第04讲 电化学原理的综合应用（举一反三讲义，10大题型）2026年高考化学一轮复习

第04讲 电化学原理的综合应用 目录 一、题型精讲 题型01 考查原电池和电解池的一池两用 1 题型02 考查电解原理在物质制备中的应用 3 题型03 考查多池串联装置分析 5 题型04 考查电化学原理在环境保护中的应用 9 题型05 考查电化学有关计算 11 题型06 考查电化学装置中离子交换膜的分析 13 题型07 考查原电池与电解池的综合应用 17 题型08 考查电解原理在物质制备中的应用 19 题型09 电化学原理在环境保护中的应用 21 题型10 综合考查电化学原理及其应用大题 23 二、靶向突破 题型01 考查原电池和电解池的一池两用 【解题通法】一池两用分析 用如图所示装置进行实验： 1.若开始时K与N连接，则构成原电池，铁电极发生的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；石墨电极产生的现象为有无色气泡产生。 2.若开始时K与M连接，则构成电解池，铁电极发生的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；石墨电极产生的现象为有淡黄绿色气泡产生。一段时间后，溶液的pH增大。 3.若用铝条和镁条分别代替图中石墨和铁电极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，请写出原电池负极的电极反应式：Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O。 【例1】 （2025·湖南长沙·一模）如图所示装置，下列说法不正确的是(　　) 选项 开关状态 溶液A 电极B 说明 A 打开K1，闭合K2 NaCl 石墨 正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B 打开K1，闭合K2 NaCl Zn 金属Zn逐渐溶解 C 打开K2，闭合K1 CuSO4 Cu 铁表面镀铜 D 打开K2，闭合K1 CuSO4 粗铜 电解精炼铜 【变式1-1】（2025·江苏南通·一模）如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析错误的是(　　) A．闭合K1构成原电池，闭合K2构成电解池 B．闭合K1，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋ C．闭合K2，铁棒不会被消耗 D．闭合K1，石墨棒周围溶液pH逐渐减小 【变式1-2】（2025·湖北宜昌·一模）如图是铅酸蓄电池的工作原理示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．K与N连接时，该装置中电能转化为化学能 B．K与N连接时，H＋向负极移动 C．K与M连接时，a为电源的负极 D．K与M连接时，阳极附近溶液的pH逐渐增大 【变式1-3】（2025·吉林·二模） “容和一号”铁铬液流电池的总反应为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。闭合K1，断开K2时，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固态氢化铋(BiHx)。下列说法错误的是(　　) A．充电时，a电极连接电源的负极 B．放电时，正极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋ C．放电时，H＋从a极区移向b极区 D．充电时，BiHx只起导电的作用 题型02 考查电解原理在物质制备中的应用 电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 【解题通法】利用电解原理进行物质制备解题思路 【例2】（2025·江西赣州·一模）一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为直流电源的正极 B．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ C．工作时，乙池中溶液的pH不变 D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体 【变式2-1】（2025·安徽滁州·一模）NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为Pb B．阳极反应式为ClO2＋e－===ClO C．交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2 D．制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na＋由交换膜左侧向右侧迁移 【变式2-2】（2025·广东茂名·一模）如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是(　　) A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动 D．石墨电极的质量不发生变化 【变式2-3】（2025·河北·二模）我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法错误的是(　　) A．a为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应 B．b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．每转移6 mol电子，a电极产生1 mol N2 D．电解一段时间，a极区溶液pH升高 题型03 考查多池串联装置分析 1.常见多池串联装置图 (1)外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 (2)原电池与电解池的串联(如图甲、图乙) 甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.多池串联中，装置类型的判断 (1)装置类型的判断 原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。 (2)常用规律 ①多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。 ②与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。 【方法技巧】判断电池类型 ①有外接电源时，各电池均为电解池。 ②无外接电源时，燃料电池、铅酸蓄电池等作电源，则其他装置为电解池。 ③无外接电源时，有活泼性不同的两电极的一般为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的一般为电解池。 ④根据电极反应现象判断。 【解题通法】串联装置的解题流程 【例3】（2025·山东·二模）烧杯甲中盛放0.1 mol·L－1的稀硫酸，烧杯乙中盛放0.1 mol·L－1的氯化铜溶液(两种溶液均足量)，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．甲中Fe极质量减少，C极有气体产生 B．甲为电解池，乙为原电池 C．当烧杯甲中产生0.1 mol气体时，乙烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol D．经过一段时间，烧杯甲中溶液的pH增大 【变式3-1】（2025·广东·二模）某化学学习小组学习电化学后，设计了下面的实验装置图，则下列有关该装置图的说法正确的是 (　　) A．合上电键后，盐桥中的阳离子向甲池移动 B．合上电键后，丙池为电镀银的电镀池 C．合上电键后一段时间，丙池中溶液的pH增大 D．合上电键后，当丁池中生成标准状况下1 120 mL Cl2时，丁池中理论上最多产生2.9 g固体 【变式3-2】（2025·广西北海·一模）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是(　　) A．a电极的电极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ B．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 g NaOH 【变式3-3】（2025·山东日照·一模）某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是(　　) A.乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极 B.甲池通入CH4的电极反应式为CH4＋8e－＋10OH－===CO＋7H2O C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原来的状态 D.甲池中消耗0.56 L(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生2.90 g固体 题型04 考查电化学原理在环境保护中的应用 【解题通法】电化学原理在环境保护中的应用解题思路 利用电化学原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。 【例4】（2025·四川绵阳·一模）为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是(　　) A．a、b分别为电源的负极、正极 B．电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－===C2O C．为增强溶液导电性，左池中可加入少量Na2C2O4溶液 D．右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 【变式4-1】（2025·宁夏银川·一模）某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，工作原理如图所示。经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是(　　) A．阴极区发生的电极反应包括：2H＋＋2e－===H2↑ B．还原Cr2O的主要方式是Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O C．废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率 D．电解槽工作时，Cr2O通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室 【变式4-2】（2025·湖南·二模）电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．通入甲烷的石墨的电极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O C．为了增强污水的导电能力，可向污水中加入适量食盐 D．若左池石墨电极产生44.8 L气体，则消耗0.5 mol甲烷 【变式4-3】（2025·河南·二模）利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A的反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol 题型05 考查电化学有关计算 1.根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2.根据电子守恒计算 (1)用于串联电路中阴阳两极产物、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相等。 (2)用于混合溶液中电解的分阶段计算。 3.根据关系式计算 根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 【解题通法】电化学有关计算常用解题步骤 (1)正确书写电极反应式，注意阳极本身是否发生反应，当溶液中有多种离子放电时，注意离子放电的顺序性和阶段性。 (2)根据得失电子守恒和各电极反应式，逐步计算各电极不同阶段的生成物的物质的量。由此得出各电极质量的变化或各电极产生气体体积的定量关系。 【例5】（2025·海南海口·一模）我国科学家采用双极膜实现连续合成氨，电解装置工作原理如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在电流作用下分别向两极迁移。 下列说法错误的是(　　) A.催化电极a上的电势低于催化电极b B.工作一段时间后，右室中c(OH－)不变 C.生成氨气和氧气的质量比为17∶64 D.若使用铅酸蓄电池作电源，获得1 mol NH3时，铅酸蓄电池中有8 mol H2O生成 【变式5-1】（2025·陕西·二模）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A.a是电源的负极 B.通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 【变式5-2】（2025·江西·二模）复分解电渗析(Electrodialysis Metathesis，EDM)具有重组和浓缩离子的独特性能，基于四隔室结构特点，通过离子重组可发生类似复分解反应，将少量的低溶解度(或不溶解)的盐类转化为高溶解度的盐。图中所示为复分解电渗析装置，以KCl和NaNO3为原料制备无氯钾肥(KNO3)并回收NaCl。下列说法错误的是(　　) A.浓缩B室中的产品为KNO3，为使产品纯净，该室进液口宜选择蒸馏水 B.阳极所选电解质溶液宜选择一定浓度的NaOH溶液，其电极反应方程式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C.阴极每产生11.2 L H2(标准状况下)，淡水A室有1 mol Cl－进入到浓缩A室中 D.该复分解电渗析装置中①③⑤选择阳离子交换膜为宜，②④选择阴离子交换膜为宜 【变式5-3】（2025·吉林松原·一模）羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池－电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是(　　) A.a极1 mol Cr2O参与反应，理论上NaCl溶液中离子数不变 B.电池工作时，b极附近pH减小 C.右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为3∶7 D.d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O 题型06 考查电化学装置中离子交换膜的分析 1.离子交换膜的分类和应用 2.实例分析 用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用： ①平衡电荷，形成闭合回路； ②防止Cl2和H2混合而引起爆炸； ③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量； ④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。 3.水溶液中电解制备金属钴的装置示意图 4.多室电化学装置思维流程 【解题通法】含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 【例6】（2025·浙江舟山·一模）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 【变式6-1】（2025·江苏·二模）双极膜在电场作用下可以提供OH－和H＋。科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的CO2，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.与电源正极相连一极为电极X B.隔膜1、隔膜2均为阳离子交换膜 C.循环液1和循环液2中的成分相同 D.该方法可以同时将海水进行淡化 【变式6-2】（2025·黑龙江佳木斯·一模）一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是(　　) A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C.MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O D.电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O 【变式6-3】（2025·辽宁·二模）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法错误的是(　　) A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小 B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C.乙室电极反应式为LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－ D.若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 题型07 考查原电池与电解池的综合应用 第一步：准确判断池的类型 这是解题的基石。看是否有外接电源：有电源为电解池，无电源一般为原电池。对于多装置组合，先找出原电池（通常有自发反应，如两种活泼性不同的电极），其余则为电解池。 