熱點06電化學及其應用

<1

熱點解讀

（一）原電池

1.原電池模型和原理

e-

還原劑氧化劑

失電子k得電子

負極陽離子正極

氧化反應-還原反應

—陰離子

1_電解質溶液_1

2.確定正、負極的依據

依據正極負極

反應類型還原反應氧化反應

電極變化質量增加，逸出氣體溶解、質量變輕

電流方向流出流入

電子流向流入流出

離子移動方向陽離子移動方向陰離子移動方向

電極材料較不活潑金屬或導電非金屬較活潑金屬

［注意］根據電極材料確定工E、負極通常情況適用,但根本依據為自發的氧化為S原反應。如Mg-Al、NaOH溶

液形成的原電池中，鋁作負方及,因為只有鋁與NaOH溶液發生氧化還原反應。

（二）電解池

1.電解池模型和原理

還原反應］［氧化反應

得到電子）t失去電子

I-----由解泄--------1

氧化性粒子還原性粒子

（1）直流電源的正極（陽極）有強的氧化能力;直流電源的負極（陰極）有強的還原能力。

（2）電極上微粒的放電順序。

①陰極:取決于微粒的氧化性強弱，氧化性強的先得到電子，與電極材料無關。

常見陽離子放電順序:Ag+>Fe3+>Cu2t>H+（酸）〉Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>A13+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。

