重难点04 电化学及应用-2025年高考化学【热点·重点·难点】专练（江苏专用）

重难点04 电化学及应用 考点 三年考情分析 2025考向预测 电化学及应用 2024江苏卷、2023江苏卷、2022江苏卷 高考对于电化学板块内容的考查变化不大，2025年高考主要考查陌生的原电池装置和电解池装置的分析，对于电解池的考查概率应有所提高，特别是利用电解池生产化工品和处理环境污染物成为命题特点。问题的落脚点主要是在电极的极性判断、两极发生的反应情况和电解液成分的参与情况这些问题上。 【思维导图】 【高分技巧】 一、原电池工作原理 1．图解原电池工作原理 2．原电池装置图的升级考查 (1)装置①②③中，电子均不能通过电解质溶液(或内电路)。 (2)装置①中，由于不可避免会直接发生反应Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率比装置①高。 (3)盐桥的作用 ①隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定； ②通过离子的定向移动，构成闭合回路； ③平衡电极区的电荷。 (4)离子交换膜的作用：离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。 3．原电池正极和负极的5种判定方法 4．微粒流向 (1)电子流向：负极→正极(电流的方向正好相反)。 【注意】电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。 (2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 二、电解池工作原理 1．电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图 2．电解池阳极和阴极的判定方法 (1)根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。 (2)根据电子的流向判断，输出电子的一极为阴极，输入电子的一极为阳极。 (3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 (4)根据电解池两极产物判断，一般情况下： ①阴极上的现象是：析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出； ②阳极上的现象是：有非金属单质生成(呈气态的有Cl2、O2)或电极质量减小(活性电极作阳极)。 3．电解池电极反应式的书写步骤 [说明]　通常电极反应可以根据阳极材料和电解质溶液的性质进行判断，但在高考题中往往需要结合题给信息进行判断。 三、金属的腐蚀与防护 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈强酸性 水膜呈弱酸性或中性 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】 电极反应式的书写方法 1．一般电极反应式的书写 2．复杂电池的电极反应式书写 复杂的电极反应式＝总反应式－较简单电极的电极反应式。 如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写： CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O ……总反应式 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ ……正极反应式 用总反应式－正极反应式得负极反应式 (CH4＋2O2＋2OH－)－(2O2＋4H2O＋8e－)===(CO＋3H2O)－(8OH－) 整理得：CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO ……负极反应式 可充电电池的答题4步骤 电解原理的应用与相关计算 1．正确判断电解产物 (1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。 (2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)。 2．恢复原态措施 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。 3．突破电解定量计算的3种方法 电解的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算等，无论哪种计算都可采用下列3种方法： 方法一：根据总反应式 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 方法二：根据电子守恒 用于串联电路的阴阳两极产物、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目相等。 方法三：根据关系式 根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系，得出计算所需的关系式。 例如由关系式法通过4 mol e－为基准可构建电极产物之间的如下关系式： 四、金属的腐蚀与防护 1．金属腐蚀快慢程度的判断方法 2．金属电化学保护的2种方法 五、高考新装置——“膜电池” 1．离子交换膜的功能 使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。 2．离子交换膜在电化学中的作用 (1)隔离某些物质防止发生反应。 (2)用于物质的制备。 (3)物质分离、提纯等。 3．离子交换膜的类型 离子交换膜是由高分子特殊材料制成。离子交换膜分四类： ①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。 ②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 ③质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 ④双极膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-的离子源。 4．应用原理 （1）阳（阴）离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负（正）电荷的基团，阳（阴）离子可以自由通过孔道，而阴（阳）离子移动到孔道处，受到孔道带负（正）电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。 质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H＋)通过，其他离子不能通过。 （2）交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。 