电化学原理的综合应用（核心考点）-2025年高考化学一轮复习（解析版）

考点24电化学原理的综合应用

目录

考情探究1

1.高考真题考点分布...................................................................1

2.命题规律及备考策略.................................................................1

_2

考法01多池串联的两大模型及原理......................................................2

考法02电化学装置中的膜技术应用.....................................

考法03电化学有关计算................................................................11

好题冲关

16

考情探究

1.高考真题考点分布

考点内容考点分布

多池串联2022•山东卷，3分；2021•广东卷，3分；

膜技术应用2024•河北卷，3分；2024.湖北卷，3分；2024•辽宁卷，3分；2024•广东卷，3分；

2023•广东卷，3分；2023•全国甲卷，6分；2023•辽宁卷，3分；2023•湖北卷，3分；

2023•山东卷，3分；2023•浙江卷，3分；2023•重庆卷，3分；2022•湖南卷,3分；

2022•全国甲卷，6分；

2024•安徽卷，3分；2024•全国甲卷，6分；2024•新课标卷，6分；2024•浙江卷，3分；

电化学有关计算2024•江苏卷，3分；2024•甘肃卷，3分；2024•湖南卷，3分；2023•海南卷，3分；

2023•广东卷，3分；2023•辽宁卷，3分；2023•湖南卷,3分；2023•重庆卷,3分；

2.命题规律及备考策略

【命题规律】

高频考点从近几年全国高考试题来看，多池串联主要考查电极类型判断、电极反应式的书写等；原电池和

电解池的相关计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的

量求电荷量等仍是高考命题的热点。

【备考策略】

分析多池中原电池

与电解池

_分析工作原理

r-多池连接书写电极反应式

确定电源T确定各

多池连接及池的阳极与阴极

电化学的相先写出电极反应式，再写出总反应，最后

总反应法

关计算-根据总反应列比例式计算

电化学计算的得失电子用于串联电路中阴、阳两极产物的定量

3种方法守恒法一计算，其依据是得失电子守恒

根据得失电子守恒，在已知量和未知量

—关系式法

一之间建立计算所需的关系式

【命题预测】

预计2025年高考会以新的情境载体考查考查电化学膜技术的应用、电极方程式书写、利用得失电子守恒

计算等是高考命题的重要趋势，题目难度一般较大。

会随

考法01多池串联的两大模型及原理分析

1.常见串联装置图

（1）外接电源与电解池的串联（如图）

稀硫酸稀硫酸

AB

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。

（2）原电池与电解池的串联（如图）

AB

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

典例引领

----------II<1

考向01考查外接电源与电解池的串联

【例1】（2024•河北秦皇岛.一模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2=N2+2H2。，下列关于该装置

工作时的说法正确的是（）

甲池乙池

A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成

B.甲池中负极反应式为N2H4—4e「=N2+4H+

C.甲池和乙池中溶液的pH均减小

D.当甲池中消耗3.2gN2H4时，乙池中理论上最多产生6.4g固体

【答案】C

【解析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电

极为阳极，Ag电极为阴极，阴极上Cu2+得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反

应式不出现H+,B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小，乙

诵由

池的总反应式为2CUSO4+2H2O^=2CU+O2T+2H2SO4,电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2g

