2026届高三化学备考一轮复习 多池、多室电化学装置

2026届高三化学备考一轮复习 多池、多室电化学装置分类分析 类型一 多池串联的两大模型及原理分析 1.原电池与电解池的串联 1．(2025·四川省泸州市泸县第五中学高三第一次诊断性)采用电化学方法以SO2和Na2SO3为原料制取硫酸的装置如图所示(A、B为多孔石墨电极，C、D为惰性电极)。下列说法错误的是 A．“膜2”为阳离子交换膜 B．电极A的电极反应为SO2－2e-+2H2O==SO42-+4H+ C．上述过程中，亚硫酸钠溶液可循环使用 D．使用该装置制取98g硫酸需消耗11.2L O2(STP) 2．(2025·四川省遂宁市射洪中学校高三上学期一模)我国科学家设计了一种利用废水中的将苯酚氧化为和的原电池—电解池组合装置(如图所示)。已知：水分子不能透过离子交换膜。羟基自由基()的氧化性仅次于氟气。下列说法错误的是 A．电流方向为a电极→d电极→c电极→b电极→a电极 B．b电极的电极反应为 C．电解池中流出的溶液X呈碱性 D．电路中每转移28mole-，消耗2mol苯酚 3．(2025·山东省潍坊市高三下学期一模考试)华中科技大学研究者在Science报道了一种新型热敏结晶增强液态热化学电池，可以给锂离子电池充电。胍离子选择性地诱导结晶，与之间的转化平衡被打破，产生电势差，锂离子电池反应为。下列说法正确的是 A．电池冷端电极电势小于热端电极电势 B．电池热端的电极反应式为 C．充电过程中通过薄膜移向极 D．充电时热端电极转移电子，极生成 4．(2025·河南省焦作市博爱县博爱县第一中学高三上学期一模)电解苯酚的乙腈()水溶液可在电极上直接合成扑热息痛()，电极材料均为石墨。已知：装置工作时，电极a上有生成且能逸出；双极膜中间层中的解离为和，并分别通过其中的阳离子交换膜、阴离子交换膜向两侧发生迁移。下列说法正确的是 A．该装置中双极膜左侧为阳离子交换膜 B．装置工作时，丙池中阴极区附近溶液的pH保持不变 C．电极c的电极反应式为 D．每合成1mol扑热息痛，理论上甲室中溶液的质量减少32g 5．(2025·新疆维吾尔自治区高三第一次适应性检测理科综合试题)电解苯酚的乙腈水溶液可在电极上直接合成扑热息痛( )电极均为石墨。下列说法正确的是 A．电极c为阴极 B．装置工作时，甲室溶液减小 C．电极d的电极反应式为 D．当电路通过时，穿过阴离子交换膜的离子个数为 2. 电解池的串联 6．(2025·北京市东城区高三一模考试)探究电解过程中离子迁移的规律，用石墨电极完成如下实验。 实验 现象 一段时间后，试纸上的图案(代表电极的位置)。 下列分析不正确的是 A．a处电极接电源正极 B．试纸Ⅰ的图案说明的迁移比的迁移快 C．电极反应产生的的物质的量：处处 D．试纸Ⅱ上发生迁移的离子主要是和 类型二 隔膜多室电池 1.隔膜两室原电池 1．(2025·河南省新乡市多校高三上学期调研联考)科学家开发出一种新型电池，该电池使用血红蛋白作为电化学反应的催化剂，工作原理如图所示。放电时，。下列叙述正确的是 A．电势：a电极＜b电极 B．b极反应式为 C．温度越高，该电池放电效率越大 D．发生还原反应时有0.4mol质子由交换膜右侧向左侧迁移 2.隔膜多室电池 2．(2025·天津市十二校联考高三下学期考前模拟)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”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，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： (1)隔膜多室原电池 3．(2025·黑龙江省鹤岗市萝北县高级中学高三上学期第一次模拟考试)微生物脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．工作时，a极发生氧化反应，电子从a极流向b极 B．若有机物为C6H6O，则a极的电极反应式为 C．在标准状况下，b极上消耗11.2 L气体，则通过M膜的离子的物质的量为2 mol D．N膜为阳离子交换膜，M膜为阴离子交换膜 4．(2025·北京市房山区高三下学期一模)科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．电极a是负极 B．离子交换膜a为阴离子交换膜 C．