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(共37张PPT)
新高考化学二轮重点专题30讲2026版
第6讲-化电之恋：
新型电池和电解原理的应用
contents
目录
01
考向分析
01
02
03
知识重构
重温经典
04
模型建构
考向分析
PART 01
01
《普通高中化学课程标准(2017版2020 修订)》对电化学部分的学业要求为:
能分析、解释原电池和电解池的工作原理，能设计简单的原电池和电解池; 能列举常见的化学电源，并利用相关信息分析化学电源的工作原理，能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施；能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。
课标要求
必备知识
关键能力
考点统计
卷别 呈现形式 试题情境 考点分布
电极判断 电子、离子移动 电极反应式 总反应式 氧还分析 电解液分析 电化学计算 反应历程 电催化 膜 能量及效率
全国T10 图文结合 电解处理废水 √ √ √ √
山东 图文结合 全铁液流电池 √ √ √ √
安徽 图文结合 锂-氢可充电电池 √ √ √
广东T14 图文结合 高容量水系电池 √ √ √ √ √
广东T16 图文结合 燃料电池 √ √
四川 图文结合 电催化还原污水中NO3- √ √ √ √ √ √
河北 图文结合 废弃电极材料LixCoO2再锂化 √ √ √ √
陕晋青宁 图文结合 电解百里酚合成百里醌 √ √ √
湖北T15 图文结合 电化学制冷系统 √ √ √
湖南 图文结合 电化学处理硝酸盐 √ √ √
浙江6月 图文结合 电化学制备1,2-二溴环己烷 √ √ √ √
云南 图文结合 双极膜电渗析法卤水除硼 √ √ √
考向分析
题型频次
考点分布
试题情境
电化学属高考必考内容，试题难度中等偏上
多为选择题，部分Ⅱ卷有设问（25北京卷16题整道主观题）
25年全国卷、广东卷、湖北卷均有两道电化学选择题
常规考点：电子离子流向、电极反应、氧还分析、电解液分析
新型考点：各类膜应用、反应机理、电催化、能量效率分析
真实工业情境、学术情境为主
新型电化学装置，突出电化学发展前沿
内容多元：电催化、电化学制备、电渗析、净水、材料再生等
重温经典
PART 02
02
重温经典，感悟高考
经典考点：电极、电极反应、电子离子流向、电解液分析
【例1】（2025北京卷）14.用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按ⅰ―→ ⅳ顺序依次完成实验。
实验 电极Ⅰ 电极Ⅱ 电压/Ⅴ 关系
ⅰ 石墨1 石墨2 a a>d＞c＞b＞0
ⅱ 石墨1 新石墨 b
ⅲ 新石墨 石墨2 c
ⅳ 石墨1 石墨2 d
下列分析不正确的是（ ）
A. a＞0，说明实验ⅰ中形成原电池，反应为2H2＋O2== 2H2O
B. b＜d，是因为ⅱ中电极Ⅱ上缺少H2作为还原剂
C. c＞0，说明ⅲ中电极Ⅰ上有O2发生反应
D. d＞c，是因为电极Ⅱ上吸附H2的量：ⅳ＞ⅲ
D
电解池
阳极
阴极
燃料电池
2H2O－4e－=O2↑+4H+
2H2O+2e－=H2↑+2OH－
O2
H2
O2
O2
H2
H2
逐渐减
少
逐渐减
少
与ⅳ相比，ⅱ中电极Ⅰ上吸附O2多，但电压更小
与ⅲ相比，ⅳ中电压更大，但电极Ⅱ上吸附H2较ⅲ少，故主要原因是电极Ⅰ上吸附O2较ⅲ多
重温经典，感悟高考
经典考点：电极、电极反应、电子离子流向、电解液分析
【例2】（2025黑吉辽蒙卷）13.一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是（ ）
A. 放电时Na＋向b极迁移
B. 该电池可用于海水脱盐
C. a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－== Cu2(OH)3Cl＋H＋
D. 若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
D
——反应原理分析
+1
+2
+4
+2
负极
正极
电极反应式/总反应式书写：
电子守恒→电荷守恒→原子守恒
Cu2O =Cu2(OH)3Cl
－2e－
+Cl－
+H+
+2H2O
NaTi2(PO4)3+2e－ =Na3Ti2(PO4)3
+1
+2
+4
+2
+2Na+
+1
0
a极：Cu2(OH)3Cl→Cu2O
+2
+1
还原性：Ag>Cu2O>Na3Ti2(PO4)3
+1
0
+2
a极：Ag→AgCl
0
+1
b极：NaTi2(PO4)3→Na3Ti2(PO4)3
+4
+2
重温经典，感悟高考
经典考点：电极、电极反应、电子离子流向、电解液分析
