2023年高考化学二轮复习：新型电池和电解原理的应用

［复习目标］1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能正确书写电极反应式和总反

应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。3.r解金属发生电化学腐蚀的原因、金

属腐蚀的危害及防止金属腐蚀的措施。

考点一新型电池的分析应用

星回扣自测

1.识别“交换膜”提取信息，书写电极反应式

(1)如将燃煤产生的二氧化碳回收利用，可达到低碳排放的目的。如图是通过人工光合作用，

以CO2和H2O为原料制备HCOOH和02的原理示意图。

+

负极：2H2O-4e=O2+4HO

正极：2co2+4H=4e=2HCOOH。

(2)液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点，一种以液态腓(N2H4)为燃料的电池

装置如图所示。

负极：N2H4—4广+40H—=N2+4H2。。

正极：Ch+4e+2H2O=4OH。

2.辨析燃料电池不同“介质”，书写电极反应式

(1)按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。

①酸性介质，如H2s04溶液：

负极：CH3OH-6c-+H2O=CO2+6H*O

3

正极：2。2+6b+6H+=3氏0。

②碱性介质，如KOH溶液：

负极：CH?OH-6e-+80H-=COf+6H2Oo

3

正极：；C)2+6e+3H2O=6OH。

③熔融盐介质，如K2co3：

负极：CH3OH-6e-+3CO？=4CO2+2H2O.

3

正极：］C)2+6e+3co2=3CO厂。

④掺杂Y2O3的ZrO3固体作电解质，在高温下能传导。2一：

2-

负极：CH3OH-6e_+3O=CO2+2H2Oo

3

正极：/?+6e=30：

碱性介质C一COM

其余介质C—^COa

酸性介质H—H*

其余介质H-H2O

(2)明确“充放电”书写电极反应式

①银镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛的应用。己知某银镉电池的电解质溶液为KOH

溶液，其充、放电按下式讲行：Cd+2NiOOH+2H2。Cd(OH)2+2Ni(OH)2o

负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2<>

-

阳极：2Ni(OH)2+2OH--2e=2NiOOH+2H2Oo

②某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池总反应为Lii-ACoO2+

Li.vCLiCoO2+C6(X<l)o贝|J：

6九电

负极：Li,xC6—xe=xLi++C6。

正极：Li1-KoCh+&-+xLi-=LiCoO2。

锂离子电池充放电分析

常见的锂离子电极材料

正极材料：LiMO2(M：Co、Ni、Mn等)

LiM2O4(M：Co、Ni、Mn等)

LiMPO4(M：Fc等)

负极材料：石墨(能吸附锂原子)

负极反应：LixC”一屁一=二口十+〃C

正极反应：Lii-xMO2+xL「+xe-=LiMC)2

总反应：LiirMCh+LiiG::〃C+LiMCh。

充电

邕核心精讲

1.图解原电池工作原理

2.原电池装置图的升级考查

说明(1)无论是装置①还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。

(2)在装置①中，由于不可避免会直接发生Zn+Cu2+=Zn2++Cu而使化学能转化为热能，所

以装置②的能量转化率高C

(3)盐桥的作用：原电池装置由装置①到装置②的变化是由盐桥连接两个“半电池装置”，其

中盐桥的作用有三种：a.隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；b.通过离子

的定向移动，构成闭合回路；c.平衡电极区的电荷。

(4)离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。离子交换膜

是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迂移方向。

3.陌生原电池装置的知识迁移

⑴燃料电池

(2)二次电池

邕真题演练

(一)全国卷真题汇编

1.(2022•全国乙卷，12)LiOz电池比能量高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近

年来科学家研究了一种光照充电LiO2电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(1)和

空穴(h-),驱动阴极反应(Li++e=Li)和阳极反应(Li2O2+2h+=2Li++O2)对电池进行充

电。下列叙述错误的是()

A.充电时，电池的总反应为Li2O2=2Li+O2

B.充电效率与光照产生的电子和空穴量有关

C.放电时，Li卡从正极穿过禽子交换膜向负极迁移

D.放电时，正极发生反应：O2+2Lir+2c-=Li2O2

答案C

解析充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，驱动力极反应(Li++e-=Li)和阳极反应

++

(Li2O2+2h=2Li+O2),则充电时总反应为Li2O2=2Li4-O2,结合图示，充电时金属Li

电极为阴极，光催化电极为阳极；则放电时金属Li电极为负极，光催化电极为正极；据此作

答。由以上分析明知，充电时，电池的总反应为Li25=2Li+O2,A正蜘；充电时，光照光

催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，故充电效率与光照

产生的电子和空穴量有关，B正确；放电时，金属Li电极为负极，光催化电极为正极，Li卡

从负极穿过离子交换膜向正极迁移，C错误；放电时总反应为2Li+O2=Li2O2,则正极反应

为O2+2Li++2e-=Li2O「D正确。

2.(2020.全国卷I,12)科学家近年发明了一•种新型ZnCO2水介质电池。电池示意图如下，

电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO?被转化为储氢物质甲酸等，为解决

环境和能源问题提供了一种新途径。

下列说法错误的是()