第二步：区分并命名电极 原电池：相对活泼的电极作负极，发生氧化反应；不活泼的电极作正极，发生还原反应。 电解池：与外电源正极相连的为阳极，发生氧化反应；与负极相连的为阴极，发生还原反应。切忌混淆名称。 第三步：书写电极反应式 分析溶液中的离子种类，根据放电顺序（阳离子得电子能力、阴离子失电子能力）和电极材料是否参与反应，准确书写两极的半反应式。确保得失电子数守恒。 第四步：统观全局，综合计算 将各个池的电极反应式关联起来，整个回路中电子转移总数相等，这是进行粒子数目、pH变化或质量计算的关键。遵循法拉第定律，进行定量计算。 【例7】如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析错误的是(　　) A．闭合K1构成原电池，闭合K2构成电解池 B．闭合K1，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋ C．闭合K2，铁棒不会被消耗 D．闭合K1，石墨棒周围溶液pH逐渐减小 【变式7-1】“容和一号”铁铬液流电池的总反应为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。闭合K1，断开K2时，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固态氢化铋(BiHx)。下列说法错误的是(　　) A．充电时，a电极连接电源的负极 B．放电时，正极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋ C．放电时，H＋从a极区移向b极区 D．充电时，BiHx只起导电的作用 【变式7-2】如图是铅酸蓄电池的工作原理示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．K与N连接时，该装置中电能转化为化学能 B．K与N连接时，H＋向负极移动 C．K与M连接时，a为电源的负极 D．K与M连接时，阳极附近溶液的pH逐渐增大 【变式7-3】Mg-Li1－xFePO4是一种新型二次电池，其装置的示意图如下(Li＋透过膜只允许Li＋通过)。下列说法正确的是(　　) A．断开K1、闭合K2，右室的电极为阳极，Li＋发生还原反应 B．断开K2、闭合K1，右室的电极反应式：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4 C．断开K2、闭合K1，外电路中通过a mol电子时，左室溶液质量增加12a g D．该二次电池的总反应为xMg＋xLi2SO4＋2Li1－xFePO4xMgSO4＋2LiFePO4 题型08 考查电解原理在物质制备中的应用 1．电解原理常用于物质的制备 具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 2．多室电解池的分析思路 【例8】一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为直流电源的正极 B．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ C．工作时，乙池中溶液的pH不变 D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体 【变式8-1】NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为Pb B．阳极反应式为ClO2＋e－===ClO C．交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2 D．制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na＋由交换膜左侧向右侧迁移 【变式8-2】如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是(　　) A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动 D．石墨电极的质量不发生变化 【变式8-3】以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置如图： 上述装置工作时，下列有关说法正确的是(　　) A．乙池电极接电池正极，气体X为H2 B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池 C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度小 D．甲池电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 题型09 电化学原理在环境保护中的应用 利用电化学原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。 【例9】用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的PO以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的PO除去 B．X极为石墨，该电极上发生氧化反应 C．电解过程中Y极周围溶液的pH减小 D．电解时废水中会发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O 【变式9-1】H2S有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。先将含H2S的废气(其他成分不参与反应)通入FeCl3溶液中，过滤后将溶液加入到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解(如图所示)，电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是(　　) A．过滤所得沉淀的成分为S和FeS B．与外接电源a极相连的电极的电极反应式：Fe2＋－e－===Fe3＋ C．与外接电源b极相连的是铁电极 D．外电路中有0.20 mol的电子发生转移时，反应得到氢气2.24 L(标准状况) 【变式9-2】为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是(　　) A．a、b分别为电源的负极、正极 B．电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－===C2O C．为增强溶液导电性，左池中可加入少量Na2C2O4溶液 D．右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 【变式9-3】利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A的反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol 题型10 综合考查电化学原理及其应用大题 解答电化学原理及其应用大题，需建立系统化的分析框架，其核心流程如下： 1. 审题定性，区分装置类型 关键判断：是否存在外接电源。有电源为电解池，无电源为原电池。对于多池串联系统，通常最活泼电极所在的装置为原电池，其余为电解池。 2. 准确判定电极与反应 原电池：活泼电极作负极（失电子，氧化），不活泼电极/导体作正极（得电子，还原）。 电解池：连接电源正极的为阳极（失电子，氧化），连接电源负极的为阴极（得电子，还原） 书写电极反应式是得分关键。务必考虑电解质环境（酸碱性）、离子放电顺序及电极材料是否参与反应（如金属作阳极会主动溶解）。 3. 构建逻辑关联，进行综合计算 将各个电极反应式通过电子转移守恒联系起来。整个回路中转移电子数相等，这是进行一切定量计算（产物的量、pH变化、电极质量增减）的核心依据。 若是二次电池，需明确放电为原电池、充电为电解池，且电极反应互为逆过程。 4. 评价应用，阐述原理 对于原理应用题（如金属防腐、工业电解、新能源电池），需将上述电极反应分析的结果，与实际功效（如精炼、镀层、产氢）、优缺点（效率、成本、污染）及技术原理相结合作答。 遵循“定性→定电极→写反应→找关联→算定量→评应用”的策略，能有效破解复杂电化学大题。 【例10】(1)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为______________________________。电解后，________________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水可得到Na2S2O5。 (2)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________。 ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为__________，其迁移方向是____________。 【变式10-1】A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种活泼金属，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。 (1)判断装置的名称：甲池为__________(填“电解池”或“原电池”，下同)，乙池为________________________________________________________________________。 (2)F极为__________(填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为__________；B极为______(填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为________________。 (3)溶液会变蓝的是__________(填“a”或“b”)，U形管中先变红的是__________(填“C”或“D”)极附近的溶液，U形管中发生的总反应为____________________。 (4)已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当烧杯中有38.1 g I2生成时，甲池中溶液的质量会减少________ g。 【变式10-2】(1)汞曾被用于氯碱工业，示意图如图1。水银电解室中间为石墨电极，底部循环流动的水银为阴极，电解过程中形成钠汞齐(Na·nHg，即钠汞合金)。则气体b为__________(填化学式)，水银电解室中发生总反应的离子方程式为_______________________________。 (2)剑桥大学科研团队以CaCl2熔融盐在800～1 000 ℃下电解TiO2提取钛，模拟装置如图2，TiO2电极发生反应：__________________，阳极会产生CO2气体，原因是_______________(用必要的化学用语表述)。 【变式10-3】如图，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中的X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)甲烷燃料电池的负极反应为______________________________________________。 (2)石墨(C)极的电极反应为________________________________________________。 (3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成气体的体积为____________ L；丙装置中阴极析出铜的质量为__________g。 (4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图)。若使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用__________作电极。 1.（2025·重庆卷）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 2.（2025·广东卷）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 3.（2025·甘肃卷）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水()电解系统(如下图)。以新型为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B．在外电路中，电子从电极1流向电极4 C．电极3的反应为： D．理论上，每通过2mol电子，可产生 4.（2024·福建卷）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含有机溶液。放电过程中产生，充电过程中电解LiCl产生。下列说法正确的是 A．交换膜为阴离子交换膜 B．电解质溶液可替换为LiCl水溶液 C．理论上每生成，需消耗2molLi D．放电时总反应： 5.（2025·四川卷）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时、还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为 6.（2025·湖北卷）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变 7.（2025·广东卷）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为。下列说法错误的是 A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为： D．充电时16gS能提供的理论容量为 8.（2025·北京卷）用电解溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 A．，说明实验i中形成原电池，反应为 B．，是因为ii中电极Ⅱ上缺少作为还原剂 C．，说明iii中电极I上有发生反应 D．，是因为电极I上吸附的量：iv>iii 9.（2024·广西卷）某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是 A．外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g B．充电时，阳极电极反应为： C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变 D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 10.（2024·浙江卷）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是 A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 11.（2025·安徽合肥·三模）下图为一种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池示意图，放电时a极生成偶氮苯()。下列有关说法正确的是 A．放电时电极a为正极 B．充电时和由左向右移动 C．放电时每生成偶氮苯，外电路转移 D．充电时极的电极反应为： 12.（2025·福建厦门·二模）以废塑料(聚丁二酸丁二酯)和生物质源马来酸()为原料无膜共电解生产琥珀酸()的工作原理如图。下列有关说法正确的是 A．的水解反应为 B．阳极电极反应式为： C．理论上电解过程转移，最终至少可获得琥珀酸 D．若略去碳酸化步骤，可简化分离提纯过程并提高经济效益 13.（2025·湖北黄冈·二模）北京大学庞全全团队2025年在《自然》发表的研究中，开发了一种新型玻璃相硫化物固态电解质材料，其结构中引入了氧化还原活性碘，可通过氧化还原介导加速硫的固-固转化反应。该电池正极采用MOFs衍生的三维碳纳米笼(HCNC)负载硫()，负极为锂金属，电解质为LBPSI。装置示意图如下 关于该全固态锂硫电池，以下说法错误的是 A．放电时，正极反应有： B．充电时，电路中每转移1mol电子，有16g的硫被氧化 C．固态电解质LBPSI中，通过氧化还原反应相互转化促进硫转化 D．衍生碳纳米笼的主要作用是吸附多硫化物并提供电子传导路径 14.（2025·河南·三模）热再生电池堆—CO2电化学还原池系统(TRBs一CO2RR)可回收烟气中的低温余热并将其转化为电能，同时实现CO2转化利用，其工作原理如图。 下列说法正确的是 A．装置Ⅱ中化学能转化为电能 B．可从Pt电极产生气体中分离并回收CO2 C．碳毡处的电极反应：Cu+4CH3CN-e-=[Cu(CH3CN)4]+ D．阴离子交换膜每通过2molHCO，就生成3molCO 15.（2025·江苏·三模）一种储电制氢装置如图所示，该装置晚间通过转化储存电力，为白天制氢提供能量。下列说法正确的是 A．晚间储电时，电极A应与电源的负极相连 B．白天制氢时，溶液中从左室向右室移动 C．储电时的总反应为 D．理论上生成，溶液中减少64g 16.（2025·贵州贵阳·二模）一种水性电解液可充电电池如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，M电极是正极 B．放电时，N电极反应： C．充电时，Ⅱ区中溶液的浓度减小 D．充电时，转移，Ⅲ区溶液质量减少 17.（2025·河北衡水·一模）乙醛酸(OHCCOOH)可用作调香剂和定香剂，工业上可以利用如图装置制备乙醛酸。下列说法错误的是 A．电极电势：b＞a B．