新型化学电源与电解池
年份 试卷 考点
2023 海南卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写、原电池的计算
2023 广东卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写、原电池的计算
2023 湖北卷 电解池的判断、电极方程式的书写、离子交换膜、电解池补水的速率
2023 浙江卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写
2023 辽宁卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2023 山东卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写
2022 广东卷 电解池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2022 海南卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写
2022 湖北卷 电解池的工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2022 湖南卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写
2022 浙江卷 电解池的判断、电解池的工作原理、电极方程式的书写
2021 广东卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2021 海南卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2021 河北卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写、原电池的计算
2021 湖北卷 电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2021 辽宁卷 原电池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2021 天津卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
新型化学电源是高考每年必考内容，通常以复杂、陌生、新颖的研究对象作为知识的载体，主要考查正、负极及电极反应式的正误判断，电池充、放电原理及离子移动方向的判断，电极附近离子浓度的变化以及金属的腐蚀等，具有很强的综合性和创新性。电解原理及其应用是高考命题的高频热点，主要考查阴、阳极及电极反应式的正误的判断，离子的移动方向，溶液pH的变化，电解产物的判断及电解的应用与计算等，试题的背景较为新颖，要求考生具有较强的问题分析能力。
一、原电池原理及其应用
1．原电池的工作原理
2．“三步”突破原电池电极反应式的书写
第一步：分析氧化还原反应
根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正、负极反应物质及得失电子数目。
第二步：注意电解质溶液环境
分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式。
第三步：合并正、负电极反应
调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式。
3．燃料电池中电极反应式的书写(以甲醇 O2的燃料电池为例)
酸性介质，如稀硫酸 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极 O2＋4e－＋4H＋===2H2O
碱性介质，如KOH溶液 负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
正极 O2＋4e－＋2H2O===4OH－
熔融盐介质，如熔融K2CO3 负极 CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
正极 O2＋4e－＋2CO2===2CO
高温下能传导O2－的固 体电解质 负极 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
正极 O2＋4e－===2O2－
4.可充电电池原理示意图
5．析氢腐蚀和吸氧腐蚀
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜呈酸性 水膜酸性很弱或呈中性
正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极反应 Fe－2e－===Fe2＋
其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
【方法技巧】新型化学电源的解题步骤
（1）判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
（2）确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
