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【题源解密】专题07 电化学及其应用-2024高考化学题源解密（全国通用）
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这是一份【题源解密】专题07 电化学及其应用-2024高考化学题源解密（全国通用），文件包含专题07电化学及其应用原卷版docx、专题07电化学及其应用解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共42页， 欢迎下载使用。
高考命题专家命制高考试题时绝非凭空杜撰，必有命题的原始模型（“题根”）和命题着力点（“题眼”），对“题根”与“题眼”进行深入的探求与拓展可构造出高考母题。
命题人拿来千变万化为难你们的历年真题，本质上也是从这有限的母题中衍生出来的。母题的重要性不言而喻。
专题七 电化学及其应用
目录：
2023年真题展现
考向一 原电池原理及其应用
考向二 新型电源及其应用
考向三 电解池原理
考向四 电解池原理的应用
真题考查解读
近年真题对比
考向一 原电池原理及其应用
考向二 新型电源及其应用
考向三 电解池原理
考向四 电解池原理的应用
命题规律解密
名校模拟探源
易错易混速记
考向一 原电池原理及其应用
1.（2023·山东卷第11题）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：
D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；左侧负极，正极是，则电池总反应为：，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。综上所述，答案为CD。
考向二 新型电源及其应用
2.（2023·新课标卷第10题）一种以V2O5和Zn为电极、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。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：
D. 充电阳极反应：
【答案】C
【解析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为。由题信息可知，放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A说法正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B说法正确；电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；充电阳极上被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为，D说法正确；故选C。
3.（2023·辽宁卷第11题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应：
【答案】B
【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D错误；故选B。
考向三 电解池原理
4.（2023·浙江选考1月第11题）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料（TiSi），电解装置如图，下列说法正确的是（ ）
A. 石墨电极为阴极，发生氧化反应
B. 电极A的电极反应：
C. 该体系中，石墨优先于Cl-参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料（TiSi），电极反应为。在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；电极A的电极反应为，B错误；根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl-参与反应，C正确；电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。
5.（2023·辽宁卷第7题）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2mle-生成4gH2
C. 电解后海水pH下降 D. 阳极发生：
【答案】D
【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移2mle-生成2gH2，B错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；故选D。
考向四 电解池原理的应用
6.（2023·浙江卷6月第13题）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：
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
【解析】电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。
7.（2023·湖北卷第10题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是（ ）
A. b电极反应式为
B. 离子交换膜为阴离子交换膜
C. 电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D. 海水为电解池补水的速率为
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2H2↑+O2↑，据此解答。b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1mlH2要消耗1mlH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误；故选D。
8.（2023·湖南卷第8题）葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下：
下列说法错误的是
A. 溴化钠起催化和导电作用
B. 每生成葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了电子
C. 葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D. 葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
【答案】B
【解析】由图中信息可知，溴化钠是电解装置中的电解质，其电离产生的离子可以起导电作用，且Br-在阳极上被氧化为Br2，然后Br2与H2O反应生成HBrO和Br-，HBrO再和葡萄糖反应生成葡萄糖酸和Br-，溴离子在该过程中的质量和性质保持不变，因此，溴化钠在反应中起催化和导电作用，A说法正确；
由A中分析可知，2mlBr-在阳极上失去2ml电子后生成1mlBr2，1mlBr2与H2O反应生成1mlHBrO，1mlHBrO与1ml葡萄糖反应生成1ml葡萄糖酸，1ml葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5 ml葡萄糖酸钙，因此，每生成1 ml葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了4 ml电子，B说法不正确；葡萄糖酸分子内既有羧基又有羟基，因此，其能通过分子内反应生中六元环状结构的酯，C说法正确；葡萄糖分子中的1号C原子形成了醛基，其余5个C原子上均有羟基和H；醛基上既能发生氧化反应生成羧基，也能在一定的条件下与氢气发生加成反应生成醇，该加成反应也是还原反应；葡萄糖能与酸发生酯化反应，酯化反应也是取代反应；羟基能与其相连的C原子的邻位C上的H（）发生消去反应；综上所述，葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应，D说法正确；综上所述，本题选B。
【命题意图】电化学内容是高考试卷中的重要内容，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在 = 2 \* ROMAN II卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。
【考查要点】
1.原电池和电解池的构成、工作原理及应用；2书写电极反应和总反应方程式；3.化学电源的种类及其工作原理；4.金属的电化学腐蚀原理、金属腐蚀、防止金属腐蚀的措施。
【课标链接】
1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
2.了解原电池及常见化学电源的工作原理。
3.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
4.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。
考向一 新型电源及其应用
1.（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是（ ）
A. 海水起电解质溶液作用 B. N极仅发生的电极反应：
C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D. 该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【解析】锂海水电池的总反应为4Li+2H2O+O2═4LiOH， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；由上述分析可知，N为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。
2.（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是（ ）
A. 放电时负极反应：
B. 放电时透过多孔活性炭电极向中迁移
C. 放电时每转移电子，理论上吸收
D. 充电过程中，溶液浓度增大
【答案】A
【解析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl-透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1ml电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上CCl4释放0.5mlCl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。
