2024年高考化學二輪復習：電化學基礎（講義）教師版

專題11電化學基礎

一內(nèi)容概覽」

01專題網(wǎng)絡?思維腦圖

02考情分析?解密高考

03高頻考點?以考定法

考點一原電池原理及其應用考點二電解池原理及其應考點三金屬腐蝕與防護

【高考解密】用【高考解密】

命題點01原電池的工作原理及其【高考解密】命題點01金屬腐蝕的原理

應用命題點01電解池原理命題點02金屬的防護原理

命題點02化學電源命題點02電解池原理的應用【技巧解密】

【技巧解密】【技巧解密】【考向預測】

【考向預測】【考向預測】

04核心素養(yǎng)?微專題

微專題電化學離子交換膜的分析與應用

A

01專題網(wǎng)絡?思維腦圖

陽離子交換膜、附離子交換膜、質(zhì)子交換膜、雙極膜

電化學中的離子交換膜k［應用

原電池中的離子交換膜、電解池中的離子交換膜

02考情分析?解密高考

考點考查內(nèi)容考情預測

1、原電池的工作原理及電化學內(nèi)容是高考試卷中的?？?，是氧化還原反應知識的應用

原電池原理及其應用和延伸，命題在繼續(xù)加強基本知識考查的基礎上，更加注重了試題

其應用題材的生活化、實用化、情境化，同時也加強了不同知識間的相互

2、化學電源

滲透與融合，試題的背景較為新穎，側(cè)重考查分析判斷、獲取信息

1、電解池原理

電解池原理及解答問題及計算能力。題型有以新型電池為背景的選擇題和以電極

其應用2、電解池原理的應用反應式書寫為主的填空題，通常考查的知識點是從閉合回路的形成

角度分析原電池、電解池的工作原理，電極的判斷，電極反應式的

書寫，電子的轉(zhuǎn)移或電流的方向和溶液中離子的移動方向的判斷，

溶液pH的變化，離子交換膜作用，有關(guān)計算，理解原電池和電解

1、金屬腐蝕的原理

金屬腐蝕與防池原理的實際應用等，難度一般偏大。解題時要求掌握“結(jié)合反應原

護2、金屬的防護原理理，根據(jù)元素化合價變化，正確判斷電極發(fā)生的反應和書寫電極反

應方程式”的方法。

預計2024年高考選擇題中，仍然以某一個新型電池為背景考查

電化學知識，結(jié)合物質(zhì)的制備、廢棄物的處理等內(nèi)容進行考查，電

極反應方程式的書寫或正誤判斷、離子移動的方向、電極產(chǎn)物種類

的判斷及相關(guān)計算等仍是考查的重點。

高頻考點?以考定法I

考點一原電池原理及其應用

??高考解密<<

命題點01原電池的工作原理及其應用

典伊】01（2023?廣東卷）負載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除cr實現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。

下列說法正確的是（）

o-：：：：：：：cr

A.Ag作原電池正極

B.電子由Ag經(jīng)活性炭流向Pt

C.Pt表面發(fā)生的電極反應：O2+2H2O+4e=4OH-

D.每消耗標準狀況下H.2L的O2,最多去除ImolCl-

【答案】B

【解析】。2在Pt得電子發(fā)生還原反應，Pt為正極，C1-在Ag極失去電子發(fā)生氧化反應，Ag為負極。A項，

C1-在Ag極失去電子發(fā)生氧化反應，Ag為負極，A錯誤；B項，電子由負極Ag經(jīng)活性炭流向正極Pt,B

正確；C項，溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反應為O2+4H++4e-=2H2O,C錯誤；D項，每消耗標準狀

況下11.2L的。2,轉(zhuǎn)移電子2mol,而2moic1失去2moi電子，故最多去除2moic匕D錯誤。故選B。

典彳列02（2022?山東卷）（雙選）設計如圖裝置回收金屬鉆。保持細菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸

鹽生成CO2,將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoCh轉(zhuǎn)化為Co2+,工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液

轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法正確的是（）

A.裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大

B.裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸

++2+

C.乙室電極反應式為LiCoO2+2H2O+e+4H=Li+Co+4OH-

D.若甲室Co?+減少200mg,乙室Co2+增加300mg,則此時已進行過溶液轉(zhuǎn)移

【答案】BD

【解析】A項，依據(jù)題意右側(cè)裝置為原電池，電池工作時，甲室中細菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被氧化

為CO2氣體，Co2+在另一個電極上得到電子，被還原產(chǎn)生Co單質(zhì)，CH3co0-失去電子后，Na+通過陽膜進

入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行?，溶液pH減小，A錯誤；B項，對于乙室，正極上

LiCoCh得到電子，被還原為Co2+,同時得到Li+,其中的O與溶液中的H+結(jié)合H2O,因此電池工作一段時

間后應該補充鹽酸，B正確；C項，電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在OH-,乙室電極反應式為：

++2+

LiCoO2+e+4H=Li+Co+2H2O,C錯誤；D項，若甲室Cc）2+減少200mg,電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為“?）=

