2026年高考化学终极冲刺：压轴题06 电化学原理综合分析（压轴题专练）（黑吉辽蒙专用）（原卷版及参考答案）

/压轴题06电化学原理综合分析命题预测电化学是高考化学的核心压轴模块，在黑吉辽蒙卷中常以综合题形式出现，分值高、设问灵活，涉及原电池、电解池、电极反应书写、离子迁移、能量转化、工业应用等多个维度。综合题注重真实情境融合，如新型电池、电化学合成、绿色电化学工艺、碳中和等，考查学生模型建构、信息提取、原理迁移与综合表达能力，是高三复习必须重点突破的模块。预计2026年黑吉辽蒙卷将继续以新型电化学装置为载体，结合工业生产、能源转化、环境保护等热点，设置电极判断、反应书写、离子迁移分析、膜材料选择、装置评价等综合问题，突出原理应用与工程思维。高频考法1.原电池与电解池的判别与设计问题（含新型电池）。2.电极反应式书写与电子转移分析问题（含介质影响）。3.离子迁移方向与膜材料（质子膜、阳膜、阴膜、双极膜）选择问题。4.电化学装置在绿色合成（如CO2还原、有机物电合成）与能源转化（如燃料电池、金属空气电池）中的应用问题。5.电化学原理与工业流程的综合分析问题（含电镀、电解精炼、氯碱工业等）。知识·技法·思维考向01新型化学电源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、LiCoO2、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。5．液流电池液流电池是正负极电解液分开、各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。它通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应(即价态的可逆变化)实现电能和化学能的相互转化。充电时，阳极(正极)发生氧化反应使活性物质价态升高，阴极(负极)发生还原反应使活性物质价态降低。6．浓差电池利用离子浓度差也可以设计成原电池，即“浓差电池”，其总反应是一个体系的物理状态的变化。如类型原理图及信息电极反应式浓差电池闭合开关K后，电子由溶液浓度小的一极流出负极：Ag－e－=Ag＋；正极：Ag＋＋e－=Ag考向02新型电解池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)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NaClHCl气体放氧生酸型CuSO4或AgNO3CuO或Ag2O【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\o\al(－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋3H＋或SOeq\o\al(2－,3)－2e－＋H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2H＋吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSOeq\o\al(－,3)和SOeq\o\al(2－,4)穿过阴膜进入阴极室(右室)。阴极室：2H2O＋4e－=2OH－＋H2↑HSOeq\o\al(－,3)＋OH－=SOeq\o\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\o\al(－,4)=H3BO3＋H2O原料室：B(OH)eq\o\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－考向03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”类装置的解题流程考向04电化学计算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4mole－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。典例·靶向·突破考向01新型化学电源例1【新情境——新型浓差电池】（2025·内蒙古赤峰·三模）浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生的电动势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。某浓差电池的原理如图1所示。用该浓差电池为电源完成有机物电化学储氢的过程如图2所示。下列说法错误的是

A．浓差电池工作时，电流由电极A经外电路流向电极BB．浓差电池工作时，电极B反应式为：Ag−C．电解池工作时，H+D．浓差电池从开始到停止放电，理论上电解池中的有机物可储存氢元素0.55g情境链接浓差电池作为一种基于浓度差驱动的绿色电化学装置，在海水淡化、盐差能发电、低品位能源利用等领域具有广阔应用前景。本题以Ag/AgCl浓差电池为电源，结合有机物电化学储氢技术，体现了电化学在可再生能源转化与氢能储存中的协同应用，契合“双碳”目标下能源结构优化与氢能发展战略。考向解码情境链接浓差电池作为一种基于浓度差驱动的绿色电化学装置，在海水淡化、盐差能发电、低品位能源利用等领域具有广阔应用前景。本题以Ag/AgCl浓差电池为电源，结合有机物电化学储氢技术，体现了电化学在可再生能源转化与氢能储存中的协同应用，契合“双碳”目标下能源结构优化与氢能发展战略。考向解码解答浓差电池类题目时，关键在于根据电解质浓度差异判断电极电势高低，进而确定正负极。