左侧的电极反应式：HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O C．若c为稀硫酸，当生成1mol乙醛酸时，阳极区质量减少16g D．若c为稀硫酸和乙二醛的混合溶液，制备乙醛酸的效率明显提高 18.（2025·河南·一模）我国福州大学和清华大学学者研制组装的乙醇电池系统具有良好的充放电循环稳定性，工作原理如图所示，可以实现污水脱硝、能源转化以及化学品合成的协同增效。下列说法错误的是 A．放电时，正极的电极反应式： B．充电时，通过离子交换膜由左侧移向右侧 C．充放电过程中，储液罐甲的液流体系中可分离出 D．充电时，阴极的电极反应式： 19.（2024·北京东城·一模）一种能捕获和释放的电化学装置如下图所示。其中a、b均为惰性电极，电解质溶液为溶液。当连接时，极区溶液能捕获通入的。下列说法错误的是 A．连接时，极发生反应： B．连接时，连接电源正极 C．连接时，a极区的值增大 D．该装置通过“充电”和“放电”调控极区溶液，捕获和释放 20.（2025·江西萍乡·二模）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺（PDA）以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是 A．放电时，多孔碳纳米管电极反应为 B．充电时，通过阳离子交换膜从左室传递到右室 C．会捕获，让原本正极的气-液-固三相反应变为液-固两相反应，利于加快反应速率 D．放电时，每转移电子，理论上可转化 21.（2025·广东·一模）全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应的原理，该电池储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法不正确的是 A．全钒液流电池放电时，a电极的电极反应式为 B．c电极为阴极，隔膜2为阴离子交换膜 C．装置乙中p口流出液的溶质中含有 D．当装置乙中产生气体的总体积为33.6L（标准状况）时，装置甲中理论上有通过质子交换膜 22.（2025·湖南衡阳·一模）我国某科研团队研究了一种电催化合成苯胺，同时获得乙醇的方法，其装置如图，工作时双极膜将解离为和并分别向两侧移动。 下列说法错误的是 A．催化电极N为阳极，通过双极膜向左侧移动 B．催化电极M上的反应为 C．单位时间内生成苯胺与乙醇的物质的量之比为3：2 D．以10 A的电流(电流效率为)电解40 min，可获得2.76g乙醇 23.（2025·山东·二模）我国某研究团队近期研发了以双极膜(该膜可将水解离成H+和并定向通过)为交换膜的酸碱隔离电解液新型可充电锌锰干电池，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，Zn电极电势比MnO2极电势高 B．放电时，双极膜中阴、阳离子分别向左、右移动 C．放电时，正极电极反应式为 D．充电时，当电路中转移0.2mol电子，电解质溶液1质量减少6.5g 24.（2025·陕西咸阳·二模）利用电化学富集海水中锂的电化学系统如图所示。该电化学系统的工作步骤如下： ①启动电源Ⅰ，所在腔室的海水中的进入结构而形成； ②关闭电源Ⅰ和海水通道，启动电源Ⅱ，使中的脱出进入腔室Ⅱ． 下列说法错误的是 A．启动电源Ⅰ时，电极Ⅰ上产生，发生氧化反应 B．膜a为阴离子交换膜 C．启动至关闭电源Ⅰ，若转化为，则电极Ⅰ上生成气体的物质的量与转化的的物质的量的比值为 D．启动电源Ⅱ时，电极的电极反应式为 25.（2025·江西赣州·二模）羟基自由基()有极强的氧化性。我国科学家设计的一种能将苯酚氧化为和的原电池—电解池组合装置如图所示(M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是 A．该装置工作时，电子流动方向为b→c、d→a B．该装置工作时，Ⅰ区域溶液pH增大 C．电极d生成的氧化苯酚的化学方程式为 D．当电极b消耗时，电极c、d两极共产生气体15.68L(标准状况) 26.（2025·湖南长沙·一模）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．电池冷端电极电势高于热端电极电势 B．该新型热敏电池放电时，热端的电极反应式为 C．锂离子电池充电过程中，通过LiPON薄膜移向b极 D．对锂离子电池充电时，热端电极转移xmol电子，b极生成 27.（2025·陕西榆林·一模）为了减少工业烟气中余热与的排放，科研人员设计了一种热再生电池——二氧化碳电化学还原池系统，消除的同时产生和CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．装置中A电极作正极，发生还原反应 B．电池工作时，电子从A电极经过外电路流向D电极，再经过电解质溶液流回C电极，最后经外电路流回B电极 C．阴极的电极反应为 D．电池工作时，C电极生成2.24L氧气，A电极质量减少12.8g 28.（2025·安徽阜阳·二模）科研团队研发的强酸(IBA)单液流电池，通过引入使得进行多电子转移，从而提高电池的安全性和能量密度。其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，向电极M移动 B．放电时，右室每消耗0.1mol ，左室有22.4g 生成 C．充电时，阳极区存在反应： D．充电时，阴极区pH增大 29.（2025·安徽·一模）我国科学家发明了一种可充电电池，其工作原理如下图： 下列说法错误的是 A．充电时，向电极移动 B．充电时，阴极附近溶液的增大 C．放电时，电池总反应为 D．放电时，当电路中转移电子时，正极区溶液质量增加 30.（2025·浙江·三模）一种从高炉气回收制储氢物质HCOOH的综合利用示意图如下所示。已知：物质B的电解效率(生产B所用的电子)/n(通过电极的电子)。下列说法中不正确的是 A．在分解池中发生的化学反应为 B．玻碳电极为阳极，电极反应式为 C．离子交换膜为质子交换膜 D．若生成HCOOH的电解效率为60%，当电路中转移1mol电子时，阴极室溶液的质量增加14.2g / 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 电化学原理的综合应用 目录 一、题型精讲 题型01 考查原电池和电解池的一池两用 1 题型02 考查电解原理在物质制备中的应用 4 题型03 考查多池串联装置分析 7 题型04 考查电化学原理在环境保护中的应用 11 题型05 考查电化学有关计算 14 题型06 考查电化学装置中离子交换膜的分析 18 题型07 考查原电池与电解池的综合应用 22 题型08 考查电解原理在物质制备中的应用 25 题型09 电化学原理在环境保护中的应用 27 题型10 综合考查电化学原理及其应用大题 30 二、靶向突破 题型01 考查原电池和电解池的一池两用 【解题通法】一池两用分析 用如图所示装置进行实验： 1.若开始时K与N连接，则构成原电池，铁电极发生的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；石墨电极产生的现象为有无色气泡产生。 2.若开始时K与M连接，则构成电解池，铁电极发生的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；石墨电极产生的现象为有淡黄绿色气泡产生。一段时间后，溶液的pH增大。 3.若用铝条和镁条分别代替图中石墨和铁电极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，请写出原电池负极的电极反应式：Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O。 【例1】 （2025·湖南长沙·一模）如图所示装置，下列说法不正确的是(　　) 选项 开关状态 溶液A 电极B 说明 A 打开K1，闭合K2 NaCl 石墨 正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B 打开K1，闭合K2 NaCl Zn 金属Zn逐渐溶解 C 打开K2，闭合K1 CuSO4 Cu 铁表面镀铜 D 打开K2，闭合K1 CuSO4 粗铜 电解精炼铜 【答案】D 【解析】打开K1、闭合K2为原电池，Fe为负极，石墨为正极，正极上氧气得电子，则正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正确；打开K1、闭合K2为原电池，Zn为负极，Zn失去电子生成Zn2＋，负极逐渐溶解，B正确；打开K2、闭合K1为电解池，Fe为阴极，Cu为阳极，阳极的金属铜逐渐溶解，阴极上Cu2＋得电子生成Cu附着在铁的表面，C正确；打开K2、闭合K1为电解池，Fe为阴极，粗铜为阳极，电解精炼铜时阴极应该是纯铜，D错误。 【变式1-1】（2025·江苏南通·一模）如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析错误的是(　　) A．闭合K1构成原电池，闭合K2构成电解池 B．闭合K1，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋ C．闭合K2，铁棒不会被消耗 D．闭合K1，石墨棒周围溶液pH逐渐减小 【答案】D 【解析】闭合K1构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，B正确；闭合K2构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极不会被消耗，C正确；闭合K1构成原电池，石墨棒是正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，D错误。 【变式1-2】（2025·湖北宜昌·一模）如图是铅酸蓄电池的工作原理示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．K与N连接时，该装置中电能转化为化学能 B．K与N连接时，H＋向负极移动 C．K与M连接时，a为电源的负极 D．K与M连接时，阳极附近溶液的pH逐渐增大 【答案】C 【解析】K与N连接时，该装置是原电池，放电过程中化学能转化为电能，A错误；形成原电池时H＋向正极移动，B错误；K与M连接时，装置进行充电过程，Pb作为原电池的负极连接到电源的负极，所以a是电源的负极，C正确；K与M连接时，阳极生成PbO2和H＋，附近溶液的pH逐渐减小，D错误。 【变式1-3】（2025·吉林·二模） “容和一号”铁铬液流电池的总反应为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。闭合K1，断开K2时，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固态氢化铋(BiHx)。下列说法错误的是(　　) A．充电时，a电极连接电源的负极 B．放电时，正极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋ C．放电时，H＋从a极区移向b极区 D．充电时，BiHx只起导电的作用 【答案】D 【解析】充电时为电解池，根据总反应：Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋可知，Cr3＋发生得电子的还原反应生成Cr2＋，a电极为阴极，应连接电源的负极，A正确；放电时，b电极为正极，Fe3＋发生得电子的还原反应生成Fe2＋，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，B正确；电池放电时，a电极为负极，b电极为正极，则H＋从a极区移向b极区，C正确；充电时，Cr3＋发生得电子的还原反应生成Cr2＋，左侧发生的反应为BiHx ＋ Cr3＋===Bi＋Cr2＋＋H，BiHx起导电和转移电子的作用，D错误。 题型02 考查电解原理在物质制备中的应用 电解原理常用于物质的制备，具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 【解题通法】利用电解原理进行物质制备解题思路 【例2】（2025·江西赣州·一模）一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为直流电源的正极 B．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ C．工作时，乙池中溶液的pH不变 D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体 【答案】D 【解析】A项，电解法制备铬，则Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，错误；B项，阴极反应式为Cr3＋＋3e－===Cr，错误；C项，工作时，甲池中硫酸根离子移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，错误；D项，若有1 mol离子通过A膜，即丙池产生1 mol氢离子，则理论上阳极生成0.25 mol氧气，正确。 【变式2-1】（2025·安徽滁州·一模）NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为Pb B．阳极反应式为ClO2＋e－===ClO C．交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2 D．制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na＋由交换膜左侧向右侧迁移 【答案】C 【解析】二氧化氯转化为NaClO2(亚氯酸钠)的过程发生了还原反应，应该发生在阴极，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为正极，应该是PbO2，故A错误；由总反应式2ClO2＋2NaCl===2NaClO2＋Cl2知，交换膜左边NaOH的物质的量不变，在阳极上氯离子失电子，发生氧化反应，产生氯气，气体X为Cl2，故B错误、C正确；Na＋由交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。 【变式2-2】（2025·广东茂名·一模）如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是(　　) A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动 D．石墨电极的质量不发生变化 【答案】B 【解析】电解池的阳极上O2－发生失电子的氧化反应，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，A错误；电解池的阴极上发生TiO2得电子的还原反应，电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－，B正确；电解池中，电解质里的阴离子O2－、Cl－均移向阳极，C错误；石墨电极会和阳极上产生的O2发生反应，产生CO、CO2气体，电极本身被消耗，质量减小，D错误。 【变式2-3】（2025·河北·二模）我国研制出非贵金属镍钼基高效电催化剂，实现电解富尿素废水低能耗制H2(装置如图)。总反应为CO(NH2)2＋H2O===3H2↑＋N2↑＋CO2↑。下列说法错误的是(　　) A．a为阳极，CO(NH2)2发生氧化反应 B．b电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．每转移6 mol电子，a电极产生1 mol N2 D．电解一段时间，a极区溶液pH升高 【答案】D 【解析】电解池工作时，CO(NH2)2失去电子，a为阳极发生氧化反应，A正确；阴极水得电子产生H2，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；阳极的电极反应式为CO(NH2)2－6e－＋6OH－===CO2↑＋N2↑＋5H2O，若电路中通过6 mol电子，阳极产生N2的物质的量为n(N2)＝6 mol×＝1 mol，C正确；由a极电极反应式知OH－被消耗，溶液中H＋浓度增大，溶液的pH降低，D错误。 题型03 考查多池串联装置分析 1.常见多池串联装置图 (1)外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 (2)原电池与电解池的串联(如图甲、图乙) 甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 2.多池串联中，装置类型的判断 (1)装置类型的判断 原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图所示：B为原电池，A为电解池。 (2)常用规律 ①多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。 ②与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。 【方法技巧】判断电池类型 ①有外接电源时，各电池均为电解池。 ②无外接电源时，燃料电池、铅酸蓄电池等作电源，则其他装置为电解池。 ③无外接电源时，有活泼性不同的两电极的一般为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的一般为电解池。 ④根据电极反应现象判断。 【解题通法】串联装置的解题流程 【例3】（2025·山东·二模）烧杯甲中盛放0.1 mol·L－1的稀硫酸，烧杯乙中盛放0.1 mol·L－1的氯化铜溶液(两种溶液均足量)，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．甲中Fe极质量减少，C极有气体产生 B．甲为电解池，乙为原电池 C．