電也修裝JL臺新

目錄

題型解讀...................................................................................1

技法01原電池...........................................................................1

技法02二次電沌........................................................................3

技法03電解淹..........................................................................3

答題《...................................................................................6

類型01原電池..........................................................................6

類型02電解沌..........................................................................8

類型03管離子交換膜的電化學裳量......................................................11

?演練..................................................................................14

題型解讀

電化學裝置圖是高考中電化學最常見的呈現方式，多以選怪題的形式呈現，考查電極的判斷，電極反

應式的書寫、電極附近溶液性質的變化，電子'電滂、離子移動方向的判斷，利用守恒關系進行相關

的計算等。考查學生接受、吸收、整合化學信息的能力，也體現了對“宏觀辨識與微觀探析”的學科核

心素養考查。命題角度主要有新型一般電池、新型可充電電池、新型說料電池、電解池原理及其應用

,另外有無離子交換膜也是關注的角度。在復雜、陌生、新穎的研究對象和真實問題情境下，體現了

對電化學知識基礎性、綜合性、創新性和應用性的考查。

?筌題模版

第一步:細審題閱讀題目獲取對解題有價值的信息,排除無效信息,并作標記。

第二步:定類型判斷裝置類型是原電池、電解池、二次電池（放電為原電池,充電為電解池）。

第三步:析裝置根據題目所給信息，判斷電極名稱、電極發生的反應、電子和離子移動情況

等。

第四步:巧計算根據電化學原理及裝置所處的環境，書寫相關的電極反應式和總反應式，分

析電解液變化。

?朝點拔

技法01原電沌

1.原電池的工作原理

2.解題技巧

(1)原電池裝置的分析方法

①判斷電極：

負極：活潑金屬、燃料、還原性物質等,物質中元素化合價升高,發生氧化反應。

正極:較活潑金屬、。2、氧化性物質等，物質中元素化合價降低，發生還原反應。

②電極反應：

負極:還原劑-rze---＞氧化產物;正極:氧化劑+rze---?還原產物。

③電子移動：電子從負極流出,經外電路流向正極。

④離子移動：陽離子移向正極，陰離子移向負極。

(2)電極反應式書寫的一般步驟

列物質負極發生較化反應)_參加反應的微粒

標得失|-1正極發生還新反應/和得失電子數

■在電就原溶液的環境中要生成穩定的電極

看環境

＜產物,即「等是否參加反應

配守恒HOHHQ

.遵守電背守恒、庾量守恒.電子守恒

兩式加

—兩電極反直式相加.與總反應式對照驗證

臉總式

3.燃料電池

⑴燃料電池結構分析

(2)解答燃料電池題目的幾個關鍵點

①要注意燃料電池的介質電解質溶液還是熔融鹽或氧化物。

②通入負極的物質為燃料，通入正極的物質一般為氧氣。

③通過介質中離子的移動方向,可判斷電池的正負極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應。

(3)燃料電池電極反應式書寫的常用方法

第一步，寫出電池總反應式。

燃料電池的總反應與燃料燃燒的反應一致，若產物能和電解質反應，則總反應為加合后的反應。

如甲烷燃料電池（電解質溶液為NaOH溶液）的反應如下：

CHt+2O2===CO2+2HQ①

CO2+2NaOH===Na2CO3+HQ②

①+②可得甲烷燃料電池的總反應式：皿+2。2+2NaOH===Na2CO3+3H2Oo

第二步，寫出電池的正極反應式。

根據燃料電池的特點，一般在正極上發生還原反應的物質都是。2,因電解質溶液不同，故其電極反

應也會有所不同：

+

①酸性電解質：O2+4H+4e-===2H2。。

②）堿性電解質：O2+2H2。+4e-===40//-?

2

③固體電解質（高溫下能傳導。2一）：O2+4e~———2O'~o

④熔融碳酸鹽（如熔融&CO3）：Q+2CO2+4e-===200廠。

第三步，電池的總反應式一電池的正極反應式=電池的負極反應式。

技法02二次電池

1.二次電池的結構分析

1

ma：還原反應負微：氧化反座

mlMI

?AA肉

j.I干

陽極：K化反應正假：還球反應

技巧:陰極反應式=充電超正fit反應式?放電總

反應式-陽假反應式反應式-負懾反應式

2.解題技巧

」tt電時而微嬴?麗而藐時的陽極應而

1放電時的負微反應?倒過來為充電時的陰極反應

由生成的微移向消耗的極?:區域pH變化:

生成OH或消耗H的區域,pH增大;消耗

OH-或生成H?的區域.pHJt小

技法03電解池

1.電解池的工作原理

:___+

電子電源電子

還心反應陰極何麗7同IJIIW|粗化反應

熔融支

澹于水

陰離子?M

2.電解池中陰、陽極的判斷方法

構造方面與負極相連八與正極相連

T氧化反應

電極反應還原反應卜

電子潦向電孑流入即電產流出

電極質曜減小或

析出金屬或有

反應現象卜有尊金屬羊質生

也放出

成，如。八C1?

離子移向T陽離子移向一|」

陰離子移向

3.電子和離子的移動方向（惰性電極）

海有反癡^區

二羞:離子：陽離子移向

;流出，流向電解池*1.

電解池的陰極；陰

:的陰極：從電解池:陰典離刃用&陰禹于,

陽::離子移向電解池

:陽極流出，流向電：極將電子得失電子極

:源的正極、H的陽極

4.陰、陽極放電離子的判斷

（1）分析電解質的組成，找全離子并分為陰、陽兩組，不要忽略水溶液中的玄+和。H-離子。

（2）根據放電順序確定兩極放電物質或離子。

①陰極:無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發生反應的是溶液中的陽離子。

+>>><4

AgHgFcCuHPh，Sn>Fc*Zn"H2OAl^Mp^Na^Ca>K視化性（減弱

i■.iiii?ii1

溶流中只等息比■分只在焰盟放電能力（減弱）

狀態下放電

水電離出的JT放電

②陽極：

活潑電極：電極材料（電極為活性電極）本身失去電子被氧化而溶入溶液中。

惰性電極:溶液中還原性強的陰離子失去電子被氧化。

I含氮

SJ-IBrCtOtTHzOP還原性（城弼）

在恰獨中只考慮此部分放電能力（減弱）

I水電離出的（NT放電

（3）判斷電極產物，寫出電極反應式。

（4）寫出電解反應的總反應式。

技法04帶離子交換膜電化學裝置

1.離子交換膜的作用.

（1）將兩極區隔離,阻止兩極區產生的物質接觸，防止發生化學反應。

（2）選擇性通過離子,起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。

2.離子交換膜的類型.

（1）陽離子交換膜（只允許陽離子和水分子通過，阻止陰離子和氣體通過）?M

悴福乘電泊

有以鋅銅原電池為例，中間用陽離子交換膜隔開

L

①負極反應式：Zn—2e~=Zn2+

書[Zfl[

②正極反應式：CV++-=Cu

,2e

③加2+通過陽離子交換膜進入正極區

用崗干

1tnobL交換稅Ci④陽離子-透過陽離子交換膜一原電池正極（或電解池的陰極）

ZnSO/川

（2）陰離子交換膜（只允許陰離子和水分子通過，阻止陽離子和氣體通過）

以為電極電解淀粉KI溶液，中間用陰離子交換膜隔開

①陰極反應式：2Hq+2e-=H2T+20H-

②陽極反應式：2「-25=k

③陰極產生的OH~移向陽極與陽極產物反應：3I2+6OH-=lO^

陰黑廣

交換膜+51+3H2O

④陰離子一透過陰離子交換膜一電解池陽極（或原電池的負極）

（3）質子交換膜（只允許H+和水分子通過）

在微生物作用下電解有機廢水（含CH.COOH），可獲得清潔能

源同

①陰極反應式：2H++2e-=區T

②陽極反應式：CH3coOH—8e-+2Hq=2CO2T+8H+

③陽極產生的H+通過質子交換膜移向陰極

④H+一透過質子交換膜一原電池正極（或電解池的陰極）

哦f

（4）電滲析法

3.離子交換膜的應用

（1）海水淡化--陰、陽離子交換膜（電滲析法）

（2）燃料電池

（3）物質制備--隔膜、質子交換膜

（4）氯堿工業——離子交換膜電解槽

4.“隔膜”電解池的解題步驟

（1）分清隔膜類型。即交換膜屬于陽膜、陰膜或質子膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過隔膜。

