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专题微课(三)　两类电化学模型的理解与应用
　　高考命题采用的电化学装置情境材料由于时代感强、素材陌生、信息复杂,让不少考生未做题先惧三分,但具有起点高落点低的特点。对于此类题目,解题时不要过多纠结新颖无用的情境材料,而是从电化学装置的原理着手,先分清两池(原电池、电解池),再判定两极(负或正、阴或阳),最后确定两路(内电路、外电路),就能化繁为简,顺利解答。
一、原电池模型的理解与应用
高考领航
1.(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时,电极Ⅱ上MnO2减少;电极材料每转移1 mol电子,对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是 (　　)
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为MnS-2e-==S+Mn2+
D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
2.(2025·山东卷改编)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极为正极
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
3.(2025·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
重点破障
1.原电池模型分析
[注意]　原电池正、负极的判断不仅与电极材料的性质有关,还与电解质溶液有关,不要形成活泼金属一定作负极的思维定式。如以Cu、Fe为电极,浓硝酸为电解质溶液时构成的原电池负极是Cu。
2.电极反应式的书写
(1)书写步骤
(2)示例:CH3OH燃料电池中的介质为KOH溶液,则负极反应为CH3OH-6e-+8OH-==C+6H2O,正极反应为O2+6e-+3H2O==6OH-,总反应式为CH3OH+O2+2OH-==C+3H2O。
强训提能
1.(2025·东莞模拟)锂离子电池及其迭代产品依然是目前世界上主流的手机电池。科学家近期研发的一种新型的Ca LiFePO4可充电电池的原理示意图如图,电池反应为xCa2++2LiFePO4xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+,下列说法正确的是 (　　)
A.放电时,钙电极为负极,发生还原反应
B.充电时,Li1-xFePO4/LiFePO4电极的电极反应式为LiFePO4-xe-==Li1-xFePO4+xLi+
C.锂离子导体膜的作用是允许Li+和水分子通过,同时保证Li+定向移动以形成电流
D.充电时,当转移0.2 mol电子时,理论上阴极室中电解质的质量减轻4.0 g
2.(2025·邯郸模拟)目前发展势头强劲的绿色环保储能电池——钒电池的工作原理如图所示,放电时电子由B极沿导线向A极移动,电解质溶液含硫酸,下列说法错误的是 (　　)
A.电池工作时A极的电势低于B极,充电时A极与电源正极连接
B.放电时H+由B极经离子交换膜向A极移动
C.充电时A极的电极反应式为VO2+-e-+H2O==V+2H+
D.电解液在电池内循环带出部分热量,使电池更安全
3.(2025·武汉模拟)微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品,图1为其工作原理,图2为废水中Cr2离子浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是 (　　)
A.M为电源负极,有机物被氧化
B.处理1 mol Cr2时有6 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移
C.电池工作时,N极附近溶液pH增大
D.Cr2离子浓度较大时,可能会造成还原菌失活
二、电解池模型的理解与应用
高考领航
1.(2025·甘肃卷)我国科研工作者设计了一种Mg 海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如下图)。以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 (　　)
A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B.在外电路中,电子从电极1流向电极4
C.电极3的反应为4OH--4e-==2H2O+O2↑
D.理论上,每通过2 mol电子,可产生1 mol H2
2.(2025·河北卷)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,S向LixCoO2电极迁移
D.电解过程中,阳极附近溶液pH升高
3.(2025·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,可推断比[Fe(H2O)6]3+稳定
C.多孔隔板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
重点破障
1.电解池模型分析
2.电解计算的“三方法”
强训提能
1.(2025·巴中一诊)电解法制取苯甲酸甲酯的相关原理如图所示。下列有关说法正确的是 (　　)
A.a为直流电源的正极,电子流向为b→N→M→a
B.M极的电极反应为SO2+2Br--2e-==SO2Br2
C.生成22.4 L H2时,理论上可得136 g苯甲酸甲酯
D.SO2+Na2SO3 Na2S2O5属于氧化还原反应
2.(2025·聊城一模)为了从海水中提取锂,某团队设计了如图所示的电解池。保持电源正负极不变,每运行一段时间后,将甲池、乙池电极两两互换,在乙池中实现锂的富集。下列说法正确的是 (　　)
A.膜a为阴离子交换膜
B.电极1应与电极3互换
C.电极4连接电源的负极
D.理论上,电路通过1 mol电子时,乙池中电解液质量增加42.5 g
3.(2025·广州模拟)一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.与导电碳布相连的一极为电源的负极
B.反应一段时间后,阴极区和阳极区溶液的pH均减小
C.理论上每将2 mol N处理为N2,阳极区溶液减少28 g
D.若该电池在高温下工作,其处理废水的效率会下降
专题微课(三)　两类电化学模型的理解与应用
一、原电池模型的理解与应用　
[高考领航]
1.选B　放电时,电极Ⅱ上MnO2减少,说明MnO2转化为Mn2+,化合价降低,发生还原反应,为原电池的正极,由于电解质溶液为MnSO4溶液,故电解质应为酸性溶液,正极反应为MnO2+2e-+4H+==Mn2++2H2O;则电极Ⅰ为原电池的负极,MnS失去电子生成S和Mn2+,负极反应为MnS-2e-==S+Mn2+。由分析可知,放电时电极Ⅱ为正极,故充电时电极Ⅱ为阳极,A正确;由分析可知,放电时电极Ⅱ为正极,正极反应为MnO2+2e-+4H+==Mn2++2H2O,反应消耗H+,溶液的pH升高,B错误;由分析可知,放电时电极Ⅰ为原电池的负极,负极反应为MnS-2e-==S+Mn2+,C正确;根据放电时负极反应,可知充电时阴极反应为S+Mn2++2e-==MnS,每消耗16 g S,即0.5 mol S,转移1 mol电子,据题意可知,能提供的理论容量为26.8 A·h,D正确。
2.选C　全铁液流电池原理为2Fe3++Fe==3Fe2+,a极发生Fe-2e-==Fe2+,为负载铁的石墨电极作负极,b极发生Fe3++e-==Fe2+,发生还原反应,b为石墨电极,作正极,据此解题。两极通过阴离子平衡电荷,隔膜允许阴离子通过,为阴离子交换膜,A错误;根据分析,放电时,a极为负极,b极为正极,B错误;充电时,a接电源负极,为阴极,电极反应式为Fe2++2e-==Fe,b接电源正极,为阳极,发生的电极反应式为Fe2+-e-==Fe3+,两极的Fe2+均减少,C正确;根据总反应方程式2Fe3++Fe==3Fe2+可知,Fe3+减少1 mol,Fe2+增加1.5 mol,D错误。
