第04讲 电化学原理的综合运用（专项训练）（四川专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第04讲 电化学原理综合运用 目录 01 课标达标练 题型01 原电池与电解池的串联 题型02 外接电源与电解池的串联 题型03 单膜电化学装置 题型04 双膜电化学装置 题型05双极膜电化学装置 题型06多种膜综合运用的电化学装置 题型07 电化学原理的相关计算 题型08复杂有机物参与的电化学 题型09 晶体结构与电池相结合 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 原电池与电解池的串联 1. 利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极)。下列说法正确的是(已知：溶液A为1 L 1 mol·L－1 AgNO3溶液；溶液B为1 L 4 mol·L－1 AgNO3溶液)(　　) A.电池放电过程中Ag(1)为正极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag B.a电极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，b电极上发生的是还原反应 C.c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D.电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得80 g氢氧化钠 2. 利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.该光伏电池的P电极为正极 B.该离子交换膜为阴离子交换膜，SO由左池向右池迁移 C.电解池中阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu D.电路中有0.1 mol电子通过时，阳极室生成33.2 g Ce(SO4)2 02 外接电源与电解池的串联 3. 如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是(　 　) A．x是负极，y是正极 B．a极产生氢气，b极生成I2 C．a极和Pt电极都有气泡产生 D．U形管中溶液的碱性减弱 4．某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理是离子交换膜 ，下列说法正确的是( ) A.甲装置中 电极和C电极位置可以互换 B. 可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜 C.电解前后乙装置中硫酸铜浓度保持不变 D.电解一段时间后去掉并将C电极换成电极继续通电，则 电 极的电极反应式为 03 单膜电化学装置 5. 氨气含氢量高，是一种安全、易储运的优良小分子储氢载体。利用电解原理，可将氨气转化为高纯氢气，其装置如图所示： 已知：起始时两极电解质溶液质量相等，法拉第常数F(F＝96 500 C·mol－1)为阿伏加德罗常数与元电荷的乘积。下列说法正确的是(　　) A.a为电源正极，阳极上的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋ B.反应一段时间后，右室KOH溶液中溶质的物质的量减小 C.当电源输出8 Ah电量时，产生的氢气在标准状况下的体积约为3.34 L D.忽略气体溶解产生的质量变化，当电路中有0.1 mol电子通过时，两室电解质溶液的质量差为1.8 g 6. 用电解法可将CO2转化为工业原料C2H4、CO，原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A.离子交换膜为质子交换膜 B.若乙室产物只有1 mol CO生成，则乙室质量增加18 g C.若乙室生成CO、C2H4物质的量比为1∶1，则两电极产生气体的物质的量相同 D.电解过程中甲室稀硫酸浓度不断增大 04 双膜电化学装置 7. 我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。 下列说法不正确的是(　　) A.电极a是正极 B.电极b的反应式：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O C.每生成1 mol N2，有2 mol NaCl发生迁移 D.离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜 8. 三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱的装置示意图如图，下列说法正确的是(　　) A.酸碱的浓度：进等于出 B.右侧电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C.装置工作一段时间后，n(a)∶n(b)＝2∶1 D.右侧离子交换膜为阴离子交换膜 05 双极膜电化学装置 9. 锌-二氧化碳(Zn-CO2)可充电电池不仅可以缓解CO2所带来的温室效应，同时还可获得增值化学品(如乙酸、乙醇等)和额外电能。如图所示装置中，双极膜中水电离出的H＋和OH－在电场作用下可以向两极迁移。下列说法正确的是(　　) A.放电时，外电路中电流由Zn流向Cu2P2O7纳米片 B.放电时，当外电路通过2 mol电子时，理论上双极膜中水减少18 g C.放电时，双极膜中H＋向Zn电极迁移 D.充电时，阳极上的电极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋ 10. 我国科学家开发了一种基于双功能Au正极上可充电的可逆水系Zn-CO2电池,其原理如图所示,放电时负极生成[Zn(OH)4]2-(已知:生成物电流效率=×100%,双极离子膜中水电离为H+和OH-)。下列说法错误的是 (　　　) A.放电时,正极反应为CO2+2H++2e-CO+H2O、2H++2e-H2↑ B.多孔金多枝晶有利于增大CO2的吸收速率 C.放电时,若生成H2和CO的物质的量之比为1∶9,则生成CO的电流效率为80% D.充电时,KOH溶液中OH-浓度增大 06 多种膜综合运用的电化学装置 11.某有色金属工业的高盐废水中主要含有H＋、Cu2＋、Zn2＋、SO、F－和Cl－，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F－和Cl－，其中双极膜(BP)中间层的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是(　　) A.BP膜中H＋均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜 B.溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4 C.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时，有4 mol离子通过N膜 D.电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高 12.有一种双极膜(将H2O解离成H＋和OH－)电解合成NH3的反应器，其简化模型如图所示，已知：法拉第常数F＝96 500 C·mol－1。下列说法错误的是(　　) A.M极电势低于N极电势 B.电解合成过程中，K＋通过阳离子交换膜向左移动 C.阴极的电极反应式为NO＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－ D.理论上产生0.02 mol O2时，外电路流过的电量为3 860 C 07 电化学原理的相关计算 13. 人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2 )2] ，原理如图丙。 电解结束后，阴极室溶液的 与电解前相比______（填“增大”“减小”或“不变”）；若收 集到（标准状况），则通过质子交换膜的 数目为_______（忽略气体的溶解）。 