考向二 电解池原理
3. (2022·北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列说法不正确的是（ ）
A. ①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B. ①中检测到，推测可能发生反应：
C. 随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移
D. ②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【解析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极失去电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；由分析可知，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C错误；由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确。
4.（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是（ ）
A.电极A为阴极，发生还原反应
B.电极B的电极发应：
C.电解一段时间后溶液中浓度保持不变
D.电解结束，可通过调节除去，再加入溶液以获得
【答案】C
【解析】由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=
2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=
2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。
考向三 电解池原理的应用
5.（2022·广东卷）以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中（ ）
A. 阴极发生的反应为B. 阴极上被氧化
C. 在电解槽底部产生含的阳极泥D. 阳极和阴极的质量变化相等
【答案】C
【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。
6.（2022·海南卷）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是（ ）
A. 在b电极上，被还原 B. 金属Ag可作为a电极的材料
C. 改变工作电源电压，反应速率不变 D. 电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少
【答案】A
【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2，据此分析解答；由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误。
考向四 金属的腐蚀
7.（2022·广东卷）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是（ ）
A. 加入溶液产生沉淀 B. 加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C. 加入溶液无红色出现 D. 加入溶液无蓝色沉淀生成
【答案】D
【解析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质可碘化钾发生反应，故B不符合题意；KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。
考向五 电化学综合
8.（2022·山东卷）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，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，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。下列说法正确的是（ ）
A. 装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
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
D. 若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，C2+在另一个电极上得到电子，被还原产生C单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；对于乙室，正极上LiCO2得到电子，被还原为C2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCO2+e-+4H+=Li++C2++2H2O，C错误；若甲室C2+减少200 mg，电子转移物质的量为n(e-)= ，乙室C2+增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e-)=，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。
9.（2021·浙江卷）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是 （ ）
A. 断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B. 断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C. 电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D. 镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+
2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2eq \(=======,\s\up8(通电))Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确。
分析近三年的高考试题，主要利用铜-锌双液原电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池、电解熔融氯化钠和电解饱和食盐水、新型电源等为情境，考查学生对原电池和电解池工作原理的认识，促使学生认识到电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电化学体系的基本要素，建立对电化学过程的系统分析思路，提高学生对电化学本质的认识，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理，开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。预测2024年，利用新型电池的工作原理及电解原理的应用为背景，考查电极反应式的书写、离子移动方向、金属的电化学腐蚀及防护等知识以及信息提取、应用能力进行考查。
1．（2023·广东·模拟）硫化氢(H2S)是强烈的神经毒素，对黏膜有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳能，将H2S再利用，变废为宝。下列叙述正确的是
A．b电极发生氧化反应
B．a电极区不可用NaOH溶液作电解质溶液
C．的迁移方向为b电极→a电极
D．每生成2g H2，负极区需消耗22.4 L H2S
【答案】B
【分析】根据工作原理图分析可知，b电极上H+获得电子生成氢气，则b作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，因此a作负极，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，据此分析解答问题。
【解析】A．由分析可知，b作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，则b电极发生还原反应，A错误；
B．由分析可知，a电极区反应为：Fe2+-e-=Fe3+，若用NaOH溶液作电解质溶液则生成Fe(OH)2、Fe(OH)3覆盖在电极a上，阻止反应继续进行，B正确；
C．由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故H+的迁移方向为负极a电极→正极b电极，C错误；
D．题干未告知H2S所处的状态是否为标准状况，故无法计算每生成2g H2，负极区需消耗H2S的体积，D错误。
2．（2023·湖北·模拟）科研团队开创了海水原位直接电解制氢的全新技术(如图所示)。该研究的关键点是利用海水侧和电解质侧的水蒸气压力差使海水自发蒸发，并以蒸汽形式通过透气膜扩散到电解质侧重新液化，即“液-气-液”水迁移机制，为电解提供淡水。下列叙述错误的是
A．直接电解海水存在阳极易腐蚀问题
B．液态水、阴离子分别不能通过膜a、膜b
C．铅酸蓄电池做电源时，电极与N电极相连
D．电解过程中，阴极区溶液可能不变
【答案】B
【分析】由图可知，在电解过程中M极OH-放电失去电子生成O2，N极H2O得到电子生成H2，则M为阳极，电极方程式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，N为阴极，电极方程式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极区OH-浓度减小，为保证KOH浓度较高形成水蒸气压力差，阴极产生的OH-需要经过离子交换膜b进入阳极，膜b为阴离子交换膜，以此解答。
【解析】A．海洋环境中的盐度、温度、溶解氧等因素会影响金属材料的化学反应，导致其受到腐蚀，直接电解海水存在阳极易腐蚀问题，故A正确；
B．由题意可知，海水自发蒸发，并以蒸汽形式通过透气膜扩散到电解质侧重新液化，液态水不能通过膜a，膜b为阴离子交换膜，阴离子能通过膜b，故B错误；
C．铅酸蓄电池做电源时，Pb为负极，应该与阴极N电极相连，故C正确；
