微专题 多池、多室、离子交换膜的电化学装置（培优讲义）（全国通用）2027年高考化学一轮复习高效培优系列

该高中化学高考复习讲义聚焦多池串联、多室装置、离子交换膜及电化学计算等核心考点，按“装置判断-膜功能分析-离子迁移-定量计算”逻辑梳理知识，通过考情解读、核心梳理、重难突破、分层集训环节，帮助学生构建电化学问题解题框架。 讲义以真实工业情境（如CO₂电还原、海水淡化）为载体，创新采用“模型拆解+膜功能关联”教学法，如通过双极膜多室装置分析培养科学思维与证据推理能力。设置基础演练、能力进阶、真题实战分层练习，配合解题技巧指导，助力学生高效突破难点，为教师把控复习节奏提供系统支持。

微专题 多池、多室、离子交换膜的电化学装置 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 知识・归纳梳理（知识导图 核心梳理 方法归纳） 知识点01 多池串联装置图的判断 知识点02 多池电解池的分类 知识点03 离子交换膜 知识点04 电化学的有关计算 重难・核心突破（核心提炼 解题技巧 命题探究） 考向01 有外接电源的串联装置 考向02 无外接电源的串联装置 考向03 单一隔膜在电化学装置中的应用 解题技巧 离子交换膜的应用方法 考向04 双极膜多室电化学装置 考向05 多膜多室电化学装置 解题技巧 多级膜的应用方法 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1.了解串联装置的连接特点，会判断多池装置中的原电池和电解池。 2.掌握离子交换膜、多池、多室电化学装置问题分析的一般方法。 3.能熟练运用得失电子守恒、关系式法等进行有关电化学的计算。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 考点01 多池串联电化学装置 河南卷T12，3分 甘肃卷T12，3分 考点02 多室电化学装置 广东卷T16，4分 河南卷T12，3分 云南卷T11，3分 重庆卷T12，3分 考点03 离子交换膜 北京卷T12，3分 重庆卷T13，3分 安徽卷T11，3分 陕晋青宁卷T12，3分 河北卷T11，3分 湖北卷T12，3分 考情解读 多池、多室与离子交换膜的电化学装置是高考电化学模块的顶端考点和区分度最高的题型，以选择题为主，覆盖全国卷及新高考各省卷。命题以多池串联装置（外接电源与电解池串联、原电池与电解池串联）和隔膜多室装置为载体，深度融合离子交换膜（阳膜、阴膜、质子膜、双极膜）的选择性透过功能。考查重点涵盖：多池类型的判断、电极命名与反应书写、离子迁移方向分析、膜的类型识别与作用分析、pH变化判断及电子守恒定量计算。情境素材高度真实化，聚焦废旧电池回收、海水淡化、CO₂电还原、物质制备等工业场景。试题强调多池联动、多室协同与膜功能的综合推理，是对电化学核心素养的全面考查。 备考策略 备考应立足教材基本模型，构建“装置类型判断→多池关系定位→电极命名→反应书写→膜功能分析→离子迁移与定量计算”的完整解题流程。 一要熟练掌握多池串联的两大模型（外接电源与电解池串联、原电池与电解池串联），能迅速区分原电池与电解池，并运用“各电极得失电子数相等”的原则进行串联分析。 二要深入理解离子交换膜的类型（阳膜、阴膜、质子膜、双极膜）及其功能——选择性透过离子、平衡电荷、隔离物质。 三要强化双极膜、复合膜等新型膜体系的训练，突破陌生工业装置中离子迁移方向判断的难点。 四要通过多池串联与隔膜多室装置，重点突破复杂装置拆解、膜功能与电极反应关联分析及电子守恒计算等核心能力。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识点1 多池串联装置图的判断 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。 3.根据装置特征判断装置类型 串联装置中有非常直观的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等，则该装置为原电池，其余的为电解池，如下图中甲池为原电池，乙、丙池为电解池，且电极A、C为阳极，电极B、D为阴极。 4.串联电路的解题流程 知识点2 多池电解池的分类 1.三室电解池 利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。 （1）阴极的NO被还原为N，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋N＋H2O，N通过阳离子交换膜进入中间室； （2）阳极的NO被氧化为N，电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋，N通过阴离子交换膜进入中间室。 根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。 2.四室电解池 利用“四室电渗析法”制备H3PO2（次磷酸），其工作原理如图所示： 电解稀硫酸的阳极反应式：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2P通过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应式：　2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室。 知识点3 离子交换膜 1.离子交换膜的类型 (1)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。 (4)双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H+和OH-可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。 2.离子交换膜的作用 在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成危险等。 知识点4 电化学的有关计算 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 （1）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： 4e-~ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) （2）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，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 重难・核心突破 考向01 有外接电源的串联装置 【例1】（2026·河南许昌·三模）如图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B是电源的两极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是（　　） A.电源A极是负极 B.电解一段时间后，向乙中通入一定量的HCl气体，可能使其恢复到原来的浓度 C.欲用丙装置给生铁铸件镀铜，G应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液 D.C、F电极上收集到的气体在相同状况下的体积相同 【答案】B 【解析】向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色，说明F极上有OH－产生，则F极为阴极，C、E为阳极，电源A极是正极，A错误；若NaCl溶液足量，电解一段时间后，阴极生成氢气，阳极生成氯气，因此向乙中通入一定量的HCl气体，可能使其恢复到原来的浓度，B正确；欲用丙装置给生铁铸件镀铜，镀件作阴极，镀层金属作阳极即H应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液，G为Cu，C错误；C电极为阳极，生成的气体为氧气，F电极为阴极，生成的气体为氢气，生成1 mol氧气和1 mol氢气时，转移电子的物质的量分别为4 mol和2 mol，在同一电路中，转移的电子数相同，C、F电极上收集到的气体在相同状况下的体积之比为1∶2，D错误。 【变式探究】（2026·甘肃武威·模拟预测）如图串联装置中，通电一段时间后，发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，甲中产生4.48 L气体（标准状况下）。下列说法不正确的是（　　） A.丙中Cu电极质量增加43.2 g B.电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C.向甲中通入0.2 mol氯化氢气体，可使溶液恢复到电解前的状态 D.乙中左侧电极反应式：Cu2＋＋2e－Cu 【答案】A 【解析】乙装置左侧电极表面生成的红色固体为Cu，即乙装置左侧为阴极，右侧为阳极；甲装置中，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极；丙装置中，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极。甲中为电解氯化钾溶液产生氢气和氯气，标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，则各产生0.1 mol氢气和氯气，转移电子数为0.2 mol，丙中Cu电极上生成0.2 mol Ag，质量增加0.2 mol×108 g·mol－1＝21.6 g，A错误；在丙装置中，阳极电极反应式：Ag－e－Ag＋，阴极电极反应式：Ag＋＋e－Ag，所以电解过程中丙溶液pH无变化，B正确；由上述分析可知，甲中阳极生成0.1 mol Cl2，阴极生成0.1 mol H2，则向甲中通入0.2 mol氯化氢气体，可使溶液恢复到电解前的状态，C正确；乙中左侧铜离子放电，电极反应式：Cu2＋＋2e－Cu，D正确。 