14. 现用蓄电池[电池的总反应为Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2为电源,制取少量高铁酸钾。反应装置如图乙所示: (1)电解时,石墨电极连接的a极上放电的物质为　　　　　　(填“Fe”或“NiO2”)。  (2)当消耗掉0.1 mol NiO2时,生成高铁酸钾　　　　　　g。  08 复杂有机物参与的电化学 15. 一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为KOH和(CH3COO)2Zn水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.化学自充电时，c(OH－)增大 B.化学自充电时，电能转化为化学能 C.化学自充电时，锌电极反应式：Zn2＋＋2e－===Zn D.放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g 16. 在K2Cr2O7存在下，利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理，同时向外界提供电能，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.N极为电池的正极，产生OH－ B.工作一段时间后，NaCl溶液浓度增大 C.M极的电极反应为＋11H2O－23e－===6CO2↑＋23H＋ D.处理Cr2O时，OH－从阴离子交换膜左侧向右侧移动 09 晶体结构与电池相结合 17. 【电化学和晶胞空位相结合】水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一，一种在晶体MnO中嵌入Zn2＋的电极材料充放电过程的原理如图2所示。下列叙述中正确的是(　　) 图1 图2 A.①为MnO活化过程，其中Mn的价态不变 B.该材料在锌电池中作为负极材料 C.②代表电池放电过程 D.③中1 mol晶体转移的电子数为0.61 mol 17．磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的使用寿命，放电时的反应为LixC6＋Li1－xFePO4===6C＋LiFePO4。图1为某磷酸铁锂电池的切面，图2为LiFePO4晶胞充放电时Li＋脱出和嵌入的示意图。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法错误的是(　　) 图1 图2 A.放电时，负极反应：LixC6－xe－===xLi＋＋6C B.(a)过程中1 mol晶胞转移的电子数为NA C.(b)代表放电过程，Li＋脱离石墨，经电解质嵌入正极 D.充电时的阳极反应：LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋ 1．（2025•四川八市联考•一模）过氧化氢溶液为氧化性消毒剂，能发挥抗菌作用。我国一科研团队用如图装置制取(已知：，电极上都覆盖有催化剂)。下列说法正确的是 A．电极a是负极，发生还原反应 B．A膜是阴离子交换膜，B膜是阳离子交换膜 C．电极b的电极反应为： D．电解质中发生的反应为： 2．（2025•四川泸州•一模）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 3．【电化学和坐标图像相结合】（2025•四川德阳•一模）NiCo-LDHs电催化HMF()，NiCo-LDHs电极的物质转化过程为OHMF→HMFCA→FFCA→FDCA()，其工作原理如图1所示，各物质含量的动态变化如图2所示。下列说法正确的是 A．NiCo-LDHs电极电势低于石墨烯电极电势 B．HMFCA转化为FFCA是整个转化过程的决速步 C．石墨烯电极产物为 D．一段时间后，两电极室pH均减小 4．（2025•四川遂宁射洪学校•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 5．【钠电池的开发】（2025•四川宜宾叙州区•一模）2023年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)。下列说法中错误的是 A．放电时，左边电极电势高 B．放电时，负极的电极反应式可表示为： C．充电时，电路中每转移电子，阳极质量增加 D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池 6. （2025•四川南充•二模）某研究团队利用东海海水和长江江水来制作渗析电池装置如图(不考虑溶解氧的影响)，其中电极均为Ag/AgCl金属难溶盐电极，下列说法正确的是 A. 工作一段时间后，ad两区NaCl溶液的浓度差减小 B. 内电路中，由c区向b区迁移 C. d区发生的电极反应式为 D. 电路中转移时，理论上d区东海海水的质量减少23g 7. （2025•四川资阳安岳中学•二模）含有乙酸钠和对氯苯酚()的废水可以通过膜电池除去，其原理如图所示，下列说法不正确的是 A. 当外电路中有转移时，a极区增加的的个数为 B. a为电池的正极，发生还原反应 C. 该电池工作时受环境温度的影响 D. b极的电极反应式为 8. （2025•四川雅安•二模）科学家为消除酸性工业废水中甲醛的危害，利用驱动耦合电催化实现了与转化为高附加值的产品。下图是耦合电催化反应系统原理图示。下列有关说法不正确的是 A. 管负载纳米绒电极为阴极 B. 反应过程中从左极室向右极室移动 C. 电路中通过2mol电子时，在装置中可生成1mol D. 阳极的电极反应式为 9. 【电化学和能量图像相结合】（2025•成都石室中学•二模）华南师范大学兰亚乾教授课题组从催化剂结构与性能间关系的角度，设计了一种催化剂同时作用在阳极和阴极，用于CH3OH氧化和CO2还原反应耦合的混合电解，工作原理如图甲所示。不同催化剂条件下CO2→CO电极反应历程如图乙所示。下列说法不正确的是 A. 电解总反应为2CO2+CH3OH2CO+HCOOH+H2O B. 理论上若有44gCO2被转化，则有2molH+从左侧向右侧迁移 C. 与Ni8-TET催化剂相比，使用Ni-TPP时催化效果更好 D. 若以铅蓄电池为电源，则B极应与PbO2极相连接 10.（2025•四川乐山第一中学•二模）离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴、阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。一种以LiAlCl4离子液体为电解质的铝-磷酸铁锂二次电池放电时工作原理如图所示。下列说法正确的是 A. 放电时，铝电极的电极反应式为：Al-3e-+7AlCl=4Al2Cl B. 放电时，磷酸铁锂电极中锂元素被氧化 C. 充电时，电子由Al电极经离子液体流向磷酸铁锂电极 D. 充、放电时，磷酸铁锂电极中铁元素质量、价态均保持不变 11.（2025•四川宜宾第三中学•二模）浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH．下列说法错误的是 A. 起始加入的溶液浓度： B. 膜a和膜b均适合选用阴离子交换膜 C. 工作时，溶液质量减小、NaOH稀溶液质量增加 D. 导线中通过1 mol，理论上电解池中两极共生成0.75 mol气体 1. （2025·河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A. Ⅱ为阳离子交换膜 B. 电极a附近溶液的减小 C. 电极b上发生的电极反应式为 D. 若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 2. （2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A. 电解过程中，向左室迁移 B. 电解过程中，左室中的浓度持续下降 C. 用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D. 完全转化为的电解总反应： 3. （2024·湖北卷）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。