例如离子交换膜法淡化海水的实验装置如图： 阳极室中的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，剩余Na＋，要维持阳极室内电荷守恒，则Cl－通过a膜进入阳极室，故a为阴离子交换膜，阴极室中的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，反应生成OH－，要维持阴极室内电荷守恒，则Na＋通过b膜进入阴极室，故b为阳离子交换膜。 （建议用时：40分钟） 考向01 原电池原理及应用 1．（2025·江苏南京·模拟）一种用于污水净化和海水淡化的微生物电池如图所示。下列说法正确的是 A．a电极作原电池的正极 B．处理后的含硝酸根废水pH降低 C．左室发生反应的电极反应为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+ D．电池工作时，中间室的Cl-移向右室，Na+移向左室，实现海水淡化 2．（2025·江苏扬州·阶段练习）采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池结构如图所示。电池反应为。下列说法不正确的是 A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B．充电时阳极反应为 C．放电时负极反应为 D．放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区 3．（2025·江苏无锡·期中）利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化，现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图所示装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．为了实现海水的淡化，隔膜1为阳离子交换膜 C．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比约为2∶1 D．该装置内工作温度越高，海水淡化效果越好 4．（2025·江苏南通·阶段练习）某新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．b极上电极方程式为： C．Na+通过交换膜向左室迁移 D．反应中每消耗1molCN-，转移电子数为 5．（2025·江苏南通·模拟预测）一种基于氧化还原靶向反应的液流锂电池如下图所示。氧化还原靶向反应是指通过引入在电解质中具有高溶解度、并与活性物质配对的氧化还原介质，来将活性物质与电极联系起来。这样既可以消除活性物质的溶解度问题，又可以将低溶解度的活性物质储存在液罐中。下列说法不正确的是 A．左侧储罐中滴入含或的溶液会产生蓝色沉淀 B．图示装置可以将电能转化为化学能 C．右侧储罐中如果液体流速下降，可能会有其他多硫离子如等 D．该电池运行结束后需要进行废液处理工作以防污染 考向02 化学电源 6．（2025·江苏·模拟）某储能电池原理如图1，其俯视图如图2，已知放电时N是负极(NA是阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是    A．放电时，每转移NA个电子，理论上CCl4吸收0.5NA个Cl2 B．放电时，负极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-＝NaTi2(PO4)3+2Na+ C．充电时，每转移1mol电子，N极理论质量减小23g D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度增大 7．（2025·江苏扬州·模拟预测）一种新型AC/LiMn2O4电池体系，在快速启动、电动车等领域具有广阔应用前景。其采用尖晶石结构的LiMn2O4作正极(可由Li2CO3和MnO2按物质的量比1：2反应合成)，高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)作负极。充电、放电的过程如图所示：    下列说法正确的是 A．合成LiMn2O4的过程中可能有H2产生 B．放电时正极的电极反应式为：LiMn2O4+xe-=Li(1-x)Mn2O4+xLi+ C．充电时AC极应与电源负极相连 D．可以用Li2SO4水溶液做电解液 8．（2025·江苏·模拟预测）肼可以用作燃料电池的燃料，一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量在电极表面发生自分解反应生成、、逸出。 下列关于燃料电池的说法正确的是 A．电池工作时化学能完全转化变为电能 B．放电过程中，负极区溶液pH增大 C．负极的电极反应式为： D．电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等 9．（2025·江苏·模拟）一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为，下列说法正确的是 A．放电时，电能转化为化学能 B．放电时，Y极发生还原反应 C．充电时，X极电极反应式为 D．充电时，每转移1mol ，Y极质量减少23g 10．（2025·江苏·阶段练习）如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是 A．N极为负极，发生氧化反应 B．电池工作时，N极附近溶液pH减小 C．M极发生的电极反应为 D．处理0.1mol 时，有1.4mol 从交换膜左侧向右侧迁移 考向03 电解原理及应用 11．（2025·江苏南通·模拟预测）利用如图所示装置可实现化学储氢。下列说法正确的是 A．Y为电源负极 B．电解后硫酸溶液的物质的量浓度减小 C．电极a上发生的反应为 D．电解过程中每生成11.2LO2，理论上可储存1molH2 12．（2025·江苏连云港·模拟预测）一种回收废气中的和工艺流程如下：先将废气通入溶液中分离，再将和吸收液(pH约为8)用如图所示装置进行电解制HCOOH，下列说法正确的是 A．吸收液溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度 B．经离子交换膜由左室进入右室 C．阳极电极方程式为 D．电解过程总反应为 13．（2025·江苏·模拟）在给定条件下，下列物质转化或方程式正确的是 A．工业制漂白粉： B．工业制 C．电解饱和食盐水： D．碱性溶液与反应： 14．（2025·云南·模拟预测）利用电解产生的与发生反应生成高活性的羟基自由基(，有很强氧化性)，能有效降解水体中的有机污染物，原理如图所示。下列说法正确的是 A．电源的B极为负极 B．生成羟基自由基的反应仅有一个 C．利用羟基自由基来处理有机物，效率高、无污染 D．电解池外电路转移电子，理论上可产生的为 15．（2025·江苏南京·模拟）一种电解乙酰基吡嗪废水中的制备的电化学装置如题9图所示。下列说法正确的是 A．石墨电极与直流电源正极相连 B．电解时，铂网电极附近pH增大 C．离子交换膜应选择性透过阴离子 D．阴极上的电极反应为 考向04 金属腐蚀和防护 16．（2025·江苏镇江·模拟预测）化学为科技强国作出了巨大贡献。下列有关说法正确的是 A．