【例3】（2025安徽卷）13.研究人员开发出一种锂－氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li＋通过。下列说法正确的是（ ）
A. 放电时电解质溶液质量减小
B. 放电时电池总反应为H2＋2Li == 2LiH
C. 充电时 Li＋移向惰性电极
D. 充电时每转移1 mol电子，c(H＋)降低1 mol·L－1
C
——反应原理分析
Li++e－=Li
阳极
阴极
+1
0
H2－2e－+2H2PO4－=2H3PO4
充电过程
放电过程
Li－e－=Li+
2H3PO4+2e－=H2↑+2H2PO4－
正极
负极
2Li+2H3PO4=H2↑+2LiH2PO4
重温经典，感悟高考
电极反应之：多个/多步反应
【例1】（2025湖南卷）9.一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．电解过程中，K+向左室迁移
B．电解过程中，左室中NO2－ 的浓度持续下降
C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色
D．NO3－ 完全转化为NH3的电解总反应：NO3－ +8Cl－+6H2O NH3+9OH－+4Cl2↑
B
阳极
阴极
－1
0
+5
+3
－3
NO3－+2e－+H2O=NO2－+2OH－
2Cl－－2e－=Cl2↑
电极反应式/总反应式书写：
电子守恒→电荷守恒→原子守恒
NO2－+6e－+5H2O=NH3+7OH－
Cl2+H2O HCl+HClO
+5
－3
－1
0
重温经典，感悟高考
电极反应之：多个/多步反应
【例2】（2025浙江1月）12.一种可充放电Li－O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1 mol O2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是（ ）
A. 熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率
B. 充放电时，Li＋优先于K＋通过固态电解质膜
C. 放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2－转化为O22-
D. 充电时，锂电极接电源负极
C
Li－e－=Li+
正极
负极
O2+2e－=O22－
O22－+2e－=2O2－
O2+4e－=2O2－
Li++e－=Li
充电：
阴极
Li+半径小于K+，更易透过固态电解质膜
重温经典，感悟高考
电极反应之：多个/多步反应
【例3】（2023辽宁卷）7.某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是（ ）
A．b端电势高于a端电势
B．理论上转移2mole－生成4gH2
C．电解后海水pH下降
D．阳极发生：Cl－+H2O－2e－=HClO+H+
阳极
阴极
正极
负极
2H2O－4e－ = O2↑+4H+
2H2O+2e－=H2↑+2OH-
HClO+2e－= Cl－+OH－
Cl－+H2O－2e－=HClO+H+
电极反应式：
电子守恒→电荷守恒→原子守恒
H2O
Cl－
主反应
H2质量稍小于 2g
转移相同数目电子时，阴极生成的OH－比阳极生成的H+多，电解液pH升高
D
主反应
重温经典，感悟高考
电化学计算——得失电子守恒
【例1】（2025山东卷）12.全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是（ ）
A.隔膜为阳离子交换膜
B.放电时，a极为负极
C.充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小
D.理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加2 mol
BC
正极
负极
Fe－2e－=Fe2+
Fe3++e－=Fe2+
Fe/石墨
石墨
1 mol Fe3+~1 mol e－
正极：1 mol e－ ~ 1 mol Fe2+
负极：1 mol e－ ~ mol Fe2+
1.5 mol
电子守恒计算：关系式法
重温经典，感悟高考
电化学计算——得失电子守恒
【例2】（2025河北卷）10.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，其示意图如图。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。下列说法正确的是（ ）
A. LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2＋xe－＋xLi＋ === LiCoO2