下列说法错误的是 A. 电解一段时间后阳极区减小 B. 理论上生成双极膜中有解离 C. 阳极总反应式 D. 阴极区存在反应 4. （2024·黑吉辽卷）“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： 5．（2023·全国甲卷）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是 A. 析氢反应发生在电极上 B. 从电极迁移到电极 C. 阴极发生反应有： D. 每转移电子，阳极生成气体(标准状况) 6．（2023·重庆卷）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 A. 电极a为阴极 B. 从电极b移向电极a C. 电极b发生的反应为： D. 生成半胱氨酸的同时生成烟酸 7．（2023·新课标卷）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是 A. 放电时为正极 B. 放电时由负极向正极迁移 C. 充电总反应： D. 充电阳极反应： 学科网（北京）股份有限公司1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第04讲 电化学原理综合运用 目录 01 课标达标练 题型01 原电池与电解池的串联 题型02 外接电源与电解池的串联 题型03 单膜电化学装置 题型04 双膜电化学装置 题型05双极膜电化学装置 题型06多种膜综合运用的电化学装置 题型07 电化学原理的相关计算 题型08复杂有机物参与的电化学 题型09 晶体结构与电池相结合 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 原电池与电解池的串联 1. 利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极)。下列说法正确的是(已知：溶液A为1 L 1 mol·L－1 AgNO3溶液；溶液B为1 L 4 mol·L－1 AgNO3溶液)(　　) A.电池放电过程中Ag(1)为正极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag B.a电极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，b电极上发生的是还原反应 C.c、d离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D.电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得80 g氢氧化钠 【答案】　B 【详解】由题意可知左边装置为浓差电池，右边装置为电解池，电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，因此a电极附近应该产生硫酸，则a电极附近应是水电离的氢氧根离子放电，因此a极为阳极，b极为阴极，Ag(1)为负极，Ag(2)为正极。浓差电池放电时，两个电极区的硝酸银溶液的浓度差会逐渐减小，当两个电极区硝酸银溶液的浓度完全相等时，放电停止。电池放电过程中，Ag(2)电极上发生使Ag＋浓度降低的还原反应Ag＋＋e－===Ag，Ag(1)电极发生使Ag＋浓度升高的氧化反应Ag－e－===Ag＋，Ag(2)电极为正极，Ag(1)电极为负极，A项错误；电解池中a、b电极依次为电解池的阳极和阴极，阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，水电离的氢离子在阴极(b电极)得电子发生还原反应，B项正确；电解过程中，两个离子交换膜之间的硫酸钠溶液中的Na＋通过阳离子交换膜d进入阴极(b极)区，SO通过阴离子交换膜c进入阳极(a极)区，因此c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜，C项错误；电池从开始工作到停止放电，正极区的硝酸银溶液的浓度将由4 mol·L－1降低到2.5 mol·L－1，负极区硝酸银溶液的浓度由1 mol·L－1升高到2.5 mol·L－1，正极反应可还原Ag＋的物质的量为1 L×(4 mol·L－1－2.5 mol·L－1)＝1.5 mol，电路中转移1.5 mol电子，电解池的阴极反应生成1.5 mol OH－，即阴极区可制得1.5 mol氢氧化钠，其质量为60 g，D项错误。 2. 利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A.该光伏电池的P电极为正极 B.该离子交换膜为阴离子交换膜，SO由左池向右池迁移 C.电解池中阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu D.电路中有0.1 mol电子通过时，阳极室生成33.2 g Ce(SO4)2 【答案】　B 【详解】由题图可知，光伏电池内负电荷向N极移动，则N电极为负极，P电极为正极，故A正确；Ce3＋在石墨电极发生反应后变为Ce4＋，发生了氧化反应，Ce4＋与SO结合变为Ce(SO4)2而流出，消耗了硫酸根离子，因此右池中的SO向左池迁移，不断进行补充，故B错误；由题图可知，纯铜为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故C正确；串联电路中转移电子数相等，石墨为阳极，发生氧化反应，Ce3＋－e－===Ce4＋，电路中有0.1 mol电子通过时，阳极生成0.1 mol Ce(SO4)2，质量为332 g·mol－1×0.1 mol＝33.2 g，故D正确。 02 外接电源与电解池的串联 3. 如图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是(　 　) A．x是负极，y是正极 B．a极产生氢气，b极生成I2 C．a极和Pt电极都有气泡产生 D．U形管中溶液的碱性减弱 【答案】　D 【详解】淀粉遇碘变蓝→b极生成I2，即确定b极发生反应2I－－2e－===I2，则b极是阳极，x是负极，y是正极，a极H＋放电，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，产生氢气，U形管中总反应式为2KI＋2H2O2KOH＋H2↑＋I2，溶液的碱性增强，故D错误，A、B正确；铂为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，C正确。 4．某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理是离子交换膜 ，下列说法正确的是( ) A.甲装置中 电极和C电极位置可以互换 B. 可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜 C.电解前后乙装置中硫酸铜浓度保持不变 D.电解一段时间后去掉并将C电极换成电极继续通电，则 电 极的电极反应式为 【答案】D 【分析】乙为精炼铜的装置，则粗铜作阳极，精铜作阴极，电源的右侧与粗铜相连，为电源的正极， 左侧为负极，所以甲装置中的电极为阴极，C电极为阳极。若将 电极和C电极位置互换，则 电极作阳极，通电后，阳极上失电子生成进入溶液，溶液中的 就不可能在阳极上失 电子生成，另外，阴极区可能会生成 沉淀，不属于氯碱工业，A错误。甲装置工作时， C电极上失电子生成，电极上水得电子生成氢气和氢氧根离子，则阳极区的 透过离子 交换膜迁移至左侧 电极附近，所以此离子交换膜可以是阳离子交换膜，若为阴离子交换膜，则 电极处产生的 会进入C电极区和氯气反应，B错误。 故选D。 03 单膜电化学装置 5. 氨气含氢量高，是一种安全、易储运的优良小分子储氢载体。利用电解原理，可将氨气转化为高纯氢气，其装置如图所示： 已知：起始时两极电解质溶液质量相等，法拉第常数F(F＝96 500 C·mol－1)为阿伏加德罗常数与元电荷的乘积。下列说法正确的是(　　) A.a为电源正极，阳极上的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋ B.