（2）寫出電極反應式,判斷交換膜兩側離子變化，推斷電荷變化,根據電荷平衡判斷離子遷移方向。

（3）分析隔膜作用。在產品制備中，隔膜作用主要是提高產品純度，避免產物之間發生反應,或避免產物因

發生反應而造成危險。

5.離子交換膜的計算

（1）遷移離子所帶的電荷數總是等于外電路上轉移的電子數。

（2）溶液質量變化等于電極反應引起的變化和離子遷移引起的變化之和。

答題模版

類型01原電消

示例

1.（2024?安徽卷）我國學者研發出一種新型水系鋅電池，其示意圖如下。該電池分別以Zn—TCPP（局

部結構如標注框內所示）形成的穩定超分子材料和赤為電極，以ZnSO4和KT混合液為電解質溶液。

下列說法錯誤的是

A.標注框內所示結構中存在共價鍵和配位鍵

B.電池總反應為：L+uiI「、5】+」

C.充電時，陰極被還原的Zn2+主要來自Zn—TCPP

D.放電時，消耗0.65gZn,理論上轉移0.02mol電子

@*模板答題

【答案】。

【第一步定類型】該裝置為二次電池

【第二步析裝置】???

【網斷電極】

正極是超分子材抖，則充電時該電級為陽極

【電極反應】

【判斷電極】

放電時發生還厚反應：l3+2e=3r;充電時

放電時Zn轉化為ZnA.Zn發生氧化反應：31-2?3卜。

為負極，充電時Zn為陰謖

悚注框內所示結構屬于配

【電極反應】

合物，配位體中存在喋碳

放電時發生氧化反應：

單鍵、碳班雙鍵、碳低單

Zn-2e-Zn=充電時發生

鍵、碟象雙鍵和碳復健等

還原反應:Zn"+2cZn,

多種扶價錠，還有由

Zn：?主要來自于電解質溶

供孤電子對、Zn>提供空

液，C錯誤。電池總反應：|；+Zn==jZn>+3r,B正確。

軌道形成的配位鍵，A正

確

【第三步巧計算】

放電時，負極的電極反應式為Zn—2e-=Zn2+,因此消耗0.65gZn（物質的量為O.Olmol）,理論上轉移

0.02mol電子，D正確。

③型式訓練

2.（2023?全國新課標卷，10）一種以和%為電極、ZTZ（CESO3）2水溶液為電解質的電池,其示意圖

如下所示。放電時，加2+可插入弘O5層間形成加力%。5,幾以2。。下列說法錯誤的是（）

V,O,Zn,VQ<〃HQ

Zn電極-.*%。5電極

zmcFjSOD水溶液

A.放電時V2O5為正極

B.放電時加2+由負極向正極遷移

C.充電總反應：xZn+V2O5+nH2O===ZnxV2O5nH2O

D.充電陽極反應：2haV2O5,?%H2O—26e—===xZn2++V2O5+nH2O

3.（2023?全國乙卷，12）室溫鈉-硫電池被認為是一種成本低、比能量高的能源存儲系統。一種室溫鈉

-硫電池的結構如圖所示。將鈉箔置于聚苯并咪睡膜上作為一個電極,表面噴涂有硫黃粉末的炭化

纖維素紙作為另一電極。工作時,在硫電極發生反應：+e-f，/S公+e-—St,2Na+

+今Sf~+2（1—今）e—>Na2Sx

鈉電極

a

電解質

下列敘述錯誤的是（）

A.充電時Na+從鈉電極向硫電極遷移

B.放電時外電路電子流動的方向是a-b

C.放電時正極反應為：2Na++等S&+2e-->Na2Sx

o

D.炭化纖維素紙的作用是增強硫電極導電性能

類型02電解油

怎算建示例

4.（2024?山東卷）以不同材料修飾的尸t為電極，一定濃度的NaBr溶液為電解液,采用電解和催化相結

合的循環方式，可實現高效制H2和02,裝置如圖所示。下列說法錯誤的是

催化劑

泵BtO,

A.電極a連接電源負極

B.加入V的目的是補充NaBr

電解

C.電解總反應式為Br—+3H20BrO3-+3H2T

D.催化階段反應產物物質的量之比n（Z）：n（Br-）=3:2

③學板答題

◎至聲訓練

5.（2024?湖南卷）在KOH水溶液中，電化學方法合成高能物質K4C6N16時，伴隨少量02生成，電解原

理如圖所示，下列說法正確的是