-^1^-x2=0.0068mol,乙室Co?+增加300mg,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為“⑹二1竽［Xl=0.0051mol,說

59g/mol59g/mol

明此時已進行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確；故選BD。

典瓶|03（2021?廣東卷）火星大氣中含有大量CO2,一種有CO2參加反應的新型全固態(tài)電池有望為火星探

測器供電。該電池以金屬鈉為負極，碳納米管為正極，放電時（）

A.負極上發(fā)生還原反應B.CO2在正極上得電子

C.陽離子由正極移向負極D.將電能轉(zhuǎn)化為化學能

【答案】B

【解析】根據(jù)題干信息可知，放電時總反應為4Na+3co2=2Na2cO3+C。A項，放電時負極上Na發(fā)生氧化反

應失去電子生成Na+,故A錯誤；B項，放電時正極為CO2得到電子生成C,故B正確；C項，放電時陽

離子移向還原電極，即陽離子由負極移向正極，故C錯誤；D項，放電時裝置為原電池，能量轉(zhuǎn)化關(guān)系為

化學能轉(zhuǎn)化為電能和化學能等，故D正確；故選B。

命題點02化學電源

典例01（2023?全國新課標卷）一種以V2O5和Zn為電極、Zn（CF3so3）2水溶液為電解質(zhì)的電池，其示意

圖如下所示。放電時，Z/+可插入V2O5層間形成ZnxVzCKnHzO。下列說法錯誤的是（）

V2O5"Zn^Os-M^O

Zn電極V2O5電極

—

Zn（CF3so3）2水溶液

A.放電時V2O5為正極

B.放電時Zn?+由負極向正極遷移

C.充電總反應：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O

2+

D.充電陽極反應：ZnxV2O5nH2O-2xe-=xZn+V2O5+nH2O

【答案】C

【解析】由題中信息可知，該電池中Zn為負極、V2O5為正極，電池的總反應為xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O?

A項，由題信息可知，放電時，Zip+可插入V2O5層間形成Z11XV2O5SH2O,V2O5發(fā)生了還原反應，則放電時

V2O5為正極，A正確；B項，Zn為負極，放電時Zn失去電子變?yōu)閆n2+,陽離子向正極遷移，則放電時Zn2+

由負極向正極遷移，B正確；C項，電池在放電時的總反應為xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5-nH2O,則其在充電時

的總反應為ZnxV2O5?nH2O=xZn+V2O5+nH2O,C不正確；D項，充電陽極上ZnxVzO^nHzO被氧化為V2O5,則

陽極的電極反應為ZnxV2O5-nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O,D正確；故選C。

典例02（2022?廣東卷）科學家基于Ch易溶于CC14的性質(zhì)，發(fā)展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池,