不粘锅内壁涂附的聚四氟乙烯能使溴水褪色 B．制作芯片的材料主要为二氧化硅 C．船舶外壳镶嵌锌块以防船体被腐蚀 D．用于制作飞机门帘的国产芳砜纶纤维属于天然纤维 17．（2025·江苏南京·一模）化学与生活、生产密切相关。下列说法正确的是 A．“霾尘积聚难见路人”，雾和霾所形成的气溶胶具有丁达尔效应 B．甲烷和苯都可通过石油分馏得到 C．牺牲阳极的阴极保护法进行钢铁防腐时，钢铁与电源的负极相连 D．食醋又称为冰醋酸，易溶于水和乙醇 18．（2025·江苏徐州·阶段练习）化学和生活、科技、社会发展息息相关，下列说法正确的是 A．“深海一号”母船海水浸泡区的铝基可保障船体不易腐蚀 B．高效率钙钛矿太阳能电池，其能量转化形式为电能→化学能 C．华为新上市的mate60 pro手机引发关注，其芯片材料是SiO2 D．“北斗卫星”授时系统的“星载铷钟”含铷元素，其单质遇水能缓慢反应放出H2 19．（2025·江苏·模拟预测）全世界每年因钢铁锈蚀造成了巨大的损失，下列有关说法正确的是（    ） A．钢铁腐蚀的正极反应式为 B．钢铁腐蚀时化学能不能全部转化为电能 C．如图所示，将导线与金属铜相连可保护地下铁管 D．如图所示，将导线与外接电源的正极相连可保护地下铁管 20．（2025·江苏·一模）如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。下列说法错误的是 A．铁闸主要发生的是吸氧腐蚀 B．图中生成铁锈最多的是乙区域 C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe－2e－==Fe2＋ D．将铁闸与石墨相连可保护铁闸 考向05 膜电池 21．（2025·山东·阶段练习）为解决传统电解水制氢阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法装置如图。部分反应机理为。下列说法正确的是 A．电解时由极向极方向迁移 B．通电一段时间后，阳极区溶液增大 C．氧化为时，有转移到右侧 D．相同电量下理论产量是传统电解水的2倍 22．（2025·内蒙古兴安盟·阶段练习）一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时电极a上反应为： B．放电时电极b附近溶液的pH升高 C．离子交换膜c和d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．为加快净化污水和淡化海水的速率，该电池可在高温下工作 23．（2025·云南·阶段练习）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下(双极膜可将膜内的水分离成H+和OH−)。下列说法错误的是 A．该装置中双极膜左侧为阴离子交换膜 B．m极为电源的负极 C．装置a中反应的离子方程式为 D．装置b中的总反应为 24．（2025·上海·期中）用电化学法模拟工业处理。将硫酸工业尾气中的通入如图装置(电极均为惰性材料)进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能： (1)质子交换膜右侧的溶液在反应后 (填“增大”“减小”“不变”)。 (2)当外电路通过时，质子交换膜左侧的溶液质量 (填“增大”或“减小”) g。 25．（2025·山东青岛·阶段练习）科研小组设计利用甲烷(CH4)燃料电池(碱性溶液做电解质溶液)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如下。 (1)A电极的电极反应式为 。 (2)乙装置用来模拟电解精炼和电镀。 ①若用于粗铜的精炼，装置中电极C是 (填“粗铜”或“纯铜”)。 ②若用于电镀金属银，则电镀液宜用 溶液，镀件是 (填“C”或“D”)。镀铬时由CrO放电产生铬镀层的电极反应式为 。(已知：镀铬时常加硫酸作为催化剂) (3)电渗析法是海水淡化的常用方法，某地海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，技术原理如图丙所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。 离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl－ SO HCO 含量/mg·L-1 9360 83 200 1100 16000 1200 118 ①淡化过程中在 室中易形成水垢(主要成分是CaCO3和Mg(OH)2) ②产生淡水的出水口为 (选填“e”、“f”、“j”)。 (4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在 (填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为 。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点04 电化学及应用 考点 三年考情分析 2025考向预测 电化学及应用 2024江苏卷、2023江苏卷、2022江苏卷 高考对于电化学板块内容的考查变化不大，2025年高考主要考查陌生的原电池装置和电解池装置的分析，对于电解池的考查概率应有所提高，特别是利用电解池生产化工品和处理环境污染物成为命题特点。问题的落脚点主要是在电极的极性判断、两极发生的反应情况和电解液成分的参与情况这些问题上。 【思维导图】 【高分技巧】 一、原电池工作原理 1．图解原电池工作原理 2．原电池装置图的升级考查 (1)装置①②③中，电子均不能通过电解质溶液(或内电路)。 (2)装置①中，由于不可避免会直接发生反应Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率比装置①高。 (3)盐桥的作用 ①隔绝正、负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定； ②通过离子的定向移动，构成闭合回路； ③平衡电极区的电荷。 (4)离子交换膜的作用：离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。 3．原电池正极和负极的5种判定方法 4．微粒流向 (1)电子流向：负极→正极(电流的方向正好相反)。 【注意】电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。 (2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 二、电解池工作原理 1．电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图 2．电解池阳极和阴极的判定方法 (1)根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。 (2)根据电子的流向判断，输出电子的一极为阴极，输入电子的一极为阳极。 (3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 (4)根据电解池两极产物判断，一般情况下： ①阴极上的现象是：析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出； ②阳极上的现象是：有非金属单质生成(呈气态的有Cl2、O2)或电极质量减小(活性电极作阳极)。 3．电解池电极反应式的书写步骤 [说明]　通常电极反应可以根据阳极材料和电解质溶液的性质进行判断，但在高考题中往往需要结合题给信息进行判断。 三、金属的腐蚀与防护 析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈强酸性 水膜呈弱酸性或中性 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】 电极反应式的书写方法 1．一般电极反应式的书写 2．复杂电池的电极反应式书写 复杂的电极反应式＝总反应式－较简单电极的电极反应式。 如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写： CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O ……总反应式 2O2＋4H2O＋8e－===8OH－ ……正极反应式 用总反应式－正极反应式得负极反应式 (CH4＋2O2＋2OH－)－(2O2＋4H2O＋8e－)===(CO＋3H2O)－(8OH－) 整理得：CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO ……负极反应式 可充电电池的答题4步骤 电解原理的应用与相关计算 1．正确判断电解产物 (1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。 (2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)。 2．恢复原态措施 电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO4溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO3复原，而Cu2＋完全放电之后，应加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3复原。 3．突破电解定量计算的3种方法 电解的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算等，无论哪种计算都可采用下列3种方法： 方法一：根据总反应式 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 方法二：根据电子守恒 用于串联电路的阴阳两极产物、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目相等。 方法三：根据关系式 根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系，得出计算所需的关系式。 例如由关系式法通过4 mol e－为基准可构建电极产物之间的如下关系式： 四、金属的腐蚀与防护 1．金属腐蚀快慢程度的判断方法 2．金属电化学保护的2种方法 五、高考新装置——“膜电池” 1．离子交换膜的功能 使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。 2．离子交换膜在电化学中的作用 (1)隔离某些物质防止发生反应。 (2)用于物质的制备。 (3)物质分离、提纯等。 3．离子交换膜的类型 离子交换膜是由高分子特殊材料制成。离子交换膜分四类： ①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。 ②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 ③质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 ④双极膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-的离子源。 4．应用原理 （1）阳（阴）离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负（正）电荷的基团，阳（阴）离子可以自由通过孔道，而阴（阳）离子移动到孔道处，受到孔道带负（正）电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不能通过交换膜。 质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H＋)通过，其他离子不能通过。 （2）交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。 例如离子交换膜法淡化海水的实验装置如图： 阳极室中的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，剩余Na＋，要维持阳极室内电荷守恒，则Cl－通过a膜进入阳极室，故a为阴离子交换膜，阴极室中的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，反应生成OH－，要维持阴极室内电荷守恒，则Na＋通过b膜进入阴极室，故b为阳离子交换膜。 （建议用时：40分钟） 考向01 原电池原理及应用 1．（2025·江苏南京·模拟）一种用于污水净化和海水淡化的微生物电池如图所示。下列说法正确的是 A．a电极作原电池的正极 B．处理后的含硝酸根废水pH降低 C．左室发生反应的电极反应为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+ D．电池工作时，中间室的Cl-移向右室，Na+移向左室，实现海水淡化 【答案】C 【分析】在a电极，C6H12O6转化为CO2，C元素由0价升高到+4价，则a电极为负极，电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+；在b电极，转化为N2，N元素由+5价降低到0价，则b电极为正极，电极反应式为2+10e-+6H2O=N2↑+12OH-。 【解析】A．由分析可知，a电极作原电池的负极，A不正确； B．电池工作时，b电极为正极，海水中的Na+透过离子交换膜进入b极区溶液中，处理后的含硝酸根废水中，硝酸根离子浓度降低，但溶液中生成NaOH且浓度不断增大，pH升高，B不正确； C．由分析可知，左室发生反应的电极反应为C6H12O6-24e-+6H2O=6CO2↑+24H+，C正确； D．电池工作时，中间室的Cl-移向左室，Na+移向右室，从而实现海水淡化，D不正确； 故选C。 2．（2025·江苏扬州·阶段练习）采用强碱性电解质的3D-Zn-NiOOH二次电池结构如图所示。电池反应为。下列说法不正确的是 A．三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积，所沉积的ZnO分散度高 B．