N2H4的物质的量为0.1mol,转移电子的物质的量为0.4mol,产生0.2molCu,质量为12.8g,D错误。

考向02考查原电池与电解池的串联

【例2】(2024.广东•三模)西北工业大学推出一种新型Zn-NCh电池，该电池能有效地捕获NO?并将其转

化为NO；。现利用Zn-NCh电池将产生的NO：电解制氨，过程如图所示。下列说法正确的是

A.c电极的电势比d电极的电势高

B.当电路中转移2mole-时，丙室溶液质量减少18g

C.电解池的总反应式为2H++2NO；+2H2O=2NH3+3O2T

D.为增强丙中水的导电性，可以加入一定量的NaCl固体

【答案】B

【分析】由图可知，左池为原电池，Zn电极为原电池负极，b电极为原电池正极，则与原电池相连的右池

为电解池。与原电池负极相连的c极为电解池阴极，与原电池正极相连的d极为电解池阳极。

【解析】A.c为阴极、d为阳极，c电极的电势比d电极的电势低，A错误；

B.丙室中阳极上水失电子产生氧气，电极反应式为2H2O-4e=4H++O2T，当电路中转移2moi二时，丙室产

生氧气减少的质量为16g,同时会有2moi质子转移至乙室，则丙室溶液质量减少量为

16g+2molxlg/mol=18g,B正确；

C.电解池溶液为亚硝酸盐溶液，反应物中不出现H+,电解池总反应为2N014H2O=2NH3+3C)2T+

2OH-,C错误；

D.放电顺序：C1>OH-,若加入NaCl,会在阳极放电产生Cb,并不能生成H+迁移至乙室去平衡电

荷，导致电解反应生成氨难以发生。可加入硫酸钠固体增强溶液导电性，D错误；

故答案为：B。

【思维建模】

(1)多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。

(2)与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生

的反应。

对点提升

'---------------II<

【对点1](2024.黑龙江.模拟)二十大报告明确了生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO-空气质子交

换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某化学兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和

废水的过程。己知电极材料均为惰性电极。回答下列问题：

交

交

事

换

换m

盐

膜

膜

a0.,6b

+浓

HM室1N室

甲乙丙

(1)甲池在放电过程中的负极反应式为o

(2)乙池中通入废气SO2的电极为—极，电池总反应的离子方程式为。

(3)b为(填“阳”或“阴”)离子交换膜。当浓缩室得到4L浓度为0.6moLLr的盐酸时，M室

中的溶液的质量变化为(溶液体积变化忽略不计)。

(4)若在标准状况下，甲池有5.6LCh参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为L=

+

【答案】(1)NO+2H2。-3屋=NO3+4H+(2)阳5SO2+2NO+8H2O=^=2NHt+5SOF+8H(3)阴

减小18g(4)15.68

【解析】(1)甲池在放电过程中，负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为NO+2H2。

-3e-=NOr+4H+o(2)乙池中通入废气SO2的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应

生成硫酸根离子，阴极一氧化氮发生还原反应生成镂根离子，电池总反应的离子方程式为5SO2+2NO+

8H2O翟*2NH」+5SOr+8H+。(3)丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通

过a膜进入浓缩室；N室中氯离子通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓

_1

缩室得到4L浓度为0.6moKLr盐酸时，迁移过来的氢离子为4Lx(0.6mol-Lr-0.1mol-L)=2mol；2H2O

—4e^^=4H+O2T,则反应1molzK,M室中溶液的质量变化为减少1molxl8gmol1=18go(4)乙池中

SO2转化为硫酸根离子、NO转化为钱根离子；若标准状况下，甲池有5.6LC>2(为0.25mol)参加反应，根据

_4

得失电子守恒可知，。2〜4e「〜2sCh〜5NO,则乙池中处理废气(SO2和NO)共0.7mol,总体积为15.68L。

【对点2](2024山东•模拟预测)利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化。下列说法错误的是

AgAg

1|c2

]7

eCl3NaClNaOH

容液溶液溶液

0.2mol/L的AgNC>3Imol/L的AgNQ膜1膜2

A.乙室的Ag电极电势高于甲室

B.Cl电极的反应为2c「-2F=Cl?

C.膜1为阳离子交换膜、膜2为阴离子交换膜

D.当乙室Ag电极的质量增加21.6g时，理论上NaCl溶液减少11.7gNaCl

【答案】C

【分析】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室Ag电极发生Ag-e-=Ag+,

该电极为负极，乙室的Ag电极发生Ag++e-=Ag,该电极为正极，故C1电极为阳极，C2电极为阴极，

NaCl溶液中阳离子Na+移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子Cr移向阳极室，膜1为阴离子交换