D．电解过程中，阴极区电极方程式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，生成的OH-进入阳极区，阴极区溶液pH可能不变，故D正确。
3．（2023·山东聊城·一模）科学家设计了一种能产生羟基自由基()的原电池—电解池组合装置，能将苯酚氧化为和，实现发电、环保二位一体，如图所示。下列说法错误的是
A．a极为正极，N为阴离子交换膜
B．d极的电极反应式为
C．a极区每产生1ml，c极区溶液质量减轻3g
D．b极区消耗1ml，理论上电路中转移电子28ml
【答案】C
【分析】由图可知，a极上Cr2O72-发生还原反应生成Cr(OH)3，b电极上苯酚发生氧化反应生成CO2，则a电极为正极，b电极为负极，正极反应为Cr2O72-+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，负极反应为C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+；c电极为电解池阴极，d电极为电解池阳极，阴极反应为2H++2e-=H2↑，阳极反应为H2O-e-=H++•OH，羟基自由基(•OH)具有强氧化性，进一步氧化苯酚达到除去苯酚的目的，发生的反应为C6H5OH+28•OH═6CO2↑+17H2O，据此分析解答。
【解析】A．由上述分析可知，左侧装置为原电池，右侧装置为电解池，a电极为正极，b电极为负极，负极方程式为：C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，阳离子浓度增大，则Cl-通过N膜计入b极区，N为阴离子交换膜，故A正确；
B．d电极为电解池阳极，阳极上H2O失电子生成H+、•OH，阳极反应为H2O-e-=H++•OH，故B正确；
C．正极反应为Cr2O+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，a极区每产生1ml Cr(OH)3时转移3ml电子，通过质子交换膜移向阴极的n(H+)=3ml，阴极反应为2H++2e-=H2↑，n(H2)= ，m(H2)=1.5ml×2g/ml=3g，即c极区溶液质量不变，故C错误；
D．由分析可知，b极区电极方程式为：C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，消耗1mlC6H5OH，理论上电路中转移电子28ml，故D正确。
4．（2023·北京海淀·二模）甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后继续进行实验。
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，正极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护，且Ⅱ保护得更好
【答案】D
【解析】A．由图可知，Fe电极是正极，Zn电极是负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，由于电解质溶液呈酸性，故正极上氢离子得电子，则正极的反应为：2H++2e-═H2↑，A错误；
B．外加电流阴极保护法中要保护的电极应与外接电源的负极相连，即Fe电极与外接电源的负极相连，B错误；
C．由于Ⅰ中Fe电极与电解质溶液直接接触，会有少量的Fe直接与酸反应生成Fe2+，与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关，C错误；
D．对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知，两种保护法均能保护Fe，且电解法保护的更好，即Ⅱ保护得更好，D正确。
5．（2023·浙江·一模）利用电解池原理可将转化为燃料或者化学品。下图通过将与辛胺反应耦合，实现了两电极体系中产物的高选择性合成。
下列说法正确的是
A．装置中b电极为阴极，发生还原反应
B．电极a的电极反应可能为：
C．中间的离子交换膜一定是质子交换膜
D．电解过程中，a、b两极反应物物质的量之比为2∶1
【答案】B
【分析】利用电解池原理可将CO2转化为燃料或者化学品，反应过程中碳元素的化合价降低，得到电子，则a极为阴极，CO2转化为燃料或者化学品，b极为阳极，辛胺转化为辛氰。据此回答问题。
【解析】A．装置中b电极为阳极，失去电子，发生氧化反应，故A错误；
B．电极a为阴极，电极反应可能为：，故B正确；
C．若电解液中性时，中间的离子交换膜是质子交换膜，若电解液碱性时，中间的离子交换膜是阴离子交换膜，故C错误；
D．电解过程中，a极CO2转化为燃料或者化学品，b极辛胺转化为辛氰，由于电极a的产物不确定，则反应物物质的量之比不确定，故D错误。
6．（2023·山东滨州·二模）水系锌离子电池(AZIBs)应用前景广阔。一种AZIBs电池示意图如下所示，钒基氧化物有利于Zn2+的扩散及嵌入/脱出，常被用做AZIBs正极材料，TMP(磷酸三甲酯)有良好的化学稳定性和宽的液态温度范围，适合做安全电解液。下列说法错误的是
A．在充放电过程中，锌箔侧发生与Zn的沉积或溶解
B．充电过程中，向侧移动
C．放电时正极电极反应可能为
D．TMP促进了水系锌离子电池宽温域范围内的应用
【答案】B
【分析】放电时Zn为负极，Zn失电子转化为Zn2+，V6O13做正极得电子结合Zn2+实现Zn2+的嵌入。充电时，Zn为阴极，Zn2+得电子生成Zn，钒基氧化物为阳极，ZnxV6O13失电子生成V6O13和Zn2+，实现Zn2+的脱出。
【解析】A．充电时锌箔上Zn2+得电子生成Zn，放电时Zn失电子转化为Zn2+，充放电过程中，锌箔侧发生Zn2+与Zn的沉积或溶解，A正确；
B．充电过程中，锌箔为阴极，Zn2+向锌箔移动，B错误；
C．放电过程中，V6O13为正极得电子结合Zn2+实现Zn2+的嵌入，电极反应为V6O13+xZn2++2xe-=ZnxV6O13，C正确；
D．TMP有良好的化学稳定性和宽的液态温度范围，促进了水系锌离子电池宽温域范围内的应用，D正确。
7．（2023·辽宁·一模）“北溪”天然气管道至少泄漏8万吨天然气，近20年间甲烷的温室效应率是的84倍。已知管道接口处有钢铁材料等，海水的pH约为8.0。设为阿伏伽德罗常数的值。下列有关叙述不正确的是
A．损坏的钢铁材料在海水中主要发生吸氧腐蚀
B．制造管道时表面涂层能起到抗腐蚀作用
C．铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数一定为
D．修复管道时在钢管表面镶嵌锌块，这种方法叫牺牲阳极法
【答案】C
【解析】A．钢铁在弱碱性环境中主要发生吸氧腐蚀，A项正确；
B．表面涂层能防止钢铁管道和水、O2等物质接触，从而起到抗腐蚀作用，B项正确；
C．钢铁腐蚀时负极电极反应式为，铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数为，后续发生，不属于电化学腐蚀，C项错误；
D．锌比铁活泼，在海水中构成原电池，锌为负极，铁为正极，这种保护钢铁的方法叫牺牲阳极法，D项正确。
8．（2023·福建南平·三模）西北工业大学推出一种新型电池。该电池能有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是
A．d电极为电解池的阳极
B．电池总反应式为：
C．c极区溶液的pH升高
D．电路中转移时，理论上能得到
【答案】D
【分析】由图可知，锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极、b为正极，则c为阴极、d为阳极；
【解析】A．由分析可知，d电极为电解池的阳极，A正确；
B．电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：，B正确；
C．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，溶液碱性增强，故溶液的pH升高，C正确；
D．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，电子转移为，则电路中转移时，理论上能得到，D错误。
9．（2023·湖北武汉·模拟）科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，如图所示。光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，图中的双极膜中间层中的H2O会解离产生H+和OH-。
下列说法错误的是
A．光催化电极a的反应为C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O
B．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动
C．理论上电路中转移4mle-时可生成2mlHCOO-
D．阳极区和阴极区的pH均减小
【答案】C
【分析】科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，电子经过电源到达催化电极b处，则光催化电池a为阳极，催化电极b为阴极，以此解答。
【解析】A．该装置可以将葡萄糖转化为甲酸盐，C6H12O6在电极a处得到空穴(h+)生成HCOO-，方程式为：C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，故A正确；
B．电解池中阳离子向阴极移动，则双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动，故B正确；
C．CO2在电极b处得到电子生成HCOO-，电极方程式为：CO2+2e-+H2O= HCOO-+OH-，理论上电路中转移4mle-时可以在催化电极b处得到2ml HCOO-，另外光催化电极a处得到2ml HCOO-，共可生成4mlHCOO-，故C错误；
D．光催化电极a处发生反应C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，氢氧根浓度减小，pH减小，电极b处CO2转化为甲酸，然后甲酸和KHCO3溶液反应使溶液pH减小，故D正确。
10．（2023·山东济宁·三模）气态废弃物中的硫化氢可以用电化学方法转化为可以利用的硫，如图所示，下列说法错误的是
A．阳极反应：
B．电解一段时间之后需要补充和
C．理论上每生成1ml硫，电路中通过的电子数为
D．电解一段时间后，溶液的pH不变
【答案】B
【分析】在该电解池中，阳极是亚铁离子失电子变为三价铁离子，电极反应式为，阴极是碳酸氢根得电子生成氢气，电极反应式为，由此分析：