【变式探究】（2026·陕西西安·模拟预测）为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正、负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是（　　） A.电路中电子的流向随着电极互换而改变 B.电极2上发生的反应为Ag－e－Ag＋ C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D.理论上，电路中通过1 mol电子时，有0.5 mol Li＋富集在右侧电解液中 【答案】C 【解析】为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4＋e－＋Li＋LiFePO4，则电极1为阴极，电极2为阳极，电极3为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：LiFePO4－e－Li＋＋FePO4，实现了锂的提取。保持电源正、负极不变，则电子流向不变，A错误；电极2为阳极，海水中有Cl－，则电极2的电极反应式为Ag－e－＋Cl－AgCl，B错误；通过相同电量，电极1上附着的Li＋的量和电极4上失去的Li＋的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，C正确；根据得失电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路中通过1 mol电子时，有1 mol Li＋富集在右侧电解液中，D错误。 考向02 无外接电源的串联装置 【例2】（2026·广东佛山·二模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是（　　） A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B.甲池中负极反应式为N2H4－4e－N2＋4H＋ C.甲池和乙池中溶液的pH均减小 D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 【答案】C 【解析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极。阴极上Cu2＋得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反应式中不出现H＋，B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小，乙池的总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4 mol，产生0.2 mol Cu，其质量为12.8 g，D错误。 【变式探究】（2026·北京海淀·二模）现以CO、O2、熔融盐Z（Na2CO3）组成的燃料电池，采用电解法处理CO同时制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。下列说法错误的是（　　） A.石墨Ⅰ是原电池的负极，发生氧化反应 B.乙池中，若使用质子交换膜，每生成1 mol N2O5，则有2 mol H＋通过交换膜进入右室 C.石墨Ⅱ的电极反应式：O2＋2CO2＋4e－2C D.若甲池消耗标准状况下的氧气2.24 L，则乙池中产生氢气0.2 mol 【答案】B 【解析】CO在石墨Ⅰ电极上发生氧化反应，则石墨Ⅰ是原电池的负极，A正确；石墨Ⅰ是原电池的负极，则乙池中右室为阴极室，左室为阳极室，在阳极室中发生氧化反应，电极反应式为N2O4－2e－＋2HNO32N2O5＋2H＋，根据电极反应式可知每生成1 mol N2O5，则有1 mol H＋通过交换膜进入右室，B错误；石墨Ⅱ为正极，氧气得电子发生还原反应，电解质为熔融碳酸钠，所以电极反应式为O2＋2CO2＋4e－2C，C正确；若甲池消耗标准状况下的氧气2.24 L即0.1 mol，整个电路转移电子的物质的量为0.4 mol，而乙池中阴极生成氢气的物质的量为0.2 mol，D正确。 【变式探究】（2026·广西南宁·二模）如图所示，某同学设计用NO-空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中的SO2、NO转化为（NH4）2SO4的原理。下列说法正确的是（　　） A.甲、乙装置中NO均被氧化，物质A为HNO3 B.若甲装置中消耗22.4 L O2，则乙装置中SO2和NO转化的物质的量共有2.8 mol C.燃料电池放电过程中负极的电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋ D.该装置中，电子的移动方向为Pt（Ⅰ）→石墨（Ⅱ）→电解质溶液→石墨（Ⅰ）→Pt（Ⅱ） 【答案】C 【解析】甲装置中NO被氧化，乙装置中NO被还原，装置乙中SO2失电子生成S，NO得电子生成N，根据得失电子守恒，生成S、N的物质的量之比为5∶2，乙中生成硫酸铵和硫酸，所以物质A为H2SO4，A错误；非标准状况下，22.4 L O2的物质的量不一定是1 mol，B错误；燃料电池放电过程中，NO在负极失电子生成硝酸，负极的电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋，C正确；电子不能在溶液中移动，该装置中，电子的移动方向为Pt（Ⅰ）→石墨（Ⅱ）、石墨（Ⅰ）→Pt（Ⅱ），D错误。 考向03 单一隔膜在电化学装置中的应用 【例3】（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）复旦大学科研团队研究出了某新型碱性锡金属液流储能电池，其工作原理如下图所示。放电时，负极金属锡转化为，传统体系中易发生歧化，导致电池失效，研究人员引入羟基桥破坏剂(HBD)稳定单体，实现了99.8%库仑效率与超长循环。有关该电池的下列说法错误的是 A．放电时，溶液中向电极B方向移动 B．充电时，阴极反应为： C．离子交换膜a为阳离子交换膜 D．当在电极A上有转化为时，B电极质量减少59.5 g 【答案】D 【分析】放电时，电极Sn（B）为负极，金属锡转化为，发生氧化反应：，电极A为正极，发生还原反应：，充电时，电极Sn（B）为阴极，电极A为阳极。 【解析】放电时，溶液中向负极移动，即向电极B方向移动，A正确；充电时，电极Sn（B）为阴极，得电子被还原为Sn，阴极反应为：，B正确；为维持电荷平衡，阳离子（如K+）通过离子交换膜a迁移，C正确；当在电极A上有转化为时，电极B发生反应：，B电极有0.5 mol Sn析出，质量增加，D错误；故选D。 解题技巧 离子交换膜的应用 【变式探究】（2026·重庆·三模）我国科研团队设计了如下装置，既可将废塑料碱性水解液中的转化为，又可以将中性废水中转化为。下列说法正确的是 A．为电源的负极，发生氧化反应 B．电解一段时间后，阴极区溶液减小 C．阳极电极反应： D．若生成，理论上处理 【答案】C 【分析】电解时，左侧溶液中得到电子，被还原为，左侧为电解池阴极，右侧为电解池阳极。 【解析】电解时，左侧为阴极，连接的电源a为负极，b为电源正极，A错误；阴极反应为，反应生成，阴极区溶液pH增大，B错误；阳极上失电子生成，1 mol反应物参与反应，失去4 mol电子，碱性条件下配平后电极反应为，电荷、原子均守恒，C正确；生成1 mol 转移4 mol电子，1 mol 被还原得到8 mol电子，根据电子守恒，理论上可处理mol ，D错误；故选C。 【变式探究】（2026·安徽合肥·三模）我国科学家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，用于氧化和还原反应耦合的混合电解，工作原理如图1所示。不同催化剂条件下电极反应历程如图2所示。下列说法错误的是       A．Q电极与电源正极相连 B．若有1molH+穿过质子交换膜，则理论上生成 C．电解总反应为 D．产生等量时，使用催化剂比消耗更多电能 【答案】D 【分析】P极：，C元素化合价从+4价降低到+2价，发生还原反应，为阴极，连接电源负极，电极反应为：； Q极：，C元素化合价从-2价升高到+2价，发生氧化反应，为阳极，连接电源正极，电极反应为：； 【解析】由分析可知，Q极发生的氧化反应，为阳极，因此与电源正极相连，A正确；阴极反应中，每消耗2 mol ，生成1 mol （28 g）。因此1 mol 参与反应时，生成0.5 mol ，质量为，B正确；由分析可知，阳极反应为，阴极反应为，根据得失电子守恒并消去电子和，得到总反应，C正确；催化剂不能改变反应的焓变，选择催化剂催化，和选用消耗的电能相同，D错误；故选D。 考向04 双极膜多室电化学装置 【例4】（2026·江苏南通·模拟预测）科学家研发了一种在电催化条件下由氢气和二氧化碳制备甲醇的方法（有少量产生），反应原理如图（M、N均为石墨电极）。已知：在电场作用下，双极膜中水电离出和向两极迁移。下列说法正确的是 A．极为阴极，发生氧化反应 B．双极膜中水电离出的迁移至极区 C．电解一段时间后，M极区域溶液pH减小 D．极每消耗，极消耗的大于 【答案】D 【分析】右边二氧化碳转化为甲醇和一氧化碳，化合价降低，得电子，所以N作阴极；左边氢气失电子，化合价升高，所以M作阳极。 【解析】由题意知，CO2在N极得电子，发生还原反应，作阴极，A错误；M极（阳极）反应为:，N极（阴极）反应为：，因此双极膜中水电离出的向M极迁移，B错误；M极（阳极）反应为:，反应生成H+，同时，双极膜中水电离产生的迁移至M极，与生成的发生中和反应，使M极区域溶液pH基本不变，C错误；极每消耗，转移6mol电子，若全部生成CH3OH，需要1mol CO2，若部分生成CO，则需要更多的CO2，才能消耗6mol电子，由题可知，有少量CO生成，则极每消耗，极消耗的大于，D正确；故选D。 