2026《金版教程》高考复习方案化学经典版-高考题型专项突破 电化学原理的综合应用

0第十单元化学反应与电能高考题型专项突破

电化学原理的综合应用题型01专项作业02目录CONTENTS题型题型1新型可充电电池新型电池的主要类型有燃料电池、微生物电池、离子交换膜电池、锂电池、锌电池等，考查原电池工作原理及应用等知识。考查的知识点主要有：1．电池正、负极的判断。2．溶液中离子移动的方向、浓度大小的判断。3．电子转移的方向和数目。4．电流移动方向的判断。5．电池电极反应式的书写及正误判断。[解题思路分析]由题图中信息可知，该新型水系锌电池放电时的负极是锌，正极是超分子材料；负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，被还原的Zn2＋主要来自电解质溶液，C错误。[解题思路分析]由题意可知，放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na＋由硫电极迁移至钠电极，A错误。1．把握可充电电池题目的解答思路2．可充电电池电极反应式的书写解析：从电池总反应式可以得出LixC6作负极，Li1－xCoO2作正极，A电极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，A错误。2．(2025·遵义市高三适应性考试)科学家通过原位碳包覆策略有效提升了Zn/VOx电池的电化学性能。Zn/VO2@C电池具有比容量高、可逆性好和寿命长的优点，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(

)A．放电时，a电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋B．放电时，电流由a电极沿导线流到b电极，再经电解质溶液流回aC．充电时，当有6.5gZn2＋移向阴极时，导线中通过0.2mol电子D．包覆在VO2上的碳可以增强VO2@C电极的导电性题型2电解原理的综合应用利用电解原理进行物质的制备、分离和提纯以及处理生产中的废水是近年来高考中的常见题型，其中常涉及离子交换膜的相关知识。考查的知识点主要有：1．电解池阴、阳极的判断。2．电解质溶液pH的变化，离子移动方向的判断。3．电极反应式的正误判断及与可持续发展的有机结合。4．离子交换膜种类及作用的判断。5．电极反应式的书写及有关电化学的计算。例1

(2024·辽宁卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：

。下列说法错误的是(

)A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．电解时OH－通过阴离子交换膜向b极方向移动D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑例2

(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(如图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(

)A．电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOHB．每生成1molNH3·H2O，双极膜处有9mol的H2O解离C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率1．电解池的电极反应及其放电顺序2．书写电解池中电极反应式——“三看”和“三注意”(1)“三看”①一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被电解(注：Fe生成Fe2＋)。②二看介质，介质是否参与电极反应。③三看是否有特殊信息，如溶液的酸碱性、熔融盐等。(2)“三注意”①一注意化学用语的正确使用：书写电解池中某一电极反应式时，一般以实际放电离子表示，但是书写总反应式时，弱电解质写成化学式。②二注意遵循守恒原则：电极反应式等号两边满足原子守恒、带电荷总数守恒；阴、阳极电子转移数目相同。③三注意条件：书写总反应式时需注明条件“电解”。1．(2025·湖南省长沙市高三质量检测)我国科学家发现锂介导的氮还原法可实现电化学高效合成氨。下列说法正确的是(

)A．Pt电极连接电源负极B．该电解池可以采用Li2SO4溶液作电解质溶液C．分层Si基电极附近发生的反应为6Li＋N2===2Li3ND．外电路转移3mol电子时，理论上生成NH3的体积为22.4L解析：该装置为电解池，通入H2的Pt电极上H2发生失电子的氧化反应转化成H＋，Pt电极为阳极，连接电源的正极，分层Si基电极为阴极，连接电源的负极。根据分析知，A错误；Li能与Li2SO4溶液中的水发生反应，故该电解池不能采用Li2SO4溶液作电解质溶液，B错误；NH3所处温度和压强未知，无法计算生成NH3的体积，D错误。2．(2025·广东省六校高三联考)己二腈[NC(CH2)4CN]是工业制造尼龙­66的原料，利用丙烯腈(CH2===CHCN，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵[(CH3)4NBr]为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如图所示。下列说法正确的是(