电极b的反应式：O2 + 4e− + 4H+= 2H2O D．酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性 5．(2025·湖南省永州市高三上学期第一次模拟考试)在工业中电化学处理有机废水是一种高效绿色的氧化技术，可用于海水的淡化，其原理示意图如下。下列说法正确的是 A．X为阳离子交换膜 B．一段时间后，b极附近降低 C．a极反应式为 D．当电路通过电子时，正极区质量增加 (2)隔膜多室电解池 6．(2025·山东省潍坊市高三下学期一模模拟检测)利用在碱性条件下实现废水中（Ⅲ）的回收，铬的去除率大于，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．膜a，膜b均为阳离子交换膜 B．废水室中反应的离子方程式为 C．反应一段时间后，阴极区溶液的pH减小 D．通电过程中石墨N极每产生33.6L（标准状况）气体，则双极膜内减少 7．(2025·四川省泸县第五中学高三上学期第二次诊断性模拟考试)我国某科研机构设计如图装置，利用K2Cr2O7实现含苯酚废水的有效处理，一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小。下列说法正确的是（ ） A．M为该电池的正极 B．该装置在高温下处理含苯酚废水效果更佳 C．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 D．N电极反应式为：Cr2O+6e-+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O 8．(2025·东北三省三校（哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学）高三下学期第二次联合模拟)工业上用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。下列说法正确的是   A．b极区得到的产物只有氧气 B．图中a极要连接电源的正极 C．阳极发生的电极反应为−2e-+2OH-=+H2O D．标况下，若阴极产生1.12L气体，则通过阴离子交换膜的离子所带电荷数为0.1NA 3.双极膜原电池或电解池 (1)双极膜原电池 1．(2025·四川省泸州市高三上学期第一次教学质量诊断性考试)中国科学院福建研究所制备了一种新型铋基ZMOF(Bi－ZMOF)材料，将其用做Zn－CO2电池的电极，可提高电池放电效率，电池结构如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极移动。下列有关说法正确的是 A．锌电极的电势高于Bi－ZMOF电极的电势 B．放电时，每消耗0.2mol Zn，双极膜内解离3.6g H2O C． Bi－ZMOF电极的反应式为：CO2＋2H＋－2e－=HCOOH D． Bi－ZMOF电极具有吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用 (2)双极膜电解池 2．(2025·河北省邯郸市高三上学期第一次调研考试)可再生能源驱动的电催化还原产生高附加值有机物，可有效地实现碳中和能源转化。甲酸盐是电化学还原最具有市场竞争力和经济可行性的产物。铜是电还原反应生产多碳产物的唯一金属催化剂，氧化铜基催化剂能通过组成和结构工程调整目标产物的产率和选择性。采用还原耦合甲醛氧化，可实现超低电压下两极同时制备甲酸盐。双极膜中间层的解离成和，通电时分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．电极电势低于电极 B．阳极的电极反应式为 C．一段时间后，两电极室均减小 D．装置中生成时，双极膜内有解离 3．(2025·河北省省级重点高中高三上学期第一次联考)利用板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)电催化将5-羟甲基糠醛(HMF)转化为2，5-呋喃二甲酸(FDCA)，工作原理如图所示。双极膜由阴、阳离子交换膜组成，在电场作用下，双极膜中离子向两极迁移。 下列说法正确的是 A．Ni@C能提高还原反应的速率 B．该装置工作时，向b极移动 C．a极的电极反应式为 D．制备0.1 mol FDCA时双极膜中质量减少5.4 g 4．