3.选C　金属锂易失去电子,则放电时,惰性电极为负极,气体扩散电极为正极,电池在使用前需先充电,目的是将LiH2PO4解离为Li+和H2P,则充电时,惰性电极为阴极,电极反应为Li++e-==Li,阳极为气体扩散电极,电极反应为H2-2e-+2H2P==2H3PO4,放电时,惰性电极为负极,电极反应为Li-e-==Li+,气体扩散电极为正极,电极反应为2H3PO4+2e-==2H2P+H2↑,据此解答。放电时,Li+会通过固体电解质进入电解质溶液,同时正极会生成H2进入储氢容器,当转移2 mol电子时,电解质溶液质量增加7 g·mol-1×2 mol-1 mol×2 g·mol-1=12 g,即电解质溶液质量会增大,A错误;放电时,由正、负电极反应可知,总反应为2Li+2H3PO4==H2↑+2LiH2PO4,B错误;充电时,Li+向阴极移动,即Li+向惰性电极移动,C正确;充电时每转移1 mol电子,会有1 mol H+与H2P结合生成H3PO4,但不知道电解液的体积,无法计算c(H+)降低了多少,D错误。
[强训提能]
1.选B　放电时,Ca失电子转化为Ca2+,则钙电极为负极,Li1-xFePO4/LiFePO4电极为正极;充电时,钙电极为阴极,Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极,A不正确。充电时,Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极,LiFePO4失电子转化为Li1-xFePO4和Li+,电极反应式为LiFePO4-xe-==Li1-xFePO4+xLi+,B正确。Ca的金属性强,能与水发生剧烈反应,锂离子导体膜不允许水分子通过,锂离子导体膜允许Li+通过,其主要作用是允许Li+定向移动,构成闭合回路,从而形成电流,C不正确。充电时,当转移0.2 mol电子时,理论上阴极室电解质中0.1 mol Ca2+得电子生成0.1 mol Ca,同时迁移入Li+ 0.2 mol,质量减轻0.1 mol×40 g·mol-1-0.2 mol×7 g·mol-1=2.6 g,D不正确。
2.选A　放电时电子由B极沿导线移向A极,则放电时B极为原电池的负极,该极发生氧化反应为V2+-e-==V3+;放电时,A为正极,该极发生还原反应为V+e-+2H+==VO2++H2O。电池工作时A为正极、B为负极,A极的电势高于B极,充电时A极为阳极,与电源正极连接,A错误;放电时阳离子移向正极、阴离子移向负极,所以H+移向A极,B正确;放电时A极反应为V+e-+2H+==VO2++H2O,充电时为其逆过程:VO2+-e-+H2O==V+2H+,C正确;此电池的电解液在电池内循环带出部分热量,防止温度过高使电池更安全,D正确。
3.选B　由题图可知,该电池中有机物在微生物的作用下发生氧化反应生成CO2,所以 M为电源负极,有机物被氧化,A正确;处理1 mol Cr2时需要6 mol电子,但是同时也会有定量的氧气得到电子,从交换膜左侧向右迁移的氢离子的物质的量大于6 mol,B错误;由图可知,电池工作时,N极上氧气得到电子与氢离子结合成水,所以氢离子浓度减小,N附近溶液pH增大,C正确;由题可知,当Cr2离子浓度较大时,其去除率几乎为0,又因为其有强氧化性和毒性,所以可能会造成还原菌的蛋白质变性而失活,D正确。
二、电解池模型的理解与应用　
[高考领航]
1.选D　由题图可知,左侧为原电池,右侧为电解池,电极1为负极,发生氧化反应,电极反应为Mg-2e-+2OH-==Mg(OH)2,电极2为正极,发生还原反应,电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-,右侧为电解池,电极3为阳极,产生氧气,电极4为阴极,产生氢气。催化剂生长在泡沫镍电极上可加快电解速率,提高催化效率,A正确;根据分析,电极1是负极,电极4为阴极,电子从电极1流向电极4,B正确;由分析可知,电极3为阳极,发生氧化反应,生成氧气,电极3的反应为4OH--4e-==2H2O+O2↑,C正确;根据分析可知,电极2和电极4均产生氢气,理论上,每通过2 mol电子,可产生2 mol H2,D错误。
2.选B　由装置图可知,该装置中有直流电源,为电解池,则LixCoO2(x<1) 转化为LiCoO2过程中,Co元素化合价由+(4-x)降为+3,LixCoO2得电子发生还原反应,为阴极,电极反应为LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+==LiCoO2,Pt电极为阳极,失电子,发生还原反应,电极反应为2H2O-4e-==O2↑+4H+,据此回答。由分析知,LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+==LiCoO2,A错误;由电极反应式可知,产生标准状况下5.6 L(即0.25 mol)O2时转移1 mol 电子,理论上转化 mol的LixCoO2,B正确;S为阴离子,应向阳极移动,即向Pt电极迁移,C错误;由阳极电极反应式可知,电解过程中,阳极产生H+、消耗H2O,酸性增强,则阳极附近pH降低,D错误。
3.选B　由题图可知,左侧电极发生反应[Fe(H2O)6]2+-e-==[Fe(H2O)6]3+,则左侧为阳极,右侧电极反应为[Fe(H2O)6]3++e-==[Fe(H2O)6]2+,则右侧电极为阴极,据此解答。由分析可知,阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e-==[Fe(H2O)6]2+,A正确;已知②处的电解液温度比①处的低,则可推断[Fe(H2O)6]3++e-==[Fe(H2O)6]2+是吸热反应,无法推断[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+的稳定性,B错误;多孔隔板可以阻止两电极区的溶液对流,可阻止热交换,C正确;题干明确指出电子转移过程非常快,物质结构来不及改变,这意味着电子转移(即氧化还原反应)本身不会直接导致结构变化,热效应实际上来源于电子转移完成后,新生成的离子:[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化,D正确。
[强训提能]
1.选B　由图中氢气在铂电极(N)生成可知,N极为阴极(接电源负极b),石墨电极(M)则为阳极(接电源正极a)。外电路中电子应从阳极M流向电源正极a,再经电源内部到负极b,最后到阴极N,电子不能经过电解质溶液,A错误;在阳极(M)上,SO2被氧化生成SO2Br2,电极反应为SO2+2Br--2e-==SO2Br2,B正确;没说明标况,不能计算,C错误;反应SO2+Na2SO3 Na2S2O5,硫元素的化合价均为+4,无化合价变化,故不属于氧化还原反应,D错误。
2.选D　保持电源正负极不变,每运行一段时间后, 将甲池、乙池电极两两互换,在乙池中实现锂的富集,说明电极1上电极反应式为Li++e-+FePO4==LiFePO4,电极1为阴极,则电极2、3、4分别是阳极、阴极、阳极,电极4上发生的电极反应式为LiFePO4-e-==Li++FePO4。由于电极1上电极反应需要消耗锂离子,所以膜a为阳离子交换膜,A错误;电极1应与电极4互换,B错误;电极4为阳极,所以电极4连接电源的正极,C错误;乙池中,电极3上电极反应式为AgCl+e-==Ag+Cl-,电极4的电极反应式为LiFePO4-e-==Li++FePO4。理论上,电路通过1 mol电子时,乙池中电解液增加的质量相当于1 mol LiCl的质量,质量为1 mol×42.5 g·mol-1=42.5 g,D正确。