充电时阳极反应为 C．放电时负极反应为 D．放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区 【答案】C 【分析】由题干信息可知，电池的总反应为：，由图可知，Zn作负极，电极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-═ZnO(s)+2H2O(l)，NiOOH作正极，电极反应式为NiOOH(s)+H2O(l)+e-═Ni(OH)2(s)+OH-(aq)，据此作答。 【解析】A．三维多孔海绵状Zn的表面积大，沉积的ZnO分散度高，有利于提高电池效率，A正确； B．由分析可知，NiOOH作正极，电极反应式为NiOOH(s)+H2O(l)+e-═Ni(OH)2(s)+OH-(aq)，故充电时阳极反应为放电时正极反应的逆过程即， B正确； C．由分析可知，放电时Zn作负极，电极反应式为Zn(s)+2OH-(aq)-2e-═ZnO(s)+2H2O(l)，C错误； D．原电池工作时，阴离子向负极移动，即放电过程中OH-通过隔膜从正极区移向负极区，D正确； 故答案为：C。 3．（2025·江苏无锡·期中）利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化，现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用如图所示装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．为了实现海水的淡化，隔膜1为阳离子交换膜 C．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比约为2∶1 D．该装置内工作温度越高，海水淡化效果越好 【答案】C 【分析】据图可知a极上转化为CO2和H+，C元素被氧化，所以a极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为，则b极为正极，发生还原反应，电极反应式为，据此解答 【解析】A．由分析知，a极为原电池的负极，发生氧化反应，A错误； B．为了实现海水的淡化，模拟海水中的氯离子需要移向负极，即a极，则隔膜1为阴离子交换膜，B错误； C．a为负极，失电子被氧化成CO2和H+，结合电荷守恒可得电极反应式为，b极为正极，水溶液为酸性，所以氢离子得电子产生氢气，电极反应式为，所以当转移8mol电子时，正极产生4mol气体，根据负极反应式可知负极产生2mol气体，正、负极产生气体的物质的量之比为4:2=2:1，C正确； D．工作温度越高，微生物的催化效果反而会降低，海水淡化效果不一定越好，D错误； 故选C。 4．（2025·江苏南通·阶段练习）某新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水，电池构造示意图如图所示。下列关于电池工作时的说法正确的是 A．a极发生还原反应 B．b极上电极方程式为： C．Na+通过交换膜向左室迁移 D．反应中每消耗1molCN-，转移电子数为 【答案】D 【分析】从图中可以看出，在a极，CN-转化为和N2，C元素由+2价升高到+4价，N元素由-3价升高到0价，则a极失电子发生氧化反应，为该电池的负极；b极为正极。电池工作时，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向a极区移动，海水中的阳离子通过交换膜Ⅱ向b极区移动。 【解析】A．由分析可知，a极为负极，失电子发生氧化反应，A不正确； B．b极为正极，H+得电子生成H2，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，B不正确； C．a极为负极，b极为正极，电池工作时阳离子向正极移动，则Na+通过交换膜Ⅱ向右室迁移，C不正确； D．CN-转化为和N2，存在下列关系式：CN-——5e-，则反应中每消耗1molCN-，转移电子数为，D正确； 故选D。 5．（2025·江苏南通·模拟预测）一种基于氧化还原靶向反应的液流锂电池如下图所示。氧化还原靶向反应是指通过引入在电解质中具有高溶解度、并与活性物质配对的氧化还原介质，来将活性物质与电极联系起来。这样既可以消除活性物质的溶解度问题，又可以将低溶解度的活性物质储存在液罐中。下列说法不正确的是 A．左侧储罐中滴入含或的溶液会产生蓝色沉淀 B．图示装置可以将电能转化为化学能 C．右侧储罐中如果液体流速下降，可能会有其他多硫离子如等 D．该电池运行结束后需要进行废液处理工作以防污染 【答案】B 【解析】A．与反应生成蓝色沉淀，与反应生成蓝色沉淀，所以左侧储罐中滴入含或的溶液会产生蓝色沉淀，故A正确； B．图示装置为电池，可以将化学能转化为电能，故B错误； C．右侧储罐中如果液体流速下降，失电子速率减慢，可能会有其他多硫离子如 等，故C正确； D．、对水体产生污染，该电池运行结束后需要进行废液处理工作以防污染，故D正确； 选B。 考向02 化学电源 6．（2025·江苏·模拟）某储能电池原理如图1，其俯视图如图2，已知放电时N是负极(NA是阿伏加德罗常数的值)。下列说法正确的是    A．放电时，每转移NA个电子，理论上CCl4吸收0.5NA个Cl2 B．放电时，负极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-＝NaTi2(PO4)3+2Na+ C．充电时，每转移1mol电子，N极理论质量减小23g D．充电过程中，右侧储液器中NaCl溶液浓度增大 【答案】B 【分析】放电时N是负极，负极反应：Na3Ti2(PO4)3-2e-＝NaTi2(PO4)3+2Na+，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。 【解析】A．在放电时，正极反应为Cl2+2e-＝2C1-，电路中转移NA个电子即1mol电子，理论上氯气的CCl4溶液中释放0.5 mol Cl2，A错误； B．放电时N为负极，失去电子，Ti元素价态升高，电极反应为Na3Ti2(PO4)3-2e-＝NaTi2(PO4)3+2Na+，B正确； C．充电时，N极为阴极，电极反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-＝Na3Ti2(PO4)3，每转移1mol电子，N极理论质量增加23g，C错误； D．充电过程中，阳极2Cl--2e-＝Cl2↑，消耗Cl-，NaCl溶液浓度减小，D错误； 故选B。 7．（2025·江苏扬州·模拟预测）一种新型AC/LiMn2O4电池体系，在快速启动、电动车等领域具有广阔应用前景。其采用尖晶石结构的LiMn2O4作正极(可由Li2CO3和MnO2按物质的量比1：2反应合成)，高比表面积活性炭AC(石墨颗粒组成)作负极。充电、放电的过程如图所示：    下列说法正确的是 A．合成LiMn2O4的过程中可能有H2产生 B．放电时正极的电极反应式为：LiMn2O4+xe-=Li(1-x)Mn2O4+xLi+ C．充电时AC极应与电源负极相连 D．