(2025·四川省自贡市高三上学期第一次诊断性考试)烟酸是B族维生素，可以预防和治疗多种疾病。利用碳封装过渡金属电极可电催化将3-甲基吡啶氧化为烟酸，工作原理如图所示。双极膜由阴、阳离子交换膜组成，在电场作用下，双极膜中离子向两极迁移。 下列说法正确的是 A．碳封装过渡金属电极能催化提高b电极上还原反应的速率 B．该装置工作时，OH-向a极移动 C．a极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ D．制备0.1mol烟酸时双极膜中质量减少3.6g 5．(2025·江西省九江市高三下学期第一次高考模拟统一考试)我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡：，电极上发生的电子转移反应为。下列说法正确的是 A．电极与电源的负极相连 B．理论上双极膜中解离水的质量为90g时，则生成 C．阴极总反应式为： D．用铅蓄电池作电源时，每消耗，铜上生成 6．(2025·宁夏石嘴山市第一中学高三下学期一模)我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有高能量密度、优异的循环性能的新型水系电池，模拟装置如图所示。已知电极材料分别为Zn和，相应的产物为和。下列说法错误的是 A．M电极的电势低于N电极 B．N电极的反应式为 C．电池工作一段时间后，NaOH溶液的pH变小 D．若电路中通过2mol，则稀硫酸溶液质量增加87g 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2026届高三化学备考一轮复习 多池、多室电化学装置分类分析 类型一 多池串联的两大模型及原理分析 1.原电池与电解池的串联 1．(2025·四川省泸州市泸县第五中学高三第一次诊断性)采用电化学方法以SO2和Na2SO3为原料制取硫酸的装置如图所示(A、B为多孔石墨电极，C、D为惰性电极)。下列说法错误的是 A．“膜2”为阳离子交换膜 B．电极A的电极反应为SO2－2e-+2H2O==SO42-+4H+ C．上述过程中，亚硫酸钠溶液可循环使用 D．使用该装置制取98g硫酸需消耗11.2L O2(STP) 【答案】D 【解析】根据装置图，生成氢气的一极为阴极，电极D为阴极，溶液中的阳离子移向阴极，所以“膜2”为阳离子交换膜，A正确；电极A为负极，SO2失去电子生成，发生氧化反应，其电极反应为：SO2－2e-+2H2O=+4H+，B正确；根据装置图，X为Na2SO3，Na2SO3溶液与SO2反应生成NaHSO3，NaHSO3到溶液中又生成Na2SO3，所以Na2SO3溶液可循环使用，C正确；左侧室的总反应为：2SO2+ O2+2H2O=2H2SO4，右侧室的总反应为3HSO3-+ H2O=2SO32-+H2↑+SO42-+3H+，制取98g硫酸，标准状况下消耗不了11.2L O2，D错误。故答选D。 2．(2025·四川省遂宁市射洪中学校高三上学期一模)我国科学家设计了一种利用废水中的将苯酚氧化为和的原电池—电解池组合装置(如图所示)。已知：水分子不能透过离子交换膜。羟基自由基()的氧化性仅次于氟气。下列说法错误的是 A．电流方向为a电极→d电极→c电极→b电极→a电极 B．b电极的电极反应为 C．电解池中流出的溶液X呈碱性 D．电路中每转移28mole-，消耗2mol苯酚 【答案】C 【解析】该装置左侧为原电池，右侧为电解池，a电极发生还原反应，为正极，b电极发生氧化反应，为负极，则c电极为阴极，d电极为阳极。电流方向为a电极→d电极→c电极→b电极→a电极，A正确；由图中转化关系可知，b电极的电极反应为，B正确；c电极上的反应为，若转移2mol电子，生成2molOH-，同时有通过质子交换膜进入该区域，溶液为中性，C错误；b电极的电极反应为 ，d电极为电解池的阳极，电极反应为，进一步氧化苯酚，方程式为，电路中每转移，消耗苯酚2mol，D正确。故选C。 3．(2025·山东省潍坊市高三下学期一模考试)华中科技大学研究者在Science报道了一种新型热敏结晶增强液态热化学电池，可以给锂离子电池充电。胍离子选择性地诱导结晶，与之间的转化平衡被打破，产生电势差，锂离子电池反应为。下列说法正确的是 A．电池冷端电极电势小于热端电极电势 B．电池热端的电极反应式为 C．充电过程中通过薄膜移向极 D．