A.放电时，负极反应为Zn—2e一+4OH-=Zn(OH)r

B.放电时，ImolCCh转化为HCOOH,转移的电子数为2moi

C.充电时，电池总反应为2Zn(OH)F=2Zn+O2f+40FF+2H2。

D.充电时，正极溶液中OH.浓度升高

答案D

解析由装置示意图可知，放电时负极反应为Zn—2e-+4OH—=Zn（OH）M,A项正确；放

电时CO2转化为HCOOH,C元素化合价降低2,则1molCCh转化为HCOOH时，转移电子

数为2mol,B项正确；由装置示意图可知充电时正极（阳极）产生。2,负极（阴极）产生Zn,C

项正确；充电时正极（阳极）上发生反应：2H2。-4e一=4H++O2t,OH一浓度降低，D项错误。

3.（2020•全国卷III,12）-•种高性能的碱性硼化钮（VB2）空气电池如下图所示，其中在VB2电

极发生反应：

VB2+i6OH-He=VOr+2B（OH）4+4H2O

该电池工作时，下列说法错误的是（）

A.负载通过0.04mol电子时，有0.224L（标准状况）02参与反应

B.正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高

C.电池总反应为4VB2+UO2+2OOH+6H2O=8B（OH）；+4VO^

D.电流由复合碳电极经负载、VB?电极、KOH溶液回到复合碳电极

答案B

_

解析根据VB?电极发生妁反应VB2+16OH--lic=VOr+2B（OH）；+4H2O,判断得出

VB?电极为负极，复合碳电极为正极，电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH,所以电池总

反应为4VB2+1102+200^+6H2O=8B（OH）i+4Vo二C正确；负载通过0.04mol电子

时，有0.01mol.意气参与反应，即标准状况下有0.224L氧气参与反应，A正确；负极区消

耗OH,溶液的pH降低，正极区生成OH,溶液的pH升高，B错误。

（-）2022新高考卷真题研究

4.（2022.湖南，8）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂海水电池构造示意图如下。下

列说法错误的是（）

A.海水起电解质溶液作用

-_

B.N极仅发生的电极反应：2H2O+2C=2OH+H2t

C.玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能

D.该锂海水电池属于一次电池

答案B

解析海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；N

为正极，电极反应主要为O2+2H2O+4e—=4OH,故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，

玻璃陶瓷的作用是防止水&Li反应，并能传导离子，故C正确：该电池不可充电，属于一

次包池，故D正确。

5.（2022・广东，16）科学家基于。2易溶于CCL的性质，发展了一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-F2e-

=Na3Ti2（PO4）3o下列说法正确的是（）

A.充电时电极b是阴极

B.放电时NaCl溶液的pH减小

C.放电时NaCl溶液的浓度增大

D.每生成Imol02，电极a质量理论上增加23g

答案C

解析由充电时电极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：放电时负极反应为Na3Ti2（PO03—2c-=NaTi2（PO5+2Na+,正极

