【分析】钮电池放电时，阳离子向正极移动，则a为正极，b电极为负极，右图为电解池，电解含

NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c电极为阴极，d电极为阳极，以此解答。

【解析】A.钿电池放电时，a电极上V0；-VC）2+、发生得电子的还原反应、a电极为正极，b电极作负

极，正极反应式为VO；+2H++e-=VO2++H2O,a电极区溶液由黄色变成蓝色，A错误；

B.供电池放电时，阳离子向正极移动，则a为正极，b电极为负极，电解池中c极为阴极，则电势：a极

高于c极，B正确；

C.右图为电解池，电解含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c电极为阴极，d电极为阳极，阴极上H2O得

电子生成H2和OH-,废水中NH；通过隔膜1进入X区，OH-与NH：反应生成NH3H2O,阳极上EhO失电

子生成02和H+,废水中NO1通过隔膜2进入Y区，H+与NOJ结合为HNO3,隔膜1为阳离子交换膜，

隔膜2为阴离子交换膜，故q口流出液为硝酸，C错误；

D.右图中阳极反应式为2H2O-4e-=O2f+4H+,阴极反应式为2H2O+2e=H2T+2OH,当左图装置中有2

molH+通过质子交换膜时n（NH』NO3）=2mol,所以质量为2molx80g/mol=160g,D错误；

故选B。

10.（2024・广西南宁•模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进