新高考化学二轮考点提升突破讲义考点15 新型电化学装置分析（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考化学二轮考点提升突破讲义考点15 新型电化学装置分析（2份，原卷版+解析版），共4页。试卷主要包含了某电化学制冷系统的装置如图所示等内容，欢迎下载使用。
研真题
1．（2025·重庆·高考真题）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。
下列叙述正确的是
A．放电时，M极为正极
B．放电时，N极上反应为
C．充电时，消耗4 ml Ag的同时将消耗
D．充电时，M极上反应为
【答案】D
【详解】由图可知，放电时，N电极上发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：，M电极为负极，电极反应为，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。
A．由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；
B．由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误；
C．由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4mlAg，同时消耗，C错误；
D．充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确；
故选D。
2．（2025·湖北·高考真题）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是
A．阴极反应为
B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定
C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变
【答案】B
【详解】由图可知，左侧电极发生反应，则左侧为阳极，右侧电极反应为，则右侧电极为阴极，据此解答。
A．由分析可知，阴极反应为，A正确；
B．已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断是吸热反应，则可推断的能量更低，比稳定，B错误；
C．多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确；
D．题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应）本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子：和因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确；
故选B。
3．（2025·江苏·高考真题）以稀为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为。下列说法正确的是
A．电极a上发生氧化反应生成
B．通过质子交换膜从右室移向左室
C．光解前后，溶液的不变
D．外电路每通过电子，电极b上产生
【答案】A
【详解】光解过程中，电极a上电子流出，发生氧化反应，a为阳极，电极反应式为：；电极b上电子流入，发生还原反应，b为阴极，电极反应式为：。
A．根据分析，电极a为阳极，发生氧化反应，电极反应式为：，生成物有O2，A正确；
B．电解池中阳离子向阴极移动，电极a上生成，电极b上消耗，通过质子交换膜从左室移向右室，B错误；
C．在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变化，在光解总反应是电解水，溶液中减少，溶液浓度增大，pH减小，C错误；
D．生成，转移2ml电子，外电路通过0.01ml电子时，电极b上生成，D错误；
答案选A。
4．（2025·河南·高考真题）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是
A．Ⅱ为阳离子交换膜
B．电极a附近溶液的减小
C．电极b上发生的电极反应式为
D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收
【答案】D
【详解】由图可知，左侧为阴极，电极反应为，右侧为阳极，电极反应为，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。
A．由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A错误
B．a电极的反应为，pH变大，B错误；
C．由分析可知，电极b的反应为，C错误；
D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1ml，有1mlLi+和1mlCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1mlLiCl，D正确；
故选D。
5．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种基于的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是
A．放电时向b极迁移
B．该电池可用于海水脱盐
C．a极反应：
D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
【答案】D
【详解】放电过程中a、b极均增重，这说明a电极是负极，电极反应式为，b电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e－+2Na+=Na3Ti2(PO4)3，据此解答。
A．放电时b电极是正极，阳离子向正极移动，所以向b极迁移，A正确；
B．负极消耗氯离子，正极消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确；
C．a电极是负极，电极反应式为，C正确；
D．若以Ag/AgCl电极代替a极，此时Ag失去电子，结合氯离子生成氯化银，所以电池不会失去储氯能力，D错误；
答案选D。
6．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为和，随温度升高Q(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率
B．充放电时，优先于通过固态电解质膜
C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为
D．充电时，锂电极接电源负极
【答案】C
【详解】电池放电时，锂电极为负极，发生反应：，多孔功能电极为正极，低温时发生反应：，随温度升高Q增大，正极区转化为；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多孔功能电极为阳极，或失去电子。
A．由分析可知，电池总反应方程式为：或，充放电时有参与或生成，因此熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率，A正确；
B．比的半径小，因此优先于通过固态电解质膜，B正确；
C．放电时，正极得到电子，中氧原子为-1价，中氧原子为-2价，因此随温度升高Q增大，正极区转化为，C错误；
