2025年高考化学复习考点追踪与预测专题11 电化学基础讲义（解析版）

专题11电化学基础

-------------------------------------n内容概览一

01专题网络•思维脑图

02考情分析•解密高考

03高频考点,以考定法

考点一原电池原理及其应用考点二电解池原理及其应用考点三金属腐蚀与防护

【高考解密】【高考解密】【高考解密】

命题点01原电池的工作原理及其命题点01电解池原理命题点01金属腐蚀的原理

应用命题点02电解池原理的应用命题点02金属的防护原理

命题点02化学电源【技巧解密】【技巧解密】

【技巧解密】【考向预测】【考向预测】

【考向预测】

04核心素养微专题

微专题电化学离子交换膜的分析与应用

专题网络•思维脑图

—序理毒念、正负极、电极美型、电极反应、落子迁移、电势会低

原电池原理及其应用|<二百

化字电源、一次电池、二^电池、燃料电池、新型电池、力喉反应速率

—b醇死去用阳极、放电顺序、电解类型、电极反应、再子迁移、电势高低

电解池原理及其应用|<:晚

期虹业、电解精熔、电;台全、电解还原和氧化

电化学基础

考点考查内容考情预测

1、原电池的工作原理及电化学内容是高考试卷中的常客，是氧化还原反应知识的应用

原电池原理及其应用和延伸，命题在继续加强基本知识考查的基础上，更加注重了试题

其应用题材的生活化、实用化、情境化，同时也加强了不同知识间的相互

2、化学电源

渗透与融合，试题的背景较为新颖，侧重考查分析判断、获取信息

1、电解池原理

电解池原理及解答问题及计算能力。题型有以新型电池为背景的选择题和以电极

其应用2、电解池原理的应用反应式书写为主的填空题，通常考查的知识点是从闭合回路的形成

角度分析原电池、电解池的工作原理，电极的判断，电极反应式的

书写，电子的转移或电流的方向和溶液中离子的移动方向的判断，

溶液pH的变化，离子交换膜作用，有关计算，理解原电池和电解

1、金属腐蚀的原理

金属腐蚀与防池原理的实际应用等，建度一般偏大。解题时要求掌握“结合反应原

护2、金属的防护原理理，根据元素化合价变化，正确判断电极发生的反应和书写电极反

应方程式”的方法。

预计2024年高考选择题中，仍然以某一个新型电池为背景考查

电化学知识，结合物质的制备、废弃物的处理等内容进行考查，电

极反应方程式的书写或E误判断、离子移动的方向、电极产物种类

的判断及相关计算等仍是考查的重点。

IQ高频考点•以考定洲

考点一原电池原理及其应用

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命题点01原电池的工作原理及其应用

典例01（2023•广东卷）负载有Pl和Ag的活性炭，可选择性去除C「实现废酸的纯化，其工作原理如图。

下列说法正确的是（）

A.Ag作原电池正极

B.电子由Ag经活性炭流向Pt

C.Pl表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e=4OH

D.每消耗标准状况下11.2L的O2,最多去除ImolCl-

【答案】B

【解析】02在Pl得电子发生还原反应，Pl为正极，C1-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。A项，

C卜在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B项，电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B

正确；C项，溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H-+4e=2H2O,C错误；D项，每消耗标准状

况下11.2L的O2,转移电子2moi，而2molC「失去2mol电子,故最多去除2molCl",D错误。故选B°

典例02（2022・山东卷）（双选）设计如图装置I叫攵金属钻。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸

盐生成C02,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoCh转化为C02+,工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液

转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是()

A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大

B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸

++2+

C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e+4H=Li+Co+4OH-

D.若甲室C。2+减少2()()mg,乙室©。2+增加3000^,则此时已进行过溶液转移

【答案】BD

【解析】A项，依据题意右侧装置为原电池，电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化

为CO?气体，C*在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3cO。失去电子后，Na+通过阳膜进

入阴极室，溶液变为NaQ溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；B项，对于乙室，正极上

LiCoO?得到电子，被还原为Cd*,同时得到Li+,其中的。与溶液中的H+结合H2O,因此电池工作一段时

间后应该补充盐酸，B正确；C项，电解质溶液为酸性，不可能大量存在06,乙室电极反应式为：

++2+

LiCoO2+e+4H=Li+Co+2H2O,C错误；D项，若甲室Co?+减少200mg,电子转移物质的量为〃仁):