②陽極:若是非惰性電極作陽極，則電極失電子;若是惰性電極（Pt、C）作陽極，還原性強的先失去電子。

常見陰離子放電順序:S2>r>Br->CQOH->含氧酸根離子（NO屋SO廣、CO歹）〉F。

③電極上離子的放電順序取決于其氧化性、還原性,可能會出現強氧化性陰離子在陰極放電;強還原性陽離子

在陽極放電。

2.惰性電極電解電解質溶液的四種類型

電解常見電解陽極陰極電解質

類型質實例產物產物溶液變化

NaOH、

電解水濃度增大

H2SO4、O2H2

Na2sO4

電解HC1、鹵素H2、

濃度減小

電解質單質（）金屬（）

CuCl2CbCu

放氫鹵素

生成強堿

NaClH2

生堿型單質（。2）

放氧金屬生成

CuSO4>

02

生酸型AgNO3(Cu,Ag)含氧酸

［注意］（1）電解后溶液pH的變化一方面要考慮酸堿的生成，還要考慮電解質溶液濃度變化導致水解程度的

變化。

（2）電解質溶液的復原問題要本著兩電極析出什么（元素），就加入什么（恰當物質）的原則。

3.電解池陽極和陰極確定

（1）若裝置中給出直流電源，則可直接確定電解裝置的陽極、陰極。

（2）若裝置中沒有給出直流電源，則要根據電解過程的特征先確定電解裝置的陽極、陰極。

依據陰極陽極

電流方向流出流入

電子流向流入流出

離子移

陽離子移動方向陰離子移動方向

動方向

電極產物金屬（增重）、H2電極溶解、。2、。2等非金屬單質

pH變化增大（堿性增強）減?。ㄋ嵝栽鰪姡?/p>

反應類型還原反應氧化反應

限時提升練

（建議用時：40分鐘）

考向。1原電池

1.（2025?廣東?聯考）一種電化學法制備甲醇的原理如圖所示。下列說法正確的是

A.通入CO的一端是電池的負極

B.通入CO的一端發生的電極反應為CO+4T+4e「=CH30H

C.生產甲醇過程中左側溶液的pH變大

D.電池工作過程中每生成O.SmolCHjOH,理論上有hnolIT透過質子交換膜向右移動

【答案】B

一定條件

【分析】由圖可知原電池工作時，總反應的化學方程式為CO+2H2八CqOH。

【解析】A.根據總反應判斷通入H2的一端為負極，通入CO的一端為正極，A錯誤；

B.CO得到電子，通入CO一端發生的電極反應為CO+4H++4e-=CH3OH,B正確；

C.電池工作時，應失電子轉化為H+,CO結合H+生成甲醇，根據守恒原則，體系中pH基本保持不變，

C錯誤：

一'定條件

D.結合總反應CO+2H?八CH3OH,當生成0.5molCH30H時，需要結合2moiH+,故理論上有

2moiH+透過質子交換膜向右移動，D錯誤；

故選Bo

2.（2025?廣東?聯考）我國科學家研究發明了鋰電池“大氣固碳”方法，相關裝置如圖所示。下列說法不正

確的是

電極A電極B

A.該電池應選非水溶劑作電解液

B.該電池固碳過程是在放電時完成

C.放電時，Li+從電極A移向電極B

D.充電時，外電路中每通過hnol電子，會放出ImolCO?

【答案】D

【分析】放電時，A為負極，電極反應為Li-e=Li+,B為正極，電極反應為3co?+4e-+4Li+=2Li2cO3+C,

充電時，A為陰極，電極反應式為Li++e=Li,B為陽極，電極反應為2Li2cO3+C-4e=3CO2+4Li+,據此分

析；

【解析】A.因鋰與水可以反應，該電池應選非水溶劑作電解液，A正確；

B.固碳過程的反應為3co2+4e'4Li+=2Li2cO3+C,B正確;

C.單質鋰作負極，因此電極B為正極，在放電時Li+向正極移動，C正確；

D.充電時，電極B為陽極，反應是2Li2cO3+C—4e-=3CC>2+4Li+,外電路中每通過Imol電子，會放出

3

-molCO,D錯誤；

42

故選D。

3.（2025?廣東?聯考）華為技術有限公司公布了黑磷鋰離子電池（結構如圖所示）專利，該電池技術可以在

短短十分鐘內為電動車提供高達1000公里的續航能力，電池反應式為

LiFePO4+P6^gz^Li.^FePO.+Li^,。下列說法不正確的是

黑磷

Li+---------O

Fe27Fe3+->

3

（PO4）"——A

隔膜

允許Li+通過

A.放電時，正極的電極反應式為Li,ePC>4+xLi++xe-=LiFePO4

B.充電時，B極與電源的負極相連

C.黑磷是白磷的同素異形體，特殊的層狀結構有利于鋰離子快速傳導

D.放電時，當電路中轉移Imol電子時，理論上黑磷電極的質量增加7g

【答案】D

【分析】由總反應方程式可知，放電時，B電極為原電池的負極，LixP6在負極失去電子發生氧化反應生成

鋰離子和P6，電極反應式為LiE-xe-=xLi++P6,A電極為正極，鋰離子作用下Li-FePCU在正極得到電子

發生還原反應生成LiFePCU，電極反應式為口「*「04+工U++》片=1^6「04,充電時，與直流電源正極相

連的A電極為電解池的陽極，B為陰極。

【解析】A.由總反應方程式可知，放電時，電極B為原電池的負極，Li『6在負極失去電子發生氧化反應

生成Li+和P$，電極反應式為Li￡-xe-=xLi++P6，電極A為正極，Li-FePO,在正極得到電子發生還原

反應生成LiFePCU,電極反應式為LilrFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，A正確；