反应一段时间后，右室KOH溶液中溶质的物质的量减小 C.当电源输出8 Ah电量时，产生的氢气在标准状况下的体积约为3.34 L D.忽略气体溶解产生的质量变化，当电路中有0.1 mol电子通过时，两室电解质溶液的质量差为1.8 g 【答案】C 【解析】电解池中，左侧电极上NH3发生失电子的氧化反应生成N2，则左侧电极为阳极、与电源正极相接，右侧电极为阴极、与电源负极相接，阳极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，阴极上H2O得电子生成H2，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电解池工作时，OH－从右侧区向左侧区移动，据此分析解答。a电极为正极，碱性环境不可能生成H＋，阳极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，A错误；根据电荷守恒可知，右室有多少OH－生成就有多少OH－通过交换膜移向左室，KOH溶液中溶质的物质的量不变，B错误；根据电子守恒可知，当电源输出8 Ah电量时，产生的氢气在标准状况下的体积约为 mol×22.4 L·mol－1≈3.34 L，C正确；当电路中有0.1 mol电子通过时，两室电解质溶液的质量差为3.6 g，D错误。 6. 用电解法可将CO2转化为工业原料C2H4、CO，原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A.离子交换膜为质子交换膜 B.若乙室产物只有1 mol CO生成，则乙室质量增加18 g C.若乙室生成CO、C2H4物质的量比为1∶1，则两电极产生气体的物质的量相同 D.电解过程中甲室稀硫酸浓度不断增大 【答案】C 【解析】二氧化碳在铜电极表面转化为乙烯，碳元素从＋4价降为－2价，被还原，该电极是电解池的阴极，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，Pt电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，因此装置中的离子交换膜为质子交换膜，阳极区的氢离子通过交换膜进入阴极区，故A不符合题意；CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O，生成1 mol CO的同时生成1 mol H2O，因此乙室增加的质量为18 g，故B不符合题意；若阴极生成CO与C2H4的物质的量之比为1∶1，设两种产物都是1 mol，则转移电子的总物质的量为14 mol，阳极产生氧气的物质的量为3.5 mol，两电极产生气体的物质的量不相同，故C符合题意；电解过程中，甲室中硫酸的物质的量不变，但水的量减少，导致硫酸浓度增大，故D不符合题意。 04 双膜电化学装置 7. 我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。 下列说法不正确的是(　　) A.电极a是正极 B.电极b的反应式：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O C.每生成1 mol N2，有2 mol NaCl发生迁移 D.离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜 【答案】C 【解析】该装置为原电池，电极a上氢离子得电子生成氢气，则a为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，电极b上N2H4在碱性条件下失去电子生成N2，b为负极，电极反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O，根据原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，则钠离子经c移向左侧，氯离子经d移向右侧，c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，据此解答。电极a是正极，A正确；电极b的反应式为N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O，B正确；根据N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O，每生成1 mol N2，转移4 mol电子，根据电荷守恒，有4 mol NaCl发生迁移，C错误；离子交换膜c、d分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜，D正确。 8. 三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱的装置示意图如图，下列说法正确的是(　　) A.酸碱的浓度：进等于出 B.右侧电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C.装置工作一段时间后，n(a)∶n(b)＝2∶1 D.右侧离子交换膜为阴离子交换膜 【答案】B 【解析】三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱，由题图可知，中间室离子向两侧迁移，右侧得到氢氧化锂、左侧得到硫酸，则右侧电极为阴极，水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子；左侧电极为阳极，水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子；左室有生成的氢离子和迁移过来的硫酸根离子，硫酸浓度变大；右室有生成的氢氧根离子和迁移过来的锂离子，氢氧化锂浓度变大，A错误；右侧电极水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；a为生成的氧气，b为生成的氢气，根据电子守恒可知，生成气体n(a)∶n(b)＝1∶2，C错误；右侧离子交换膜可以让锂离子通过，为阳离子交换膜，D错误。 05 双极膜电化学装置 9. 锌-二氧化碳(Zn-CO2)可充电电池不仅可以缓解CO2所带来的温室效应，同时还可获得增值化学品(如乙酸、乙醇等)和额外电能。如图所示装置中，双极膜中水电离出的H＋和OH－在电场作用下可以向两极迁移。下列说法正确的是(　　) A.放电时，外电路中电流由Zn流向Cu2P2O7纳米片 B.放电时，当外电路通过2 mol电子时，理论上双极膜中水减少18 g C.放电时，双极膜中H＋向Zn电极迁移 D.充电时，阳极上的电极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋ 【答案】D 【解析】由题图可知，放电时为原电池，Zn为负极，发生失电子的氧化反应，Cu2P2O7纳米片为正极，发生还原反应，CO2发生得电子的还原反应转化为C2H5OH，H2O电离出的H＋和OH－分别由双极膜移向正极、负极；充电时为电解池，原电池正、负极分别与电源正、负极相接，阴、阳极反应与原电池负、正极反应相反，据此分析作答。放电时，Zn为负极，Cu2P2O7纳米片为正极，外电路中电流由正极流向负极，故A错误；当外电路通过2 mol电子时，理论上有2 mol H＋和2 mol OH－分别向正极和负极移动，即有2 mol水参与电离，双极膜中水减少36 g，故B错误；放电时为原电池，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即双极膜中H＋向正极区即Cu2P2O7纳米片迁移，故C错误；充电时为电解池，阴、阳极反应与原电池负、正极反应相反，正极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，阳极上的电极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋，故D正确。 10. 我国科学家开发了一种基于双功能Au正极上可充电的可逆水系Zn-CO2电池,其原理如图所示,放电时负极生成[Zn(OH)4]2-(已知:生成物电流效率=×100%,双极离子膜中水电离为H+和OH-)。