2026《金版教程》高考复习方案化学创新版-高考题型专项突破 原电池和电解池综合

原电池和电解池综合将原电池和电解池知识结合在一起考查的题型有下列两种形式：1．新型充放电化学电源(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的书写2．原电池和电解池串联装置甲、乙两装置示意图中，A均为原电池，B均为电解池。名师点拨多池串联装置中，存在自发进行的氧化还原反应的装置为原电池，原电池做其他装置的外加电源，其他装置均为电解池。(1)电子转移计算电路中，流过某截面的电子数＝电极上得失电子的数目＝电解质溶液中离子传输的电荷数。由得失电子守恒建立各量间的关系。①根据电子守恒法计算：串联电路电极上得失电子数目相等。②根据电解方程式或电极反应式计算。③根据关系式计算，由得失电子守恒关系建立各量间的关系，如串联电池各电极产物的关系：O2～2Cl2～2Br2～4H＋～4e－～2H2～2Cu～4Ag～4OH－涉及气体体积计算，使用22.4L·mol－1时务必看清条件(标准状况)，然后再进行计算。(2)串联装置的思维流程名师点拨若多池串联装置中有外加电源符号则各池均为电解池，装置如图1．(2024·河北卷)阅读以下材料，完成下题：我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg­CO2电池，以Mg(TFSI)2为电解质，电解液中加入1，3­丙二胺(PDA)以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2＋的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是()A．放电时，电池总反应为2CO2＋Mg=MgC2O4B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接C．充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2＋向阴极迁移D．放电时，每转移1mol电子，理论上可转化1molCO2答案：C解析：电极过程电极反应式Mg电极放电Mg－2e－=Mg2＋充电Mg2＋＋2e－=Mg多孔碳纳米管电极放电Mg2＋＋2CO2＋2e－=MgC2O4充电MgC2O4－2e－=Mg2＋＋2CO2↑充电时，Mg电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向Mg电极，同时Mg2＋向阴极迁移，C错误。2．(2024·安徽卷)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn­TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是()A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键B．电池总反应为：Ieq\o\al(－,3)＋Zneq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))Zn2＋＋3I－C．充电时，阴极被还原的Zn2＋主要来自Zn­TCPPD．放电时，消耗0.65gZn，理论上转移0.02mol电子答案：C解析：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。3.(2023·全国乙卷)室温钠－硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠－硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：eq\f(1,2)S8＋e－→eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)，eq\f(1,2)Seq\o\al(2－,8)＋e－→Seq\o\al(2－,4)，2Na＋＋eq\f(x,4)Seq\o\al(2－,4)＋2eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1－\f(x,4)))e－→Na2Sx下列叙述错误的是()A．充电时Na＋从钠电极向硫电极迁移B．放电时外电路电子流动的方向是a→bC．放电时正极反应为：2Na＋＋eq\f(x,8)S8＋2e－→Na2SxD．炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能答案：A解析：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。4．(2022·山东高考改编)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)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。下列说法错误的是()A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C．乙室电极反应式为LiCoO2＋2H2O＋e－=Li＋＋Co2＋＋4OH－D．若甲室Co2＋减少200mg，乙室Co2＋增加300mg，则此时已进行过溶液转移答案：C解析：装置工作时，左侧装置细菌上CH3COO－失去电子生成CO2和H＋，Co2＋在另一个电极上得到电子被还原为Co单质，H＋和乙酸盐中的阳离子通过阳膜进入甲室，甲室溶液pH减小，A正确；乙室中LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋=Li＋＋Co2＋＋2H2O，反应过程中消耗H＋，因此电池工作一段时间后乙室应该补充盐酸，B正确，C错误；若甲室Co2＋减少200mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝eq\f(0.2g,59g/mol)×2≈0.0068mol，乙室Co2＋增加300mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝eq\f(0.3g,59g/mol)×1≈0.0051mol，说明此时已进行过溶液转移，D正确。