B.充電時，與直流電源負極相連的B電極為電解池的陰極，B正確；

C.黑磷是白磷的同素異形體，由圖可知，黑磷的特殊層狀結構有利于鋰離子的快速傳導，從而提升了鋰

離子電池的容量和充電速度，C正確；

D.由分析可知，放電時，B電極為原電池的負極，LixP6在負極失去電子發生氧化反應生成鋰離子和P6，

電極反應式為LiR-泥一=無1丁+Pf,電路中轉移Imol電子時，理論上黑磷質量減小lmolx7g/mol=7g,D

錯誤；

故選D。

考向02電解池

1.（2025?廣東大灣區?聯考）三氯乙醛是基本有機合成原料之一，是生產農藥、醫藥的重要中間體。三氯

乙醛可以通過氯氣與乙醛在水溶液中反應生成：CH3CHO+3C12=CC13CHO+3HC1O如圖是利用乙醛和氯化

鈉溶液在M、N離子交換膜和直流電場的作用下生成三氯乙醛和氫氧化鈉的過程。下列有關說法正確的是

A.M是陰離子膜，每生成Imol三氯乙醛，M膜中有3moic卜通過

電解

B.電解總反應式為CH3cH0+6NaCl+6H2O^CCbCHO+6NaOH+3HClT+3H2T

C.N是陽離子膜，出口b收集到的主要是NaOH溶液

D.出口a收集的是比較純凈的三氯乙醛

【答案】B

【分析】根據題意：M、N為離子交換膜，M、N中分別含有陰、陽離子，且M、N中離子移動方向相

反，M膜左側電極為陽極，陽極上是陰離子放電；N膜右側電極為陰極，在陰極上是陽離子放電，故M

為陰離子交換膜，N為陽離子交換膜，據此分析。

【解析】A.M膜是陰離子膜，根據反應方程式CH3CHO+3c12=CCbCHO+3HCl,可知：每生成1mol三

氯乙醛，轉移6moi電子，則M膜中應該有6moic1-通過移向陽極區，A錯誤；

電解

B.根據題意可知電解飽和NaCl水，化學方程式為：2NaCl+2H2O^2NaOH+H2T+C12f，陽極產生的Cb

將溶液中的CH3CHO氧化，進一步發生反應：CH3CHO+3C12=CC13CHO+3HC1,將兩個方程式疊加，可得

電解的總反應方程式為：CH3CHO+6NaCl+6H2OCC13cHO+6NaOH+3HClT+3H2T，B正確;

C.N是陽離子膜，Na+通過N陽離子膜移向陰極，Cl-通過M膜移向陽極，導致出口b收集到的主要是稀

NaCl溶液，C錯誤；

D.在陽極上C1-失去電子被氧化變為CH然后在溶液中發生反應：CH3CHO+3C12=CC13CHO+3HC1,因此

a出口有三氯乙醛和HC1的混合溶液，而不是純凈的三氯乙醛，D錯誤；

故合理選項是B。

2.（2025?廣東?聯考）電催化含氮廢水合成尿素［CO（NH2）2］，有助于實現碳中和及解決水污染問題。利

用如下圖所示裝置可合成尿素。該裝置工作時，下列說法不正確的是

A.電源B極為正極

B.該裝置采用質子交換膜

+

C.a電極上發生反應：2N0；+C02+18H+16e-=CO（NH2）2+7H2O

D.理論上，每生成15gCO（NHz）2,陽極區質量減少32g

【答案】D

【分析】a電極硝酸根離子得電子生成CO（NH2）2,a是陰極；b電極水失電子生成氧氣，b是陽極。

【解析】A.b是陽極，所以電源B極為正極，故A正確；

B.b是陽極，陽極反應式為2H2O-4e-=C）2+4H+；a是陰極，陰極反應式為

+

2N0J+C02+18H+16e-=CO（NH2）2+7H2O,陽極生成氫離子、陰極消耗氫離子，所以該裝置采用質子

交換膜，故B正確;

