热点题型06 电化学及其应用-2025年高考化学 热点 重点 难点 专练（西北四省专用）

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电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是热点考查内容，通常会以新型二次电池为载体考查电极方程式的书写、离子的移动方向、金属的电化学腐蚀及防护、计算等，同时也对信息的提取、应用能力进行考查。
预计在2025年高考中，以二次电池以及含有离子交换膜的电解池为背景的命题将成为热点题型，命题角度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理及考生的探究能力。
1.电极的判断方法及其他量的判断
2.新型电池电极反应式的书写
1、燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
①注意介质环境
②掌握书写程序
③其他新型电池
3.离子交换膜在电化学装置中的应用
常见的离子交换膜
三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如下图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SOeq \\al(2－,4)可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。判断ab、cd是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电极反应式；判断电极产物。
①弄清是原电池还是电解池，电极有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极
②根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类
Na＋→通过ab→阴极⇒ab是阳离子交换膜
SOeq \\al(2－,4)→通过cd→阳极⇒cd是阴离子交换膜
③根据放电顺序写出电极反应式
阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋>Na＋，阴极的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
阳极，阴离子竞争放电，放电顺序：OH－>SOeq \\al(2－,4)，阳极的电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。
④根据电极反应式和离子移动方向确定电极反应物
阴极H＋放电生成H2，剩余OH－与迁移过来的Na＋生成NaOH；
阳极OH－放电生成O2，剩余H＋与迁移过来的SOeq \\al(2－,4)生成H2SO4。
（建议用时：40分钟）
考向01 电极的判断方法及其他量的判断
1．（2024·陕西榆林·一模）新型太阳能氢气面板可以直接从空气中提取水、利用光电解水产生氢气，将氢气储存，可用于燃料电池。工作原理如图所示：
下列说法不正确的是
A．太阳能电池光伏板工作原理与硅原子电子跃迁有关
B．电解水的阳极反应是
C．燃料电池的正极反应是
D．燃料电池生成的水从负极一侧流场板层排出
【答案】D
【详解】A．太阳能电池光伏板工作原理主要是光电效应，与硅原子电子跃迁有关，A正确；
B．据分析，电解水的阳极产生氧气，电极反应式是，B正确；
C．燃料电池的正极上氧气被还原，氢离子参与下，得电极反应式是，C正确；
D．图2中负极方程式为H2-2e-=2H+，，结合选项C，燃料电池生成的水从正极一侧流场板层排出，D不正确；
选D。
2．（2025·山西·联考）一种氢氧燃料电池的装置如图所示(电解质溶液为稀溶液，两电极均为惰性电极)。下列说法正确的是
A．该装置的能量主要由电能转化为化学能
B．N电极上的电极反应式为
C．每转移0.2ml电子，此时消耗的体积为2.24L
D．该电池的总反应为
【答案】D
【详解】A．氢氧燃料电池为原电池，能量转化是由化学能转化为电能，A错误；
B．根据题目所给图可知，N电极作正极，发生还原反应，电极反应式为，B错误；
C．根据题目所给图可知，M电极作负极，电极反应式为，每转移0.2ml电子，消耗0.1ml氢气，选项没有说明是标准状况下的氢气的体积，C错误；
D．氢氧燃料电池的总反应为氢气与氧气反应生成水，反应方程式为，D正确；
故选D。
3．（2025高三·山西·联考）某氢氧燃料电池的工作示意图如下图所示。下列说法正确的是
A．电极电势：电极a>电极b
B．离子移动方向：K+→电极a
C．负极上的电极反应式：
D．放电过程中电解质溶液中的不断减小
【答案】C
【详解】A．由以上分析可知，电极a是负极，电极b是正极，负极电势低于正极，A项错误；