膜，从而模拟实现海水淡化。

【解析】A.由上述分析可知，乙室的Ag电极为正极，故电势高于甲室，A正确；

B.C1电极为阳极，电极反应为2c「-2e-=CL，B正确；

C.NaCl溶液中阳离子Na+移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子C「移向阳极室，膜1为阴离子交

换膜，C错误；

D.乙室的Ag电极发生Ag++e-=Ag,增加21.6g为生成的Ag的质量，物质的量为彳.匈0.2mol,转

108g/mol

移电子0.2moL理论上NaCl溶液移向阳极室的C「为0.2mol,移向阴极室的Na卡为0.2moL故质量减少

0.2molx35.5g/mol+0.2molx23g/mol=l1.7g,D正确；

答案选c。

考法02电化学装置中的膜技术应用

1.常见的隔膜

隔膜又叫离子交换膜，由高分子特殊材料制成。离子交换膜分三类：

(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。

(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。

(3)质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。

2.隔膜的作用

(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。

(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.“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。

典例引领

---------114

考向01“隔膜”在新型电池中的应用

[例1]（2024•山东青岛・二模）我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池具有同时合成氨和对外

供电的功能，其工作原理如图所示，下列说法错误的是（）

NO

----------------------------1负载F

NaOH溶液IH+b

UOH-

Zn/ZnO电极II

双极膜

A.电极电势：Zn/ZnO电极＜MoS2电极

B.Zn/ZnO电极的反应式为Zn—Ze-+ZOlT=ZnO+HzC）

C.电池工作一段时间后，正极区溶液的pH减小

D.电子流向：Zn/ZnO电极一负载一M0S2电极

【答案】C

【解析】Zn/ZnO电极为负极，M0S2电极为正极，正极电势高于负极电势，A正确；正极区消耗的H卡源于

双极膜解离出的H+,且产生的NH3会部分溶解，所以正极区溶液的pH不会减小，C错误；电子流向：负

极-负载-正极，D正确。

考向02“隔膜”在电解池中的应用

【例2】（2024•河南安阳•三模）科学家设计了一种CO2-HMF协同转化装置，如图所示。图中的双极膜中

间层中的HQ解离为H+和。T,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列叙述正确的是

工电源

催

催

化

OHCCH2OH化

电

/co(HMF)'电

极2

极

A

JB

*HCOOHOOCCOO

KC1溶液KOH溶液

左室双极膜右室

A.催化电极A的电势高于催化电极B

B,阳极的电极反应式为°HC飞^^CH2°H_6e+8OH=OOC^O^COO+6凡。

C.每生成Imol甲酸，双极膜处有Imol的水解离

D.转移相同电子时，理论上消耗的CO?和HMF物质的量之比为1：3

【答案】B

【分析】由图可知，二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸，则催化电极A为阴极，催化电极B为阳

极。

【解析】A.催化电极A为阴极，催化电极B为阳极，催化电极A为阴极(与电源负极相连)，催化电极B

为阳极，阳极电势高于阴极，故催化电极A的电势低于催化电极B,A错误；

B.在碱性条件下，阳极的°HC飞^失去电子发生氧化反应生成瓶基盐，电极反应式为

OHC^rCHQH_6e+8OH=80+6HQ,B正确；

+

C.二氧化碳得电子发生还原反应转化为甲酸：CO2+2e+2H=HCOOH,则每生成Imol甲酸，转移2moi

电子，双极膜处有2moi的水解离，C错误；

D.结合BC分析的电极反应可知，转移相同电子时，理论上消耗的CO?和HMF物质的量之比为3:1,D

错误；

故选Bo

【思维建模】

(1)含离子交换膜电化学装置题的解题步骤

分清交换膜类型：即交换膜属于阳离

一中二子交换膜、阴离子交换膜或质子交换

I弟步厂膜中的哪一种，判断允许哪种离子通

n|过交换膜_______________

|写出电极反应式，判断交换膜两侧离

第二步卜子的变化，推断电荷变化，根据电荷

「平衡判断离子迁移的方向____________

V分析交换膜的作用：在产品制备中.