D．充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确；
答案选C。
7．（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为。
下列说法错误的是
A．放电时，负极区游离的数目保持不变
B．放电时、还原为，理论上需要氢原子
C．充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D．充电时，电池总反应为
【答案】A
【详解】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根，，正极水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，正极区发生反应为(注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为阴极，电极为阳极，据此解答。
A．放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：，当转移3ml电子时，消耗，同时正极区会有通过离子交换膜进行补充，净消耗1ml，故负极区游离的数目会减少，故A错误；
B．氢原子将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，还原为，由化合价变化可知，得到8ml电子，所以理论上需要氢原子，故B正确；
C．充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确；
D．充电时，电池阴极反应式为，阳极反应式为，总反应为，故D正确；
答案选A。
8．（2025·浙江·高考真题）通过电化学方法制备，进而由与反应合成。为提高电流利用效率，某小组设计电化学合成示意图如下，已知氧化性：。下列说法不正确的是
A．电极A与电源正极相连
B．电极B的电极反应式为：
C．电解液中可以用氢溴酸代替
D．原料足量的情况下，理论上电路中转移可得到
【答案】D
【详解】由图可知，该装置为电解池，电极A发生氧化反应为阳极，电极B发生还原反应为阴极。
A．由分析可知电极A为阳极，应与电源正极相连，A正确；
B．由分析可知电极B为阴极，在电解液中得电子生成，电极反应式为：，B正确；
C．电解液中用氢溴酸代替，溴离子即起导电作用，又可在电极A上放电，所以可以用氢溴酸代替，提高电流利用效率，C正确；
D．由得失电子守恒可知，电路中转移生成0.1ml，但由信息可知氧化性：，所以电极B上生成的H2O2也可将溴离子氧化为，所以电路中转移生成的物质的量大于0.1ml，则得到的物质的量大于0.1ml，D错误；
故选D。
9．（2025·全国卷·高考真题）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。
电解时，下列说法错误的是
A．阳极区下降
B．从阴极区向阳极区迁移
C．阴极发生反应
D．阴极转化，阳极将生成
【答案】D
【详解】根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为：；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为：。
A．根据分析，阳极区消耗了，下降，A正确；
B．阴极区生成了，阳极区消耗了，按照离子移动方向，从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确；
C．根据分析阴极发生还原反应，电极反应式为：，C正确；
D．阴极转化，转移，此时阳极将生成，D错误；
故选D。
10．（2025·湖南·高考真题）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电解过程中，向左室迁移
B．电解过程中，左室中的浓度持续下降
C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色
D．完全转化为的电解总反应：
【答案】B
【详解】由图可知，左侧发生，N元素化合价下降，则左侧是阴极区，右侧发生，Cl元素化合价上升，则右侧是阳极区，据此解答；
A．电解池中，阳离子向阴极移动，则，向左室迁移，A正确；
B．电解过程中，先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误；
C．b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，C正确；
D．左侧阴极总反应是，右侧阳极总反应是，将两电极反应相加即可得到总反应，D正确；
故选B。
11．（2025·广东·高考真题）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上减少；电极材料每转移1ml电子，对应的理论容量为。下列说法错误的是
A．充电时Ⅱ为阳极
B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C．放电时负极反应为：
D．充电时16gS能提供的理论容量为
【答案】B
【详解】放电时，电极Ⅱ上减少，说明MnO2转化为Mn2+，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，由于电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为：；则电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn2+，负极反应为：。
A．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；
B．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：，反应消耗，溶液的pH升高，B错误；
C．由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：，C正确；
D．根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为，每消耗16gS，即0.5mlS，转移1ml电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A⋅h，D正确；
故选B。
12．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是
A．Pt电极反应：
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成
【答案】C
【详解】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，据此解答。
A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确；
B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确；
C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误；
D．Ⅳ室每生成，则转移1ml电子，有1ml氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确；
故选C。