充电时热端电极转移电子，极生成 【答案】D 【解析】根据锂离子电池反应为，放电时发生还原反应，b极做正极，LixSi发生氧化反应，a极做负极。充电时，a极为阴极，b极为阳极。由于热敏结晶增强液态热化学电池（TC-LTC）的工作原理涉及在电解质中加入胍离子来选择性地诱导结晶，在温度低的一端（顶部）结晶，并自发沉积到底部温度较高的一端，并在此重新溶解，电池冷端电极电势大于热端电极电势。A错误； 在热敏结晶增强液态热化学电池中，热端发生的是氧化反应，即转化为 ，电极反应式为-e-=。B错误；  在充电过程中，锂离子通过电解质隔膜(如LiPON薄膜)移向电池的阴极(即a极)，C错误；充电时，每生成1mol转移xmol电子。D正确。   4．(2025·河南省焦作市博爱县博爱县第一中学高三上学期一模)电解苯酚的乙腈()水溶液可在电极上直接合成扑热息痛()，电极材料均为石墨。已知：装置工作时，电极a上有生成且能逸出；双极膜中间层中的解离为和，并分别通过其中的阳离子交换膜、阴离子交换膜向两侧发生迁移。下列说法正确的是 A．该装置中双极膜左侧为阳离子交换膜 B．装置工作时，丙池中阴极区附近溶液的pH保持不变 C．电极c的电极反应式为 D．每合成1mol扑热息痛，理论上甲室中溶液的质量减少32g 【答案】C 【解析】根据题意可知，丙为电解池，左侧为原电池，装置工作时，电极a上有生成且能逸出，则发生电极反应为，则电极a为负极，电极b为正极，电极c为阳极，电极d为阴极。结合电极反应，双极膜中的应向左侧移动，则左侧为阴离子交换膜，A错误；丙中d为阴极，阴极反应为，则阴极区附近pH增大，B错误；电极c为阳极，电极反应为 ；C正确；由C中电极反应可知，每合成1mol扑热息痛，电路中转移2mol电子，结合电极a反应可知甲室生成1mol氧气，同时有2mol转入，则甲室质量增加2g，D错误。故选C。 5．(2025·新疆维吾尔自治区高三第一次适应性检测理科综合试题)电解苯酚的乙腈水溶液可在电极上直接合成扑热息痛( )电极均为石墨。下列说法正确的是 A．电极c为阴极 B．装置工作时，甲室溶液减小 C．电极d的电极反应式为 D．当电路通过时，穿过阴离子交换膜的离子个数为 【答案】B 【解析】由电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛可知，丙装置为电解池，左侧装置为原电池。原电池中由乙池向甲池移动，则a是负极、b是正极，c与原电池中的正极相连，c为阳极，A错误；a极为负极，H2O2失电子生成H2O和O2，电极反应式为H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑，消耗OH-，pH减小，B正确；d为阴极，阴极反应得电子，是电极c的反应式，C错误；穿过阴离子交换膜的离子为，因此当电路通过2mole-时，穿过阴离子交换膜的离子个数为NA，D错误。故选B。 2. 电解池的串联 6．(2025·北京市东城区高三一模考试)探究电解过程中离子迁移的规律，用石墨电极完成如下实验。 实验 现象 一段时间后，试纸上的图案(代表电极的位置)。 下列分析不正确的是 A．a处电极接电源正极 B．试纸Ⅰ的图案说明的迁移比的迁移快 C．电极反应产生的的物质的量：处处 D．试纸Ⅱ上发生迁移的离子主要是和 【答案】C 【解析】由图示可知，pH试纸的ac处试纸变红，说明溶液显酸性，ac电极电极反应式为，ac为阳极；pH试纸的bd处试纸变蓝，说明溶液显碱性，bd电极电极反应式为，bd为阴极。a处电极为阳极，接电源正极，A正确；      试纸Ⅰ的图案红色区域大于蓝色区域，说明的迁移比的迁移快，B正确；根据电子守恒可知，电极反应产生的的物质的量：处=c处，C错误； 试纸Ⅱ上变色范围较小，则发生迁移的离子主要是和，离子的定向移动形成电流，D正确。故选C。 类型二 隔膜多室电池 1.隔膜两室原电池 1．(2025·河南省新乡市多校高三上学期调研联考)科学家开发出一种新型电池，该电池使用血红蛋白作为电化学反应的催化剂，工作原理如图所示。放电时，。下列叙述正确的是 A．电势：a电极＜b电极 B．b极反应式为 C．温度越高，该电池放电效率越大 D．发生还原反应时有0.4mol质子由交换膜右侧向左侧迁移 【答案】B 【解析】由放电时，Zn→[Zn(OH)4]2−，铝化合价升高，发生氧化反应，b电极为负极，a电极为正极，电势：a>b，A错误，锌发生氧化反应生成，B正确；Hb为血红蛋白，温度过高，血红蛋白(Hb)会变性，失去催化活性，还原速率变小，放电效率降低，C错误；没有指明“标准状况”，不能根据体积计算的物质的量，也不能判断迁移质子数，D错误。