反应为Cl2+2e-=2Cr,反应后Na卡和C「浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，

pH不变，故B错误、C正确；充电时阳极反应为2C1一2广=。2t，阴极反应为NaTi2（PO4）3

+2Na*+2c-=Na3Ti2（PO4）3,由得失电子守恒可知，每生成1molCh,电极a质量理论上

增加23g-mol1X2mol=46g,故D错误。

星考向预测

1.（2022・湘豫名校联考高三下学期模拟）锌空气燃料电池的能量密度较高，广泛应用于需要长

时间在低电流下进行的设备，如助听器等，其装置示意图如图所示v下列说法正确的是（）

A.放电时，A极为正极，电极反应式为Ch+4e-=2O2一

B.放电时，电子由B极流出经外电路到达A极，再进入电解质溶液回到B极构成闭合回路

C.充电时，B极电极反应式为ZnO+H?O+2e=Zn+2OH-

D.电池工作一段时间后，电解质溶液pH降低

答案C

解析放电时，A极上通人的氧气会被还原，A极为正极，电解质为KOH溶液，所以电,极

反应为2H2O+32+4e—=4OH,A错误；电子不能在电解质溶液中移动，B错误；放电时，

B极上Zn被氧化，则充电时，B极为阴极，ZnO被还原，电极反应为ZnO+H2O+2e-=Zn

+2OH-,C正确；放电过程中的总反应为2Zn+O2=2ZnO,溶液体积不变，KOH的物质

的量不变，电解质溶液的pH不变，D错误。

2.（2022♦河南省十所名校高中理综）研究发现，在朋2H。酸性燃料电池中添加少量Fe2（SO4）3

能持续大电流放电，工作原理如图所示。

下列说法错误的是（）

A.交换膜M为质子交换膜

B.Fe3+能够降低正极区反应的活化能

C.放电时正极区溶液的pH下降

D.负极反应式为N2H4-4e-=N2t+4H*

答案C

解析由图可知，N2H4失去电子发生氧化反应为负极，反应为N2H4-41=N2t+4H，,铁

离子得到电子发生还原反应生成亚铁离子，出铁离子和氧气反应的离子方程式为4Fe2++4H+

3+

+O2=4Fe+2H2O,反应中氢离子向正极运动，交换膜M为质子交换膜，A、D正确；由

图可知，铁离子参与反应后又生成，即做催化剂，氏3+能够降低正极区反应的活化能，B正

确；由A项分析，放电时正极区溶液的酸性减弱，pH升高，C错误。

3.（2022•成都市高三第二次诊断）钠离子电池易获取，正负极材料均采用铝箔（可减少铜箔用

量），因此钠离子电池理论成本低于锂离子电池。现有一种正极材料为KFO（CN）6,固体电解

质为Na3Ps4,负极材料为NazTi.Q?的钠离子电池。下列有关叙述错误的是（）

A.正极KFe2（CN）6中Fe的化合价为+2、+3

B.放电时，正极可能发生Fe2（CN）屋+e-=Fe2（CN»一

C.放电时，电了•从负极流经固体电解质到达正极

D.充电时，阴极发生还原反应，并且Na+增多

答案C

解析钾离子呈+1价、CN一为一1价,化合物中元素的正负化合价代数和为0,则正极

KFe2（CN）6中Fe的化合价为+2、+3,A正确；放电时，正极发生还原反应，可能发生Fe2（CN）6

+c-=Fc2（CN）r,B正埼；放电时，电,子从负极流经外电路到达正极，电子不流经固体电

解质，C不正确：充电时，阴极发生还原反应，阳离子向阴极移动，则Na*增多，D正确。

4.（2022•山西省高三下学期高考考前适应性测试）利用微刍物电池处理有机废水同时也可实现

海水淡化。现以NaCI溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水（含CH3coO

的溶液）。下列说法错误的是（）

A.电极电势a极低于b极

B.当b极上产生11.2L（标准状况）气体时，会有1mol。一通过隔膜I

C.a极反应为CH3COO--8e-+2H2O=2CO2t+7H-

D.当电路中通过4moi电子时，负极区溶液的质量理论上减少44g

答案D

解析在a极，CH3co0一转化为C02,C元素化合价升高，则a极为负极，b极为正极。a

--+

极发生的电极反应为CH3COO-8e+2H2O=2CO2t-F7H,b极发生的电极反应为2H+

-

4-2C=H2to隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜。a极为负极，b极为正极，

则电极电势a极低于b极，A正确；b极为正极，发生的也极反应为2H++20==H2f,当b

极上产生11.2L（标准状况］气体时，线路中有1mole一转承，则有1molC「通过隔膜1,B正

确：负极反应为CH3co0一一8「+2H2O=2CO2t+7H+,当电路中通过4moi电子时，负

极区溶液中释放1moice>2,同时有4moic1一通过隔膜1进入负极区，则负极区溶液的质量

理论上增加4moiX35.5gmol「一ImolX44gmol1=98g,D错误。

考点二电解原理的分析应用

息回扣自测

1.正误判断，正确的打“J”，错误的打“X”

(1)电解质溶液导电发生化学变化()

(2)电解精炼铜和电镀铜，电解液的浓度均会发生很大的变化()

(3)电解饱和食盐水，在阳极区得到NaOH溶液()

(4)工业上可用电解MgCh溶液、AlCh溶液的方法制备Mg和AI()

(5)电解精炼铜时，阳极泥可以作为提炼贵重金属的原料()

⑹用惰性电极电解CuSCh溶液，若加入0.1molCu(OH)2固体可使电解质溶液复原，则整个

电路中转移电子数为0.4NA()