+

可作儲能設備（如圖）。充電時電極a的反應為：NaTi2（PO4）3+2Na+2e-=Na3Ti2（PO4）3?下列說法正確的是（）

J輸電網(wǎng)］

風力一

發(fā)電

電

NaCl極

溶液

石多孔炭

泵電極b泵

A.充電時電極b是陰極

B.放電時NaCl溶液的pH減小

C.放電時NaCl溶液的濃度增大

D.每生成ImolCb,電極a質(zhì)量理論上增加23g

【答案】C

【解析】A項，由充電時電極a的反應可知，充電時電極a發(fā)生還原反應，所以電極a是陰極，則電極b是

陽極，故A錯誤；B項，放電時電極反應和充電時相反，則由放電時電極a的反應為Na3Ti2（PO4）3-2e=

NaTi2（PO4）3+2Na+可知，NaCl溶液的pH不變，故B錯誤；C項，放電時負極反應為Na3Ti2（PO4）3-2e=

+

NaTi2（PO4）3+2Na,正極反應為Cb+2e-=2Cr,反應后Na+和濃度都增大,則放電時NaCl溶液的濃度增大,

故C正確；D項，充電時陽極反應為2Cl、2e-=C12T，陰極反應為NaTi2（PO4）3+2Na++2e=Na3Ti2（PC）4）3,由

得失電子守恒可知，每生成ImolCL,電極a質(zhì)量理論上增加23g/molx2moi=46g,故D錯誤；故選C。

典瓶J03（2021?遼寧卷）如圖，某液態(tài)金屬儲能電池放電時產(chǎn)生金屬化合物Li3Bi?下列說法正確的是（）

M極：液態(tài)Li/泡沫Ni

熔融LiCl和KCI

N極：液態(tài)Sb-Bi-Sn

以不銹鋼外殼

A.放電時，M電極反應為Ni-2e-=Ni?+

B.放電時，Li+由M電極向N電極移動

C.充電時，M電極的質(zhì)量減小

D.充電時，N電極反應為Li3Bi+3e=3Li++Bi

【答案】B

【解析】由題干信息可知，放電時，M極由于Li比Ni更活潑，也比N極上的Sb、Bi、Sn更活潑，故M

++

極作負極，電極反應為：Li-e=Li,N極為正極，電極反應為：3Li+3e+Bi=Li3Bi?A項，放電時，M電極

反應為Lie=Li+,A錯誤；B項，放電時，M極為負極，N極為正極，故Li+由M電極向N電極移動，B

正確；C項，由二次電池的原理可知，充電時和放電時同一電極上發(fā)生的反應互為逆過程，M電極的電極

反應為：Li++e=Li,故電極質(zhì)量增大，C錯誤；D項，由二次電池的原理可知，充電時和放電時同一電極

上發(fā)生的反應互為逆過程，充電時，N電極反應為Li3Bi-3e=3Li++Bi,D錯誤；故選B。

??技巧解密<<

L“五類”依據(jù)判斷原電池電極：

(1)依據(jù)構(gòu)成原電池兩極的電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬

為正極。

(2)依據(jù)原電池兩極發(fā)生反應的類型判斷。負極發(fā)生氧化反應;正極發(fā)生還原反應。

(3)依據(jù)電子流動方向或電流方向判斷。在外電路中,電子由負極流向正極，電流由正極流向負極。

(4)依據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。

(5)依據(jù)原電池鹽橋中離子的移動方向判斷。陽離子向正極移動,陰離子向負極移動。

2.“三步”突破原電池電極反應式的書寫：

第一步：分析氧化還原反應

根據(jù)氧化還原反應，分析元素化合價的升降，確定正負極反應物質(zhì)及電子得失數(shù)目

第二步：注意電解質(zhì)溶液環(huán)境

分析電解質(zhì)溶液的酸堿性及離子參加反應的情況，確定電極反應，寫出電極反應式

第三步：合并正、負電極反應

調(diào)整兩極反應式中得失電子數(shù)目相等并疊加，消去電子，得出總反應式

3.解答新型化學電源的步驟

(1)判斷電池類型一確認電池原理一核實電子、離子移動方向。

(2)確定電池兩極一判斷電子、離子移動方向一書寫電極反應和電池反應。

(3)充電電池一放電時為原電池一失去電子的為負極反應。

(4)電極反應一總反應離子方程式減去較簡單一極的電極反應式一另一電極反應式。

4.化學電源

⑴一次電池

⑵二次電池

鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應為

Pb(s)+PbO,(s)+2H2so4(aq)一暨1-2PbSO4(s)+2H,0(l)

■充電

【特別提醒】分析可充電電池問題“三注意”

(1)放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。

(2)充電電池需要注意的是充電、放電的反應不能理解為可逆反應。

(3)充電時的電極反應與放電時的電極反應過程相反，充電時的陽極反應恰與放電時的正極反應相反，充電

時的陰極反應恰與放電時的負極反應相反。故二次電池充電時，可充電電池的正極連接外接電源的正極，

可充電電池的負極連接外接電源的負極。簡單記為“正接正、負接負”。

(4)充、放電時電解質(zhì)溶液中離子移動方向的判斷

分析電池工作過程中電解質(zhì)溶液的變化時，要結(jié)合電池總反應進行分析。

①首先應分清電池是放電還是充電。

②再判斷出正、負極或陰、陽極。

放電：陽離子一正極，陰離子一負極；

充電：陽離子一陰極，陰離子一陽極；

總之：陽離子一發(fā)生還原反應的電極；陰離子一發(fā)生氧化反應的電極。

(5)書寫化學電源的電極反應式和總反應方程式時，關(guān)鍵是抓住氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的存在形式。

⑶燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池：總反應式：2H2+02==2比0

①酸性介質(zhì)

+-

負極：2H2—4人=4H+正極：O2+4H+4e=2H2O

②堿性介質(zhì)

-

負極：2H2+4OH-4e-=4H2O正極：02+2H2O+4e~=4OH

③熔融的金屬氧化物作介質(zhì)

負極：2H2—4屋+202-=2H2O正極：C)2+4e=202

④碳酸鹽作介質(zhì)

負極：2H2—4屋+2co歹=2H2O+2CO2正極：O2+4e+2CO2=2CO?

(4)濃差電池

1)在濃差電池中，為了限定某些離子的移動，常涉及到“離子交換膜”。

①常見的離子交換膜

陽離子交換膜只允許陽離子(包括H+)通過

陰離子交換膜只允許陰離子通過

質(zhì)子交換膜只允許H+通過

②離子交換膜的作用

a.能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極物質(zhì)發(fā)生化學反應。

b.能選擇性地允許離子通過，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。

③離子交換膜的選擇依據(jù)：離子的定向移動。

2)“濃差電池”的分析方法

濃差電池是利用物質(zhì)的濃度差產(chǎn)生電勢的一種裝置。兩側(cè)半電池中的特定物質(zhì)有濃度差，離子均是由“高濃

度”移向“低濃度”，依據(jù)陰離子移向負極區(qū)域，陽離子移向正極區(qū)域判斷電池的正、負極，這是解題的關(guān)鍵。

5.電解池中電極反應式的書寫方法

(1)書寫步驟

①首先注意陽極是活性材料還是惰性材料。

②分析確定溶液中所有陰陽離子并清楚放電順序。

③根據(jù)放電順序分析放電產(chǎn)物。

④根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性確定電極反應式中是否有H+、OH」或H2O參與；最后配平電極反應式。