故选B。 2.隔膜多室电池 2．(2025·天津市十二校联考高三下学期考前模拟)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”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，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A．相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应： C．电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D．阳极反应： 【答案】A 【解析】图示装置为电解池，b电极上HCHO 转化为HCOO-，发生氧化反应，b电极为阳极，a电极为阴极，阳极反应为①HCHO＋OH--e-→HCOOH＋H2，②HCOOH＋OH-＝HCOO-＋H2O，阴极反应式为2H2O＋2e-＝H2↑＋2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，A错误；阴极水得电子生成氢气，阴极电极反应式为2H2O＋2e-＝H2↑＋2OH-，B正确；电解过程中阴极生成OH-，阳极消耗OH-，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，C正确；阳极反应涉及的反应为①HCHO＋OH--e-→HCOOH＋H2，②HCOOH＋OH-＝HCOO-＋H2O，由(①＋②)×2得阳极反应为，D正确。故选A。 (1)隔膜多室原电池 3．(2025·黑龙江省鹤岗市萝北县高级中学高三上学期第一次模拟考试)微生物脱盐池的a极上加入了呼吸细菌，工作时可将工业废水中的有机污染物转化为CO2，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是 A．工作时，a极发生氧化反应，电子从a极流向b极 B．若有机物为C6H6O，则a极的电极反应式为 C．在标准状况下，b极上消耗11.2 L气体，则通过M膜的离子的物质的量为2 mol D．N膜为阳离子交换膜，M膜为阴离子交换膜 【答案】C 【解析】根据图示可知，a极有机污染物失电子转化为二氧化碳，a电极为负极，b电极为正极，电池工作时，a极发生氧化反应，电子从a极流向b极，A正确；若有机物为C6H6O，a极的电极反应式为，B正确；若b极上消耗标准状况下11.2 LO2，n(O2)=0.5 mol，外电路中通过2 mol e-，通过阳离子交换膜的电荷数为2 mol，经过N膜的离子为Na＋和Ca2＋所带电荷数不同，故通过的离子数目及物质的量无法确定，C错误；阴离子向a极迁移，阳离子向b极迁移，N为阳离子交换膜，M为阴离子交换膜，D正确。故选C。 4．(2025·北京市房山区高三下学期一模)科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．电极a是负极 B．离子交换膜a为阴离子交换膜 C．电极b的反应式：O2 + 4e− + 4H+= 2H2O D．酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性 【答案】B 【解析】由图示原电池可知，电极a产生O2，发生氧化反应，a为负极，电极反应式为；b为正极，A正确；K+由负极移向正极定向移动，离子交换膜a为阳离子交换膜，B错误；b为正极，电极反应式为，C正确；在酸性条件下O2得电子作氧化剂，碱性条件下O2作氧化产物，则酸性条件下O2的氧化性强于碱性条件下O2的氧化性，D正确。故选B。 5．(2025·湖南省永州市高三上学期第一次模拟考试)在工业中电化学处理有机废水是一种高效绿色的氧化技术，可用于海水的淡化，其原理示意图如下。下列说法正确的是 A．X为阳离子交换膜 B．一段时间后，b极附近降低 C．a极反应式为 D．当电路通过电子时，正极区质量增加 【答案】D 【解析】图示装置为原电池装置，a极上CH3COO-转化为CO2和H+，碳元素被氧化，a极为负极，b极为正极。