B. 产生标准状况下5.6 L O2时，理论上可转化mol的LixCoO2
C. 再锂化过程中，SO42－向LixCoO2电极迁移
D. 电解过程中，阳极附近溶液pH升高
B
阳极
阴极
2H2O－4e－ = O2↑+4H+
LixCoO2+(1－x)Li ++(1－x)e－= LiCoO2
0.25 mol
0.25 mol O2 ~1 mol e－ ~
重温经典，感悟高考
电化学计算——得失电子守恒
【例3】（2025全国卷）10.某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET) 碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。
电解时，下列说法错误的是（ ）
A. 阳极区pH下降
B. OH－从阴极区向阳极区迁移
C. 阴极发生反应NO3－+7H2O+8e－=NH3·H2O+9OH－
D. 阴极转化1mol NO3－，阳极将生成4molHOCH COO－
D
阳极
阴极
电极反应式：
电子守恒→电荷守恒→原子守恒
HOCH2CH2OH－4e－+H2O = HOCH2COO－+5H+
NO3－+8e－+7H2O=NH3·H2O+9OH－
OH－
4 mol e －~ 生成5 mol H+ ~ 移过来4 mol OH－
1 mol NO3－ ~8 mol e－ ~ 2 mol HOCH2COO－
重温经典，感悟高考
与反应机理融合考查
【例1】（2025四川卷）最近，我国科学工作者制备了一种Ni-CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的NO3－为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的NO3－逐步还原为NH3。
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，负极区游离的OH－数目保持不变
B. 放电时、还原1.0 mol NO3－为NH3，理论上需要8.0 mol氢原子
C. 充电时，OH－从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D. 充电时，电池总反应为4[Al(OH)4]－==4Al+6H2O+4OH－+3O2
A
Al－3e－+4OH－=[Al(OH)4]－
负极
正极
3e－~消耗4OH－~移来3OH－
H++e－→ H
NO3－+H → NH3
+5
－3
0
+1
NO3－→NH3 ~8e－~8H
放电过程
充电过程
阴极
阳极
OH－
OH－
[Al(OH)4]－+3e－=Al+4OH－
2H2O－4e－= O2↑+4H+
重温经典，感悟高考
与反应机理融合考查
【例2】（2025陕晋青宁卷）13.我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电极b表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)。下列说法错误的是( )
A. 电解时，H＋从右室向左室移动
B. 电解总反应：TY＋H2O TQ＋2H2↑
C. 以 为原料，也可得到TQ
D. 用18O标记电解液中的水，可得到
D
阴极
阳极
2H++2e－=H2↑
TY+H2O－4e－=TQ+4H+
H+
重温经典，感悟高考
“膜”的应用
【例1】（2025河南卷）12.一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. Ⅱ为阳离子交换膜
B. 电极a附近溶液的pH减小
C. 电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4－＋e－== [Fe(CN)6]3－
D. 若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl
膜：离子选择性通过
目的：隔离
重温经典，感悟高考
“膜”的应用
——教材思维模型
阳极
阴极
2Cl－－2e－=Cl2↑
2H2O+2e－=H2↑+2OH－
阳离子交换膜
隔离：气体、阴离子
Na+
获得纯净的NaOH溶液
重温经典，感悟高考
“膜”的应用
【例1】（2025河南卷）12.一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A. Ⅱ为阳离子交换膜
B. 电极a附近溶液的pH减小
C. 电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4－＋e－== [Fe(CN)6]3－
D. 若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl
D
膜：离子选择性通过
目的：隔离
阳极
阴极
+3
+2
O2+4e－+2H2O=4OH－
LiCl
Li+
Cl－
淡水
阳膜
阴膜
Na+
[Fe(CN)6]4－－e－=[Fe(CN)6]3－
+2
+3
阳膜
1 mol
相同时间段内，电路中通过各横截面的电量相等
重温经典，感悟高考
“膜”的应用
【例2】（2025云南卷）11.一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4]－＋H＋＝ B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是（ ）
A．Pt电极反应：4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
C
阳极
阴极
4OH－－4e－=O2↑+2H2O
2H2O+2e－=H2↑+2OH－
阳膜
阴膜
Cl－
Na+
相同时间段内，电路中通过各横截面的电量相等
△H>0
重温经典，感悟高考
基于能量视角分析电化学装置
【例1】（2025湖北卷）15.某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动（①→②→③→④→①）实现制冷。装置只通过热交换区域 I 和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是（ ）
A．阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e－＝[Fe(H2O)6]2+
B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断[Fe(H2O)6]2+比
[Fe(H2O)6]3+稳定
C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应
主要来自于电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构
的改变
B
+3
+2
+3
+2
阳极
阴极
反应物[Fe(H2O)6]3+能量更低，更稳定
重温经典，感悟高考
基于能量视角分析电化学装置
【例2】（2023浙江卷）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是（ ）
A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为：2H2O+2e－＝H2↑+2OH－
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
B
阳极
阴极
2Cl－－2e－=Cl2↑
O2+4e－+2H2O=4OH－
Na+
2NaCl(aq)+2H2O(l) == Cl2(g)+H2(g)+2NaOH(aq) △H1= +447.9 kJ/mol
2NaCl(aq)+H2O(l)+ O2(g) == Cl2(g)+2NaOH(aq) △H2= +162.1 kJ/mol
未通O2时：2H2O+2e－=H2↑+2OH－
2H2O+2e－=H2↑+2OH－
知识重构
PART 03
03
构建电化学装置（原电池、电解池）四要素
原电池、电解池工作原理
原电池、电解池工作原理
氧化反应、还原反应
（3）电子导体
（4）离子导体
（2）电极材料
（1）电极反应
导电
外电路
内电路
原电池
正极
负极
阴离子
氧化反应
e－
e－
电解池
氧化反应
还原反应
阳极
还原反应
阴极
阴离子
阳离子
阳离子
电极反应式书写方法
确定物质
分析确定变价元素及变化前后的存在形式。
电子守恒
电荷守恒
原子守恒
根据元素变价确定得失电子的数目。
根据溶液环境通过补H+或OH－使电荷守恒。
通过在左边或右边补足H2O使原子守恒。
(对于弱酸/碱体系，利用其中的共轭酸、碱对平衡电荷和原子）
负极 正极
H2、CH3OH等燃料
O2
燃料电池
Zn、Al等金属
O2
金属燃料电池
Zn
MnO2
干电池
Li
O2、S、CO2等
锂电池
Pb
PbO2
铅蓄电池
Zn
Ag2O
银锌电池
金属单质、燃料等还原剂
各种各样的氧化剂
总结
各种各样的化学电源
LiC6
Li1-xCoO2等
锂离子电池
电极反应
电极材料
离子导体
电子导体
电极方程式书写
电解液pH变化分析
电子移动方向判断
离子移动方向判断
电解质的选择
电子-离子-反应物量的关系
隔膜类型判断
原电池考查方式
一看装置类型
根据题给总反应式、电极反应式、装置图等中的信息判断题给装置是原电池、电解池还是二次电池
二定电极名称
根据题中所给物质中元素的化合价变化，分析得、失电子的情况，进而确定正、负极或阴、阳极也可根据其他信息(如电子或离子的移动方向、电极材料等)进行判断.