3.选C　左侧电极上N转化为NH2OH,N2H4转化为N2,N元素化合价升高,左侧为阳极,阳极总反应为2N-6e-==N2↑+8H+,右侧为阴极,电极反应为[Fe(CN)6]3-+e-==[Fe(CN)6]4-。导电碳刷作阳极,故导电碳布是阴极,与导电碳布相连的一极为电源的负极,A正确。阳极总反应为2N-6e-==N2↑+8H+,转移电子数目与迁移到右侧阴极区的H+数目相等,因此随着反应进行,阳极区氢离子浓度增大,pH减小;阴极反应为[Fe(CN)6]3-+e-==[Fe(CN)6]4-,转移电子数目与迁移过来的H+数目相等,因此随着反应进行,阴极区氢离子浓度增大,pH减小,B正确。理论上每将2 mol N处理为N2,转移6 mol电子,生成1 mol N2(28 g)逸出,同时有6 mol H+(6 g)迁移到右侧阴极区,因此阳极区溶液质量减少28 g+6 g =34 g,C错误。若该电池在高温下工作,厌氧氨氧化菌催化效果降低甚至失去活性,其处理废水的效率会下降,故D正确。
8 / 8(共58张PPT)
专题微课(三)　两类电化学模型的理解与应用
高考命题采用的电化学装置情境材料由于时代感强、素材陌生、信息复杂，让不少考生未做题先惧三分，但具有起点高落点低的特点。对于此类题目，解题时不要过多纠结新颖无用的情境材料，而是从电化学装置的原理着手，先分清两池(原电池、电解池)，再判定两极(负或正、阴或阳)，最后确定两路(内电路、外电路)，就能化繁为简，顺利解答。
目 录
一、原电池模型的理解与应用
二、电解池模型的理解与应用
专题质量评价
01
一、原电池模型的理解与应用
高考领航
√
1.(2025·广东卷)一种高容量水系电池示意图如图。已知:放电时，电极Ⅱ上MnO2减少;电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是 (　　)
A.充电时Ⅱ为阳极
B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C.放电时负极反应为MnS-2e-==S+Mn2+
D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
解析:放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明MnO2转化为Mn2+，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，由于电解质溶液为MnSO4溶液，故电解质应为酸性溶液，正极反应为MnO2+2e-+4H+==Mn2++2H2O;则电极Ⅰ为原电池的负极，MnS失去电子生成S和Mn2+，负极反应为MnS-2e-==S+Mn2+。由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确;由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为MnO2+2e-+4H+==Mn2++2H2O，反应消耗H+，溶液的pH升高，B错误;由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池的负极，负极反应为MnS-2e-==S+Mn2+，C正确;根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为S+Mn2++2e-==MnS，每消耗16 g S，即0.5 mol S，转移1 mol电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。
2.(2025·山东卷改编)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极为正极
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
√
解析:全铁液流电池原理为2Fe3++Fe==3Fe2+，a极发生Fe-2e-==Fe2+，为负载铁的石墨电极作负极，b极发生Fe3++e-==Fe2+，发生还原反应，b为石墨电极，作正极，据此解题。两极通过阴离子平衡电荷，隔膜允许阴离子通过，为阴离子交换膜，A错误;根据分析，放电时，a极为负极，b极为正极，B错误;充电时，a接电源负极，为阴极，电极反应式为Fe2++2e-==Fe，b接电源正极，为阳极，发生的电极反应式为Fe2+-e-==Fe3+，两极的Fe2+均减少，C正确;根据总反应方程式2Fe3++Fe==3Fe2+可知，Fe3+减少1 mol，Fe2+增加1.5 mol，D错误。
3.(2025·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
√
解析:金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，目的是将LiH2PO4解离为Li+和H2P，则充电时，惰性电极为阴极，电极反应为Li++e-==Li，阳极为气体扩散电极，电极反应为H2-2e-+2H2P==2H3PO4，放电时，惰性电极为负极，电极反应为Li-e-==Li+，气体扩散电极为正极，电极反应为2H3PO4+2e-==2H2P+H2↑，据此解答。放电时，Li+会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成H2进入储氢容器，当转移
2 mol电子时，电解质溶液质量增加7 g·mol-1×2 mol-1 mol×2 g·mol-1=12 g，即电解质溶液质量会增大，A错误;放电时，由正、负电极反应可知，总反应为2Li+2H3PO4==H2↑+2LiH2PO4，B错误;充电时，Li+向阴极移动，即Li+向惰性电极移动，C正确;充电时每转移1 mol电子，会有1 mol H+与H2P结合生成H3PO4，但不知道电解液的体积，无法计算c(H+)降低了多少，D错误。
重点破障
1.原电池模型分析
[注意]　原电池正、负极的判断不仅与电极材料的性质有关，还与电解质溶液有关，不要形成活泼金属一定作负极的思维定式。如以Cu、Fe为电极，浓硝酸为电解质溶液时构成的原电池负极是Cu。
2.电极反应式的书写
(1)书写步骤
(2)示例:CH3OH燃料电池中的介质为KOH溶液，则负极反应为CH3OH-6e-+8OH-==C+6H2O，正极反应为O2+6e-+3H2O==6OH-，总反应式为CH3OH+O2+2OH-==C+3H2O。
强训提能
√
1.(2025·东莞模拟)锂离子电池及其迭代产品依然是目前世界上主流的手机电池。科学家近期研发的一种新型的Ca LiFePO4可充电电池的原理示意图如图，电池反应为xCa2++2LiFePO4 xCa+2Li1-xFePO4+2xLi+，下列说法正确的是(　 )
A.放电时，钙电极为负极，发生还原反应
B.充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极的
电极反应式为LiFePO4-xe-==Li1-xFePO4+xLi+
C.锂离子导体膜的作用是允许Li+和水分子通过，同时保证Li+定向移动以形成电流
D.充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上阴极室中电解质的质量减轻4.0 g
解析:放电时，Ca失电子转化为Ca2+，则钙电极为负极，Li1-xFePO4/
LiFePO4电极为正极;充电时，钙电极为阴极，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，A不正确。充电时，Li1-xFePO4/LiFePO4电极为阳极，LiFePO4失电子转化为Li1-xFePO4和Li+，电极反应式为LiFePO4-xe-==Li1-xFePO4+xLi+，B正确。Ca的金属性强，能与水发生剧烈反应，锂离子导体膜不允许水分子通过，锂离子导体膜允许Li+通过，其主要作用是允许Li+定向移动，构成闭合回路，从而形成电流，