(2)介質(zhì)對電極反應式的影響

①在電解池電極方程式中，如果是H+或OH」放電，則電解質(zhì)溶液的酸堿性對電極反應式?jīng)]有影響。

②酸性溶液反應物或生成物中均沒有OJT。

③堿性溶液反應物或生成物中均沒有H+o

(3)電極產(chǎn)物的溶解性對電極反應式的影響。

2+-+

電解MgCb溶液時的陰極反應式應為：Mg+2H2O+2e=Mg(OH)2；+H21,而不是2H+2e~=H2To

總反應離子方程式為：Mg2++2C廠+2H2?？?Mg(OH)21+CbT+H2T。

不能把電解MgCb溶液的離子方程式寫成：2C「+2H2O里處2OH-+CI2T+H2T，忽視了生成難溶的Mg(OH)2。

6.原電池電極上區(qū)pH變化規(guī)律

(1)若電極反應消耗OJT(H+),則電極周圍溶液的pH減小(增大)；

(2)若電極反應生成H+(01T),則電極周圍溶液的pH減小(增大)。

(3)若總反應的結(jié)果是消耗OH」(H+),則溶液的pH減小(增大)；

(4)若總反應的結(jié)果是生成H+(OIT),則溶液的pH減小(增大)。

（5）若兩極消耗或生成的OJT（H+）的物質(zhì)的量相等，則溶液的pH變化規(guī)律視溶液的酸堿性及是否有水生

成而定，應具體問題具體分析（如酸性燃料電池，由于生成水，pH增大）。

??考向預測<<

考向01原電池的工作原理及其應用

1.（2023?甘肅?統(tǒng)考二模）碳排放是影響氣候變化的重要因素之一。最近科學家研發(fā)出一種有利于“碳中和”

的新型電池系統(tǒng)，通過二氧化碳溶于水觸發(fā)電化學反應產(chǎn)生電能和氫氣，其工作原理如下圖所示（鈉超離子

導體只允許Na+通過）。下列說法正確的是

A.電池系統(tǒng)工作時電能轉(zhuǎn)變成化學能

B.用硫酸溶液替代有機電解液可增大電池工作效率

C.b極區(qū)的電極反應式為2CO2+2H2O+2e=2HCO'+H2

D.電池工作時每消耗2.24LCO2,a電極的質(zhì)量會減少2.3g

【答案】C

【分析】鈉為活潑金屬，發(fā)生氧化反應為負極，則b極為正極；

【解析】A.新型電池系統(tǒng)，通過二氧化碳溶于水觸發(fā)電化學反應產(chǎn)生電能和氫氣，故存在化學能轉(zhuǎn)化為電

能的過程，A錯誤；B.鈉為活潑金屬，會和稀硫酸反應，故不能用硫酸溶液替代有機電解液，B錯誤；C.b

極為正極，二氧化碳、水得到電子生成氫氣和碳酸氫根離子，電極反應式為2co2+2H2O+2e=2HCO/H2,

C正確；D.沒有標況，不能計算消耗二氧化碳的物質(zhì)的量，不能計算電子轉(zhuǎn)移的量，D錯誤；故選C。

2.（2023?遼寧沈陽?東北育才學校校考模擬預測）用零價鐵去除酸性水體中的NO；是地下水修復研究的熱

點之一，下列有關(guān)敘述中錯誤的是

「NO法除率/%

NO；NH：100,_,

^^_FeO（OH）

（不導電）

^^^-Fe3O4

FesOK疏松、能導電）

乙Fe2+FeFe+Fe"

甲pH=4.5（其他條件相同）

丙

足量鐵粉還原水體中初始pH=4.5的水體中，分別加入

鐵粉還原水體中NO"的反應原理

2+

NO；后，鐵表面最終形態(tài)Fe>Fe（足量）、Fe（足量）和Fe?+對

（已知：形成了原電池）示意圖

的示意圖NO"的去除率（%）的對比圖像

A.甲圖中Fe作原電池的負極

+

B.甲圖中正極上發(fā)生的電極反應：NO；+8e-+10H=NH：+3H2O

C.零價鐵去除NO]的反應速率會隨時間推移而減慢

D.零價鐵去除NO1時加入的適量Fe?+能直接還原NO],從而提高NO；的去除率

【答案】D

【解析】A.甲圖中Fe失電子發(fā)生氧化反應，鐵作原電池的負極，故A正確；B.甲圖中硝酸根離子得電子

+

發(fā)生還原反應生成鏤根離子，正極上發(fā)生的電極反應：NO-+8e-+10H=NH：+3H2O,故B正確；C.根

據(jù)圖乙，鐵表面形成不能導電的FeO（OH）,所以零價鐵去除NO3的反應速率會隨時間推移而減慢，故C正

確；D.根據(jù)圖丙，F(xiàn)e?+不能直接還原N。八故D錯誤；選D。

3.（2023?廣東廣州?統(tǒng)考二模）科學家研發(fā)了一種以A1和Pd@石墨烯為電極的A1-N?電池，電池以

A1C1；-ALC1；離子液體作電解質(zhì)，放電時在提供能量的同時實現(xiàn)了人工固氮，示意圖如下。下列說法不正

確的是

A1Pd@石墨烯

A.充電時Al電極是陰極

B.放電時A1C1：離子濃度增大，A^Cl；離子濃度減少

C.放電時正極反應為N2+8A4Cl；+6e-=2A1N+14Ale匕

D.放電時電路中每通過6moib，電池總質(zhì)量理論上增加28g

【答案】B

【解析】A.充電時，A1電極發(fā)生反應是，8A12C1；+6e-2Al+14AlCl4,發(fā)生還原反應，故作為陰極，A正

確；B.放電時，A1作為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應是2A1+14AleL-6e-=8ALC1”正極發(fā)生反應是

