2026年高考化学抢分专练专题10电化学装置分析(4大考点+抢分特训)(学生版+解析)

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考点1 新型化学电源装置分析
【典例】（2026·河北沧州·一模）钴酸锂（LiCO2）电池的工作原理如图所示。电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许Li+通过。下列说法错误的是
A．不能用Li2SO4的水溶液作导电介质
B．电极电势：M SO₃²⁻ > I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > 含氧酸根 > F⁻；阴极阳离子放电顺序为Ag⁺ > Hg²⁺ > Fe³⁺ > Cu²⁺ > H⁺（酸）> Pb²⁺ > Sn²⁺ > Fe²⁺ > Zn²⁺ > H⁺（水）> Al³⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ > Ca²⁺ > K⁺。
(4) 离子迁移方向：电解池中，“阳离子向阴极跑，阴离子向阳极跑”，结合电极判断即可确定离子迁移路径。
(5) 总反应推导：将阴阳极反应式相加，消去电子即得总反应，注意配平电荷守恒和原子守恒。
1．（2026·河北保定·一模）科学家采用电化学法用环己醇制备己二酸，装置如图(电极材料均为Pt)。i．先闭合K一段时间后，阳极液由蓝绿色(Cr3+)变为橙色(Cr2O72−)，断开K；ii．向阳极液中滴加环己醇，溶液变为蓝绿色，继续滴加一定量环己醇；iii．闭合K，一段时间后，阳极液变为橙色且颜色不再改变时，断开K；iv．将阳极液移出，冷却结晶得到己二酸。下列说法中正确的是
A．阴极室中稀硫酸的浓度变小
B．若阴极室产生22.4 L(标准状况)气体，理论上最多生成己二酸的物质的量为0.5 ml
C．步骤i中溶液颜色发生变化的方程式为2Cr3+−6e−+14OH−=Cr2O72−+7H2O
D．步骤iii的主要目的是使环己醇转化完全
2．（2026·浙江金华·三模）TMAH[CH34NOH]是一种强碱，可采用四甲基碳酸氢铵[(CH3)4NHCO3]为原料，利用三室两膜法电解制备，中间原料池中离子分别通过交换膜往两极移动，工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．电池左侧为阳极池
B．电极N上的电极反应式为：2H2O+2e−=H2↑+2OH−
C．中间原料池中的CH34N+通过阳离子交换膜移向阴极池
D．理论上，每转移1 mle−，阳极池生成0.25 ml气体
3．（2026·天津和平·一模）利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。下列说法不正确的是
A．与a相连的电极可改为金属铁，b为电源的正极
B．离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
C．X为CuCl，Y为CuCl2，合成室内的反应为CH2=CH2+2CuCl2=ClCH2CH2Cl+2CuCl
D．中间室要补充NaCl固体
考点3 可充电电池装置分析
【典例】（2026·河南洛阳·一模）我国科学家研究发现的电化学“大气固碳”方法原理如图所示，该电池放电时的总反应为4Li+3CO2=2Li2CO3+C。NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A．该电池只能选无水电解液
B．放电时，每消耗1 ml CO2转移电子数为4NA
C．充电时，Li+从电极B移向电极A
D．充电时，电路中每通过1 ml电子，理论上阳极区质量变化40 g
(1) 充放电时电极极性的转换：放电时负极为阳极，正极为阴极；充电时负极变阴极，正极变阳极。关键是根据电极材料和反应方向判断充放电状态。