A.電解時，OH-向Ni電極移動

B.生成CN：的電極反應：2CNH,+8OH-4e=C,M+8H：0

C.電解一段時間后，溶液pH升高

D.每生成lmolH2的同時,生成0.5moZK4c6N16

6.（2024?甘肅卷）某固體電解池工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是

A.電極1的多孔結構能增大與水蒸氣的接觸面積

B.電極2是陰極，發生還原反應：0：+4e=2。*

C.工作時O從多孔電極1遷移到多孔電極2

D.理論上電源提供2mole能分解ImoIHQ

類型03帶離子婢廉的電化學裝置

標題示例

7.（2024?湖北卷）我國科學家設計了一種雙位點PbCll電催化劑，用HCQ,和NHQH電化學催化合成甘

氨酸，原理如圖，雙極膜中H：0解離的H和OH在電場作用下向兩極遷移。已知在KOH溶液中，甲

醛轉化為HOCHQ，存在平衡HOCH。+0H^[OCH,Of+H:0oCu電極上發生的電子轉移反應

為[OCH：O「v=HCOO+H。下列說法錯誤的是

A.電解一段時間后陽極區c（QH—）減小

B.理論上生成lmolH3N+CH2coOH雙極膜中有4moiH2O解離

C.陽極總反應式為2HCHO+40H——2e-=2HCOO-+H2H2H2O

D.陰極區存在反應H2C2O4+2H++2e—==CHOCOOH+H2O

板答題

◎型式訓練

8.（2024?黑吉遼卷）“綠色零碳”氫能前景廣闊。為解決傳統電解水制“綠氫”陽極電勢高、反應速率緩慢

的問題，科技工作者設計耦合HCHO高效制H2的方法，裝置如圖所示。部分反應機理為：

A.相同電量下H2理論產量是傳統電解水的L5倍

B.陰極反應：2H2O+2e-=2OH-+H2T

C.電解時OH-通過陰離子交換膜向b極方向移動

D.陽極反應：2HCH。—2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2]

9.（2023?湖北省選擇性考試，10）我國科學家設計如圖所示的電解池，實現了海水直接制備氫氣技術的

綠色化。該裝置工作時陽極無CZ2生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為①mol-h

-lo下列說法錯誤的是（）

10

離f交換膜

情

惰透汽不透液態水

性

性

的聯

電PTFE

電

極

極30%KOH溶液

ab

海水

A.b電極反應式為2H_2O+2e—=H2T+2OH—

B.離子交換膜為陰離子交換膜

C.電解時海水中動能高的水分子可穿過PTFE膜

D.海水為電解池補水的速率為法mol-h-1

模版演練

1.銅鋅原電池為電化學建構認識模型奠定了重要的基礎，懂得原理才能真正做到舉一反三，應用到其他

復雜的電池分析中。鹽橋中裝有瓊脂凝膠，內含氯化鉀。下面兩種原電池說法錯誤的是（）

A.原電池I和H的反應原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu

B.電池工作時，導線中電子流向為Ou

C.正極反應為271-26-=2n2+,發生還原反應

D.電池工作時，鹽橋中的K+向右側燒杯移動，CZ—向左側燒杯移動

2.風力發電輸出功率的波動性導致其直接并網會對電網帶來不良影響，需要連接儲能電池裝置,通過儲

能電池對電能的存儲、匯集，再集中供電來提高并網性能，下圖是水系鋁離子儲能電池工作機理，下列

有關其說法不正確的是（）

A.單位質量的鋁放出的電量高，并且價格低廉，儲量豐富

B.鋁儲能電池是二次電池

C.放電時，AZ3+從正極材料的空隙中脫出進入電解液，再以單質鋁的形式沉積負極材料表面

D.該電池中金屬鋁電極易形成致密的氧化鋁鈍化膜，阻斷鋁離子的傳輸從而降低電池效能

3.科學家報道了一種新型可充電Na/%二次電池，其工作原理如圖所示，下列有關說法正確的是

()

A.充電時，X極為陰極，發生了氧化反應

B.充電時，Y極的電極反應式為CaFe02.5+0.5Na20—e-=CaFe03+Na+

C.充電時，可用乙醇代替有機電解質溶液

D.電極材料中,單位質量金屬放出的電能：Na＞初

4.香港城市大學化學工作者首次提出了AI—N2電池（如圖），該電池使用N2為原料，以離子液體

（A12C17——AIC1A—）為電解質，既實現了能量的存儲，又實現了4N的生產，A1N和堿反應能產生

NH3,可進一步生產氮肥。下列說法錯誤的是（）

A.4極為負極,發生氧化反應

B.電池總反應為24+N2=2

C.石墨烯電極反應式為8A12C17—+N2+6e—=2AIN+14AIC14：-

D.生成標準狀況下33.6LVH3,電池中轉移3moi電子

5.如圖所示的鋰-二氧化鎬電池是以高氯酸鋰或三氟甲基磺酸鋰為電解質，其正極反應是一種典型的

嵌入式反應，電池總反應為強+人阮。20A仇02。下列說法不正確的是（）

A.鋰片做負極,發生氧化反應

B.放電時，電子移動方向為：電極蓋用電器-電極蓋2f內電路一電極蓋1

C.高氯酸鋰或三氟甲基磺酸鋰應溶解在非水有機溶劑中

D.放電時，正極反應為：+=++e——

6.（2024?河北邢臺王岳聯盟高三聯考）我國最近在太陽能光電催化一化學耦合處理硫化氫研究中獲得新

進展,相關裝置如圖所示。

下列說法錯誤的是（）

A.該裝置中能量轉化形式有化學能轉化為電能

B.該裝置工作時，6極為正極

C.a極的電極反應式為Re2+—e—="3+

D.電路中每通過1mole—,可處理34gH2s

7.如圖，科學家基于C12易溶于CQ4的性質，發展了一種無需離子交換膜的新型氯流電池，可作儲能設

備，總方程式為：NaT,2（PO4）3+2NaCZ一充電Na3Ti2（FO4）3+CZ20下列說法正確的是

（）

A.放電時NaCZ溶液的pH減小

B.放電時C7—透過多孔活性炭電極向。。4中遷移

C.充電時的陰極反應為2（PO4）3+2Na++2e—'充電Na3Ti2（PO4）3

D.充電時，電路中每轉移2moie—,理論上從CCZ4中釋放

8.光催化微生物燃料電池的工作原理如圖所示:

外加電阻

已知：電極a在光激發條件下會產生電子（e-）-空穴仇+）。下列說法錯誤的是（）

A.電極電勢：電極a＞電極b

B.光激發時,光生電子會與02結合,光生空穴會與電極b產生的電子結合

C.電極b發生的電極反應式為-24e+7H.O-6CO,T+24H

D.電池工作一段時間后，右側溶液pH保持不變（不考慮CO2的溶解）

9.（2024?遼寧沈陽市第一二。中學校高三期中）哈爾濱工業大學的研究團隊發現，以非晶態放（III）基硫

化物為催化劑，能有效催化。礪（析氧反應）和UOR（尿素氧化反應），從而降低電解水制氫過程中的

能耗，其工作原理和反應機理如圖所示：

下列說法正確的是（）

A.[7OH的電化學反應總過程為CO（7VH2）2—6e—+6OH—=82T+N2T+5H2O

B.電解過程中，電極A附近溶液的pH不變

C.OER分四步進行，其中沒有非極性鍵的形成與斷裂

D.若將光伏電池換成鉛蓄電池，電極4應連接鉛蓄電池的P6O2電極

10.（2024?山東德州高三期中）中國科學院將分子12引入電解質中調整充電和放電反應途徑，實現了高功

率可充電〃SOCZ2電池，工作原理如下圖所示。下列有關說法錯誤的是（）

放電充電

A.分子/2的引入催化了電池放電和充電過程

B.電池工作環境必須在無水無氧的條件下進行

C.充電時陰極反應式：2〃CZ+I2+2e—=2ICI+2Li+

D.電池的放電總反應：4Li+2SOC12=4LiCl+S+SO2T

11.（2024?山東省新高考聯合質量測評高三聯考）中國科學技術大學某課題組發明一款可充放電的全固態

鈉電池，本發明提供的固態鈉離子電解質的制備方法工藝簡單、成本低廉、生產效率高，適用于大規模

產業化生產。工作原理如圖所示，下列說法正確的是（）

Na，V,(POjjNaVqPOJ,

OO

同高鱉合物也解幀

A.放電時，電極電勢N極高于M極

B.充電時，Na由M極遷移至N極

C.充電時，M極電極反應式為M3V2（PO4）3+2e-=NaU2（PO4）3+2Na+

D.為了降低成本，可以將固態聚合物電解質換為Na3P04溶液

12.銅基配合物電催化還原CO2的裝置原理如圖所示，下列說法不正確的是（）

b