下列说法错误的是 (　　　) A.放电时,正极反应为CO2+2H++2e-CO+H2O、2H++2e-H2↑ B.多孔金多枝晶有利于增大CO2的吸收速率 C.放电时,若生成H2和CO的物质的量之比为1∶9,则生成CO的电流效率为80% D.充电时,KOH溶液中OH-浓度增大 【答案】C 【解析】C项,令生成的H2和CO的物质的量分别为1 mol和9 mol,则转移电子总数为2 mol+18 mol=20 mol,生成CO的电流效率为×100%=90%,错误;D项,充电时,阴极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-Zn+4OH-,反应生成了OH-,OH-浓度增大,正确。 06 多种膜综合运用的电化学装置 11.某有色金属工业的高盐废水中主要含有H＋、Cu2＋、Zn2＋、SO、F－和Cl－，利用如图电解装置可回收ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F－和Cl－，其中双极膜(BP)中间层的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是(　　) A.BP膜中H＋均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜 B.溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO4和CuSO4 C.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时，有4 mol离子通过N膜 D.电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高 【答案】B 【解析】由题图可知，最左侧为阳极室，水放电生成氧气和氢离子；最右侧为阴极室，水放电生成氢气和氢氧根离子；电解池中阳离子向阴极移动，BP膜中H＋均向右侧溶液迁移；氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，故M膜为一价阴离子交换膜，A正确；高盐废水中氟离子、氯离子通过M膜、N膜向左侧迁移，氢离子与右侧双极膜迁移出来的OH－中和，故反应后溶液a的溶质主要为ZnSO4和CuSO4；溶液b的溶质主要为右侧迁移过来的氟离子、氯离子，与左侧迁移过来的氢离子生成HF和HCl，B错误；阳极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，当阳极产生22.4 L气体(标准状况下为1 mol)时，根据电子守恒可知，有4 mol离子通过N膜，C正确；电解过程中，若pH过高则会导致锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水的pH不能过高，D正确。 12.有一种双极膜(将H2O解离成H＋和OH－)电解合成NH3的反应器，其简化模型如图所示，已知：法拉第常数F＝96 500 C·mol－1。下列说法错误的是(　　) A.M极电势低于N极电势 B.电解合成过程中，K＋通过阳离子交换膜向左移动 C.阴极的电极反应式为NO＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－ D.理论上产生0.02 mol O2时，外电路流过的电量为3 860 C 【答案】D 【解析】左侧NO发生还原反应生成NH3，电极反应式为NO＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－，M极为阴极，与电源负极相连，由于电源正极电势大于负极电势，故M极电势低于N极电势，A、C项正确；电解合成过程中K＋通过阳离子交换膜向左移动，B项正确；理论上产生0.02 mol O2时，转移0.08 mol e－，因此外电路流过的电量Q＝0.08 mol×96 500 C·mol－1＝7 720 C，D项错误。 07 电化学原理的相关计算 13. 人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2 )2] ，原理如图丙。 电解结束后，阴极室溶液的 与电解前相比______（填“增大”“减小”或“不变”）；若收 集到（标准状况），则通过质子交换膜的 数目为_______（忽略气体的溶解）。 【答案】不变 【详解】氯离子在阳极上发生氧化反应生成氯气，氯气与尿素反应生成氮气、二氧化碳和 ，反应 的化学方程式为 ，溶液中的氢离子通过质子交换膜 进入阴极室，右侧电极为阴极，水分子在阴极上得到电子，发生还原反应生成氢气和氢氧根离子， 电极反应式为 ，由同一闭合电路中电子转移数目相等： ，放电生成的氢氧根离子与进入阴极室的氢离子恰好完全 反应生成水，溶质的量不变，溶液呈中性，所以阴极室中电解前后溶液的 不变，标准状 况下阴极生成时，转移 电子，通过质子交换膜的氢离子数目为 。 14. 现用蓄电池[电池的总反应为Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2为电源,制取少量高铁酸钾。反应装置如图乙所示: (1)电解时,石墨电极连接的a极上放电的物质为　　　　　　(填“Fe”或“NiO2”)。  (2)当消耗掉0.1 mol NiO2时,生成高铁酸钾　　　　　　g。  【答案】(1)Fe (2)6.6 【解析】(1)由题意可知,通过电解制备K2FeO4,铁应作电解池的阳极,失电子,产生Fe,则石墨作阴极,石墨所连电极为原电池的负极,结合原理反应可知,负极Fe失电子。 (2)当消耗掉0.1 mol NiO2时,转移0.2 mol电子,结合阳极反应Fe-6e-+8OH-Fe+4H2O可知,产生的Fe为 mol,产生的K2FeO4的质量为 mol×198 g·mol-1=6.6 g。 08 复杂有机物参与的电化学 15. 一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为KOH和(CH3COO)2Zn水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.化学自充电时，c(OH－)增大 B.化学自充电时，电能转化为化学能 C.化学自充电时，锌电极反应式：Zn2＋＋2e－===Zn D.放电时，外电路通过0.02 mol电子，正极材料损耗0.78 g 【答案】A 【解析】由题图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，c(OH－)增大，故A正确；无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B错误；由题图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故C错误；放电时，1 mol转化为，消耗2 mol K＋，外电路通过0.02 mol电子时，正极物质增加0.02 mol K＋，增加的质量为0.02 mol×39 g·mol－1＝0.78 g，故D错误。 16. 在K2Cr2O7存在下，利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理，同时向外界提供电能，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.N极为电池的正极，产生OH－ B.工作一段时间后，NaCl溶液浓度增大 C.M极的电极反应为＋11H2O－23e－===6CO2↑＋23H＋ D.处理Cr2O时，OH－从阴离子交换膜左侧向右侧移动 【答案】A 【解析】根据原电池的工作原理，负极发生氧化反应，有机物被氧化，结合平均化合价，有机物中6个碳原子整体显－4价，生成物中6个CO2的碳原子整体显示＋24价，故负极反应式为＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋，生成的H＋通过阳离子交换膜向中间室移动。右侧正极反应式为Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，生成的阴离子OH－通过阴离子交换膜向中间室移动，在中间室生成水，NaCl溶液浓度减小，据此分析解答。