电极反应书写需考虑介质离子参与（如Cl⁻参与Ag的氧化）。串联装置中，电解池电极极性与电源连接方式密切相关，H⁺迁移方向由阴极吸引决定。电子转移数的计算需注意浓差电池放电至平衡时，浓度变化与转移电子的定量关系，避免忽略溶液体积变化或浓度均化过程。A．a电极区总反应为；电池工作时，b电极电势高，电子流动的方向是b→aC．放电过程中，K+D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH考向02新型电解池例2【热点——电解池及其应用】（2026·辽宁一模）电化学富集锂的一种装置如图所示。工作步骤如下：(1)向MnO2所在腔室通入海水，启动电源1，使海水中的Li+进入具有孔道结构的(2)关闭电源1和海水通道，启动电源2，同时向电极2上通入空气，使LixMn2下列说法错误的是A．接通电源1时，MnO2电极上的反应为B．接通电源2时，电极2为阴极C．该装置同时可以淡化海水D．每收集到1mol LiOH，电极2上消耗O2情境链接情境链接锂资源是新能源产业的关键战略资源，电化学富集技术因其高效、可控、环境友好等特点，成为从海水中提取锂的重要研究方向。本题通过双电源切换设计，实现了锂离子的嵌入与脱出过程，展示了电化学法在资源提取与高纯锂盐制备中的创新应用，体现了绿色化工与海洋资源综合利用的前沿趋势。考向解码解答多步骤电化学装置题时，应分阶段分析电源连接方式与电极功能。嵌入反应与脱出反应通常互为逆过程，需根据电流方向判断氧化还原类型。离子交换膜的选择决定了离子迁移路径，阳离子交换膜允许阳离子通过，阴离子交换膜允许阴离子通过。淡化海水效果需结合离子迁移导致的盐度变化进行判断，避免直接套用常见结论。【变式探究】（2026·吉林·二模）在光照条件下，α−Fe2O3A．b极电极电势高于a极B．电子由a极经外电路流向b极C．a极的电极反应式为D．上述总反应中，只断裂sp2−s型σ键，同时只形成sp2考向03多池串联例3【热点——燃料电池】（2026·黑龙江吉林一模）利用偏二甲肼CH32NNH2燃料电池电解制备MgH2PO42，并得到副产物KOH、HA．a极反应：CHB．可用银电极替换石墨I电极C．A膜和B膜之间存放KH2D．a极消耗0.15mol偏二甲肼时，X室Mg2+情境链接情境链接燃料电池与电解池的串联装置广泛应用于电化学合成、能源转化与资源回收领域。本题以偏二甲肼燃料电池为电源，驱动电解制备磷酸二氢镁，同时联产氢氧化钾和氯气，体现了电化学在多产品联产、原子经济性与绿色合成中的优势，符合现代化学工业对高效、清洁、集成化工艺的需求。考向解码多池串联题的关键是明确电源与电解池的连接关系，通过电极产物判断电极类型。燃料电池中，燃料在负极被氧化，氧化剂在正极被还原。电解池中，与电源正极相连的为阳极，发生氧化反应；与负极相连的为阴极，发生还原反应。离子交换膜的类别需根据离子迁移方向与产物分布推断，电子转移数计算应基于串联电路中各电极得失电子数相等原则，结合电极反应式进行定量推导。【变式探究】（2025·辽宁·模拟预测）一种利用微生物或羟基自由基（•OH）将苯酚转化为CO2和H2A．a极的电极反应式CrB．左池中进行的是自发的氧化还原反应C．d极电极反应为HD．当该组合装置产生VCO2考向04电化学计算例4【热点——电化学及其计算】（2026·吉林长春一模）一种新型短路膜电池捕捉CO2A．正极反应为OB．短路膜既能传递离子，又能传递电子C．负极反应消耗11.2 L HD．该装置从空气中捕获的CO2情境链接情境链接二氧化碳捕集与转化是实现碳中和的重要技术路径。短路膜电池作为一种新型电化学分离装置，通过调控离子与电子传导路径，实现空气中CO₂的高效捕获与富集。本题结合气体扩散电极与离子传输膜，展示了电化学法在低浓度CO₂捕集中的创新设计，具有节能、连续操作、易于集成等优势。考向解码电化学计算题需优先厘清电极反应类型与介质条件，避免盲目套用标准电极反应式。气体体积参与计算时，必须确认是否处于标准状况。短路膜电池中，膜材料兼具离子传导与电子传导功能，电极反应产物的后续转化需结合离子迁移与化学反应进行综合分析。CO₂最终流出位置应根据离子迁移路径与反应区域判断，避免误判。【变式探究】（2025·吉林松原·模拟预测）NaFePO4是一种难溶于水，具有良好电化学性能的钠离子电池正极材料，我国科研人员利用电解法生成I−还原FePO4同时结合Na已知：电解中转移1mol电子所消耗的电量为96500库仑。A．阳极区钠片失电子被氧化，NaPF6B．阳极区电解质溶液不需要更换，阴极区电解质溶液需要定期更换C．FePO4发生的反应为D．电解消耗的电量为Q库仑，理论上合成NaFePO4的物质的量为1．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）大连理工大学某团队构建了一种钌基染料敏化光电极，以LiBr为电子传输中介，以水为氧源，实现了烯烃的高效高选择性光电催化环氧化反应。电化学装置如图所示：下列说法正确的是A．该原电池装置中Pt电极的电势比FTO电极低B．FTO电极上的电极反应为+2e−+H2O=+2H+C．该电化学合成过程的副产物可能有：D．当Pt极收集2.24L气体时，电路中有0.2mol电子转移2．（2026·黑龙江大庆·二模）一种稳定且具有低成本效益的碱性混合多硫化物-空气液流二次电池的工作原理如图所示，其中双膜结构的液流电池设计缓解了硫交叉问题。下列说法正确的是A．放电时，电子流向为：电极B→电解液→电极AB．膜a为阴离子交换膜，膜b为阳离子交换膜C．充电时发生反应的离子方程式为：4D．