第三步卜交换膜作用主要是提高产品纯度，

避免产物之间发生反应

(2)在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能

防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的

是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或

防止造成危险等。

考向03隔膜在“多室”电解池的应用

【例3】（2024.山东淄博・三模）一种自生酸和碱的电化学回收体系如图所示。PO表示等含磷微

粒，HAP为CaWPOjlOHMMulOCMg/mol）。下列说法错误的是

I室n室脱盐室in室吸收室

A.a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜

B.X为H2sO,，将其泵入吸收室用于吸收NH3

C.当电路中通过0.14mol电子，阴极增重10.04g

2+

D.Ill室可发生反应：6H2PO；+14OH+10Ca=Ca10（PO4）6（OH）2+12H2O

【答案】AC

【分析】由i室电极产生。2,in室电极产生H2可知，左侧为阳极，右侧为阴极，I室产生H+进入n室溶

液，为了保证n室溶液电中性，脱盐室中硫酸根离子进入n室，n室物质x为硫酸，故a膜为阳离子交换

膜，b膜为阴离子交换膜，II室硫酸泵入吸收室用于吸收NH3,脱盐室中硫酸根经过b膜进入II室，则

Na+通过C膜进入in室，C膜为阳离子交换膜。

【解析】A.根据分析，a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，A错误；

B.根据分析可知，II室物质X为硫酸，硫酸泵入吸收室用于吸收NH3,B正确；

C.III室电极为阴极，电极反应式2H2。+2片=H?T+2OH-,转移0.14mol电子，共生成0.14molOH-,

OH-除了生成羟基磷灰石，还要与镂根反应，根据

2+

6H2PO；+14OH+10Ca=Ca10（PO4）6（OH）2+12H2O,当参与反应的OH少于0.14mol,生成的羟基磷

灰石少于O.Olmol,O.Olmol羟基磷灰石为10.04g,故阴极增重小于10.04g,C错误；

D.HI室要生成羟基磷灰石，根据得失电子守恒及电荷守恒：

2+

6H2PO；+14OH「+10Ca=Ca10（PO4）6（OH）2J+12H2O,D正确；

答案选AC。

对点提升

--------IK

【对点1］（2024•广东珠海.一模）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是（）

A.电池可用于乙醛的制备

B.b电极为正极

C.电池工作时，a电极附近pH降低

D.a电极的反应式为O2+4L—4H+=2生0

【答案】A

【解析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气得电子发生还原反

应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧

气和氢离子反应生成水，X为水，由此分析。电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为02+4/+

4H+^=2H2O,a电极附近pH升高，故C、D不符合题意。

【对点2](2024•陕西渭南•三模)利用新型合成酶(DHPS)可以设计一种能在较低电压下获得氢气和氧气的

电化学装置，如图所示。利用泵将两种参与电极反应的物质进行转移，使物质循环利用，持续工作。下列

说法错误的是

催化剂

A.反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)]3-+2HO===4[Fe(CN)6]4-+OT+4H+

62光照2

B.隔膜为阴离子交换膜，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移

C.电极b与电源的负极相连，电极反应为DHPS+2H2O+2e=DHPS—2H+2OH

电解

D.该装置的总反应为2H2O-2H2T+O2f,气体N是H2

【答案】A

【分析】由图中装置可知为电解池，a电极是[Fe(CN)6产变为[Fe(CN)6F，Fe元素化合价由+2价变为+3

价，则a为阳极，电极反应式为[Fe(CN)6]4-e=[Fe(CN)6]3-,b极为阴极，电极反应式为2H20+2”20口

+H2T，左侧[Fe(CN)6产变化生成[Fe(CN)6]4-时，Fe元素化合价降低得电子，则反应器I中的为4[Fe(CN)6p-

4

+4OH-4[Fe(CN)6]-+O2T+2H2O,所以气体M是氧气，则右侧产生气体N为氢气，隔膜应为阴离子交

换膜，允许OH-透过，以此分析。

催化剂

【解析】A.由分析可知，反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)6F-+4OH-=^4[Fe(CN)6]4-+O2T+2H2。，故