M极上苯酚被氧化产生CO2，同时产生H＋，则M为负极，N极为正极，发生反应：Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，产生OH－，A正确。苯酚在负极被氧化为CO2的同时会产生H＋，H＋会通过阳离子交换膜迁移到中间室；Cr2O在正极被还原为Cr(OH)3的同时会产生OH－，OH－会通过阴离子交换膜迁移到中间室，与正极区迁移来的氢离子反应生成水，因此，中间室的NaCl溶液浓度下降，B错误；M极为负极，发生苯酚的氧化反应，电极反应式为＋11H2O－28e－===6CO2↑＋28H＋，C错误；N极为正极，Cr2O发生还原反应，电极反应式为Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，反应产生的OH－通过阴离子交换膜从右侧向左侧移动，而非从左侧向右侧移动，D错误。 09 晶体结构与电池相结合 17. 【电化学和晶胞空位相结合】水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一，一种在晶体MnO中嵌入Zn2＋的电极材料充放电过程的原理如图2所示。下列叙述中正确的是(　　) 图1 图2 A.①为MnO活化过程，其中Mn的价态不变 B.该材料在锌电池中作为负极材料 C.②代表电池放电过程 D.③中1 mol晶体转移的电子数为0.61 mol 【答案】C 【详解】①过程中MnO晶胞中体心的Mn2＋失去，产生空位，该过程为MnO活化过程，根据化合物中各元素正、负化合价代数和为0可知，Mn元素化合价一定发生变化，故A项错误；锌电池中Zn失去电子生成Zn2＋，Zn电极为负极材料，故B项错误；②过程中电池的MnO电极上嵌入Zn2＋，说明体系中有额外的Zn2＋生成，因此表示放电过程，故C项正确；MnO晶胞中棱上所含Mn的个数为12×＝3，同理Mn0.61□0.39O和ZnxMn0.61□0.39O晶胞中棱上所含Mn的个数为3，ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋的个数为2×＝1，因此Mn与Zn2＋的个数比为3∶1，由此可知ZnxMn0.61□0.39O晶胞中Zn2＋个数为0.61×，③过程中1 mol晶体转移电子的物质的量为0.61× mol×2≈0.41 mol，故D项错误。 17．磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的使用寿命，放电时的反应为LixC6＋Li1－xFePO4===6C＋LiFePO4。图1为某磷酸铁锂电池的切面，图2为LiFePO4晶胞充放电时Li＋脱出和嵌入的示意图。其中O围绕Fe和P分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。下列说法错误的是(　　) 图1 图2 A.放电时，负极反应：LixC6－xe－===xLi＋＋6C B.(a)过程中1 mol晶胞转移的电子数为NA C.(b)代表放电过程，Li＋脱离石墨，经电解质嵌入正极 D.充电时的阳极反应：LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋ 【答案】B 【解析】 【详解】从总反应分析，LixC6变为C和Li＋为氧化反应，该极为原电池的负极。而Li1－xFePO4变为LiFePO4发生还原反应，它为原电池的正极。由以上分析，放电时负极反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，A项正确；(a)过程晶胞中减少了棱上1个Li＋和面心的1个Li＋，总共减少＋＝个Li＋，所以1 mol晶胞中转移NA个电子，B项错误；放电时，该材料在正极发生还原反应，即Li＋嵌入正极，C项正确；充电时的总反应为6C＋LiFePO4===LixC6＋Li1－xFePO4，阳极发生氧化反应为LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋，D项正确。 1．（2025•四川八市联考•一模）过氧化氢溶液为氧化性消毒剂，能发挥抗菌作用。我国一科研团队用如图装置制取(已知：，电极上都覆盖有催化剂)。下列说法正确的是 A．电极a是负极，发生还原反应 B．A膜是阴离子交换膜，B膜是阳离子交换膜 C．电极b的电极反应为： D．电解质中发生的反应为： 【答案】D 【分析】该装置为原电池，利用原电池原理制取，电极a通入H2，电极b通入O2，最终得到，H2在a电极发生氧化反应，则a极是负极，b极是正极，据此分析解答。 【详解】A．电极a是负极，发生氧化反应，A错误； B．该装置用于制取，电极a生成H+，阳离子向正极移动，透过A膜，电极b生成和OH-，阴离子向负极移动，透过B膜，二者结合生成，所以A膜、B膜分别为阳离子、阴离子交换膜，B错误； C．电极b通入O2，发生还原反应，电极反应为：，C错误； D．由题图可知，电池工作时，、OH-和H+作用生成，发生反应为：，D正确； 故选D。 2．（2025•四川泸州•一模）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 【分析】由图可知，锌片为原电池的负极，碱性条件下Zn失去电子发生氧化反应生成[Zn(OH)4]2-；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。双极膜中的H＋移向Bi—ZMOF电极、OH－离子移向锌片。 【详解】A．由分析可知，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； B．由分析可知，双极膜中的H＋移向Bi—ZMOF电极、OH－离子移向锌片。电池工作时，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。在串联电路中，任何一个截面经过的电量都是相同的，因此有0.4molH＋移向Bi—ZMOF电极，双极膜内将解离0.4mol水，即0.4mol×18g·mol-1=7.2g水，B错误； C．由分析可知，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； D．根据题意，新型铋基ZMOF(Bi－ZMOF)材料用做Zn－CO2电池的电极，可提高电池放电效率，因此Bi－ZMOF电极主要起吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH的作用，D正确； 答案选D。 3．【电化学和坐标图像相结合】（2025•四川德阳•一模）NiCo-LDHs电催化HMF()，NiCo-LDHs电极的物质转化过程为OHMF→HMFCA→FFCA→FDCA()，其工作原理如图1所示，各物质含量的动态变化如图2所示。下列说法正确的是 A．NiCo-LDHs电极电势低于石墨烯电极电势 B．HMFCA转化为FFCA是整个转化过程的决速步 C．石墨烯电极产物为 D．一段时间后，两电极室pH均减小 【答案】B 【分析】NiCo-LDHs电极材料上HMF()最终转化为FDCA()，其中醛基、羟基转化为羧基，发生氧化反应，则该电极为阳极，与电源正极相连，以此分析； 【详解】A．根据分析，NiCo-LDHs电极为阳极电极电势高于石墨烯电极电势，A错误； B．由图2可知FFCA的物质的量始终接近0，可知该过程中FFCA能迅速转化为FDCA，则FFCA转化为FDCA的活化能最小，反应一段时间后HMFCA高于HMF和FFCA，可知HMFCA转化为FFCA的反应速率较其他反应慢，而慢反应决定总反应速率，即HMFCA转化为FFCA是整个转化过程的决速步，B正确； C．石墨烯电极为阴极，吸引溶液中的阳离子，氢离子发生还原反应生成氢气，即石墨烯电极产物为氢气，C错误； D．转化过程中NiCo-LDHs电极上HMF最终转化为FDCA，该过程中生成羧酸，溶液酸性增强，pH减小，阴极电极室中氢离子发生还原反应，酸性减小，pH增大，D错误； 故答案为：B。 4．