为了实现海水淡化，模拟海水中的Cl-需移向负极a电极，则X膜为阴离子交换膜，Na+需要移向正极b电极，则Y膜为阳离子交换膜，A错误；b极为正极，b电极上发生反应为，b极附近升高，B错误；a极电解质呈弱酸性，电极方程式为：，C错误；当电路通过电子时，正极消耗0.05mol氧气，增加质量1.6g，同时流入0.2molNa+，增加质量4.6g，正极区质量共增加1.6+4.6=，D正确。故选D。 (2)隔膜多室电解池 6．(2025·山东省潍坊市高三下学期一模模拟检测)利用在碱性条件下实现废水中（Ⅲ）的回收，铬的去除率大于，其装置如图所示。下列说法正确的是 A．膜a，膜b均为阳离子交换膜 B．废水室中反应的离子方程式为 C．反应一段时间后，阴极区溶液的pH减小 D．通电过程中石墨N极每产生33.6L（标准状况）气体，则双极膜内减少 【答案】BD 【解析】由图示装置溶液中的移动方向可知，移向阳极，左侧石墨M为阳极，右侧石墨N为阴极，通过膜b进入产品室，为阳离子交换膜，膜a要阻止其他阳离子进入缓冲室，为阴离子交换膜，通过膜c进入产品室，膜c是阴离子交换膜，A错误；依据图中物质，废水室中Cr3+在碱性条件下被H2O2氧化生成，反应的离子方程式为，B正确；右侧石墨N为阴极，阴极的电极反应为，阴极区消耗的的物质的量与双极膜中进入此区的的物质的量相等，所以反应一段时间后，阴极区溶液的pH不变，C错误；通电过程中石墨N极每产生33.6L（标准状况）即，则双极膜内有进入阴极室，同时有进入废水室，故双极膜内减少，即减少54g，D正确；故选BD。 7．(2025·四川省泸县第五中学高三上学期第二次诊断性模拟考试)我国某科研机构设计如图装置，利用K2Cr2O7实现含苯酚废水的有效处理，一段时间后，中间室中NaCl溶液的浓度减小。下列说法正确的是（ ） A．M为该电池的正极 B．该装置在高温下处理含苯酚废水效果更佳 C．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 D．N电极反应式为：Cr2O+6e-+8H+=2Cr(OH)3↓+H2O 【答案】C 【解析】由图示原电池可知，放电过程中C6H5OH转化为CO2被氧化，M电极为负极，Cr2O转化为Cr(OH)3被还原，N电极为正极，A错误；高温条件下微生物失活，电池的效率降低，B错误；放电过程中，M电极为负极，电极反应式为C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，N电极为正极，电极反应式为Cr2O+6e-+7H2O=2 Cr(OH)3↓+8OH-，为使NaCl溶液浓度降低，负极生成的H+迁移到中间室，中间室中NaCl溶液的浓度减小，a为阳离交换膜；OH-迁移到中间室，b为阴离子交换膜；迁移到中间室的H+和OH-反应生成水，C正确；N电极为正极，Cr2O得电子被还原为Cr(OH)3，电极反应式为Cr2O+6e-+7H2O=2 Cr(OH)3↓+8OH-，D错误。故选C。 8．(2025·东北三省三校（哈尔滨师大附中、东北师大附中、辽宁省实验中学）高三下学期第二次联合模拟)工业上用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。下列说法正确的是   A．b极区得到的产物只有氧气 B．图中a极要连接电源的正极 C．阳极发生的电极反应为−2e-+2OH-=+H2O D．标况下，若阴极产生1.12L气体，则通过阴离子交换膜的离子所带电荷数为0.1NA 【答案】D 【解析】由图示电解装置可知，Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4， 左侧得到NaOH溶液，右侧得到硫酸溶液，阳离子Na+通过阳离子交换膜移向阴极，通过阴离子交换膜移向阳极，同时在阳极上发生氧化反应得到，则a为阴极，b为阳极。 b极区得到的产物有氧气和硫酸，A错误；a为阴极，连接电源的负极，B错误；阳极为酸性环境，电极反应式为−2e-+H2O =+2H+，C错误；阴极上产生气体为H2，标况下，产生1.12L气体即0.05mol，电子转移的物质的量为0.05×2mol=0.1mol，则通过阴离子交换膜的离子所带电荷数为0.1NA，D正确。故选D。 3.双极膜原电池或电解池 (1)双极膜原电池 1．(2025·四川省泸州市高三上学期第一次教学质量诊断性考试)中国科学院福建研究所制备了一种新型铋基ZMOF(Bi－ZMOF)材料，将其用做Zn－CO2电池的电极，可提高电池放电效率，电池结构如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极移动。