答案(1)V(2)X(3)X(4)X⑸J⑹J

2.按要求书写电极反应式

(I)用惰性电极电解NaCI溶液：

阳极：2c「一2e—=Chto

阴极：2H2O+2e-=H2t+2OH,

(2)用惰性电极电解CuSCh溶液：

-+

阳极:2H2O-4e=O21+4H<,

阴极：2Cu2++4e-=2Cu>

⑴铁作阳极，石黑作阴极电解NaOH溶液：

阳极：Fe-2e+2OH=Fe(OH)2o

阴极：2H2O+2e-=H2t+2OH，

(4)用惰性电极电解熔融MgCl2：

阳极:2Cr-2e=C121o

阴极：Mg2++2e-=Mgo

3.复杂电极反应式的书写

(1)按要求书写电极反应式

①以铝材为阳极，在H2s04溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极反应式为2Al—6e+

3H2O^=ALC)3+6Ho

②用Al单质作阳极，石墨作阴极，NaHCQ?溶液作电解液进行电解，生成难溶物R，R受热

分解生成化合物Q,写出阳极生成R的电极反应式：Al+3HCOJ-3e=A1(OH)31+

3CO2to

③离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系。由有机阳离子、AbCE和A1C11组成的离子液

体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。已知电镀过程中K产生其他离子且有机阳离子不参与

电极反应，则电极反应式为

阳极：Al-3e-+7A1CU=4Al2Cb（>

-

阴极：4A12C17+3e=AI+7AlC14.

④用情性电极电解QMnCU溶液能得到化合物KMnO4,则电极反应式为

阳极：2MnO?—-2e—=2MnOj。

阴极：2H*'+2e=H2to

⑤将一定浓度的磷酸二氢核（NH4H2Po4）、氯化锂混合液作为电解液，以铁棒作阳极，石墨为

阴极，电解析出LiFePCh沉淀，则阳极反应式为Fe+H2PO；+Li+—2e—=LiFcPO4l+2H\

（2）按要求书写电极反应式

①电解装置如图，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间月阴离子交换膜隔开。在一定的电压

下通电，发现左侧溶液变蓝色，•段时间后，蓝色逐渐变浅。

已知：3l2+6OH--IO[+51-+3H?O

阳极；21一一2L-

阴极：2H2O+2e-=H2t+20H，

②可用氨水作为吸收液吸收工业废气中的SO2,当吸收液失去吸收能力时，可通过电解法使

吸收液再生而循环利用（电极均为石墨电极），并生成化工原料硫酸。其工作示意如图：

-

阳极：HSO3-2e+H2O=3H+SOro

阴极：2H2。+20-=出t+2OH，

闰核心精讲

1.图解电解池工作原理（阳极为惰性电极）

2.正确判断电极产物

（1）阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解（注意:

铁作阳极溶解生成Fe2”，而不是Fe34）：如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能

力，阴离子放电顺序为S?->1一>B「>C「>OH-（水）>含氧酸根离子。

（2）阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）,Pb2+>Fe2+>zM+>H+（水）。

3.对比掌握电解规律（阳极为惰性电极）

电解类型电解质实例溶液复原物质

电解水NaOH、H2sO4或Na2s水

电解电解质HC1或CuCl2原电解质

放氢生碱型NaClHC1气体

放氧生酸型CuSO4或AgNOsCuO或Ag2O

注意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，如用惰性也极电解CuSO4溶液，0）2+完全放电之前，

可加入CuO或Q1CO3复原，而Cf+完全放电之后，溶液中H+继续放电，应加入CU：0H）2

或CU2（0H）2cO3复原。

4.金属的腐蚀与电化学防护

5.陌生电解池装置图的知识迁移

（1）电解池

（2）金属腐蚀

置真题演练

（一）全国卷真题汇编

I.（2021.全国甲卷，13）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成.

图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和0H，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下

列说法正确的是（）

A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

C.制得2moi乙醛酸，理论上外电路中迁移了Imol电子

D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移

答案D

解析KBr在上述也化学合成过程中除作电解质外，问时还是曲解过程中阳极的反应初，生

成的Bn为乙二醛制备乙醛酸的中间产物，故A错误：阳极上BL失去电子生成Brz,Br?将

乙二酹氧化为乙醛酸，故B错误：电解过程中阴、阳极均生成乙酹酸，1mol乙二酸生成1mol

乙醪酸转移的电,子为2mol,1mol乙二百漆生成Imol乙醛酸转移电,子为2mol,根据转移曲子

守恒可知制得2moi乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2moi包子，故C错误；由上述分析