（2025•四川遂宁射洪学校•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 【分析】该装置是利用废水中的将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池—电解池组合装置，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； 【详解】A．a电极为原电池的正极，b电极为原电池的负极，c电极为电解池的阴极，d电极为电解池的阳极，因此电流方向为a电极→d电极→c电极→b电极→a电极，A项正确； B．由图中转化关系可知，b电极的电极反应为，B项正确； C．c电极上的反应为，同时有通过质子交换膜进入该区域，因此溶液的组成不变，C项错误； D．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项正确； 故选C。 5．【钠电池的开发】（2025•四川宜宾叙州区•一模）2023年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为(普鲁士白)和(嵌钠硬碳)。下列说法中错误的是 A．放电时，左边电极电势高 B．放电时，负极的电极反应式可表示为： C．充电时，电路中每转移电子，阳极质量增加 D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池 【答案】C 【分析】根据图示，放电时，中的钠失去电子生成，因此为负极，据此答题。 【详解】A．放电时，左边电极为正极，电极电势高，A正确； B．放电时，负极的电极反应式可表示为：，B正确； C．充电时，阳极反应式为：，电路中每转移电子，阳极质量减少，C错误； D．比能量就是参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的大小，Li、Na原子正常状态下反应时均为失去1个电子，但Li的相对原子质量小于Na的，故锂离子电池的比能量高于钠离子电池，D正确； 故选C。 6. （2025•四川南充•二模）某研究团队利用东海海水和长江江水来制作渗析电池装置如图(不考虑溶解氧的影响)，其中电极均为Ag/AgCl金属难溶盐电极，下列说法正确的是 A. 工作一段时间后，ad两区NaCl溶液的浓度差减小 B. 内电路中，由c区向b区迁移 C. d区发生的电极反应式为 D. 电路中转移时，理论上d区东海海水的质量减少23g 【答案】A 【解析】 【分析】由图可知，电子从右侧电极流出，则右侧电极为负极，发生电极反应：；左侧电极为正极，发生电极反应：。钠离子透过阳离子交换膜进入河水中（a、c室），b室的过阴离子交换膜，由b区向c区迁移，据此解答。 【详解】A．由分析可知，右侧电极为负极，Ag放电产生的Ag+结合溶液中的Cl-生成AgC1，同时Na+由d区向c区迁移；左侧电极为正极，AgCl放电生成Cl-，同时Na+由b区向a区迁移，所以工作一段时间后，d区NaCl浓度减小，而a区NaCl浓度增大，ad两区NaCl溶液的浓度差减小，A正确； B．由分析可知，右侧电极为负极，为阴离子，将向负极迁移，则内电路中，透过阴膜，由b区向c区迁移，B错误； C．由分析可知，右侧电极为负极，d区发生的电极反应式为：，C错误； D．d区发生电极反应：，即Ag放电产生的Ag+结合溶液中的Cl-生成AgC1，同时Na+由d区向c区迁移，当电路中转移时，理论上d区东海海水减少1mol、1mol，即质量减少58.5g，D错误； 故选A。 7. （2025•四川资阳安岳中学•二模）含有乙酸钠和对氯苯酚()的废水可以通过膜电池除去，其原理如图所示，下列说法不正确的是 A. 当外电路中有转移时，a极区增加的的个数为 B. a为电池的正极，发生还原反应 C. 该电池工作时受环境温度的影响 D. b极的电极反应式为 【答案】A 【解析】 【分析】原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向，可知a为正极，酸性条件下，正极的对氯苯酚得到电子发生还原反应生成苯酚，电极反应式为，电流从正极经导线流向负极b。 【详解】A．根据电荷守恒，当外电路中有转移时，有0.1mol由负极区移入正极区，根据，a极消耗0.05mol氢离子，则a极区增加的的个数为0.05NA，故A错误； B．原电池中阳离子移向正极，根据原电池中氢离子的移动方向，可知a为正极，得电子发生还原反应，故B正确； C．微生物对温度敏感，则该电池工作时会受环境温度的影响，故C正确； D．b是负极，负极醋酸根离子失电子发生氧化反应生成二氧化碳，b极的电极反应式为，故D正确； 选A。 8. （2025•四川雅安•二模）科学家为消除酸性工业废水中甲醛的危害，利用驱动耦合电催化实现了与转化为高附加值的产品。下图是耦合电催化反应系统原理图示。下列有关说法不正确的是 A. 管负载纳米绒电极为阴极 B. 反应过程中从左极室向右极室移动 C. 电路中通过2mol电子时，在装置中可生成1mol D. 阳极的电极反应式为 【答案】C 【解析】 【分析】b连接的左侧中加入HCHO，生成HCOOH，C元素化合价升高，此电极为阳极，连接正极（b），电极反应为：，则右侧为阴极，连接电源负极（a），电极反应，据此分析； 【详解】A．根据分析可知，管负载纳米绒电极为阴极，A正确； B．反应过程中阳离子从阳极向阴极移动，即从左极室向右极室移动，B正确； C．电路中通过2mol电子时，在装置中可生成2mol，C错误； D．根据分析可知，阳极的电极反应式为，D正确； 故选C； 9. 【电化学和能量图像相结合】（2025•成都石室中学•二模）华南师范大学兰亚乾教授课题组从催化剂结构与性能间关系的角度，设计了一种催化剂同时作用在阳极和阴极，用于CH3OH氧化和CO2还原反应耦合的混合电解，工作原理如图甲所示。不同催化剂条件下CO2→CO电极反应历程如图乙所示。下列说法不正确的是 A. 电解总反应为2CO2+CH3OH2CO+HCOOH+H2O B. 理论上若有44gCO2被转化，则有2molH+从左侧向右侧迁移 C. 与Ni8-TET催化剂相比，使用Ni-TPP时催化效果更好 D. 若以铅蓄电池为电源，则B极应与PbO2极相连接 【答案】B 【解析】 【分析】根据图示，A电极二氧化碳得电子发生还原反应生成CO、B电极甲醇失电子发生氧化反应生成甲酸，A是阴极、B是阳极。 【详解】A．A电极二氧化碳得电子生成CO、B电极甲醇失电子生成甲酸，电解总反应为2CO2+CH3OH2CO+HCOOH+H2O，故A正确； B．A是阴极、B是阳极，理论上若有44gCO2被转化，则电路中转移2mol电子，根据电荷守恒，则有2molH+从右侧向左侧迁移，故B错误； C．使用Ni-TPP时反应活化能小，所以与Ni8-TET催化剂相比，使用Ni-TPP时催化效果更好，故C正确； D．A阴极、B是阳极，铅蓄电池中PbO2为正极、Pb为负极，若以铅蓄电池为电源，B极应与PbO2极相连接，故D正确； 选B。 10.（2025•四川乐山第一中学•二模）离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴、阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。一种以LiAlCl4离子液体为电解质的铝-磷酸铁锂二次电池放电时工作原理如图所示。下列说法正确的是 A. 放电时，铝电极的电极反应式为：Al-3e-+7AlCl=4Al2Cl B. 放电时，磷酸铁锂电极中锂元素被氧化 C. 充电时，电子由Al电极经离子液体流向磷酸铁锂电极 D. 充、放电时，磷酸铁锂电极中铁元素质量、价态均保持不变 【答案】A 【解析】 【分析】以离子液体为电解质的铝一磷酸铁锂二次电池放电时铝为负极，失电子发生氧化反应，根据图像可知转化为，负极电极反应式为：，磷酸铁锂为正极，铁元素被还原，电极反应式为：；则充电时，铝电极为阴极，磷酸铁锂为阳极，据此分析； 【详解】A．由分析可知，铝电极为负极，发生反应：，故A正确； B．放电时，磷酸铁锂电极为正极，由电极反应可知，锂元素化合价不变，铁元素被还原，故B错误； C．电子不经过电解液，充电时，电子由电源负极流出，流入Al电极，再经磷酸铁锂电极流出，流入电源正极，故C错误； D．放电时磷酸铁锂电极中三价铁被还原为二价铁，充电时则相反，故D错误； 故选A。 11.