-5^—x2=0.0068mol,乙室CM+增加30()mg,转移电子的物质的量为〃(e尸六整:、1=0.0051mol,说

59g/mol59g/mol

明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。

典例03(2021•广东卷)火星大气中含有大量CO?,一种有C02参加反应的新型全固态电池有望为火星探

测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时()

A.负极上发生还原反应B.CO2在正极上得电子

C.阳离子由正极移向负极D.将电能转化为化学能

【答案】B

【解析】根据题干信息可知，放电时总反应为4Na+3cOWNazCCh+C。A项，放电时负极上Na发生氧化反

应失去电子生成Na+,故A错误；B项，放电时正极为CCh得到电子生成C,故B正确；C项，放电时阳

离子移向还原电极，即阳离子由负极移向正极，故C错误；D项，放电时装置为原电池，能量转化关系为

化学能转化为电能和化学能等，故D正确；故选B。

命题点02化学电源

典例（）1（2023•全国新课标卷）一种以V2O5和Zn为电极、Zn（CF3so3）2水溶液为电解质的电池，其示意

图如下所示。放电时，Z/+可插入V2O5层间形成ZmVzOsnHC下列说法错误的是（）

—

I

V2O5ZnrV2O5wH2O

Zn电极V2O5电极

Zn（CF3so3）2水溶液

A.放电时V2O5为正极

B.放电时Zn，+由负极向正极迁移

C.充电总反应：xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2O

2+

D.充电阳极反应：ZnxV2O5-nH2O-2xc=xZn+V2O5+nH2O

【答案】C

【解析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn+V2O5+nH2O=ZnxV2O5nH2Ot.

A项，由题信息可知，放电时，Zn2+可插入v?O5层间形成ZnxYOnHzO,V20s发生了还原反应，则放电时

V2O5为正极，A正确；B项，Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zi?+,阳离子向正极迁移，则放电时Zn?+

由负极向正极迁移，B正确；C项，电池在放电时的总反应为xZn+VQ+nFhCXZnxV20s5比0,则其在充电时

的总反应为ZnNVzOnHzOxZn+VzOs+nHzO,C不正确；D项，充电阳极上ZmVzOnFhO被氧化为V2O5，则

阳极的电极反应为ZnxV2O5-nH2O-2xe-=xZn2++V2O5+nH2O,D正确；故选C。

典例02（2022•广东卷）科学家基于Cb易溶于CCL的性质，发展了•种无需离子交换膜的新型氯流电池，

+

可作储能设备（如图）。充电时电极a的反应为：NaTi2（PO4）3+2Na+2e=NasTiXPOf。下列说法正确的是（）

A.充电时电极b是阴极

B.放电时NaCI溶液的pH减小

C.放电时NaCI溶液的浓度增大

D.每生成ImolCb,电极a质量理论上增加23g

【答案】C

【解析】A项，由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是

阳极，故A错误；B项，放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为Na3Ti2（PCh）3-2e-二