(2) 隔膜选择的“反应禁忌”原则：隔膜类型必须防止活性物质之间的直接反应。如全铁液流电池中Fe³⁺若与Fe直接接触会发生自放电，因此必须用阴离子交换膜阻隔Fe³⁺迁移。
(3) 离子浓度变化追踪：分别写出充放电时两极的反应式，追踪各物种的生成与消耗情况。充电是放电的逆过程，浓度变化方向相反。
(4) 定量关系推导：根据总反应方程式中各物种的化学计量数之比，推导物质的量变化关系。注意区分“每消耗1 ml某物质”与“每转移1 ml电子”两种不同的计量基准。
1.（2026·广东广州·一模）一种以Ni-CuO作为电催化剂的Al-NO3−新型电池如图所示，放电时可将污水中的NO3−转化为NH3。下列说法错误的是
A．充电时，电极Ⅱ为阳极
B．放电时，负极区溶液中pH逐渐减小
C．放电时，理论上每消耗4 ml Al最多可处理62 g的NO3−
D．充电时，电解池的总反应为4AlOH4−电解4Al+3O2↑+6H2O+4OH−
2．（2026·黑龙江·二模）科学家研制了一种以H2SO4溶液为电解质溶液的铅-醌(Pb−PCHL)电池，其装置如图所示。已知：四氯对苯醌(PCHL)的结构简式为。下列叙述正确的是
A．放电时，SO42−向氧化石墨烯电极迁移
B．充电时，Pb电极电势高于氧化石墨烯电极
C．充电时，0.2 ml电子流经外电路，理论上Pb电极质量增加20.7 g
D．放电时，电池总反应为：2Pb+4H+++2SO42−＝＋2PbSO4
3．（2026·陕西·模拟预测）钙-磷酸亚铁锂(Ca-LiFePO4)电池是一种新型的可充电电池，它具有低成本，不容易发生热失控和燃烧爆炸，下图是该可充电电池的工作示意图，LiPF6-LiAsF6为非水电解质，锂离子可以在Li1-xFePO4/LiFePO4电极上嵌入或脱嵌。下列说法不正确的是
A．放电时，Li2SO4溶液浓度减小，充电时，Li2SO4溶液浓度增大
B．放电时，正极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4
C．充电时，当左室中电解质的质量减少5.2 g时，转移0.4 ml电子
D．放电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极发生Li+嵌入，充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极发生Li+脱嵌
考点4 离子交换膜与多室电解
【典例】（新考向·双极膜）（2026·山东淄博·一模）用双极膜电渗析法除去卤水中B(OH)4−的装置如图，双极膜中H2O解离出的H+、OH−在电场作用下向两极迁移。已知B(OH)4−+H+=B(OH)3+H2O。下列说法正确的是
A．Pt电极连接电源的负极
B．X膜为阴离子交换膜
C．Ⅰ室每生成1 ml气体，Ⅱ室最多生成2 ml B(OH)3
D．石墨电极区每生成40 g NaOH，双极膜内共有18 g H2O被解离
(1) 交换膜类型判断：阳离子交换膜只允许阳离子通过（H⁺、Na⁺、K⁺等）；阴离子交换膜只允许阴离子通过（OH⁻、Cl⁻、SO₄²⁻等）；双极膜在电场作用下解离H₂O为H⁺和OH⁻，分别向两极迁移；质子交换膜只允许H⁺通过。
(2) 多室电解池中各室功能：阳极室——产生氧化产物，OH⁻放电生成O₂（酸性条件下H₂O放电）；阴极室——产生还原产物，H⁺放电生成H₂（碱性条件下H₂O放电）；中间室——通过离子交换实现物质分离或转化。
(3) pH变化判断：电极反应消耗或生成H⁺/OH⁻会改变相应室的pH。阳极反应消耗OH⁻或生成H⁺使pH减小；阴极反应消耗H⁺或生成OH⁻使pH增大。
(4) 定量关系推导：基于电子守恒，各电极产物物质的量之比等于电极反应中得失电子数的反比；离子迁移量与电子转移量成正比。
1．（2026·河北邢台·二模）用维生素C的钠盐（C6H7O6Na）为原料制备维生素C（C6H8O6，具有弱酸性和还原性），可以直接用复分解反应，也可以用电解反应。电解装置示意图如下：
下列说法错误的是
A．离子交换膜N是阳离子交换膜