【解析】A．阳极失电子，化合价升高，+2价的铁转化为+3价的铁，所以反应式为：，A正确；
B．通入H2S后发生反应：，所以整个过程中不需要补充和，B错误；
C．每生成1ml硫，就有1mlH2S发生反应，所以转移的电子为2ml，C正确；
D．虽然在消耗，但是不断在通入H2S，所以pH不变，D正确。
11．（2023·广东深圳·二模）我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber-Bsch反应器(机理如图所示)。该装置工作时，将Zn-NO2水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为NH3•H2O，从而在单个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。
下列说法正确的是
A．b电极为Zn电极
B．放电过程中，负极发生的反应为
C．电解过程中，阴极区溶液的pH逐渐减小
D．理论上，每得到1mlNH3•H2O，至少需要消耗390gZn
【答案】D
【分析】由题干图示信息可知，TiO2电极将转化为NH3•H2O可知TiO2电极为阴极，电极反应式为：+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，石墨电极为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故a电极为负极，发生氧化反应，即Zn为负极，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为：NO2+e-=，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，a电极为Zn电极是负极，A错误；
B．放电过程中，负极发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，B错误；
C．由分析可知，电解过程中，TiO2电极为阴极，电极反应式为：+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，则阴极区溶液的pH逐渐增大，C错误；
D．由于两个a电极串联，理论上，每得到1mlNH3•H2O，需得到12ml电子，故至少需要消耗Zn的质量为390g，D正确。
12.（2023·山东济宁·二模）某浓差电池的装置如图所示，该电池使用前先将K与M连接一段时间，K再与N连接，当正负电极室中溶液的浓度相等时，电池将停止放电。下列说法错误的是
A．K与M连接时，当电路中转移0.1ml电子时，乙室溶液质量减少17g
B．K与N连接时，甲室的电极反应式为
C．若换成阳离子交换膜，电池将不能正常使用
D．K分别与M、N连接时，在电解质溶液中的移动方向相反
【答案】B
【分析】浓度差电池是利用两极电势差实现两个氧化还原半反应，总反应类似扩散原理，最终两池电解质浓度将相等。该电池使用前先将K与M连接一段时间，开关与M相连时，为电解池，左侧甲室内Ag电极为阳极，右侧乙室内Ag电极为阴极，阳极上Ag失去电子转化为Ag+，阴极上Ag+得到电子转化为Ag，硝酸根透过阴离子交换膜向阳极移动进入左侧，一段时间后，两池中浓度不同；然后将K与N相连，装置为原电池，左侧甲室内硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，则银离子得电子发生还原反应，左侧甲室内Ag电极为正极，则右侧乙室Ag电极为负极，硝酸根向负极移动进入乙室，据此回答；
【解析】A．据分析，K与M连接时，右侧乙室内、硝酸根迁出，当转移1ml电子时，乙室溶液质量减少(108+62)g=170g，则当电路中转移0.1ml电子时，乙室溶液质量减少17g，A正确；
B．K与N连接时为原电池，甲室为正极区，电极反应式为，B不正确；
C．若换成阳离子交换膜，若有1ml电子转移，阳极1ml Ag溶解、阴极析出1ml Ag，1ml Ag+透过阳离子交换膜进入乙室，则两池中Ag+浓度将相同，开关与N相连时，不会产生电流、将不能正常使用，因此应该选择阴离子交换膜电池，C正确；
D．据分析，K分别与M、N连接时，在电解质溶液中的移动方向相反，D正确。
1.原电池构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
①电解质溶液；
②两电极直接或间接接触；
③两电极插入电解质溶液中。
2.原电池原理的应用
(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
(4)设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。
3.二次电池的充放电规律
(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。
4.电解池阴阳两极上放电顺序
(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：
(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极，放电顺序为
【特别提醒】
①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
5.用惰性电极电解电解质溶液的规律
6.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
7.金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a.负极：比被保护金属活泼的金属；
b.正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a.阴极：被保护的金属设备；
b.阳极：惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
8.电化学综合计算的三种常用方法
(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
根据得失电子守恒定律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。
装置示意图
序号
电解质溶液
实验现象
①
阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有
②
阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素
类型
实例
电极反应特点或反应式
电解产物
溶液pH变化
溶液复原
电解水型
含氧酸
H2SO4
溶液中的H＋和OH－分别在阴阳两极放电：
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极： 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
H2
O2
减小
水
强碱
NaOH
增大
活泼金属的含氧酸盐
KNO3
不变
电解电解质型
无氧酸(氢氟酸除外)
HCl
电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
H2 Cl2
增大
HCl
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
Cu Cl2
CuCl2
放氢生碱型
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阴极水电离的H＋放电，阳极电解质电离的阴离子放电
阴极：H2
阳极：Cl2
增大
HCl
放氧生酸性
不活泼金属的含氧酸盐
AgNO3
阳极水电离的OH－放电，阴极电解质的阳离子放电
阴极：Ag＋＋e－===Ag
Ag阳极：O2
减小
Ag2O
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
高考命题专家命制高考试题时绝非凭空杜撰，必有命题的原始模型（“题根”）和命题着力点（“题眼”），对“题根”与“题眼”进行深入的探求与拓展可构造出高考母题。
命题人拿来千变万化为难你们的历年真题，本质上也是从这有限的母题中衍生出来的。母题的重要性不言而喻。
专题七 电化学及其应用
目录：
2023年真题展现
考向一 原电池原理及其应用
考向二 新型电源及其应用
考向三 电解池原理
考向四 电解池原理的应用
真题考查解读
近年真题对比
考向一 原电池原理及其应用
考向二 新型电源及其应用
考向三 电解池原理
考向四 电解池原理的应用
命题规律解密
名校模拟探源
易错易混速记
考向一 原电池原理及其应用
1.（2023·山东卷第11题）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：
D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；左侧负极，正极是，则电池总反应为：，故C正确；NH3扩散到乙室会与铜离子反应生成，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此将对电池电动势产生影响，故D正确。综上所述，答案为CD。
考向二 新型电源及其应用
2.（2023·新课标卷第10题）一种以V2O5和Zn为电极、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。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：
D. 充电阳极反应：
【答案】C
【解析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、V2O5为正极，电池的总反应为。由题信息可知，放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A说法正确；Zn为负极，放电时Zn失去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B说法正确；电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确；充电阳极上被氧化为V2O5，则阳极的电极反应为，D说法正确；故选C。
3.（2023·辽宁卷第11题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应：
【答案】B
【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D错误；故选B。
考向三 电解池原理
4.（2023·浙江选考1月第11题）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料（TiSi），电解装置如图，下列说法正确的是（ ）
A. 石墨电极为阴极，发生氧化反应
B. 电极A的电极反应：
C. 该体系中，石墨优先于Cl-参与反应
D. 电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源正极相连，则电极A作阴极，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料（TiSi），电极反应为。在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；电极A的电极反应为，B错误；根据图中信息可知，该体系中，石墨优先于Cl-参与反应，C正确；电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。
5.（2023·辽宁卷第7题）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2mle-生成4gH2
C. 电解后海水pH下降 D. 阳极发生：
【答案】D
【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a为正极，右侧电极为阴极，b电极为负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。由分析可知，a为正极，b电极为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转移2mle-生成2gH2，B错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的浓度增大，但是其pH基本不变，C错误；由图可知，阳极上的电极反应为：，D正确；故选D。
考向四 电解池原理的应用
6.（2023·浙江卷6月第13题）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：
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
【解析】电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，发生氧化反应，故A正确；电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：，故B错误；右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的NaOH溶液，故C正确；改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗，故D正确。综上所述，答案为B。
7.（2023·湖北卷第10题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置工作时阳极无生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为。下列说法错误的是（ ）
A. b电极反应式为
B. 离子交换膜为阴离子交换膜
C. 电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D. 海水为电解池补水的速率为
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2Oeq \(=====,\s\up7(通电))2H2↑+O2↑，据此解答。b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B正确；电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解总反应可知，每生成1mlH2要消耗1mlH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误；故选D。
8.（2023·湖南卷第8题）葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下：
下列说法错误的是
A. 溴化钠起催化和导电作用
B. 每生成葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了电子
C. 葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D. 葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
【答案】B
【解析】由图中信息可知，溴化钠是电解装置中的电解质，其电离产生的离子可以起导电作用，且Br-在阳极上被氧化为Br2，然后Br2与H2O反应生成HBrO和Br-，HBrO再和葡萄糖反应生成葡萄糖酸和Br-，溴离子在该过程中的质量和性质保持不变，因此，溴化钠在反应中起催化和导电作用，A说法正确；
由A中分析可知，2mlBr-在阳极上失去2ml电子后生成1mlBr2，1mlBr2与H2O反应生成1mlHBrO，1mlHBrO与1ml葡萄糖反应生成1ml葡萄糖酸，1ml葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5 ml葡萄糖酸钙，因此，每生成1 ml葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了4 ml电子，B说法不正确；葡萄糖酸分子内既有羧基又有羟基，因此，其能通过分子内反应生中六元环状结构的酯，C说法正确；葡萄糖分子中的1号C原子形成了醛基，其余5个C原子上均有羟基和H；醛基上既能发生氧化反应生成羧基，也能在一定的条件下与氢气发生加成反应生成醇，该加成反应也是还原反应；葡萄糖能与酸发生酯化反应，酯化反应也是取代反应；羟基能与其相连的C原子的邻位C上的H（）发生消去反应；综上所述，葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应，D说法正确；综上所述，本题选B。
【命题意图】电化学内容是高考试卷中的重要内容，对原电池和电解池的考查往往以选择题的形式考查两电极反应式的书写、两电极附近溶液性质的变化、电子的转移或电流方向的判断等。在 = 2 \* ROMAN II卷中会以应用性和综合性进行命题，如与生产生活相联系，也无机推断、实验及化学计算等学科内知识综合，尤其特别注意燃料电池和新型电池的正、负极材料分析和电极反应式的书写。
【考查要点】
1.原电池和电解池的构成、工作原理及应用；2书写电极反应和总反应方程式；3.化学电源的种类及其工作原理；4.金属的电化学腐蚀原理、金属腐蚀、防止金属腐蚀的措施。
【课标链接】
1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
2.了解原电池及常见化学电源的工作原理。
3.了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。
4.了解金属发生电化学腐蚀的本质，知道金属腐蚀的危害，了解防止金属腐蚀的措施。
考向一 新型电源及其应用
1.（2022·湖南卷）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是（ ）
A. 海水起电解质溶液作用 B. N极仅发生的电极反应：
C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D. 该锂-海水电池属于一次电池
【答案】B
【解析】锂海水电池的总反应为4Li+2H2O+O2═4LiOH， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li-e-=Li+，N极为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-。海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；由上述分析可知，N为正极，电极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，故B错误；Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；该电池不可充电，属于一次电池，故D正确。
2.（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是（ ）
A. 放电时负极反应：
B. 放电时透过多孔活性炭电极向中迁移
C. 放电时每转移电子，理论上吸收
D. 充电过程中，溶液浓度增大
【答案】A
【解析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时Cl-透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移1ml电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上CCl4释放0.5mlCl2，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，NaCl溶液浓度减小，故D错误。
考向二 电解池原理
3. (2022·北京卷)利用下图装置进行铁上电镀铜的实验探究。
下列说法不正确的是（ ）
A. ①中气体减少，推测是由于溶液中减少，且覆盖铁电极，阻碍与铁接触
B. ①中检测到，推测可能发生反应：
C. 随阴极析出，推测②中溶液减少，平衡逆移
D. ②中生成，使得比①中溶液的小，缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【解析】由实验现象可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，一段时间后，铜离子在阴极失去电子发生还原反应生成铜；实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层。由分析可知，实验①时，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应，当溶液中氢离子浓度减小，反应和放电生成的铜覆盖铁电极，阻碍氢离子与铁接触，导致产生的气体减少，故A正确；由分析可知，实验①时，铁做电镀池的阴极，铁会先与溶液中的氢离子、铜离子反应生成亚铁离子、氢气和铜，可能发生的反应为，故B正确；由分析可知，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，随阴极析出铜，四氨合铜离子浓度减小，平衡向正反应方向移动，故C错误；由分析可知，实验②中铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，四氨合铜离子在阴极得到电子缓慢发生还原反应生成铜，在铁表面得到比实验①更致密的镀层，故D正确。
4.（2022·浙江卷）通过电解废旧锂电池中的可获得难溶性的和，电解示意图如下(其中滤布的作用是阻挡固体颗粒，但离子可自由通过。电解过程中溶液的体积变化忽略不计)。下列说法不正确的是（ ）
A.电极A为阴极，发生还原反应
B.电极B的电极发应：
C.电解一段时间后溶液中浓度保持不变
D.电解结束，可通过调节除去，再加入溶液以获得
【答案】C
【解析】由电解示意图可知，电极B上Mn2+转化为了MnO2，锰元素化合价升高，失电子，则电极B为阳极，电极A为阴极，得电子，发生还原反应，A正确；由电解示意图可知，电极B上Mn2+失电子转化为了MnO2，电极反应式为：2H2O+Mn2+-2e-=MnO2+4H+，B正确；电极A为阴极，LiMn2O4得电子，电极反应式为：2LiMn2O4+6e-+16H+=2Li++4Mn2++8H2O，依据得失电子守恒，电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=
2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，反应生成了Mn2+，Mn2+浓度增大，C错误；电解池总反应为：2LiMn2O4+4H+=
2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，电解结束后，可通过调节溶液pH将锰离子转化为沉淀除去，然后再加入碳酸钠溶液，从而获得碳酸锂，D正确。
考向三 电解池原理的应用
5.（2022·广东卷）以熔融盐为电解液，以含和等的铝合金废料为阳极进行电解，实现的再生。该过程中（ ）
A. 阴极发生的反应为B. 阴极上被氧化
C. 在电解槽底部产生含的阳极泥D. 阳极和阴极的质量变化相等
【答案】C
【解析】根据电解原理可知，电解池中阳极发生失电子的氧化反应，阴极发生得电子的还原反应，该题中以熔融盐为电解液，含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解，通过控制一定的条件，从而可使阳极区Mg和Al发生失电子的氧化反应，分别生成Mg2+和Al3+，Cu和Si不参与反应，阴极区Al3+得电子生成Al单质，从而实现Al的再生，据此分析解答。阴极应该发生得电子的还原反应，实际上Mg在阳极失电子生成Mg2+，A错误；Al在阳极上被氧化生成Al3+，B错误；阳极材料中Cu和Si不参与氧化反应，在电解槽底部可形成阳极泥，C正确；因为阳极除了铝参与电子转移，镁也参与了电子转移，且还会形成阳极泥，而阴极只有铝离子得电子生成铝单质，根据电子转移数守恒及元素守恒可知，阳极与阴极的质量变化不相等，D错误。
6.（2022·海南卷）一种采用和为原料制备的装置示意图如下。
下列有关说法正确的是（ ）
A. 在b电极上，被还原 B. 金属Ag可作为a电极的材料
C. 改变工作电源电压，反应速率不变 D. 电解过程中，固体氧化物电解质中不断减少
【答案】A
【解析】由装置可知，b电极的N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，因此b为阴极，电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，a为阳极，电极反应式为2O2-+4e-=O2，据此分析解答；由分析可得，b电极上N2转化为NH3，N元素的化合价降低，得到电子发生还原反应，即N2被还原，A正确；a为阳极，若金属Ag作a的电极材料，则金属Ag优先失去电子，B错误；改变工作电源的电压，反应速率会加快，C错误；电解过程中，阴极电极反应式为N2+3H2O+6e-=2NH3+3O2-，阳极电极反应式为2O2-+4e-=O2，因此固体氧化物电解质中O2-不会改变，D错误。
考向四 金属的腐蚀
7.（2022·广东卷）为检验牺牲阳极的阴极保护法对钢铁防腐的效果，将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的溶液中。一段时间后，取溶液分别实验，能说明铁片没有被腐蚀的是（ ）
A. 加入溶液产生沉淀 B. 加入淀粉碘化钾溶液无蓝色出现
C. 加入溶液无红色出现 D. 加入溶液无蓝色沉淀生成
【答案】D
【解析】镀层有破损的镀锌铁片被腐蚀，则将其放入到酸化的3%NaCl溶液中，会构成原电池，由于锌比铁活泼，作原电池的负极，而铁片作正极，溶液中破损的位置会变大，铁也会继续和酸化的氯化钠溶液反应产生氢气，溶液中会有亚铁离子生成，据此分析解答。氯化钠溶液中始终存在氯离子，所以加入硝酸银溶液后，不管铁片是否被腐蚀，均会出现白色沉淀，故A不符合题意；淀粉碘化钾溶液可检测氧化性物质，但不论铁片是否被腐蚀，均无氧化性物质可碘化钾发生反应，故B不符合题意；KSCN溶液可检测铁离子的存在，上述现象中不会出现铁离子，所以无论铁片是否被腐蚀，加入KSCN溶液后，均无红色出现，故C不符合题意；K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂，若铁片没有被腐蚀，则溶液中不会生成亚铁离子，则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀，故D符合题意。
考向五 电化学综合
8.（2022·山东卷）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，将废旧锂离子电池的正极材料转化为，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。下列说法正确的是（ ）
A. 装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
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
D. 若甲室减少，乙室增加，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，C2+在另一个电极上得到电子，被还原产生C单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；对于乙室，正极上LiCO2得到电子，被还原为C2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCO2+e-+4H+=Li++C2++2H2O，C错误；若甲室C2+减少200 mg，电子转移物质的量为n(e-)= ，乙室C2+增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e-)=，说明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。
9.（2021·浙江卷）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是 （ ）
A. 断开K2、合上K1，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
B. 断开K1、合上K2，电极A为阴极，发生还原反应
C. 电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D. 镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2
【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成Cd(OH)2，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH)2，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，据此分析作答。断开K2、合上K1，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；断开K1、合上K2，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-，B正确；电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O，则电极A发生还原反应的电极反应式为Cd(OH)2+2e-=Cd+
2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH)2+2Ni(OH)2eq \(=======,\s\up8(通电))Cd+2NiOOH+2H2O，溶液中KOH浓度减小，C错误；根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，则镍镉二次电池总反应式为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2，D正确。
分析近三年的高考试题，主要利用铜-锌双液原电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池、电解熔融氯化钠和电解饱和食盐水、新型电源等为情境，考查学生对原电池和电解池工作原理的认识，促使学生认识到电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电化学体系的基本要素，建立对电化学过程的系统分析思路，提高学生对电化学本质的认识，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理，开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。预测2024年，利用新型电池的工作原理及电解原理的应用为背景，考查电极反应式的书写、离子移动方向、金属的电化学腐蚀及防护等知识以及信息提取、应用能力进行考查。
1．（2023·广东·模拟）硫化氢(H2S)是强烈的神经毒素，对黏膜有强烈的刺激作用。科研人员设计了如图装置，借助太阳能，将H2S再利用，变废为宝。下列叙述正确的是
A．b电极发生氧化反应
B．a电极区不可用NaOH溶液作电解质溶液