N2+8A12Cl；+6e-=2AlN+14AlCl；,總反應是2A1+N2=2A1N,A1C14,A^Cl；濃度均不變，B錯誤;C.放

電時，正極發(fā)生反應是N2+8ALCl]+6e-=2AlN+14AlC14,C正確；D.由以上電極反應可知，放電時電

池總質(zhì)量增加相當于是增加了N2,每通過6mol電子，參加反應N2是Imol,增加質(zhì)量是28g/molxlmol=28g,

D正確；故選B。

4.（2023?遼寧大連?統(tǒng)考二模）某科研小組用電化學方法將C02轉(zhuǎn)化為CO實現(xiàn)再利用，轉(zhuǎn)化的基本原理如

圖所示，下列敘述正確的是

A.光能全部轉(zhuǎn)化成電能

B.M上的電極反應方程式為2H20-4片=。2個+411+

C.該電池工作時溶液中SOj移向N極

D.若消耗標況下22.4LCOz，溶液中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為2NA

【答案】B

【分析】由圖可知，該裝置為原電池，M電極為負極，紫外光作用下，水在負極失去發(fā)生氧化反應生成氧

氣和氫離子，N電極為正極，酸性條件下二氧化碳做正極得到電子生成一氧化碳和氫離子。

【解析】A.由圖可知，該裝置為光能轉(zhuǎn)化為化學能，化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，原電池工作時，光能不可

能完全轉(zhuǎn)化為電能，故A錯誤；B.由分析可知，M電極為負極，紫外光作用下，水在負極失去發(fā)生氧化

反應生成氧氣和氫離子，電極反應式為2H2。-4已=021+411+,故B正確；C.由分析可知，M電極為負

極，N電極為正極，則原電池工作時，陰離子硫酸根離子移向負極M電極，故C錯誤；D.原電池工作時，

溶液只能實現(xiàn)離子的定向運動，不能轉(zhuǎn)移電子，故D錯誤；故選B。

5.（2023?河北唐山?統(tǒng)考三模）某研究所為硫酸工廠的尾氣處理專門設計了SO2—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池，

以實現(xiàn)制硫酸、發(fā)電、環(huán)保的結(jié)合，電池示意圖如下。下列說法正確的是（空氣中氧氣體積分數(shù)按20%計）

A.該電池放電時質(zhì)子從電極B移向電極A

B.負極的電極反應為SO2+2Hq+2e-=SO；「+4H+

C.a端的電勢高于b端

D.相同條件下，放電過程中消耗的SCh和空氣的體積比為2：5

【答案】D

【分析】由題干SO2—空氣質(zhì)子交換膜燃料電池裝置示意圖可知，惰性多孔電極A通入SO2,反應中SCh

發(fā)生氧化反應，故電極A為負極，電極反應為：SO2+2Hq-2e.=SO；-+4H+,惰性多孔電極B為正極，

+

發(fā)生還原反應，電極反應為：O2+4H+4e-2H2O,據(jù)此分析解題。

【解析】A.由分析可知，電極A為負極，B為正極，故該電池放電時質(zhì)子從電極A移向電極B,A錯誤；

B.由分析可知，負極的電極反應為SC）2+2H2O-2e-=SOj+4H+,B錯誤；C.由分析可知，電極A為負

極，B為正極，故a端的電勢低于于b端，C錯誤；D.由題干信息空氣中氧氣體積分數(shù)按20%計，相同條

件下，根據(jù)電子守恒可知，n（SO2）=2n（O2）,則n（SC）2）=2n（空氣）x20%,同溫同壓下氣體的體積之比等于物質(zhì)

的量之比，故放電過程中消耗的SCh和空氣的體積比為2：5,D正確；故答案為：D?