下列有关说法正确的是 A．锌电极的电势高于Bi－ZMOF电极的电势 B．放电时，每消耗0.2mol Zn，双极膜内解离3.6g H2O C． Bi－ZMOF电极的反应式为：CO2＋2H＋－2e－=HCOOH D． Bi－ZMOF电极具有吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用 【答案】D 【解析】由图可知，Zn为电池的负极，Bi－ZMOF为电池的正极，正极的电势高于负极的电势，因此锌电极的电势低于Bi－ZMOF电极的电势，A错误；电池工作时，双极膜中的H＋移向Bi—ZMOF电极、OH－离子移向锌片。每消耗0.2mol Zn时，外电路转移电子的物质的量为0.2mol×2=0.4mol。有0.4molH＋移向Bi—ZMOF电极，双极膜内解离0.4mol水，即0.4mol×18g·mol-1=7.2g水，B错误；Bi—ZMOF电极为正极，酸性条件下CO2在正极得到电子发生还原反应生成HCOOH，电极反应式为CO2＋2H＋+2e－=HCOOH，C错误；Bi－ZMOF材料用做Zn－CO2电池的正极，可提高电池放电效率，Bi－ZMOF电极主要起吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用，D正确。故选D。 (2)双极膜电解池 2．(2025·河北省邯郸市高三上学期第一次调研考试)可再生能源驱动的电催化还原产生高附加值有机物，可有效地实现碳中和能源转化。甲酸盐是电化学还原最具有市场竞争力和经济可行性的产物。铜是电还原反应生产多碳产物的唯一金属催化剂，氧化铜基催化剂能通过组成和结构工程调整目标产物的产率和选择性。采用还原耦合甲醛氧化，可实现超低电压下两极同时制备甲酸盐。双极膜中间层的解离成和，通电时分别向两极迁移。下列说法错误的是 A．电极电势低于电极 B．阳极的电极反应式为 C．一段时间后，两电极室均减小 D．装置中生成时，双极膜内有解离 【答案】D 【解析】左侧电极由→得电子，电极为阴极，电极阳极，电极电势低于电极，A正确；阳极的电极反应式为，B正确；电极为阴极，电极反应为，Cu2O为阳极，电极反应为，一段时间后，左侧、右侧两电极室小，C正确；装置中生成时，转移1mol电子，双极膜内有解离，D错误。 故选D。 3．(2025·河北省省级重点高中高三上学期第一次联考)利用板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)电催化将5-羟甲基糠醛(HMF)转化为2，5-呋喃二甲酸(FDCA)，工作原理如图所示。双极膜由阴、阳离子交换膜组成，在电场作用下，双极膜中离子向两极迁移。 下列说法正确的是 A．Ni@C能提高还原反应的速率 B．该装置工作时，向b极移动 C．a极的电极反应式为 D．制备0.1 mol FDCA时双极膜中质量减少5.4 g 【答案】C 【解析】由图可知，5-羟甲基糠醛(HMF)在板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)转化为2，5-呋喃二甲酸(FDCA)，羟基和醛基转化为羧基发生氧化反应，则板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)为阳极，石墨烯为阴极。Ni@C能提高氧化反应的速率，A错误；该装置工作时，向阴极(a)极移动，B错误；石墨烯(a)为阴极，水在阴极得到电子生成气体X为H2，电极方程式为：，C正确；5-羟甲基糠醛(HMF)在板状碳封装镍纳米晶体(Ni@C)转化为2，5-呋喃二甲酸(FDCA)，羟基和醛基转化为羧基，电极方程式为：HMF＋2H2O-6e-＝FDCA＋6H＋，制备0.1 mol FDCA时双极膜中有0.6molOH-移向阳极，有0.6molH＋移向阴极，双极膜中质量减少为：0.6mol×(1＋17) g·mol-1＝10.8 g，D错误。故选C。 4．(2025·四川省自贡市高三上学期第一次诊断性考试)烟酸是B族维生素，可以预防和治疗多种疾病。利用碳封装过渡金属电极可电催化将3-甲基吡啶氧化为烟酸，工作原理如图所示。双极膜由阴、阳离子交换膜组成，在电场作用下，双极膜中离子向两极迁移。 下列说法正确的是 A．碳封装过渡金属电极能催化提高b电极上还原反应的速率 B．