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．(2025·淮南高三月考)如下图所示的装置中，X、Y、Q、W都是惰性电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法不正确的是()A．电源的M极为正极B．甲装置中溶液的pH减小C．甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1∶1D．欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液答案：C解析：W极附近颜色逐渐加深，说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极，该极为阴极，即W极连接电源的负极，M极为正极，N极为负极，A正确；通电时，甲装置中X极为阳极，电极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，Y极为阴极，电极反应为2Cu2＋＋4e－=2Cu，总反应为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋2H2SO4＋O2↑，溶液的pH减小，两个电极上生成的单质的物质的量之比为n(O2)∶n(Cu)＝1∶2，B正确，C错误；电镀时镀层金属为阳极，即U极是Ag，电镀液为AgNO3溶液，D正确。2．(2025·浙江省名校高三联考)一种三室微生物燃料电池的工作原理如图所示，该电池能同时去除有机物、脱氮形成无害气体和水。下列说法不正确的是()A．X、Y交换膜均为质子交换膜B．电极室C中溶液经灭菌后通入电极室AC．b电极反应式：C6H12O6＋6H2O－24e－=6CO2↑＋24H＋D．电极室C中仅发生还原反应答案：D解析：该装置为生物燃料电池，b极为负极，a极、c极为正极，根据各电极反应式可知，b极生成H＋，a极、c极消耗H＋，则X、Y交换膜均为质子交换膜，使H＋由b极向a极、c极迁移，A正确；电极室C中NHeq\o\al(＋,4)转化为NOeq\o\al(－,3)，溶液经灭菌后可通入电极室A，B正确；b极C6H12O6失去电子生成CO2，C正确；电极室C中，O2得电子生成H2O，发生还原反应，NHeq\o\al(＋,4)转化为NOeq\o\al(－,3)，发生氧化反应，D错误。3．(2025·长春市高三质量监测)我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法错误的是()A．放电时，B电极反应式：I2＋2e－=2I－B．放电时，电解质储罐中离子总浓度增大C．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜D．充电时，A极增重32.5g时，C区增加的离子数为2NA答案：C解析：放电时B极为正极，I2发生还原反应，电极反应为I2＋2e－=2I－，A正确；放电时A极为负极，电极反应为Zn－2e－=Zn2＋，C区的Cl－向A极区迁移，电解质储罐中离子总浓度增大，B正确；为保持溶液呈电中性，放电时C区中的Cl－透过M向负极区迁移，K＋透过N向正极区迁移，则M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜，C错误；充电时，A极为阴极，电极反应为Zn2＋＋2e－=Zn，A极增重32.5g时，转移1mol电子，阴极区有1molCl－透过M进入C区，阳极区有1molK＋透过N进入C区，C区增加的离子数为2NA，D正确。4．铅酸蓄电池是一种可充电电池，其放电时的总反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。如图所示，利用铅酸蓄电池电解Na2SO4溶液(a、b均为石墨电极)，可以制得H2、O2以及浓度较大的H2SO4和NaOH溶液。下列说法不正确的是()A．铅酸蓄电池放电一段时间后，正、负极的质量均增加B．M和N溶液分别为稀H2SO4和稀NaOH溶液C．a电极的电极反应式为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－D．当电路中有1mol电子通过时，b电极收集到的O2体积为5.6L答案：D解析：铅酸蓄电池放电时，负极Pb→PbSO4，正极PbO2→PbSO4，即两极质量均增加，故A正确；a电极为阴极、b电极为阳极，阳极反应为2H2O－4e－=O2↑＋4H＋，阴极反应为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，则a极附近生成NaOH、b极附近生成H2SO4，则M和N溶液分别为稀H2SO4和稀NaOH溶液，故B、C正确；O2的存在状态没有给出，不能计算O2体积，故D错误。5．(2025·河池市高三联考)利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水，同时电解含有苯酚、乙腈(CH3CN)的水溶液合成扑热息痛()，装置如图所示，其中a、b的电极材料为石墨。下列说法正确的是()A．溶液中的H＋由甲室向乙室迁移B．工作一段时间后，甲室溶液pH下降C．乙室每产生1molN2，a电极理论上可产生H233.6L(标准状况下)D．丙室中反应的总方程式为答案：D解析：燃料电池中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，标准状况下对应气体体积为67.2L，C错误。6．(2024·福建卷)一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含Li＋有机溶液。放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，充电过程中电解LiCl产生Cl2。下列说法正确的是()A．交换膜为阴离子交换膜B．电解质溶液可替换为LiCl水溶液C．理论上每生成1molCl2，需消耗2molLiD．