NaTi2（PO4）3+2Na+可知，NaCI溶液的pH不变，故B错误；C项，放电时负极反应为Na3Ti2（PO4）3-2e-二

+

NaTi2（PO4）3+2Na,正极反应为Cl2+2e=2Cl',反应后Na+和C卜浓度都增大，则放电时NaCI溶液的浓度增大，

故C正确;D项,充电时阳极反应为2Cl-2e-=C123阴极反应为NaTi2（PO4）3+2Na++反-=Na31h（PO4）3,rtl

得失电子守恒可知,每生成ImolCb,电极a质量理论上增加23g/molx2moi=46g,故D错误;故选C。

典例。3（2021•辽宁卷）如图，某液态金属储能电池放电时产生金属化合物LhBio卜列说法止确的是（）

M极：液毒口/泡沫、i

m^LiCIfOKCI

•NWi液态

不的制外壳

A.放电时，M电极反应为NiS-2e-=Ni2+

B.放电时，Li+由M电极向N电极移动

C.充电时，M电极的质量减小

D.充电时，N电极反应为Li3Bi+3e=3Li++Bi

【答案】B

【解析】由题干信息可知，放电时，M极由于Li比Ni更活泼，也比N极上的Sb、Bi、Sn更活泼，故M

极作负极，电极反应为：Li-e=Li4,N极为正极，电极反应为：3Li++3e-+BkLhBi。A项，放电时，M电极

反应为Li-e=Li+,A错误；B项，放电时，M极为负极，N极为正极，故Li+由M电极向N电极移动，B

正确；C项，由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极上发生的反应互为逆过程，M电极的电极

反应为：Li++e=Li,故电极质量增大，C错误；D项，由二次电池的原理可知，充电时和放电时同一电极

上发生的反应互为逆过程，充电时，N电极反应为Li3Bi-3e=3Li++Bi,D错误；故选B。

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1.“五类”依据判断原电池电极:

(1)依据构成原电池两极的电极材料判断。一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属

为正极。

(2)依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反应;正极发生还原反应。

(3)依据电子流动方向或电流方向判断。在外电路中,电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。

(4)依据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。

(5)依据原电池盐桥中离子的移动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

2.“三步”突破原电池电极反应式的书写：

第一步：分析氧化还原反应

根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目

第二步：注意电解质溶液环境

分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式

第三步：合并正、负电极反应

调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式

3.解答新型化学电源的步骤

(I)判断电池类型一确认电池原理一核实电子、离子移动方向。

(2)确定电池两极一判断电子、离子移动方向一书写电极反应和电池反应。

(3)充电电池一放电时为原电池一失去电子的为负极反应。

(4)电极反应一总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式->另一电极反应式。

4.化学电源

(1)一次电池

负极材料：Zn

电极反应：Zn+反)H-2e==Zn(OH)2

碱性锌钵

正极材料：碳棒

干电池

电极反应：2MnO2+2HQ+2e—=2MnOOH+2OH-

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

金属外壳负极材料：Zn

电极反应：Zn+2OH-2e=Zn(OH)2

锌银电池正极材料：Ag2O

--

电极反应：Ag2O+H2O+2e=2Ag-|-2OH

浸了KOH(aq)的隔板

总反应：Zn+Ag2O+H;O=Zn(OH)2+2Ag

(2)二次电池

铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为

Pb(s)+PbO2(s)+2H2so4(aq)；42Pbs0*)+2H?0⑴

【特别提醒】分析可充电电池问题“三注意”

(1)放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。

(2)充电电池需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。

(3)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电

时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。故二次电池充电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，