可以用Li2SO4水溶液做电解液 【答案】C 【解析】A．和按物质的量比反应合成，Mn元素化合价降低，根据得失电子守恒，氧元素化合价升高，可能有产生，故A错误； B．放电时，锂离子向正极移动，正极的得到电子发生还原反应，电极反应式为，故B错误； C．放电时AC作负极，则充电时AC极应与电源负极相连，故C正确； D．锂会和水反应，该电池体系应该采用有机溶剂，故D错误； 故选C。 8．（2025·江苏·模拟预测）肼可以用作燃料电池的燃料，一种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量在电极表面发生自分解反应生成、、逸出。 下列关于燃料电池的说法正确的是 A．电池工作时化学能完全转化变为电能 B．放电过程中，负极区溶液pH增大 C．负极的电极反应式为： D．电池工作时，负极区消耗的NaOH与正极区生成的NaOH物质的量相等 【答案】D 【分析】燃料电池中，通入氧气的电极为正极，在碱性条件下，发生的电极反应为，，加入燃料肼的电极为负极，发生反应，该反应的总电极反应式为，N2H4+O2=N2+2H2O。 【解析】A．任何实用电池都不可能将化学能完全转变为电能，A错误； B．由图可知放电时负极反应消耗，pH减小，B错误； C．由分析可知，负极反应式是，C错误； D．该电池放电总反应是，即负极消耗的NaOH与正极生成的NaOH物质的量相等，D正确； 故答案为D。 9．（2025·江苏·模拟）一种钠离子电池的工作原理如图所示，放电时电池反应可表示为，下列说法正确的是 A．放电时，电能转化为化学能 B．放电时，Y极发生还原反应 C．充电时，X极电极反应式为 D．充电时，每转移1mol ，Y极质量减少23g 【答案】C 【分析】由图可知，放电时，X电极为原电池的正极，钠离子作用下Na1−xFePO4在正极得到电子发生还原反应生成NaFePO4，电极反应式为Na1−xFePO4+xe—+xNa+=NaFePO4，Y电极为负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，电极反应式为NaxC—xe—=xNa++C，充电时，X极与直流电源的正极相连做阳极，Y电极做阴极。 【解析】A．由分析可知，放电时，该装置为化学能转化为电能的原电池，故A错误； B．由分析可知，Y电极为负极，NaxC在负极失去电子发生氧化反应生成钠离子和碳，故B错误； C．由分析可知，充电时，X极与直流电源的正极相连做阳极，电极反应式为NaFePO4—xe—=Na1−xFePO4+xNa+，故C正确； D．由分析可知，充电时，Y电极做阴极，电极反应式为xNa++C+xe—=NaxC，则每转移1mol电子，Y极质量增加23g，故D错误； 故选C。 10．（2025·江苏·阶段练习）如图为某微生物燃料电池净化水的原理。下列说法正确的是 A．N极为负极，发生氧化反应 B．电池工作时，N极附近溶液pH减小 C．M极发生的电极反应为 D．处理0.1mol 时，有1.4mol 从交换膜左侧向右侧迁移 【答案】C 【分析】由图可知，有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，则M为负极；重铬酸根离子得到电子发生还原反应，则N为正极； 【解析】A．由分析可知，M极为负极，发生氧化反应；N为正极，A错误； B．电池工作时，重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成Cr3+，反应为，N极附近消耗氢离子，溶液pH变大，B错误； C．有机物失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，M极发生的电极反应为，C正确； D．根据电子守恒可知，，则处理0.1mol 时，有0.6mol 从交换膜左侧向右侧迁移，D错误； 故选C。 考向03 电解原理及应用 11．（2025·江苏南通·模拟预测）利用如图所示装置可实现化学储氢。下列说法正确的是 A．Y为电源负极 B．电解后硫酸溶液的物质的量浓度减小 C．电极a上发生的反应为 D．电解过程中每生成11.2LO2，理论上可储存1molH2 【答案】C 【分析】 由图可知，在惰性电极a得到电子生成，惰性电极a为阴极，惰性电极b为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，以此解答。 【解析】A．由分析可知，惰性电极b为阳极，与电源的正极相连，Y为电源正极，A错误； B．由分析可知，惰性电极b为阳极，H2O在阳极失去电子生成O2，电极方程式为：2H2O-4e-=O2+4H+，H+通过质子交换膜进入阴极区，硫酸溶液中H+物质的量不变，但水消耗了，硫酸溶液的物质的量浓度增大，B错误； C．由分析可知，在惰性电极a得到电子生成，电极方程式为：+6H++6e-=，C正确； D．未说明11.2LO2所处的温度和压强，无法计算O2的物质的量，D错误； 故选C。 12．（2025·江苏连云港·模拟预测）一种回收废气中的和工艺流程如下：先将废气通入溶液中分离，再将和吸收液(pH约为8)用如图所示装置进行电解制HCOOH，下列说法正确的是 A．吸收液溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度 B．经离子交换膜由左室进入右室 C．阳极电极方程式为 D．电解过程总反应为 【答案】D 【分析】废气中二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应得到含有碳酸氢钠和亚硫酸钠的吸收液，溶液呈碱性，电解吸收液时，左侧电极为电解池的阳极，碱性条件下亚硫酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为SO—2e—+2OH—=SO+H2O，右侧电极为阴极，水分子作用下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲酸和氢氧根离子，电极反应式为CO2+2e—+2H2O=HCOOH+2OH—，氢氧根离子通过阴离子交换膜由右室进入左室，电解的总反应方程式为。 【解析】A．由分析可知，吸收液的主要成分为碳酸氢钠和亚硫酸钠，溶液呈碱性是因为亚硫酸根离子在溶液中的水解程度大于碳酸氢根离子的电离程度，故A错误； B．由分析可知，电解过程中氢氧根离子通过阴离子交换膜由右室进入左室，故B错误； C．由分析可知，侧电极为电解池的阳极，碱性条件下亚硫酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应式为SO—2e—+2OH—=SO+H2O，故C错误； D．由分析可知，电解的总反应方程式为，故D正确； 故选D。 13．（2025·江苏·模拟）在给定条件下，下列物质转化或方程式正确的是 A．工业制漂白粉： B．工业制 C．电解饱和食盐水： D．碱性溶液与反应： 【答案】D 【解析】A．二氧化锰和浓硫酸反应不生成氯气，故A项错误； B．，Fe与HCl反应生成FeCl2，故B项错误； C．工业上通过电解饱和食盐水生成烧碱，离子方程式为，故C项错误； D．KClO和KOH混合溶液与，反应方程式为，故D项正确； 故本题选D。 14．