（3）充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。
（4）电极反应→总反应方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。
二、电解池原理及其应用
1．电解池的工作原理
2．明确电解池的电极反应及其放电顺序
（1）阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸中)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水中)。
（2）阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－>含氧酸根离子。
（3）活泼阳极失电子后得到的离子一般都会继续与电解质溶液中的离子发生复杂的反应，因此最终的氧化产物需要根据题目中的信息确定。
3．离子交换膜的原理及作用分析
4．电解计算解题“三方法”
（1）根据得失电子守恒计算
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）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。
（3）根据关系式计算
根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
例如，以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有概括电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
典例1（2023·海南卷第8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A. b电极为电池正极
B. 电池工作时，海水中的Na+向a电极移动
C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D. 每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量
典例2（2023·广东卷第6题）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）
A. 作原电池正极
B. 电子由经活性炭流向
C. 表面发生的电极反应：
D. 每消耗标准状况下的，最多去除
典例3（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
典例4（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可抑制产生。下列说法正确的是（ ）
A. b端电势高于a端电势 B. 理论上转移生成
C. 电解后海水下降 D. 阳极发生：
典例5（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
预测1（2024·河北·二模）一种催化重整利用PET废塑料水解产物乙二醇耦合二氧化碳高效生成甲酸的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．a极为直流电源的负极
B．电极反应为
C．该离子交换膜为阴离子交换膜
D．当外电路中转移电子时，阴极区溶液质量增重
预测2（2024·广东惠州·一模）将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐中的葡萄糖转化成葡萄糖内酯，下列说法正确的是
A．葡萄糖发生还原反应
B．MnO2在正极失电子
C．H+由a极移向b极
D．当电路中转移0.1NA个电子时，生成0.1mol葡萄糖内酯
预测3（2024·河南·二模）最近，科学家开发一种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图所示。
下列叙述错误的是
A．X极电势高于Y极电势
B．放电时，X极电极反应式为
C．充电时，电极Y与电源负极连接
D．充电时，每生成1.4 g Li时理论上转移电子数约为
预测4（2024·湖北·三模）一种新型原电池的工作原理如图所示，其中电极材料均为石墨，阴离子交换膜只允许通过，工作时两极室均无气体生成。下列说法错误的是
A．电极a为负极 B．工作时乙室溶液pH减小
C．该电池的总反应为 D．每转移时甲室质量增加48g
预测5（2024·重庆·一模）利用丙酮酸与废水中的电催化耦合，可在温和条件下去除并生产丙氨酸，其工作原理如图。，丙氨酸主要以形式存在于溶液中。下列说法错误的是
A．电极连接电源的正极
B．阴极的电极反应有：
C．反应一段时间后，阴极区溶液的基本不变
D．极区生成丙氨酸时，极区至少生成了
押题1（2024·湖南·二模）锌-空气电池被认为是替代锂离子电池、满足电动汽车爆炸性需求的下一代候选电池。用光照充电的锌-空气电池的工作原理如图所示。光照时，光电极(空穴)，驱动阴极和阳极反应。下列叙述不正确的是
A．放电时，向光电极迁移 B．充电时的阳极反应为
C．放电时，光电子经电解液向极移动 D．是配离子，配位数是4