可充电电池的负极连接外接电源的负极。简单记为“正接正、负接负”。

(4)充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断

分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应遂行分析。

①首先应分清电池是放电还是充电。

②再判断出正、负极或阴、阳极。

放电：阳离子一正极，阴离子一负极；

充电：阳离子一阴极，阴离子一阳极；

总之：阳离子一发生还原反应的电极；阴离子一发生氧化反应的电极。

(5)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。

⑶燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池：总反应式：2H24-O2=2H2O

①酸性介质

负极：2H2-4e==4H正极：O2+4H++4e=2H2O

②碱性介质

负极：2H2+4OH一一4「=4比0正极：02+2h0+4-=40!<

③熔融的金属氧化物作介质

22

负极：2H2-4e+2O=2H2O正极：Ch+4e=20

④碳酸盐作介质

负极：2H2—4L+2cor=2H2O+2CC)2正极：O2+4e-+2CO2=2COi

(4)浓差电池

I)在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜

①常见的离子交换膜

阳离子交换膜只允许阳离子(包括H+)通过

阴离子交换膜只允许阴离子通过

质子交换膜只允许H+通过

②离子交换膜的作用

a.能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。

b.能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

③离子交换膜的选择依据：离子的定向移动。

2)“浓差电池”的分析方法

浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高浓

度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题的关键。

5.电解池中电极反应式的书写方法

(1)书写步骤

①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。

②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。

③根据放电顺序分析放电产物。

④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H+、OFT或H2O参与：最后配平电极反应式。

(2)介质对电极反应式的影响

①在电解池电极方程式中，如果是H，或OH放电，则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。

②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH-o

③碱性溶液反应物或生成物中均没有

(3)电极产物的溶解性对电极反应式的影响。

2+

电解MgCk溶液时的阴极反应式应为：Mg+2H2O+2e-=Mg(OH)21+Ha：，而不是2H++2b=H2b

总反应离子方程式为：Mg?+2C「+2H2O型鲤=Mg(OH)21+CbT+H2b

不能把电解MgCL溶液的离子方程式写成：2。一+2比0型鲤=2OH-+C12T+H2f,忽视了生成难溶的Mg(OH)2。

6.原电池电极上区pH变化规律

(1)若电极反应消耗OH-(H+),则电极周围溶液的pH减小(增大)；

(2)若电极反应生成H+(OH-),则电极周围溶液的pH减小(增大)。

(3)若总反应的结果是消耗OH(H)则溶液的pH减小(增大)；

(4)若总反应的结果是生成H+(OH)，则溶液的pH减小(增大)。

（5）若两极消耗或生成的OHXH+）的物质的量相等，则溶液的pH变化规律视溶液的酸碱性及是否有水生

成而定，应具体问题具体分析（如酸性燃料电池，由于生成水，pH增大）。

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考向01原电池的工作原理及其应用

1.（2023・甘肃・统考二模）碳排放是影响气候变化的重要因素方一。最近科学家研发出一种有利干“碳中和”