当烧杯甲中产生0.1 mol气体时，乙烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol D．经过一段时间，烧杯甲中溶液的pH增大 【答案】B 【解析】甲中Fe、C、稀硫酸形成原电池，甲、乙串联，甲为乙提供电能，所以乙为电解池，故B项错误；甲中电极反应式为正极(C)：2H＋＋2e－===H2↑，负极(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋，所以甲中Fe极质量减少，C极有气体产生，经过一段时间，烧杯甲中溶液的pH增大，故A、D项正确；乙中电极反应式为阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，甲、乙串联，通过的电量相等，当烧杯甲中产生0.1 mol H2时，转移0.2 mol电子，烧杯乙中生成0.1 mol Cl2，故C项正确。 【变式3-1】（2025·广东·二模）某化学学习小组学习电化学后，设计了下面的实验装置图，则下列有关该装置图的说法正确的是 (　　) A．合上电键后，盐桥中的阳离子向甲池移动 B．合上电键后，丙池为电镀银的电镀池 C．合上电键后一段时间，丙池中溶液的pH增大 D．合上电键后，当丁池中生成标准状况下1 120 mL Cl2时，丁池中理论上最多产生2.9 g固体 【答案】D 【解析】甲池与乙池构成原电池，锌为负极，铜为正极，盐桥中阳离子向乙池移动，故A错误；电镀银时，银应该作为阳极，但丙池中银为阴极，故B错误；丙池在电解过程中，不断生成H＋，溶液的pH减小，故C错误；丁池电解氯化镁溶液生成氯气、氢气和Mg(OH)2沉淀，根据反应过程中的电子得失守恒可得关系式：Cl2～Mg(OH)2，丁池中生成标准状况下1 120 mL Cl2时，可得Mg(OH)2的物质的量为＝0.05 mol，质量为0.05 mol×58 g/mol＝2.9 g，故D正确。 【变式3-2】（2025·广西北海·一模）相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法不正确的是(　　) A．a电极的电极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ B．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜 C．电池放电过程中，Cu(1)电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得160 g NaOH 【答案】B 【解析】浓差电池放电时，两个电极区的浓度差会逐渐减小，当两个电极区硫酸铜溶液的浓度完全相等时，停止放电，电池放电过程中，Cu(1)电极上发生使Cu2＋浓度降低的还原反应，作为正极，Cu(2)电极上发生使Cu2＋浓度升高的氧化反应，作为负极，则在右侧的电解池中，a为电解池的阴极，H2O得到电子发生还原反应生成H2，b为电解池的阳极，H2O失去电子发生氧化反应生成O2。a为电解池的阴极，电极反应为4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，A项正确；因溶液呈电中性，a电极附近产生了OH－，必须让Na＋通过c膜向a电极移动，则c为阳离子交换膜，b电极附近产生了H＋，必须让SO通过d膜向b电极移动，则d为阴离子交换膜，B项错误；Cu(1)为正极，得到电子，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C项正确；电池从开始工作到停止放电，正极区硫酸铜溶液的浓度由2.5 mol·L－1逐渐降低到1.5 mol·L－1，负极区硫酸铜溶液的浓度由0.5 mol·L－1逐渐升高到1.5 mol·L－1，正极反应消耗Cu2＋的物质的量为2 L ×(2.5－1.5)mol·L－1＝2 mol，电路中转移4 mol 电子，电解池的阴极生成4 mol OH－，即阴极区可得4 mol氢氧化钠，其质量为160 g，D项正确。 【变式3-3】（2025·山东日照·一模）某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是(　　) A.乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极 B.甲池通入CH4的电极反应式为CH4＋8e－＋10OH－===CO＋7H2O C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原来的状态 D.甲池中消耗0.56 L(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生2.90 g固体 【答案】B 【解析】甲池为燃料电池，通入甲烷的是负极，通入氧气的是正极，电流由正极流出经过乙、丙池最终流向负极。乙、丙池是电解池，乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，丙池中，阳极是与乙池相连的电极，发生的是氯离子失去电子的氧化反应，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气。乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极，故A正确；甲池通入CH4的电极为负极，失去电子，电极反应式为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O，故B错误；乙池发生的是电解池反应，两极析出的分别是Cu和O2，因此加入CuCO3或CuO后溶液能够复原，故C正确；甲池中正极电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，0.56 L(标准状况下)O2物质的量为0.025 mol，转移电子0.1 mol，根据丙池中，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气，转移0.1 mol电子，减少0.1 mol氢离子，生成0.1 mol氢氧根离子，镁离子和氢氧根离子结合为氢氧化镁，理论上最多产生0.05 mol氢氧化镁，质量为0.05 mol×58 g/mol＝2.90 g，故D正确。 题型04 考查电化学原理在环境保护中的应用 【解题通法】电化学原理在环境保护中的应用解题思路 利用电化学原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。 【例4】（2025·四川绵阳·一模）为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是(　　) A．a、b分别为电源的负极、正极 B．电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－===C2O C．为增强溶液导电性，左池中可加入少量Na2C2O4溶液 D．右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 【答案】B 【解析】左池发生的反应为CO2得电子被还原为H2C2O4，M极作阴极，电解池阴极与电源负极相连，则a为电源的负极，b为电源的正极，A正确；左池发生的电极反应应为2CO2＋2e－＋2H＋===H2C2O4，B错误；为增强溶液导电性，同时为减少杂质，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正确；右池为电解池的阳极区，H2O失电子发生氧化反应生成O2和H＋，D正确。 【变式4-1】（2025·宁夏银川·一模）某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，工作原理如图所示。经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀随废水排出，从而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法不正确的是(　　) A．阴极区发生的电极反应包括：2H＋＋2e－===H2↑ B．还原Cr2O的主要方式是Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O C．废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率 D．电解槽工作时，Cr2O通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室 【答案】D 【解析】耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，在阴极区，H＋得电子，发生的电极反应包括：2H＋＋2e－===H2↑，A正确；在阳极区，Fe失电子生成的Fe2＋还原Cr2O，主要方式是Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B正确；若废水的pH过高，会直接与Fe2＋反应生成Fe(OH)2沉淀，影响Cr2O的还原，若pH过低，会将Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀溶解，都会降低铬的去除率，C正确；电解槽工作时，因为Cr2O要进入阳极区被Fe2＋还原，所以Cr2O通过阴离子交换膜从阴极室进入阳极室，D错误。 【变式4-2】（2025·湖南·二模）电浮选凝聚法处理酸性污水的工作原理如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．铁电极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ B．通入甲烷的石墨的电极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O C．为了增强污水的导电能力，可向污水中加入适量食盐 D．若左池石墨电极产生44.8 L气体，则消耗0.5 mol甲烷 【答案】D 【解析】铁连接原电池的正极，为电解池的阳极，被氧化，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ ，故不选A；通甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH4＋4CO－8e－===5CO2＋2H2O，故不选B；加入的使导电能力增强的电解质必须是可溶于水的、不参与电极反应的盐，可用食盐，故不选C；未说明标准状况，无法计算，故选D。 【变式4-3】（2025·河南·二模）利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A的反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol 【答案】C 【解析】由反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A为负极，电极B为正极，电流由正极经导线流向负极，故A正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮与OH－反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；当有4.48 L即0.2 mol NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.2 mol×(4－0)＝0.8 mol，故D正确。 题型05 考查电化学有关计算 1.根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2.根据电子守恒计算 (1)用于串联电路中阴阳两极产物、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相等。 (2)用于混合溶液中电解的分阶段计算。 3.根据关系式计算 根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 【解题通法】电化学有关计算常用解题步骤 (1)正确书写电极反应式，注意阳极本身是否发生反应，当溶液中有多种离子放电时，注意离子放电的顺序性和阶段性。 (2)根据得失电子守恒和各电极反应式，逐步计算各电极不同阶段的生成物的物质的量。由此得出各电极质量的变化或各电极产生气体体积的定量关系。 【例5】（2025·海南海口·一模）我国科学家采用双极膜实现连续合成氨，电解装置工作原理如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在电流作用下分别向两极迁移。 下列说法错误的是(　　) A.催化电极a上的电势低于催化电极b B.工作一段时间后，右室中c(OH－)不变 C.生成氨气和氧气的质量比为17∶64 D.若使用铅酸蓄电池作电源，获得1 mol NH3时，铅酸蓄电池中有8 mol H2O生成 【答案】B 【解析】由示意图可知，催化电极a上的电极反应为6H2O＋NO＋8e－===NH3↑＋9OH－，电极a为阴极；催化电极b上的电极反应为8OH－－8e－===2O2↑＋4H2O，电极b为阳极。催化电极a(阴极)上的电势低于催化电极b(阳极)，故A正确；当电路中转移8 mol e－时，右室消耗8 mol OH－，同时生成4 mol H2O，且双极膜会向右室迁移8 mol OH－，因此右室中c(OH－)减小，故B错误；由电极方程式可知，8e－～NH3～2O2，因此生成的m(NH3)∶m(O2)＝17∶32×2＝17∶64，故C正确；铅酸蓄电池放电方程式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O～2e－。当生成1 mol NH3时，电路中转移8 mol e－，由铅酸蓄电池的方程式可知铅酸蓄电池对应生成8 mol H2O，故D正确。 【变式5-1】（2025·陕西·二模）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A.a是电源的负极 B.通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 【答案】C 【解析】根据题图，结合题意知，石墨电极Ⅱ上H2O发生氧化反应产生O2，故石墨电极Ⅱ是阳极，则b是电源的正极、a是电源的负极，A项正确；石墨电极Ⅱ上H2O放电产生O2和H＋：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，通电一段时间后，石墨电极Ⅱ附近溶液显酸性，能使石蕊显红色，B项正确；电解时，Cu2＋在石墨电极Ⅰ上放电生成Cu，左室中Cl－通过阴离子交换膜进入中间室，故CuCl2溶液的浓度减小，C项错误；由Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O和阳极反应式可得Fe2O3～O2，故产生O2的体积是×0.01 mol×22.4 L·mol－1×103 mL·L－1＝336 mL，D项正确。 【变式5-2】（2025·江西·二模）复分解电渗析(Electrodialysis Metathesis，EDM)具有重组和浓缩离子的独特性能，基于四隔室结构特点，通过离子重组可发生类似复分解反应，将少量的低溶解度(或不溶解)的盐类转化为高溶解度的盐。图中所示为复分解电渗析装置，以KCl和NaNO3为原料制备无氯钾肥(KNO3)并回收NaCl。下列说法错误的是(　　) A.浓缩B室中的产品为KNO3，为使产品纯净，该室进液口宜选择蒸馏水 B.阳极所选电解质溶液宜选择一定浓度的NaOH溶液，其电极反应方程式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C.阴极每产生11.2 L H2(标准状况下)，淡水A室有1 mol Cl－进入到浓缩A室中 D.该复分解电渗析装置中①③⑤选择阳离子交换膜为宜，②④选择阴离子交换膜为宜 【答案】A 【解析】由题干图示信息可知，左侧电极接电源的正极作阳极，右侧电极接电源的负极作阴极，电解质中的阳离子由左向右移动，阴离子由右往左移动，故离子交换膜③为阳离子交换膜，K＋进入浓缩B室，离子交换膜④为阴离子交换膜，硝酸根离子进入浓缩B室，②为阴离子交换膜，Cl－进入浓缩A室，⑤为阳离子交换膜，Na＋进入阴极室，①为阳离子交换膜，Na＋进入浓缩A室，据此分析解题。由分析可知，离子交换膜③为阳离子交换膜，K＋进入浓缩B室，离子交换膜④为阴离子交换膜，硝酸根离子进入浓缩B室，则浓缩B室中的产品为KNO3，由于蒸馏水导电性太差，为使产品纯净，该室进液口宜选择稀的KNO3溶液以增强导电性，而不选择蒸馏水，A错误；由分析可知，①为阳离子交换膜，Na＋进入浓缩A室，故阳极所选电解质溶液宜选择一定浓度的NaOH溶液，阳极发生氧化反应，故其电极反应方程式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，B正确；由分析可知，阴极电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阴极每产生11.2 L即＝0.5 mol H2(标准状况下)，则电路上转移1 mol电子，故淡水A室有1 mol Cl－进入到浓缩A室中，C正确；由分析可知，该复分解电渗析装置中①③⑤选择阳离子交换膜为宜，②④选择阴离子交换膜为宜，D正确。 【变式5-3】（2025·吉林松原·一模）羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池－电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是(　　) A.a极1 mol Cr2O参与反应，理论上NaCl溶液中离子数不变 B.电池工作时，b极附近pH减小 C.