13．（2025·河北·高考真题）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料再锂化的电化学装置，其示意图如下：
已知：参比电极的作用是确定再锂化为的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是
A．电极上发生的反应：
B．产生标准状况下时，理论上可转化的
C．再锂化过程中，向电极迁移
D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高
【答案】B
【详解】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则 转化为过程中，C元素化合价由降为+3，得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为，Pt电极为阳极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为，据此回答。
A．由分析知，电极上发生的反应：，A错误；
B．由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即0.25 ml) 时转移1 ml 电子，理论上转化的，B正确；
C．为阴离子，应向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误；
D．由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生、消耗，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误；
故选B。
14．（2025·广西·高考真题）尿素为农业生产常用氮肥。回答下列问题：
Ⅱ．电催化合成
我国科研工作者以污染物为氮源，用纳米片电催化与合成尿素。下图为电催化合成尿素的原理示意图。
(5)a电极为 极。
(6)b电极发生的电极反应式为 。
【答案】(5)阳 (6)CO2+2NO+10e-+10=+4H2O+12CO
【详解】（5）由图可知，CO2和NO在b电极得到电子生成，b为阴极，a电极为阳极。
（6）由图可知，NO在b电极得到电子和CO2反应生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：CO2+2NO+10e-+10=+4H2O+12CO。
15．（2025·天津·高考真题）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在C3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。
Ⅲ．CO2的转化
(5)一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如图。
①电极a是 极，电极反应式为 ；
②电解过程中，电极b一侧的溶液pH将 (填“升高”“不变”或“降低”)；
③电解过程中通过阳离子交换膜的离子为 。
【答案】(5)阴 降低 K+
【详解】（5）①由图可知，电极a上转化为，碳元素化合价降低，发生还原反应，为阴极，电极反应式为，故答案为阴极；。
②由图可知，电极b上转化为，碳元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为， 反应过程中消耗，溶液的pH降低，故答案为降低。
③电解过程中，阳离子向阴极（电极a）移动，左侧溶液中有，所以通过阳离子交换膜的离子为，故答案为。
析考点
一、原电池
1．原电池的工作原理
2．解题技巧
(1)原电池装置的分析方法
①判断电极：
负极：活泼金属、燃料、还原性物质等，物质中元素化合价升高，发生氧化反应。
正极：较活泼金属、O2、氧化性物质等，物质中元素化合价降低，发生还原反应。
【特殊情况】活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。
②电极反应：
负极：还原剂-ne-—→氧化产物；
正极：氧化剂+ne-—→还原产物。
③电子移动：电子从负极流出，经外电路流向正极。
④离子移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(2)电极反应式书写的一般步骤
3．燃料电池
(1)燃料电池结构分析
(2)解答燃料电池题目的几个关键点
①要注意燃料电池的介质电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。
③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
(3)燃料电池电极反应式书写的常用方法
二、一次电池
（1）碱性锌锰电池（干电池）
（2）酸性锌锰电池（干电池）
（3）银锌电池（纽扣电池）
三、二次电池
1．二次电池的结构分析
2．解题技巧
3．二次电池——充电电池或蓄电池
（1）铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，由两组栅状极板交替排列而成，负极材料是Pb，正极材料是PbO2，电解质溶液为稀H2SO4，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。
（2）锂离子电池
一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCO2(钴酸锂)，电解质溶液为LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)。放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。其放电时电极反应式为
四、电解池
1．电解池的工作原理
2．电解池中阴、阳极的判断方法
3．电子和离子的移动方向(惰性电极)
4．阴、阳极放电离子的判断
（1）阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。
阳离子放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(指水电离的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔融状态下的物质中会放电)
（2）阳极：
①若是活性电极(银以前包括银在内的金属)作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，电极被溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；
②若是惰性电极(如：Pt、石墨、Au等)作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序为：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
(3)阴、阳极放电后的产物
五、电解原理的应用
1、氯碱工业
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业（制烧碱、氯气和氢气），其设备装置如下：

阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。
2．电解精炼粗铜：
（1）阳极材料是粗铜，阴极材料是精铜，电解质溶液是CuSO4溶液（或 Cu(NO3)2溶液）。
（2）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时放电：