C不正确。充电时，当转移0.2 mol电子时，理论上阴极室电解质中0.1 mol Ca2+得电子生成0.1 mol Ca，同时迁移入Li+ 0.2 mol，质量减轻0.1 mol×40 g·mol-1-0.2 mol×7 g·mol-1=2.6 g，D不正确。
√
2.(2025·邯郸模拟)目前发展势头强劲的绿色环保储能电池——钒电池的工作原理如图所示，放电时电子由B极沿导线向A极移动，电解质溶液含硫酸，下列说法错误的是 (　　)
A.电池工作时A极的电势低于B极，充电时A极与电源正极连接
B.放电时H+由B极经离子交换膜向A极移动
C.充电时A极的电极反应式为VO2+-e-+H2O==V+2H+
D.电解液在电池内循环带出部分热量，使电池更安全
解析:放电时电子由B极沿导线移向A极，则放电时B极为原电池的负极，该极发生氧化反应为V2+-e-==V3+;放电时，A为正极，该极发生还原反应为V+e-+2H+==VO2++H2O。电池工作时A为正极、B为负极，A极的电势高于B极，充电时A极为阳极，与电源正极连接，A错误;放电时阳离子移向正极、阴离子移向负极，所以H+移向A极，B正确;放电时A极反应为V+e-+2H+==VO2++H2O，充电时为其逆过程:VO2+-e-+H2O==V+2H+，C正确;此电池的电解液在电池内循环带出部分热量，防止温度过高使电池更安全，D正确。
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3.(2025·武汉模拟)微生物燃料电池在净化废水的同时能获得能源或得到有价值的化学产品，图1为其工作原理，图2为废水中Cr2离子浓度与去除率的关系。下列说法不正确的是(　　)
A.M为电源负极，有机物被氧化
B.处理1 mol Cr2时有6 mol H+从交换膜左侧向右侧迁移
C.电池工作时，N极附近溶液pH增大
D.Cr2离子浓度较大时，可能会造成还原菌失活
解析:由题图可知，该电池中有机物在微生物的作用下发生氧化反应生成CO2，所以 M为电源负极，有机物被氧化，A正确;处理1 mol Cr2时需要6 mol电子，但是同时也会有定量的氧气得到电子，从交换膜左侧向右迁移的氢离子的物质的量大于6 mol，B错误;由图可知，电池工作时，N极上氧气得到电子与氢离子结合成水，所以氢离子浓度减小，N附近溶液pH增大，C正确;由题可知，当Cr2离子浓度较大时，其去除率几乎为0，又因为其有强氧化性和毒性，所以可能会造成还原菌的蛋白质变性而失活，D正确。
02
二、电解池模型的理解与应用
√
1.(2025·甘肃卷)我国科研工作者设计了一种Mg 海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如下图)。以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 (　　)
A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B.在外电路中，电子从电极1流向电极4
C.电极3的反应为4OH--4e-==2H2O+O2↑
D.理论上，每通过2 mol电子，可产生1 mol H2
高考领航
解析:由题图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1为负极，发生氧化反应，电极反应为Mg-2e-+2OH-==Mg(OH)2，电极2为正极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-==H2↑+2OH-，右侧为电解池，电极3为阳极，产生氧气，电极4为阴极，产生氢气。催化剂生长在泡沫镍电极上可加快电解速率，提高催化效率，A正确;根据分析，电极1是负极，电极4为阴极，电子从电极1流向电极4，B正确;由分析可知，电极3为阳极，发生氧化反应，生成氧气，电极3的反应为4OH--4e-==2H2O+O2↑，C正确;根据分析可知，电极2和电极4均产生氢气，理论上，每通过2 mol电子，可产生2 mol H2，D错误。
√
2.(2025·河北卷)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，S向LixCoO2电极迁移
D.电解过程中，阳极附近溶液pH升高
解析:由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则LixCoO2(x<1) 转化为LiCoO2过程中，Co元素化合价由+(4-x)降为+3，LixCoO2得电子发生还原反应，为阴极，电极反应为LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+==LiCoO2，Pt电极为阳极，失电子，发生还原反应，电极反应为2H2O-4e-==O2↑+4H+，据此回答。由分析知，LixCoO2电极上发生的反应:LixCoO2+(1-x)e-+(1-x)Li+==LiCoO2，A错误;由电极反应式可知，产生标准状况下5.6 L(即0.25 mol)O2时转移1 mol 电子，理论上转化 mol的LixCoO2，B正确;S为阴离子，应向阳极移动，即向Pt电极迁移，C错误;由阳极电极反应式可知，电解过程中，阳极产生H+、消耗H2O，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误。
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3.(2025·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，可推断比[Fe(H2O)6]3+稳定
C.多孔隔板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　　
解析:由题图可知，左侧电极发生反应[Fe(H2O)6]2+-e-==[Fe(H2O)6]3+，则左侧为阳极，右侧电极反应为[Fe(H2O)6]3++e-==[Fe(H2O)6]2+，则右侧电极为阴极，据此解答。由分析可知，阴极反应为[Fe(H2O)6]3++e-==[Fe(H2O)6]2+，A正确;已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断[Fe(H2O)6]3++e-==[Fe(H2O)6]2+是吸热反应，无法推断[Fe(H2O)6]3+和[Fe(H2O)6]2+的稳定性，B错误;多孔隔板可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确;题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变，这意味着电子转移(即氧化还原反应)本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子:[Fe(H2O)6]2+和[Fe(H2O)6]3+因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确。
1.电解池模型分析
重点破障
2.电解计算的“三方法”
1.(2025·巴中一诊)电解法制取苯甲酸甲酯的相关原理如图所示。下列有关说法正确的是 (　　)
A.a为直流电源的正极，电子流向为b→N→M→a
B.M极的电极反应为SO2+2Br--2e-==SO2Br2
C.生成22.4 L H2时，理论上可得136 g苯甲酸甲酯
D.SO2+Na2SO3 Na2S2O5属于氧化还原反应
强训提能
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解析:由图中氢气在铂电极(N)生成可知，N极为阴极(接电源负极b)，石墨电极(M)则为阳极(接电源正极a)。外电路中电子应从阳极M流向电源正极a，再经电源内部到负极b，最后到阴极N，电子不能经过电解质溶液，A错误;在阳极(M)上，SO2被氧化生成SO2Br2，电极反应为SO2+2Br--2e-==SO2Br2，B正确;没说明标况，不能计算，C错误;反应SO2+Na2SO3 Na2S2O5，硫元素的化合价均为+4，无化合价变化，故不属于氧化还原反应，D错误。