【变式探究】（2026·陕西榆林·三模）利用如图装置捕捉并将其转化为。已知在直流电场作用下双极膜中间层中的解离为和，并分别向两极迁移，同时得到、、高浓度盐酸等产品。下列说法错误的是 A．电极a与电源的负极相连 B．在中间室形成 C．理论上，电路中转移2 mol电子，生成1 mol HCl D．电极b为阳极，电极反应式为 【答案】C 【解析】根据题意可得，氢氧根离子进入碱室将二氧化碳转化为碳酸根，碳酸根通过阴离子交换膜进入中间室与钙离子结合生成碳酸钙沉淀；则电极a为阴极，应连接电源负极，A正确；和反应生成的经阴离子交换膜进入中间室，与结合生成沉淀，B正确；在直流电场作用下双极膜中间层中的解离为和，分别向两极移动，阳极每转移4 mol电子，双极膜提供4 mol进入酸室，酸室生成4 mol HCl。故理论上，电路中转移2 mol电子，生成2 mol HCl，C错误；电极a为阴极，电极b为阳极，阳极发生氧化反应，电极反应式为，D正确；故选C。 考向05 多膜多室电化学装置 【例5】（2026·广东广州·三模）用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B（OH）3]的工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过）。下列有关说法正确的是（　　） A.阴极与阳极产生的气体体积之比为1∶2 B.b极的电极反应式为2H2O－2e－O2↑＋4H＋ C.产品室中发生的反应是B（OH）3＋OH－ D.每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22 g 【答案】D 【解析】由题图可知，b极为阳极，电解时阳极上水失电子发生氧化反应生成O2和H＋，a极为阴极，电解时阴极上水得电子发生还原反应生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c（NaOH）增大，原料室中通过阴膜进入产品室，b极室中H＋通过阳膜进入产品室，在产品室中H＋与B（OH发生反应生成H3BO3，a、b两电极反应式分别为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－、2H2O－4e－O2↑＋4H＋，理论上每生成1 mol H3BO3产品，b极生成1 mol H＋，a极产生0.5 mol H2。 解题技巧 多级膜的应用 【变式探究】（2026·广东茂名·三模）四室电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是（　　） A.b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 B.通电后Ⅲ室中的Cl－透过c迁移至阳极区 C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均增大 D.电池总反应为4NaCl＋6H2O4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑ 【答案】D 【解析】由图中信息可知，左边电极与负极相连，为阴极，右边电极为阳极，所以通电后，阴离子向右定向移动，阳离子向左定向移动，阳极上H2O放电失电子生成O2和H＋，阴极上H2O放电得电子生成H2和OH－；H＋透过c，Cl－透过b，二者在b、c之间的Ⅲ室形成盐酸，盐酸浓度变大，所以b、c分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜；Ⅱ室中的Na＋透过a迁移至Ⅰ室，NaOH的浓度变大，所以a也是阳离子交换膜，A、B错误；电解一段时间后，Ⅰ室中溶液的c（OH－）增大，pH增大，Ⅱ室中为NaCl溶液，pH不变，Ⅲ室中有HCl生成，故c（H＋）增大，pH减小，Ⅳ室中H2O放电生成O2和H＋，同时H＋移向Ⅲ室，使水的量减小，c（H＋）增大，pH减小，C错误。 【变式探究】（2026·四川资阳·模拟预测）利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨，原理如图所示。下列叙述正确的是（　　） A.产品室发生的反应为N＋OH－NH3·H2O B.N室中硝酸溶液浓度：a％＞b％ C.a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 D.M、N室分别产生氧气和氢气 【答案】A 【解析】该装置用电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨，M室为阴极室，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，a膜为阴离子交换膜，M室的OH－通过a膜进入产品室，b膜为阳离子交换膜，N通过b膜进入产品室，产品室发生反应：N＋OH－NH3·H2O，N室为阳极室，电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，c膜为阴离子交换膜，N通过c膜进入N室，N室为硝酸溶液，电解后浓度增大，产品室发生的反应为N＋OH－NH3·H2O，A正确；N室为硝酸溶液，电解后浓度增大，故N室中硝酸溶液浓度：a％＜b％，B错误；a、c为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜，C错误；M、N室分别产生氢气和氧气，D错误。 拔高・分层集训 基础演练 1.（2026·河北衡水·模拟预测）一种锌—氧化铅二次电池装置如图所示，三室电解液分别为硫酸溶液、氢氧化钾溶液和硫酸钾溶液，放电时锌反应生成。下列说法正确的是 A．图中X溶液为硫酸溶液 B．充电时，A极为电源的正极 C．放电时，Y溶液浓度逐渐增大 D．充电时，阳极反应为 【答案】C 【分析】放电时，锌反应生成，说明锌失去电子被氧化，锌棒是电池负极，则是电池正极。 【解析】放电时锌失去电子并结合氢氧根离子生成，说明X溶液为碱性的氢氧化钾溶液，不是硫酸溶液，A错误；放电时锌为负极，则充电时锌为阴极，阴极需连接电源的负极，因此A极为电源的负极，B错误；放电时，左侧X溶液中通过阳离子交换膜M进入Y溶液，右侧Z溶液中通过阴离子交换膜N进入Y溶液，Y为硫酸钾溶液，因此浓度逐渐增大，C正确；放电时正极反应生成难溶的，充电时阳极反应物为，反应式为，不存在游离参与反应，D错误；故选C。 2.（2026·河北衡水·三模）一种“自充电”锌离子水系电池工作原理如图1所示。电池工作一段时间后，通过加入实现“自充电”。电池右侧电极材料为晶体，结构如图2(a)，填充在立方体空隙中(未画出)。下列说法错误的是 A．该装置负极材料需足量 B．“自充电”过程中，作为氧化剂参与反应 C．“自充电”时，每消耗，溶液中增加 D．若晶体发生图2中变化，则中 【答案】C 【解析】Zn为活泼金属，易失电子，所以该电池负极是Zn电极，Zn作为负极反应物，放电过程中不断被消耗，因此负极材料需要足量，A正确；放电后正极发生反应，生成，Fe元素化合价较低；“自充电”时需要将Fe元素氧化为高价，得电子被还原，作氧化剂，B正确；“自充电”时，作为氧化剂，中O从-1价变为-2价，共得到2 mol电子；根据电荷守恒，每转移1 mol电子，就有从电极脱离进入溶液，因此消耗，溶液中增加，C错误；图a中，Fe的离子位于晶胞顶点，均摊后得：有个，有个；a→b的过程中，原有晶胞顶点中的4个中有2个变为，即图b中，顶点的共6个，共2个，均摊后得：有个，有个；位于棱上，数目不变，均摊后得个，根据化合价代数和为0可得，代入数据后得，所以b图晶胞中含有的数目为，根据化学式得，解得，D正确；故选C。 3.（2026·安徽阜阳·二模）氯苯是工业废水中的常见污染物，利用电化学法可将其降解处理，原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极为阴极 B．一段时间后，阴极区溶液pH增大 C．a极的电极反应之一为-26e-+10H2O=6CO2↑+26H+ D．当生成标准状况下13.44 L CO2时，b极上至少生成29.12 L气体A 【答案】C 【解析】该电解池中H+得电子转化为氢气，说明b极为阴极，a极为阳极，A项错误；阴极区发生反应的H+数目与从质子交换膜进入阴极区的H+数目相同，故阴极区溶液pH保持不变，B项错误；a极的电极反应有-2e-+2H2O=+Cl-+3H+、-26e-+10H2O=6CO2↑+26H+，C项正确；标准状况下，13.44 L CO2的物质的量为0.6 mol，则转移电子的物质的量至少为2.6 mol+0.2 mol=2.8 mol，生成的氢气的物质的量至少应为1.4 mol，即31.36 L(标准状况)，D项错误；故选C。 4.（2026·福建莆田·三模）我国研究人员发明了一种水系钾离子电池，该电池以聚酰亚胺和柏林绿为电极材料，钾盐为电解质，其中充放电过程如下图所示。 下列说法正确的是 A．充电时，向电极a迁移 B．放电时，负极反应为 C．当b电极材料组成为时，其中 D．放电时当电极b质量增加7.8 g时，电极a生成0.1 mol Q 【答案】B 【分析】放电时，a极P失电子释放生成Q，发生氧化反应，为原电池负极；b极得电子结合生成，发生还原反应，为原电池正极；充电时a为阴极，b为阳极。 【解析】充电时为电解池，阴离子向阳极移动，充电时b为阳极，故向电极b迁移，A错误；放电时a为负极，P失电子发生氧化反应释放生成Q，电极反应为，B正确；呈电中性，设物质的量为，物质的量为，则，总正电荷等于总负电荷：，解得，，故，C错误；放电时b极反应为，质量增加来自，，转移电子物质的量为0.2mol；根据负极反应，每转移电子生成，故转移0.2mol电子时生成的物质的量为，不为0.1mol，D错误；故选B。 5.（2026·黑龙江哈尔滨·二模）我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的水系电池，其工作示意图如下。