（2025·云南·模拟预测）利用电解产生的与发生反应生成高活性的羟基自由基(，有很强氧化性)，能有效降解水体中的有机污染物，原理如图所示。下列说法正确的是 A．电源的B极为负极 B．生成羟基自由基的反应仅有一个 C．利用羟基自由基来处理有机物，效率高、无污染 D．电解池外电路转移电子，理论上可产生的为 【答案】C 【分析】该装置为电解池，其中与电源A极相连的左侧电极电极反应为、，属于还原反应，该电极为阴极，A为电源负极，B为正极，电解池右侧电极为阳极。 【解析】A．根据上述分析可知，左端电极发生得电子、还原反应，为电解池阴极，则A为电源负极，B为电源正极，A错误； B．电解生成羟基自由基的反应有两个，右侧阳极电极反应、，B错误； C．羟基自由基有很强氧化性，降解有机物，效率高、无污染，C正确； D．根据生成羟基自由基的反应，电解池外电路转移电子，则阳极反应，有2mol生成，假如阴极生成与比例为，可生成的与为，有生成，故理论上可产生的大于，D错误； 答案选C。 15．（2025·江苏南京·模拟）一种电解乙酰基吡嗪废水中的制备的电化学装置如题9图所示。下列说法正确的是 A．石墨电极与直流电源正极相连 B．电解时，铂网电极附近pH增大 C．离子交换膜应选择性透过阴离子 D．阴极上的电极反应为 【答案】B 【分析】电解乙酰基吡嗪废水中的制备，由图可知，铂网电极上失去电子发生氧化反应生成，为阳极，则石墨电极为阴极； 【解析】A．石墨电极为阴极，与直流电源负极相连，A错误； B．电解时，铂网电极为阳极，失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为，阴极反应式为，则右侧氢离子通过阳离子交换进入左侧，使得铂网电极附近pH增大，B正确； C．由B分析可知，离子交换膜应选择性透过氢离子，C错误；   D．阴极上的电极反应为，D错误； 故选B。 考向04 金属腐蚀和防护 16．（2025·江苏镇江·模拟预测）化学为科技强国作出了巨大贡献。下列有关说法正确的是 A．不粘锅内壁涂附的聚四氟乙烯能使溴水褪色 B．制作芯片的材料主要为二氧化硅 C．船舶外壳镶嵌锌块以防船体被腐蚀 D．用于制作飞机门帘的国产芳砜纶纤维属于天然纤维 【答案】C 【解析】A．聚四氟乙烯分子中不存在不饱和键，不能使溴水褪色，A错误； B．制作芯片的材料主要为硅，B错误； C．船舶外壳镶嵌锌块，锌比铁活泼，锌做负极，铁做正极被保护，可防船体被腐蚀，C正确； D．芳砜纶纤维属于合成纤维，D错误； 故选C。 17．（2025·江苏南京·一模）化学与生活、生产密切相关。下列说法正确的是 A．“霾尘积聚难见路人”，雾和霾所形成的气溶胶具有丁达尔效应 B．甲烷和苯都可通过石油分馏得到 C．牺牲阳极的阴极保护法进行钢铁防腐时，钢铁与电源的负极相连 D．食醋又称为冰醋酸，易溶于水和乙醇 【答案】A 【解析】A．胶体具有丁达尔效应，气溶胶也属于胶体的一种，具有丁达尔现象，A正确； B．甲烷通过石油分馏得到，苯通过煤的干馏获得，B错误； C．牺牲阳极的阴极保护法，是利用比钢铁活泼性强的金属与钢铁形成原电池而对钢铁进行防腐，没有外接电源，C错误； D．冰醋酸为固态的纯乙酸，属于纯净物，而食醋为混合物，D错误； 故选A。 18．（2025·江苏徐州·阶段练习）化学和生活、科技、社会发展息息相关，下列说法正确的是 A．“深海一号”母船海水浸泡区的铝基可保障船体不易腐蚀 B．高效率钙钛矿太阳能电池，其能量转化形式为电能→化学能 C．华为新上市的mate60 pro手机引发关注，其芯片材料是SiO2 D．“北斗卫星”授时系统的“星载铷钟”含铷元素，其单质遇水能缓慢反应放出H2 【答案】A 【解析】A．“深海一号”母船海水浸泡区的铝基做负极可以与船体形成原电池，利用“牺牲阳极的阴极保护法”可保障船体不易腐蚀，故A正确； B．高效率钙钛矿太阳能电池，其能量转化形式为太阳能→电能，故B错误； C．华为新上市的mate60 pro手机引发关注，其芯片材料是晶体硅，故C错误； D．铷元素金属性极强，其单质遇水能迅速反应放出H2，故D错误； 故答案为：A。 19．（2025·江苏·模拟预测）全世界每年因钢铁锈蚀造成了巨大的损失，下列有关说法正确的是（    ） A．钢铁腐蚀的正极反应式为 B．钢铁腐蚀时化学能不能全部转化为电能 C．如图所示，将导线与金属铜相连可保护地下铁管 D．如图所示，将导线与外接电源的正极相连可保护地下铁管 【答案】B 【分析】由图可知，需保护铁管不受腐蚀，若接金属块，则该金属应该比铁更活泼；若外接电源，应接电源的负极，由此分析解答。 【解析】A．钢铁腐蚀的负极反应式为，故A错误； B．钢铁腐蚀时化学能主要转化为电能，但还有热能等，故B正确； C．铜、铁形成原电池，铁作负极被腐蚀，故C错误； D．外加电流的阴极保护法要将被保护的金属与电源的负极相连，故D错误。 答案选B。 20．（2025·江苏·一模）如图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。下列说法错误的是 A．铁闸主要发生的是吸氧腐蚀 B．图中生成铁锈最多的是乙区域 C．铁腐蚀时的电极反应式：Fe－2e－==Fe2＋ D．将铁闸与石墨相连可保护铁闸 【答案】D 【解析】A．海水溶液为弱碱性，发生吸氧腐蚀，在酸性较强的条件下才发生析氢腐蚀，故A正确； B．在乙处，海水与氧气接触，与Fe最易形成原电池，发生的吸氧腐蚀的程度最大，生成铁锈最多，故B正确； C．铁腐蚀时作负极失电子生成亚铁离子，电极反应式：Fe－2e－=Fe2＋，故C正确； D．将铁闸与石墨相连，铁比碳活泼，铁作负极失电子，可以加快海水对铁闸的腐蚀，故D错误； 答案选D。 考向05 膜电池 21．（2025·山东·阶段练习）为解决传统电解水制氢阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法装置如图。部分反应机理为。下列说法正确的是 A．电解时由极向极方向迁移 B．通电一段时间后，阳极区溶液增大 C．氧化为时，有转移到右侧 D．相同电量下理论产量是传统电解水的2倍 【答案】D 【分析】依题意，b为阳极，发生氧化反应，若HCHO在碱性条件下失去1mol e-，可生成1mol HCOOH和0.5mol H2，甲酸再与碱反应生成水，涉及反应：①，②,总反应为；a为阴极，发生还原反应：，据此答题。 【解析】A．由分析可知，电解时电子由b极经电源向a极方向迁移，A错误； B．阳极1mol HCHO氧化为HCOO-时，需消耗2mol OH-，由于转移1mol电子，根据电荷守恒，故有1mol OH-通过阴离子交换膜进入阳极区域，实际消耗1mol OH-，故通电一段时间后，阳极区域c(OH-)降低，pH减小，B错误； C．1mol HCHO氧化为HCOO-时，失去1mol电子，故有1mol OH-移到右侧，C错误； D．该电解反应得失1mol电子时，阳极和阴极均产生0.5mol H2，即累计产生1mol H2，传统电解水的反应式：，得失1mol电子时，仅阴极产生0.5 mol H2，故相同电量下，该方法H2的理论产量是传统电解水的2倍，D正确； 本题选D。 22．（2025·内蒙古兴安盟·阶段练习）一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．