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2.(2025·聊城一模)为了从海水中提取锂，某团队设计了如图所示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将甲池、乙池电极两两互换，在乙池中实现锂的富集。下列说法正确的是 (　　)
A.膜a为阴离子交换膜
B.电极1应与电极3互换
C.电极4连接电源的负极
D.理论上，电路通过1 mol电子时，乙池中电解液质量增加42.5 g
解析:保持电源正负极不变，每运行一段时间后， 将甲池、乙池电极两两互换，在乙池中实现锂的富集，说明电极1上电极反应式为Li++e-+FePO4==LiFePO4，电极1为阴极，则电极2、3、4分别是阳极、阴极、阳极，电极4上发生的电极反应式为LiFePO4-e-==Li++FePO4。由于电极1上电极反应需要消耗锂离子，所以膜a为阳离子交换膜，A错误;电极1应与电极4互换，B错误;电极4为阳极，所以电极4连接电源的正极，C错误;乙池中，电极3上电极反应式为AgCl+e-==Ag+Cl-，电极4的电极反应式为LiFePO4-e-==Li++FePO4。理论上，电路通过1 mol电子时，乙池中电解液增加的质量相当于1 mol LiCl的质量，质量为1 mol×42.5 g·mol-1=42.5 g，D正确。
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3.(2025·广州模拟)一种厌氧氨氧化菌生物电解池处理生活含氮废水的工作原理如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.与导电碳布相连的一极为电源的负极
B.反应一段时间后，阴极区和阳极区溶液的pH均减小
C.理论上每将2 mol N处理为N2，阳极区溶液减少28 g
D.若该电池在高温下工作，其处理废水的效率会下降
解析:左侧电极上N转化为NH2OH，N2H4转化为N2，N元素化合价升高，左侧为阳极，阳极总反应为2N-6e-==N2↑+8H+，右侧为阴极，电极反应为[Fe(CN)6]3-+e-==[Fe(CN)6]4-。导电碳刷作阳极，故导电碳布是阴极，与导电碳布相连的一极为电源的负极，A正确。阳极总反应为2N-6e-==N2↑+8H+，转移电子数目与迁移到右侧阴极区的H+数目相等，因此随着反应进行，阳极区氢离子浓度增大，pH减小;阴极反应为[Fe(CN)6]3-+e-==[Fe(CN)6]4-，转移电子数目与迁移过来的H+数目相等，因此随着反应进行，阴极区氢离子浓度增大，pH减小，B正确。理论上每将2 mol N处理为N2，转移6 mol电子，生成1 mol N2(28 g)逸出，同时有6 mol H+(6 g)迁移到右侧阴极区，因此阳极区溶液质量减少28 g+6 g =34 g，C错误。若该电池在高温下工作，厌氧氨氧化菌催化效果降低甚至失去活性，其处理废水的效率会下降，故D正确。
专题质量评价
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1.(2025·湖北卷)某电池的正极材料为LiFePO4，负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3，能使失活的电池再生并延长寿命，且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂，过程中[SO2CF3]-转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是 (　　)
A.[SO2CF3]-在阳极失去电子
B.生成气体中含有氟代烃
C.过程中铁元素的价态降低
D.[SO2CF3]-反应并离去是该电池保持原结构的原因
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解析:充电时，Li+在阴极得电子生成Li嵌入负极材料，[SO2CF3]-在阳极失去电子生成气体离去，A正确;[SO2CF3]-在阳极失去电子，反应为2[SO2CF3]--2e-==2SO2+ CF3—CF3，生成气体中含有氟代烃CF3—CF3，B正确;充电补锂时正极反应为2[SO2CF3]--2e-==2SO2+ CF3—CF3，不涉及正极材料反应，铁元素价态不变，C错误;[SO2CF3]-反应后离去，维持电池原结构，D正确。
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2.(2025·广州模拟)电致变色材料在飞机的舷窗上广泛应用，一种新一代集电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示，接通电源后，该器件的透光率逐渐降低，可以有效阻碍强光射入。下列说法正确的是 (　　)
A.接通电源后，电子从电源流入a极
B.接通电源后，当电路中转移1 mol电子，a极质量增加7 g
C.以此为电源电解精炼铜，则此装置中有2 mol Li+移动时，精炼池的阳极减轻64 g
D.接用电器时，b极发生反应:Li7Ti5O12-3e-==Li4Ti5O12+3Li+
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解析:接通电源后，该器件的透光率逐渐降低，说明a电极由透明的LiFePO4转化为FePO4，该电极反应为LiFePO4-e-==FePO4+Li+，发生氧化反应，可知接电源正极，则a电极为阳极，电极b为阴极，接电源负极，发生还原反应，电极反应为Li4Ti5O12+3e-+3Li+==Li7Ti5O12。接通电源后形成电解池，a电极为阳极，b电极为阴极，电子从a极流入电源(或从电源流入b极)，A错误;接通电源后形成电解池，a极为阳极，电极反应为LiFePO4-e-==FePO4+Li+，当电路中转移1 mol电子，a极产生的1 mol Li+移动到b极，则a极质量减少7 g，B错误;以此为电源电解精炼铜，有
2 mol Li+移动时，反应中转移了2 mol电子，但精炼铜时，阳极(粗铜)中含有的Zn、Fe等杂质会先放电，因此阳极质量减轻不一定为64 g，C错误;接用电器时形成原电池，b极为负极，电极反应为Li7Ti5O12-3e-==Li4Ti5O12+3Li+，D正确。
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3.(2025·攀枝花一模)一种“全氧电池”的工作原理如下图。下列说法不正确的是 (　　)
A.电极a是负极
B.电极b的反应式:O2+2H2O+4e-==4OH-
C.该装置可将酸碱反应的化学能转化为电能
D.理论上，当电极a释放出22.4 L O2(标况下)，KOH溶液减少4 mol K+
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解析:由题图可知，a极氧元素化合价升高失去电子，a极为负极，电极反应式为4OH--4e-==O2↑+2H2O，b极为正极，电极反应式为O2+4e-+4H+==2H2O，A正确，B错误; 总反应式为H++OH-==H2O，将酸碱反应的化学能转化为电能，C正确;当电极a释放出22.4 L O2(标况下)即1 mol时，电子转移4 mol，左侧有4 mol K+通过阳离子交换膜进入中间室，D正确。
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4.(2025·内江一模)据报道某新型镁 锂双离子二次电池如下图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.放电时，Li+移动方向从右往左
B.充电时，M与外电源正极相连
C.放电时，N极反应为LiFePO4-xe-==Li1-xFePO4+xLi+