B．阳离子移向正极，则移向电极b，B项错误；
C．在碱性条件下，在负极失去电子转化为，负极上的电极反应式：，C项正确；
D．该电池正极的电极反应式为，结合负极的电极反应式可知基本保持不变，D项错误；
故答案为：C。
4．（2024·山西·监测）四种金属片在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：
则四种金属的活动性由强到弱的顺序为
A．B．C．D．
【答案】D
【详解】甲图中Cl-向电极Z移动，说明电极Z为负极，电极Y为正极，则金属活动性：Z>Y；乙图中电极X产生大量气泡，说明电极X为正极，电极Y为负极，则金属活动性：Y>X；丙图中电流从电极W流向电极Z，说明电极W为正极，电极Z为负极，则金属活动性：Z>W；丁图中电极X发生氧化反应，说明电极X失去电子为负极，电极W为正极，则金属活动性：X>W，故四种金属的活动性由强到弱的顺序为Z>Y>X>W，选D。
5．（2024·山西临汾·联考）如图装置中，电流表指针发生偏转且作原电池负极的是
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】A．酒精溶液不是电解质溶液，电流表指针不偏转，A错误；
B．该装置中铁作负极，石墨作正极，电解质溶液为稀硝酸，B正确；
C．锌比铁活泼，锌作负极，C错误；
D．电极材料相同，无电流产生，电流表指针不偏转，D错误；
故选B。
6．（2024·山西长治·联考）如下图所示，电流表指针发生偏转，电极M表面有气泡冒出，电极N质量减小，则以下组合合理的是
A．AB．BC．CD．D
【答案】B
【详解】A．锌的活泼性大于铜，则Zn、Cu和稀硫酸构成的原电池中，Zn为负极，即电极M为负极，A不符合题意；
B．铁的活泼性大于铜，则Cu、Fe和稀硫酸构成的原电池中，Fe为负极，即电极N为负极，B符合题意；
C．Al与氢氧化钠溶液反应生成氢气，Mg不反应，因此Al、Mg和氢氧化钠溶液构成的原电池中，Al为负极，即电极M为负极，C不符合题意；
D．乙醇是非电解质，因此不能构成原电池，电流表指针不发生偏转，D不符合题意；
答案选B。
7．（2024·河北保定·监测）铅酸蓄电池(装置如图)作为一种重要的化学电源，在社会生产和生活中发挥着不可替代的作用。下列说法错误的是
A．铅酸蓄电池工作时不能把化学能完全转化为电能
B．作负极，工作时失去电子，质量增大
C．电池工作一段时间后，溶液酸性减弱
D．正极发生的电极反应为
【答案】D
【详解】A．铅酸蓄电池工作时不能把化学能百分之百转化为电能，A正确；
B．作负极，工作时失去电子，生成硫酸铅，质量增大，B正确；
C．电池工作一段时间后，消耗硫酸，生成硫酸铅和水，溶液酸性减弱，C正确；
D．正极发生的电极反应为，D错误；
故选D。
8．（2024·山西太原·联考）我国科学家研究报道了一种在室温下可重复充电700次的电池，过氧化钙()为主要放电产物，其电子式为。下列说法错误的是
A．放电时，反应涉及非极性键的形成
B．放电时，若使用金属Ca作为负极，则电极反应为
C．利用空气中的氧气作为反应物，有助于降低电池的制造成本
D．若有1ml 参加反应，理论上电路中通过4ml电子
【答案】D
【详解】A．放电时，正极生成过氧化钙，有非极性共价键的形成，故A正确；
B．由分析可知，若使用金属Ca作为负极，则电极反应为；
C．利用空气中的氧气作为反应物，可以节省氧气的制造费用，有助于降低电池的制造成本，故C正确；
D．由正极的反应式可知，1ml 参加反应，理论上电路中通过2ml电子，故D错误；
故选D。
考向02 新型电池电极反应式的书写
1．（2025·江苏苏州·调研）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(以葡萄糖浓度计)下降至标准，电池停止工作。电池工作时，下列叙述不正确的是
A．电池总反应为2C6H12O6+O2 =2C6H12O7
B．两电极间血液中的Na+在电场驱动下的迁移方向为b→a
C．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
D．消耗18mg葡萄糖理论上a电极有0.4mml电子流入
【答案】D
【详解】A．由题中信息可知，当电池开始工作时，a电极为电池正极，血液中的在a电极上得电子生成，电极反应式为；b电极为电池负极， 在b电极上失电子转化成CuO，电极反应式为，然后葡萄糖被CuO氧化为葡萄糖酸，CuO被还原为，则电池总反应为，A正确；
B．原电池中阳离子从负极移向正极迁移，故迁移方向为b→a，B正确；
C．b电极上CuO将葡萄糖氧化为葡萄糖酸后被还原为，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)相互转变起催化作用，C正确；
D．根据反应可知，参加反应时转移2 ml电子，的物质的量为0.1 mml，则消耗18 mg葡萄糖时，理论上a电极有0.2 mml电子流入，D错误；
故选D。
2．（2025高三·山西·联考）BHMF()在聚氨酯泡沫塑料、树脂、人造纤维的合成方面应用广泛，利用电催化反应可将生物质产品HMF()和GLY(甘油：)转化为高附加值的化学品，电催化装置如下图所示。在电解过程中，下列说法正确的是
A．电子移动方向：
B．X电极的电极反应式为
C．透过质子交换膜从右向左移动
D．当生成lmlHCOOH时，理论上外电路转移3ml电子
【答案】C
【详解】A．由图可知电解过程中，加氢发生还原反应转化为，故a是负极、X是阴极、Y是阳极、b是正极，“电子不下水”，电子移动方向：a→X、Y→b，A项错误；
B．根据A选项得出结论a是负极、X是阴极、Y是阳极、b是正极，得电子发生还原反应，X电极的电极反应式为，B项错误；
C．电解过程中，阳离子透过质子交换膜向阴极移动，即透过质子交换膜从右向左移动，C项正确；
D．Y电极的电极反应式为，当生成lmlHCOOH时，理论上外电路转移电子，D项错误；
故选C。
3．（2025高三·河南·联考）我国科技工作者研制出一种以PVBPX为正极材料的铝离子电池，工作原理如图所示，放电时电池总反应为3PVBPX(AlCl4)2+2Al+6Cl-=3PVBPX+4+2，正极反应式为PVBPX(AlCl4)2+2e-=PVBPX+2。下列说法错误的是
A．PVBPX为聚合物，属于混合物
B．负极反应式为Al-3e-=Al3+
C．负极质量减少27g，理论上外电路中转移3ml电子
D．电池工作时，从正极移向负极
【答案】B
【详解】A．PVBPX为聚合物，聚合物中的聚合度不确定，属于混合物，A正确；
B．负极上是Al失电子的氧化反应：，B错误；
C．根据负极反应，负极质量减少27g则反应1mlAl，理论上外电路中转移3ml电子，C正确；
D．电池工作时，阴离子向负极迁移，故从正极移向负极，D正确；
故选B。
4．（2025高三·山西长治·调研）我国科研人员研制出一种室温“可呼吸”“”电池。以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，放电时该电池“吸入”，充电时“呼出”。该电池“吸入”时的总化学方程式为：。其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．“吸入”时，电子流向为MWCNT→导线→钠箔
B．该电池可用NaCl溶液做电解质
C．放电时，MWCNT处的电极反应式为
D．每吸收6.72L(标准状况下)，转移的电子数目为1.2ml
【答案】C
【详解】A．“吸入”时，由分析可知钠箔为负极，电子流向为钠箔→导线→MWCNT，故电流流向为MWCNT→导线→钠箔，故A项错误；
B．溶液中的水会与金属钠反应，不能用来做电解质溶液，故B项错误；
C．放电时，正极上得电子和反应生成和C，由分析知正极电极方程式为，故C项正确；
D．标准状况下，为，由总化学方程式可知每吸收，消耗，转移的电子为，故D项错误；
故答案选C。
5．（2025·陕西宝鸡·联考）氢负离子具有强还原性，是一种颇具潜力的能量载体。2023年4月5日，我国科学家开发了首例室温全固态氢负离子二次电池，该电池通过固态氢负离子导体实现对H的快速传导，其工作原理如图所示，其中放电时乙电极的电极反应式为M+xH--xe-=MHx (M为Li、Na、K、Mg、Ti等金属)，下列说法正确的是
A．放电时，电子在内电路由甲电极流向乙电极
B．放电时，氢负离子移向甲电极
C．充电时，甲电极发生的反应可表示为MHn-x-xe-+xH-=MHn
D．可将固态离子导体替换成水溶液电解质，对氢负离子进行传导
【答案】C
【详解】A．由分析可知，放电时，电子不能通过内电路，电子只能由负极经导线即外电路流向正极，A错误；
B．由分析可知，放电时，甲电极为正极，乙电极为负极，故氢负离子移向乙电极，B错误；
C．由分析可知，充电时，甲电极发生的反应可表示为MHn-x-xe-+xH-=MHn，C正确；
D．由于Li、Na、K等活泼金属能与水反应，且H-+H2O=H2↑+OH-，故不可将固态离子导体替换成水溶液电解质，对氢负离子进行传导，D错误；
故答案为：C。
6．（2024·陕西延安·一模）利用物质由高浓度向低浓度自发扩散的能量可制成浓差电池。在海水中的不锈钢制品，缝隙处氧浓度比海水低，易形成浓差电池而发生缝隙腐蚀。缝隙处腐蚀的机理如图所示。下列说法正确的是
A．金属缝隙内表面为正极，外自由表面为负极
B．缝隙内溶液的pH增大，加快了缝隙内的腐蚀速率
C．为了维持电中性，海水中大量的进入缝隙
D．正极的电极反应式为
【答案】C
【详解】A．根据氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子可知，金属缝隙外自由表面为正极，金属缝隙内表面为负极，故A项错误；
B．金属缝隙外自由表面为正极，生成氢氧根离子，缝隙外溶液的pH增大，加快了缝隙内的腐蚀速率，故B项错误；
C．阴离子由正极向负极移动·所以大量进入缝隙来维持电中性，故C项正确；
D．正极为氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式，故D项错误；
故本题选C。
7．（2025·陕西·调研）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下，该电池以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是
A．电子由a极经导线流向b极
B．b极的电势比a极的高
C．b极电极反应式：
D．溶液中每增加1ml阴离子，消耗锌的质量是65g
【答案】D
【详解】A．a极作负极，b极作正极，电子由a极(负极)经导线流向b极(正极)，A正确；
B．a极作负极，b极作正极，正极电势高于负极电势，即b极的电势比a极的高，B正确；
C．b极作正极，被还原为I−，则b极电极反应式为：，C正确；
D．总反应式为：，即溶液中每增加1ml阴离子转移1ml电子，则消耗锌0.5ml，其质量为32.5g，D错误；
故选D。
8．（2024·陕西渭南·联考）锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是
A．正极反应为Zn-2e-=Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电流从负极流向正极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
【答案】B
【详解】A．分析可知，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e-=Cu，A错误；
B．Zn极为负极，发生Zn-2e-=Zn2+，Cu作正极，正极反应为Cu2++2e-=Cu，电池反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，B正确；
C．在外电路中，电子从负极流向正极，C错误；
D．盐桥中的K+移向正极区，即CuSO4溶液，D错误；
故选B。
考向03 离子交换膜在电化学装置中的应用
1．（2024·陕西安康·联考）习近平总书记提出我国要在2030年实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。某科研小组用电化学方法将CO2转化为CO实现再利用，转化原理如图所示。下列说法正确的是
A．该装置能将电能转化为化学能
B．M上的电极反应方程式为2H2O-4e-=O2↑+4H+
C．工作时，电流由M经导线流向N
D．当转化2mlCO2时，外电路中转移的电子数为2NA
【答案】B
【详解】A．由题干装置图可知，该装置为原电池，故能将化学能转化为电能，A错误；
B．由分析可知，M上的电极反应方程式为2H2O－4e-=O2↑+4H+，B正确；
C．由分析可知，工作时，M为负极，N为正极，故电流由N经导线流向M，C错误；
D．由分析可知，N极的电极反应为：CO2+2H++2e-=CO+H2O，故当转化2mlCO2时，外电路中转移的电子数为4NA，D错误；
故答案为：B。
2．（2024·陕西·一模）我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有高能量密度、优异的循环性能的新型水系电池，模拟装置如图所示。已知电极材料分别为Zn和，相应的产物为和。下列说法错误的是
A．M电极的电势低于N电极
B．N电极的反应式为
C．电池工作一段时间后，NaOH溶液的pH变小
D．若电路中通过2ml，则稀硫酸溶液质量增加87g
【答案】D
【详解】A．由题干信息可知，Zn生成，MnO2生成Mn2+，则M极为Zn电极，为负极，N电极材料为MnO2，为正极，所以M极的电势低于N极， A正确；
B．N电极为MnO2，MnO2在正极得到电子生成Mn2+，电极方程式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，B正确；
C．负极反应式为Zn+4OH--2e-=，每转移2mle-，有2mlOH-移向NaOH溶液，而消耗4mlOH-，NaOH溶液的pH变小， C正确；
D．若电路中通过2 mle-，双极膜中有2 ml H+移向硫酸溶液，同时溶解1mlMnO2，稀硫酸溶液质量增加2ml×1g/ml+1ml×87g/ml=89g，D错误；
故答案为：D。
3．（2025高三·陕西西安·联考）西北工业大学张建团队于国际著名期刊Angew上报道了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是
A．放电过程中，通过质子交换膜从左室传递到右室
B．电极反应为
C．电极反应为
D．处理废水过程中溶液不变，无需补加
【答案】B
【详解】A．质子交换膜只允许H+通过，A错误；
B．由分析可知，CuRu为正极，得到电子生成NH3，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：6H2O++8e-=NH3↑+9OH-，B正确；
C．由分析可知，负极电极方程式为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C错误；
D．由分析可知，负极电极方程式为：2HCHO+4OH--2e-═2HCOO-+H2↑+2H2O，正极电极方程式为：6H2O++8e-═NH3↑+9OH-，总反应为8HCHO++7OH-=NH3↑+8HCOO-+4 H2↑+2H2O，处理废水过程中消耗OH-，溶液pH减小，需补加KOH，D错误；
故答案选B。
4．（2024·陕西·一模）中国科学技术大学陈教授团队结合其前期工作，开发了一种高性能的水系锰基锌电池。其工作原理如图所示，已知该装置工作一段时间后，溶液的浓度增大。下列说法不正确的是
A．电极为正极
B．a膜为阴离子交换膜，b膜为阳离子交换膜
C．正极区添加浓KOH溶液可提供该电池持续供电的动力
D．电池的总反应：
【答案】C
【详解】A．根据图中生成，判断为失电子的氧化反应，故锌电极为负极；二氧化锰得电子生成，发生还原反应，为正极，A正确；
B．该装置工作一段时间后，溶液的浓度增大可知，说明a膜为能使通过的阴离子交换膜，而b膜为能使通过的阳离子交换膜，B正确；
C．该电池左侧得电子为正极，右侧失电子为负极，溶液在负极区，提高它在负极区的浓度可提供该电池持续供电的动力，C错误；
D．根据分析，该电池的总反应为：，D正确；
答案选C。
5．（2025高三·陕西·开学考试）一种新型二次锌-空气电池原理如图所示，其中a、b为惰性电极，NaOH溶液中Zn2+以存在。下列说法错误的是
A．放电时，电极b为正极，发生还原反应
B．放电时，Zn电极反应式为Zn + 4OH− − 2e− =
C．充电时，Zn电极接外接电源负极
D．充电时，当外电路通过4 ml e−时，a电极理论上生成3 ml HCOO−
【答案】D
【详解】A．根据分析可知，电极b为正极，发生还原反应，故A正确；
B．根据分析可知，放电时，Zn失去电子转化为[Zn(OH)4]2-，电极反应式为：Zn+4OH− −2e−=，故B正确；
C．充电时，锌连接电源的负极，作为阴极，发生还原反应，故C正确；
D．充电时，a电极为阳极，电极反应式为：，当外电路通过4mle−时，a电极理论上生成1.5mlHCOO−，故D错误；
故答案选D。
6．（2024·陕西渭南·模拟预测）一种双阴极微生物燃料电池的工作原理如图所示(燃料为)。下列说法正确的是
A．放电时，缺氧阴极和好氧阴极相当于原电池的负极
B．“缺氧阴极”的电极反应式为
C．若“厌氧阳极”流出1ml电子，则该区域理论上消耗的质量为7.5g
D．放电时，“缺氧阴极”区域质量增加，“好氧阴极”区域质量减轻
【答案】C
【详解】A．由分析知，放电时，缺氧阴极和好氧阴极相当于原电池的正极，A错误；
B．“缺氧阴极”发生转化为N2的反应的电极反应式为，B错误；
C．“厌氧阳极”为草酸失电子发生氧化反应，1mlC2H4O2失去8ml电子生成2mlCO2，若“厌氧阳极”流出1ml电子，则该区域理论上消耗ml C2H4O2，质量为7.5g，C正确；
D．由“缺氧阴极”的反应知，“缺氧阴极”区域移入12mlH+（12g）时，逸出1mlN2（28g），所以“缺氧阴极”区域质量减轻，而“好氧阴极”区域既移入H+，通入的O2又转化为水，所以“好氧阴极”区域质量增加，D错误；
故答案选C。
7．（2024高三·山西·开学考试）一种新型可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．该电池有机介质可以用溶液代替
B．放电时，通过钠离子交换膜向Ｍ极移动
C．放电时，N极电极反应式为
D．充电时，每生成，有机电解质的整体质量减小
【答案】C
【详解】A．因为电极为，会与溶液中的反应，A项错误；
B．电池放电时，通过钠离子交换膜向N极移动，B项错误；
C．放电时，N极为正极，得电子产物会与电解质反应，生成和Na2O，电极反应式为，C项正确；
D．充电时，每生成，同时也会有消耗，所以有机电解质的整体质量减小，D项错误；
故选C。
8．（2025高三·山西吕梁·开学考试）装置甲是某可充电电池的示意图，该电池放电时的总反应为。
图中的离子交换膜只允许通过，C、D、F均为石墨电极，E为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时E电极质量减少1.28g。
下列说法正确的是
A．电池工作过程中通过离子交换膜向左侧移动
B．装置乙中C电极产生的气体是，体积为112 mL(标准状况下)
C．装置乙工作过程中溶液pH先减小后不变
D．装置丙中F电极的电极反应式为
【答案】D
【详解】A．原电池中阳离子从负极移向正极，即K+由左侧透过离子交换膜移向右侧，故A项错误；
B．C电极是阳极，溶液中水电离出的氢氧根离子放电，则C电极的电极反应式为OH－－4e－＝O2↑+2H2O，导线中转移电子的物质的量是：，则C电极生成氧气的物质的量是0.04ml÷4＝0.01ml，标况下氧气的体积是224mL，故B项错误；
C．C电极的电极反应式为4OH－－4e－=O2↑+2H2O，D电极反应式为：2H++2e－=H2↑，则装置乙工作过程中溶液pH不变，故C项错误；
D．由分析可知，E电极是阳极，F电极是阴极，发生还原反应，生成氢气，电极反应式为：，故D项正确；
故本题选D。
1．（2024·陕西渭南·联考）新能源汽车所用蓄电池主要为二次锂电池。请回答下列问题：
(1)如图所示为水溶液锂离子电池体系。放电时，电池的负极是 (填“a”或“b”)，溶液中从 (填“a向b”或“b向a”)迁移。
(2)钴酸锂电池是目前常见的锂离子二次电池，电池总反应为，用它做电源按如图装置进行电解。通电后，d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)。
①放电时，负极反应式为 。
②该电池充电时，n极为电源的 极，试写出装置II中d电极附近产生白色沉淀的反应式 。
③电极a上的现象是 。
④若装置I为铜上镀银，则装置I中U形管内的溶液为 (填化学式，下同)，电解一段时间后，若铜棒上无气体产生，要使溶液恢复原状态，需加入 。
【答案】(1) b b向a
(2) LixC6—xe﹣=xLi++C6 正极 Cu—e﹣+Cl﹣=CuCl 电极上有无色气泡逸出 AgNO3溶液 Ag2O
【详解】（1）由题给装置图可知，b电极为原电池的负极，a电极为原电池的正极，放电时，溶液中Li＋由负极向正极迁移，即从b向a迁移；
（2）由题意可知，与钴酸锂电池的正极n相连的d电极为电解池的阳极，c为阴极，则m为钴酸锂电池的负极、a为电解池的阴极、b为阳极；
①由方程式可知，放电时，LixC6为酸锂电池的负极，LixC6在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和C6，电极反应式为LixC6—xe﹣=xLi++C6；
②由分析可知，m为钴酸锂电池的负极、n为正极，则该电池充电时，n极接电源的正极；装置Ⅱ中d电极为电解池的阳极，氯离子作用下铜在阳极失去电子发生氧化反应生成氯化亚铜白色沉淀，电极反应式为Cu—e﹣+Cl﹣=CuCl；
③由分析可知，电极a为电解池的阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，观察到的实验现象为电极上有无色气泡逸出；
④若装置I为铜上镀银，则装置I中U形管内的溶液为硝酸银溶液，电解时，银离子在铜电极上得到电子发生还原反应生成银，水分子在石墨电极上失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，则电解一段时间后，若铜棒上无气体产生，电解的总反应方程式为4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑，所以要使溶液恢复原状态，需加入氧化银；
2．（2025·陕西榆林·调研）化学电池在日常生活中有着广泛的应用。回答下列问题：
(1)下列相关说法正确的是_______(填字母)。
A．单位质量或单位体积所能输出能量的多少，是判断电池优劣的指标之一
B．二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用
C．电能属于一次能源
D．原电池正极和负极必须是金属
(2)纯电动车采用了高效耐用的新型可充电电池，该电池的总反应式为
①该电池放电时负极的电极反应式为 。
②充电时每转移3ml电子，电解质溶液增重 g。
③如下图所示是一种锌—空气电池，适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为[电极反应]。每转移0.1ml电子，消耗标准状况下空气的体积为 L(假设占空气体积的)，溶液中 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)利用电池原理治理各种污染是科研工作人员致力研究的重要课题之一：硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如下图所示。
①a极名称为 ，b极电极反应式为 。
②气体去除的原理为 (语言叙述)。
【答案】(1)A
(2) 158 2.8 增大
(3) 负极 失去电子转化为，氧化生成S单质而除去
【详解】（1）A．通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣，A正确；
B．二次电池可以多次使用，随着使用，电极和电解质溶液消耗，不能无限次重复使用，B错误；
C．电能是由其他形式的能源转换而来的，无法直接从自然界获取，因此属于‌二次能源，C错误；
D．原电池的电极材料可以是金属，也可以是非金属如石墨，D错误；
故选A。
（2）①该电池放电时负极的电极反应式为；
②充电时，发生失电子转化为的反应，电极反应为，每转移3ml电子，阳极消耗5 ml ，有1ml 被氧化生成1 ml和4 ml 生成；得到电子，发生转化为单质Zn的反应，电极反应为，每转移3ml电子，阴极消耗1.5 ml ，生成1.5 ml 和3 ml ，则这个该过程中，电解质溶液增重部分为m()=1 ml×(56+16×4)g/ml=120 g，m()=4 ml×18 g/ml=72 g，m()=(3-5)ml×17 g/ml=-34 g，则电解质溶液增重的质量为m=m()+m()+m()=120 g+72 g-34 g=158 g；
③通入空气的电极为正极，电极反应式为，每转移0.1ml电子，消耗标准状况下氧气的体积为，则消耗标准状况下空气的体积为；由于氢氧根离子转化为，则电解质溶液的碱性不断减弱，酸性不断增强，故氢离子浓度增大；
（3）①电子从a极出发，回到b极，因此a极为负极，b极为正极，b极的电极方程式为；
②除去硫化氢有两个步骤，第一步失去电子转化为，第二步氧化生成S单质而除去。
3．（2024·陕西宝鸡·联考）现有如图所示的原电池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的质量相等。
请回答下列问题：
(1)当图Ⅰ中的电解质溶液为稀硫酸时，铜片作 极，铁片上的电极反应方程式为 ；图中箭头的方向表示 (填“电子”或“电流”)的流向。
(2)①当电解质溶液为某溶液时，两电极的质量变化曲线如图Ⅲ所示，则该电解质溶液可以是下列中的 (填字母)。
A．稀硫酸 B．溶液 C．稀盐酸 D．溶液
②Cu电极的电极反应式为 ；6min时Cu电极的质量为 g。
【答案】(1) 正 Fe-2e-=Fe2+ 电流
(2) B Cu2++2e-=Cu 9.2
【详解】（1）①铁比铜活泼，所以当电解质溶液为稀硫酸时铁作负极，铜为正极；
②铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+；
③图中的箭头方向是由正极指向负极，故应是电流方向；
（2）①由图Ⅲ可知两电极的质量均在变化，Fe电极的质量减小而Cu电极的质量增加，故电解质溶液为硫酸铜溶液，故答案选B；
②铜为正极，电极反应式为Cu2++2e-=Cu；
③铜电极反应式为Cu2++2e-=Cu，铁电极的电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，6min时Fe电极减小的质量为6.0g-3.2g=2.8g，物质的量为，转移电子0.05ml×2=0.1ml，根据得失电子守恒求得Cu电极转移电子0.1ml时，增加的质量为，故m=6.0g+3.2g=9.2g。
4．（2024·陕西西安·联考）新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组以甲烷燃料电池(装置甲)为电源，模拟氯碱工业生产原理，装置如图所示。请回答以下问题：
(1)B、D的电极名称分别是 、 。
(2)C极可以选用的材料是 (填标号)。
A．铁棒B．银棒C．石墨棒D．铜棒
(3)该装置开始工作时，Cl-向 极(填“C”或“D”)移动，工作一段时间后观察到D极的现象是 ，C极发生的电极反应为 。
(4)甲装置中K+向 极(填“A”或“B”)移动，A极发生的电极反应为 。
(5)装置甲、乙中的电解质溶液足量，当电路中通过0.4ml电子时，气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为 。
(6)若以装置甲为电源，要在铁器上镀铜，则铁器应连接 (填“A”或“B”)极。
【答案】(1) 正极 阴极
(2)C
(3) C D极有气泡逸出，D极附近溶液变红 2Cl--2e-=Cl2↑
(4) B CH4+10OH--8e- =+7H2O(5)3:8(6)A
【详解】（1）由分析可知，B、D的电极名称分别是正极、阴极。
（2）C极为阳极，电极材料在电解过程中不能失去电子，铁棒、银棒、铜棒都易失去电子，则可以选用的材料是石墨棒，故选C。