)A．a电极反应为2CH2===CHCN－2e－＋2H＋===NC(CH2)4CNB．交换膜为阳离子交换膜C．当电路中转移1mole－时，阳极室溶液质量减少8gD．若以CH4空气燃料电池为直流电源，则b极应与燃料电池中通入CH4的一极相连解析：由题图可知，a极丙烯腈发生还原反应生成己二腈：2CH2===CHCN＋2e－＋2H＋===NC(CH2)4CN，a为阴极，b为阳极，b极发生氧化反应，反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。由分析可知，A错误；氢离子通过交换膜由右向左移动，所以交换膜为阳离子交换膜，B正确；由阳极电极反应式可知，当电路中转移1mole－时，放出0.25mol氧气，同时有1mol氢离子移入阴极室，所以阳极室溶液质量减少9g，C错误；若以CH4空气燃料电池为直流电源，通入CH4的一极为负极，但b极(阳极)应与燃料电池中正极相连，D错误。专项作业[建议用时：40分钟]一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)1．(2023·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，Zn2＋可插入V2O5层间形成ZnxV2O5·nH2O。下列说法错误的是(

)A．放电时V2O5为正极B．放电时Zn2＋由负极向正极迁移C．充电总反应：xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2OD．充电阳极反应：ZnxV2O5·nH2O－2xe－===xZn2＋＋V2O5＋nH2O解析：由题中信息可知，该电池放电时Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为xZn＋V2O5＋nH2O===ZnxV2O5·nH2O。充电时的总反应为ZnxV2O5·nH2O===xZn＋V2O5＋nH2O，C不正确。

2．镁－次氯酸盐燃料电池具有比能量高、安全方便等优点，该电池主要工作原理如图所示。下列关于该电池的说法错误的是(

)A．铂合金为正极，附近溶液的碱性增强B．电池工作时，OH－向镁合金电极移动C．电池工作时，需要不断添加次氯酸盐以保证电解质的氧化能力D．若电解质溶液为H2O2、硫酸和NaCl的混合液，则正极反应为H2O2＋2e－===2OH－解析：Mg→Mg(OH)2过程中Mg失去电子，故镁合金是负极，铂合金是正极，由图示知，正极反应式为ClO－＋H2O＋2e－===Cl－＋2OH－，正极附近OH－增多，溶液碱性增强，A正确；电池工作时，OH－移向负极，即镁合金电极，B正确；因为正极反应物是ClO－，故电池工作时必须不断添加次氯酸盐，C正确；若电解质溶液是H2O2、NaCl的酸性溶液，则正极反应式是H2O2＋2e－＋2H＋===2H2O，D错误。

3．(2025·广东省江门市高三质量检测)高氯酸(HClO4)是制备导弹和火箭的固体推进剂高氯酸铵(NH4ClO4)的原料之一，如图为一种惰性电极电解高纯次氯酸制备高氯酸的模拟装置。下列有关说法不正确的是(

)A．b为电源的正极B．电极M处发生氧化反应C．H＋从左到右穿过质子交换膜D．电极N的电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑解析：M极次氯酸失去电子发生氧化反应得到高氯酸，M为阳极、N为阴极，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，与之对应的a为正极、b为负极。由分析可知，A错误，B、D正确；电解池中阳离子向阴极迁移，故H＋从左到右穿过质子交换膜，C正确。

4．(2025·唐山市高三期末)一种新型可充电钠离子电池，放电时原理如图所示。下列说法正确的是(

)A．充电时，b电极与外接电源正极相连B．离子交换膜为阴离子交换膜C．充电时，a极反应式为Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]D．放电时，当外电路转移2mol电子，b极区电解质溶液质量减少22g解析：根据放电原理图，Mo作正极，在正极发生电极反应Fe[Fe(CN)6]＋2Na＋＋2e－===Na2Fe[Fe(CN)6]，Mg作负极，发生电极反应2Mg＋2Cl－－4e－===[Mg2Cl2]2＋。充电时，b电极与外接电源负极相连，得电子，发生还原反应，A错误；电解液是含Na＋的有机电解质，故离子交换膜为阳离子交换膜，允许Na＋通过，B错误；充电时，a极反应式为Na2Fe[Fe(CN)6]－2e－===2Na＋＋Fe[Fe(CN)6]，C错误；放电时，当外电路转移2mol电子，负极区增加1molMg2＋，增加的质量为24g/mol×1mol＝24g，同时有2molNa＋向正极移动，转移Na＋的质量为2mol×23g/mol＝46g，b极区电解质溶液质量减少46g－24g＝22g，D正确。