的新型电池系统，通过二氧化碳溶于水触发电化学反应产生电能和氢气，其工作原理如下图所示（钠超离子

导体只允许Na+通过）。下列说法正确的是

A.电池系统工作时电能转变成化学能

B.用硫酸溶液替代有机电解液可增大电池工作效率

C.b极区的电极反应式为2CO2+2H2O+2e=2HCO3+H2

D.电池工作时每消耗2.24LCO?,a电极的质量会减少2.3g

【答案】C

【分析】钠为活泼金属，发生氧亿反应为负极，则b极为正极；

【解析】A.新型电池系统，通过二氧化碳溶于水触发电化学反应产生电能和氢气，故存在化学能转化为电

能的过程，A错误；B.钠为活泼金属，会和稀硫酸反应，故不能用硫酸溶液替代有机电解液，B错误；C.b

极为正极，二氧化碳、水得到电子生成氢气和碳酸氢根离子，电极反应式为2co2+2H2O+2e-=2HCO；+H2,

CE确；D.没有标况，不能计算消耗二氧化碳的物质的量，不能计算电子转移的量，D错误；故选C。

2.（2023•辽宁沈阳・东北育才学校校考模拟预测）用零价铁去除酸性水体中的N（%是地下水修复研究的热

点之一，下列有关叙述中错误的是

：G1

NO；NH：

不£^FeO（OH）

（不导电）

^^^-Fe3O4

FeQK疏松、能导电）

乙Fe2*FcFc+Fe*

甲pH=4.5（其他条件相同）

I'l

足量铁粉还原水体中初始pH=4.5的水体中，分别加入

铁粉还原水体中NO；的反应原理

NO、后，铁表面最终形态Fe"、Fe（足量）、Fe（足量）和Fe?+对

（已知：形成了原电池）示意图

的示意图NO；的去除率（%）的对比图像

A.甲图中Fe作原电池的负极

B.甲图中正极上发生的电极反应：NO；+8e-+10H・NH；+3Hq

C.零价铁去除NO；的反应速率会随时间推移而减慢

D.零价铁去除NO；时加入的适量R?+能直接还原NO；,从而提高NO；的去除率

【答案】D

【解析】A.甲图中Fe失电子发生氧化反应，铁作原电池的负极，故A正确：B.甲图中硝酸根离子得电子

发生还原反应生成俊根离子，正极上发生的电极反应：NO；+8e-+10H'=NH；+3HQ,故B正确；C.根

据图乙，铁表面形成不能导电的FeO（OH）,所以零价铁去除NO；的反应速率会随时间推移而减慢，故C正

确；D.根据图丙，Fe?+不能直接还原NO,,故D错误；选D。

3.（2023・广东广州•统考二模）科学家研发了一种以A1和Pd@石墨烯为电极的A1-N2电池，电池以

AIQ；-ALC1；离子液体作电解质，放电时在提供能晟的同时实现了人工固氮，示意图如下。下列说法不正

确的是

A1「＜1@石墨烯

A.充电时Al电极是阴极

B.放电时AIC1；离子浓度增大，A'Cl；离子浓度减少

C.放电时正极反应为N2+8Al2Cl；+6e-=2A1N+14A1C1；

D.放电时电路中每通过6moi电池总质量理论上增加28g

【答案】B

【解析】A.充电时，A1电极发生反应是，8Al2Cl；+6e-=2AI+14AlCl4,发生还原反应，故作为阴极，A正

确；B.放电时，AI作为负极，发生氧化反应，电极反应是2AI+14Ale1；-6广=8"2。；。正极发生反应是

N2+8Al2Cl；+6e-=2AlN+14AlCI；,2A1+N2=2A1N,A1C1；,A^Cl；浓度均不变,B错误;C.放

电时，正极发生反应是N2+8AI2cl,+6e-=2AIN+14AlCl：,C正确；D.由以上电极反应可知，放电时电

池总质量增加相当于足增加\N±,每通过6mol电子，参加反应N,是Imol,增加质量是28g/molx1mol=28g,

D正确；故选B。

4.（2023•辽宁大连•统考二模）某科研小组用电化学方法将CO?转化为CO实现再利用，转化的基本原理如

图所示，下列叙述正确的是

H负载k

紫外光

稀硫酸

A.光能全部转化成电能

B.M上的电极反应方程式为2Hq-4e-=O2fMH+

C.该电池工作时溶液中S。：-移向N极

D.若消耗标况下22.4LCO.溶液中转移的电子数目为2NA

【答案】B

【分析】由图可知，该装置为原电池，M电极为负极，紫外光作用下，水在负极失去发生氧化反应生成氧

气和氢离子，N电极为正极，酸性条件下二氧化碳做正极得到电子生成一氧化碳和氢离子。

【解析】A.由图可知，该装置为光能转化为化学能，化学能转化为电能的装置，原电池工作时，光能不可

能完全转化为电能，故A错误；B.由分析可知，M电极为负极，紫外光作用下，水在负极失去发生氧化

反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2。-4e-=O2T+4H"故B正确；C.由分析可知，M电极为负

极，N电极为正极，则原电池工作时，阴离•子硫酸根离子移向负极M电极，故C错误；D.原电池工作时，

溶液只能实现离子的定向运动，不能转移电子，故D错误；故选B。

5.（2023・河北唐山・统考三模）某研究所为硫酸工厂的尾气处理专门设计了SOz-空气质子交换膜燃料电池，

以实现制硫酸、发电、环保的结合，电池示意图如下。下列说法正确的是（空气中氧气体积分数按20%计）

A.该电池放电时质子从电极B移向电极A

+

B.负极的电极反应为SO2+2凡0+2e-=SO:+4H

C.a端的电势高于b端

D.相同条件下，放电过程中消耗的SO?和空气的体积比为2：5

【答案】D

【分析】由题干SOL空气质子交换膜燃料电池装置示意图可知，惰性多孔电极A通入S02,反应中SO?

发生氧化反应，故电极A为负极，电极反应为：SO2十2Ho2e・=SO：十4H，，惰性多孔电极B为正极，

发生还原反应，电极反应为：O2+4H++4e-=2H?O,据此分析解题。

【解析】A.由分析可知，电极A为负极，B为正极，故该电池放电时质子从电极A移向电极B,A错误；

B.由分析可知，负极的电极反应为SO2+2H2O-2e-=SO；-+4H-,B错误；C.由分析可知，电极A为负

极，B为正极，故a端的电势低于于b端，C错误；D.由题干信息空气中氧气体积分数按20%计，相同条

件下，根据电子守恒可知，n（SO2）=2Mo2）,则n（SCh）=2n（空气）x20%,同温同压下气体的体积之比等于物质

的量之比，故放电过程中消耗的S02和空气的体积比为2：5,D正确；故答案为：D。

考向02化学电源

1.（2023・四川•校联考模拟预测）某企业研发的钠离子电池“超钠F1”于2023年3月正式上市、量产。钠离

子电池因原料和性能的优势而逐渐取代锂离子电池，电池结构如图所示。该电池的负极材料为Naxg（嵌钠

硬碳），正极材料为NazMn[Fe（CN）6]