C．的迁移方向为b电极→a电极
D．每生成2g H2，负极区需消耗22.4 L H2S
【答案】B
【分析】根据工作原理图分析可知，b电极上H+获得电子生成氢气，则b作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，因此a作负极，Fe2+失去电子，电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，据此分析解答问题。
【解析】A．由分析可知，b作正极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，则b电极发生还原反应，A错误；
B．由分析可知，a电极区反应为：Fe2+-e-=Fe3+，若用NaOH溶液作电解质溶液则生成Fe(OH)2、Fe(OH)3覆盖在电极a上，阻止反应继续进行，B正确；
C．由分析可知，a电极为负极，b电极为正极，故H+的迁移方向为负极a电极→正极b电极，C错误；
D．题干未告知H2S所处的状态是否为标准状况，故无法计算每生成2g H2，负极区需消耗H2S的体积，D错误。
2．（2023·湖北·模拟）科研团队开创了海水原位直接电解制氢的全新技术(如图所示)。该研究的关键点是利用海水侧和电解质侧的水蒸气压力差使海水自发蒸发，并以蒸汽形式通过透气膜扩散到电解质侧重新液化，即“液-气-液”水迁移机制，为电解提供淡水。下列叙述错误的是
A．直接电解海水存在阳极易腐蚀问题
B．液态水、阴离子分别不能通过膜a、膜b
C．铅酸蓄电池做电源时，电极与N电极相连
D．电解过程中，阴极区溶液可能不变
【答案】B
【分析】由图可知，在电解过程中M极OH-放电失去电子生成O2，N极H2O得到电子生成H2，则M为阳极，电极方程式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O，N为阴极，电极方程式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极区OH-浓度减小，为保证KOH浓度较高形成水蒸气压力差，阴极产生的OH-需要经过离子交换膜b进入阳极，膜b为阴离子交换膜，以此解答。
【解析】A．海洋环境中的盐度、温度、溶解氧等因素会影响金属材料的化学反应，导致其受到腐蚀，直接电解海水存在阳极易腐蚀问题，故A正确；
B．由题意可知，海水自发蒸发，并以蒸汽形式通过透气膜扩散到电解质侧重新液化，液态水不能通过膜a，膜b为阴离子交换膜，阴离子能通过膜b，故B错误；
C．铅酸蓄电池做电源时，Pb为负极，应该与阴极N电极相连，故C正确；
D．电解过程中，阴极区电极方程式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，生成的OH-进入阳极区，阴极区溶液pH可能不变，故D正确。
3．（2023·山东聊城·一模）科学家设计了一种能产生羟基自由基()的原电池—电解池组合装置，能将苯酚氧化为和，实现发电、环保二位一体，如图所示。下列说法错误的是
A．a极为正极，N为阴离子交换膜
B．d极的电极反应式为
C．a极区每产生1ml，c极区溶液质量减轻3g
D．b极区消耗1ml，理论上电路中转移电子28ml
【答案】C
【分析】由图可知，a极上Cr2O72-发生还原反应生成Cr(OH)3，b电极上苯酚发生氧化反应生成CO2，则a电极为正极，b电极为负极，正极反应为Cr2O72-+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，负极反应为C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+；c电极为电解池阴极，d电极为电解池阳极，阴极反应为2H++2e-=H2↑，阳极反应为H2O-e-=H++•OH，羟基自由基(•OH)具有强氧化性，进一步氧化苯酚达到除去苯酚的目的，发生的反应为C6H5OH+28•OH═6CO2↑+17H2O，据此分析解答。
【解析】A．由上述分析可知，左侧装置为原电池，右侧装置为电解池，a电极为正极，b电极为负极，负极方程式为：C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，阳离子浓度增大，则Cl-通过N膜计入b极区，N为阴离子交换膜，故A正确；
B．d电极为电解池阳极，阳极上H2O失电子生成H+、•OH，阳极反应为H2O-e-=H++•OH，故B正确；
C．正极反应为Cr2O+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，a极区每产生1ml Cr(OH)3时转移3ml电子，通过质子交换膜移向阴极的n(H+)=3ml，阴极反应为2H++2e-=H2↑，n(H2)= ，m(H2)=1.5ml×2g/ml=3g，即c极区溶液质量不变，故C错误；
D．由分析可知，b极区电极方程式为：C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，消耗1mlC6H5OH，理论上电路中转移电子28ml，故D正确。
4．（2023·北京海淀·二模）甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同时间后继续进行实验。
实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，正极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护，且Ⅱ保护得更好
【答案】D
【解析】A．由图可知，Fe电极是正极，Zn电极是负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，由于电解质溶液呈酸性，故正极上氢离子得电子，则正极的反应为：2H++2e-═H2↑，A错误；
B．外加电流阴极保护法中要保护的电极应与外接电源的负极相连，即Fe电极与外接电源的负极相连，B错误；
C．由于Ⅰ中Fe电极与电解质溶液直接接触，会有少量的Fe直接与酸反应生成Fe2+，与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关，C错误；
D．对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知，两种保护法均能保护Fe，且电解法保护的更好，即Ⅱ保护得更好，D正确。
5．（2023·浙江·一模）利用电解池原理可将转化为燃料或者化学品。下图通过将与辛胺反应耦合，实现了两电极体系中产物的高选择性合成。
下列说法正确的是
A．装置中b电极为阴极，发生还原反应
B．电极a的电极反应可能为：
C．中间的离子交换膜一定是质子交换膜
D．电解过程中，a、b两极反应物物质的量之比为2∶1
【答案】B
【分析】利用电解池原理可将CO2转化为燃料或者化学品，反应过程中碳元素的化合价降低，得到电子，则a极为阴极，CO2转化为燃料或者化学品，b极为阳极，辛胺转化为辛氰。据此回答问题。
【解析】A．装置中b电极为阳极，失去电子，发生氧化反应，故A错误；
B．电极a为阴极，电极反应可能为：，故B正确；
C．若电解液中性时，中间的离子交换膜是质子交换膜，若电解液碱性时，中间的离子交换膜是阴离子交换膜，故C错误；
D．电解过程中，a极CO2转化为燃料或者化学品，b极辛胺转化为辛氰，由于电极a的产物不确定，则反应物物质的量之比不确定，故D错误。
6．（2023·山东滨州·二模）水系锌离子电池(AZIBs)应用前景广阔。一种AZIBs电池示意图如下所示，钒基氧化物有利于Zn2+的扩散及嵌入/脱出，常被用做AZIBs正极材料，TMP(磷酸三甲酯)有良好的化学稳定性和宽的液态温度范围，适合做安全电解液。下列说法错误的是
A．在充放电过程中，锌箔侧发生与Zn的沉积或溶解
B．充电过程中，向侧移动
C．放电时正极电极反应可能为
D．TMP促进了水系锌离子电池宽温域范围内的应用
【答案】B
【分析】放电时Zn为负极，Zn失电子转化为Zn2+，V6O13做正极得电子结合Zn2+实现Zn2+的嵌入。充电时，Zn为阴极，Zn2+得电子生成Zn，钒基氧化物为阳极，ZnxV6O13失电子生成V6O13和Zn2+，实现Zn2+的脱出。
【解析】A．充电时锌箔上Zn2+得电子生成Zn，放电时Zn失电子转化为Zn2+，充放电过程中，锌箔侧发生Zn2+与Zn的沉积或溶解，A正确；
B．充电过程中，锌箔为阴极，Zn2+向锌箔移动，B错误；
C．放电过程中，V6O13为正极得电子结合Zn2+实现Zn2+的嵌入，电极反应为V6O13+xZn2++2xe-=ZnxV6O13，C正确；
D．TMP有良好的化学稳定性和宽的液态温度范围，促进了水系锌离子电池宽温域范围内的应用，D正确。
7．（2023·辽宁·一模）“北溪”天然气管道至少泄漏8万吨天然气，近20年间甲烷的温室效应率是的84倍。已知管道接口处有钢铁材料等，海水的pH约为8.0。设为阿伏伽德罗常数的值。下列有关叙述不正确的是
A．损坏的钢铁材料在海水中主要发生吸氧腐蚀
B．制造管道时表面涂层能起到抗腐蚀作用
C．铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数一定为
D．修复管道时在钢管表面镶嵌锌块，这种方法叫牺牲阳极法
【答案】C
【解析】A．钢铁在弱碱性环境中主要发生吸氧腐蚀，A项正确；
B．表面涂层能防止钢铁管道和水、O2等物质接触，从而起到抗腐蚀作用，B项正确；
C．钢铁腐蚀时负极电极反应式为，铁在海水中完全发生电化学腐蚀时转移电子数为，后续发生，不属于电化学腐蚀，C项错误；
D．锌比铁活泼，在海水中构成原电池，锌为负极，铁为正极，这种保护钢铁的方法叫牺牲阳极法，D项正确。
8．（2023·福建南平·三模）西北工业大学推出一种新型电池。该电池能有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制氨，过程如图所示。下列说法错误的是
A．d电极为电解池的阳极
B．电池总反应式为：
C．c极区溶液的pH升高
D．电路中转移时，理论上能得到
【答案】D
【分析】由图可知，锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a为负极、b为正极，则c为阴极、d为阳极；
【解析】A．由分析可知，d电极为电解池的阳极，A正确；
B．电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：，B正确；
C．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，溶液碱性增强，故溶液的pH升高，C正确；