可知，双极膜中间层的H*在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确。

2.（2021•全国乙卷，12）沿海电厂采用海水为冷却水，但在排水管中生物的附着和滋生会阻碍

冷却水排放并降低冷却效率。为解决这一问题，通常在管道口设置一对惰性电极（如图所示）,

通入一定的电流。

下列叙述错误的是（）

A.阳极发生将海水中的G氧化生成CL的反应

B.管道中可以生成氧化灭杀附着生物的NaClO

C.阴极生成的H?应及时通风稀释安全地排入大气

D.阳极表面形成的Mg（OH”等积垢需要定期清理

答案D

解析根据题干信息分析可知，阳极区海水中的C「会优先失去电子生成Cb,发生氧化反应，

A正确；设置的装直为电解池，根据分析知，阳极区生成的CL与阴极区生成的0H一在管道

中会发生反应生成NaQ、NaClO和H2O,其中NaClO具有强氧化性，可氧化灭杀附着的生

物，B正确；因为Hz是易燃性气体，所以阴极区生成的Hz需及时通风稀释，安全地排入大

气，以排除安全隐患，C正确；阴极的电极反应式为2H?O+2e-=H2f+20H,会使海水

中的M『+沉淀积垢，所以阴极表面会形成Mg（OH）2等积垢，需要定期清理，D错误。

（-）2022新高考卷真题研究

3.（2022•广东，10）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Mg-2e=Mg"

B.阴极上Al被氧化

C.在电解槽底部产生含Cu的阳极泥

D.阳极和阴极的质量变化相等

答案C

解析该题中以熔融处为电解液，以含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，可使阳极区Mg和AI发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和AH'CU

和Si不参与反应，阴极区A1”得电子生成A1单质，从而实现A1的再生，A、B错误；阳极

材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可生成含Cu的阳极泥，C正确；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，根据得失电子守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。

4.（2022•浙江6月选考，21）通过电解废旧锂电池中的LiMmOA可获得难溶性的U283和

MnO2,电解示意图如下（其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中

溶液的体积变化忽略不计）。下列说法不正确的是（）

A.电极A为阴极，发生还原反应

B.电极B的电极反应：2H2O+MM+-2L=MnO2+4H+

C.电解一段时间后溶液中Md,浓度保持不变

D.电解结束，可通过调节pH除去M/+,再加入Na2c03溶液以获得Li2cCh

答案C

解析由电解示意图可知，电极B上Mr?'转化为MnCh,钱元素化合价升高，失电子，则电

极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B

上Mn”失电子转化为MnCh,电极反应式为2HzO+Mn?*—2e—=MnCh+4H+,B正确；电

极A为阴极,LiMmCh得电子，电极反应式为ZLiMmCh+be—+16H+=2Li++4Mn2++8H2。，

依据得失电子守恒，电解池总反应为2LiMn2O4+4H+=2Li++Mn2++3MnO2+2H2O,反应

生成了Mn2+,Mi?+浓度增大，C错误；电解池总反应为2LiMmO4+4H+=2Li++Mn2++

3MnO2+2H2O,电解结束后，可通过调节溶液pH将镒离子转化为沉淀除去，然后再加入碳

酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。

5.(2022・海南，9)一种采用H?O(g)和N?(g)为原料制备NH.a(g)的装置示意图如下。

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。2一不断减少

答案A

解析由装置示意图可知，b电极上N?转化为NH.3,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+3C)2一，a为阳极，电极反

应式为2。2一一4e-=O2,据此分析解答。由分析可得，在b也极上，N2被还原，A正确：a

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

压，导致电流大小改变，反应速率也会改变，C错误：电解过程中，阴极电极反应式为2Nz

+6H2O+12c=4NH34-6O2,阳极电极反应式为6O2—12c=3O2,因此固体氧化物电

解质中O2-不会减少，D错误。

6.(2022・湖北，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN”],过程如

图所示(Me为甲基)。下列说法正确的是()

A.生成1molLi|P(CN)2],理论上外电路需要转移2mol电子

B.阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)21-

C.在电解过程中CM一向钠电极移动

D.电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH

答案D

解析石墨电极为阳极，对应的电极反应式为P—8CN一一4e一=4[P(CN)2「，则生成1mol

LilP(CN)2J,理论上外电路需要转移1mol电子，A错误；阴极上发生还原反应，应该得电子，

也极反应式为2HCN+2e-=H2t+2CN,B错误；石贵电极为阳极，钻电极为阴极，CN-

应该向阳极移动，即移向石墨电极，C错误；由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN一

和H?,而HCN中的H来自于LiOH,则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH,D正确。

7.(2022・山东，13改编)设计如图装置回收金属牯。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解