押题2（2024·山东济南·一模）我国科学家发现，利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知双极膜(膜a、膜b)中间层中的H2O可解离为H+和OH-。下列说法错误的是
A．电极电势：M
C．工作一段时间后，装置中需要定期补充H2SO4和NaOH
D．制取0.2mol邻苯二酚类物质时，理论上有0.8molOH-透过膜a
押题3（2024·广东·二模）一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a为电源负极
B．N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜
C．充电时，总反应式为
D．放电时，每转移2mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117g
押题4（2024·浙江宁波·二模）利用下图电池装置可验证不同化合价铁元素的相关性质。
已知：电池装置中，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(如下表)应尽可能地相近；两烧杯中溶液体积相等。
离子 Li+ Na+ Ca2+ K+ Cl-
4.07 5.19 6.59 7.62 4.61 7.40 7.91 8.27
下列说法正确的是
A．根据上表数据，盐桥中应选择KNO3作为电解质
B．石墨电极上对应的电极反应式为：
C．反应一段时间后，当右池中时，左池中
D．盐桥中的阴离子进入石墨电极一侧溶液中
押题5（2024·辽宁沈阳·一模）科学家提出了一种基于电催化多硫化物循环的自供能产氢体系，如下图所示。通过将锌一多硫化物电池与电解制氢装置集成，最大化利用了间歇性太阳光，实现日夜不间断的自供电的H2生产。下列说法错误的是
A．锌—多硫化物电池白天可实现电能向化学能的转化
B．装置夜间工作时，应将电极ac、bd分别连接
C．装置白天工作时，b极的电极反应式为
D．H2生产装置中可以使用钠离子交换膜
名校预测
预测1
【答案】D
【分析】CO2在SnO2/CC电极上转变为HCOOH，阴极的电极反应式为CO2+2e-+2H2O=HCOOH+2OH-，为阳极，电极反应为；
【解析】A．CO2在SnO2/CC电极上转变为HCOOH，发生还原反应，该电极为阴极，阴极与直流电源的负极相连，则a极为电源的负极，A正确；
B．为阳极，电极反应为，B正确；
C．SnO2/CC电极产生的OH-通过离子交换膜移动到电极，该离子交换膜为阴离子交换膜，C正确；
D．阴极的电极反应式为CO2+2e-+2H2O=HCOOH+2OH-，当外电路中转移电子时，阴极区溶液质量增重44g-34g=10g，D错误；
故选D。
预测2
【答案】C
【分析】由装置图可知，酸性条件下C6H12O6→C6H10O6，失去H原子、发生氧化反应，即a电极为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+，b电极为正极，电极反应式为MnO2+4H++2e-═Mn2++2H2O，放电时，电子由负极a经过导线流向电极b，据此分析解答。
【解析】A．由分析可知，葡萄糖失去H原子，发生氧化反应，A错误；
B．由分析可知，MnO2在正极得电子，电极反应为：MnO2+4H++2e-═Mn2++2H2O，B错误；
C．由分析可知，a为负极，b为正极，原电池中阳离子移向正极，故H+由a极移向b极，C正确；
D．由分析可知，该原电池中，a电极为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+，所以当电路中转移0.1NA个电子时，生成0.05mol葡萄糖内酯，D错误；
故选C。
预测3
【答案】B
【分析】观察图示利用活泼金属作负极可知，放电时：电极X为正极，电极Y为负极；
【解析】A．根据分析且电池中正极电势高于负极电势，电势：电极X高于电极Y，A项正确；
B．放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反应式为：Li3V2(PO4)3＋2e－＋2Li＋＝Li5V2(PO4)3，B项错误；
C．充电时，电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C项正确；
D．阴极反应式为Li＋＋e－＝Li，n(Li)==0.2mol，转移n(e－)=0.2mol，转移电子数目约为1.204×1023，D项正确。
故选B。
预测4
【答案】B
【解析】A．根据移动方向可知a极为负极，A正确；
B．b极为正极，发生反应，电池工作时乙室溶液pH增大，B错误；
C．该电池的总反应为，C正确；
D．甲室发生反应，电池工作时每转移甲室迁移进入，质量增加48g，D正确；
故选B。
预测5
【答案】C
【分析】该装置为电解池，a电极处水失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，a极接电源正极为阳极；硝酸根得到电子发生还原反应，b极接电源负极为阴极；制备丙氨酸分为三步，硝酸根离子在阴极反应转化为NH2OH，NH2OH和丙酮酸反应生成C3H5O3N，C3H5O3N在电极上反应生成丙氨酸，据此回答。
【解析】A．由分析可知，电极连接电源的正极，A正确；