C.a是陰極，硝酸根離子得電子生成CO（NH2）2,a電極上發生反應：

+

2N0-+C02+18H+16e-=CO（NH2）,+7H2O,故C正確；

D.理論上，每生成15gCO（NHj2，電路中轉移4moi電子，陽極放出Imol氧氣，同時有4moiH+移入陰

極區，所以陽極區質量減少36g,故D錯誤；

選D。

3.（2025?廣東?聯考）廢水中銀和鉆的分離回收有著重要意義，工業上可通過如圖所示的裝置將廢水中的

C02+和Ni2+分離。已知C02+和乙酰丙酮不反應，下列說法不正確的是

直流電源

-------------------------------------?mn*---------------------------------

OH

Ji(CH3COCHCOCH3)2

：

H3COCH2COCH3H+

（乙酰丙酮）

稀

硫酸

室

室

室

nn室I

A.電源m極為正極，膜b為陽離子交換膜

B.電解過程中IV室內硫酸的物質的量不因反應而改變

2+-

C.III室中Ni?+參與的反應為Ni+2cH3coeH2coe&+2OH=Ni（CH3COCHCOCH3）i+2HQ

D.通電過程中石墨N極每產生1L2L（標準狀況）氣體，雙極膜處有2moiHQ解離

【答案】D

【分析】氫離子移向IV室，根據溶液中離子移動方向，左側石墨M為陽極，右側石墨N為陰極，n室為原

料室，膜b為陽離子交換膜，Co2+>Ni?+進入ni室，C02+和乙酰丙酮不反應，Ni2+和乙酰丙酮反應。

【解析】A.M為陽極，右側石墨N為陰極，則電源m極為正極，c02+、Ni?+進入III室，膜b為陽離子

交換膜，故A正確；

B.石墨N為陰極，電極反應式為2H++2仁=凡個，IV室內消耗的H+與轉移過來的H+數量相等，所以硫

酸的物質的量不因反應而改變，故B正確；

C.由題中信息可知，HI室中Ni?+參與的反應為Ni2++2CH3coeH2coe也+2。11-=

Ni（CH3COCHCOCH3）2+2H2O,故C正確；

D.通電過程中石墨N極每產生1L2L（標準狀況）氣體，即0.5molH2,則有Imol氫離子移向陰極，理論上

雙極膜處有ImolHQ解離，故D錯誤；

選D。

4.（2025?廣東江門?聯考）有機電化學合成法具有綠色高效的特性，可將硝基苯合成對氨基苯酚的過程由

原來的4步簡化為1步，合成過程如圖所示。下列說法正確的是

質子交換膜

A.b是電源的負極

B.電解時，電子從左往右穿過質子交換膜

C.電解時每轉移4moi電子，右室溶液質量減少32g

+

D.電極X的電極反應式：N02+4H+=H0—NH2+H20

【答案】D

【分析】硝基苯轉化為對氨基苯酚為還原反應，陰極發生還原反應，所以電極X為陰極，則電極Y為陽

-

極，陰極電極反應式為：N02+4H++4e=HQ—NH2+H2O,陽極電極反

+

應式為：2H2O-4e=O2t+4H0

【解析】A.據以上分析可知，電極X為陰極，電極Y為陽極，則b是電源的正極，故A錯誤；

B.電解時，電子不能通過溶液，故B錯誤；

+

C.電解時陰極電極反應式為：N02+4H+4e-=HO—NH2+H20,陽極電極反

應式為：2H2O-4e=C）2T+4H+,每轉移4moi電子，陽極室有4moiH+通過質子交換膜進入陰極室，所以右室

溶液質量減少為ImolCh和4moiH+質量之和，為328+48=368，故C錯誤；

D.據以上分析可知，電極X為陰極，其電極反應式：

+-

ep—N02+4H+4e=HO—NH2+H20，故D正確；

故答案為：D。

5.（2025?廣東肇慶?聯考）科學家基于水/有機雙相電解質開發了一種新型的銅鋅二次電池，雙相電解質

建立了離子選擇性界面，僅允許氯離子遷移，其放電時的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是

石

墨

電

極

極相連

電源正

電極與

石墨

時，

充電

A.

l』j

[CuC

-e-=

Cl,『

應[Cu

極反

生電

可發

極上

墨電

，石

電時

B.充

移

電極遷

子向鋅

，氯離

電時

C.放

36g

增加1

質量

電極

子，鋅

oi電

移2m

每轉

路中

上電

理論

時，

放電

D.

案】D

【答

：

極式為

，電

正極

墨為

l,石

=ZnC

2Cl-

2e-+

：Zn-

極式為

，電

負極

鋅為

理，

池原

原電

時為

】放電

【分析

2

為陽

極相連

電源正

石墨與

極，

為陰

相連

負極

電源

鋅與

理，

池原

電解

時為

；充電

l」i

CuC

e-=[

l」J+

[CuC

極。

；