B．将X极区的Na2SO4替换为C6H7O6Na，可以提高维生素C的产率
C．a离子是OH−，b离子是H+
D．X电极是阳极，阳极区溶液pH减小
2．（2026·河南郑州·模拟预测）一种从畜牧业废水中回收氨氮（NH4+）并联产H2O2的电化学装置如图所示，其中电极a和b均为负载催化剂的惰性电极，多孔玻璃膜只允许K+和SO42−通过。
下列说法错误的是
A．电极a接直流电源的正极
B．回收的NH4+在①区富集
C．停止通入O2则电解池停止工作
D．电极b上发生的电极反应式为O2+2H2O+2e−=H2O2+2OH−
3．（2026·四川广安·二模）最近，我国科学工作者提出了一种电化学合成氯醇的策略：在含Cl的水性介质中直接从烯烃合成氯醇，避免了传统方法中氯气和次氯酸的使用，其合成原理如图所示。
下列说法错误的是
A．工作一会儿，阴极区游离的OH−数目几乎不变
B．理论上，当有22.4L X2气体生成时，向右穿过质子交换膜的H+可能为2 ml
C．若电解质溶液更换为海水，将不能合成氯醇
D．工作时，a极反应为：
1．（2026·新疆·三模）我国科学家开发了一种自充电水系Zn−NaFeFeCN6电池，该电池电能耗尽后，无需外接电源，可通过H2O2实现电池自充电，电池工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．该电池Zn电极自充电时不可再生需加足量
B．放电时，Na+向右侧电极移动
C．放电时，右侧电极反应为Na1+xFeFeCN6−xe−=NaFeFeCN6+xNa+
D．自充电时，自充电区域酸性减弱
2．（2026·山东临沂·一模）我国科学家成功研发出可充电全固态氢负离子电池，装置如图所示。电池放电时发生NaAlH4→Na3AlH6+Al，CeH2→CeH3的转化。下列说法错误的是
A．放电时，NaAIH4极是电池正极
B．充电时，阴极反应式为CeH3+e-=CeH2+H−
C．放电时，电子通过CeH3-BaH2移向正极
D．充电时，理论上消耗2mlAl的同时生成3mlNaAlH4
3．（2026·安徽·模拟预测）某科研小组设计如图装置，实现含盐废水(以NaCl为例)和造纸废水(以含葡萄糖C6H12O6为例)的有效处理，并获得HCl溶液和NaOH溶液。已知，电极A和电极B均为惰性电极，M、N、P膜为离子交换膜。下列说法正确的是
A．电势：电极A＞电极B
B．M膜和P膜均为阴离子交换膜
C．该装置工作时，Ⅱ室和Ⅳ室溶液的pH均升高
D．消耗1 ml C6H12O6，理论上可获得24 ml NaOH和24 ml HCl
4．（2026·河南·模拟预测）我国研制出了室温下Ca−O2可充电电池。图1为电池结构，图2为放电时O2在电极表面的两种反应路径(*表示中间体，表示碳纳米管)。下列说法正确的是
A．电池中的溶剂可以是乙二醇或二甲基亚砜(CH3SOCH3)
B．充电时碳纳米管极的电势低于钙极的电势
C．放电时正极每消耗1mlO2，理论上外电路中通过2mle−
D．充电过程中，电池阴极增重4 g，则理论上阳极减轻5.6~7.2g
5．（2026·陕西咸阳·模拟预测）碱性葡萄糖燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．电极A为燃料电池的正极
B．电极B的电极反应方程式为O2+4e−+4H+=2H2O
C．电池工作一段时间后，电解液中OH−浓度下降
D．电路中通过2 ml电子时，消耗0.5ml C6H12O6
6．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）某科研团队设计出镍离子电池（NIB），该电池在首次充电中，Na+离子从Na3V2PO43框架中脱出并形成NaV2PO43基质，然而在接下来的循环中，由于电解液中Na+离子很少，只有Ni2+离子可以可逆嵌入NaV2PO43基质中并形成NaNiV2PO43。关于该电池说法错误的是（ ）
A．该电池在首次充电中，V元素化合价升高
B．充电时，Ni2++2e−=Ni
C．该电解液一定是有机溶剂
D．放电时，正极的电极反应式为：NaV2PO43+Ni2++2e−=NaNiV2PO43
7．（2026·陕西榆林·模拟预测）某科研团队采用RhCu M-tpp双功能催化剂，成功构建了可充电锌-硝酸盐/乙醇电池，其放电工作原理如图所示。下列叙述错误的是
A．放电时，OH−向Zn极移动
B．放电时，正极的电极反应为NO3−+8e−+6H2O=NH3+9OH−
C．充电时，忽略体积的变化，储液罐甲内溶液的pH减小
D．充电时，每生成6.5gZn的同时有0.5mlCH3COOH生成
8．（2026·山西临汾·一模）锌离子全电池工作时，NaV3O8⋅1.5H2O电极发生Zn2+的嵌入或脱嵌。加入弱极性FeD后，利用FeDFeD+间的转化，可同时除去溶解氧和非活性锌，防止锌电极被溶解氧腐蚀。下列说法错误的是
A．电池工作时，FeD起催化剂的作用
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．每去除5.6L溶解氧，转移电子数为NA
D．加入聚乙二醇是为了增大FeD在水中的溶解度
9．（2026·甘肃武威·模拟预测）某锂离子电池的工作原理如图所示。放电时，b电极由Li1-生成。下列说法错误的是
A．充电时，a电极与电源负极连接
B．放电时，a电极反应为LixCy-xe-=xLi++Cy
C．充电时，b电极反应为+xLi+
D．放电时，b电极嵌入aml Li+时理论上有a ml电子通过碳酸酯类溶剂
10．（2026·云南·模拟预测）掺杂高分子作为可充电锂电池正极材料的研究在学术界和工业界均受到关注，这类材料在光学显示器中的一种应用原理如图所示(掺杂为充电过程)，下列说法错误的是
A．掺杂时，电极Li为阴极
B．光学显示器由红色变为蓝色时，C5H4Sx发生还原反应
C．光学显示器由蓝色变为红色时，电子由电极Li经外电路移向掺杂高分子
D．放电时，正极的电极反应式为C5H4Sy+ClO4−yx+xye−=xyClO4−+C5H4Sx
11．（2026·内蒙古赤峰·一模）浓差电池是一种因电池中存在浓度差而产生电动势的电池。ZrO2−Y2O3浓差电池可用于测定待测环境中氧气的含量，在冶金、能源等领域应用广泛。测定某低氧环境中氧气含量的原理示意如图。下列说法错误的是
A．A电极为正极
B．O2−由A电极向B电极迁移
C．B电极发生的反应为2O2−−4e−=O2↑
D．理论上，电解质中O2−的总量会增加
12．（2026·湖南衡阳·模拟预测）一种新型电池的工作原理如下图所示。已知：光催化电极可以在太阳光照下实现对电池充电。下列叙述错误的是
A．放电时，石墨电极发生氧化反应
B．充电时，石墨电极作阴极
C．放电时，电池总反应为8Na2S+7NaI3=Na2S8+21NaI
D．充电时，离子交换膜左侧电解质溶液质量减少
13．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）一种基于蒽醌吩嗪融合分子设计的二次电池结构如图，下列说法错误的是
A．放电时，b极电势高于a极电势
B．放电时，a极电极反应式：[Fe(CN)6]4-_e-=[Fe(CN)6]3-
C．充电时，b极发生氧化反应
D．充电时，理论上生成1 ml M转移2 ml电子
14．（2026·江西宜春·一模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．膜Ⅰ，膜Ⅱ，膜Ⅲ，分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜
B．电极a附近溶液的pH变大
C．Li3FeCN6的铁为+3价
D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收2 ml LiCl
15．（2026·天津南开·一模）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCO2x