D.充电时，若外电路有0.2 mol电子转移，阴极室的溶液的质量减少1.0 g
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解析:放电时Mg作负极，电极反应为Mg-2e-==Mg2+，根据溶液呈电中性，Li+由左向右移动，A错误;放电时右侧为正极，充电时N与外电源正极相连，B错误;放电时，N是正极发生还原反应，电极反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-==LiFePO4，故C错误;充电时，导线上每通过0.2 mol e-，左室中就有0.1 mol Mg2+放电生成Mg，同时又有0.2 mol Li+从右室移向左室，故左室溶液质量减少:0.1 mol×24 g·mol-1-0.2 mol×7 g·mol-1=1.0 g，D正确。
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5.我国科学家设计的一种聚合物微粒电池，其工作原理如图所示，已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚。下列说法正确的是 (　　)
A.放电时，b电极的电势要高于a电极
B.放电时H+从a极区经过半透膜向b极区迁移
C.充电时，b电极的电极反应式为
D.充电时，a电极附近的OH-浓度减小
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解析:已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚( )，根据图中信息，
变为 是还原反应，说明a电极为正极，b为负极，充电时，图中
到 是氧化反应，则a电极为阳极，据此分析。由分析知，a电极
为正极，因此b电极的电势要低于a电极，A错误;放电时H+从b极区经过半透膜向a极区迁移，B错误;充电时，b电极为阴极，则b电极反应式为
，C错误;充电时，a电极为阳极，则a电极聚对苯二酚与OH-生成 和水，则a电极附近的OH-浓度减小，D正确。
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6.(2025·河南九师联盟模拟)利用如图电化学装置可将CO2转化为CO，同时获得NaClO。下列说法错误的是 (　　)
A.催化电极Ⅱ与电源的正极相连
B.工作时，质子通过交换膜由催化电极Ⅱ室移向催化电极Ⅰ室
C.催化电极Ⅰ的电极反应式:CO2+2e-+2H+==CO+H2O
D.理论上每消耗1 mol CO2，生成0.5 mol NaClO
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解析:由图示可知，催化电极Ⅰ通入CO2，生成CO，化合价降低，得到电子，为阴极，电极反应式为CO2+2e-+2H+==CO+H2O，催化电极Ⅱ为阳极，电极反应式为Cl--2e-+H2O==ClO-+2H+。催化电极Ⅱ为阳极，与电源正极相连，A正确;电解池中，质子移向阴极，质子通过交换膜由催化电极Ⅱ室移向催化电极Ⅰ室，B正确;催化电极Ⅰ通入CO2，生成CO，化合价降低，得到电子，为阴极，电极反应式为CO2+2e-+2H+==CO+H2O，C正确;根据电子得失守恒，消耗1 mol CO2，转移2 mol电子，生成1 mol NaClO，故D错误。
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7.自由基电解法可将有机物自由基和CO2反应转化为羧酸，已知芳香烃
可断裂成 和 两个自由基，其电解装置如下图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 分子中有1个手性碳原子
B.电源a端电势高于b端
C.当电路中通过1 mol电子时，右侧电极室溶液的质量减少9 g
D.左侧电极室的电极反应之一为 +CO2+2e-+2H+==
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解析:由题图可知，CO2通入左侧电极，发生还原反应，则左侧电极为阴极，右侧电极为阳极。手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子，
分子中没有手性碳原子，A错误;左侧电极为阴极，右侧电极为阳极，电源a端为负极，b端为正极，则电源a端电势低于b端，B错误;右侧电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+，当电路中通过1 mol电子时，生成0.25 mol O2，同时有1 mol H+通过阳离子交换膜进入左室，质量又减少1 g，所以右侧电极室溶液的质量减少9 g，C正确;自由基电解法可将有机物自由基和CO2反应转化为羧酸，左侧电极反应为 +CO2+e-+H+== ， + CO2+e-+H+==
，D错误。
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8.(2025·烟台一模)电催化共还原CO2与N制备乙酰胺(CH3CONH2)是一种碳中和与废水处理有机结合的绿色电化学策略，其装置如图所示。已知:酸性条件下极易发生严重的析氢竞争反应。下列说法错误的是(　　)
A.电极M的电势比电极N低
B.电极N附近pH降低
C.M极存在电极反应:2CO2+10e-+7H2O==10OH-+CH3CHO
D.制备1 mol乙酰胺，电路中至少转移12 mol e-
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解析:由题意可知该装置在碱性条件下进行，根据图示可知，M极发生电极反应:2CO2+10e-+7H2O==10OH-+CH3CHO，N+4e-+4H2O==5OH-+NH2OH，N极发生电极反应:4OH--4e-==O2↑+2H2O。电极M上得电子，为阴极，N为阳极，M的电势比电极N低，A正确;电极N消耗OH-，生成水，电极附近溶液的pH降低，B正确;M极存在电极反应:2CO2+10e-+7H2O==10OH-+CH3CHO，C正确;制备
1 mol乙酰胺，电路中至少转移14 mol e-，D错误。
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9.(2025·石家庄模拟)高纯镓是制备第三代半导体的重要原料，其化学性质与铝相似。下图为工业精炼镓的装置示意图。下列说法不正确的是 (　　)
A.阴极的电极反应为Ga+2H2O+3e-==Ga+4OH-
B.电解过程中，阳极室中OH-的物质的量减小
C.电路中每转移3 mol电子，理论上粗镓熔融液减少70 g
D.电解后粗镓中的Zn、Fe以离子形式进入NaOH溶液中
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解析:电解精炼法提纯镓时，纯金属镓作阴极，含有杂质的粗镓作阳极，即铂电极Ⅰ为阳极，铂电极Ⅱ为阴极。阳极上活泼性强的金属Zn、Ga失电子进入溶液中，镓离子与溶液中的氢氧根离子结合生成Ga，然后Ga在阴极得电子生成镓，阳极反应为Ga-3e-+4OH-==2H2O+Ga，阴极反应为2H2O+Ga+3e-==Ga+4OH-。电解后粗镓中的Zn失电子以离子形式进入粗镓熔融液，而不是NaOH溶液中，Fe比Ga更不活泼，不失电子，D错误。
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10.(2025·镇江模拟)双阴极三室微生物燃料电池(下图)可实现同步脱氮、除碳和产电功能(COD为葡萄糖)。下列说法正确的是 (　　)
A.缺氧室和厌氧室为阴极室
B.H+移动方向:缺氧室 厌氧室 好氧室
C.好氧室存在反应:N+2O2 N+H2O+2H+
D.理论上每处理1 mol葡萄糖，缺氧室生成53.76 L N2(标准状况)