（普鲁士白）。在充、放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌。

下列说法不正确的是

A.由丁未使用稀缺的锂元素，量产后的钠离子电池的生产成本比锂离子电池的低

B.放电时，负极的电极反应式为Na、Cy-xe-二C\，+xNa+

C.放电时，Na+移向电势较高的电极后得到电子发生还原反应

D.充电时，每转移Imol电子，阳极的质量减少23g

【答案】C

【分析】由题意知此电池为二次电池，嵌钠硬碳在放电时做负极，充电时做阴极。

【解析】A.锂比钠稀缺，钠离电池生产成本低，A正确；B.负极材料为嵌钠硬碳，相当于Na原子嵌在

碳中，则NaxCy中的Na为0价，放电时为负极，Na失去电子，电极反应式为NaxCy-xe=Cy+xNa+,B正确；

C.正极电势比负极高，Na+移向正极但不是Na,得电子，C错误；D.充电时阳极失去电子释放出Nat每

转移Imol电子，释放lmolNa+,Na+在阴极得电子变成NaxCy,所以阳极减少的质量就是ImolNa♦的质最即

23g,D正确：故选C。

2.（2023•江苏扬州•扬州中学校考模拟预测）•种新型AC/LiMmO,电池体系，在快速启动、电动车等领域

具有广阔应用前景。其采用尖晶石结构的LiMmCh作正极（可由Li2co3和MnCh按物质的量比1：2反应合

成），高比表面积活性炭AC（石墨颗粒组成）作负极。充电、放电的过程如图所示：

光电■放电

-一©

©一-

S-*-

-

ee一■多电

-

缶一-e

C

LiMn,O4

卜列说法正确的是

A.合成LiMmCU的过程中可能有H2产生

B.放电时正极的电极反应式为：LiMn2O4+Ae=Li（iajMn2O4+xLi+

C.充电时AC极应与电源负极相连

D.可以用Li2so4水溶液做电解液

【答案】C

【脩析】A.以（◎和MnO2按物质的量比1:2反应合成LiMn。，Mn元素化合价降低，根据得失电子守恒，

氧元素化合价升高，可能有0?产生，故A错误；B.放电时，锂离子向正极移动，正极的Lia.Mnq,得到

电子发生还原反应，电极反应式为Li（因M〜OA+HT+AeMLiM%。一故B错误：C.放电时AC作负极，则

充电时AC极应与电源负极相连，故C正确；D.锂会和水反应，该电池体系应该采用有机溶剂，故D错

误；故选C。

3.（2024・安徽•校联考模拟预测）复旦大学科研人员采用金属碳酸盐和独特的固-固转换反应，设计出

2ZnCO_3Zn（OH%@石墨烯（ZZG）电极的概念电池，表现出91.3%的高锌利用率，且寿命长达2000次，其

充电时的工作原理如图所示：

锲

基

电

极

|(Q<Ksp)