三写电极反应
根据总反应式或者其他信息，依据“一看”“二定”中内容写出电极反应式。
四析题中问题
正负极(阴阳极)判断、离子移向、电子流向(若电子通过溶液则直接判断错误)、放电顺序、电势高低判断(正极电势高于负极)、外接电源与电极的连接判断(正极连阳极、负极连阴极)、溶液pH变化判断、获得的产物判断、电极反应式的书写、总反应式的书写、离子交换膜的种类、转移电子的数目、电极或溶液质量的变化、电子转移守恒的应用等
电化学试题分析思路
根据总反应式
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算
根据电子守恒
①用于串联电路的阴、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目相等
②用于混合溶液中电解的分阶段计算
根据关系式
根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系，得出计算所需的关系式
电化学计算试题分析思路
串联电路的解题流程
交换膜类型 阳离子交换膜 阴离子交换膜 双极膜 特定的交换膜
允许通过的离子及移动方向 阳离子→原电池正极（电解池阴极） 阴离子→原电池负极（电解池阳极） 中间层中的H2O解离出H＋和OH－，H＋移向原电池正极（电解池阴极），OH－移向原电池负极（电解池阳极） 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H＋通过，氯离子交换膜只允许Cl－通过
通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极（正极或阴极），阴离子均移向失电子的一极（负极或阳极）
离子交换膜类型及特点
离子交换膜：含离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜。
模型建构
PART 04
04
氧化反应和还原反应分别在两个电极发生，两电极间存在电势差
电极
反应物
原理维度
电极反应物、电极材料、电子导体和离子导体4个核心构成要素，形成闭合回路
装置维度
感谢您的观看一、考向分析
1.课标要求：
能分析、解释原电池和电解池的工作原理，能设计简单的原电池和电解池; 能列举常见的化学电源，并利用相关信息分析化学电源的工作原理，能利用电化学原理解释金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施；能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题，如新型电池的开发等。
2.考点统计：
卷别 试题情境 考点分布
电极判断 电子离子移动 电极反应 书写 氧还 分析 电解液分析 计算 反应历程 电催化 膜 能量效率
全国 电解处理废水 √ √ √ √
山东 全铁液流电池 √ √ √ √
安徽 锂-氢可充电电池 √ √ √
广东 高容量水系电池 √ √ √ √ √
广东 燃料电池 √ √
四川 电催化处理 √ √ √ √ √ √
河北 废弃电极材料LixCoO2再锂化 √ √ √ √
陕晋青宁 电解百里酚合成百里醌 √ √ √
湖北 电化学制冷系统 √ √ √
湖南 处理硝酸盐 √ √ √
浙江6月 制备1,2-二溴环己烷 √ √ √ √
云南 电渗析法卤水除硼 √ √ √
3.考向分析
题型频次 电化学属高考必考内容，试题难度中等偏上。 多为选择题，部分Ⅱ卷有设问（25北京卷16题整道主观题）。 25年全国卷、广东卷、湖北卷均有两道电化学选择题。
考点分布 常规考点：电子离子流向、电极反应、氧还分析、电解液分析。 新型考点：各类膜应用、反应机理、电催化、能量效率分析。
试题情境 真实工业情境、学术情境为主。 新型电化学装置，突出电化学发展前沿。 内容多元：电催化、电化学制备、电渗析、净水、材料再生等。
二、重温经典
1.【2025年北京卷】用电解Na2SO4溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取Na2SO4溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。
实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系
i 石墨1 石墨2 a
ii 石墨1 新石墨 b
iii 新石墨 石墨2 c
iv 石墨1 石墨2 d
下列分析不正确的是
A．a>0，说明实验i中形成原电池，反应为H2 ＋O2 = 2H2O
B．bC．c>0，说明iii中电极I上有O2发生反应
D．d>c，是因为电极I上吸附H2的量：iv>iii
【答案】 D
2．【2025年东北卷】一种基于Cu2O的储氯电池装置如图，放电过程中a、b极均增重。若将b极换成Ag/AgCl电极，b极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是
A．放电时Na＋向b极迁移
B．该电池可用于海水脱盐
C．a极反应：Cu2O＋2H2O＋Cl－－2e－=Cu2(OH)3Cl＋H＋
D．若以Ag/AgCl电极代替a极，电池将失去储氯能力
【答案】 D
3．【2025年安徽卷】研究人员开发出一种锂-氢可充电电池（如图所示），使用前需先充电，其固体电解质仅允许Li+通过。下列说法正确的是
A．放电时电解质溶液质量减小
B．放电时电池总反应为H2+2Li = 2LiH
C．充电时Li+移向惰性电极
D．充电时每转移1 mol电子，c(H+)降低1 mol·L 1
【答案】 C
4．【2025年湖南卷】一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电解过程中，K+向左室迁移
B．电解过程中，左室中NO－ 2的浓度持续下降
C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色
D．NO－ 3完全转化为NH3的电解总反应：NO－ 3+8Cl－+6H2ONH3+9OH－+4Cl2↑
【答案】 B
5．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电Li-O2电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为Li2O和Li2O2，随温度升高Q(消耗1 mol O2转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
A．熔融盐中LiNO3的物质的量分数影响充放电速率
B．充放电时，Li+优先于K+通过固态电解质膜
C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区O2-转化为
D．充电时，锂电极接电源负极
【答案】C
6．【2023·辽宁高考7题】某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是
A.b端电势高于a端电势
B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2
C.电解后海水pH下降
D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－HClO＋H＋
【答案】D　
7．【2025年山东卷】全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为负极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小
D．理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加2 mol
【答案】BC
8.【2025年河北10题】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。下列说法正确的是
A．LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2+xe－+xLi+===LiCoO2