光照

A错误；

B.由分析可知，a电极是[Fe(CN)61变为[Fe(CN)6产,Fe元素化合价由+2价变为+3价，则a为阳极，b极

为阴极，电解池中阴离子移向阳极，OH从电解池的右室通过隔膜向左室迁移，故B正确；

C.由分析可知，阴极b发生的反应式为DHPS+2H2O+2e=DHPS-2H+2OH;故C正确；

D.根据图示以及本装置的作用可知，该装置的总反应为2H2。一色2H2T+O2T，气体N是氢气，故D正

确；

故选：Ao

【对点3](2024•黑龙江.三模)电解Na2sO,溶液制取某电池正极材料的前驱体NLCOiMn/OH%,其工作

333

原理如图所示，已知交换膜A为阴离子交换膜，下列说法正确的是

A.工作过程中，钛电极会不断溶解

B.通电一段时间，I室pH降低

C.撤去交换膜B,纯钛电极端前驱体的产率不会受到影响

D.当产生(Mmol的NiiC%Mn|(°H)2时，纯钛电极上至少产生标准状况下4.48L气体

333

【答案】B

【分析】由图可知，前驱体在ni室产生，金属阳离子会进入Ui室，与该极产生的OH-生成前驱体，纯钛电

极反应式为2H2O+2e-=H2T+2OH;纯钛电极作为电解池的阴极，接电源负极(b),则a为正极，石墨电极为

阳极，阳极反应式为2H2O-4e-=4H++O2f,发生氧化反应，II室中的阴离子会通过交换膜A移向阳极，据此

分析；

【解析】A.由图可知，前驱体在III室生成，则II室的金属阳离子进入III室，交换膜B为阳离子交换膜，

则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e=H2T+2OH,OH与金属阳离子结合得到前驱体，钛电极

不会溶解，故A错误；

B.左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2f,交换膜A为阴离子交换膜，SO：进入I室，

H+浓度不断增大，I室pH降低，故B正确；

C.撤去交换膜B,相当于纯钛电极直接放入II室，会导致接受电子的物质不是水而是金属离子，导致金

属单质的生成，附着在前驱体上导致产率的降低，故C错误；

D.每生成O.lmol的Ni(O|Mni(OH)2,就相当于生成o.2molOH:由电极反应式2H2O+2e-=H2T+2OH可

333

知，会生成O.lmollfe,在标准状况下的体积为2.24L,故D错误;

答案为B。

考法03电化学有关计算

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4mol院为桥梁可构建以下关系式：

,4

4e~2C1,(Br.,J.,)~().)〜2H.〜2Cu〜4Ag〜•—M

'------------\---------二一71

阳极产物阴极产物

(式中M为金属，九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。

4.电流效率〃的计算

〃=生成窿落漆子数义100%。先根据电极反应式计算出生成目标产物需要的电子的物质的量，再代入该

公式进行计算。

典例引领

-----------IK

考向01考查原电池的计算

【例1】(2024•浙江.二模)K-C>2电池结构如图，a和b为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电池，下

列说法错误的是()

有机电解质1有机电解质2

A.隔膜允许K+通过，不允许02通过

B.放电时，电流由b电极沿导线流向a电极；充电时，b电极为阳极

C.产生1Ah电量时，生成KO?的质量与消耗。2的质量比值约为2.22

D.用此电池为铅蓄电池充电，消耗3.9g钾时，铅蓄电池消耗0.9g水

【答案】D

【解析】金属性强的钾易与氧气反应，为防止钾与氧气反应，电池所选择隔膜应允许K+通过，不允许02通

过，故A正确；放电时，a为负极，b为正极，电流由b电极沿导线流向a电极，充电时，b电极应与直流

电源的正极相连，作电解池的阳极，故B正确；生成1mol超氧化钾时，消耗1mol氧气，两者的质量比为

(1molx71g-mol-1)：(1molx32g-mor*)~2.22：1,故C正确；铅蓄电池充电时的总反应的化学方程式为

2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4,反应每消耗2moi水时，转移2moi电子，由得失电子守恒可知，消