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解析:双阴极三室微生物燃料电池中，左边缺氧室N转变为N2，电极反应式为2N+10e-+12H+==N2↑+6H2O;中间厌氧室中葡萄糖(C6H12O6)转变为CO2，电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O==6CO2↑+24H+;右边好氧室O2转变为H2O，电极反应为O2+4e-+4H+==2H2O，同时在好氧室还发生反应N-8e-+3H2O==N+10H+，由题目可知电池为双阴极，即有2个电极要得电子，结合前边分析得出左边缺氧室和右边好氧室为电池的正极(阴极室)，中间厌氧室为电池负极。该电池中缺氧室和好氧室为阴极室，A错误。在电池中，阳离子由负极向正极移动，且根据分析，在厌氧室产生H+，缺氧室、好氧室都要消耗H+，所以H+的移动方向为缺氧室 厌氧室 好氧室，B错误。
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在好氧室中同时发生O2+4e-+4H+==2H2O和N-8e-+3H2O==N+10H+，则他们之间能发生反应:N+2O2 N+H2O+2H+，C正确。当厌氧室中处理1 mol葡萄糖时，根据电极反应式C6H12O6-24e-+6H2O==6CO2↑+24H+可知共转移了24 mol e-，但转移的电子同时被缺氧室和好氧室得到，因此流向缺氧室的电子低于了24 mol，则生成标准状况下的N2体积小于53.76 L，D错误。
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11.热再生乙腈(CH3CN)电池将CO2还原为CO，利用工业废热热解甲池左室溶液可实现CH3CN再生，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.甲池Cu电极为负极
B.甲池隔膜为阳离子交换膜
C.乙池c极电极反应式为3CO2+2e-+H2O==CO+2HC
D.若d极生成1.12 L(标准状况)O2，则理论上b极质量减少6.4 g
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解析:由装置图可知b电极上发生反应:Cu+4CH3CN-e-==[Cu(CH3CN)4]+，Cu作负极，a电极为正极，正极发生反应:Cu2++4CH3CN+e-==[Cu(CH3CN)4]+，则c电极为阴极，d电极为阳极，A正确;甲池中两极产物均为[Cu(CH3CN)4]+，且最终从左侧电极导出，则b电极生成的[Cu(CH3CN)4]+应通过隔膜进入左侧，该隔膜应为阳离子交换膜，B正确;c电极为阴极，该电极上CO2还原为CO，电极反应为3CO2+2e-+H2O==CO+2HC，C正确;若d极生成1.12 L(标准状况)O2，即消耗0.05 mol氧气，转移电子0.2 mol，结合上述电极反应可知b电极消耗0.2 mol Cu，质量减少12.8 g，D错误。专题质量评价(十五)　两类电化学模型的理解与应用
1.(2025·湖北卷)某电池的正极材料为LiFePO4,负极材料为嵌锂石墨。利用人工智能筛选出的补锂试剂LiSO2CF3,能使失活的电池再生并延长寿命,且保持电池原结构。将LiSO2CF3注入电池后充电补锂,过程中[SO2CF3]-转化为气体离去。下列有关充电补锂的说法错误的是 (　　)
A.[SO2CF3]-在阳极失去电子
B.生成气体中含有氟代烃
C.过程中铁元素的价态降低
D.[SO2CF3]-反应并离去是该电池保持原结构的原因
2.(2025·广州模拟)电致变色材料在飞机的舷窗上广泛应用,一种新一代集电致变色功能和储能功能于一体的电子器件的工作原理如图所示,接通电源后,该器件的透光率逐渐降低,可以有效阻碍强光射入。下列说法正确的是 (　　)
A.接通电源后,电子从电源流入a极
B.接通电源后,当电路中转移1 mol电子,a极质量增加7 g
C.以此为电源电解精炼铜,则此装置中有2 mol Li+移动时,精炼池的阳极减轻64 g
D.接用电器时,b极发生反应:Li7Ti5O12-3e-==Li4Ti5O12+3Li+
3.(2025·攀枝花一模)一种“全氧电池”的工作原理如下图。下列说法不正确的是 (　　)
A.电极a是负极
B.电极b的反应式:O2+2H2O+4e-==4OH-
C.该装置可将酸碱反应的化学能转化为电能
D.理论上,当电极a释放出22.4 L O2(标况下),KOH溶液减少4 mol K+
4.(2025·内江一模)据报道某新型镁 锂双离子二次电池如下图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.放电时,Li+移动方向从右往左
B.充电时,M与外电源正极相连
C.放电时,N极反应为LiFePO4-xe-==Li1-xFePO4+xLi+
D.充电时,若外电路有0.2 mol电子转移,阴极室的溶液的质量减少1.0 g
5.我国科学家设计的一种聚合物微粒电池,其工作原理如图所示,已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚。下列说法正确的是 (　　)
A.放电时,b电极的电势要高于a电极
B.放电时H+从a极区经过半透膜向b极区迁移
C.充电时,b电极的电极反应式为
D.充电时,a电极附近的OH-浓度减小
6.(2025·河南九师联盟模拟)利用如图电化学装置可将CO2转化
为CO,同时获得NaClO。下列说法错误的是 (　　)
A.催化电极Ⅱ与电源的正极相连
B.工作时,质子通过交换膜由催化电极Ⅱ室移向催化电极Ⅰ室
C.催化电极Ⅰ的电极反应式:CO2+2e-+2H+==CO+H2O
D.理论上每消耗1 mol CO2,生成0.5 mol NaClO
7.自由基电解法可将有机物自由基和CO2反应转化为羧酸,已知芳香烃可断裂成和两个自由基,其电解装置如下图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.分子中有1个手性碳原子
B.电源a端电势高于b端
C.当电路中通过1 mol电子时,右侧电极室溶液的质量减少9 g
D.左侧电极室的电极反应之一为+CO2+2e-+2H+==
8.(2025·烟台一模)电催化共还原CO2与N制备乙酰胺(CH3CONH2)是一种碳中和与废水处理有机结合的绿色电化学策略,其装置如图所示。已知:酸性条件下极易发生严重的析氢竞争反应。下列说法错误的是 (　　)
A.电极M的电势比电极N低
B.电极N附近pH降低
C.M极存在电极反应:2CO2+10e-+7H2O==10OH-+CH3CHO
D.制备1 mol乙酰胺,电路中至少转移12 mol e-
9.(2025·石家庄模拟)高纯镓是制备第三代半导体的重要原料,其化学性质与铝相似。下图为工业精炼镓的装置示意图。下列说法不正确的是 (　　)
A.阴极的电极反应为Ga+2H2O+3e-==Ga+4OH-
B.电解过程中,阳极室中OH-的物质的量减小
C.电路中每转移3 mol电子,理论上粗镓熔融液减少70 g
D.电解后粗镓中的Zn、Fe以离子形式进入NaOH溶液中
10.(2025·镇江模拟)双阴极三室微生物燃料电池(下图)可实现同步脱氮、除碳和产电功能(COD为葡萄糖)。下列说法正确的是 (　　)
A.缺氧室和厌氧室为阴极室
B.H+移动方向:缺氧室厌氧室好氧室
C.好氧室存在反应:N+2O2N+H2O+2H+
D.理论上每处理1 mol葡萄糖,缺氧室生成53.76 L N2(标准状况)
11.热再生乙腈(CH3CN)电池将CO2还原为CO,利用工业废热热解甲池左室溶液可实现CH3CN再生,其工作原理如图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.甲池Cu电极为负极
B.甲池隔膜为阳离子交换膜
C.乙池c极电极反应式为3CO2+2e-+H2O==CO+2HC
D.若d极生成1.12 L(标准状况)O2,则理论上b极质量减少6.4 g