B．产生标准状况下5.6 L O2时，理论上可转化 mol的LixCoO2
C．再锂化过程中，SO2－ 4向LixCoO2电极迁移
D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高
【答案】B
9．【2025年全国卷】某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET) 碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。
电解时，下列说法错误的是
A. 阳极区pH下降
B. OH－从阴极区向阳极区迁移
C. 阴极发生反应NO3－+7H2O+8e =NH3·H2O+9OH－
D. 阴极转化1mol NO3－，阳极将生成4 mol HOCH COO－
【答案】D
10．【2025年四川卷】最近，我国科学工作者制备了一种Ni-CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的NO－ 3为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的NO－ 3逐步还原为NH3。
下列说法错误的是
A. 放电时，负极区游离的OH－数目保持不变
B. 放电时、还原1.0 mol NO－ 3为NH3，理论上需要8.0 mol氢原子
C. 充电时，OH－从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D. 充电时，电池总反应为4[Al(OH)4]－==4Al+6H2O+4OH－+3O2
【答案】A
11.【2025年陕晋青宁卷】我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚（TY）合成了百里醌（TQ）。电极b表面的主要反应历程见图（灰球表示电极表面催化剂）。下列说法错误的是
A．电解时，H+从右室向左室移动 B．电解总反应：TY+H2OTQ+2H2↑
C．以为原料，也可得到TQ D．用18O标记电解液中的水，可得到
【答案】D
12.【2025年河南卷】一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是
A．Ⅱ为阳离子交换膜
B．电极a附近溶液的pH减小
C．电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4－+e－=[Fe(CN)6]3－
D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl
【答案】D
13. 【2023年云南卷】一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中H2O解离的H+和OH 在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4] +H+ = B(OH)3+H2O。下列说法错误的是
A．Pt电极反应：4OH ―4e = O2↑+ 2H2O
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
【答案】C
14.【2023年湖北卷】某电化学制冷系统的装置如图所示。[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动（①→②→③→④→①）实现制冷。装置只通过热交换区域 I 和II与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是
A．阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e－＝[Fe(H2O)6]2+
B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断[Fe(H2O)6]2+比[Fe(H2O)6]3+稳定
C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换
D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+离子结构的改变
【答案】B
15.【2023·浙江省6月选考】氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是(　　)
A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
三、知识重构
1. 构建电化学装置（原电池、电解池）四要素
（1）电极反应：氧化反应、还原反应
（2）电极材料
（3）电子导体
（4）离子导体
2. 原电池、电解池工作原理
3. 电极反应式书写方法
4. 熟练理解、掌握教材中的化学电源方程式
5.原电池考查方式
6. 电化学试题分析思路
7. 电化学计算试题分析思路
8. 串联电路的解题流程
9. 离子交换膜类型及特点
离子交换膜：含离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜。
交换膜类型 阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜
允许通过的离子及移动方向 阳离子→原电池正极（电解池阴极） 阴离子→原电池负极（电解池阳极） 中间层中的H2O解离出H＋和OH－，H＋移向原电池的正极（电解池的阴极），OH－移向原电池的负极（电解池的阳极） 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H＋通过，氯离子交换膜只允许Cl－通过
通性 无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极（正极或阴极），阴离子均移向失电子的一极（负极或阳极）
四、模型建构
1.原理维度
氧化反应和还原反应分别在两个电极发生，两电极间存在电势差
2.装置维度
电极反应物、电极材料、电子导体和离子导体4个核心构成要素，形成闭合回路1．(2024·全国甲卷，12)科学家使用δ MnO2研制了一种MnO2 Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后，MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是(　　)
A．充电时，Zn2＋向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应Zn＋2MnO2===ZnMn2O4
C．放电时，正极反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－
D．放电时，Zn电极质量减少0.65 g，MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH
2．(2024·新课标卷，12)一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述错误的是(　　)
A．电池总反应为：2C6H12O6＋O2===2C6H12O7
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D．两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
3．(2024·河北卷，13)我国科技工作者设计了如图所示的可充电Mg-CO2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===MgC2O4
B．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1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2
4．(2024·山东卷，13)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解和催化相结合的循环方式，可实现高效制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．电极a连接电源负极