右侧装置中，c、d两极产生气体的体积比(相同条件下)为3∶7 D.d极区苯酚被氧化的化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O 【答案】C 【解析】由图示结合题意分析可知左侧为原电池装置，右侧为电解池装置，且a极反应为Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，b极反应为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，据此回答。a极Cr2O得电子生成Cr(OH)3，所以a是正极、b是负极；又a极反应Cr2O＋6e－＋7H2O===2Cr(OH)3＋8OH－，则a极1 mol Cr2O参与反应转移6 mol电子，OH－通过阴离子交换膜进入NaCl溶液中；b是负极，转移6 mol电子时有6 mol H＋通过阳离子交换膜进入NaCl溶液中，OH－、H＋反应生成水，理论上NaCl溶液中离子数不变，A正确；电池工作时，b极反应为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，b极附近pH减小，B正确；右侧为电解装置，c是阴极，c极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，d为阳极，d极反应式为H2O－e－===·OH＋H＋，C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O，转移28 mol电子，c极生成14 mol氢气，d极生成6 mol二氧化碳气体，所以两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶3，C错误；d极区苯酚被·OH氧化为二氧化碳，反应的化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O，D正确。 题型06 考查电化学装置中离子交换膜的分析 1.离子交换膜的分类和应用 2.实例分析 用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用： ①平衡电荷，形成闭合回路； ②防止Cl2和H2混合而引起爆炸； ③避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量； ④避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。 3.水溶液中电解制备金属钴的装置示意图 4.多室电化学装置思维流程 【解题通法】含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 【例6】（2025·浙江舟山·一模）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。A.由分析可知，左室有生成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；B.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；C.由分析可知，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；D.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。 【变式6-1】（2025·江苏·二模）双极膜在电场作用下可以提供OH－和H＋。科学家通过使用双极膜电渗析法来捕获和转化海水中的CO2，其原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.与电源正极相连一极为电极X B.隔膜1、隔膜2均为阳离子交换膜 C.循环液1和循环液2中的成分相同 D.该方法可以同时将海水进行淡化 【答案】B 【解析】电极X上发生反应：Fe(CN)＋e－===Fe(CN)，电极X上发生得电子的还原反应，X作阴极，应与电源负极相连，故A错误；由电极X反应可知，循环液1中负电荷数增加，为平衡溶液中电荷，则海水中的钠离子应通过隔膜1进入左室；电极Y反应为Fe(CN)－e－===Fe(CN)，循环液2中负电荷数减少，为平衡溶液中电荷，则循环液中钾离子应通过隔膜2进入左室，这样才能保持循环液中的离子不出现交换，故B正确；由图中信息可知循环液1中最终含Fe(CN)、循环液2中最终含Fe(CN)，两者成分不同，故C错误；由上述分析可知海水中钠离子最终移向阴极区，但氯离子不能通过双极膜进入阳极区，同时钠离子最终仍在处理后的海水中，因此不能实现海水淡化，故D错误。 【变式6-2】（2025·黑龙江佳木斯·一模）一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是(　　) A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C.MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O D.电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O 【答案】A 【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，K＋从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误；Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D正确。 【变式6-3】（2025·辽宁·二模）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法错误的是(　　) A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小 B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C.乙室电极反应式为LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－ D.若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 【答案】C 【解析】电池工作时，左边装置中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，Co2＋在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO－失去电子后，H＋、金属阳离子通过阳膜移向甲室，甲室溶液pH减小，A正确；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，C错误；依据电子守恒，乙室消耗的H＋比负极CH3COO－反应产生的H＋多，因而需补充盐酸，B正确；根据转移电子守恒，可知没有进行溶液转移时，乙室Co2＋增加的质量是甲室Co2＋减少质量的2倍，而实际二者倍数为＝1.5<2，故此时已进行过溶液转移，D正确。 题型07 考查原电池与电解池的综合应用 第一步：准确判断池的类型 这是解题的基石。看是否有外接电源：有电源为电解池，无电源一般为原电池。对于多装置组合，先找出原电池（通常有自发反应，如两种活泼性不同的电极），其余则为电解池。 第二步：区分并命名电极 原电池：相对活泼的电极作负极，发生氧化反应；不活泼的电极作正极，发生还原反应。 电解池：与外电源正极相连的为阳极，发生氧化反应；与负极相连的为阴极，发生还原反应。切忌混淆名称。 第三步：书写电极反应式 分析溶液中的离子种类，根据放电顺序（阳离子得电子能力、阴离子失电子能力）和电极材料是否参与反应，准确书写两极的半反应式。确保得失电子数守恒。 第四步：统观全局，综合计算 将各个池的电极反应式关联起来，整个回路中电子转移总数相等，这是进行粒子数目、pH变化或质量计算的关键。遵循法拉第定律，进行定量计算。 【例7】如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析错误的是(　　) A．闭合K1构成原电池，闭合K2构成电解池 B．闭合K1，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋ C．闭合K2，铁棒不会被消耗 D．闭合K1，石墨棒周围溶液pH逐渐减小 【答案】D 【解析】闭合K1构成原电池，铁棒是负极，铁失去电子，铁棒上发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，B正确；闭合K2构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极不会被消耗，C正确；闭合K1构成原电池，石墨棒是正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，D错误。 【变式7-1】“容和一号”铁铬液流电池的总反应为Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋。闭合K1，断开K2时，工作原理如图所示，其中a电极上涂有固态氢化铋(BiHx)。下列说法错误的是(　　) A．充电时，a电极连接电源的负极 B．放电时，正极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋ C．放电时，H＋从a极区移向b极区 D．充电时，BiHx只起导电的作用 【答案】D 【解析】充电时为电解池，根据总反应：Fe3＋＋Cr2＋Fe2＋＋Cr3＋可知，Cr3＋发生得电子的还原反应生成Cr2＋，a电极为阴极，应连接电源的负极，A正确；放电时，b电极为正极，Fe3＋发生得电子的还原反应生成Fe2＋，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，B正确；电池放电时，a电极为负极，b电极为正极，则H＋从a极区移向b极区，C正确；充电时，Cr3＋发生得电子的还原反应生成Cr2＋，左侧发生的反应为BiHx ＋ Cr3＋===Bi＋Cr2＋＋H，BiHx起导电和转移电子的作用，D错误。 【变式7-2】如图是铅酸蓄电池的工作原理示意图，已知放电时电池反应为PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO===2PbSO4＋2H2O。下列有关说法正确的是(　　) A．K与N连接时，该装置中电能转化为化学能 B．K与N连接时，H＋向负极移动 C．K与M连接时，a为电源的负极 D．K与M连接时，阳极附近溶液的pH逐渐增大 【答案】C 【解析】K与N连接时，该装置是原电池，放电过程中化学能转化为电能，A错误；形成原电池时H＋向正极移动，B错误；K与M连接时，装置进行充电过程，Pb作为原电池的负极连接到电源的负极，所以a是电源的负极，C正确；K与M连接时，阳极生成PbO2和H＋，附近溶液的pH逐渐减小，D错误。 【变式7-3】Mg-Li1－xFePO4是一种新型二次电池，其装置的示意图如下(Li＋透过膜只允许Li＋通过)。下列说法正确的是(　　) A．断开K1、闭合K2，右室的电极为阳极，Li＋发生还原反应 B．断开K2、闭合K1，右室的电极反应式：Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4 C．断开K2、闭合K1，外电路中通过a mol电子时，左室溶液质量增加12a g D．该二次电池的总反应为xMg＋xLi2SO4＋2Li1－xFePO4xMgSO4＋2LiFePO4 【答案】B 【解析】断开K1、闭合K2，该装置为电解池，右室的电极与外接电源的正极相连作阳极，LiFePO4中的铁元素发生氧化反应，A错误；断开K2、闭合K1，该装置为原电池，右室的电极为正极，得电子发生还原反应，电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe－===LiFePO4，外电路中通过a mol电子时，左室有0.5a mol Mg溶解，同时有a mol Li＋移向右室，因此左室溶液质量增加为＝5a g，B正确、C错误；该二次电池的总反应为xMg＋xLi2SO4＋2Li1－xFePO4xMgSO4＋2LiFePO4，D错误。 题型08 考查电解原理在物质制备中的应用 1．电解原理常用于物质的制备 具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实现。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成的目的。 2．多室电解池的分析思路 【例8】一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为直流电源的正极 B．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ C．工作时，乙池中溶液的pH不变 D．若有1 mol离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 mol气体 【答案】D 【解析】A项，电解法制备铬，则Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，错误；B项，阴极反应式为Cr3＋＋3e－===Cr，错误；C项，工作时，甲池中硫酸根离子移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，错误；D项，若有1 mol离子通过A膜，即丙池产生1 mol氢离子，则理论上阳极生成0.25 mol氧气，正确。 【变式8-1】NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为Pb B．阳极反应式为ClO2＋e－===ClO C．交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2 D．制备18.1 g NaClO2时理论上有0.2 mol Na＋由交换膜左侧向右侧迁移 【答案】C 【解析】二氧化氯转化为NaClO2(亚氯酸钠)的过程发生了还原反应，应该发生在阴极，所以a是负极，b是正极，若直流电源为铅酸蓄电池，则b极为正极，应该是PbO2，故A错误；由总反应式2ClO2＋2NaCl===2NaClO2＋Cl2知，交换膜左边NaOH的物质的量不变，在阳极上氯离子失电子，发生氧化反应，产生氯气，气体X为Cl2，故B错误、C正确；Na＋由交换膜右侧向左侧迁移，故D错误。 【变式8-2】如图为通过EFC剑桥法用固体二氧化钛(TiO2)生产海绵钛的装置示意图，其原理是在较低的阴极电位下，TiO2(阴极)中的氧解离进入熔融盐，阴极最后只剩下纯钛。下列说法正确的是(　　) A．阳极的电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑ B．阴极的电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－ C．通电后，O2－、Cl－均向阴极移动 D．石墨电极的质量不发生变化 【答案】B 【解析】电解池的阳极上O2－发生失电子的氧化反应，电极反应式为2O2－－4e－===O2↑，A错误；电解池的阴极上发生TiO2得电子的还原反应，电极反应式为TiO2＋4e－===Ti＋2O2－，B正确；电解池中，电解质里的阴离子O2－、Cl－均移向阳极，C错误；石墨电极会和阳极上产生的O2发生反应，产生CO、CO2气体，电极本身被消耗，质量减小，D错误。 【变式8-3】以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置如图： 上述装置工作时，下列有关说法正确的是(　　) A．乙池电极接电池正极，气体X为H2 B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池 C．NaOH溶液Z比NaOH溶液Y浓度小 D．甲池电极反应：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 【答案】C 【解析】分析装置图可知放出氧气的电极为阳极，电解质溶液中OH－放电生成O2，c(H＋)增大，CO结合H＋生成HCO，出口为碳酸氢钠，电极反应为4CO＋2H2O－4e－===4HCO＋O2↑，D错误；气体X为阴极上溶液中H2O电离的H＋得到电子生成H2，电极连接电源负极，A错误；电解池中阳离子移向阴极，钠离子移向乙池，B错误；阴极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y比NaOH溶液Z浓度大，C正确。 题型09 电化学原理在环境保护中的应用 利用电化学原理把污染物去除或把有毒物质变为无毒或低毒物质，具有易于控制、无污染或少污染、高度灵活性和经济性等优点。 【例9】用铁和石墨作电极电解酸性废水，可将废水中的PO以FePO4(不溶于水)的形式除去，其装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．若X、Y电极材料连接反了，则仍可将废水中的PO除去 B．X极为石墨，该电极上发生氧化反应 C．电解过程中Y极周围溶液的pH减小 D．电解时废水中会发生反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋＋4PO===4FePO4↓＋2H2O 【答案】D 【解析】根据题意分析可知，X电极材料为铁，Y电极材料为石墨。若X、Y电极材料连接反了，铁就不能失电子变为离子，也就不能生成FePO4，A错误；Y极为石墨，该电极上发生还原反应，B错误；电解过程中Y极发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，氢离子浓度减小，溶液的pH增大，C错误；铁在阳极失电子变为Fe2＋，通入的氧气把Fe2＋氧化为Fe3＋，Fe3＋与PO反应生成FePO4，D正确。 【变式9-1】H2S有剧毒，石油化工中常用以下方法处理石油炼制过程中产生的H2S废气。