B．硝酸根得到电子发生还原反应生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，B正确；
C．在阳极，水失去电子被氧化生成氧气和氢离子，同时氢离子从阳极区移向阴极，阴极氢离子浓度增大，C错误；
D．a电极处水失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极方程式为：2H2O-4e-=O2+4H+，阴极区产生丙氨酸，电极反应为： +NO +10e-+11H+ +4H2O，极区生成丙氨酸时，转移10mol电子，极区至少生成了，D正确；
故选C。
名师押题
押题1
【答案】C
【分析】光照充电时转化为，故充电时为阴极，光电极为阳极；放电时为负极，光电极为正极；总反应为。
【解析】A．放电时，阳离子向正极（光电极）迁移，项正确；
B．充电时，失去的电子填入正电空穴，项正确；
C．光电子只能在外电路中通过，项错误；
D．从结构可以看出其配位数是4，D项正确；
故选C。
押题2
【答案】C
【分析】该装置为原电池装置。M电极作负极，B2H6在该极失电子发生氧化反应，电极反应式为；N电极作正极，该极上邻苯二醌类物质得电子转化为邻苯二酚类物质。双极膜中间层中的 H2O解离为H+和 OH ，氢离子通过膜b移向正极N，膜b为阳离子交换膜；氢氧根离子通过膜a移向负极M，膜a为阴离子交换膜；据此分析解答。
【解析】A．根据分析，M电极为负极，N电极为正极，电流从正极流向负极，从高电势流向低电势，因此电势：M电极
C．N电极为正极，双极膜的b膜产生氢离子移向N电极，a膜产生氢氧根离子移向M电极，根据电极反应式和膜变化电荷(与电路中转移电子数相等)，可知需要定期补充H2O和NaOH，故C错误；
D．根据N极电极反应式可知：邻苯二醌类物质+4H++4e-=邻苯二酚类物质，制取0.2mol邻苯二酚类物质转移0.8mol电子，则a膜产生氢氧根离子为0.8mol，故D正确；
故选C。
押题3
【答案】D
【分析】由图知，移向左侧电极，失电子得到，所以左侧电极为阳极，右侧为阴极，则a为电源正极，b为电源负极，阳极反应式：，阴极反应式：。
【解析】A．由分析知，a为电源正极，A错误；
B．该装置能够实现海水的淡化，钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，所以M为氯离子交换膜，N为钠离子交换膜，B错误；
C．由分析知，充电时总反应为，C错误；
D．放电时，每转移2mol电子，理论上有2mol钠离子、2mol氯离子进入Ⅱ池，所以溶液质量增加117g
，D正确；
故选D。
押题4
【答案】C
【分析】由题意和图知，铁电极为负极，电极反应式为，石墨电极为正极，电极反应式为，由此回答。
【解析】A．Fe2＋、Fe3＋能与反应，Ca2＋与不能大量共存，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下能与Fe2＋反应，根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”，盐桥中阴离子不可以选择、，阳离子不可以选择Ca2＋，盐桥中阴、阳离子的迁移率（u∞）应尽可能地相近，根据表中数据，盐桥中应选择KCl作为电解质，A错误；
B．由分析知，石墨电极为正极，电极反应式为，B错误；
C．由图知，右池中原，发生反应为，现，即，在此过程中增加了0.10mol/L，转移的电子数为0.10mol/L，则由负极反应式知，左池中增加了0.05mol/L，即左池中，C正确；
D．盐桥中的阴离子流向负极，由分析知，进入铁电极一侧溶液中，D错误；
故选C。
押题5
【答案】B
【分析】由电子流向可知，放电时，a极锌失去电子发生氧化反应为负极，则b为正极；氢气生产装置中d极，水放电生成氢气，发生还原反应，d为阴极，则c为阳极；白天可利用太阳能电池给左侧锌一多硫化物电池充电，实现电能向化学能的转化，夜间作电源，给H2装置充电，电解反应产生H2；
【解析】A．由分析可知，白天可利用太阳能电池给左侧锌一多硫化物电池充电，实现电能向化学能的转化，A正确；
B．左侧锌一多硫化物电池夜间作电源，给H2装置充电，电解反应产生H2，结合分析可知，应将电极ad、bc分别连接，B错误；
C．白天工作时，锌一多硫化物电池处于充电状态，则b电极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为：，C正确；
D．H2生成装置可以使用Na+交换膜，①如果使用Na+交换膜，阴报区发生反应：2H2O+2e-= H2↑+2OH-，Na+向阴极区迁移，得到较纯净的NaOH溶液，可供循环利用。②如果不使用Na+交换膜，显然H2生产装置电解液一般仍为NaOH、Na2S的混合溶液，故H2生产装置中可以使用钠离子交换膜，D正确；
故选B。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()
新型化学电源与电解池
年份 试卷 考点
2023 海南卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写、原电池的计算
2023 广东卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写、原电池的计算