D．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原生成，电子转移为，则电路中转移时，理论上能得到，D错误。
9．（2023·湖北武汉·模拟）科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，如图所示。光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，图中的双极膜中间层中的H2O会解离产生H+和OH-。
下列说法错误的是
A．光催化电极a的反应为C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O
B．双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动
C．理论上电路中转移4mle-时可生成2mlHCOO-
D．阳极区和阴极区的pH均减小
【答案】C
【分析】科学家近年发明了一种新型光电催化装置，它能将葡萄糖和CO2转化为甲酸盐，光照时，光催化电极a产生电子(e-)和空穴(h+)，电子经过电源到达催化电极b处，则光催化电池a为阳极，催化电极b为阴极，以此解答。
【解析】A．该装置可以将葡萄糖转化为甲酸盐，C6H12O6在电极a处得到空穴(h+)生成HCOO-，方程式为：C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，故A正确；
B．电解池中阳离子向阴极移动，则双极膜中间层中的H+在外电场作用下向催化电极b移动，故B正确；
C．CO2在电极b处得到电子生成HCOO-，电极方程式为：CO2+2e-+H2O= HCOO-+OH-，理论上电路中转移4mle-时可以在催化电极b处得到2ml HCOO-，另外光催化电极a处得到2ml HCOO-，共可生成4mlHCOO-，故C错误；
D．光催化电极a处发生反应C6H12O6+12h++18OH-=6HCOO-+12H2O，氢氧根浓度减小，pH减小，电极b处CO2转化为甲酸，然后甲酸和KHCO3溶液反应使溶液pH减小，故D正确。
10．（2023·山东济宁·三模）气态废弃物中的硫化氢可以用电化学方法转化为可以利用的硫，如图所示，下列说法错误的是
A．阳极反应：
B．电解一段时间之后需要补充和
C．理论上每生成1ml硫，电路中通过的电子数为
D．电解一段时间后，溶液的pH不变
【答案】B
【分析】在该电解池中，阳极是亚铁离子失电子变为三价铁离子，电极反应式为，阴极是碳酸氢根得电子生成氢气，电极反应式为，由此分析：
【解析】A．阳极失电子，化合价升高，+2价的铁转化为+3价的铁，所以反应式为：，A正确；
B．通入H2S后发生反应：，所以整个过程中不需要补充和，B错误；
C．每生成1ml硫，就有1mlH2S发生反应，所以转移的电子为2ml，C正确；
D．虽然在消耗，但是不断在通入H2S，所以pH不变，D正确。
11．（2023·广东深圳·二模）我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber-Bsch反应器(机理如图所示)。该装置工作时，将Zn-NO2水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为NH3•H2O，从而在单个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。
下列说法正确的是
A．b电极为Zn电极
B．放电过程中，负极发生的反应为
C．电解过程中，阴极区溶液的pH逐渐减小
D．理论上，每得到1mlNH3•H2O，至少需要消耗390gZn
【答案】D
【分析】由题干图示信息可知，TiO2电极将转化为NH3•H2O可知TiO2电极为阴极，电极反应式为：+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，石墨电极为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故a电极为负极，发生氧化反应，即Zn为负极，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为：NO2+e-=，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，a电极为Zn电极是负极，A错误；
B．放电过程中，负极发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，B错误；
C．由分析可知，电解过程中，TiO2电极为阴极，电极反应式为：+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，则阴极区溶液的pH逐渐增大，C错误；
D．由于两个a电极串联，理论上，每得到1mlNH3•H2O，需得到12ml电子，故至少需要消耗Zn的质量为390g，D正确。
12.（2023·山东济宁·二模）某浓差电池的装置如图所示，该电池使用前先将K与M连接一段时间，K再与N连接，当正负电极室中溶液的浓度相等时，电池将停止放电。下列说法错误的是
A．K与M连接时，当电路中转移0.1ml电子时，乙室溶液质量减少17g
B．K与N连接时，甲室的电极反应式为
C．若换成阳离子交换膜，电池将不能正常使用
D．K分别与M、N连接时，在电解质溶液中的移动方向相反
【答案】B
【分析】浓度差电池是利用两极电势差实现两个氧化还原半反应，总反应类似扩散原理，最终两池电解质浓度将相等。该电池使用前先将K与M连接一段时间，开关与M相连时，为电解池，左侧甲室内Ag电极为阳极，右侧乙室内Ag电极为阴极，阳极上Ag失去电子转化为Ag+，阴极上Ag+得到电子转化为Ag，硝酸根透过阴离子交换膜向阳极移动进入左侧，一段时间后，两池中浓度不同；然后将K与N相连，装置为原电池，左侧甲室内硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，则银离子得电子发生还原反应，左侧甲室内Ag电极为正极，则右侧乙室Ag电极为负极，硝酸根向负极移动进入乙室，据此回答；
【解析】A．据分析，K与M连接时，右侧乙室内、硝酸根迁出，当转移1ml电子时，乙室溶液质量减少(108+62)g=170g，则当电路中转移0.1ml电子时，乙室溶液质量减少17g，A正确；
B．K与N连接时为原电池，甲室为正极区，电极反应式为，B不正确；
C．若换成阳离子交换膜，若有1ml电子转移，阳极1ml Ag溶解、阴极析出1ml Ag，1ml Ag+透过阳离子交换膜进入乙室，则两池中Ag+浓度将相同，开关与N相连时，不会产生电流、将不能正常使用，因此应该选择阴离子交换膜电池，C正确；
D．据分析，K分别与M、N连接时，在电解质溶液中的移动方向相反，D正确。
1.原电池构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
①电解质溶液；
②两电极直接或间接接触；
③两电极插入电解质溶液中。
2.原电池原理的应用
(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
(4)设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。
3.二次电池的充放电规律
(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。
4.电解池阴阳两极上放电顺序
(1)阴极：(与电极材料无关)。氧化性强的先放电，放电顺序：
(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极，放电顺序为
【特别提醒】
①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序为阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
5.用惰性电极电解电解质溶液的规律
6.金属腐蚀的类型
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
7.金属的防护
(1)电化学防护
①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理
a.负极：比被保护金属活泼的金属；
b.正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法——电解原理
a.阴极：被保护的金属设备；
b.阳极：惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
8.电化学综合计算的三种常用方法
(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
根据得失电子守恒定律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。
装置示意图
序号
电解质溶液
实验现象
①
阴极表面有无色气体，一段时间后阴极表面有红色固体，气体减少。经检验电解液中有
②
阴极表面未观察到气体，一段时间后阴极表面有致密红色固体。经检验电解液中无元素
类型
实例
电极反应特点或反应式
电解产物
溶液pH变化
溶液复原
电解水型
含氧酸
H2SO4
溶液中的H＋和OH－分别在阴阳两极放电：
阴极：4H＋＋4e－===2H2↑
阳极： 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
H2
O2
减小
水
强碱
NaOH
增大
活泼金属的含氧酸盐
KNO3
不变
电解电解质型
无氧酸(氢氟酸除外)
HCl
电解质电离的阴阳离子分别在两极放电：
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
H2 Cl2
增大
HCl
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
Cu Cl2
CuCl2
放氢生碱型
活泼金属的无氧酸盐
NaCl
阴极水电离的H＋放电，阳极电解质电离的阴离子放电
阴极：H2
阳极：Cl2
增大
HCl
放氧生酸性
不活泼金属的含氧酸盐
AgNO3
阳极水电离的OH－放电，阴极电解质的阳离子放电
阴极：Ag＋＋e－===Ag
Ag阳极：O2
减小
Ag2O
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
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