（2025•四川宜宾第三中学•二模）浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH．下列说法错误的是 A. 起始加入的溶液浓度： B. 膜a和膜b均适合选用阴离子交换膜 C. 工作时，溶液质量减小、NaOH稀溶液质量增加 D. 导线中通过1 mol，理论上电解池中两极共生成0.75 mol气体 【答案】C 【解析】 【分析】从图中可知，左侧为浓差电池，右边为电解池，NaOH稀溶液中水得电子生成氢气和氢氧根离子，钠离子向NaOH区移动，从而生成NaOH使NaOH溶液浓度增大，因此惰性电极Ⅱ为阴极，则惰性电极Ⅰ为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，向阳极区移动与氢离子反应生成，则左侧Cu(Ⅱ)为正极，Cu(Ⅰ)为负极，浓度大的CuSO4溶液中的Cu电极为正极，故c2>c1。 【详解】A．根据分析可知，起始时CuSO4溶液浓度c2>c1，A正确； B．浓差电池中硫酸根离子通过膜a从右向左移动，电解池中通过膜b从右向左移动，故膜a和膜b均选用阴离子交换膜，B正确； C．Na2SO4溶液中逸出1mol氧气的同时移入2mol，Na2SO4溶液质量增加，C错误； D．电解池阴、阳极反应分别为2H2O+2e-=H2↑+2OH-、2H2O-4e-=4H++O2↑，转移1mol电子，阴极上生成0.5mol氢气，阳极上生成0.25mol氧气，共生成0.75mol气体，D正确； 故答案选C。 1. （2025·河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是 A. Ⅱ为阳离子交换膜 B. 电极a附近溶液的减小 C. 电极b上发生的电极反应式为 D. 若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收 【答案】D 【解析】 【分析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为，右侧为阳极，电极反应为，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。 【详解】A．由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A错误 B．a电极的反应为，pH变大，B错误； C．由分析可知，电极b的反应为，C错误； D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1molLiCl，D正确； 故选D。 2. （2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是 A. 电解过程中，向左室迁移 B. 电解过程中，左室中的浓度持续下降 C. 用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色 D. 完全转化为的电解总反应： 【答案】B 【解析】 【分析】由图可知，左侧发生，N元素化合价下降，则左侧是阴极区，右侧发生，Cl元素化合价上升，则右侧是阳极区，据此解答； 【详解】A．电解池中，阳离子向阴极移动，则，向左室迁移，A正确； B．电解过程中，先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率，无法得出其浓度持续下降结论，B错误； C．b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故能看到试纸先变红后褪色，C正确； D．左侧阴极总反应是，右侧阳极总反应是，将两电极反应相加即可得到总反应，D正确； 故选B。 3. （2024·湖北卷）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。下列说法错误的是 A. 电解一段时间后阳极区减小 B. 理论上生成双极膜中有解离 C. 阳极总反应式 D. 阴极区存在反应 【答案】B 【详解】A．根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A项正确； B．根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成1molH3N+CH2COOH双极膜中有6molH2O解离，B项错误； C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C项正确； D．根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D项正确； 答案选B。 4. （2024·黑吉辽卷）“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 【详解】A．由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应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，故A错误； B．阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B正确； C．由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，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，故C正确； D．由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确； 答案选A。 5．（2023·全国甲卷）用可再生能源电还原时，采用高浓度的抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是 A. 析氢反应发生在电极上 B. 从电极迁移到电极 C. 阴极发生反应有： D. 每转移电子，阳极生成气体(标准状况) 【答案】C 【详解】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误； B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误； C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C正确； D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误； 答案选C。 6．（2023·重庆卷）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是 A. 电极a为阴极 B. 从电极b移向电极a C. 电极b发生的反应为： D. 生成半胱氨酸的同时生成烟酸 【答案】D 【详解】A．a极上硫元素化合价升高，a为阴极，A正确； B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a电极，B正确； C．电极b上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为： ，C正确； D．根据电子守恒可得关系式： ~6e-~6 ，因此生成6mol半胱氨酸的同时生成烟酸，D错误； 故选：D。 7．（2023·新课标卷）一种以和为电极、水溶液为电解质的电池，其示意图如下所示。放电时，可插入层间形成。下列说法错误的是 A. 放电时为正极 B. 放电时由负极向正极迁移 C. 充电总反应： D. 充电阳极反应： 【答案】C 【解析】 【分析】由题中信息可知，该电池中Zn为负极、为正极，电池的总反应为。 【详解】A．由题信息可知，放电时，可插入层间形成，发生了还原反应，则放电时为正极，A说法正确； B．Zn负极，放电时Zn失去电子变为，阳离子向正极迁移，则放电时由负极向正极迁移，B说法正确； C．电池在放电时的总反应为，则其在充电时的总反应为，C说法不正确； D．充电阳极上被氧化为，则阳极的电极反应为，D说法正确； 综上所述，本题选C。 学科网（北京）股份有限公司1 / 17 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$