乙酸盐生成CCh，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoChG)转化为Co2+,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，乙室应补充水

-+2+-

C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e=Li+Co-|-4OH

D.若甲室Co2十减少200mg,乙室Co2十增加30（）mg,贝J此时已进行过溶液转移

答案D

解析由于右侧装置为原也池，所以乙室是原电池，甲室是电解池。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CO2气体，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原为

Co单质，甲室总反应为CH3co0一+4€：02++214式），一2cO2f+，1CO+7FT,溶液pH成小，

A错误；乙室电解质溶液呈酸性，不可能大量存在OH,乙室电极反应式为LiCoCh+e-f

4H+=Li++Co2++2H2O,消耗H+,因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B、C错误；

若甲室Co2+减少200mg,转移电子的物质的量为〃。一）=-cM*2g0.0068mol,乙室

059gmol

0）2+增加3000^,转移包子的物质的量为〃（e1）=为黑言?*C0.0051mol,说明此时已进

行过溶液转移，D正确。

置考向预测

1.（2022•太原市高三下学期模拟）我国科学家开发出一种双极制氢系统，在低电池电压下的

KOH介质中，可将醛类物质电催化转化为相应的竣酸盐和氢气，其工作原理如图所示。下列

说法不正确的是（）

A.泡沫铜与直流电源的正极相连

B.制得1mol氢气，理论上外电路中迁移了2moi电子

C.高电压下不能实现双极制氢的原因可能是Cu被氧化从而使催化剂失活

D.泡沫铜电极上发生的反应可能为2R—CHO+4OH--2e-=2R—CO（T+H2t+2H2O

答案B

解析泡沫铜上醛基转化为疑基，发生氧化反应，所以泡沫铜为阳极，与直流电源的正极相

连，A正确；阳极反应为21^—040+40{-2}=21^—€00一+1421+2%0,阴极反应为

-

2H2O+2e=2OH-+H2t,制得1mol氢气,则阳极、阴极各产生0.5mol氧气,转移1mol

电子，B错误、D正确：铜为金属，作为阳极，若电吊过高，Cu会被氧化，便催化剂失活，

C正确。

2.（2022•山东省烟台市、德州市高三一模）电解法处理含有。一、NO,的酸性废水，其工作原

理及电极b中铁的化合物的催化机理如图所示，H表示氢原子。下列说法错误的是（）

A.电极b接电源负极

B.处理1molNO3，电路中转移5mole

-b

C.HQO在阳极生成：Cl+H2O-2e=HCIO+H

D.H'与NO,反应的电极反应式为IOH'+NO?+8e-=NH4+3H2O

答案B

解析由图知，电极b上硝酸根离子转变为柱根离子，祓还原，则电极b为阴极，接电源负

极，A正确；硝酸根离子转变为锭根离子，N元素化合价从+5价降低到一3价，则处理1mol

NOJ,电路中转移8moie，B不正确；阳极氯离子失去电子被氧化，生成HC10:Cr+H2O

-2e-=HC10+H+,C正确：电极b上硝酸根离子转变为佞根离子，H+与NOJ反应的电极

反应式为10H++N（方+8e-=NH；+3H2O,D正确。

3.（2022•郑州市高三第二次质量预测）钛铁合金具有优异的性能，在航天和生物医学等领域有

广泛的应用。下图是以二氧化钛、氟化亚铁混合粉末压制的块体和石墨坨烟分别做电极材料,

以CaCl2熔盐为离子导体（不参与电极反应）制备钛铁合金的电解装置示意图。下列相关说法正

确的是（）

A.石墨用烟连接直流电源的负极

B.通入Ar气主要是为了保护石墨生烟不被氧化

C.TiO?发生的电极反应为TiO2—4e——Ti+2O2-

D.每生成16.0gTiFcz时，流出气体在标准状况下的体积大于4.48L

答案D

解析该装置的目的是制备铁铁合金，所以Fe2+、74+发生还原反应，所以以二氧化生、氧

化亚铁混合粉末压制的块体应为阴极，连接电源的负极，A错误；Ti、Fe性质活泼，容易被

生成的氧气氧化，所以通入Ar气主要是为了保护钛铁合金不被氧化，B错误：TiO?得电子

发生还原反应，电极反应应为TiO2+4e-—Ti+2C）2-,c错误；WOgTiFe?,即看黑尸=

2_

0.1mol,重生成0.1molTi,0.2molFe,根据电机反应TiO2+4e~=Ti+2O.FeO+2e-=Fe

+0?一可知，共转移0.8mol电子，0?一在阳极被还原，电极反应为2O>—4e-=C>2t,所以

生成0.2mol氧气，标况下体积为0.2molX22.4L-mol-1=4.48L,但同时流出的气体还有Ar,

所以流出气体在标准状况下的体积大于4.48L,D正确。