放电时，当外电路通过2mol电子时，理论上Ⅱ室及右侧贮液器中的NaOH共减少2mol3．（2026·黑龙江齐齐哈尔·一模）某科研小组设计如图装置，实现含盐废水(以NaCl为例)和造纸废水(以含葡萄糖C6A．电势：电极A>电极BB．M膜和P膜均为阴离子交换膜C．该装置工作时，Ⅱ室和Ⅳ室溶液的pH均升高D．消耗1 mol C4．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）近日，上海交大突破性解决了电极表面固体电解质界面层的锂离子传导能力相关问题，为锂介导氮气电化学合成氨提供了颠覆性技术路径，一种锂介导氮气电化学合成氨装置如图所示，下列说法错误的是A．电流的移动方向为电极A→电解质溶液→电极BB．电极B的电极反应式为NC．理论上若电解液传导4 mol H+D．电解前后，理论上乙醇(EtOH)的浓度不变5．（2026·辽宁沈阳·一模）某锂离子电池放电时总反应为LixA．离子液体具有良好的导电性，可作为该电池的电解质B．交换膜为阳离子交换膜C．充电时，阳极LiCoO2中钴元素化合价降低D．放电时，每转移1mol电子，负极质量减少7g6．（2026·黑龙江哈尔滨·一模）氨燃料电池是当前推动绿氢能源化应用的重要研究方向和热点。一种通过光hv−Ni:TiO2催化合成绿氢联合氨燃料电池的装置如图，在光照作用下光催化剂被激发产生电子(A．X极电势低于Y极电势B．燃料电池中，OH−C．X极的电极反应式是2D．每产生5.6L(标准状况)NH3，光催化装置生成7．（2026·辽宁沈阳·一模）一种基于Ti3C2Cl2材料的可充电海水氯离子电池装置如图，Ti3C2Cl2材料可实现可逆性氯离子储存。放电过程中a极增重。下列说法中正确的是A．放电时，Cl−B．该电池可淡化海水C．充电时，a极反应为TiD．充电时，电路中转移1mol电子，b极增重35.5g8．（2026·黑龙江辽宁·一模）我国科技工作者设计工作原理如图所示的方案，实现对废水中有机物的无害化处理。下列说法错误的是A．工作时将化学能转化为电能B．N极上的电极反应为CrOC．工作中I区电解质溶液pH不变D．工作时，II区溶液中nNa+、9．（2026·辽宁大连·模拟预测）LiPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。其工作原理如下图所示，LiPON薄膜只允许Li+通过，电池反应为：xLiSi+下列有关说法正确的是A．导电介质c可为Li2B．LiPON薄膜在充放电过程中质量会发生变化C．放电时b极为正极，发生反应：LiD．充电时，当外电路通过0.2mol电子时，a极质量减少1.4g10．（2026·黑龙江辽宁·一模）科学家基于水/有机双相电解质开发了一种新型的铜锌二次电池，双相电解质建立了离子选择性界面，仅允许氯离子迁移，其放电时的工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．充电时，石墨电极与电源正极相连B．充电时，石墨电极上可发生电极反应CuClC．放电时，氯离子向石墨电极迁移D．放电时，理论上电路中每转移2mol电子，锌电极质量增加71g11．（2026·黑龙江·模拟预测）科学家们通过构建ZPH[以Zn3A．放电时，电子从Zn电极流出B．放电时，质子储层ZnH2C．ZPH可通过储存充电过程中产生的H+抑制副产物HD．充电时，阴极区总反应为：Mn12．（2026·黑龙江辽宁·一模）电化学介导胺再生是一种新兴的CO2捕集技术。首先通过乙二胺吸收法捕集CO2，捕集了CO2的乙二胺富液进入电化学反应器阳极室，电化学反应器的电极采用Cu−Cu2+下列说法正确的是A．乙二胺吸收CO2B．乙二胺与Cu2+的结合能力低于其与COC．阴极的电极反应为D．CO213．（2026·吉林·二模）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料LixCoO2(x﹤1)再锂化的电化学装置，其示意图如下。已知：参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列说法错误的是A．LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2+xe－+xLi+=LiCoO2B．产生标准状况下5.6LO2时，理论上可转化11-xmol的LixC．再锂化过程中，SO4D．电解过程中，阳极附近溶液pH降低14．（2025·内蒙古赤峰·二模）锡的水系电池具有高能量密度和长寿命等优点。在碱性环境下，某锡镍电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是A．放电时，电路中每通过1mol电子，理论上正极质量增加1gB．放电时，电极a附近溶液的pH增大C．充电时，电极b作阳极D．充电时，发生反应Sn15．（2025·内蒙古呼和浩特·二模）我国科学家研究发现了一种电化学固碳方法，装置如图所示。放电时的总反应为4Li+3CO2=2Li2CO3A．放电时，电极B为正极B．充电时阳极发生反应：2C．该电池不可选用含水电解液D．放电时，每转移4mol电子，正极区质量增加148g16．（2025·内蒙古·模拟预测）钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种钠离子储能电池原理如下图所示(电池工作前两电极的质量相等)。下列说法错误的是A．充电时，疏松多孔钠电极接电源负极B．充电时，阳极电极反应式为NaC．放电时，Na+由疏松多孔钠电极经NaPF