B．加入Y的目的是补充NaBr
C．电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br－)＝3∶2
5．(2024·浙江6月选考，13)金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
图1 图2
下列说法正确的是(　　)
A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
6．(2024·江苏卷，8)碱性锌锰电池的总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH，电池构造示意图如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．电池工作时，MnO2发生氧化反应
B．电池工作时，OH－通过隔膜向正极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
7．(2024·安徽卷，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如图。该电池分别以Zn-TCPP(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：I＋ZnZn2＋＋3I－
C．充电时，阴极被还原的Zn2＋主要来自Zn-TCPP
D．放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子
8．(2024·黑吉辽，12)“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↑
9．(2024·湖北卷，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－??[OCH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H·。下列说法错误的是(　　)
A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小
B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离
C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－===CHOCOOH＋H2O
10．(2024·湖南卷，10)在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．电解时，OH－向Ni电极移动
B．生成C6N的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O
C．电解一段时间后，溶液pH升高
D．每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16
11．(2024·甘肃卷)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－===2O2－
C．工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
12．(2024·广东卷，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是(　　)
A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑
B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g
D．理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
第6讲-化电之恋：新型电池和电解原理的应用答案及解析
1答案：C　
解析：充电时Zn2＋向阴极移动，A错误；由题意知，放电时，MnO2转化为MnOOH和ZnMn2O4，B错误；放电时，MnO2电极为正极，发生的反应有MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－，C正确；根据放电时Zn电极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋可知，Zn电极质量减少0.65 g(0.01 mol)时，电路中通过0.02 mol电子，故MnO2电极有0.02 mol MnO2发生反应，但MnO2转化为MnOOH和少量ZnMn2O4，故生成的MnOOH的量小于0.020 mol，D错误。
2答案：C
解析：由题图分析知，该电池的总反应为2C6H12O6＋O2===2C6H12O7，A正确；由题图可知，b电极上发生转化：CuO→Cu2O→CuO，反应前后CuO的性质和数目不变，故b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B正确；根据电极的总反应式可知，当消耗18 mg(0.1 mmol)葡萄糖时，消耗0.05 mmol O2，O2在a极上反应生OH－，共转移0.2 mmol电子，故理论上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；原电池中，阳离子向正极迁移，b电极为负极，a电极为正极，故两电级间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a，D正确。
3答案：C
解析：由题图可知，放电时，电池的总反应为2CO2＋Mg===MgC2O4，A正确；充电时多孔碳纳米管电极作阳极，与电源正极相连，B正确；充电时，Mg电极作阴极，电子由电源负极经外电路流向Mg电极，C错误；放电时，CO2中C由＋4价降为＋3价，故转移1 mol电子时，理论上可转化1 mol CO2，D正确。
4答案：B
解析：电极b上Br－发生失电子的氧化反应转化成BrO，电极b为阳极，电极反应为Br－ －6e－＋3H2O===BrO＋6H＋；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H＋＋6e－===3H2↑；电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑；催化循环阶段BrO被还原成Br－循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2。根据分析，电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；根据分析，电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段BrO被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，B项错误；根据分析，电解总反应式为Br－＋3H2OBrO＋3H2↑，C项正确；催化阶段，Br元素的化合价由＋5价降至－1价，生成1 mol Br－得到6 mol电子，O元素的化合价由－2价升至0价，生成1 mol O2失去4 mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br－)＝6∶4＝3∶2，D项正确。
5答案：B