4.电渗析法淡化海水装置示意图如图，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将

电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被

淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是

（）

A.离子交换膜b为阳离子交换膜

B.各间隔室的排出液中，①③©⑦为淡水

C.通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显

D.淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值

答案B

解析A项，由图分析可知，电极1为电解池的阳极，氯禹子放电生成氯气，电极反应为2C「

-2e-=Cht,电极2为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为2比0+2«一

-

=H2t+20H,离子交涣膜a是阳离子交换膜，离子交换膜b是阴离子交换膜，错误；B

项，结合阴、阳离子的移向可知，各间隔室的排出液中，⑤©为淡水，正确；C项，通

电时，阳极电极反应式：2c「一2e-=Cbt,阴极电极反应式：2H2O+2-=H2t+20H\

电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的pH变化明显，错误；D项，淡化过程中，祥到的

浓缩海水可以提取氯化钠、镁、漠等，有使用价值，错误。

专题强化练

1.（2022•湖北省八市高三3月联考）熔融钠硫电池以钠和硫分别作电池两极的活性物质，以固

态。ALCh陶瓷作隔膜和电解质。如图用铅酸蓄电池给熔融钠硫电池充电，已知铅酸蓄电池工

作时的反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O下列说法错误的是（）

A.铅酸蓄电池工作时，b极附近溶液pH变大

B.熔融钠硫电池的反应是Na2sx2Na+.vS

C.充电时，Na'通过pAkCh向熔融钠的方向移动

D.充电时，每转移1mole,生成16g硫

答案D

解析熔融钠硫电池中钠比较活泼为负极、硫为正极；由图可知，b连接熔融钠硫电池的右

+

侧，则b为铅酸蓄电池的正极，工作叶b极反应为PbO2-l-4H+SOf+2e"=PbSO4+2H2O,

反应消耗氢离子，附近溶液pH变大，A正确；熔融钠硫电池放电时钠失去电子生成钠离子，

充电时钠离子得到电子生成钠，反应是Na2sxH由2Na+xS,B正确；充电时，阳离子向

阴极移动，故Na+通过PAI2O3向熔融钠的方向移动，C正确；充电时，阳极反应为Na2s*-2e

-=2Na*4-.rS,则每转移1mole—,生成l&g硫，D错误。

2.（2022.晋中市高三下学期3月第一次模拟）沉积物微生物燃料电池（SMFC）可以将沉积物中

的化学能直接转化为电能，同时加速沉积物中污染物的去除，用SMFC处理含硫废水的工作

原理如图所示，酸性增强不利于菌落存活。下列说法错误的是（）

A.碳棒b电势比碳棒a电势低

B.碳棒a附近酸性增强

-

C.碳棒b存在电极反应：S-6e+4H2O=SOr+8H-

D.工作一段时间后，电池效率降低

答案B

解析光合菌产生的02得电子结合H+生成HzO,碳棒a为正极，FeS、在硫氧化菌的隹用下

被氧化为S,S在硫氧化茵的作用下被氧化为硫酸根禹子，碳棒b为负极，正极的电势高于

负极，A正确：a为正极，电极反应为O2+4e-+4H+=2比0,酸性减弱，B错误；根据图

-

示，碳棒b存在电极反应：S-6e+4H2O=SOr+8H^,C正确；酸性增强不利于菌落存

活，负极失电子发生的氧化反应会减慢，故工作一段时间后，电池效率降低，D正确。

3.（2022•河南省信阳市高三第二次质量检测）某全固态薄膜锂离子电池截面结构如图所示，电

极A为非晶硅薄膜，充电对Li.得电子成为Li嵌入该薄膜材料中；电极B为LiCoO?薄膜；

集流体起导电作用。下列说法不正确的是（）

A.充电时，集流体A与外接电源的负极相连

B.放电时，外电路通过amol电子时，LiPON薄膜电解质损失amolLi"

C.放电时，电极B为正极，反应可表示为Lii—KoCh+tLl+xe—=LiCoO2

D.电池总反应可表示为LiSi+LiiCoCh臂Si+LiCoO2

允电

答案B

解析由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极，故充电时集流体A与外

接电源的负极相连，A正确；放电时，外电路通过4moi电子时，内电路中有4moiLi4'通过

UPON薄膜电解质从负极近移到正极，但是LiPON薄膜电解质没有损失Li+,B不正确；放

+

电时，电极B为正极，发生还原反应，反应可表示为Li।-ACOO2+A-Li4-xe"=LiCoO2,C

正确；电池放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的锂失去电子变成L/，正极上Lii-.rCoCh得到电子