耗3.9g钾时，铅蓄电池消耗水的质量为39::益「xl8g-mo口=L8g,故D错误。

【易错警示】

(1)同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。

(2)同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等。

(3)串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。

上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相

等计算。

考向02考查电解池的计算

【例2】(2024.湖南•模拟预测)用电解法处理废水中的NH：模拟装置如图所示。a、b为离子选择性透过

B.阴极的电极反应式为40口-4日=2凡0+02个

C.a膜为阴离子选择性透过膜

D.每转移2moi电子，阴极室质量增重34g

【答案】A

【分析】根据图片知，Cu为阳极，阳极上Cu失电子发生氧化反应生成Cu2+,电极反应式为

+

Cu-2e=Cu",C为阴极，电极方程式为：2H+2e-=H2T,以此解答。

【解析】A.阳极上发生氧化反应，溶液由无色变为蓝色，A正确；

B.阴极上H+发生还原反应：2H++2e=H2f,B错误；

C.a膜为阳离子选择性透过膜，NH：通过a膜进入阴极室，C错误;

D.每转移2moi电子，有2moi的NH；进入阴极室，由阴极电极反应式可知有氢气产生，会释放出去，故

阴极室质量增重32g,D错误；

故选A。

考向03考查电流效率

【例3】（2024•江苏南京.二模）一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其他有机

物）。

多孔惰性多孔惰性

含苯的物质的量分数也申仅极D、

气体

为10%的混合气体-I_A2.8mol

A（忽略水蒸气）

10mol混合气.其

中苯的物质的量分

数为24%

高分子电解质膜（只允许H*通过）

（1）导线中电子移动方向为o（用A、D表示）

（2）生成目标产物的电极反应式为o

（3）该储氢装置的电流效率〃=______。（生成鳖子数*I。。％,计算结果保留小数点后1

转移的电子总数

位）

【答案】（1）A-D

+

(2)C6H6+6H+6e=C6HI2

（3）64.3%

【解析】（1）由装置图可知，电解池左边电极D上发生的反应是“苯加氢还原”，则电极D是阴极，故导

线中电子移动方向为A-D。（2）该电解池的目的是储氢，故目标产物为环己烷，则生成环己烷的电极反

应式为C6H6+6H++6e-^^=C6H12。（3）阳极生成的H卡经过高分子电解质膜移动至阴极，一部分H

+

+与苯反应生成环己烷，还有一部分H+得电子生成H2（2H+2e-H2?,阴极的副反应），左边

（阴极区）出来的混合气体为未参与反应的其他气体、未反应的苯（g）、生成的环己烷（g）和H2。设未

反应的苯蒸气的物质的量为xmol,生成的H2的物质的量为ymol,阴极生成的气态环己烷的物质的量为

（2.4—x）mol,得到电子的物质的量为6x（2.4—x）mol,阴极生成ymolH?得到2ymol电子，阳极

（电极E）的电极反应式为2H2。-4。C）2T+4H+,生成2.8molO2失去电子的物质的量为4X2.8

mol=11.2moL根据得失电子守恒有6x（2.4—x）mol+2ymol=11.2mol；阴极出来的混合气体中苯蒸

气的物质的量分数为弋°】尸。1;联立解得尤=1.2,电流效率为丝合声3X100%%4.3%。

lOmol+ymol11.2mol

对点提升

---------1|<

【对点1】（2024•山东济南・模拟）一种烷烧催化转化装置如图所示，下列说法正确的是（）

A.该装置将电能转化为化学能

B.H+向左侧迁移

C.负极的电极反应式为C2H6—2e-=C2H4+2H+

D.每消耗0」molC2H6，需要消耗标准状况下的空气2.8L（设空气中氧气的体积分数为20%）

【答案】C

【解析】根据装置图可知，Fe-Co合金作电池的负极，C2H6在负极失去电子，发生的电极反应：C2H6-2e

+

=C2H4+2H;右侧为正极，氧气得电子与氢离子反应生成水。该装置为原电池，将化学能转化为电能，

A错误；H+向正极移动，即向右侧迁移，B错误；每消耗0.1molC2H6,转移0.2mol电子，需要消耗0.05

mol氧气，则需消耗标准状况下的空气5.6L（设空气中氧气的体积分数为20%）,D错误。

【对点2］（2024•山东日照・二模）乙烯的产量可用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平，通过电解可