（3）该装置开始工作时，阴离子向阳极移动，则Cl-向C极移动，工作时D极发生反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑，一段时间后观察到D极的现象是：D极有气泡逸出，D极附近溶液变红，C极为阳极，Cl-失电子生成Cl2，发生的电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑。
（4）甲装置为燃料电池，阳离子向正极移动，则K+向B极移动，A极CH4失电子产物与电解质反应，生成等，发生的电极反应为CH4+10OH--8e- =+7H2O。
（5）装置甲、乙中的电解质溶液足量，电池工作时，可建立关系式：CH4——2O2——4Cl2——4H2——8e-，当电路中通过0.4ml电子时，气体a、b的总物质的量为0.05ml+0.1ml=0.15ml，气体c、d的总物质的量为0.2ml+0.2ml=0.4ml，则气体a、b的总物质的量与气体c、d的总物质的量之比为0.15ml:0.4ml =3:8。
（6）若以装置甲为电源，要在铁器上镀铜，则铁器应作阴极，连接A极。
5．（2025高三·山西·联考）石油、天然气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气中普遍含有，对回收处理并加以利用是人们普遍关心的问题。已知、。
回答下列问题：
最近我国在太阳能光电催化-化学耦合处理硫化氢研究中取得新进展，相关装置如下图所示。a极区依次发生的反应为 、 。
【答案】
【详解】在a极上失去电子变为，和反应生成、S和，故a极区发生的反应为、。
6．（2025高三·山西·调研）氨是重要的化工产品，也是重要的化工原料之一，我国目前氨的生产能力居世界首位。运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，回答下列问题：
我国科研人员以二硫化钼作为电极催化剂，研发出一种Zn—NO电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的功能，其工作原理如图所示(双极膜可将水解离成和，并实现其定向通过)。电池负极的电极反应式为 ，双极膜的右侧为 交换膜(填“阴离子”或“阳离子”)。
【答案】 阳离子
【详解】根据图示，在电极上NO得到电子被还原为，所以电极为正极；电极为负极，负极的电极反应式为，双极膜中移向正极，右侧为阳离子交换膜。
判断依据
电极材料
电极反应
电子流向
离子移向
电极现象
原电池
负极
活泼金属
氧化反应
流出
阴离子移向
电极质量减小
正极
不活泼金属或非金属
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或质
量不变
电解池
阳极
与电源正极相连
氧化反应
流出
阴离子移向
电极溶解或pH减小
阴极
与电源负极相连
还原反应
流入
阳离子移向
电极增重或pH增大
钠硫电池
总反应：2Na＋xS===Na2Sx
正极：xS＋2e－===Seq \\al(2－,x)；负极：2Na－2e－===2Na＋
全钒液流电池
总反应：VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋V2＋V3＋＋VO2＋＋H2O
正极：VOeq \\al(＋,2)＋2H＋＋e－===VO2＋＋H2O
负极：V2＋－e－===V3＋
锂铜电池
总反应：2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－
正极：Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
负极：Li－e－===Li＋
Mg-H2O2电池
总反应：H2O2＋2H＋＋Mg===Mg2＋＋2H2O
正极：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O；负极：Mg－2e－===Mg2＋
Mg-AgCl电池
总反应：Mg＋2AgCl===2Ag＋MgCl2
正极：2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag；负极：Mg－2e－===Mg2＋
镍铁电池
总反应：NiO2＋Fe＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
正极：NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－
负极：Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2
阳极：Ni(OH)2＋2OH－－2e－===NiO2＋2H2O
阴极：Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－
锂离子电池
总反应：Li1－xCO2＋LixC6LiCO2＋C6(x