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区溶液的pH减小 B．放电时，若消耗1 mol ，则有2 mol K+穿过离子交换膜 C．充电时，电池总反应为 D．充电时，若电路中转移4 mol电子，则阴极区溶液质量理论上增加130 g 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，左边的电极反应方程式为：，其中S的化合价降低，故多孔碳为正极，金属锌为负极，其电极反应方程式为：Zn-2e-+4OH-=；则充电时，阳极为多孔碳，其电极反应方程式为：，阴极为金属锌，其电极反应方程式为：。 【解析】放电时负极反应为，消耗，负极区降低，pH减小，A正确；放电时正极反应为，消耗时转移电子，为平衡电荷，有穿过阳离子交换膜向正极移动，B正确；充电时阳极反应为，阴极反应为，两式相加得总反应，C正确；充电时转移电子，有迁入阴极区（质量为），同时析出（质量，从溶液中析出使溶液质量减少），故转移电子时阴极区溶液质量增加，转移电子时仅增加，并非增加，D错误；故选D。 6.（2026·福建宁德·二模）下图是一种锌-乙二醇/空气双阴极电池，该装置可实现充放电及将乙二醇（）重整为高附加值化学品。下列说法错误的是 A．放电时c是正极 B．充电时可实现乙二醇的重整 C．a极的电极反应式为： D．理论上，11.2 L （标准状况）反应消耗的锌与重整62 g乙二醇时生成的锌质量相同 【答案】D 【分析】锌-乙二醇/空气双阴极电池中锌（Zn）是活泼金属，作负极，失去电子发生氧化反应，即b极为负极，氧气（）在 极得电子发生还原反应，c极为正极；充电过程（电解池）：原电池的负极接电源负极，作阴极，发生还原反应：，极处乙二醇发生氧化反应转化为，极作为阳极。 【解析】放电时，极通入氧气，氧气得电子发生还原反应，为正极，A正确；充电是电解过程，阳极发生氧化反应；乙二醇（）转化为羟基乙酸根（）是氧化反应，因此可以在充电时的阳极（极）发生，可实现乙二醇的重整，B正确；由分析可知，极处乙二醇失去电子被氧化为，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为：，C正确；放电消耗锌：（标况）的物质的量为，消耗0.5mol 转移电子，负极电极方程式为：，消耗 的物质的量为；充电生成锌：乙二醇的物质的量为=，根据C选项的反应式，1 mol 乙二醇失去 4 mol 电子，充电时，阴极生成锌：，可以还原生成 的物质的量为，则11.2 L （标准状况）反应消耗的锌与重整62 g乙二醇时生成的锌质量不相同，D错误；故选D。 7.（2026·吉林·模拟预测）某大学团队设计以与辛胺为原料用电化学方法实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图。下列说法正确的是 A．电极电势：高于 B．若以铅酸蓄电池为电源，则极应与铅酸蓄电池的极相连 C．工作时，每转移2 mol电子，极溶液的质量增加44 g D．极上发生的电极反应为 【答案】A 【分析】由图可知，In/In2O3-x极上CO2被还原生成HCOO-，则In/In2O3-x极为阴极；Ni2P极上辛胺被氧化生成辛腈，则Ni2P极为阳极，据此解答。 【解析】由分析可知，In/In2O3-x极为阴极，Ni2P极为阳极，故极电势高于极电势，A正确；由分析可知，In/In2O3-x极为阴极，需连接电源的负极，铅酸蓄电池放电时Pb为负极，则In/In2O3-x极应与铅酸蓄电池的Pb极相连，B错误；In/In2O3-x极上CO2被还原生成HCOO-，发生电极反应：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-，每转移2 mol电子，消耗1 mol CO2(质量为44 g)，同时有2 mol OH-(质量为17 g)向阳极迁移，则In/In2O3-x极溶液的质量增加44 g-34 g=10 g，C错误；由分析可知，Ni2P极为阳极，辛胺(C8H17NH2)在碱性环境下被氧化生成辛腈(C7H15CN)，N元素化合价不变，C元素化合价升高，结合电荷守恒和原子守恒，Ni2P极上发生的电极反应为，D错误；故选A。 8.（2026·云南文山·三模）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极，电解质溶液为硫酸盐溶液。下列说法不正确的是 A．充电时，a与外接电源的负极相连 B．充电时，电池总反应为 C．放电时，外电路的电流方向为b→a D．放电时，理论上当电路中转移0.2 mol电子时，左室溶液质量减少15.2 g 【答案】D 【分析】全铁液流电池放电时原理为，a极为负极，发生氧化反应，电极材料为负载铁的石墨，b极为正极，发生还原反应，电极材料为石墨；充电时，a极为阴极，发生还原反应，b极为阳极，发生氧化反应，以此作答； 【解析】充电时，a极为阴极，与外接电源的负极相连，A正确；根据分析，充电时，电池总反应为，B正确；放电时，a极为负极，b极为正极，外电路的电流方向为b→a，C正确；放电时，理论上当电路中转移0.2 mol电子时，左室生成0.1 mol，为维持电荷守恒，有0.1mol通过阴离子交换膜由右室移向左室，则左室溶液质量增加5.6 g+9.6 g=15.2 g，D错误；故选D。 9.（2026·陕西渭南·一模）我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，从右向左通过阴离子交换膜 B．充电时，阴极反应为 C．复合石墨电极表面，放电时析氢，充电时氨氧化 D．充电时，每生成3 mol Zn，阳极室溶液质量减小28 g 【答案】D 【分析】由题图可知，充电时，Zn为阴极，发生反应：，复合石墨为阳极，发生反应；放电时，复合石墨为正极，发生反应：，Zn为负极，发生反应：。 【解析】放电时左室Zn是负极，右室复合石墨是正极，阴离子向负极移动，故从右向左通过阴离子交换膜，A正确；由分析可知，充电时，Zn为阴极，发生反应：，B正确；由分析可知，复合石墨电极表面，放电时析氢，充电时氨氧化，C正确；充电时，每生成3 mol Zn，转移电子6 mol，阳极生成1 mol氮气，同时有6 mol 透过阴离子交换膜移向阳极室，故阳极室增加的质量为，D错误；故选D。 10.（2026·广东茂名·三模）羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含有苯酚的废水和含有甲醛的废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的解离为和。下列说法正确的是 A．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成的物质的量之比为6∶7 B．M极为阳极，电极反应式为 C．双极膜中解离出的透过膜a向N极移动 D．每处理12.0 g甲醛，理论上有0.8 mol透过膜b 【答案】A 【分析】M极上转化为，从价变为价，得电子发生还原反应，因此M是阴极，N是阳极。 【解析】设电路中转移总电子为，苯酚（）氧化为，共转移电子，生成，因此苯酚生成物质的量为；甲醛氧化为，共转移电子，生成，因此甲醛生成物质的量为； 二者比值为，A正确；M是阴极不是阳极，且电极反应为得电子反应，正确电极反应为，B错误；电解池中阳离子向阴极（M极）移动，是阳离子，因此透过膜向M极移动，不是向N极移动，C错误意；甲醛摩尔质量为，甲醛物质的量为；中为价，被氧化为（C为价），甲醛转移电子，因此甲醛转移电子；每转移电子，有透过膜，因此理论上有透过膜，D错误；故选A。 能力进阶 11.（2026·北京朝阳·二模）某电化学制冷系统的装置如图所示(该装置仅通过热交换区与环境进行热量交换，其他区域绝热)。电解液温度：①>③、②>④。 下列说法不正确的是 A．电极M连接的是电源的正极 B．该装置通过热交换区2实现制冷 C． D．左池实现了电能、化学能转化为热能，右池实现了热能转化为电能、化学能 【答案】D 【分析】由图可知，电极M发生反应[Fe(CN)6]4--e−=[Fe(CN)6]3-，则电极M为阳极，电极Q反应为[Fe(CN)6]3-+e−=[Fe(CN)6]4-，则电极Q为阴极，已知电解液温度：①>③、②>④，说明左池M电极附近放热，右池Q电极附近吸热。 【解析】由分析可知，电极M为阳极，连接的是电源的正极，A正确；已知电解液温度：①>③、②>④，则左池反应为放热反应，右池反应为吸热反应，使得出液温度低于进液温度，右池的出液在热交换区2吸收热量，来制冷，B正确；已知电解液温度：①>③、②>④，说明左池中，为放热反应，C正确；该装置的电解池部分（左池和右池）是将电能转化为化学能，D错误；故选D。 12.（2026·山西晋中·三模）我国科学家研发了一种基于“氢分子介导质子交换膜(H2-PEM)”的pH解耦Zn-MnO2可充电电池，其结构如图1所示，H2-PEM的原理如图2所示。下列说法错误的是 A．放电时，Zn电极发生氧化反应，作负极 B．放电时，H+通过H2-PEM膜从电池右侧直接移动至左侧 C．充电时，阳极反应为 D．该电池利用pH解耦设计，使电极反应在更适宜的酸碱环境中进行，提升性能 【答案】B 【分析】由图可判断放电时，锌失去电子被氧化，为负极、二氧化锰为正极，充电时，锌为阴极、二氧化锰为阳极； 【解析】放电时，Zn失去电子发生氧化反应，作负极，A正确； 根据图2所示H2-PEM的原理，H+的迁移并非直接穿过膜，而是通过在膜的一侧反应生成H2，H2扩散至另一侧再反应生成H+的间接方式完成，B错误；充电时，阳极反应为锰离子失去电子被氧化为二氧化锰：，C正确；该电池右侧为碱性环境、左侧为酸性环境，中间存在“氢分子介导质子交换膜(H2-PEM)”的pH解耦设计，利用pH解耦设计，使电极反应在更适宜的酸碱环境中进行，提升性能，D正确；故选B。 13.（2026·天津·一模）MFC-电芬顿技术不需要外加能量即可发生，通过产生羟基自由基处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果，其耦合系统原理示意图如图，下列说法错误的是 A．