2moi-L"K2co3+。O7n?+

O.lmolL'KOH|沉积

下列说法正确的是

A.放电时的电极电势：ZZG电极〉银基电极

B.充电时阴极附近电解液中“（OH）增大

C.放电时co；移向银基电极

D.放电时当外电路中有2moi电子转移时，ZZG电极就会析出Imol固体

【答案】B

【分析】该装置有外接电源，属于电解装置，根据电解原理进行分析•，锲基电极为阳极，另外•极为阴极,

据此分析；

【解析】A.由充电时电极连接方式可知ZZG电极在放电时是负极，负极的电势低于正极，故A错误；B.放

-

电时负极电极反应式为5Zn+2COJ+60H--1Oe=2ZnCO.v3Zn(OH)2,充电时阴极反应式为

2ZnCO,3Zn(OH)2+10e=5Zn+2co1+6OH,n(OH)增大，故B正确；C.放电时，阴离子移向负极，故C

错误；D.放电时，ZZG电极的电极反应式为5Zn+2co：+6OH-10e=2ZnCO3-3Zn(OH)2,当电路中有2moi

电子转移时，ZZG电极会产生0.2mol|2ZnCO3-3Zn(OH)2L故D错误；答案为B。

4.(2023・河北唐山・统考模拟预测)浙江大学高超教授团队研究的水系双离子电池原理如下图所示，下列

说法错误的是

A.放电时a极附近溶液pH增大

+

B.放电时b极的电极反应式为：Na044MnO2-A-e=Na044.tMnO2+xNa

C.充电时b极作阴极，发生还原反应

D.充电时1molCu完全转化为CU3(PCU)2,电池内部有6molNa+发生迁移

【答案】D

【分析】由图可知，放电时为原电池,a极上CU3(POJ)2->CU2OTCU,发生得电子的还原反应,b极上Nao+MnO?

->Na044.xMnO2,发生失电子的氧化反应，则a极为正极、b极为负极，负极反应式为

Na044MnO2-Ae-=Na044.,MnO2+xNa'；充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a极

为阳极、b极为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反；

【解析】A.由图可知，放电时a极水也会放电生成氢氧根离子，碱性增强，溶液pH增大，故A正确；B.放

电时b极为负极,负极反应式为Na(W4MnO2・M=Na(M4“MnO2+xNa+,故B正确;C.充电时为电解池，a极

为阳极、b极为阴极，阴极发生还原反应，故C正确；D.充电时CUTCU2O—CU3(PO4)2,ImolCu完全转

化为Cii3(PC)4)2转移电子2mol,有2moiNa+发生迁移，故D错误；故选D。

5.(2023•河南新乡•统考一模)锌电池具有成本低、安全性强、可循环使用等优点。一种新型锌电池的工

作原理如图所示(凝胶中允许离子生成或迁移)。下列说法错误的是

__________电源或负载~~

H2s溶液KOH凝胶

A.基态镭原子价电子排布式为3dZs2

B.放电过程中，a极的电极反应式为2HzO+Mn"-2e-=MiQ+4H+

C.放电过程中,转移0.4mole-时，b极消耗0.8molOH，

D.配离子[Zn(OH),「中Zn采用的是sp3杂化，该配离子为空间四面体结构

【答案】B

【分析】该新型锌电池放电时b极为负极，Zn发生失电子的氧化反应生成[Zn(OH)4F，a极为正极，MnO2

发生得电子的还原反应转化成M«+；充电时，b极为阴极，a极为阳极。

【解析】A.Mn原子核外有25个电子,基态Mn原子的核外电子排布式为Is22s22Pss23P63d54s2,价电子排

布式为3d54s2,A项正确：B.放电过程中a极为正极.a极上MnCh发生得电子的还原反应转化成MM+,

电极反应式为MnO2+2e-+4H，=Mn2++2H2O,B项错误；C.放电过程中，b极为负极，b极电极反应式为

Zn-2e+4OH=[Zn(OH)4]2-,转移2moi电子b极消耗0.4molOH-,则转移0.4mole-时b极消耗0.8molOH，C

项正确;D.[Zn(OH)4P中中心离子Z/+的价电子排布式为3d2处于全充满,不参与成键，1个ZM+与4

个0H-形成4个配位键，则Z/+的4s、4P轨道采取sp3杂化，[Zn(OH)jp为空间四面体结构，D项正确；答

案选B。

考点二电解池原理及其应用

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命题点01电解池原理

典例01(2023•广东卷)利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合K1,一段时间后()