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋，
位于金属活动性顺序铜之后的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉积下来，阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料，这样可得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜。【电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如：精炼镍时Cu也会沉积】
在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。
（3）长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小，电解质溶液必须补充，阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等。
3．电镀：
电镀是一种特殊的电解，利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。要求镀件必须作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液（作为电镀液）。在直流电的作用下，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在镀件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。
4．电冶金
本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。
①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO冶炼镁，因MgO的熔点很高。
②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
六、金属的腐蚀与防护
对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)＞原电池原理引起的腐蚀(即原电池的负极)＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属等)。
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
3．金属的防护
金属防护效果比较：外加电流法防腐＞牺牲阳极法防腐＞有一般防护条件的防腐。
（1）电化学保护法
七、多池串联电化学装置的分析
（1）外接电源与电解池的串联：所有都为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。
（2）直接判断：非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。
A为原电池，B为电解池
（3）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：
原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。
A为电解池，B为原电池
（4）根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。
如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。
八、多池串联装置的综合计算
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：
在此基础上分析处理其他各种数据。
图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 ml电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 ml，C极上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。
九、常见的离子交换膜
1．离子交换膜的含义和作用
2．离子交换膜的种类及作用
练模拟
1．（2025·广东·模拟预测）氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法不正确的是
A．电极电势：吸附层吸附层
B．该电池工作时总反应的方程式为
C．吸附层a为负极，电极反应式为
D．标准状况下，右侧电池产生时，理论上两侧电解质溶液质量差88 g
【答案】C
【详解】吸附层a吸收H2，作负极，发生的电极反应：，吸附层b释放H2，作正极，发生的电极反应：，离子交换膜为钠离子交换膜，钠离子从左边移动到右边，电池的总反应为，据此分析解答。
A．在原电池中，负极电极电势低于正极，由分析知，吸附层a为负极，吸附层b为正极，故电极电势：吸附层a a，A错误；
B．放电时为原电池，负极发生氧化反应，a极为负极，LixC6失去电子生成Li+和C，电极反应式为，B正确；
C．放电时（原电池）Li+向正极（b极）移动，充电时（电解池）Li+向阴极（a极，原电池负极）移动，移动方向改变，C错误；
D．Li为活泼金属，会与水溶液中的水反应，该电池电解质不能选择水溶液（如Li2SO4溶液），D错误；
故选B。
16．（2025·安徽合肥·模拟预测）水合肼化学性质稳定，价廉易得，可以实现在温和可控的条件下催化产氢，在车载、便携式移动氢能方面的应用潜力巨大。水合肼分解反应时，其中的水分子不参与反应，可按如下两条竞争性路径进行：
I．
Ⅱ．
回答下列问题：
(5)肼—双氧水燃料电池由于绿色环保且具有较高的能量密度而被广泛使用，其工作原理如图所示。试写出负极的电极反应式： 。
【答案】(5)
【详解】(5)肼一双氧水燃料电池中，负极放电的为肼，且由于绿色环保，其氧化产物应为，电极反应为：。
17．（2025·陕西·模拟预测）研究一定条件下、与反应生成等有机化工产品，对实现“双碳目标”具有重要的现实意义。
(4)科学家利用如图所示装置可以将转化为气体燃料(电解质溶液为稀硫酸)。
①N极的电极反应式为 。
②假设外电路有电子转移，若溶液体积不变，极电解质溶液的 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(4) 不变
【详解】（4）由题图可知，电子由极流向极，说明极为负极，电极反应式为；极为正极，电极反应式为。导线中通过电子后，则负极产生，此时有通过质子交换膜移向极，即极电解质溶液中的量不变，电解质溶液的不变。
18．（2025·上海松江·一模）向含电解液的电池中，加入离子液体，可提高电池的性能。电池的总反应为：，其工作原理如下图所示：
(1)该电池放电时，正极反应式为 。
(2)关于该电池，下列说法正确的是_______。
A．电解液应选择非水溶剂
B．放电时，产物既是氧化产物也是还原产物
C．放电时，多孔电极附近有固体生成
D．充电时，锂离子的移动方向是锂电极→多孔电极
【答案】(1) (2)AC
【详解】放电时，锂电极为负极，其电极反应为，多孔电极为正极，其电极反应为：；充电时，锂电极接电源负极做阴极，其电极反应为，多孔电极接电源正极做阳极，其电极反应为：。
（1）放电时，多孔电极为正极，其电极反应为：；
（2）A．据题干反应方程式信息，锂作原电池的负极，多孔电极为正极，锂为活泼碱金属，易与水反应，故该电池不能用水溶液作为电解液，A正确；
B．根据总反应可知，放电时，Li被氧化为，则产物是氧化产物，B错误；
C．根据放电时多孔电极反应可知，二氧化碳被还原为碳单质，则多孔电极附近有固体碳单质生成，C正确；
D．充电时，锂离子向阴极移动，锂电极与电源负极相连为阴极，则锂离子的移动方向是多孔电极→锂电极，D错误；
故选AC；
19．（2025·上海崇明·一模）二氧化碳氧化乙烷制乙烯。
将C2H6和CO2按物质的量之比为1∶1通入反应器中，发生如下反应：
①C2H6(g)C2H4(g) + H2(g) ΔH1=+136.4kJ·ml−1
②CO2 (g) + H2 (g)CO(g) + H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·ml−1
③C2H6(g) + CO2(g)C2H4(g) + CO(g) +H2O(g) ΔH3
(4)利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯，示意图如图：
①电极a与电源的 极相连。
②电极b的电极反应式是 。
(5)若以乙烷-空气燃料电池(电解质溶液是20～30％的KOH溶液)给以上装置提供电源，电池工作时负极的电极反应式为 。
【答案】(4)正 CO2 + 2e-+ 2H+ = CO + H2O (5)C2H6 + 18OH- -14e- = 2CO+ 12H2O
【详解】（4）电解池工作时，氢离子由a极移向b极，a的阳极、b是阴极。
①电极a是阳极，a与电源的正极相连。
②b是阴极，电极b二氧化碳得电子生成一氧化碳和水，b极的电极反应式是CO2 + 2e-+ 2H+ = CO + H2O。
（5）乙烷-空气燃料电池(电解质溶液是20～30％的KOH溶液)，电池工作时，乙烷在负极失电子生成碳酸根离子和水，负极的电极反应式为C2H6 + 18OH- -14e- = 2CO+ 12H2O。
20．（2024·吉林延边·一模）利用催化加氢制二甲醚，可以实现的再利用，涉及以下主要反应：
I．
Ⅱ．
回答下列问题：
(3)如图所示是绿色电源“二甲醚()燃料电池”的工作原理示意图(a、b均为多孔性电极)。负极是 (填写“a”或“b”)，该电极的电极反应式是 ，若有氢离子通过质子交换膜，则b电极在标准状况下吸收 氧气。
【答案】(3)a 44.8
【详解】（3）根据图示，a极二甲醚失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则负极是a，该电极的电极反应式是，若有氢离子通过质子交换膜，说明电路中转移8ml电子，b电极发生反应O2+4e-+4H++2H2O，则b电极消耗2ml氧气，在标准状况下吸收44.8氧气。
本讲义包含：
研真题（15题）→析考点→练模拟（20题）
名称
单液原电池
双液原电池
装置
相同点
电极名称
负极 (锌片，失去电子，发生氧化反应)
正极 (铜片，得到电子，发生还原反应)
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应)
Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应)
总反应
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
电子流向
电子由负极经导线流向正极：由Zn沿导线流向Cu (电子不下水)
电流流向
电流由正极经导线流向负极：由Cu沿导线流向Zn
不同点
离子迁移
方向
电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 (离子不上岸)
Cu2＋移向正极，SO42－移向负极
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
能量转化效率
还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗。
Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长。
盐桥的组成和作用
①组成：盐桥中装有饱和KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池能持续提供电流；c.可以提高能量转化效率。
Al——Cu
(浓硝酸)
总反应
Cu＋4H＋＋2NOeq \\al(－,3)===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
负极反应
Cu－2e－===Cu2＋
正极反应
4H＋＋2NOeq \\al(－,3)＋2e－===2NO2↑＋2H2O
Al——Mg
(NaOH溶液)
总反应
2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO2－＋3H2↑
负极反应
2Al－6e－＋8OH－===2AlO2－＋4H2O
正极反应
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
第一步，写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步，写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：
①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
②)碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。
④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)。
第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。
碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－；
特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。
酸性锌锰电池的负极是Zn，正极是石墨棒，电解质是NH4Cl、ZnCl2 和H2O等，其电极反应如下：
总反应：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑。
负极：Zn－2e－ ===Zn2+；
正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e‾ = 2MnO(OH) + 2NH3↑；
特点：优点携带方便；缺点电量小，污染大。
银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
特点：比能量大、电压稳定、储存时间长。
铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
①放电时的反应（原电池）
负极：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应（电解池）
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \\al(2－,4)；
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SOeq \\al(2－,4)。
总反应为LixCy＋Li1－xCO2LiCO2＋Cy，
①放电时的反应（原电池）
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极：Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2。
②充电时的反应（电解池）
阴极：xLi＋＋Cy+xe－===LixCy；
阳极：LiCO2－xe－===Li1－xCO2＋xLi＋。
反应物
阴极金属阳离子(H+)
产物
金属(H2)
反应物
阳极活性金属电极
产物
金属离子
反应物
S2－
I－
Br－
Cl－
OH－
产物
S
I2
Br2
Cl2
O2、H2O
装置
离子交换膜电解槽
阳极
钛网 (涂有钛、钌等氧化物涂层)：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
阴极
碳钢网：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。
总反应
①化学方程式：2NaCl＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
②离子方程式：2Cl－＋2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
阳离子交换膜
①将电解槽隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O而影响烧碱的质量。
加入物质
a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl溶液、含少量NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋。
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度变小
电镀
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋（阳极本身不断溶解）
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu（阴极本身不断增重）
总反应
宏观上看无新物质生成
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的总量、浓度、pH均不变
阴、阳极质量变化
阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up7(电解))Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up11(电解),\s\d4(冰晶石))4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与其表面接触的一些物质(如O2、Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀
不纯金属与电解质溶液接触发生原电池反应
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出)
吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气)
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)，
如：NH4Cl溶液、稀H2SO4等
水膜酸性很弱或呈中性，
且溶有一定量氧气
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
易错提醒
钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的反应为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
联系
吸氧腐蚀更普遍
①牺牲阳极法——原电池原理
②外加电流法——电解原理
负极：比被保护金属活泼的金属；
正极：被保护的金属设备。
阴极：被保护的金属设备；
阳极：惰性金属。
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。
甲为电镀池，乙、丙均为电解池。
①串联电路中各支路电流相等；
②并联电路中总电流等于各支路电流之和。
含义
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
作用
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT 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。如：在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯，防止与阴极产生的H2混合发生爆炸；
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 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③用于物质的分离、提纯等；
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④用于物质的制备，电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质；
阳离子交换膜
①只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过。
阳离子透过阳离子交换膜原电池正极(或电解池的阴极)
②以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开：
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：Cu2＋＋2e－===Cu
Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区
阴离子交换膜
①只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过。
阴离子透过阴离子交换膜电解池阳极(或原电池的负极)
②以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开：
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
阳极：2I－－2e－===I2
阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IOeq \\al(－,3)＋5I－＋3H2O
质子交换膜
①只允许H＋和水分子通过，不允许其他阳离子和阴离子透过。
H＋透过质子交换膜原电池正极(或电解池的阴极)
②在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2：
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋
阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极
双极膜
由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源。