实现乙烯的高效利用，电解装置如图所示（a、b电极均为惰性电极）。下列说法正确的是

离子交换膜

A.N是电源负极

B.离子交换膜是阴离子交换膜

C.a电极反应式为2c2H4+2H0-4b=CH3coOC2H$+4H+

D.消耗2.24LC2HJ标准状况下），阴极区溶液质量减少0.2g

【答案】AC

【解析】A.根据电解装置图可知，电极a上C2H2生成CH3coOC2H5发生氧化反应，故电极a为阳极，M

是电源的正极，则N是电源的负极，A正确；

B.b极为阴极，反应式为2H++2e-=H2,则a极生成的H+向b极移动，故离子交换膜应是阳离子交换膜，

B错误；

C.a电极为阳极，发生氧化反应，反应式为2c2H4+2H2O-4e-=CH3COOC2H5+4H+,C正确；

D.标准状况下消耗2.24LC2H4即ImolC2H4发生反应，则a极生成2moiH+,同时向b极移动2moiH+,阴

极区溶液质量不变，D错误；

故选AC„

【对点3］（2024•河南安阳•三模）如图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有

机物）。已知储氢装置的电流效率〃=生成鳖黑魄会子数X100%,下列说法错误的是（）

1.6mol气体

（忽略水蒸气）

11

NaSO

水溶2液4

高分子电解质膜

（只允许H+通过）

A.若〃=75%,则参加反应的苯为0.8mol

B.过程中通过C—H键的断裂实现氢的储存

C.采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失

D.生成目标产物的电极反应式为C6H6+61+6H+C6H12

【答案】B

【解析】装置右侧反应中C6H6得电子被还原为C6H12,所以装置右侧为阴极，左侧为阳极，阳极的电极反

应为2H2。一4/O2T+4H+,生成的。2的物质的量"（02）=1.6mol,反应转移电子的物质的量

n（e-）=1.6molx4=6.4mol,若储氢装置的电流效率为75%,则生成目标产物环己烷消耗的电子数为6.4

molx75%=4.8mol,生成C6H设的电极反应为C6H6+6e-+6H-C6HI2,则反应消耗的苯为0.8

mobA、D正确；苯转化为环己烷的反应是加成反应，反应过程中断裂了苯分子中的大无键，B错误；采

用多孔电极增大了物质的接触面积，可提高电解效率，降低电池能量损失，C正确。

好题冲关

基础过关

------------II<1

1.（2024•北京昌平•二模）一种Zn/CuSe混合离子软包二次电池装置示意图如图所示（其中一极产物为

Cu?Se固体），下列说法正确的是

交换膜

A.放电时：CuSe为正极反应物，其中Se得电子

B.无论放电或充电，均应选用阳离子交换膜

C.无论放电或充电，电路中每转移2moi电子就有2moi离子通过离子交换膜

D.由该装置不能推测出还原性：Zn>Cu+

【答案】D

【分析】根据题干和装置图分析可知放电时：

电极Zn为负极，负极反应式为:Zn-2已=Z〃2+;

2+

电极CuSe为正极，正极反应式为：CuSe+Cu+2eT=Cu2Se;