和Li+变为LiCoCh,故电池总反应可表示为LixSi+LiiCoOz::Si+LiCoO2,D正确。

4.（2022•安徽省江南十校高三下学期一模联考）我国某公司开发的''刀片电池”外观上类似普

通干电池，但内部结构看上去像一堆排列整齐的裁纸刀，每一个刀片里乂被分成很多个容纳

腔，每个容纳腔里都包含一个电芯，整个刀片足由多个极芯串联而成的模组。该电池本质上

还是磷酸铁锂电池，电池的总反应方程式为LiMi-.vFevPO4+6C臂Mi-.lFevPO4+LiC6,

JRqJ

其装置工作原理如图所示c下列说法错误的是（）

A.该电池工作时，负极的电极反应式为LiM.xFexPCh—e-=MirFeF04+Li+

B.该电池中的聚合物隔膜是阳离子交换膜，在充电时，阳离子由左向右移动

C.该电池充电时阴极的电极反应式为Lr+6C+e=LiC6

D.刀片电池可以搭载在新能源汽车上，作为动力来源

答案A

解析根据电池装置图知，该电池工作时，石墨为负极，电极反应式为LiC6-b=Li++6C,

磷酸铁锂为正极，电极反应式为MLxFgPO4+e—+Li+=LiMi-xFgPO4,充电时，阴极、阳

极反应式与负极、正极反应式正好相反，据此分析解题。充电时，石墨电极与电源负极相连，

作为阴极，电极反应为Li++6C+e-=LiC6,需结合Li\阳极电极反应为口\1|一了g?04—6一

++

=Mi-.tFevPO44-Li,释放出Li,该电池中的聚合物隔膜是阳离子交换膜，在充电W,阳

离子由阳极移向阴极即由左向右移动，B.C正确；由题千信息可知，刀片电池是一种新型

的可充电电池，故可以搭我在新能源汽车上，作为动力来源，D正确。

5.（2022.辽宁省丹东市高三总复习质量测试）下图是Zn空气二次电池（锌和铝的某些性质相

似），电池内聚丙烯酸钠吸收了KOH溶液形成导电凝胶。下列说法错误的是（）

A.放电时，K+向Pt/C-RuCh电极移动

B.放电时，锌电极发生反应为Zn-2e-+4OI「=ZnO「+2H2O

C.充电时，阳极附近pH减小

D.充电时，导线中每通过4moi电子，阴极产生22.4L］标况下）0?

答案D

解析放电时Zn极为负极，Pt/C-RuOz电极为正极，所以K+向Pt/C—RuCh电极移动，A

正确；放电时，锌电极发生失电子的氧化反应，其也极反应式为Zn-2e-+4OH—=ZnOf+

2H2O,B正确：充电时，阳极区的电极反应式为4OH—-4e.=O21+2比0,消耗氢气根离

子同时生成水，所以阳极附近pH减小，C正确：充电时，导线中每通过4moi电子，阳极产

生氧气的物质的量为1mol,所以标况下其体积为1mol）＜22.4L-molr=22.4L,D错误。

6.（2022•湖南省部分学校高三3月调研）《Science》杂志报道了王浩天教授团队发明的制取

+-,2

H2O2的绿色方法，原理如图所示（已知：H2O2H+H07,^=2.4X10）O下列说法正

确的是（）

A.X膜为阴离子交换膜

B.每生成1molHaOz*外电路通过4mole

C.催化剂可加快单位时间内反应中电子的转移数目

D.a极上发生还原反应

答案C

解析由图可知，通入氢气的a极为原电池的负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应生成

氢离子，氢离子通过阳离子交换膜进入中间室，通入氧气的b极为正极，氧气在正极得到电

子发生还原反应生成HO?和氢氧根离子，H02和氮氧根离子通过阴离子交换膜进入中间室，

中间室中H0?和氢氧根禹子与氢离子反应，最终生成过文化氢，故A、D错误：反应总方程

式为H2+O2=H2O2,由方程式可知，生成1mol过氧化氢，外电路通过2moi电子，故B

错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，便单位时间内反应中电子转移的数目加

快，故C正确。

7.（2022•许昌市高中毕业班下学期阶段性测试）高电压水系锌有机混合液流电池的装置如图所

示。下列说法错误的是（）

A.充电时，中性电解质Na。的浓度增大

B.放电时，负极反应式为Zn—2e一+40H-=Zn（0H），

C.充电时，