放电时电极a上反应为： B．放电时电极b附近溶液的pH升高 C．离子交换膜c和d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜 D．为加快净化污水和淡化海水的速率，该电池可在高温下工作 【答案】D 【分析】微生物电池中，右侧电极室加入含的废水，产生，氮元素化合价降低，得到电子，所以电极是正极；左侧电极室加入含葡萄糖废水，生成，碳元素化合价升高，失去电子，则电极为负极。 【解析】A．根据分析，电极为负极，葡萄糖失电子发生氧化反应生成，电极反应式为：，A正确； B．根据分析，电极是正极，电极反应式为，因此随着反应进行，溶液的升高，B正确； C．根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，在放电及海水淡化过程中，海水中阴离子移向左侧负极，阳离子移向右侧正极，因此该电池工作时，离子交换膜c和d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜，C正确； D．高温会导致厌氧菌、反硝化细菌等微生物的蛋白质发生变性而失去其生理活性，最终导致电池失效，因此该电池不能在高温下工作，D错误； 故选D。 23．（2025·云南·阶段练习）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下(双极膜可将膜内的水分离成H+和OH−)。下列说法错误的是 A．该装置中双极膜左侧为阴离子交换膜 B．m极为电源的负极 C．装置a中反应的离子方程式为 D．装置b中的总反应为 【答案】B 【分析】含二氧化硫和二氧化碳的废气通入碳酸氢钠溶液中，二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成二氧化碳和亚硫酸钠，二氧化碳气体通入装置b的右室，CO2在右侧电极上反应生成HCOOH，则CO2得电子，右侧电极为阴极，电极反应为；碳酸氢钠和亚硫酸钠混合溶液通入装置b的左室，左侧电极上亚硫酸根离子失电子生成硫酸根离子，则左侧电极为阳极，电极反应为−2e−+2OH−=+H2O，据此分析。 【解析】A．双极膜可将膜内的水分离成H+和OH−，OH-通过双极膜左侧向阳极移动，双极膜左侧为阴离子交换膜，A正确； B．装置b中左侧电极为阳极，连电源的正极，B错误； D．装置a中，二氧化硫与碳酸氢钠溶液反应生成亚硫酸钠和二氧化碳：，C正确； D．由分析中电解池阴极和阳极反应可知，装置b中总反应为，D正确； 故选B。 24．（2025·上海·期中）用电化学法模拟工业处理。将硫酸工业尾气中的通入如图装置(电极均为惰性材料)进行实验，可用于制备硫酸，同时获得电能： (1)质子交换膜右侧的溶液在反应后 (填“增大”“减小”“不变”)。 (2)当外电路通过时，质子交换膜左侧的溶液质量 (填“增大”或“减小”) g。 【答案】(1)增大 (2) 增大 6.2 【分析】根据图示，M电极二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸，M是负极，负极反应方程式为；N电极氧气得电子生成水，N是正极，正极反应式为。 【解析】（1）质子交换膜右侧，电极反应式为，根据电荷守恒，电路中转移4mol电子，有4mol H+移入N极区，N极消耗4mol H+，N极区H+浓度不变，由于反应生成水，所以硫酸浓度降低，溶液在反应后增大。 （2）根据，当外电路通过时，质子交换膜左侧有0.1mol SO2反应，同时有0.2mol H+移入N极区，左侧溶液质量增大，增大的质量为0.1mol×64g/mol-0.2mol×1g/mol =6.2g。 25．（2025·山东青岛·阶段练习）科研小组设计利用甲烷(CH4)燃料电池(碱性溶液做电解质溶液)，模拟工业电镀、精炼和海水淡化的装置如下。 (1)A电极的电极反应式为 。 (2)乙装置用来模拟电解精炼和电镀。 ①若用于粗铜的精炼，装置中电极C是 (填“粗铜”或“纯铜”)。 ②若用于电镀金属银，则电镀液宜用 溶液，镀件是 (填“C”或“D”)。镀铬时由CrO放电产生铬镀层的电极反应式为 。(已知：镀铬时常加硫酸作为催化剂) (3)电渗析法是海水淡化的常用方法，某地海水中主要离子的含量如下表，现利用“电渗析法”进行淡化，技术原理如图丙所示(两端为惰性电极，阳膜只允许阳离子通过，阴膜只允许阴离子通过)。 离子 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl－ SO HCO 含量/mg·L-1 9360 83 200 1100 16000 1200 118 ①淡化过程中在 室中易形成水垢(主要成分是CaCO3和Mg(OH)2) ②产生淡水的出水口为 (选填“e”、“f”、“j”)。 (4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。则Na2Cr2O7在 (填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为 。 【答案】(1)CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O (2) 粗铜 AgNO3 D CrO+6e-+8H+=Cr+4H2O (3) 戊 ej (4) 阳 Na+ 【分析】由图可知，甲为甲烷燃料电池，A极通入甲烷作负极，B极通入氧气作正极，乙为电解池，C作阳极，D作阴极，丙为电解池，左侧电极为阳极，即甲室为阳极室，右侧电极为阴极，戊室为阴极室，据此作答。 【解析】（1）甲装置中B电极为正极，发生还原反应，A极为负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO+7H2O， （2）①若用于粗铜的精炼，粗铜作阳极，故装置中C电极是粗铜； ②若用于电镀银，电解质用AgNO3溶液，镀件作阴极，故D是镀件；镀铬时，镀件作阴极，CrO放电产生铬镀层的电极为阴极，电极反应式为CrO+6e-+8H+=Cr+4H2O； （3）①戊室为阴极室，阴极电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，氢氧根离子与镁离子反应生成氢氧化镁，氢氧根离子与碳酸氢根离子反应生成碳酸根离子，碳酸根离子与水中的钙离子反应生成碳酸钙，形成水垢； ②甲室为阳极室，乙室中阴离子向左侧迁移进入甲室，乙室中阳离子向右侧迁移进入丙室，故e出口产生淡水，戊为阴极室，丁室阳离子向右侧迁移进入戊室，丁室阴离子向左侧迁移进入丙室，故j出口产生淡水；即产生淡水的出水口为ej； （4）电解过程实质是电解水，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，阳极室还发生反应：2CrO+2H+⇌Cr2O+H2O，阴极反应式为4H2O+4e-═2H2↑+4OH-，即Na2Cr2O7在阳极室制得，电解过程中，阴极有NaOH生成，Na+离子通过离子交换膜由阳极室移向阴极室。 1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$