考向02化學電源

1.（2023?四川?校聯(lián)考模擬預測）某企業(yè)研發(fā)的鈉離子電池“超鈉F1”于2023年3月正式上市、量產(chǎn)。鈉離

子電池因原料和性能的優(yōu)勢而逐漸取代鋰離子電池，電池結(jié)構(gòu)如圖所示。該電池的負極材料為NaxCy（嵌鈉

硬碳），正極材料為NazMn[Fe（CN）6]

（普魯士白）。在充、放電過程中，Na+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌。

下列說法不正確的是

A.由于未使用稀缺的鋰元素，量產(chǎn)后的鈉離子電池的生產(chǎn)成本比鋰離子電池的低

B.放電時，負極的電極反應式為NaxCy-xe=Cy+xNa+

C.放電時，Na+移向電勢較高的電極后得到電子發(fā)生還原反應

D.充電時，每轉(zhuǎn)移Imol電子，陽極的質(zhì)量減少23g

【答案】C

【分析】由題意知此電池為二次電池，嵌鈉硬碳在放電時做負極，充電時做陰極。

【解析】A.鋰比鈉稀缺，鈉離電池生產(chǎn)成本低，A正確；B.負極材料為嵌鈉硬碳，相當于Na原子嵌在

碳中，則NaxCy中的Na為0價，放電時為負極，Na失去電子，電極反應式為NaxCy-xe=Cy+xNa+,B正確；

C.正極電勢比負極高，Na+移向正極但不是Na+得電子，C錯誤；D.充電時陽極失去電子釋放出Na+,每

轉(zhuǎn)移Imol電子，釋放lmolNa+,Na+在陰極得電子變成NaxCy,所以陽極減少的質(zhì)量就是lmolNa+的質(zhì)量即

23g,D正確；故選C。

2.（2023?江蘇揚州?揚州中學?？寄M預測）一種新型AC/LiMn2O4電池體系，在快速啟動、電動車等領(lǐng)域

具有廣闊應用前景。其采用尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMmCU作正極（可由Li2cCh和MnCh按物質(zhì)的量比1：2反應合

成），高比表面積活性炭AC（石墨顆粒組成）作負極。充電、放電的過程如圖所示:

放電

一十

一?

一十十

<—十

LiMn2O4LiMn2O4

下列說法正確的是

A.合成LiMmCU的過程中可能有H2產(chǎn)生

B.放電時正極的電極反應式為：LiMn2O4+xe-=Li（ix）Mn2O4+xLi+

C.充電時AC極應與電源負極相連

D.可以用Li2s04水溶液做電解液

【答案】C

【解析】A.Li2c和MnO?按物質(zhì)的量比1:2反應合成LiM%。,，Mn元素化合價降低，根據(jù)得失電子守恒，

氧元素化合價升高，可能有。2產(chǎn)生，故A錯誤；B.放電時，鋰離子向正極移動，正極的Li(m)Mn2C>4得到

電子發(fā)生還原反應，電極反應式為Li(i“)Mn2O4+xLi++xe-=LiMn204，故B錯誤；C.放電時AC作負極，則

充電時AC極應與電源負極相連，故C正確；D.鋰會和水反應，該電池體系應該采用有機溶劑，故D錯

誤；故選C。

3.(2024?安徽?校聯(lián)考模擬預測)復旦大學科研人員采用金屬碳酸鹽和獨特的固-固轉(zhuǎn)換反應，設計出

2ZnCC>3-3Zn(OH)2@石墨烯(ZZG)電極的概念電池，表現(xiàn)出91.3%的高鋅利用率，且壽命長達2000次，其

充電時的工作原理如圖所示：

銀

基

電

極

下列說法正確的是

A.放電時的電極電勢：ZZG電極〉鎮(zhèn)基電極

B.充電時陰極附近電解液中”(OH。增大

C.放電時coj移向銀基電極

D.放電時當外電路中有2moi電子轉(zhuǎn)移時，ZZG電極就會析出Imol固體

【答案】B

【分析】該裝置有外接電源，屬于電解裝置，根據(jù)電解原理進行分析，鎂基電極為陽極，另外一極為陰極，

據(jù)此分析；

【解析】A.由充電時電極連接方式可知ZZG電極在放電時是負極，負極的電勢低于正極，故A錯誤；B.放

-

電時負極電極反應式為5Zn+2CO3+6OH--10e-=2ZnCO3-3Zn(OH)2,充電時陰極反應式為

2ZnCO3-3Zn（OH）2+10e=5Zn+2COr+6OH-,n（OH）增大，故B正確；C.放電時，陰離子移向負極，故C

錯誤；D.放電時，ZZG電極的電極反應式為5Zn+2col+6OH--10e-=2ZnCO3-3Zn（OH）2,當電路中有2moi

電子轉(zhuǎn)移時，ZZG電極會產(chǎn)生0.2mol[2ZnCO3?3Zn（OH）2],故D錯誤；答案為B。

4.（2023?河北唐山?統(tǒng)考模擬預測）浙江大學高超教授團隊研究的水系雙離子電池原理如下圖所示，下列

說法錯誤的是

電源/用電器

Cu3(PO4)2

(第1次＞：

\放電?

Cu20

'第2次上a

放電■

Cu

A.放電時a極附近溶液pH增大

+

B.放電時b極的電極反應式為：Na0^MnO,-xe-=Na0^.^MnO；,+xNa

C.充電時b極作陰極，發(fā)生還原反應

D.充電時1molCu完全轉(zhuǎn)化為Cu3（PO4）2,電池內(nèi)部有6molNa+發(fā)生遷移

【答案】D

【分析】由圖可知,放電時為原電池,a極上CU3（PO4）2TCU2OTCU,發(fā)生得電子的還原反應,b極上Na044MnO2

-Na。fMnOz，發(fā)生失電子的氧化反應，則a極為正極、b極為負極，負極反應式為

+

Na044MnO2-xe-=Na044.%MnO2+xNa；充電時為電解池，原電池的正負極分別與電源的正負極相接，即a極

為陽極、b極為陰極，陰陽極反應與負正極反應相反；

【解析】A.由圖可知，放電時a極水也會放電生成氫氧根離子，堿性增強，溶液pH增大，故A正確；B.放

電時b極為負極，負極反應式為Na。,44M,故B正確；C.充電時為電解池，a極

為陽極、b極為陰極，陰極發(fā)生還原反應，故C正確；D.充電時CUTCU2OTCU3（PO4）2,ImolCu完全轉(zhuǎn)

化為Cu3（PO4）2轉(zhuǎn)移電子2mol,有2moiNa+發(fā)生遷移，故D錯誤；故選D。

5.（2023?河南新鄉(xiāng)?統(tǒng)考一模）鋅電池具有成本低、安全性強、可循環(huán)使用等優(yōu)點。一種新型鋅電池的工

作原理如圖所示（凝膠中允許離子生成或遷移）。下列說法錯誤的是

Zn

A.基態(tài)鎰原子價電子排布式為3d54s2

B.放電過程中，a極的電極反應式為2H2O+Mn2+-2e-=MnC)2+4H+

C.放電過程中，轉(zhuǎn)移0.4mole-時，b極消耗0.8molOIT

D.配離子[Zn(OH)1"中Zn采用的是sp3雜化，該配離子為空間四面體結(jié)構(gòu)

【答案】B

【分析】該新型鋅電池放電時b極為負極，Zn發(fā)生失電子的氧化反應生成[Zn(OH)4p,a極為正極，MnO2

發(fā)生得電子的還原反應轉(zhuǎn)化成Mn2+；充電時，b極為陰極，a極為陽極。

【解析】A.Mn原子核外有25個電子，基態(tài)Mn原子的核外電子排布式為Is22s22P63s23P63d54s2,價電子排

布式為3d54s2,A項正確；B.放電過程中a極為正極，a極上MnCh發(fā)生得電子的還原反應轉(zhuǎn)化成Mn2+,

電極反應式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O,B項錯誤；C.放電過程中，b極為負極，b極電極反應式為

2

Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]-,轉(zhuǎn)移2moi電子b極消耗0.4molOH:貝。轉(zhuǎn)移0.4mole-時b極消耗0.8molOH-,C

項正確；D.[Zn(OH)4]2-中中心離子Zi?+的價電子排布式為35。、處于全充滿，不參與成鍵，1個Zd+與4

個OH形成4個配位鍵，貝iJZrP+的4s、4P軌道采取sp3雜化，[Zn(OH)412-為空間四面體結(jié)構(gòu)，D項正確；答

案選B。

考點二電解池原理及其應用

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命題點01電解池原理

典例01(2023?廣東卷)利用活性石墨電極電解飽和食鹽水，進行如圖所示實驗。閉合K1,一段時間后()

淀粉KI溶液飽和食鹽水

A.U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cb和02

B.a處布條褪色，說明CL具有漂白性

C.b處出現(xiàn)藍色，說明還原性：C1>I

D.斷開Ki,立刻閉合K2,電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)

【答案】D

【解析】閉合Ki,形成電解池，電解飽和食鹽水，左側(cè)為陽極，陽極氯離子失去電子生成氯氣，電極反應

為2C1-—2e-=C12f,右側(cè)為陰極，陰極電極反應為2H++2e-=H2f,總反應為2NaCl+2H2。曳把ZNaOH+HzT+Cbf。

A項，根據(jù)分析，U型管兩側(cè)均有氣泡冒出，分別是Cb和H2,A錯誤；B項，左側(cè)生成氯氣，氯氣遇到水

生成HC1O,具有漂白性，則a處布條褪色，說明HC1O具有漂白性，B錯誤；C項，b處出現(xiàn)藍色，發(fā)生

C12+2KI=I2+2KC1,說明還原性：r>ChC錯誤；D項，斷開K1,立刻閉合K2,此時構(gòu)成氫氯燃料電池,

形成電流，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)，D正確；故選D。

典例01（2022?海南卷）一種采用H2O（g）和N2（g）為原料制備NH3（g）的裝置示意圖如下。

工作電源

固體氧化物電解質(zhì)

下列有關(guān)說法正確的是（）

A.在b電極上，N2被還原

B.金屬Ag可作為a電極的材料

C.改變工作電源電壓，反應速率不變

D.電解過程中，固體氧化物電解質(zhì)中02一不斷減少

【答案】A

【解析】由裝置可知，b電極的N2轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應，因此b為

陰極，電極反應式為N2+3H2O+6e=2NH3+3O2-,a為陽極，電極反應式為2O2-+4e=O2。A項，由分析可得，

b電極上N2轉(zhuǎn)化為NH3,N元素的化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應，即N2被還原，A正確；B項，a

為陽極，若金屬Ag作a的電極材料，則金屬Ag優(yōu)先失去電子，B錯誤；C項，改變工作電源的電壓，反

應速率會加快，C錯誤；D項，電解過程中，陰極電極反應式為N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-,陽極電極反應

式為2O2-+4e-=O2,因此固體氧化物電解質(zhì)中。2-不會改變，D錯誤；故選A。

典伊|03（2021?海南卷）液氨中存在平衡：2NH3NH4++NH2-。如圖所示為電解池裝置，以KNH2的

液氨溶液為電解液，電解過程中a、b兩個惰性電極上都有氣泡產(chǎn)生。下列有關(guān)說法正確的是（）

A.b電極連接的是電源的負極B.a電極的反應為2NH3+2e=H2+2NH2-

C.電解過程中，陰極附近K+濃度減小D.理論上兩極產(chǎn)生的氣體物質(zhì)的量之比為1:1

【答案】B

【解析】A項，根據(jù)圖示可知：在b電極上產(chǎn)生N2,N元素化合價升高，失去電子，發(fā)生氧化反應，所以

b電極為陽極，連接電源的正極，A錯誤；B項，電極a上產(chǎn)生H2,H元素化合價降低得到電子，發(fā)生還原

反應，所以a電極為陰極，電極反應式為：2NH3+2e-H2+2NH2-,B正確；C項，電解過程中，陰極附近產(chǎn)

生NH2一,使附近溶液中陰離子濃度增大，為維持溶液電中性，陽離子K+會向陰極區(qū)定向移動，最終導致陰

極附近K+濃度增大，C錯誤；D項，每反應產(chǎn)生Imollh,轉(zhuǎn)移2moi電子，每反應產(chǎn)生1mol用，轉(zhuǎn)移6

mol電子，故陰極產(chǎn)生H2與陽極產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量的比是3:1,D錯誤；故選B。

命題點02電解池原理的應用

典例01（2023?浙江卷）在熔融鹽體系中，通過電解TiCh和SiCh獲得電池材料（TiSi）,電解裝置如圖，下

列說法正確的是（）

電源

r-EZH

熔融鹽

(CaCL>NaCl)

/2

產(chǎn)物TiSi

A.石墨電極為陰極，發(fā)生氧化反應

+

B.電極A的電極反應：8H+TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O

c.該體系中，石墨優(yōu)先于cr參與反應

D.電解時，陽離子向石墨電極移動

【答案】C

【解析】由圖可知，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO,失電子發(fā)生氧化反應，為陽極，與電源正極相

連，則電極A作陰極，TiC>2和SiO2獲得電子產(chǎn)生電池材料（TiSi）,電極反應為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-。A

項，在外加電源下石墨電極上C轉(zhuǎn)化為CO,失電子發(fā)生氧化反應，為陽極，A錯誤；B項，電極A的電極

反應為TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4C）2-,B錯誤；C項，根據(jù)圖中信息可知，該體系中，石墨優(yōu)先于C「參與反應，

C正確；D項，電解池中石墨電極為陽極，陽離子向陰極電極A移動，D錯誤；故選C。

典伊）02（2022?廣東卷）以熔融鹽為電解液，以含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，實現(xiàn)

A1的再生。該過程中（）

A.陰極發(fā)生的反應為M-2e=Mg2+B.陰極上A1被氧化

C.在電解槽底部產(chǎn)生含Cu的陽極泥D.陽極和陰極的質(zhì)量變化相等

【答案】C

【解析】根據(jù)電解原理可知，電解池中陽極發(fā)生失電子的氧化反應，陰極發(fā)生得電子的還原反應，該題中

以熔融鹽為電解液，含Cu、Mg和Si等的鋁合金廢料為陽極進行電解，通過控制一定的條件，從而可使陽

極區(qū)Mg和A1發(fā)生失電子的氧化反應，分別生成Mg2+和AF+,Cu和Si不參與反應，陰極區(qū)AF+得電子生

成A1單質(zhì)，從而實現(xiàn)A1的再生。A項，陰極應該發(fā)生得電子的還原反應，實際上Mg在陽極失電子生成

Mg2+,A錯誤；B項，A1在陽極上被氧化生成AF+,B錯誤；C項，陽極材料中Cu和Si不參與氧化反應，

在電解槽底部可形成陽極泥，C正確；D項，因為陽極除了鋁參與電子轉(zhuǎn)移，鎂也參與了電子轉(zhuǎn)移，且還會

形成陽極泥，而陰極只有鋁離子得電子生成鋁單質(zhì)，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移數(shù)守恒及元素守恒可知，陽極與陰極的

質(zhì)量變化不相等，D錯誤；故選C。

典例03(2021?遼寧卷)利用(QHl)電解轉(zhuǎn)化法從煙氣中分離CO2的原理如

圖。已知氣體可選擇性通過膜電極，溶液不能通過。下列說法錯誤的是

膜

膜

電

電

極

極

出口2

M極N極

A.a為電源負極B.溶液中Q的物質(zhì)的量保持不變

C.co?在M極被還原D.分離出的CO?從出口2排出

【答案】C

【分析】由題干信息可知，M極發(fā)生的是由QoO轉(zhuǎn)化為OH(