【解析】A.由分析可知，正极反应物是C"Se和C",二者都得电子，A错误；

B.为了保证充放电效率，本题通过离子交换膜的离子一定是5。：一，B错误；

C.由于通过离子交换膜的离子是SO：,根据电荷守恒，无论放电或充电，电路中每转移2moi电子就有

1mol离子通过离子交换膜，C错误；

D.该装置可以得到金属锌的还原性强于CuzSe,不得推测出还原性：Zn>Cu+,D正确；

故选D。

2.（2024•江西吉安・模拟预测）最近，南开大学水系电池课题组开发了一种六电子氧化还原1/石墨烯电极可

充电电池，其能量密度显著高于传统的水系I基电池，示意图如下。

A.放电时，%/石墨烯电极消耗k发生还原反应

B.充电时，L/石墨烯电极反应式为2CuI+2CP+6e=2IC1+2Cu2+

C.放电时，电池总反应为3Zn+2IC1+2CU2+=2C「+2CuI+3Zn2+

D.石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向正极移动

【答案】C

【分析】由电池原理示意图可判断，放电时负极反应式为3Zn-6e-=3Zn2+,正极反应式为

2IC1+6e-+2CU2+=2CuI+2CF。

【解析】A.根据分析可知，放电时，碘电极不消耗12,A项错误；

B.充电时，L/石墨烯电极反应式应为2CuI+2CP-6e=2IC1+2Cu2+,B项错误；

C.放电时，电池总反应为3Zn+21cl+2Cu2+=2Cr+2CuI+3Zn2+,C项正确；

D.石墨烯能增强电极的导电性，放电时阴离子向负极移动，D项错误；

答案选C。

3.（2024.河南新乡.二模）自由基因为化学性质不稳定往往不能稳定存在，羟基自由基GOH）有极强的氧

化性，其氧化性仅次于氟单质。我国科学家设计的一种能将苯酚（C6H6。）氧化为CO?和H?。的原电池一

电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是

溶液苯酚废水

A.该装置工作时，电流方向为电极b-III室-II室-I室-电极a

B.当电极a上有ImolCr（OH）3生成时，c极区溶液仍为中性

C.电极d的电极反应为H2（D-e-=H++QH

D.当电极b上有0.3molCO?生成时，电极c、d两极共产生气体H.2L（标准状况）

【答案】D

【分析】根据装置图，左边是原电池装置，右边是电解池装置，a处Cr元素从+6价变成+3价，化合价降

低，得到电子，发生还原反应，a为正极，b为负极。苯酚废水在d处被氧化，d处水分子失去电子形成羟

基自由基，发生氧化反应，d为电解池阳极，c为电解池阴极，据此分析解题。

【解析】A.根据分析，a为正极，b为负极，该装置工作时，内电路电流由b极经III、II、I室流向a

极，A正确；

B.a极每产生lmolCr（OH）3,转移3moi电子，c极上的电极反应式为2H2。+2b=凡T+2OIT,生成

1.5molH2,与此同时，有3moiH+从阳极室透过质子交换膜进入阴极室，因此c极区溶液仍为中性，B正

确；

C.d极区为阳极区，电极反应为Hq-e-=H++QH,C正确；

D.电极b的电极反应式为C6H5OH-28e-+HH2O=6CC）2T+28H+,电极c的电极反应式为

2H2O+2e-=H2T+2OH-电极d为电解池阳极，电极反应为HzO-b=IT+QHCH可进一步氧化苯酚，

化学方程式为C6H5OH+28QH=6CC）2T+17H0,当电极b上有0.3molCO2生成时，电极c、d两极共产

生气体22.4L（标准状况），D项错误；

故选D。

4.（2024•山西.模拟预测）南京大学金钟课题组利用三氟甲磺酸根阴离子（OTF）的氧化作用制备了均匀沉积

的单质碘正极材料，并在此基础上进一步制备了电极/电解液共生的水系锌-碘电池，其工作原理如图所

示：

Zn，、、//卜

碘

宿

主

电

极

Zn(0TF)2\、、T3

NaOTF、Nai溶液

下列说法正确的是

A.充电时，碘宿主电极为阴极

B.充电时，阳极电极反应式为21]-2e-=3"

C.放电时，OTF一向右迁移

D.放电时，锌的质量减少6.5g时，有25.4gl2离开碘宿主电极

【答案】B

【分析】由锌-碘电池的工作原理可判断，放电时为原电池，碘宿主电极上碘元素化合价降低，碘宿主电极

为正极，锌做负极，充电时做电解池，阳极与正极相连，阴极与负极相连