先将含H2S的废气(其他成分不参与反应)通入FeCl3溶液中，过滤后将溶液加入到以铁和石墨棒为电极的电解槽中电解(如图所示)，电解后的溶液可以循环利用。下列有关说法不正确的是(　　) A．过滤所得沉淀的成分为S和FeS B．与外接电源a极相连的电极的电极反应式：Fe2＋－e－===Fe3＋ C．与外接电源b极相连的是铁电极 D．外电路中有0.20 mol的电子发生转移时，反应得到氢气2.24 L(标准状况) 【答案】A 【解析】将H2S通入FeCl3溶液中，H2S被铁离子氧化为S，即发生反应：2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋，所以过滤所得沉淀的成分为S，A错误；与b极相连的电极上氢离子得电子生成氢气，故为阴极，所以与a极相连的电极为阳极，阳极上亚铁离子失电子生成铁离子，即电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，B正确；如果Fe与外接电源的a极相连，则Fe作阳极失电子，导致溶液中的亚铁离子不能失电子，所以铁电极只能和b极相连，C正确；阴极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，当外电路中有0.20 mol电子发生转移时，会生成 0.10 mol氢气，在标准状况下的体积为2.24 L，D正确。 【变式9-2】为实现碳回收，我国科学家设计的用电化学法还原CO2制备草酸的装置如图所示。下列有关该装置的说法中错误的是(　　) A．a、b分别为电源的负极、正极 B．电解装置左池发生的电极反应为2CO2＋2e－===C2O C．为增强溶液导电性，左池中可加入少量Na2C2O4溶液 D．右池电解质溶液为稀硫酸，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 【答案】B 【解析】左池发生的反应为CO2得电子被还原为H2C2O4，M极作阴极，电解池阴极与电源负极相连，则a为电源的负极，b为电源的正极，A正确；左池发生的电极反应应为2CO2＋2e－＋2H＋===H2C2O4，B错误；为增强溶液导电性，同时为减少杂质，左池可加入少量Na2C2O4溶液，C正确；右池为电解池的阳极区，H2O失电子发生氧化反应生成O2和H＋，D正确。 【变式9-3】利用反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O构成电池的方法，既能实现有效消除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能，装置如图所示，下列说法不正确的是(　　) A．电流从右侧电极经过负载后流向左侧电极 B．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜 C．电极A的反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋ D．当有4.48 L NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.8 mol 【答案】C 【解析】由反应6NO2＋8NH3===7N2＋12H2O可知，反应中NO2为氧化剂，NH3为还原剂，则电极A为负极，电极B为正极，电流由正极经导线流向负极，故A正确；原电池工作时，阴离子向负极移动，为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜，防止二氧化氮与OH－反应生成硝酸盐和亚硝酸盐，导致原电池不能正常工作，故B正确；电解质溶液呈碱性，则负极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O，故C错误；当有4.48 L即0.2 mol NO2(标准状况)被处理时，转移电子的物质的量为0.2 mol×(4－0)＝0.8 mol，故D正确。 题型10 综合考查电化学原理及其应用大题 解答电化学原理及其应用大题，需建立系统化的分析框架，其核心流程如下： 1. 审题定性，区分装置类型 关键判断：是否存在外接电源。有电源为电解池，无电源为原电池。对于多池串联系统，通常最活泼电极所在的装置为原电池，其余为电解池。 2. 准确判定电极与反应 原电池：活泼电极作负极（失电子，氧化），不活泼电极/导体作正极（得电子，还原）。 电解池：连接电源正极的为阳极（失电子，氧化），连接电源负极的为阴极（得电子，还原） 书写电极反应式是得分关键。务必考虑电解质环境（酸碱性）、离子放电顺序及电极材料是否参与反应（如金属作阳极会主动溶解）。 3. 构建逻辑关联，进行综合计算 将各个电极反应式通过电子转移守恒联系起来。整个回路中转移电子数相等，这是进行一切定量计算（产物的量、pH变化、电极质量增减）的核心依据。 若是二次电池，需明确放电为原电池、充电为电解池，且电极反应互为逆过程。 4. 评价应用，阐述原理 对于原理应用题（如金属防腐、工业电解、新能源电池），需将上述电极反应分析的结果，与实际功效（如精炼、镀层、产氢）、优缺点（效率、成本、污染）及技术原理相结合作答。 遵循“定性→定电极→写反应→找关联→算定量→评应用”的策略，能有效破解复杂电化学大题。 【例10】(1)制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为______________________________。电解后，________________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水可得到Na2S2O5。 (2)KIO3也可采用“电解法”制备，装置如图所示。 ①写出电解时阴极的电极反应式：__________________________________________。 ②电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为__________，其迁移方向是____________。 【答案】(1)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋　a (2)①2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑　②K＋　由阳极区到阴极区 【解析】(1)根据装置图可知左侧为阳极，溶质为H2SO4，实际放电的是水电离出的OH－，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。电解过程中，阳离子(H＋)向右侧移动，则a室中SO＋H＋===HSO，NaHSO3浓度增大。 (2)①观察电解装置图知，惰性电极a为阳极，惰性电极b为阴极，在碱性条件下，阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。 【变式10-1】A、B、C、D均为石墨电极，E、F为两种活泼金属，这两种金属元素均位于短周期，且位置相邻，E能与NaOH溶液反应。按图示接通线路，反应一段时间。 (1)判断装置的名称：甲池为__________(填“电解池”或“原电池”，下同)，乙池为________________________________________________________________________。 (2)F极为__________(填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为__________；B极为______(填“正极”“负极”“阳极”或“阴极”)，电极反应式为________________。 (3)溶液会变蓝的是__________(填“a”或“b”)，U形管中先变红的是__________(填“C”或“D”)极附近的溶液，U形管中发生的总反应为____________________。 (4)已知烧杯和U形管中的溶液均足量，当烧杯中有38.1 g I2生成时，甲池中溶液的质量会减少________ g。 【答案】(1)电解池　原电池　(2)正极　2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　阴极　Cu2＋＋2e－===Cu　　 (3)a　D　2H2O＋2KCl2KOH＋H2↑＋Cl2↑　(4)12 【解析】(1)该整套装置为原电池与电解池连接的装置，由题意知E为Al，F为Mg，则乙池为原电池，甲池为电解池。(2)E为Al，则E极为负极，F极为正极，正极上H2O得电子生成H2，故正极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A连接正极，即A极为阳极，故B极为阴极，阴极上Cu2＋得电子生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。(3)溶液变蓝，说明I－发生氧化反应生成I2，因E极为负极，故D极为阴极、C极为阳极，阳极发生氧化反应，故a中溶液会变蓝；U形管中为KCl-酚酞溶液，溶液变红说明生成了OH－，D极(阴极)的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则D极附近溶液先变红。电解KCl溶液时，阳极上生成Cl2，阴极上生成H2和KOH，故总反应为2H2O＋2KCl2KOH＋H2↑＋Cl2↑。 (4)由得失电子守恒可得关系式：2I2～4e－～2Cu～O2，则n(Cu)＝n(I2)＝＝0.15 mol ，而n(O2)＝n(I2)＝0.075 mol，故甲池中溶液减少的质量为0.15 mol×64 g·mol－1＋0.075 mol×32 g·mol－1＝12 g。 【变式10-2】(1)汞曾被用于氯碱工业，示意图如图1。水银电解室中间为石墨电极，底部循环流动的水银为阴极，电解过程中形成钠汞齐(Na·nHg，即钠汞合金)。则气体b为__________(填化学式)，水银电解室中发生总反应的离子方程式为_______________________________。 (2)剑桥大学科研团队以CaCl2熔融盐在800～1 000 ℃下电解TiO2提取钛，模拟装置如图2，TiO2电极发生反应：__________________，阳极会产生CO2气体，原因是_______________(用必要的化学用语表述)。 【答案】(1)H2　2Na＋＋2Cl－＋2nHg2Na·nHg＋Cl2↑ (2)TiO2＋4e－===Ti＋2O2－　石墨电极为阳极，发生反应：2O2－－4e－===O2↑，高温下氧气与石墨反应产生二氧化碳：O2＋CCO2 【解析】(1)水银电解室中间为石墨电极，底部循环流动的水银为阴极，从新鲜盐水进入生成淡盐水知该水银电解室消耗NaCl，失电子生成氯气，则解汞室上面进水被消耗，得电子生成气体b为H2；水银电解室中发生总反应的离子方程式为2Na＋＋2Cl－＋2nHg2Na·nHg＋Cl2↑。(2)根据题意，以CaCl2熔融盐在800～1 000 ℃下电解TiO2提取钛，所以TiO2电极为阴极，石墨电极为阳极，阴极反应：TiO2＋4e－===Ti＋2O2－。 【变式10-3】如图，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中的X为阳离子交换膜。请按要求回答相关问题： (1)甲烷燃料电池的负极反应为______________________________________________。 (2)石墨(C)极的电极反应为________________________________________________。 (3)若在标准状况下，有2.24 L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成气体的体积为____________ L；丙装置中阴极析出铜的质量为__________g。 (4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如图)。若使用硫酸钠溶液作电解质溶液，阳极选用__________作电极。 【答案】(1)CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O　(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　(3)4.48　12.8　 (4)铁(或Fe) 【解析】(1)甲烷燃料电池负极上发生氧化反应，即甲烷在负极上被氧化。在KOH溶液中甲烷被氧化后生成碳酸钾，负极反应为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。(2)原电池的负极与电解池的阴极相连，铁极为阴极，则C极为阳极，在C极上发生氧化反应，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑。(3)n(O2)＝＝0.1 mol，甲池中正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，由转移电子守恒知，经过甲、乙、丙装置的电子的物质的量为0.4 mol。乙池中的铁电极的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，V(H2)＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L。丙池中精铜为阴极，发生还原反应，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，n(Cu)＝＝0.2 mol，m(Cu)＝0.2 mol×64 g·mol－1＝12.8 g。 1.（2025·重庆卷）下图为AgCl-Sb二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M极为正极 B．放电时，N极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag的同时将消耗 D．充电时，M极上反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，N电极上发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：，M电极为负极，电极反应为，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【解析】由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误；由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4molAg，同时消耗，C错误；充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确；故选D。 2.（2025·广东卷）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a和图c，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上 A．负极反应的催化剂是ⅰ B．图a中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低 C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变 D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同 【答案】C 【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：。 【解析】由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误；图a中，ⅰ到ⅱ过程为获得第一个电子的过程，根据题中信息，获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，B错误；氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：，同时，反应负极每失去1个电子，就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C正确；由图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误；故选C。 3.（2025·甘肃卷）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水()电解系统(如下图)。以新型为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是 A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B．在外电路中，电子从电极1流向电极4 C．电极3的反应为： D．理论上，每通过2mol电子，可产生 【答案】D 【分析】由图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1为负极，发生氧化反应，电极反应式为：Mg-2e-+2OH-=Mg(OH)2，电极2为正极发生还原反应，电极反应式为：H2O+2e-=H2↑+2OH-，右侧为电解池，电极3为阳极，产生氧气，电极4产生阴极，产生氢气。 【解析】催化剂生长在泡沫镍电极上可加快电解速率，提高催化效率，A正确；根据分析，电极1是负极，电极4为阴极，电子从电极1流向电极4，B正确；由分析可知，电极3为阳极，发生氧化反应，生成氧气，电极3的反应为：，C正确；根据分析可知，电极2和电极4均产生氢气，理论上，每通过2mol电子，可产生2molH2，D错误；故选D。 4.（2024·福建卷）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含有机溶液。