6．(2024·广西卷)某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na＋后脱嵌。下列说法错误的是(

)A．外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23gB．充电时，阳极电极反应为：Na3V2(PO4)3－xe－===Na3－xV2(PO4)3＋xNa＋C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na＋浓度基本保持不变D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换解析：放电时嵌入PbSe中的Na变成Na＋后脱嵌，则右侧电极为负极，Na失电子生成Na＋；Na＋通过隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。外电路通过1mol电子时，负极有1molNa失电子生成Na＋进入右侧溶液，溶液中有1molNa＋从右侧进入左侧，并与正极的Na3－xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为46g，A错误。

解析：燃料电池甲室通入空气为正极，发生得电子的还原反应，乙室中铵根离子发生氧化反应生成氮气，为负极；与燃料电池正极相连的b极为电解池阳极，与燃料电池负极相连的a极为电解池阴极。原电池中阳离子由负极移向正极，即溶液中的H＋由乙室向甲室迁移，A错误；甲室为燃料电池正极，电极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O，溶液pH增大，B错误；乙室每产生1molN2，转移6mol电子，根据得失电子守恒，可生成3molH2，标准状况下体积为67.2L，C错误。

8．(2025·广东省汕头市高三质量检测)液流电池在储能领域发挥着重要作用。下图是碱性锌铁液流电池，其具有电压高、成本低的优点。已知该电池放电时正极发生反应：[Fe(CN)6]3－＋e－===[Fe(CN)6]4－，下列叙述正确的是(

)A．放电时，M处发生氧化反应，N为负极B．放电时，右侧贮液器中溶液浓度减小C．充电时，N极电极反应为[Zn(OH)4]2－＋2e－===Zn＋4OH－D．该离子交换膜为阴离子交换膜，当有65gZn发生反应时，有1molOH－通过10．某科研小组用碱性甲烷燃料电池制备Co(H2PO2)2，其工作原理示意图如下(已知电解装置的电极材料分别为金属钴和不锈钢)。下列有关说法错误的是(

)A．N电极为不锈钢B．n电极处电极反应式为CH4－8e－＋8OH－===CO2＋6H2OC．电解一段时间后，N电极区溶液pH增大D．膜a、膜c均为阳离子交换膜11．(2025·广州市第六十五中学高三综合训练)在触媒作用下，可用电化学装置处理酸性废水中的有机物，原理如图所示。下列说法不正确的是(

)A．负极发生的反应为C13H10N2O2－2e－===C13H8N2O2＋2H＋B．若有机物是甲酸(HCOOH)，总反应可表示为2HCOOH＋O2===2CO2＋2H2OC．若有机物是乙酸，处理1mol乙酸，有4molH＋由A电极区移向B电极区D．用该装置处理有机污水可降低能耗解析：B电极反应中氧元素化合价降低，发生还原反应，故B为正极，则A为负极，发生的反应为C13H10N2O2－2e－===C13H8N2O2＋2H＋，A正确；若有机物是甲酸(HCOOH)，根据原理图，总反应可表示为2HCOOH＋O2===2CO2＋2H2O，B正确；若有机物是乙酸，处理1mol乙酸，需要2mol氧气，8molH＋与之结合生成水，故有8molH＋由A电极区移向B电极区，C错误；相较于传统的化学处理方法，该装置处理不需要高温高压，因此能够大幅度降低处理过程对能源的消耗，D正确。

12．一种“氯介导电化学pH变化”系统可通过调节海水的pH去除海水中的CO2，工作原理：Bi＋3AgCl＋H2OBiOCl＋3Ag＋2H＋＋2Cl－。该装置由甲、乙两系统串联而成，可实现充放电的交替运行。甲系统放电时的原理如图所示，下列说法错误的是(

)A．甲系统放电时，电极电势：m>nB．甲系统放电时，a电极的电极反应式为Bi＋H2O＋Cl－－3e－===BiOCl＋2H＋C．乙系统充电时，一段时间后向乙系统中加入一定量的HCl可恢复原溶液D．甲系统放电时，若电路中通过3mol电子，理论上可产