2023 湖北卷 电解池的判断、电极方程式的书写、离子交换膜、电解池补水的速率
2023 浙江卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写
2023 辽宁卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2023 山东卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写
2022 广东卷 电解池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2022 海南卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写
2022 湖北卷 电解池的工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2022 湖南卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写
2022 浙江卷 电解池的判断、电解池的工作原理、电极方程式的书写
2021 广东卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2021 海南卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2021 河北卷 原电池的判断、原电池工作原理、电极方程式的书写、原电池的计算
2021 湖北卷 电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2021 辽宁卷 原电池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
2021 天津卷 电解池的判断、电解池工作原理、电极方程式的书写、电解池的计算
新型化学电源是高考每年必考内容，通常以复杂、陌生、新颖的研究对象作为知识的载体，主要考查正、负极及电极反应式的正误判断，电池充、放电原理及离子移动方向的判断，电极附近离子浓度的变化以及金属的腐蚀等，具有很强的综合性和创新性。电解原理及其应用是高考命题的高频热点，主要考查阴、阳极及电极反应式的正误的判断，离子的移动方向，溶液pH的变化，电解产物的判断及电解的应用与计算等，试题的背景较为新颖，要求考生具有较强的问题分析能力。
一、原电池原理及其应用
1．原电池的工作原理
2．“三步”突破原电池电极反应式的书写
第一步：分析氧化还原反应
根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正、负极反应物质及得失电子数目。
第二步：注意电解质溶液环境
分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式。
第三步：合并正、负电极反应
调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式。
3．燃料电池中电极反应式的书写(以甲醇 O2的燃料电池为例)
酸性介质，如稀硫酸 负极 CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋
正极 O2＋4e－＋4H＋===2H2O
碱性介质，如KOH溶液 负极 CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O
正极 O2＋4e－＋2H2O===4OH－
熔融盐介质，如熔融K2CO3 负极 CH3OH－6e－＋3CO===4CO2↑＋2H2O
正极 O2＋4e－＋2CO2===2CO
高温下能传导O2－的固 体电解质 负极 CH3OH－6e－＋3O2－===CO2↑＋2H2O
正极 O2＋4e－===2O2－
4.可充电电池原理示意图
5．析氢腐蚀和吸氧腐蚀
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜呈酸性 水膜酸性很弱或呈中性
正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
负极反应 Fe－2e－===Fe2＋
其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈
【方法技巧】新型化学电源的解题步骤
（1）判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
（2）确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
（3）充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。
（4）电极反应→总反应方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。
二、电解池原理及其应用
1．电解池的工作原理
2．明确电解池的电极反应及其放电顺序
（1）阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸中)＞Pb2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水中)。