安全迓利的

红布条

浸q环iN

溶裱的棉化

淀粉KI溶液恒和食代水

A.U型管两侧均有气泡冒出，分别是CI2和5

B.a处布条褪色，说明CL具有漂白性

c.b处出现蓝色，说明还原性：cr>r

D.断开Ki,立刻闭合K2,电流表发生偏转

【答案】D

【解析】闭合Ki,形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应

为2CI--2e=CI2T，右侧为阴极，阴极电极反应为2H++2£=氏3总反应为2NaCI+2H?0里里ZNaOH+WT+Chf。

A项，根据分析，U型管两侧均有气泡冒出，分别是C12和Hz,A错误；B项，左侧生成氯气，氯气遇到水

生成HQO,具有漂白性，则a处布条褪色，说明HC10具有漂白性，B错误；C项，b处出现蓝色，发生

CL+2KI=L+2KC1,说明还原性：r>C「，C错误；D项，断开Ki,立刻闭合K2,此时构成氢氯燃料电池,

形成电流，电流表发生偏转，D正确；故选D。

典例01（2022•海南卷）一种采用H2O（g）和N?（g）为原料制备NHKg）的装置示意图如下。

工作电源

固体氧化物电解质

下列有关说法正确的是（）

A.在b电极上，N?被还原

B.金属Ag可作为a电极的材料

C.改变工作电源电压，反应速率不变

D.电解过程中，固体氧化物电解质中。2-不断减少

【答案】A

【解析】由装置可知，b电极的2转化为NH3,N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为

阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e=2NH3+3Ora为阳极，电极反应式为2O2-+4e=O2。A项，由分析可得，

b电极上N2转化为N%,N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；B项，a

为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；C项，改变工作电源的电压，反

应速率会加快，C错误；D项，电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e=2NH3+3O2-,阳极电极反应

式为2O2—+4e=O?,因此固体氧化物电解质中02•不会改变，D错误；故选A。

典例03（2021•海南卷）液氨中存在平衡：2NH3NH4++NIH2-。如图所示为电解池装置，以KNHz的

液氨溶液为电解液，电解过程中4、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是（）

~~~

A.b电极连接的是电源的负极B.a电极的反应为2NH3+2e=H2+2NH，

C.电解过程中，阴极附近K+浓度减小D.理论上两极产生的气体物质的显之比为1:1

【答案】B

【解析】A项，根据图示可知：在b电极上产生Nz,N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，所以

b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B项，电极a上产生Hz,H元素化合价降低得到电子，发生还原

反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：2NH3+2e=H2+2NH2-,B正确；C项，电解过程中，阴极附近产

生NH2-,使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终导致阴

极附近K+浓度增大，C错误；D项，每反应产生ImolHz,转移2moi电子，每反应产生1molN2,转移6

mol电子，故阴极产生H?与阳极产生的N2的物质的量的比是3:1,D错误；故选B。

命题点02电解池原理的应用

典例01（2023•浙江卷）在熔融盐体系中，通过电解TiCh和SiO2获得电池材料（TiSi）,电解装置如图，下

列说法正确的是（）

电源

电极A

A.石墨电极为阴极，发生氧化反应

+

B.电极A的电极反应：8H+TiO2+SiO2+8e-TiSi+4H2O

C.该体系中，石墨优先于参与反应

D.电解时，阳离子向石墨电极移动

【答案】C

【解析】由图可知，在外加电源下石黑电极上C转化为CO,失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相

连，则电极A作阴极，TiO2和Si02获得电子产生电池材料（TiSi],电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O\A

项，在外加电源下石墨电极上C转化为CO,失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；B项，电极A的电极

反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O'B错误;C项,根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于参与反应,

C正确；D项，电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。

典例02（2022•广东卷）以熔融盐为电解液，以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，实现

A1的再生。该过程中（）

A.阴极发生的反应为M-2e-=Mg2+B.阴极上Al被氧化

C.在电解槽底部产生含Cu的阳吸泥D.阳极和阴极的质量变化相等

【答案】C

【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中

以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳

极区Mg和A1发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和AW,Cu和Si不参与反应，阴极区AP+得电子生

成A1单质，从而实现A1的再生。A项，阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成

Mg2+,A错误；B项，A1在阳极上被氧化生成AW,B错误；C项，阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，

在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；D项，因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会

形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的

质最变化不相等，D错误；故选C。

典例03(2021•辽宁卷)利用。(QH2)电解转化法从烟气中分离C°2的原理如

图。已知气体可选择性通过膜电极，溶液不能通过。下列说法错误的是

b

电源

烟气一

(含9「士Ar

NaHg溶液

出口］—Hn12

M极N极

A.a为电源负极B.溶液中Q的物质的量保持不变

c.CO?在M极被还原D.分离出的CO?从出口2排出

【答案】C

【分析】由题干信息可知，M极发生的是由Qo。转化为