解析：图1为牺牲阳极法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，失去电子被氧化；图2为外加电流法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，其本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的Cl－，A不正确；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的H＋放电外，海水中溶解的O2也会竞争放电，故可发生O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B正确；图2为外加电流法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好，腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明从牺牲阳极或外加电源传递过来的电子阻止了Fe－2e－===Fe2＋的发生，钢闸门不发生化学反应，但是牺牲阳极发生了氧化反应，辅助阳极上也发生了氧化反应，D不正确。
6答案：C
解析：电池分析
MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，MnO2作氧化剂，发生还原反应，A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，B错误；温度较低时，反应速率会降低，C正确；MnO2转化为MnOOH，Mn由＋4价降为＋3价，每生成1 mol MnOOH，转移电子数为1×6.02×1023，D错误。
7答案：C
解析：标注框内Zn和N之间存在配位键，N和C、C和C、C和H之间存在共价键，A项正确；放电时Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Zn-TCPP为正极，电极反应式为I＋2e－===3I－，则电池总反应为Zn＋IZn2＋＋3I－，B项正确；充电时Zn为阴极，阴极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，Zn2＋来自电解质溶液，C项错误；根据放电时负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋知，消耗0.65 g Zn，即0.01 mol Zn，理论上转移0.02 mol电子，D项正确。
8答案：A　
解析：
电极 电极名称 电极反应式
a 阴极 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
b 阳极 2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
传统电解水过程中每转移4 mol e－可制得2 mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e－，阴、阳极均可产生2 mol 氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH－通过交换膜向b极区移动，C正确；由上述分析可知，D正确。
9答案：B
解析：左侧PbCu电极的Pb表面，发生脱氧的还原反应，Cu表面，发生脱氧、加氢的还原反应，因此PbCu电极为阴极；根据题干信息，右侧Cu电极上发生失电子的氧化反应，因此Cu电极为阳极。
根据题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－??HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－??[OCH2O]2－＋H2O、[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；根据阳极总反应可知，每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c(OH－)减小，A正确；由题给信息知，阴极H2C2O4、NH2OH得电子转化为H3N＋CH2COOH，电极反应式为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋7H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，每生成1 mol H3N＋CH2COOH，电路中通过6 mol e－，双极膜中需有 6 mol H2O解离出6 mol H＋向阴极迁移，B错误；双极膜中H2O解离出的H＋向阴极移动，因此H2C2O4在阴极Pb电极上转化为OHCCOOH的反应为H2C2O4＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D正确。
10答案：B
解析：由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，发生还原反应，为阴极，电解质溶液为KOH溶液，则电极反应为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；Pt电极C3N8H4失去电子生成C6N，作阳极，电极反应为：2C3N8H4＋8OH－－4e－===C6N＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，则电解过程中发生的总反应主要为：2C3N8H4＋4OH－===C6N＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段时间后，溶液pH降低，B正确，C错误；由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即OH－向Pt电极移动，A错误；根据电解总反应可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随少量O2生成，发生电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，则生成1 mol H2时得到的部分电子由OH－放电提供，所以生成K4C6N16的物质的量小于0.5 mol，D错误。
11答案：B
解析：多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O＋4e－===2H2＋2O2－；多孔电极2上O2－发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2－－4e－===O2，B错误；电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A正确；工作时，阴离子O2－向阳极移动，即O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2，C正确；电解总反应为2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)，分解2 mol H2O转移4 mol电子，则理论上电源提供2 mol电子能分解1 mol H2O，D正确。
12答案：C
解析：该装置为电解池，可用于湿法冶铁的研究，则左侧Fe2O3得电子生成Fe，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极。右侧溶液为饱和食盐水，Cl－放电产生氯气，电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑；左侧电极Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－；中间为阳离子交换膜，Na＋由阳极向阴极移动。由分析可知，阳极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；由分析可知，阴极反应为：Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－，消耗水产生OH－，阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高，B正确；由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g，C错误；由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加6×23 g＝138 g，D正确。

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