（2）阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－>含氧酸根离子。
（3）活泼阳极失电子后得到的离子一般都会继续与电解质溶液中的离子发生复杂的反应，因此最终的氧化产物需要根据题目中的信息确定。
3．离子交换膜的原理及作用分析
4．电解计算解题“三方法”
（1）根据得失电子守恒计算
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）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。
（3）根据关系式计算
根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
例如，以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)该关系式具有概括电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
典例1（2023·海南卷第8题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A. b电极为电池正极
B. 电池工作时，海水中的Na+向a电极移动
C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D. 每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol电子的电量
【答案】A 【解析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极，b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na+向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子，铝离子水解显酸性，C错误；每消耗1kgAl（为），电池最多向外提供mol电子的电量，D错误；故选A。
典例2（2023·广东卷第6题）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是（ ）
A. 作原电池正极
B. 电子由经活性炭流向
C. 表面发生的电极反应：
D. 每消耗标准状况下的，最多去除
【答案】B 【解析】O2在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为，C错误；每消耗标准状况下11.2L的O2，转移电子2mol，而失去2mol电子，故最多去除，D错误。故选B。
典例3（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。
典例4（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可抑制产生。下列说法正确的是（ ）
A. b端电势高于a端电势 B. 理论上转移生成
C. 电解后海水下降 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↑，则理论上转移生成，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。
典例5（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2H2O2H2↑+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1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为，则补水的速率也应是，故D错误；故选D。
预测1（2024·河北·二模）一种催化重整利用PET废塑料水解产物乙二醇耦合二氧化碳高效生成甲酸的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．a极为直流电源的负极
B．电极反应为
C．该离子交换膜为阴离子交换膜
D．当外电路中转移电子时，阴极区溶液质量增重
预测2（2024·广东惠州·一模）将二氧化锰和生物质置于一个由滤纸制成的折纸通道内形成电池(如图所示)，该电池可将可乐中的葡萄糖转化成葡萄糖内酯，下列说法正确的是
A．葡萄糖发生还原反应
B．MnO2在正极失电子
C．H+由a极移向b极
D．当电路中转移0.1NA个电子时，生成0.1mol葡萄糖内酯
预测3（2024·河南·二模）最近，科学家开发一种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图所示。
下列叙述错误的是
A．X极电势高于Y极电势
B．放电时，X极电极反应式为
C．充电时，电极Y与电源负极连接
D．充电时，每生成1.4 g Li时理论上转移电子数约为
预测4（2024·湖北·三模）一种新型原电池的工作原理如图所示，其中电极材料均为石墨，阴离子交换膜只允许通过，工作时两极室均无气体生成。下列说法错误的是
A．电极a为负极 B．工作时乙室溶液pH减小
C．该电池的总反应为 D．每转移时甲室质量增加48g