该装置工作时，OH-向a极移动 C．a极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑ D．制备0.1mol烟酸时双极膜中质量减少3.6g 【答案】C 【解析】图示装置为电解池，3-甲基吡啶转化为烟酸发生氧化反应，b电极为电解池阳极， 碳封装过渡金属电极能催化提高b电极上氧化反应的速率，A错误；b为电解池阳极，a为电解池阴极，该装置工作时，OH-向b极移动，B错误；a为电解池阴极，a极的电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，C正确；D．b为电解池阳极，b极制备烟酸的电极反应为：-6e-+6OH-=+4H2O，制备0.1mol烟酸时转移0.6mol电子，根据电子守恒可知，双极膜中有0.6molOH-移向阳极，0.6molH+移向阴极，即质量减少0.6mol×18g·mol-1=10.8g，D错误。故选C。 5．(2025·江西省九江市高三下学期第一次高考模拟统一考试)我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡：，电极上发生的电子转移反应为。下列说法正确的是 A．电极与电源的负极相连 B．理论上双极膜中解离水的质量为90g时，则生成 C．阴极总反应式为： D．用铅蓄电池作电源时，每消耗，铜上生成 【答案】A 【解析】在KOH溶液中HCHO转化为：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡，Cu电极上发生的电子转移反应为，结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC-COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC-COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC-COOH+H2O，OHC-COOH与HO-N+H3反应生成HOOC-CH=N-OH：OHC-COOH+HO- N+H3→HOOC-CH=N-OH+H2O+H+，HOOC-CH=N-OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC-CH=N-OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。 PbCu电极为阴极，电极与电源的负极相连，A正确； 阴极区的总反应为H2C2O4+HO-N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解离成1molH+和1molOH-，90g水为5mol，故理论上生成molH3N+CH2COOH，B错误； 阴极总反应式为：H2C2O4+HO-N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，C错误；没有标况，不确定生成氢气体积，D错误。故选A。 6．(2025·宁夏石嘴山市第一中学高三下学期一模)我国科研人员利用双极膜技术构造出一类具有高能量密度、优异的循环性能的新型水系电池，模拟装置如图所示。已知电极材料分别为Zn和，相应的产物为和。下列说法错误的是 A．M电极的电势低于N电极 B．N电极的反应式为 C．电池工作一段时间后，NaOH溶液的pH变小 D．若电路中通过2mol，则稀硫酸溶液质量增加87g 【答案】D 【解析】由题干信息可知，Zn生成，MnO2生成Mn2+，则M极为Zn电极，M为负极，N电极材料为MnO2，N为正极，M极的电势低于N极， A正确； B．N电极为MnO2，MnO2在正极得到电子生成Mn2+，电极方程式为：MnO2+4H++2e-=Mn2++ 2H2O，B正确；负极反应式为Zn+4OH--2e-=，每转移2mole-，有2molOH-由中间层移向NaOH溶液，而消耗4molOH-，NaOH溶液的pH变小， C正确；若电路中通过2 mole-，双极膜中有2 mol H+移向硫酸溶液，同时溶解1molMnO2，稀硫酸溶液质量增加2mol×1 g·mol-1 +1mol×87 g·mol-1 =89g，D错误。故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $$