新高考化学二轮复习培优训练压轴题05 电化学原理综合分析（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考化学二轮复习培优训练压轴题05 电化学原理综合分析（2份，原卷版+解析版），共21页。试卷主要包含了新型化学电源，电解池，离子交换膜，电化学计算中常用的三种方法，多池串联的两大模型及原理分析等内容，欢迎下载使用。
1．锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。
2．锂离子二次电池
(1)锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的电压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
(2)锂离子电池充电时阴极反应式一般为C6＋xLi＋＋xe－===LixC6；放电时负极反应是充电时阴极反应的逆过程：LixC6－xe－===C6＋xLi＋。
(3)锂离子电池的正极材料一般为含Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有LiFePO4、LiCO2、LiMn2O4等。
3.微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
4.物质循环转化型电池
根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极，是分析该电池的关键。
二、电解池
1．图解电解池工作原理(阳极为惰性电极)
2．对比掌握电解规律(阳极为惰性电极)
【特别提醒】电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，溶液中H＋继续放电，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。
3.多膜电解池方程式书写及分析
（1）双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水)
阳极室：HSOeq \\al(－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋3H＋或SOeq \\al(2－,3)－2e－＋H2O===SOeq \\al(2－,4)＋2H＋
吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSOeq \\al(－,3)和SOeq \\al(2－,4)穿过阴膜进入阴极室(右室)。
阴极室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑
HSOeq \\al(－,3) ＋ OH－===SOeq \\al(2－,3)＋H2O
产品： 阳极室 较浓的硫酸 阴极室 左室亚硫酸钠
（2）三膜四室制备硼酸[H3BO3( 一元弱酸)]
阳极室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
产品室：H＋＋B(OH)eq \\al(－,4)===H3BO3＋ H2O
原料室：B(OH)eq \\al(－,4)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室
阴极室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
三、离子交换膜
1．交换膜类型及特点
2.“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。
四、电化学计算中常用的三种方法
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4 ml e－为桥梁可构建以下关系式：
(式中M为金属，n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。
五、多池串联的两大模型及原理分析
1.常见串联装置图
模型一 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。
模型二 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
题型01 新型一次电源
1.（北京市平谷区2025届高三下学期一模）碱性锌锰电池的总反应为，构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
A．电池工作时，正极发生反应为
B．电池工作时，向正极移动
C．隔膜可以防止电池短路
D．反应中每生成，转移电子数为
【答案】C
【分析】电池工作时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。根据总反应，可知负极锌失电子生成氢氧化锌，正极二氧化锰得电子生成MnO(OH)。
【解析】A． 电池工作时，正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，故A错误；
B．电池工作时，阳离子移向正极，向负极移动，故B错误；
C．隔膜位于电池的正极和负极之间，其主要功能是将正负极分开，防止电流直接通过正负极进行循环，故C正确；
D．正极发生反应为MnO2+e-+H2O= MnO(OH)+OH-，每生成，转移电子数为，故D错误；故选C。
2.（黑龙江省哈尔滨市第三中学2025届高三下学期一模）我国科学家设计了一种新型多功能(甲醛一硝酸盐)电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a电极区总反应为；
B．电池工作时，电极电势高，电子流动的方向是
C．放电过程中，从左室迁移到右室
D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH
【答案】A
【分析】由图可知，a极HCHO失去电子发生氧化反应生成HCOO-和H2，为负极，电极方程式为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+H2↑+2H2O；则b为正极，得到电子发生还原反应生成NH3，电极方程式为：+6H2O+8e-=NH3↑+9OH-；
【解析】A．由分析，a电极区总反应为；，A正确；
B．a为负极、b为正极，则电池工作时，电极电势高，电子流动的方向是，B错误；
C．放电过程中，阳离子由负极流向正极，但中间膜为质子交换膜，则不能通过质子交换膜从左室迁移到右室，C错误；
D．由分析的正负极反应，总反应为8HCHO++7OH-=NH3↑+8HCOO-+4H2↑+2H2O，处理废水过程中消耗OH-，溶液pH减小，需补加 KOH，D错误；故选A。
题型02 新型二次电池
3.（安徽省滁州市2025届高三一模）我国科学家发明了一种以和为电极材料的新型电池，内部结构如下图所示，其中①区②区③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时电极材料转化为。下列说法错误的是
A．充电时，外电源的负极连接b电极
B．充电时，①区溶液中的向②区迁移
C．放电时，转移个电子时②区溶液增重174g
D．放电时，a电极的电极反应式为
【答案】B
【分析】放电时，电极材料转化为，电极反应式为-2ne-=+2nK+，是原电池的负极，生成的K+需要通过阳离子交换膜进入②区，故该电极反应在③区发生，即b为放电时的负极；故a电极为放电时的正极，二氧化锰得电子发生电极反应MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，阳离子的消耗多于生成，故硫酸根通过阴离子交换膜进入②区；且可知①区为酸性，③区为碱性；
【解析】A．充电时，外电源负极连接原电池负极，即连接b电极，A正确；
B．由分析知，放电时，①区溶液中的硫酸根离子向②区迁移，则充电时，硫酸根迁移方向与放电时相反，B错误；
C．由分析及电极反应式，放电时，转移2NA个电子，有2mlK+和1ml硫酸根进入②区，故②区溶液增重174g，C正确；
D．由分析，放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，D正确；故选B。
4.（江西省2025届高三一模联考）新型水泥基电池具有成本低、环境友好和可充电性等优点，在绿色储能领域具有巨大的应用潜力。已知水泥基材料的孔结构充满了毛细孔水和游离水组成的孔溶液，孔溶液内的离子通过孔隙通道传输。该电池放电时原理如图所示，下列说法正确的是
A．水泥基中孔溶液呈强酸性
B．放电时，电极B发生氧化反应
C．隔膜应为阳离子交换膜
D．充电时，阳极的电极反应式为
【答案】D
【分析】放电时，A电极铁失电子生成四氧化三铁，A是负极，负极反应式为3Fe-8e-+8OH-=Fe3O4+4H2O；B电极NiOOH得电子生成Ni(OH)2，电极反应式为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，B是正极。
【解析】A. Fe、Fe3O4、NiOOH、Ni(OH)2均能与酸反应，水泥基中孔溶液不能呈强酸性，故A错误；
B. 放电时，电极B镍元素化合价降低，发生还原反应，故B错误；
C. 根据电极反应式，负极消耗氢氧根离子、正极生成氢氧根离子，隔膜应为阴离子交换膜，故C错误；
D. 放电时，正极反应式为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-，充电时，阳极的电极反应式为，故D正确；故选D。
题型03 新型燃料电池
5.（山东省菏泽市2025届高三下学期第一次适应性检测）双阴极微生物燃料电池可进行硝化和反硝化脱氮，装置如图。下列说法错误的是
A．H+的迁移方向：厌氧阳极→缺氧阴极，厌氧阳极→好氧阴极
B．装置工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH增大
C．“好氧阴极”电极反应式为：
D．放电过程中若有1ml 完全转化为，“好氧阴极”区内理论上消耗O2(STP)44.8L
【答案】CD
【分析】如图，“厌氧阳极”上，失去电子生成和，电极反应式为；“缺氧阴极”上，得到电子生成，再转化为，电极反应式分别为、。“好氧阴极”上，得到电子生成，电极反应式为，同时还能氧化生成，还可以被氧化为，离子方程式分别为、，据此回答。
【解析】A．在原电池中，阳离子向正极移动。该电池中厌氧阳极是负极，缺氧阴极和好氧阴极是正极，所以H+的迁移方向是厌氧阳极→缺氧阴极，厌氧阳极→好氧阴极，A正确；
B．由分析可知，电池工作时，“缺氧阴极”上消耗的H+多于从“厌氧阳极”迁移过来的H+，且反应生成水，其附近的溶液pH增大，B正确；
C．“好氧阴极” 应该发生得电子的还原反应，而是氧化反应，“好氧阴极” 正确的电极反应式为，C错误；
D．1ml 完全转化为，N元素的化合价从-3价升高到+5价，失去8ml电子，需要消耗的为2ml。根据 “好氧阴极” 的电极反应式，转移8ml电子时，消耗2ml，共消耗的为4ml，在标准状况（STP）下的体积为，D错误； 故选CD。
6.（2025届江苏省盐城市射阳中学高三上学期一模）一种熔融碳酸盐燃料电池的工作原理如图所示。下列有关该电池的说法正确的是
A．电池工作时，化学能完全转化为电能B．电池工作时，向电极B移动
C．电极B上发生的电极反应为D．参与的电极反应为
【答案】D
【分析】由图可知，A极碳元素、氢元素价态升高失电子，电极A为负极，电极反应式为H2+ CO+ 2-4e-═H2O+3CO2，电极B为正极，电极反应式为O2+4e-+2CO2═2，据此作答。
【解析】A．在电池工作过程中，虽然大部分化学能会转化为电能，但仍会有一部分能量以热能的形式损失掉。因此，化学能并不能完全转化为电能，故A错误；
B．原电池工作时，阴离子向负极移动，则向电极A移动，故B错误；
C．电极B为正极，电极反应式为O2+4e-+2CO2═，故C错误；
D．H2参与的电极A为负极，电解质没有OH-，负极反应为，故D正确；故选D。
题型04 离子交换膜
7.（四川省八市2025届高三上学期第一次诊断性考试）过氧化氢溶液为氧化性消毒剂，能发挥抗菌作用。我国一科研团队用如图装置制取(已知：，电极上都覆盖有催化剂)。下列说法正确的是
A．电极a是负极，发生还原反应
B．A膜是阴离子交换膜，B膜是阳离子交换膜
C．电极b的电极反应为：
D．电解质中发生的反应为：
【答案】D
【分析】该装置为原电池，利用原电池原理制取，电极a通入H2，电极b通入O2，最终得到，H2在a电极发生氧化反应，则a极是负极，b极是正极，据此分析解答。
【解析】A．电极a是负极，发生氧化反应，A错误；
B．该装置用于制取，电极a生成H+，阳离子向正极移动，透过A膜，电极b生成和OH-，阴离子向负极移动，透过B膜，二者结合生成，所以A膜、B膜分别为阳离子、阴离子交换膜，B错误；
C．电极b通入O2，发生还原反应，电极反应为：，C错误；
D．由题图可知，电池工作时，、OH-和H+作用生成，发生反应为：，D正确；故选D。
8.（四川省泸州市2024-2025学年高三上学期质量诊断）中国科学院福建研究所制备了一种新型铋基ZMOF(Bi－ZMOF)材料，将其用做Zn－CO2电池的电极，可提高电池放电效率，电池结构如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极移动。下列有关说法正确的是
A．锌电极的电势高于Bi－ZMOF电极的电势
B．放电时，每消耗0.2ml Zn，双极膜内解离3.6g H2O
C． Bi－ZMOF电极的反应式为：CO2＋2H＋－2e－=HCOOH
D． Bi－ZMOF电极具有吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用
【答案】D
【分析】由图可知，锌片为原电池的负极，碱性条件下Zn失去电子发生氧化反应生成[Zn(OH)4]2-；Bi—ZMOF电极为正极，酸性条件下CO2在正极得到电子发生还原反应，生成HCOOH。双极膜中的H＋移向Bi—ZMOF电极、OH－离子移向锌片。
【解析】A．由分析可知，Zn为电池的负极，Bi－ZMOF为电池的正极，正极的电势高于负极的电势，因此锌电极的电势低于Bi－ZMOF电极的电势，A错误；
B．由分析可知，双极膜中的H＋移向Bi—ZMOF电极、OH－离子移向锌片。电池工作时，每消耗0.2ml Zn时，外电路转移电子的物质的量为0.2ml×2=0.4ml。在串联电路中，任何一个截面经过的电量都是相同的，因此有0.4mlH＋移向Bi—ZMOF电极，双极膜内将解离0.4ml水，即0.4ml×18g·ml-1=7.2g水，B错误；
C．由分析可知，Bi—ZMOF电极为正极，酸性条件下CO2在正极得到电子发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为CO2＋2H＋+2e－=HCOOH，C错误；
D．根据题意，新型铋基ZMOF(Bi－ZMOF)材料用做Zn－CO2电池的电极，可提高电池放电效率，因此Bi－ZMOF电极主要起吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用，D正确；故选D。
题型05 新型电解池
9.（河南省商丘市2025届高三一模）工业上可用电解法将废水中较高浓度的铬酸钾溶液制成重铬酸钾溶液，其工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．惰性电极N为阳极，被氧化
B．惰性电极M的电极反应式为
C．惰性电极N的电势小于惰性电极M的电势
D．阳极区溶液中由aml变成bml时，理论上生成的为
【答案】D
【分析】左侧M为阴极区发生反应：，右侧N为阳极区发生反应：，，据此分析。
【解析】A．根据分析可知，惰性电极N是电解池的阳极，水分子在阳极失去电子生成氧气和氢离子，放电生成的氢离子使溶液中的铬酸根离子转化为重铬酸根离子，A错误；
B．阳极区的钾离子通过钾离子交换膜进入阴极区得到KOH，B错误；
C．阳极电势高于阴极，C错误；
D．总反应的化学方程式为，由方程式可知，电解一段时间后，阳极区溶液中K+的物质的量由aml变成bml时，生成的重铬酸钾的物质的量为，D正确；故选D。
10.（贵州省六盘水市2025届高三一模）采用电解法电解葡萄糖溶液可同时制备山梨醇和葡萄糖酸，电解原理如图所示。已知双极膜中水解离的和在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是
A．M极与电源的负极相连
B．双极膜产生的会移向N极
C．阴极的电极反应：
D．每生成1ml山梨醇，理论上共消耗1ml葡萄糖
【答案】D
【分析】由图可知，M电极葡萄糖被还原为山梨醇，为阴极，电极反应式为，N电极溴离子失电子被氧化为溴，为阳极，电极反应式为2Br--2e-=Br2，据此回答。
【解析】A．由分析可知，M电极为阴极，与电源的负极相连，A正确；
B．由分析可知，M电极为阴极，N电极为阳极，双极膜产生的会移向N极，B正确；
C．由图可知，M电极葡萄糖被还原为山梨醇，为阴极，电极反应式为，C正确；
D．制备山梨醇的反应为，阳极区制备葡萄糖酸的总反应为，根据得失电子守恒可知每生成1ml山梨醇，转移2ml电子，理论上共消耗2ml葡萄糖，D错误；故选D。
题型06 多室电解池
11.（清华大学THUSSAT中学生标准学术能力2025届高三诊断性测试）为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3(电极或电极)取下互换，可实现锂的富集。下列说法正确的是
A．a为电源的正极，电极电势a高于b
B．装置中电极2应选择电极，电极反应为
C．互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应不同
D．理论上，电路通过1电子时，有1富集在右侧电解液中
【答案】D
【分析】为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为：，则电极1为阴极，则电极2为阳极，电极材料为Ag，电极方程式为；电极3为阴极，电极材料为AgCl，电极方程式为，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：，实现了锂的富集。
【解析】A．电极1为阴极，因此a为电源的负极，b为电源的正极，电极电势b高于a，故A错误；
B．由分析可知，电极2为阳极，应选择电极，海水中有Cl-，则电极2的电极反应式为：，故B错误；
C．电极4放电一段时间后转化成为，所以互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应相同，故C错误；
D．根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过电子时，有富集在右侧电解液中，故D正确；故选D。
12.（陕西、山西、宁夏、青海2025年八省联考）为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是
A．电路中电子的流向随着电极互换而改变
B．电极2上发生的反应为：
C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变
D．理论上，电路通过电子时，有富集在右侧电解液中
【答案】C
【分析】为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为：FePO4+e-+Li+=LiFePO4，则电极1为阴极，则电极2为阳极，电极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：LiFePO4-e-=Li++FePO4，实现了锂的提取。
【解析】A．保持电源正负极不变，则电子流向不变，故A错误；
B．由分析可知，电极2为阳极，海水中有Cl-，则电极2的电极反应式为：Ag-e-+Cl-=AgCl，故B错误；
C．由分析可知，通过相同电量，电极1上附着的Li+的量和电极4上失去的Li+的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，故C正确；
D．根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过电子时，有富集在右侧电解液中，故D错误；故选C。
题型07 电化学综合考查
13.（江西省2024届高三模拟）浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH．下列说法错误的是
A．起始加入的溶液浓度：
B．膜a和膜b均适合选用阴离子交换膜
C．工作时，溶液质量减小、NaOH稀溶液质量增加
D．导线中通过1 ml，理论上电解池中两极共生成0.75 ml气体
【答案】C
【分析】从图中可知，左侧为浓差电池，右边为电解池，NaOH稀溶液中水得电子生成氢气和氢氧根离子，钠离子向NaOH区移动，从而生成NaOH使NaOH溶液浓度增大，因此惰性电极Ⅱ为阴极，则惰性电极Ⅰ为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，向阳极区移动与氢离子反应生成，则左侧Cu(Ⅱ)为正极，Cu(Ⅰ)为负极，浓度大的CuSO4溶液中的Cu电极为正极，故c2>c1。
【解析】A．根据分析可知，起始时CuSO4溶液浓度c2>c1，A正确；
B．浓差电池中硫酸根离子通过膜a从右向左移动，电解池中通过膜b从右向左移动，故膜a和膜b均选用阴离子交换膜，B正确；
C．Na2SO4溶液中逸出1ml氧气的同时移入2ml，Na2SO4溶液质量增加，C错误；
D．电解池阴、阳极反应分别为2H2O+2e-=H2↑+2OH-、2H2O-4e-=4H++O2↑，转移1ml电子，阴极上生成0.5ml氢气，阳极上生成0.25ml氧气，共生成0.75ml气体，D正确；故选C。
14.（广东省珠海市2025届高三上学期一模）我国科学家研究的自驱动高效制取的电化学装置示意图如图。下列说法不正确的是
A．装置a为原电池，电极I为正极
B．装置b的总反应方程式为：
C．装置a消耗时，整个装置消耗
D．装置b生成时，理论上装置a正极区溶液质量减少4g
【答案】D
【分析】装置a中N2H4和O2可发生自发的氧化还原反应，则a为原电池，其中N2H4被氧化生成N2，电极II为负极，则电极I为正极，装置b左侧电极和电极II相连，为阴极，H2O被还原生成H2，装置b右侧电极为阳极，N2H4被氧化生成N2，据此解答。
【解析】A． 由分析可知，装置a为原电池，电极I为正极，A正确；
B．装置b为电解池，N2H4参与反应，有H2和N2生成，总反应方程式为：，B正确；
C． 装置a消耗1mlO2时，转移4ml电子，装置a、b中N2H4均被氧化生成N2，根据得失电子守恒，装置a、b各消耗1mlN2H4，则整个装置消耗2ml N2H4，C正确；
D． 装置b生成2mlH2时，转移4ml电子，装置a正极区电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，装置a负极区电极反应式为：N2H4-4e-+4OH-=N2↑+4H2O，转移4ml电子时，装置a正极区有1mlO2参与反应，同时有4mlOH-迁移至负极，则理论上装置a正极区溶液质量减少：4ml×17g/ml-1ml×32g/ml=36g，D错误；故选D。
1.（江西省南昌市2025届高三第一次模拟）我国科学家开发了一种自充电水系电池，电池电能耗尽后，无需外接电源，可通过实现电池自充电，电池工作原理如图。下列说法错误的是
A．该电池装置负极材料需足量
B．放电时，向Zn电极移动
C．放电时，右侧电极反应为：
D．自充电时，每消耗，溶液中增加
【答案】D
【分析】放电时，负极为Zn→Zn2+，正极为NaFe[Fe(CN)6]→Na1+xFe[Fe(CN)6]；充电时，阴极为H2O→H2，阳极为Na1+xFe[Fe(CN)6]→NaFe[Fe(CN)6]；H2O2中发生NaFe[Fe(CN)6]→Na1+xFe[Fe(CN)6]，同时H2O2被氧化为水；据此解答：
【解析】A．该电池的负极材料Zn在放电时会溶解，而充电时不能再生，因此需足量，故A正确；
B．放电时，Zn为负极，发生反应Zn-2e-=Zn2+，附近阳离子浓度增加，因此向Zn电极移动保持溶液电中性，故B正确；
C．放电时，正极为NaFe[Fe(CN)6]与Na+结合得电子形成Na1+xFe[Fe(CN)6]，电极方程式为，故C正确；
D．充电时，右侧电极反应为，溶液中增加xmlNa+转移xml电子，1ml过氧化氢被氧化为水转移2ml电子到NaFe[Fe(CN)6]，因此每消耗，溶液中增加，故D错误；故选D。
2.（东省深圳市2025届高三第一次调研）将金矿石（含和等）浸泡于溶液中，并通入空气，利用原电池工作原理（如图），可实现金矿石中的浸取。下列说法正确的是
A．Au作原电池正极
B．电子由流向
C．表面发生的电极反应：
D．的溶解速率与溶液中的浓度有关
【答案】D
【分析】由图示可知Au失电子转化为，Au作负极，则FeS作正极，据此分析解答；
【解析】A．由以上分析可知Au作原电池负极，故A错误；
B．原电池中电子由负极流向正极，则由Au流向FeS，故B错误；
C．溶液呈碱性，则正极电极反应为：，故C错误；
D．溶液中的浓度越大，得电子的速率越快，从而可以加速Au失电子速率，即加速Au的溶解速率，故D正确；故选D。
3.（广东省深圳市2025届高三第一次调研）我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．放电时，负极反应为
B．充电时，阴极室电解质溶液增大
C．复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出
D．充电时，每生成，阳极室溶液质量减少
【答案】D
【分析】根据图示可知，放电时是原电池，放电时，负极为锌，锌在负极失去电子生成锌离子与氢氧根离子结合生成，负极的电极反应式为，复合石墨是正极，发生还原反应，电极反应为，充电时，复合石墨是阳极，电极反应为，Zn是阴极，电极反应为：，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，放电时，负极反应为：，A正确；
B．充电时，阴极的反应为，当转移2ml电子时，生成4ml，有2ml透过阴离子交换膜移向右侧，故阴极室电解质溶液增大，B正确；
C．由分析的电极反应可知，复合石墨电极表面，放电时析出，充电时析出，C正确；
D．充电时，每生成，转移6ml电子，阳极生成1ml氮气，同时会有6ml透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室质量增加，D错误；故选D。
4.（陕西省2024-2025学年高三上学期一模）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
【分析】由题干信息可知，Zn生成，MnO2生成Mn2+，则M极为Zn电极，为负极，负极反应式为：Zn+4OH--2e-=，N电极材料为MnO2，为正极，正极反应式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，中间层H2O电离出的H+通过b膜移向正极N极区，OH-通过a膜移向负极M极区，据此分析解题。
【解析】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；故选D。
5.（北京市新高考第一届NBchem 2025届高三上学期联考）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如下图所示。
下列有关微生物电池的说法中不正确的是
A．正极反应中有CO2生成
B．微生物促进了反应中电子的转移，并改变了反应机理
C．质子交换膜的交换动力来源于膜两侧离子浓度差
D．电池总反应为
【答案】A
【分析】该装置中，微生物为负极，发生反应：，为正极，反应为：，据此分析；
【解析】A．正极反应中有H2O生成，A错误；
B．微生物促进了反应中电子的转移，并改变了反应机理(厌氧反应在常温下就可以进行)，B正确；
C．离子交换膜的原理基于离子在膜中的扩散和传递，这一过程受到浓度梯度和电场的影响，C正确；
D．负极反应：，正极反应：，两者相加，电池总反应为，D正确；故选D。
6.（广西壮族自治区柳州市2025届高三上学期第二次模拟）金属硫电池(Me-S电池)是一类以硫作为阴极材料、金属作为阳极材料的电池系统，具有高能量密度、原材料丰富且成本低廉等优点。一种钾硫电池的结构及原理如图所示。下列有关叙述错误的是
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，b极可发生反应：
C．电池充电时间越长，电池中的量越多
D．充电时，电路中转移0.1ml电子时，阴极质量增加3.9g
【答案】C
【分析】根据电池总反应2K+3SK2S3及装置图可知，电池工作时K失去电子，发生氧化反应，S得到电子发生还原反应，则a极为负极，b极为正极。
【解析】A．隔膜为阳离子交换膜，使K+自由通过，平衡电荷，A正确；
B．放电时，b极发生得电子还原反应，可发生反应：，B正确；
C．电池充电发生K+生成K单质，最终转化为S单质，充电时间越长，电池中的量越少，C错误；
D．充电时，阴极上发生K++e-=K，电路中转移0.1ml电子时，有0.1mlK单质析出，阴极质量增加3.9g，D正确；故选C。
7.（贵州省毕节市2025届高三上学期第一次诊断性考试）一种双腔室燃料电池构造示意图如下，下列说法错误的是
A．离子交换膜的作用是传导
B．负极反应式为：
C．在电池反应中表现出氧化性和还原性
D．复合材料电极上每消耗，外电路中转移电子
【答案】A
【分析】由图可知，复合材料电极是燃料电池的正极，酸性条件下，过氧化氢在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为，铂电极为负极，碱性条件下过氧化氢在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为，总反应为2H2O2=2H2O+O2↑，电池工作时钾离子通过阳离子交换膜由铂电极移向复合材料电极。
【解析】A．由分析可知，电池工作时钾离子通过阳离子交换膜由铂电极移向复合材料电极，则离子交换膜的作用是传导钾离子，故A错误；
B．由分析可知，铂电极为负极，碱性条件下过氧化氢在负极失去电子发生氧化反应生成氧气和水，电极反应式为，故B正确；
C．由分析可知，电池总反应为2H2O2=2H2O+O2↑，反应中氧元素的化合价即升高被氧化又降低被还原，过氧化氢即是氧化剂又是还原剂，反应中表现出氧化性和还原性，故C正确；
D．由分析可知，合材料电极是燃料电池的正极，酸性条件下，过氧化氢在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为，则复合材料电极上每消耗1ml过氧化氢，外电路中转移2ml电子，故D正确；故选A。
8.（黑龙江省实验中学2024-2025学年高三上学期模拟）离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴、阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。一种以LiAlCl4离子液体为电解质的铝-磷酸铁锂二次电池放电时工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，铝电极的电极反应式为：Al-3e-+7AlCl=4Al2Cl
B．放电时，磷酸铁锂电极中锂元素被氧化
C．充电时，电子由Al电极经离子液体流向磷酸铁锂电极
D．充、放电时，磷酸铁锂电极中铁元素质量、价态均保持不变
【答案】A
【分析】以离子液体为电解质的铝一磷酸铁锂二次电池放电时铝为负极，失电子发生氧化反应，根据图像可知转化为，负极电极反应式为：，磷酸铁锂为正极，铁元素被还原，电极反应式为：；则充电时，铝电极为阴极，磷酸铁锂为阳极，据此分析；
【解析】A．由分析可知，铝电极为负极，发生反应：，故A正确；
B．放电时，磷酸铁锂电极为正极，由电极反应可知，锂元素化合价不变，铁元素被还原，故B错误；
C．电子不经过电解液，充电时，电子由电源负极流出，流入Al电极，再经磷酸铁锂电极流出，流入电源正极，故C错误；
D．放电时磷酸铁锂电极中三价铁被还原为二价铁，充电时则相反，故D错误；故选A。
9.（河南省创新发展联盟2025届高三下学期一模）我国福州大学和清华大学学者研制组装的乙醇电池系统具有良好的充放电循环稳定性，工作原理如图所示，可以实现污水脱硝、能源转化以及化学品合成的协同增效。下列说法错误的是
A．放电时，正极的电极反应式：
B．充电时，通过离子交换膜由左侧移向右侧
C．充放电过程中，储液罐甲的液流体系中可分离出
D．充电时，阴极的电极反应式：
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，Zn失去电子生成，则Zn板为负极，电极方程式为：，正极为硝酸根离子被还原为氨气， 正极的电极反应式：，此时通过离子交换膜由左侧移向右侧；充电时，阴极的电极反应式：，阳极的乙醇被氧化为乙酸，电极方程式为：，此时通过离子交换膜由右侧移向左侧，且生成的氨气和醋酸反应生成，据此解题。
【解析】A．由分析可知，放电时，正极的电极反应式：，A正确；
B．由分析可知，充电时通过离子交换膜由右侧移向左侧，B错误；
C．充放电过程中，分别产生氨气和醋酸，二者反应生成，故储液罐甲的液流体系中可分离出，C正确；
D．由分析可知，充电时，被还原为Zn，则阴极的电极反应式：，D正确；故选B。
10.（福建省龙岩市2025届高三下学期一模）混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低油耗；刹车或下坡时，电池处于充电状态(储氢)。目前一般使用镍氢电池，该电池中以镍的化合物和储氢金属(以M表示)为电极，镍氢电池充放电原理示意如下图，下列说法正确的是
A．混合动力车上坡或加速时，电能转化为化学能
B．混合动力车上坡或加速时，从甲电极移向乙电极
C．混合动力车刹车或下坡时，乙电极周围溶液的增大
D．混合动力车刹车或下坡时，甲电极的电极反应式为
【答案】D
【分析】汽车上坡或加速时，电动机提供推动力为原电池，甲电极为负极，反应式为；乙极为正极，反应式为2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-；在刹车和下坡时，为电解池，甲电极为阴极，乙电极为阳极，以此解答。
【解析】A．混合动力车上坡或加速时，电动机提供推动力，这意味着电能被转化为机械能，而不是化学能，A错误；
B．混合动力车上坡或加速时，为原电池，甲电极为负极，乙极为正极，从正极移向负极，即从乙电极移向甲电极，B错误；
C．混合动力车刹车或下坡时，电池处于充电状态，为电解池，乙电极会发生氧化反应，电极方程式为：2Ni(OH)2+2OH--2e-=2NiOOH+2H2O，每消耗2个OH-，有2个OH-从甲电极移向乙电极，OH-的物质的量不变，但该过程中产生了H2O，OH-的浓度下降，溶液的减小，C错误；
D．混合动力车刹车或下坡时，电池处于充电状态，为电解池，甲电极为阴极发生还原反应，储存氢气，电极方程式为：，D正确；故选D。
11.（甘肃省兰州市2025届高三模）科学家为消除酸性工业废水中甲醛的危害，利用驱动耦合电催化实现了与转化为高附加值的产品。下图是耦合电催化反应系统原理图示。下列有关说法不正确的是
A．管负载纳米绒电极为阴极
B．反应过程中从左极室向右极室移动
C．电路中通过2ml电子时，在装置中可生成1ml
D．阳极的电极反应式为
【答案】C
【分析】b连接的左侧中加入HCHO，生成HCOOH，C元素化合价升高，此电极为阳极，连接正极（b），电极反应为：，则右侧为阴极，连接电源负极（a），电极反应，据此分析；
【解析】A．根据分析可知，管负载纳米绒电极为阴极，A正确；
B．反应过程中阳离子从阳极向阴极移动，即从左极室向右极室移动，B正确；
C．电路中通过2ml电子时，在装置中可生成2ml，C错误；
D．根据分析可知，阳极的电极反应式为，D正确；故选C。
12.（广东省湛江市2025届高三第一次调研）工业上可利用流汞电解法电解海水，如图所示流汞电解池的底部略微倾斜。在电解池中，汞作为阴极，生成并通过电解池底部流入Z池，发生反应：。下列说法正确的是
A．阳极附近溶液不发生变化
B．汞阴极发生电极反应：
C．理论上每生成1，需消耗海水中氯化钠的质量为117g
D．理论上每生成1，Z池中溶液质量增加80g
【答案】C
【分析】根据题意，在电解池中，汞作为阴极，生成，可知汞阴极发生电极反应：，阳极发生电极反应：。
【解析】A．阳极发生电极反应：，会有一定溶解使电极附近溶液降低，A错误；
B．汞阴极发生电极反应：，B错误；
C．理论上每生成1，需生成2，即需要转移2电子，根据电解反应：，则消耗海水中的质量为117g，C正确；
D．根据反应：，每生成1，会消耗2并且逸出，Z池溶液中物质最多增加44g，D错误。故选C。
13.（广东省江门市2025届高三下学期一模）有机电化学合成法反应条件温和，可在电解池两极同时合成有机化合物，经济效益高。已知合成苯酞和铃兰醛前体化合物装置示意图如下，以下说法错误的是
A．从右室移向左室
B．该过程中可循环利用的物质是甲醇
C．电路中每转移电子，理论上右室消耗
D．a电极的电极反应式为：
【答案】C
【分析】由电解池的装置图可知惰性电极b作阳极，与失电子发生氧化反应，同时生成，惰性电极a作阴极，与得电子，发生还原反应，消耗了。
【解析】A．在电解池中，阳离子向阴极移动，由分析可知，b为阳极，a为阴极，所以由右室移向左室，A项正确；
B．由图可知，电解池阴极区生成，电解池阳极区消耗，因此可循环利用，B项正确；
C．由图可知b电极的电极反应为，由此可知电路中每转移1ml电子，理论上右室消耗2ml，C项错误；
D．惰性电极a作阴极，与得电子，发生还原反应，电极反应为，D项正确；故选C。
14.（天津市河东区2025届高三下学期一模）一种电化学合成二苯甲酮的装置如图所示。Ph-表示苯基，是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是
A．为电源的负极B．阳极反应：
C．阴极得到气体时，电路中转移电子D．总反应为：+
【答案】D
【分析】根据图中信息可知，连接a电极的电极上碘离子失电子产生I•，则为阳极，说明a为电源的正极，故b为负极，连接负极的电极上氢离子得电子产生氢气，I•与二苯甲醇反应生成二苯甲酮和碘离子、氢离子；
【解析】A．根据分析可知，b为电源的负极，A正确；
B．阳极上碘离子失电子产生I•，电极反应为：，B正确；
C．连接负极的电极上氢离子得电子产生氢气，阴极得到气体时，即0.1ml氢气，电路中转移电子，C正确；
D．根据分析可知，总反应为：CH(Ph)2OH+ I• (Ph)2 C=O+I-+H+，D错误；故选D。
15.（江西省重点中学盟校2025届高三下第一次联考）电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示，下列说法错误的是
A．电池工作时，质子从左室通过质子交换膜到右室
B．阳极生成了，则阴极生成(标准状况下)
C．在电极上难于发生析氢反应
D．左室溶液中硫酸物质的量不变
【答案】B
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为、，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
【解析】A．电解池工作时，阳离子向阴极移动，则电池工作时，质子从左室通过质子交换膜移动到右室，A正确；
B．当阳极生成了时，转移12ml电子，阴极存在两个反应，由电极反应可知，生成物质的量小于1ml，标况下体积小于22.4L，B错误；
C．由题干信息可知，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，故在电极上难于发生析氢反应，C正确；
D．左室发生的电极反应为，当转移4ml电子时，生成的4ml氢离子通过离子交换膜向右侧移动，故左室硫酸物质的量不变，但反应会消耗水，其浓度会变大，D正确；故选B。
16.（山东省日照市2025届高三下学期一模）硫酸盐还原菌(SRB)可以处理含Cu2+的硫酸盐酸性废水，同时实现有机废水的处理，原理如图所示，下列说法正确的是
A．若以铅蓄电池为电源，b为Pb电极
B．SO参与的电极反应为：
C．电解一段时间后阳极区溶液的pH减小
D．标准状况下，产生2.24LCO2时，理论上可产生9.6gCuS
【答案】B
【分析】由装置图可知右侧石墨电极上发生反应：；可知石墨电极作阳极，则左侧石墨电极为阴极，a为负极，b为正极，据此分析解答。
【解析】A．由以上分析可知b为正极，若以铅蓄电池为电源，b为PbO2电极，故A错误；
B．左侧石墨电极为阴极，SO在该电极得电子转化为CuS，电极反应为：，故B正确；
C．结合阳极反应可知，每转移8ml电子时，阳极区生成7ml氢离子，但为满足电荷守恒，同时有8ml氢离子通过质子交换膜进入阴极区，则阳极区溶液中氢离子浓度减小， pH增大，故C错误；
D．标准状况下，产生2.24LCO2即生成0.1ml，转移0.4ml电子，结合阴极反应可知，此时阴极生成0.05mlCuS，质量为：4.8g，故D错误；故选B。
17.（陕西省宝鸡市2024-2025学年高三上学期一模）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，电极A为负极，该电池可选用水溶液做离子导体
B．放电时，电极B上发生的反应是
C．充电时，从电极B移向电极A
D．充电时，外电路中每通过2ml电子，阳极区质量减少80g
【答案】A
【分析】放电时，A为负极，电极反应为，B为正极，电极反应为；充电时，A为阴极，电极反应式为，B为阳极，电极反应为。据此分析：
【解析】A．放电时电极A为负极，电极材料为Li，会与水反应，因此该电池只可选用无水电解液，故A错误；
B．放电时，B为正极，电极反应为，故B正确；
C．充电时，阳离子移向阴极，则Li+的移动方向是从电极B移向电极A，故C正确；
D．当有4ml电子转移时，阳极区质量减少为为(3×44+4×7)g=160g，则电路中每通过2ml电子时，阳极区质量减少80g，故D正确；故选A。
18.（湖南省株洲市2025届高三上学期一模）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图，电解质为含的有机溶液。闭合时产生，闭合时产生。下列说法正确的是
A．闭合时从左向右移动
B．闭合时Ni-Pt电极发生还原反应
C．闭合，理论上每生成，需消耗约
D．放电时总反应：
【答案】D
【分析】放电过程中产生，由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成，又转化为和，则左侧电极为正极，右侧电极为负极。
【解析】A．闭合时形成原电池，由于左侧电极为正极，右侧电极为负极，从负极移向正极，从右向左移动，A错误；
B．闭合时形成电解池，电极作为阳极，失去电子，发生氧化反应，B错误；
C．未说明氯气是否处于标准状况，不能开展计算，C错误；
D．放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成，又转化为和，负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，总反应为：，D正确；故选D。
19.（江西省九江市2024-2025学年高三下学期第一次模拟）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡：，电极上发生的电子转移反应为。下列说法正确的是
A．电极与电源的负极相连
B．理论上双极膜中解离水的质量为90g时，则生成
C．阴极总反应式为：
D．用铅蓄电池作电源时，每消耗，铜上生成
【答案】A
【分析】在KOH溶液中HCHO转化为：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡，Cu电极上发生的电子转移反应为，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-N+H3反应生成HOOC-CH=N-OH：OHC-COOH+HO- N+H3→HOOC-CH=N-OH+H2O+H+，HOOC-CH=N-OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC-CH=N-OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。
【解析】A．由分析，PbCu电极为阴极，电极与电源的负极相连，A正确；
B．根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4+HO-N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1mlH2O解离成1mlH+和1mlOH-，90g水为5ml，故理论上生成mlH3N+CH2COOH，B错误；
C．由分析可知，阴极总反应式为：H2C2O4+HO-N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，C错误；
D．没有标况，不确定生成氢气体积，D错误；故选A。
20.（安徽省淮南市2024-2025学年高三上学期第一质量检测）微生物电合成系统(MES)是一种新型的碳捕获生物技术，已知阴极副产物有乙醇、氢气。下列说法错误的是
A．电流的流向：由N电极经导线到M电极
B．生成的电极反应式为
C．离子交换膜为质子交换膜
D．每生成，同时生成
【答案】D
【分析】由图可知，H2O在M电极失去电子生成O2，M电极为阳极，CO2在N电极得到电子生成，N电极为阴极，以此解答。
【解析】A．由分析可知M为阳极，N为阴极，故电流由N电极经导线到M电极，A正确；
B．CO2在N电极得到电子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为，B正确；
C．N极电极方程式为：，需要消耗氢离子，而M极生成氢离子，推知离子交换膜为质子交换膜，C正确；
D．由题干信息，阴极副产物有乙醇、氢气，可知每生成，阴极生成小于，D错误；
故选D。
电解类型
电解质实例
溶液复原物质
电解水型
NaOH、H2SO4或Na2SO4
水
电解电解质型
HCl或CuCl2
原电解质
放氢生碱型
NaCl
HCl气体
放氧生酸型
CuSO4或AgNO3
CuO或Ag2O
交换膜类型
阳膜
阴膜
双极膜
特定的交换膜
允许通过的离子及移动方向
阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极)
阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极)
中间层中的H2O解离出H＋和OH－，H＋移向原电池的正极(电解池的阴极)，OH－移向原电池的负极(电解池的阳极)
只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H＋通过，氯离子交换膜只允许Cl－通过
通性
无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极