专题质量评价(十五)
1.选C　充电时,Li+在阴极得电子生成Li嵌入负极材料,[SO2CF3]-在阳极失去电子生成气体离去,A正确;[SO2CF3]-在阳极失去电子,反应为2[SO2CF3]--2e-==2SO2+ CF3—CF3,生成气体中含有氟代烃CF3—CF3,B正确;充电补锂时正极反应为2[SO2CF3]--2e-==2SO2+ CF3—CF3,不涉及正极材料反应,铁元素价态不变,C错误;[SO2CF3]-反应后离去,维持电池原结构,D正确。
2.选D　接通电源后,该器件的透光率逐渐降低,说明a电极由透明的LiFePO4转化为FePO4,该电极反应为LiFePO4-e-==FePO4+Li+,发生氧化反应,可知接电源正极,则a电极为阳极,电极b为阴极,接电源负极,发生还原反应,电极反应为Li4Ti5O12+3e-+3Li+==Li7Ti5O12。接通电源后形成电解池,a电极为阳极,b电极为阴极,电子从a极流入电源(或从电源流入b极),A错误;接通电源后形成电解池,a极为阳极,电极反应为LiFePO4-e-==FePO4+Li+,当电路中转移1 mol电子,a极产生的1 mol Li+移动到b极,则a极质量减少7 g,B错误;以此为电源电解精炼铜,有2 mol Li+移动时,反应中转移了2 mol电子,但精炼铜时,阳极(粗铜)中含有的Zn、Fe等杂质会先放电,因此阳极质量减轻不一定为64 g,C错误;接用电器时形成原电池,b极为负极,电极反应为Li7Ti5O12-3e-==Li4Ti5O12+3Li+,D正确。
3.选B　由题图可知,a极氧元素化合价升高失去电子,a极为负极,电极反应式为4OH--4e-==O2↑+2H2O,b极为正极,电极反应式为O2+4e-+4H+==2H2O,A正确,B错误; 总反应式为H++OH-==H2O,将酸碱反应的化学能转化为电能,C正确;当电极a释放出22.4 L O2(标况下)即1 mol时,电子转移4 mol,左侧有4 mol K+通过阳离子交换膜进入中间室,D正确。
4.选D　放电时Mg作负极,电极反应为Mg-2e-==Mg2+,根据溶液呈电中性,Li+由左向右移动,A错误;放电时右侧为正极,充电时N与外电源正极相连,B错误;放电时,N是正极发生还原反应,电极反应为Li1-xFePO4+xLi++xe-==LiFePO4,故C错误;充电时,导线上每通过0.2 mol e-,左室中就有0.1 mol Mg2+放电生成Mg,同时又有0.2 mol Li+从右室移向左室,故左室溶液质量减少:0.1 mol×24 g·mol-1-0.2 mol×7 g·mol-1=1.0 g,D正确。
5.选D　已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚(),根据图中信息,变为是还原反应,说明a电极为正极,b为负极,充电时,图中到是氧化反应,则a电极为阳极,据此分析。由分析知,a电极为正极,因此b电极的电势要低于a电极,A错误;放电时H+从b极区经过半透膜向a极区迁移,B错误;充电时,b电极为阴极,则b电极反应式为,C错误;充电时,a电极为阳极,则a电极聚对苯二酚与OH-生成和水,则a电极附近的OH-浓度减小,D正确。
6.选D　由图示可知,催化电极Ⅰ通入CO2,生成CO,化合价降低,得到电子,为阴极,电极反应式为CO2+2e-+2H+==CO+H2O,催化电极Ⅱ为阳极,电极反应式为Cl--2e-+H2O==ClO-+2H+。催化电极Ⅱ为阳极,与电源正极相连,A正确;电解池中,质子移向阴极,质子通过交换膜由催化电极Ⅱ室移向催化电极Ⅰ室,B正确;催化电极Ⅰ通入CO2,生成CO,化合价降低,得到电子,为阴极,电极反应式为CO2+2e-+2H+==CO+H2O,C正确;根据电子得失守恒,消耗1 mol CO2,转移2 mol电子,生成1 mol NaClO,故D错误。
7.选C　由题图可知,CO2通入左侧电极,发生还原反应,则左侧电极为阴极,右侧电极为阳极。手性碳原子是指与四个各不相同原子或基团相连的碳原子,分子中没有手性碳原子,A错误;左侧电极为阴极,右侧电极为阳极,电源a端为负极,b端为正极,则电源a端电势低于b端,B错误;右侧电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e-==O2↑+4H+,当电路中通过1 mol电子时,生成0.25 mol O2,同时有1 mol H+通过阳离子交换膜进入左室,质量又减少1 g,所以右侧电极室溶液的质量减少9 g,C正确;自由基电解法可将有机物自由基和CO2反应转化为羧酸,左侧电极反应为+CO2+e-+H+==,+ CO2+e-+H+==,D错误。
8.选D　由题意可知该装置在碱性条件下进行,根据图示可知,M极发生电极反应:2CO2+10e-+7H2O==10OH-+CH3CHO,N+4e-+4H2O==5OH-+NH2OH,N极发生电极反应:4OH--4e-==O2↑+2H2O。电极M上得电子,为阴极,N为阳极,M的电势比电极N低,A正确;电极N消耗OH-,生成水,电极附近溶液的pH降低,B正确;M极存在电极反应:2CO2+10e-+7H2O==10OH-+CH3CHO,C正确;制备1 mol乙酰胺,电路中至少转移14 mol e-,D错误。
9.选D　电解精炼法提纯镓时,纯金属镓作阴极,含有杂质的粗镓作阳极,即铂电极Ⅰ为阳极,铂电极Ⅱ为阴极。阳极上活泼性强的金属Zn、Ga失电子进入溶液中,镓离子与溶液中的氢氧根离子结合生成Ga,然后Ga在阴极得电子生成镓,阳极反应为Ga-3e-+4OH-==2H2O+Ga,阴极反应为2H2O+Ga+3e-==Ga+4OH-。电解后粗镓中的Zn失电子以离子形式进入粗镓熔融液,而不是NaOH溶液中,Fe比Ga更不活泼,不失电子,D错误。
10.选C　双阴极三室微生物燃料电池中,左边缺氧室N转变为N2,电极反应式为2N+10e-+12H+==N2↑+6H2O;中间厌氧室中葡萄糖(C6H12O6)转变为CO2,电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O==6CO2↑+24H+;右边好氧室O2转变为H2O,电极反应为O2+4e-+4H+==2H2O,同时在好氧室还发生反应N-8e-+3H2O==N+10H+,由题目可知电池为双阴极,即有2个电极要得电子,结合前边分析得出左边缺氧室和右边好氧室为电池的正极(阴极室),中间厌氧室为电池负极。该电池中缺氧室和好氧室为阴极室,A错误。在电池中,阳离子由负极向正极移动,且根据分析,在厌氧室产生H+,缺氧室、好氧室都要消耗H+,所以H+的移动方向为缺氧室厌氧室好氧室,B错误。在好氧室中同时发生O2+4e-+4H+==2H2O和N-8e-+3H2O==N+10H+,则他们之间能发生反应:N+2O2N+H2O+2H+,C正确。当厌氧室中处理1 mol葡萄糖时,根据电极反应式C6H12O6-24e-+6H2O==6CO2↑+24H+可知共转移了24 mol e-,但转移的电子同时被缺氧室和好氧室得到,因此流向缺氧室的电子低于了24 mol,则生成标准状况下的N2体积小于53.76 L,D错误。
11.选D　由装置图可知b电极上发生反应:Cu+4CH3CN-e-==[Cu(CH3CN)4]+,Cu作负极,a电极为正极,正极发生反应:Cu2++4CH3CN+e-==[Cu(CH3CN)4]+,则c电极为阴极,d电极为阳极,A正确;甲池中两极产物均为[Cu(CH3CN)4]+,且最终从左侧电极导出,则b电极生成的[Cu(CH3CN)4]+应通过隔膜进入左侧,该隔膜应为阳离子交换膜,B正确;c电极为阴极,该电极上CO2还原为CO,电极反应为3CO2+2e-+H2O==CO+2HC,C正确;若d极生成1.12 L(标准状况)O2,即消耗0.05 mol氧气,转移电子0.2 mol,结合上述电极反应可知b电极消耗0.2 mol Cu,质量减少12.8 g,D错误。
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