放电时总反应：6Li＋N2＋4CF3SO2Cl=2(CF3SO2)2NLi＋4LiCl答案：D解析：放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为(CF3SO2)2NLi和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极；放电过程中负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成(CF3SO2)2NLi，A错误；锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B错误；充电过程中电解LiCl，阳极Cl－失去电子发生氧化反应产生Cl2：2Cl－－2e－=Cl2↑，锂离子在阴极得到电子发生还原生成锂单质：2Li＋＋2e－=2Li，则理论上每生成1molCl2，同时生成2molLi，C错误。7．河南某工厂采用如图装置同时处理含葡萄糖和含铜离子的两种工业废水，并回收铜，处理废水前，向葡萄糖废水中加入适量食盐，电键K先接a处，一段时间后，再接b处。下列说法错误的是()A．电键K接a处时，电极M上发生氧化反应B．电键K先接a处，一段时间后，再接b处，可节约电能C．处理废水的过程中，含Cu2＋废水的导电性逐渐减弱D．电键K接a处或接b处，电极N上的电极反应均为Cu2＋＋2e－=Cu答案：C8．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，下列关于该电池工作时的说法正确的是()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．乙池中的溶液的pH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：甲池为燃料电池，其中左电极为负极，右电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极。Ag电极为阴极，产生Cu，A错误。甲池中电解质溶液呈碱性，电极反应式中不出现H＋，B错误。电解池的总反应方程式为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确。3.2gN2H4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。9．(2025·南平模拟)西北工业大学推出一种新型Zn­NO2电池。该电池能有效捕获NO2，将其转化为NOeq\o\al(－,2)，再将产生的NOeq\o\al(－,2)电解制氨，工作原理示意图如下。下列说法错误的是()A．d极为电解池的阳极B．Zn­NO2电池总反应为Zn＋2NO2=Zn(NO2)2C．c极区溶液的pH增大D．电路中转移2mole－时，理论上能得到2molNH3答案：D解析：锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a极为负极、b极为正极，c极为阴极、d极为阳极，A正确；Zn­NO2电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：Zn＋2NO2=Zn(NO2)2，B正确；c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原反应生成NH3，消耗H＋且生成H2O，故溶液的pH增大，C正确；c极区亚硝酸根离子发生还原反应生成NH3，电子转移关系为NOeq\o\al(－,2)～6e－～NH3，故电路中转移2mole－时，理论上能得到eq\f(1,3)molNH3，D错误。10．我国科学家研制一种新型化学电池成功实现废气的处理和能源的利用，用该新型电池电解CuSO4溶液，装置如图(H2R和R都是有机物)所示。下列说法正确的是()A．b电极反应式为R＋2H＋＋2e－=H2RB．电池工作时，负极区要保持呈碱性C．工作一段时间后，正极区的pH变大D．若消耗标准状况下112mLO2，则电解后的CuSO4溶液(忽略溶液体积变化)的pH约为2答案：A11．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是()A．a极的电极反应式为CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2OB．A膜和C膜均为阳离子交换膜C．X室为阳极室D．b极上消耗2.24LO2，Y室中Na＋增加0.4mol答案：D解析：甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极。没有指明是否为标准状况，不能计算氧气的物质的量，D错误。12．根据电解质的不同，电解水制氢可分为碱性条件电解水制氢、酸性条件电解水制氢及固体氧化物条件电解水制氢等，反应原理如图所示。下列说法错误的是()A．a、b的电解总反应相同B．a、c的阴极中H2O发生的反应相同C．c的阳极电极反应为2O2－－4e－=O2↑D．每生成1molO2，a、b和c转移的电子数均相同答案：B解析：a、c的阴极中H2O发生的反应分别为2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－、H2O＋2e－=H2↑＋O2－，B错误。13．甘油高选择性转化为甲酸盐与制氢的酸碱双电解液电化学装置的工作原理如图所示，下列说法错误的是()A．Pt/C/CC电极为阴极B．NiCo2O4/NF电极的电极反应为C3H8O3＋11OH－－8e－=3HCOO－＋8H2OC．该离子交换膜为阳离子交换膜D．当电路中转移2mol电子时，Pt/C/CC电极区溶液质量增重78g答案：D解析：Pt/C/CC电极上H＋转变成H2，发生还原反应，Pt/C/CC电极为阴极，A正确；由题图可知，NiCo2O4/NF电极的电极反应为C3H8O3＋11OH－－8e－=3HCOO－＋8H2O，B正确；K＋通过离子交换膜移动到Pt/C/CC电极区，则该离子交换膜为阳离子交换膜，C正确；当电路中转移2mol电子时，Pt/C/CC电极消耗2molH＋，有2molK＋移向Pt/C/CC电极区，则Pt/C/CC电极区溶液质量增重(78－2)g＝76g，D错误。二、非选择题14．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。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题：(1)甲池在放电过程中的负极反应式为________________________。(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