放电过程中产生，充电过程中电解LiCl产生。下列说法正确的是 A．交换膜为阴离子交换膜 B．电解质溶液可替换为LiCl水溶液 C．理论上每生成，需消耗2molLi D．放电时总反应： 【答案】D 【分析】放电过程中产生，由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极； 【解析】放电过程中负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成，A错误；锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B错误；充电过程中电解LiCl失去电子发生氧化反应产生：，锂离子在阴极得到电子发生还原生成锂单质：，则每生成，同时生成2mol Li；放电过程中，消耗6mol Li，同时生成4mol LiCl，则整个充放电过程来看，理论上每生成，需消耗1mol Li，C错误；由分析，放电过程中，正极氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为和LiCl，负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，总反应为，D正确；故选D。 5.（2025·四川卷）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的数目保持不变 B．放电时、还原为，理论上需要氢原子 C．充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为 【答案】A 【分析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根，，正极水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，正极区发生反应为(注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为阴极，电极为阳极，据此解答。 【解析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：，当转移3mol电子时，消耗，同时正极区会有通过离子交换膜进行补充，净消耗1mol，故负极区游离的数目会减少，故A错误；氢原子将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，还原为，由化合价变化可知，得到8mol电子，所以理论上需要氢原子，故B正确；充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确；充电时，电池阴极反应式为，阳极反应式为，总反应为，故D正确；故选A。 6.（2025·湖北卷）某电化学制冷系统的装置如图所示。和在电极上发生相互转化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动实现制冷。装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断比稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后和离子结构的改变 【答案】B 【分析】由图可知，左侧电极发生反应，则左侧为阳极，右侧电极反应为，则右侧电极为阴极，据此解答。 【解析】由分析可知，阴极反应为，A正确；已知②处的电解液温度比①处的低，则可推断是吸热反应，无法推断和的稳定性，B错误；多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C正确；题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应）本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子：和因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D正确；故选B。 7.（2025·广东卷）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上减少；电极材料每转移1mol电子，对应的理论容量为。下列说法错误的是 A．充电时Ⅱ为阳极 B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C．放电时负极反应为： D．充电时16gS能提供的理论容量为 【答案】B 【分析】放电时，电极Ⅱ上减少，说明MnO2转化为Mn2+，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正极，由于电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为：；则电极Ⅰ为原电池负极，MnS失去电子生成S和Mn2+，负极反应为：。 【解析】由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：，反应消耗，溶液的pH升高，B错误；由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：，C正确；根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为，每消耗16gS，即0.5molS，转移1mol电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A⋅h，D正确；故选B。 8.（2025·北京卷）用电解溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 A．，说明实验i中形成原电池，反应为 B．，是因为ii中电极Ⅱ上缺少作为还原剂 C．，说明iii中电极I上有发生反应 D．，是因为电极I上吸附的量：iv>iii 【答案】D 【分析】按照图1电解溶液，石墨1为阳极，发生反应，石墨1中会吸附少量氧气；石墨2为阴极，发生反应，石墨2中会吸附少量氢气；图2中电极Ⅰ为正极，氧气发生还原反应，电极Ⅱ为负极。 【解析】由分析可知，石墨1中会吸附少量氧气，石墨2中会吸附少量氢气，实验i会形成原电池，，反应为2H2+O2=2H2O，A正确；因为ii中电极Ⅱ为新石墨，不含有H2，缺少作为还原剂，故导致，B正确；图2中，电极Ⅰ发生还原反应，实验iii中新石墨可能含有空气中的少量氧气，c＞0，说明iii中电极I上有发生反应，C正确；，实验iii与实验iv中电极Ⅰ不同，，是因为电极I上吸附的量：iv>iii，D错误；故选D。 9.（2024·广西卷）某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF6的二甲氧基乙烷作电解质溶液。放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是 A．外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g B．充电时，阳极电极反应为： C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变 D．电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换 【答案】A 【分析】放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌，则右侧电极为负极，Na失电子生成Na+；Na+透过允许Na+通过的隔膜从右侧进入左侧，则左侧为正极。 【解析】外电路通过1mol电子时，负极有1molNa失电子生成Na+进入右侧溶液，溶液中有1molNa+从右侧进入左侧，并与正极的Na3-xV2(PO4)3结合，则理论上两电极质量变化的差值为2mol×23g/mol=46g，A错误；充电时，左侧电极为阳极，Na3V2(PO4)3失电子生成Na3-xV2(PO4)3，则阳极电极反应为：，B正确 ；放电一段时间后，负极产生的Na+的物质的量与负极区通过隔膜进入左极区的Na+的物质的量相同，进入左极区的Na+与参加左侧正极反应的Na+的物质的量相同，所以电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变，C正确 ；Na能与水反应，所以电解质溶液不能用NaPF6的水溶液替换，D正确；故选 A。 10.（2024·浙江卷）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图： 下列说法正确的是 A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子 B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应： C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果 D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应 【答案】B 【解析】图1为牺牲阳极的阴极保护法，牺牲阳极一般为较活泼金属，其作为原电池的负极，其失去电子被氧化；图2为外加电流保护法，阳极材料为辅助阳极，其通常是惰性电极，本身不失去电子，电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子，如海水中的，A不正确；图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面积累的电子很多，除了海水中的放电外，海水中溶解的也会竞争放电，故可发生，B正确；图2为外加电流保护法，理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好；腐蚀电流会随着环境的变化而变化，若外加电压保持恒定不变，则不能保证抵消腐蚀电流，不利于提高对钢闸门的防护效果，C不正确；图1当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明钢闸门被保护，钢闸门不发生化学反应，图2中当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，说明钢闸门被保护，辅助阳极上发生了氧化反应，D不正确；综上所述，本题选B。 11.（2025·安徽合肥·三模）下图为一种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池示意图，放电时a极生成偶氮苯()。下列有关说法正确的是 A．放电时电极a为正极 B．充电时和由左向右移动 C．放电时每生成偶氮苯，外电路转移 D．充电时极的电极反应为： 【答案】C 【分析】根据电池示意图，放电时a极生成偶氮苯()，则由化合价升高，a电极为负极，电极反应式为：-= +，则b电极为正极，电极反应式为：，充电时反应刚好反向进行，据此分析解答 【解析】根据分析，放电时电极a为负极，A错误；充电时b电极为阳极，a电极为阴极，和向阴极移动，即从右向左移动，B错误；根据分析中的负极电极反应式可知，放电时每生成偶氮苯，外电路转移，C正确；充电时b电极为阳极失去电子，而且电解质为碱性环境，无参加反应，正确的电极反应式为：，D错误；故选C。 12.（2025·福建厦门·二模）以废塑料(聚丁二酸丁二酯)和生物质源马来酸()为原料无膜共电解生产琥珀酸()的工作原理如图。下列有关说法正确的是 A．的水解反应为 B．阳极电极反应式为： C．理论上电解过程转移，最终至少可获得琥珀酸 D．若略去碳酸化步骤，可简化分离提纯过程并提高经济效益 【答案】C 【分析】由图可知，左侧电极为电解池的阳极，碱性条件下氢氧化镍在阳极失去电子发生氧化反应生成碱式氧化镍和水，电极反应式为Ni(OH)2—e—+ OH—=NiOOH+H2O，放电生成的碱式氧化镍碱性条件下与丁二醇反应生成氢氧化镍、丁二酸根离子和水，离子方程式为+8NiOOH+2OH— +8Ni(OH)2；右侧电极为阴极，水电离出的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e—=H2↑，放电生成的氢气与反应生成，+H2，反应得到的溶液经碳酸化、盐酸沉淀得到琥珀酸。 【解析】由结构简式可知，聚丁二酸丁二酯一定条件下发生水解反应生成丁二酸和丁二醇，反应的化学方程式为，故A错误；由分析可知，左侧电极为电解池的阳极，碱性条件下氢氧化镍在阳极失去电子发生氧化反应生成碱式氧化镍和水，电极反应式为Ni(OH)2—e—+ OH—=NiOOH+H2O，故B错误；由题意可知，聚丁二酸丁二酯水解生成1mol丁二醇时，生成1mol丁二酸，由分析可知，电解过程转移8xmol电子时，阳极消耗xmol丁二醇、生成xmol，阴极生成4xmol，所以理论上生成琥珀酸的物质的量为6xmol，故C正确；由图可知，向溶液中通入二氧化碳碳酸化时，二氧化碳转化为碳酸氢钠，说明电解所得溶液呈碱性，若略去碳酸化步骤，会使盐酸沉淀步骤消耗盐酸的量增大，导致经济效益降低，故D错误；故选C。 13.（2025·湖北黄冈·二模）北京大学庞全全团队2025年在《自然》发表的研究中，开发了一种新型玻璃相硫化物固态电解质材料，其结构中引入了氧化还原活性碘，可通过氧化还原介导加速硫的固-固转化反应。该电池正极采用MOFs衍生的三维碳纳米笼(HCNC)负载硫()，负极为锂金属，电解质为LBPSI。装置示意图如下 关于该全固态锂硫电池，以下说法错误的是 A．放电时，正极反应有： B．充电时，电路中每转移1mol电子，有16g的硫被氧化 C．固态电解质LBPSI中，通过氧化还原反应相互转化促进硫转化 D．衍生碳纳米笼的主要作用是吸附多硫化物并提供电子传导路径 【答案】B 【分析】如图，电池正极采用MOFs衍生的三维碳纳米笼(HCNC)负载硫()，负极为锂金属，电解质为LBPSI，放电时，负极电极反应式为，正极电极反应式为，据此回答。 【解析】放电时，正极发生还原反应，得到电子与结合生成，根据得失电子守恒和电荷守恒，正极反应式为，A正确；充电时，阳极反应为，每转移16mol电子，有8molS（即256g）被氧化，所以电路中每转移1mol电子，被氧化的硫的质量为，但这里是中的硫被氧化，不是单质硫直接被氧化，B错误；由题中信息可知，固态电解质LBPSI中，通过氧化还原反应相互转化，可加速硫的固-固转化反应，C正确；MOFs衍生的三维碳纳米笼(HCNC)负载硫()作正极，其具有高比表面积，能吸附多硫化物并提供电子传导路径，D正确；故选B。 14.（2025·河南·三模）热再生电池堆—CO2电化学还原池系统(TRBs一CO2RR)可回收烟气中的低温余热并将其转化为电能，同时实现CO2转化利用，其工作原理如图。 下列说法正确的是 A．装置Ⅱ中化学能转化为电能 B．可从Pt电极产生气体中分离并回收CO2 C．碳毡处的电极反应：Cu+4CH3CN-e-=[Cu(CH3CN)4]+ D．阴离子交换膜每通过2molHCO，就生成3molCO 【答案】B 【分析】由系统名称“热再生电池堆 — CO2电化学还原池系统”判断右测装置Ⅱ为CO2电化学还原池系统，即电解池，左侧为电池堆(即原电池)。左侧装置原电池的电极反应式为负极：(泡沫铜)Cu + 4CH3CN - e- = [Cu(CH3CN)4]+，正极：(碳毡)Cu2+ + 4CH3CN + e- = [Cu(CH3CN)4]+，右侧电解池的电极反应式为阳极：(Pt极)4HCO3- - 4e- = O2↑ + CO2↑ + 2H2O ，阴极：(Ag/C极)CO2 + 2e- + H2O = CO + 2OH-。 【解析】装置Ⅱ为电解池，电能转化为化学能，A错误；Pt极产生O2和CO2，可从产生气体中分离并回收CO2，B正确；碳毡处的电极反应为Cu2+ + 4CH3CN + e- = [Cu(CH3CN)4]+，C错误；阴离子交换膜每通过2 mol HCO3-，电路中转移2 mol 电子，生成 1mol CO，D错误；故选B。 15.（2025·江苏·三模）一种储电制氢装置如图所示，该装置晚间通过转化储存电力，为白天制氢提供能量。下列说法正确的是 A．晚间储电时，电极A应与电源的负极相连 B．白天制氢时，溶液中从左室向右室移动 C．储电时的总反应为 D．理论上生成，溶液中减少64g 【答案】C 【分析】该装置晚间通过转化储存电力，则晚间对应电解池原理，将电能转化为化学能，B为阴极，与电源的负极相连，A为阳极，与电源的正极相连；白天制氢为原电池，将化学能转化为电能，A为正极，B为负极。 【解析】由分析可知，晚间储电时对应电解池原理，A为阳极，与电源的正极相连，A错误；白天制氢时是原电池，A为正极，B为负极，溶液中为阳离子，从右室向左室移动，B错误；储电时，阳极发生：，阴极发生，则总反应为，C正确；，每生成，转移的电子为2mol，由知，溶液中减少的，对应的=32g，D错误；故选C。 16.（2025·贵州贵阳·二模）一种水性电解液可充电电池如图所示。下列叙述错误的是 A．放电时，M电极是正极 B．放电时，N电极反应： C．充电时，Ⅱ区中溶液的浓度减小 D．充电时，转移，Ⅲ区溶液质量减少 【答案】D 【分析】装置放电时，Zn电极为负极，Zn失电子产物与电解质反应，生成，负极反应式为：，同时K+透过阳离子交换膜向Ⅱ区移动；正极为MnO2，MnO2得电子产物与电解质反应，生成Mn2+等，正极反应为：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，同时透过阴离子交换膜向Ⅱ区移动；据此分析； 【解析】根据分析可知，放电时，M电极是正极，A正确；根据分析可知，放电时，N为负极，电极反应：，B正确；根据分析可知，充电时M为阳极、N为阴极，K+透过阳离子交换膜向Ⅲ区移动，透过阴离子交换膜向Ⅰ区移动；Ⅱ区中溶液的浓度减小，C正确；根据分析可知，充电时，Ⅲ区电极反应为，转移，K+透过阳离子交换膜向Ⅲ区移动，溶液质量增重，D错误；故选D。 17.（2025·河北衡水·一模）乙醛酸(OHCCOOH)可用作调香剂和定香剂，工业上可以利用如图装置制备乙醛酸。