预测5（2024·重庆·一模）利用丙酮酸与废水中的电催化耦合，可在温和条件下去除并生产丙氨酸，其工作原理如图。，丙氨酸主要以形式存在于溶液中。下列说法错误的是
A．电极连接电源的正极
B．阴极的电极反应有：
C．反应一段时间后，阴极区溶液的基本不变
D．极区生成丙氨酸时，极区至少生成了
押题1（2024·湖南·二模）锌-空气电池被认为是替代锂离子电池、满足电动汽车爆炸性需求的下一代候选电池。用光照充电的锌-空气电池的工作原理如图所示。光照时，光电极(空穴)，驱动阴极和阳极反应。下列叙述不正确的是
A．放电时，向光电极迁移 B．充电时的阳极反应为
C．放电时，光电子经电解液向极移动 D．是配离子，配位数是4
押题2（2024·山东济南·一模）我国科学家发现，利用如下装置可以将邻苯二醌类物质转化为邻苯二酚类物质，已知双极膜(膜a、膜b)中间层中的H2O可解离为H+和OH-。下列说法错误的是
A．电极电势：M
C．工作一段时间后，装置中需要定期补充H2SO4和NaOH
D．制取0.2mol邻苯二酚类物质时，理论上有0.8molOH-透过膜a
押题3（2024·广东·二模）一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a为电源负极
B．N为氯离子交换膜，M为钠离子交换膜
C．充电时，总反应式为
D．放电时，每转移2mol电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117g
押题4（2024·浙江宁波·二模）利用下图电池装置可验证不同化合价铁元素的相关性质。
已知：电池装置中，盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率(如下表)应尽可能地相近；两烧杯中溶液体积相等。
离子 Li+ Na+ Ca2+ K+ Cl-
4.07 5.19 6.59 7.62 4.61 7.40 7.91 8.27
下列说法正确的是
A．根据上表数据，盐桥中应选择KNO3作为电解质
B．石墨电极上对应的电极反应式为：
C．反应一段时间后，当右池中时，左池中
D．盐桥中的阴离子进入石墨电极一侧溶液中
押题5（2024·辽宁沈阳·一模）科学家提出了一种基于电催化多硫化物循环的自供能产氢体系，如下图所示。通过将锌一多硫化物电池与电解制氢装置集成，最大化利用了间歇性太阳光，实现日夜不间断的自供电的H2生产。下列说法错误的是
A．锌—多硫化物电池白天可实现电能向化学能的转化
B．装置夜间工作时，应将电极ac、bd分别连接
C．装置白天工作时，b极的电极反应式为
D．H2生产装置中可以使用钠离子交换膜
名校预测
预测1
【答案】D
【分析】CO2在SnO2/CC电极上转变为HCOOH，阴极的电极反应式为CO2+2e-+2H2O=HCOOH+2OH-，为阳极，电极反应为；
【解析】A．CO2在SnO2/CC电极上转变为HCOOH，发生还原反应，该电极为阴极，阴极与直流电源的负极相连，则a极为电源的负极，A正确；
B．为阳极，电极反应为，B正确；
C．SnO2/CC电极产生的OH-通过离子交换膜移动到电极，该离子交换膜为阴离子交换膜，C正确；
D．阴极的电极反应式为CO2+2e-+2H2O=HCOOH+2OH-，当外电路中转移电子时，阴极区溶液质量增重44g-34g=10g，D错误；
故选D。
预测2
【答案】C
【分析】由装置图可知，酸性条件下C6H12O6→C6H10O6，失去H原子、发生氧化反应，即a电极为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+，b电极为正极，电极反应式为MnO2+4H++2e-═Mn2++2H2O，放电时，电子由负极a经过导线流向电极b，据此分析解答。
【解析】A．由分析可知，葡萄糖失去H原子，发生氧化反应，A错误；
B．由分析可知，MnO2在正极得电子，电极反应为：MnO2+4H++2e-═Mn2++2H2O，B错误；
C．由分析可知，a为负极，b为正极，原电池中阳离子移向正极，故H+由a极移向b极，C正确；
D．由分析可知，该原电池中，a电极为负极，电极反应式为C6H12O6-2e-=C6H10O6+2H+，所以当电路中转移0.1NA个电子时，生成0.05mol葡萄糖内酯，D错误；
故选C。
预测3
【答案】B
【分析】观察图示利用活泼金属作负极可知，放电时：电极X为正极，电极Y为负极；
【解析】A．根据分析且电池中正极电势高于负极电势，电势：电极X高于电极Y，A项正确；
B．放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反应式为：Li3V2(PO4)3＋2e－＋2Li＋＝Li5V2(PO4)3，B项错误；
C．充电时，电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C项正确；
D．阴极反应式为Li＋＋e－＝Li，n(Li)==0.2mol，转移n(e－)=0.2mol，转移电子数目约为1.204×1023，D项正确。
故选B。
预测4
【答案】B
【解析】A．根据移动方向可知a极为负极，A正确；
B．b极为正极，发生反应，电池工作时乙室溶液pH增大，B错误；
C．该电池的总反应为，C正确；
D．甲室发生反应，电池工作时每转移甲室迁移进入，质量增加48g，D正确；
故选B。
预测5
【答案】C
【分析】该装置为电解池，a电极处水失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，a极接电源正极为阳极；硝酸根得到电子发生还原反应，b极接电源负极为阴极；制备丙氨酸分为三步，硝酸根离子在阴极反应转化为NH2OH，NH2OH和丙酮酸反应生成C3H5O3N，C3H5O3N在电极上反应生成丙氨酸，据此回答。
【解析】A．由分析可知，电极连接电源的正极，A正确；
B．硝酸根得到电子发生还原反应生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，B正确；
C．在阳极，水失去电子被氧化生成氧气和氢离子，同时氢离子从阳极区移向阴极，阴极氢离子浓度增大，C错误；
D．a电极处水失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极方程式为：2H2O-4e-=O2+4H+，阴极区产生丙氨酸，电极反应为： +NO +10e-+11H+ +4H2O，极区生成丙氨酸时，转移10mol电子，极区至少生成了，D正确；
故选C。
名师押题
押题1
【答案】C
【分析】光照充电时转化为，故充电时为阴极，光电极为阳极；放电时为负极，光电极为正极；总反应为。
【解析】A．放电时，阳离子向正极（光电极）迁移，项正确；
B．充电时，失去的电子填入正电空穴，项正确；
C．光电子只能在外电路中通过，项错误；
D．从结构可以看出其配位数是4，D项正确；
故选C。
押题2
【答案】C
【分析】该装置为原电池装置。M电极作负极，B2H6在该极失电子发生氧化反应，电极反应式为；N电极作正极，该极上邻苯二醌类物质得电子转化为邻苯二酚类物质。双极膜中间层中的 H2O解离为H+和 OH ，氢离子通过膜b移向正极N，膜b为阳离子交换膜；氢氧根离子通过膜a移向负极M，膜a为阴离子交换膜；据此分析解答。
【解析】A．根据分析，M电极为负极，N电极为正极，电流从正极流向负极，从高电势流向低电势，因此电势：M电极
C．N电极为正极，双极膜的b膜产生氢离子移向N电极，a膜产生氢氧根离子移向M电极，根据电极反应式和膜变化电荷(与电路中转移电子数相等)，可知需要定期补充H2O和NaOH，故C错误；
D．根据N极电极反应式可知：邻苯二醌类物质+4H++4e-=邻苯二酚类物质，制取0.2mol邻苯二酚类物质转移0.8mol电子，则a膜产生氢氧根离子为0.8mol，故D正确；
故选C。
押题3
【答案】D
【分析】由图知，移向左侧电极，失电子得到，所以左侧电极为阳极，右侧为阴极，则a为电源正极，b为电源负极，阳极反应式：，阴极反应式：。
【解析】A．由分析知，a为电源正极，A错误；
B．该装置能够实现海水的淡化，钠离子向阴极移动，氯离子向阳极移动，所以M为氯离子交换膜，N为钠离子交换膜，B错误；
C．由分析知，充电时总反应为，C错误；
D．放电时，每转移2mol电子，理论上有2mol钠离子、2mol氯离子进入Ⅱ池，所以溶液质量增加117g
，D正确；
故选D。
押题4
【答案】C
【分析】由题意和图知，铁电极为负极，电极反应式为，石墨电极为正极，电极反应式为，由此回答。
【解析】A．Fe2＋、Fe3＋能与反应，Ca2＋与不能大量共存，FeSO4、Fe2(SO4)3都属于强酸弱碱盐，水溶液呈酸性，酸性条件下能与Fe2＋反应，根据题意“盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应”，盐桥中阴离子不可以选择、，阳离子不可以选择Ca2＋，盐桥中阴、阳离子的迁移率（u∞）应尽可能地相近，根据表中数据，盐桥中应选择KCl作为电解质，A错误；
B．由分析知，石墨电极为正极，电极反应式为，B错误；
C．由图知，右池中原，发生反应为，现，即，在此过程中增加了0.10mol/L，转移的电子数为0.10mol/L，则由负极反应式知，左池中增加了0.05mol/L，即左池中，C正确；
D．盐桥中的阴离子流向负极，由分析知，进入铁电极一侧溶液中，D错误；
故选C。
押题5
【答案】B
【分析】由电子流向可知，放电时，a极锌失去电子发生氧化反应为负极，则b为正极；氢气生产装置中d极，水放电生成氢气，发生还原反应，d为阴极，则c为阳极；白天可利用太阳能电池给左侧锌一多硫化物电池充电，实现电能向化学能的转化，夜间作电源，给H2装置充电，电解反应产生H2；
【解析】A．由分析可知，白天可利用太阳能电池给左侧锌一多硫化物电池充电，实现电能向化学能的转化，A正确；
B．左侧锌一多硫化物电池夜间作电源，给H2装置充电，电解反应产生H2，结合分析可知，应将电极ad、bc分别连接，B错误；
C．白天工作时，锌一多硫化物电池处于充电状态，则b电极是阳极，发生氧化反应，电极反应式为：，C正确；
D．H2生成装置可以使用Na+交换膜，①如果使用Na+交换膜，阴报区发生反应：2H2O+2e-= H2↑+2OH-，Na+向阴极区迁移，得到较纯净的NaOH溶液，可供循环利用。②如果不使用Na+交换膜，显然H2生产装置电解液一般仍为NaOH、Na2S的混合溶液，故H2生产装置中可以使用钠离子交换膜，D正确；
故选B。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
()