下列说法错误的是 A．电极电势：b＞a B．左侧的电极反应式：HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O C．若c为稀硫酸，当生成1mol乙醛酸时，阳极区质量减少16g D．若c为稀硫酸和乙二醛的混合溶液，制备乙醛酸的效率明显提高 【答案】C 【分析】由电解装置目的及原料乙二酸的位置，可确定左侧为阴极，电极反应式为HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O，右侧为阳极，即a为电源负极，b为电源正极，据此分析解题。 【解析】由分析可知，a为电源负极，b为电源正极，电极电势b＞a，A正确；由分析可知，左侧的电极反应式为HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O，B正确；当生成1mol乙醛酸时转移电子的物质的量为2mol，若c为稀硫酸，阳极的电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2，当电路中通过电子的物质的量为2mol时，生成0.5molO2，同时有2molH+穿过离子交换膜进入左侧，导致阳极区质量减少18g，C错误；若c为稀硫酸和乙二醛的混合溶液，阳极区也可生成乙醛酸，即会发生反应OHCCHO+H2O-2e-=OHCCOOH+2H+，则制备乙醛酸的效率明显提高，D正确；故选C。 18.（2025·河南·一模）我国福州大学和清华大学学者研制组装的乙醇电池系统具有良好的充放电循环稳定性，工作原理如图所示，可以实现污水脱硝、能源转化以及化学品合成的协同增效。下列说法错误的是 A．放电时，正极的电极反应式： B．充电时，通过离子交换膜由左侧移向右侧 C．充放电过程中，储液罐甲的液流体系中可分离出 D．充电时，阴极的电极反应式： 【答案】B 【分析】由图可知，放电时，Zn失去电子生成，则Zn板为负极，电极方程式为：，正极为硝酸根离子被还原为氨气， 正极的电极反应式：，此时通过离子交换膜由左侧移向右侧；充电时，阴极的电极反应式：，阳极的乙醇被氧化为乙酸，电极方程式为：，此时通过离子交换膜由右侧移向左侧，且生成的氨气和醋酸反应生成，据此解题。 【解析】由分析可知，放电时，正极的电极反应式：，A正确；由分析可知，充电时通过离子交换膜由右侧移向左侧，B错误；充放电过程中，分别产生氨气和醋酸，二者反应生成，故储液罐甲的液流体系中可分离出，C正确；由分析可知，充电时，被还原为Zn，则阴极的电极反应式：，D正确；故选B。 19.（2024·北京东城·一模）一种能捕获和释放的电化学装置如下图所示。其中a、b均为惰性电极，电解质溶液为溶液。当连接时，极区溶液能捕获通入的。下列说法错误的是 A．连接时，极发生反应： B．连接时，连接电源正极 C．连接时，a极区的值增大 D．该装置通过“充电”和“放电”调控极区溶液，捕获和释放 【答案】C 【分析】当连接时，极区溶液能捕获通入的二氧化碳，说明与直流电源负极相连的b电极为电解池的阴极，电极反应式为，a电极为阳极，在阳极失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为—e—=；连接时，该装置为原电池，b电极为负极，电极反应式为+2OH——2e-=2H2O+，a电极为正极，在正极得到电子发生还原反应生成，电极反应式为+e-=，则该装置通过“充电”和“放电”调控极区溶液pH，捕获和释放二氧化碳。 【解析】由分析可知，当连接时，b电极为电解池的阴极，电极反应式为2H2O++2e-=+2OH—，故A正确；由分析可知，当连接时，b电极为电解池的阴极，a为阳极，与连接电源正极相连，故B正确；由分析可知，连接时，a电极为正极，在正极得到电子发生还原反应生成，则a极区的值减小，故C错误；由分析可知，该装置通过“充电”和“放电”调控极区溶液pH，捕获和释放二氧化碳，故D正确；故选C。 20.（2025·江西萍乡·二模）我国科技工作者设计了如图所示的可充电电池，以为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺（PDA）以捕获CO2，使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是 A．放电时，多孔碳纳米管电极反应为 B．充电时，通过阳离子交换膜从左室传递到右室 C．会捕获，让原本正极的气-液-固三相反应变为液-固两相反应，利于加快反应速率 D．放电时，每转移电子，理论上可转化 【答案】B 【分析】放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极，电极方程式为：、Mg电极为负极，电极方程式为：，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极，电极方程式为：，Mg电极为阴极，电极方程式为：。 【解析】根据分析，放电时，多孔碳纳米管电极反应为，A正确；根据分析，充电时左室为阴极，Mg2+应从右室通过阳离子交换膜到左室，B错误；根据题意可知，电解液中加入1，3-丙二胺（PDA）可以捕获CO2，使气相CO2进入液相的PDA中，让原本正极的气-液-固三相反应变为液-固两相反应，利于加快反应速率，C正确；根据放电时的电极反应式可知，每转移2mol电子，有2molCO2参与反应，因此每转移1mol电子，理论上可转化1molCO2，D正确；故选B。 21.（2025·广东·一模）全钒液流电池是利用不同价态的含钒离子在酸性条件下发生反应的原理，该电池储能容量大、使用寿命长。利用该电池电解处理含废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d电极均为惰性电极。下列说法不正确的是 A．全钒液流电池放电时，a电极的电极反应式为 B．c电极为阴极，隔膜2为阴离子交换膜 C．装置乙中p口流出液的溶质中含有 D．当装置乙中产生气体的总体积为33.6L（标准状况）时，装置甲中理论上有通过质子交换膜 【答案】D 【分析】由图可知，乙装置为电解池，c极为阴极，水在阴极得到电子发生还原反应生成和：，通过阳离子交换膜进入X区，与反应生成，p口流出氨水；d极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成和：，通过阴离子交换膜进入Y区，q口流出；甲装置为原电池，与c极相连的b极为原电池的负极，二价在负极失去电子发生氧化反应生成：；与d极相连的a极为正极，在酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成离子：，据此分析解答。 【解析】根据分析，全钒液流电池放电时，a电极为正极，电极反应式为：，A正确；根据分析，c电极为阴极；中的通过阴离子交换膜进入Y区，则隔膜2为阴离子交换膜，B正确；根据分析，装置乙中X区为阴极区，中的通过阳离子交换膜进入X区，与反应生成，则p口为X区出口，流出液含，C正确；装置乙产生的气体为和，标准状况下气体中，根据电子转移守恒，可得，则、，根据电极反应式可知转移电子数为2mol；则装置甲放电时，转移电子数等于通过质子交换膜的数，故为2mol，D错误；故选D。 22.（2025·湖南衡阳·一模）我国某科研团队研究了一种电催化合成苯胺，同时获得乙醇的方法，其装置如图，工作时双极膜将解离为和并分别向两侧移动。 下列说法错误的是 A．催化电极N为阳极，通过双极膜向左侧移动 B．催化电极M上的反应为 C．单位时间内生成苯胺与乙醇的物质的量之比为3：2 D．以10 A的电流(电流效率为)电解40 min，可获得2.76g乙醇 【答案】C 【解析】催化电极N上转化为，发生氧化反应，故N为阳极；双极膜解离出的为阳离子向阴极移动，A正确；催化电极M上硝基苯转化为苯胺，极反应式为：，B正确；阴极M生成1mol苯胺转移6mol e-，阳极N生成1mol乙醇转移4mol e-，由电子守恒可知n(苯胺):n(乙醇)=2:3，C错误；电流效率96.5%时，实际电量，转移电子。生成乙醇需，故，质量，D正确，故选C。 23.（2025·山东·二模）我国某研究团队近期研发了以双极膜(该膜可将水解离成H+和并定向通过)为交换膜的酸碱隔离电解液新型可充电锌锰干电池，工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．放电时，Zn电极电势比MnO2极电势高 B．放电时，双极膜中阴、阳离子分别向左、右移动 C．放电时，正极电极反应式为 D．充电时，当电路中转移0.2mol电子，电解质溶液1质量减少6.5g 【答案】B 【分析】如图，放电时为原电池，Zn电极为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为：；充电时为电解池，Zn电极为阴极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为：，MnO2电极为阳极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为，据此回答。 【解析】放电时为原电池，Zn电极为负极，为正极，原电池中负极电势比正极低，故Zn电极电势比极电势低，A错误；放电时为原电池，双极膜解离出H⁺（阳离子）和OH⁻（阴离子），原电池内电路中，阳离子移向正极（右），阴离子移向负极（左），即阴离子OH⁻向左移动，阳离子H⁺向右移动，B正确；由分析知，放电时，正极电极反应式为：，C错误；充电时阴极反应为，转移0.2mol电子生成0.1mol Zn（6.5g，沉积于电极），同时生成0.4mol 。但充电时双极膜中H⁺移向阴极，与反应生成水，溶液质量变化不仅涉及离子转化，还包括水的生成，实际减少量不等于6.5g，D错误；故选B。 24.（2025·陕西咸阳·二模）利用电化学富集海水中锂的电化学系统如图所示。该电化学系统的工作步骤如下： ①启动电源Ⅰ，所在腔室的海水中的进入结构而形成； ②关闭电源Ⅰ和海水通道，启动电源Ⅱ，使中的脱出进入腔室Ⅱ． 下列说法错误的是 A．启动电源Ⅰ时，电极Ⅰ上产生，发生氧化反应 B．膜a为阴离子交换膜 C．启动至关闭电源Ⅰ，若转化为，则电极Ⅰ上生成气体的物质的量与转化的的物质的量的比值为 D．启动电源Ⅱ时，电极的电极反应式为 【答案】B 【分析】由题意知，启动电源Ⅰ，使海水中进入结构形成可知二氧化锰中锰的化合价降低，为阴极，电极反应式为，电极Ⅰ为阳极，连接电源正极；关闭电源Ⅰ和海水通道，启动电源Ⅱ，中的脱出进入腔室Ⅱ，可知电极Ⅱ为阴极，电极反应式：；阳极的电极反应式：； 【解析】启动电Ⅰ时，，的化合价降低，得电子，发生还原反应，电极为阴极，若，则电极反应式为；同理启动电源Ⅱ时，电极为阳极。启动电源Ⅰ时，电极Ⅰ为阳极，电极上发生氧化反应，电极反应式为，A正确；由题意可知，关闭电源Ⅰ和海水通道，启动电源Ⅱ，使中的脱出进入腔室Ⅱ，所以膜a为阳离子交换膜，B错误；由上述分析可知，启动至关闭电源Ⅰ，若生成，则每转化，电路中转移电子，结合电极Ⅰ的电极反应式可知，电极Ⅰ生成，则电极Ⅰ生成气体的物质的量与转化的的物质的量的比值为，C正确；启动电源Ⅱ时，，的化合价升高，失电子，发生氧化反应，电极为阳极，电极反应式为，D正确；故选B。 25.（2025·江西赣州·二模）羟基自由基()有极强的氧化性。我国科学家设计的一种能将苯酚氧化为和的原电池—电解池组合装置如图所示(M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是 A．该装置工作时，电子流动方向为b→c、d→a B．该装置工作时，Ⅰ区域溶液pH增大 C．电极d生成的氧化苯酚的化学方程式为 D．当电极b消耗时，电极c、d两极共产生气体15.68L(标准状况) 【答案】D 【分析】根据信息可知左侧为原电池，其中b电极苯酚失电子被氧化为和，为失电子的负极，则a是正极，和a相连的d是阳极，和b相连的c是阴极。 【解析】电子从原电池负极流出，经导线流入电解池阴极；从电解池阳极流出，经导线流入原电池正极。该装置中，b为原电池负极，a为原电池正极，c为电解池阴极（连接b），d为电解池阳极（连接a），故电子流动方向为b→c、d→a，A正确；Ⅰ区域为原电池正极区，发生还原反应：，反应生成OH-，溶液碱性增强，pH增大，B正确；苯酚（）被氧化为CO2和H2O，根据原子守恒和得失电子守恒可写出方程式，C正确；电极b消耗0.05mol苯酚时，转移电子0.05×28=1.4mol。电解池阴极c（水电离的H+放电）：2H2O + 2e-=H2↑+2OH-，生成H2，体积(0.7×22.4)L=15.68L，阳极电极反应为，并进一步发生，则生成的体积为，故c、d两极共产生气体，D错误；故选D。 26.（2025·湖南长沙·一模）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．电池冷端电极电势高于热端电极电势 B．该新型热敏电池放电时，热端的电极反应式为 C．锂离子电池充电过程中，通过LiPON薄膜移向b极 D．对锂离子电池充电时，热端电极转移xmol电子，b极生成 【答案】A 【分析】根据锂离子电池反应为可知，放电时，发生反应，得到电子，即b极作正极，即a极为负极。充电时，a极为阴极，b极为阳极。 【解析】由分析可知，对锂离子电池充电时，热端接锂离子的a极，故热端为负极，冷端为正极，冷端电极电势高于热端电极电势，A项正确。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，B项错误。在锂离子电池充电过程中，通过电解质隔膜(LiPON薄膜)移向电池的阴极(即a极)，C项错误。对锂离子电池充电时，由电极反应知，每生成转移电子，D项错误；故选A。 27.（2025·陕西榆林·一模）为了减少工业烟气中余热与的排放，科研人员设计了一种热再生电池——二氧化碳电化学还原池系统，消除的同时产生和CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．装置中A电极作正极，发生还原反应 B．电池工作时，电子从A电极经过外电路流向D电极，再经过电解质溶液流回C电极，最后经外电路流回B电极 C．阴极的电极反应为 D．电池工作时，C电极生成2.24L氧气，A电极质量减少12.8g 【答案】C 【分析】由装置图可知A电极上发生反应：，则A电极为原电池的负极，B电极为正极，正极发生反应：，则电极D为阴极，电极反应：，C电极为阳极，电极反应：，据此分析解答。 【解析】装置中A电极上发生反应：，A电极作负极，发生氧化反应，A项错误；电子不经过溶液，B项错误；根据分析可知，阴极的电极反应为，C项正确；未指明是否为标准状况，无法计算，D项错误；故选C。 28.（2025·安徽阜阳·二模）科研团队研发的强酸(IBA)单液流电池，通过引入使得进行多电子转移，从而提高电池的安全性和能量密度。其工作原理如图所示，下列说法正确的是 A．放电时，向电极M移动 B．放电时，右室每消耗0.1mol ，左室有22.4g 生成 C．充电时，阳极区存在反应： D．充电时，阴极区pH增大 【答案】C 【分析】由图可知，放电时，M电极失去电子生成，电极M是负极，则电极N为正极，正极存在反应、、，结合二次电池的工作原理，分析作答。 【解析】放电时，阳离子向正极移动，N为正极，则放电时，向电极N移动，A错误；由分析可知，放电初期和的物质的量为1∶2，最终分别生成和，共得到14个电子，根据得失电子守恒可知右室每消耗0.1mol ，转移的电子为1.4mol，左室生成的为0.7mol，质量为，B错误；由分析可知电池放电时正极存在反应，那么充电时，阳极区存在反应：，C正确；充电时，M为阴极，充电时，阳离子向阴极移动，即氢离子向电极M移动，即阴极区pH减小，D错误；故选C。 29.（2025·安徽·一模）我国科学家发明了一种可充电电池，其工作原理如下图： 下列说法错误的是 A．充电时，向电极移动 B．充电时，阴极附近溶液的增大 C．放电时，电池总反应为 D．放电时，当电路中转移电子时，正极区溶液质量增加 【答案】D 【分析】Zn-MnO2电池在放电过程中，锌作为负极被氧化，而二氧化锰作为正极被还原。充电过程则是相反的，即电解反应，阳极(二氧化锰电极)发生氧化反应，阴极(锌电极)发生还原反应。 【解析】充电时，阳离子(如)应该向阴极(锌电极)迁移， A正确；充电时的阴极发生的反应应该是，阴极处会产生，使得溶液的升高，B正确；根据分析可知，放电时，电池总反应为，C正确；根据上面的分析，正极的放电反应是，得电子。当转移电子时，对应的的物质的量为，正极区溶液质量增加，由电荷守恒进入溶液中，质量减少，则正极质量应减少：，D错误；故选D。 30.（2025·浙江·三模）一种从高炉气回收制储氢物质HCOOH的综合利用示意图如下所示。已知：物质B的电解效率(生产B所用的电子)/n(通过电极的电子)。下列说法中不正确的是 A．在分解池中发生的化学反应为 B．玻碳电极为阳极，电极反应式为 C．离子交换膜为质子交换膜 D．若生成HCOOH的电解效率为60%，当电路中转移1mol电子时，阴极室溶液的质量增加14.2g 【答案】D 【分析】由图，高炉气中二氧化碳被饱和碳酸钾吸收生成碳酸氢钾，分解池中碳酸氢钾受热分解为碳酸钾和水、二氧化碳，二氧化碳进入电解池，电解池右侧水失去电子发生氧化生成氧气，为阳极，左侧二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸，为阴极； 【解析】在分解池中发生的化学反应为碳酸氢钾受热分解为碳酸钾和水、二氧化碳，，A正确；玻碳电极为阳极，电极反应为水失去电子发生氧化生成氧气，，B正确；由分析，电解池左侧反应为：，则右侧氢离子迁移到左侧，离子交换膜为质子交换膜，C正确；当电路中转移1mol电子时，生成HCOOH的电解效率为60%，则阴极室吸收1mol×60%÷2=0.3mol（为13.2g），同时迁移过来1mol氢离子（为1g），由图可知，反应副反应，生成1mol×40%÷2=0.2mol氢气（为0.4g），阴极室溶液的质量增加13.2g+1g-0.4g=13.8g，D错误；故选D。 / 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 $