甲池中移动的方向从室到室 B．电极上得到双氧水的反应为 C．生成的反应为 D．电池工作时，电子移动方向为 【答案】D 【分析】该装置中甲为原电池（提供能量），乙为电解池，甲池中，a电极上燃料被氧化生成和，发生氧化反应，a为负极，M室为负极区；b电极上还原生成，发生还原反应，b为正极，N室为正极区。乙池中，Y电极接a（负极），为阴极；X电极接b（正极），为阳极。 【解析】原电池中阳离子向正极移动，因此从M室（负极区）移向N室（正极区），A正确；Y为阴极，在阴极得电子生成，电极反应，满足电子、电荷、原子守恒，B正确；Fe2+还原生成羟基自由基，反应为，C正确；电子只能在导线中移动，不能通过电解质溶液，电子的移动方向为：，，不存在电子从到经过溶液的过程，D错误；故选D。 14.（2026·浙江·二模）羟基自由基()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用羟基自由基将苯酚氧化为和的原电池—电解池组合装置(如图所示)，实现发电、环保二位一体。下列说法不正确的是 A．电极上的反应式为 B．工作一段时间，a极区增大 C．右侧是电解池，c电极是阴极 D．电极区每产生，电极区溶液的质量减少 【答案】D 【分析】左侧为原电池，右侧为电解池；原电池中，a极被还原为​，化合价降低得电子，因此a是原电池正极，b是原电池负极；电解池中，正极a连接d，故d为电解池阳极，负极b连接c，故c为电解池阴极。 【解析】d是阳极，在阳极失电子生成羟基自由基，反应式，A正确；a极的还原反应为，反应生成，a极区浓度增大，pH增大，B正确；该装置为原电池-电解池组合，右侧为电解池；原电池负极b连接电解池c电极，因此c是阴极，C正确；1mol苯酚（）完全氧化生成6 mol ​时，1mol苯酚共失去28 mol电子，电路转移28mol电子； c为阴极，阴极反应为，转移28mol电子时，生成14 mol （共28g）逸出；同时阳极d区生成的28 mol ，会通过质子交换膜迁移到c区，迁移进来的总质量为28g；因此c极区溶液质量变化为：+28 g（进来的）−28 g（逸出的）=0，溶液质量不变，不是减少28g，D错误；故选D。 15.（2026·北京西城·二模）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，将其与微生物电解池进行串联，可实现海水淡化、去除重金属离子的同时制串联装置的示意图如下，所用电极均是惰性电极。 下列说法不正确的是 A．微生物脱盐电池工作时移向N极 B．电子由R极经导线流向N极 C．R极电极反应式： D．一段时间后，T极沉积2.07 g ，溶液中减少0.02 mol 【答案】D 【分析】微生物脱盐电池中，M电极在微生物群落的作用下，转化成，发生氧化反应，M电极为电池负极，N电极为电池正极，得电子发生还原反应，转化成；微生物电解池中，R电极与电池正极（N电极）相连，作电解池阳极，失电子发生氧化生成，T电极与电池负极相连，作电解池阴极，得电子发生还原反应、； 【解析】由分析可知，N电极为电池正极，电池工作时阳离子移向正极，移向N极，说法正确；R电极为电解池阳极，发生氧化反应失去电子，N电极为电池正极，发生还原反应得电子，电子经导线由R极流向N极，说法正确；R极为电解池阳极，失电子发生氧化生成，阳极反应式为，说法正确；由分析可知，T电极反应式为、，由反应式可得沉积2.07 g（），转移0.02 mol电子，但同时还发生反应，电路中实际转移电子的物质的量大于0.02 mol，溶液中的减少量大于0.02 mol，说法错误；故选D。 16.（2026·河南新乡·三模）我国某科研团队以NaAlH4、CeH2为电极组装了世界首例氢负离子电池。现以该电池作为电源，模拟氯碱工业制备Cl2.已知：为降低电压需求，图中氯碱工业已改进。 下列说法错误的是 A．隔膜Ⅱ为阴离子交换膜，隔膜Ⅲ为阳离子交换膜 B．电解所需电压更低的原因可能是氧气得电子能力更强 C．放电时电极b反应为 D．每生成0.1 mol Al，电极d消耗标准状况下3.36 L O2 【答案】D 【分析】首先判断电极：左侧氢负离子电池中，电极a：，失电子，为负极；电极b：反应为，得电子，为正极；右侧电解池中，电极c：失电子生成，为阳极，接原电池正极b；电极d为阴极，接原电池负极a，在d上得电子：。 【解析】原电池中，由正极b(生成)通过隔膜Ⅱ移向负极a(消耗)，因此隔膜Ⅱ允许阴离子通过，为阴离子交换膜；电解池中，阳极区的需要通过隔膜Ⅲ进入阴极区得到，因此隔膜Ⅲ为阳离子交换膜，A正确；传统氯碱工业阴极是水得电子生成，该改进工艺阴极是得电子，得电子能力强于水，因此所需电解电压更低，B正确；电极b为正极，发生得电子反应，配平后反应为，原子、电荷均守恒，C正确；生成时，根据电极b的反应，，转移总电子为；阴极d上得电子生成，，因此消耗的物质的量为，标况下体积为，不是，D错误；故选D。 17.（2026·安徽合肥·三模）浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为以废塑料PBS(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．(Ⅱ)是电池的负极，与图2中电极相连 B．电池从开始到停止放电，理论上最多可生产琥珀酸 C．阳极上电极反应式为：+10OH--8e-6H2O+    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】B 【分析】图1为浓差电池，则左侧铜失去电子被氧化，(Ⅰ)为负极，右侧铜离子得到电子被还原，(Ⅱ)为正极；电池从开始到停止放电时，浓差电池两边Cu(NO3)2浓度相等，此时铜离子浓度为3mol/L；图2为电解池，由图，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，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】由分析，(Ⅱ)是电池的正极，(Ⅰ)是电池的负极，(Ⅰ)电极与图2中电极相连，A错误；  电池从开始到停止放电时，浓差电池两边Cu(NO3)2浓度相等，此时正极析出0.1L×(5mol/L-3mol/L)=0.2mol Cu,电路中转移0.4mol电子，结合分析中反应，阳极附近生成0.05mol、阴极生成0.2mol，故最终理论上最多可生产琥珀酸，B正确；由分析，阳极反应为Ni(OH)2-e-+ OH-=NiOOH+H2O，C错误；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，D错误；故选B。 18.（2026·云南·模拟预测）四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成的工作原理如图。下列说法正确的是 A．为阳离子交换膜，、均为阴离子交换膜 B．光伏并网发电装置中型半导体的电极为正极 C．NaOH溶液的浓度： D．a极的电极反应为 【答案】C 【分析】从图中可以看出，电解池a极区浓度增大，说明中间原料室中的中的(CH3)4N+透过c膜向a电极移动，c膜为阳离子交换膜；电解池中阳离子向阴极移动，则a极为阴极，接电源的负极，故光伏并网发电装置中，N型半导体的电极为负极，P型半导体的电极为正极，连接电解池的b极，故b极为阳极，中间室NaCl溶液浓度增大，说明中间原料室中的中的透过d膜向右侧移动，则d膜为阴离子交换膜，阳极室b中的Na+通过e膜向左侧移动，则e膜为阳离子交换膜。 【解析】由分析知，c、e是阳离子交换膜，d是阴离子交换膜，A错误；由分析可知，光伏并网发电装置中，N型半导体为负极，B错误；由分析可知，b为阳极，溶液中的失电子发生氧化反应，电极反应为，被消耗，同时Na+通过e膜进入左侧，所以NaOH溶液浓度减小，故，C正确；由分析可知，a为阴极，H2O得电子发生还原反应，生成的与(CH3)4N+为(CH3)4NOH，同时放出H2，电极反应式为2(CH3)4N++2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2↑，D错误；故选C。 19.（2026·重庆九龙坡·模拟预测）下图是利用“海水河水”浓差电池制备溶液和的装置(不考虑溶解氧的影响)。 下列说法正确的是 A．电极B是正极，发生氧化反应 B．c、d都为阴离子交换膜 C．a电极反应为： D．电极A上每生成，理论上b极生成气体 【答案】C 【分析】浓差电池（电源）利用不同浓度的NaCl溶液产生电能。根据图示，电子从电极A流出，因此，A是负极，B是正极，负极（A）发生氧化反应，电极反应为，正极（B）发生还原反应，电极反应为 。右侧是电解池，电极a与电源正极B相连，所以a是阳极。电极b与电源负极A相连，所以b是阴极。阳极（a）：发生氧化反应。在稀硫酸溶液中，水被氧化，电极反应为，生成的与从中间室通过阴离子交换膜c迁移过来的结合，得到。阴极（b）：发生还原反应。在稀NaOH溶液中，水被还原，电极反应为，生成的与从中间室通过阳离子交换膜d迁移过来的结合，得到。膜c允许阴离子（）通过，是阴离子交换膜。膜d允许阳离子（）通过，是阳离子交换膜。 【解析】由分析可知，电极B是正极，发生还原反应，A错误；由分析可知，c是阴离子交换膜，而d是阳离子交换膜，B错误；由分析可知，电极a是阳极，发生氧化反应。在稀硫酸溶液中，水失去电子生成氧气和氢离子，电极反应为：，C正确；未说明生成气体所处的温度和压强，无法计算其体积，D错误；故选C。 20.（2026·北京·三模）为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3(Ag电极或AgCl电极)取下互换，可实现锂的富集。下列说法正确的是 A．a为电源的正极 B．装置中电极2应选择Ag电极，电极反应为 C．互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应不同 D．理论上，电路通过1 mol电子时，有1 mol Li+富集在右侧电解液中 【答案】D 【分析】该装置的目的是富集锂，从储液槽进入左侧电解室，电极1为，需要得电子结合生成，因此电极1为阴极，阴极连接电源负极，电极1接电源端，故为电源负极，为正极。 【解析】阳离子向阴极移动，由的移动方向可知向电极1移动，说明电极1为阴极，阴极连接电源负极，因此为电源负极，A错误；电极2为阳极，若发生反应，生成的会迁移至阴极发生还原析出，干扰提锂过程；实际电极反应为，B错误；互换前电极1（阴极）的反应为：，运行一段时间后，原电极4在右侧做阳极，反应为，因此原电极4最终转化为；互换后电极4移到原电极1的位置，仍接电源负极做阴极，反应同样为，和互换前电极1的反应相同，C错误；根据电子守恒，结合时，每转移电子，结合；互换后释放到右侧电解液时，每转移电子，恰好释放到右侧，同时电极3和4之间的阴离子交换膜阻止Li+迁出右侧电解室，因此释放的Li⁺在右侧富集，理论上电路通过电子时，有富集在右侧电解液中，D正确；故选D。 真题实战 1.（2026·重庆·高考真题）电化学捕获并生产的一种联合电解装置如图所示。下列叙述错误的是 A．两个电解池阳极上的电极反应相同 B．理论上电解池1中氧气的净增量为零 C．电解池2的总反应为 D．理论上该联合电解装置生产需转移电子 【答案】D 【分析】两个电解池中，b极和d极均生成，氧元素从-2价升高到0价，失电子发生氧化反应，因此b、d均为阳极，a、c均为阴极。 【解析】两个电解池的阳极（b、d）反应均为，电极反应相同，A正确； 电解池1阴极a消耗，电极反应：，阳极b生成，相同转移电子数下，消耗和生成的物质的量相等，故净增量为零，B正确；电解池2阴极反应为，阳极反应为，阴阳极反应相加配平得到总反应，C正确；中C为+4价，中C为+2价，生成1mol 时C得到2mol电子，故转移电子为2mol；如果考虑整个联合装置的电子转移总数：为了给电解池2提供这 1 mol CO2，电解池1中需要生成 1 mol 并与反应放出 1 mol CO2。根据电解池1的阴极反应，生成1 mol 同样需要转移 2 mol 电子。 因此，系统内外总共转移 4 mol 电子。无论采用何种计算方式，转移的电子数都不是 3 mol，D错误；故选D。 2.（2026·江西·高考真题）背靠背式电解池可用于电化学合成氨，如图。下列说法正确的是 A．阳极反应： B．外电路电子由b流向a C．每生成，消耗 D．经交换膜从右向左移动 【答案】D 【分析】该装置为阴离子交换膜电解池，右侧通入与生成，氮元素化合价从0降低至-3，发生得电子的还原反应，因此右侧电极为阴极，连接电源负极b，阴极反应为；左侧电极为阳极，连接电源正极a，在阳极失电子发生氧化反应，阳极反应为，总电解反应为； 【解析】阳极是失去电子生成氧气，正确电极反应式为，A错误；右侧转化为，N元素化合价降低发生得电子的还原反应，故右侧为阴极，b为电源负极，a为电源正极，外电路电子只能在导线中移动，路径为b流向阴极、阳极流向a，不存在b直接流向a的路径，B错误；根据总反应，生成消耗，则生成 仅消耗，C错误；电解池通用规律为阴离子向阳极移动，阳极在装置左侧，体系中迁移的阴离子可穿过阴离子交换膜，因此从阴极区向阳极区移动，D正确；故选D。 3.（2026·广东·高考真题）一种利用电解还原同时实现海水脱盐的装置如图，电解液在Ⅰ和Ⅳ室间循环，初始电解液为溶液，膜①~③为阳离子或阴离子交换膜。下列说法错误的是 A．①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜 B．阳极反应为 C．电解一段时间后，Ⅲ室海水中盐的浓度降低 D．电解过程中，Ⅰ室电解液的pH在一段时间内可保持稳定 【答案】C 【分析】由题图可知，在电极上反应转化为，元素化合价降低，故电极为阴极，阴极反应为，生成的与电解液中的发生反应。电极为阳极，电离出的在阳极放电，阳极反应为，电离出的发生反应。若③为阴离子交换膜，结合电流方向可知，Ⅲ室海水中的会向右通过膜③迁移至Ⅳ室中，并在电极上放电生成，故③应为阳离子交换膜，以阻止通过，据此可知实现脱盐的海水不是Ⅲ室海水，而是Ⅱ室海水，则①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜，Ⅱ室海水中的向左通过膜①迁移至Ⅰ室中，Ⅱ室海水中的向右通过膜②迁移至Ⅲ室中，Ⅳ室电解液中的向左通过膜③迁移至Ⅲ室中，故电解一段时间后，Ⅱ室海水中盐的浓度降低，Ⅲ室海水中盐的浓度升高。 【解析】由分析知，①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜，A正确；由分析知，电极为阳极，电离出的在阳极放电，阳极反应为，B正确；由分析知，电解一段时间后，Ⅱ室海水中盐的浓度降低，Ⅲ室海水中盐的浓度升高，C错误；根据前述分析，Ⅰ室中阴极反应生成的与电解液中的反应生成，形成缓冲体系，有利于Ⅰ室电解液的pH在一段时间内保持稳定，D项正确；故选C。 4.（2026·河北·高考真题）我国科研工作者研发了一种高效双功能电催化剂，可实现硝酸盐与葡萄糖的同时转化，其原理如图所示： 下列说法错误的是 A．M是电源正极，N是电源负极 B．电解一段时间后，电极Ⅱ附近减小 C．电路中每通过 电子，理论上产生0.5 mol D．总反应为 【答案】B 【分析】左侧电极Ⅰ上，C6H12O6转化为，碳元素的化合价从0升高到+1，发生氧化反应，电极反应式为，因此电极Ⅰ是阳极。右侧电极Ⅱ上，转化为NH3，氮元素的化合价从+5降低到-3，发生还原反应，电极反应式为，因此电极Ⅱ是阴极。 【解析】根据上述分析，电极Ⅰ是阳极，应连接电源正极M；电极Ⅱ是阴极，应连接电源负极N，A项正确；电极Ⅱ是阴极，发生还原反应。转化为NH3，N的化合价从+5降为-3，每个N原子获得8e⁻。在碱性条件下，电极反应式为，阴极生成了OH⁻，导致电极Ⅱ附近c(OH⁻)增大，而不是减小，B项错误；根据分析可知电极Ⅰ发生的电极反应式为：每转移6mol e⁻，生成1mol。因此转移3mol e⁻时，生成0.5mol ， C正确；将两极电极反应结合：阳极：，阴极：，将阳极×4，阴极×3，使得失电子数相等，相加得，D项正确；故选B。 5.（2026·河南·高考真题）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 【答案】D 【分析】整个装置中，中间串联的是原电池，左右两边是电解池，石墨电极为阳极，发生氧化反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑，铂电极为阴极，发生还原反应：2H+ + 2e⁻ = H2↑。在原电池装置中，a2~an-1均为Ag/AgCl电极，偶数电极为负极，电极反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl，奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，据此分析各选项； 【解析】铂电极是阴极，H+在阴极得电子生成H2：2H+ + 2e⁻ = H2↑，A正确；工作时，电极为阴极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，、等奇数电极为正极，电极反应：AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，均是AgCl转化为Ag，质量减小，B正确；在装置运行过程中：左侧高浓度盐酸中，Cl⁻被消耗，同时H+通过质子交换膜迁移到右侧，最终，左侧盐酸浓度降低，右侧盐酸浓度升高；且a1、a3、…、an-1电极质量减小，a2、a4、…、an电极质量增加。若定期将直接相连的Ag/AgCl电极互换，并恢复两侧盐酸浓度，可使装置恢复到初始状态，再次运行，C正确；将盐酸换为NaCl溶液、使用阳离子交换膜时，阳极反应：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl2↑；阴极反应，Na+会通过阳离子交换膜向阴极移动，在铂电极附近生成NaOH。但中间的装置中，Ag/AgCl电极发生反应：Ag - e⁻ + Cl⁻ = AgCl和AgCl + e⁻ = Ag + Cl⁻，不会生成NaOH，D错误；故选D。 6.（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 【答案】D 【分析】左侧池通入O2生成H2O2，这是还原反应，因此a电极是阴极，连接电源的负极。电极反应: ，右侧池被氧化为，这是氧化反应，因此b电极是阳极，连接电源的正极。电极反应: ；阴离子交换膜：允许阴离子(如、OH-等)通过，以维持电荷平衡。 【解析】如上分析，左侧通入氧气生成双氧水，且在溶液中可生成OH-，该方程式书写正确，A正确；电路中转移电子时，整个体系总电子转移量为，每释放对应电子转移（），双电极可同时回收，理论上可回收，B正确；右侧发生氧化反应：被氧化为，阳极连接电源正极，C正确；若歧化转化为和，反应为：，该歧化反应为碘自身氧化还原，总可得到的电子数（氧化的总能力）不变：原本可得到电子，歧化后作为氧化剂可得到电子，总氧化能力不变，理论上脱出回收的总物质的量不变，因此不会降低锂的理论回收产率，D错误；故选D。 7.（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 【答案】C 【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，据此解答。 【解析】由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确；水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确；由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误；Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成，D正确；故选C。 8.（2025·甘肃·高考真题）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：2H2O+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。 9.（2025·河南·高考真题）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 【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。 【解析】由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A错误；a电极的反应为，pH变大，B错误；由分析可知，电极b的反应为，C错误；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。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 微专题 多池、多室、离子交换膜的电化学装置 内容导航 夯实基础·突破重难·分层提能 考情・分析解读（课标要求 考情解读 备考策略） 知识・归纳梳理（知识导图 核心梳理 方法归纳） 知识点01 多池串联装置图的判断 知识点02 多池电解池的分类 知识点03 离子交换膜 知识点04 电化学的有关计算 重难・核心突破（核心提炼 解题技巧 命题探究） 考向01 有外接电源的串联装置 考向02 无外接电源的串联装置 考向03 单一隔膜在电化学装置中的应用 解题技巧 离子交换膜的应用方法 考向04 双极膜多室电化学装置 考向05 多膜多室电化学装置 解题技巧 多级膜的应用方法 拔高・分层集训（基础演练 能力进阶 真题实战） 考情·分析解读 课标要求 1.了解串联装置的连接特点，会判断多池装置中的原电池和电解池。 2.掌握离子交换膜、多池、多室电化学装置问题分析的一般方法。 3.能熟练运用得失电子守恒、关系式法等进行有关电化学的计算。 考题统计 核心考点 2026年 2025年 2024年 考点01 多池串联电化学装置 河南卷T12，3分 甘肃卷T12，3分 考点02 多室电化学装置 广东卷T16，4分 河南卷T12，3分 云南卷T11，3分 重庆卷T12，3分 考点03 离子交换膜 北京卷T12，3分 重庆卷T13，3分 安徽卷T11，3分 陕晋青宁卷T12，3分 河北卷T11，3分 湖北卷T12，3分 考情解读 多池、多室与离子交换膜的电化学装置是高考电化学模块的顶端考点和区分度最高的题型，以选择题为主，覆盖全国卷及新高考各省卷。命题以多池串联装置（外接电源与电解池串联、原电池与电解池串联）和隔膜多室装置为载体，深度融合离子交换膜（阳膜、阴膜、质子膜、双极膜）的选择性透过功能。考查重点涵盖：多池类型的判断、电极命名与反应书写、离子迁移方向分析、膜的类型识别与作用分析、pH变化判断及电子守恒定量计算。情境素材高度真实化，聚焦废旧电池回收、海水淡化、CO₂电还原、物质制备等工业场景。试题强调多池联动、多室协同与膜功能的综合推理，是对电化学核心素养的全面考查。 备考策略 备考应立足教材基本模型，构建“装置类型判断→多池关系定位→电极命名→反应书写→膜功能分析→离子迁移与定量计算”的完整解题流程。 一要熟练掌握多池串联的两大模型（外接电源与电解池串联、原电池与电解池串联），能迅速区分原电池与电解池，并运用“各电极得失电子数相等”的原则进行串联分析。 二要深入理解离子交换膜的类型（阳膜、阴膜、质子膜、双极膜）及其功能——选择性透过离子、平衡电荷、隔离物质。 三要强化双极膜、复合膜等新型膜体系的训练，突破陌生工业装置中离子迁移方向判断的难点。 四要通过多池串联与隔膜多室装置，重点突破复杂装置拆解、膜功能与电极反应关联分析及电子守恒计算等核心能力。 基础・知识梳理 知识导图 核心梳理 知识点1 多池串联装置图的判断 1.外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联 ，相同时间内，各电极 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 ，B均为 。 3.根据装置特征判断装置类型 串联装置中有非常直观的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等，则该装置为原电池，其余的为电解池，如下图中甲池为原电池，乙、丙池为电解池，且电极A、C为阳极，电极B、D为阴极。 4.串联电路的解题流程 知识点2 多池电解池的分类 1.三室电解池 利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。 （1）阴极的NO被还原为N，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋N＋H2O，N通过阳离子交换膜进入中间室； （2）阳极的NO被氧化为N，电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋，N通过阴离子交换膜进入中间室。 根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。 2.四室电解池 利用“四室电渗析法”制备H3PO2（次磷酸），其工作原理如图所示： 电解稀硫酸的阳极反应式：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2P通过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应式：　2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室。 知识点3 离子交换膜 1.离子交换膜的类型 (1) 交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2) 交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3) 交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。 (4) 隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H+和OH-可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。 2.离子交换膜的作用 在原电池中应用离子交换膜，起到替代 的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率；在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成危险等。 知识点4 电化学的有关计算 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 （1）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： 4e-~ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) （2）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，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 重难・核心突破 考向01 有外接电源的串联装置 【例1】（2026·河南许昌·三模）如图所示的装置，C、D、E、F都是惰性电极，A、B是电源的两极。将电路接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近溶液显红色。则以下说法正确的是（　　） A.电源A极是负极 B.电解一段时间后，向乙中通入一定量的HCl气体，可能使其恢复到原来的浓度 C.欲用丙装置给生铁铸件镀铜，G应该是生铁铸件，电镀液是CuSO4溶液 D.C、F电极上收集到的气体在相同状况下的体积相同 【变式探究】（2026·甘肃武威·模拟预测）如图串联装置中，通电一段时间后，发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，甲中产生4.48 L气体（标准状况下）。下列说法不正确的是（　　） A.丙中Cu电极质量增加43.2 g B.电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C.向甲中通入0.2 mol氯化氢气体，可使溶液恢复到电解前的状态 D.乙中左侧电极反应式：Cu2＋＋2e－Cu 【变式探究】（2026·陕西西安·模拟预测）为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正、负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是（　　） A.电路中电子的流向随着电极互换而改变 B.电极2上发生的反应为Ag－e－Ag＋ C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D.理论上，电路中通过1 mol电子时，有0.5 mol Li＋富集在右侧电解液中 考向02 无外接电源的串联装置 【例2】（2026·广东佛山·二模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是（　　） A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B.甲池中负极反应式为N2H4－4e－N2＋4H＋ C.甲池和乙池中溶液的pH均减小 D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 【变式探究】（2026·北京海淀·二模）现以CO、O2、熔融盐Z（Na2CO3）组成的燃料电池，采用电解法处理CO同时制备N2O5，装置如图所示，其中Y为CO2。下列说法错误的是（　　） A.石墨Ⅰ是原电池的负极，发生氧化反应 B.乙池中，若使用质子交换膜，每生成1 mol N2O5，则有2 mol H＋通过交换膜进入右室 C.石墨Ⅱ的电极反应式：O2＋2CO2＋4e－2C D.若甲池消耗标准状况下的氧气2.24 L，则乙池中产生氢气0.2 mol 【变式探究】（2026·广西南宁·二模）如图所示，某同学设计用NO-空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中的SO2、NO转化为（NH4）2SO4的原理。下列说法正确的是（　　） A.甲、乙装置中NO均被氧化，物质A为HNO3 B.若甲装置中消耗22.4 L O2，则乙装置中SO2和NO转化的物质的量共有2.8 mol C.燃料电池放电过程中负极的电极反应式为NO－3e－＋2H2ON＋4H＋ D.该装置中，电子的移动方向为Pt（Ⅰ）→石墨（Ⅱ）→电解质溶液→石墨（Ⅰ）→Pt（Ⅱ） 考向03 单一隔膜在电化学装置中的应用 【例3】（2026·黑龙江哈尔滨·模拟预测）复旦大学科研团队研究出了某新型碱性锡金属液流储能电池，其工作原理如下图所示。放电时，负极金属锡转化为，传统体系中易发生歧化，导致电池失效，研究人员引入羟基桥破坏剂(HBD)稳定单体，实现了99.8%库仑效率与超长循环。有关该电池的下列说法错误的是 A．放电时，溶液中向电极B方向移动 B．充电时，阴极反应为： C．离子交换膜a为阳离子交换膜 D．当在电极A上有转化为时，B电极质量减少59.5 g 解题技巧 离子交换膜的应用 【变式探究】（2026·重庆·三模）我国科研团队设计了如下装置，既可将废塑料碱性水解液中的转化为，又可以将中性废水中转化为。下列说法正确的是 A．为电源的负极，发生氧化反应 B．电解一段时间后，阴极区溶液减小 C．阳极电极反应： D．若生成，理论上处理 【变式探究】（2026·安徽合肥·三模）我国科学家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，用于氧化和还原反应耦合的混合电解，工作原理如图1所示。不同催化剂条件下电极反应历程如图2所示。下列说法错误的是       A．Q电极与电源正极相连 B．若有1molH+穿过质子交换膜，则理论上生成 C．电解总反应为 D．产生等量时，使用催化剂比消耗更多电能 考向04 双极膜多室电化学装置 【例4】（2026·江苏南通·模拟预测）科学家研发了一种在电催化条件下由氢气和二氧化碳制备甲醇的方法（有少量产生），反应原理如图（M、N均为石墨电极）。已知：在电场作用下，双极膜中水电离出和向两极迁移。下列说法正确的是 A．极为阴极，发生氧化反应 B．双极膜中水电离出的迁移至极区 C．电解一段时间后，M极区域溶液pH减小 D．极每消耗，极消耗的大于 【变式探究】（2026·陕西榆林·三模）利用如图装置捕捉并将其转化为。已知在直流电场作用下双极膜中间层中的解离为和，并分别向两极迁移，同时得到、、高浓度盐酸等产品。下列说法错误的是 A．电极a与电源的负极相连 B．在中间室形成 C．理论上，电路中转移2 mol电子，生成1 mol HCl D．电极b为阳极，电极反应式为 考向05 多膜多室电化学装置 【例5】（2026·广东广州·三模）用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3或B（OH）3]的工作原理如图所示（阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过）。下列有关说法正确的是（　　） A.阴极与阳极产生的气体体积之比为1∶2 B.b极的电极反应式为2H2O－2e－O2↑＋4H＋ C.产品室中发生的反应是B（OH）3＋OH－ D.每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22 g 解题技巧 多级膜的应用 【变式探究】（2026·广东茂名·三模）四室电渗析法制备盐酸和NaOH的装置如图所示。a、b、c为阴、阳离子交换膜。已知：阴离子交换膜只允许阴离子透过，阳离子交换膜只允许阳离子透过。下列叙述正确的是（　　） A.b、c分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 B.通电后Ⅲ室中的Cl－透过c迁移至阳极区 C.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四室中的溶液的pH均增大 D.电池总反应为4NaCl＋6H2O4NaOH＋4HCl＋2H2↑＋O2↑ 【变式探究】（2026·四川资阳·模拟预测）利用双离子交换膜电解法可以从含硝酸铵的工业废水中生产硝酸和氨，原理如图所示。下列叙述正确的是（　　） A.产品室发生的反应为N＋OH－NH3·H2O B.N室中硝酸溶液浓度：a％＞b％ C.a、c为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 D.M、N室分别产生氧气和氢气 拔高・分层集训 基础演练 1.（2026·河北衡水·模拟预测）一种锌—氧化铅二次电池装置如图所示，三室电解液分别为硫酸溶液、氢氧化钾溶液和硫酸钾溶液，放电时锌反应生成。下列说法正确的是 A．图中X溶液为硫酸溶液 B．充电时，A极为电源的正极 C．放电时，Y溶液浓度逐渐增大 D．充电时，阳极反应为 2.（2026·河北衡水·三模）一种“自充电”锌离子水系电池工作原理如图1所示。电池工作一段时间后，通过加入实现“自充电”。电池右侧电极材料为晶体，结构如图2(a)，填充在立方体空隙中(未画出)。下列说法错误的是 A．该装置负极材料需足量 B．“自充电”过程中，作为氧化剂参与反应 C．“自充电”时，每消耗，溶液中增加 D．若晶体发生图2中变化，则中 3.（2026·安徽阜阳·二模）氯苯是工业废水中的常见污染物，利用电化学法可将其降解处理，原理如图所示。下列说法正确的是 A．a极为阴极 B．一段时间后，阴极区溶液pH增大 C．a极的电极反应之一为-26e-+10H2O=6CO2↑+26H+ D．当生成标准状况下13.44 L CO2时，b极上至少生成29.12 L气体A 4.（2026·福建莆田·三模）我国研究人员发明了一种水系钾离子电池，该电池以聚酰亚胺和柏林绿为电极材料，钾盐为电解质，其中充放电过程如下图所示。 下列说法正确的是 A．充电时，向电极a迁移 B．放电时，负极反应为 C．当b电极材料组成为时，其中 D．放电时当电极b质量增加7.8 g时，电极a生成0.1 mol Q 5.（2026·黑龙江哈尔滨·二模）我国科学家发明了一种高储能、循环性能优良的水系电池，其工作示意图如下。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区溶液的pH减小 B．放电时，若消耗1 mol ，则有2 mol K+穿过离子交换膜 C．充电时，电池总反应为 D．充电时，若电路中转移4 mol电子，则阴极区溶液质量理论上增加130 g 6.（2026·福建宁德·二模）下图是一种锌-乙二醇/空气双阴极电池，该装置可实现充放电及将乙二醇（）重整为高附加值化学品。下列说法错误的是 A．放电时c是正极 B．充电时可实现乙二醇的重整 C．a极的电极反应式为： D．理论上，11.2 L （标准状况）反应消耗的锌与重整62 g乙二醇时生成的锌质量相同 7.（2026·吉林·模拟预测）某大学团队设计以与辛胺为原料用电化学方法实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图。下列说法正确的是 A．电极电势：高于 B．若以铅酸蓄电池为电源，则极应与铅酸蓄电池的极相连 C．工作时，每转移2 mol电子，极溶液的质量增加44 g D．极上发生的电极反应为 8.（2026·云南文山·三模）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极，电解质溶液为硫酸盐溶液。下列说法不正确的是 A．充电时，a与外接电源的负极相连 B．充电时，电池总反应为 C．放电时，外电路的电流方向为b→a D．放电时，理论上当电路中转移0.2 mol电子时，左室溶液质量减少15.2 g 通过阴离子交换膜由右室移向左室，则左室溶液质量增加5.6 g+9.6 g=15.2 g，D错误；故选D。 9.（2026·陕西渭南·一模）我国科学家研发了一种具有“氨氧化、析氢”双功能的电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，从右向左通过阴离子交换膜 B．充电时，阴极反应为 C．复合石墨电极表面，放电时析氢，充电时氨氧化 D．充电时，每生成3 mol Zn，阳极室溶液质量减小28 g 10.（2026·广东茂名·三模）羟基自由基(·OH)具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含有苯酚的废水和含有甲醛的废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的解离为和。下列说法正确的是 A．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成的物质的量之比为6∶7 B．M极为阳极，电极反应式为 C．双极膜中解离出的透过膜a向N极移动 D．每处理12.0 g甲醛，理论上有0.8 mol透过膜b 能力进阶 11.（2026·北京朝阳·二模）某电化学制冷系统的装置如图所示(该装置仅通过热交换区与环境进行热量交换，其他区域绝热)。电解液温度：①>③、②>④。 下列说法不正确的是 A．电极M连接的是电源的正极 B．该装置通过热交换区2实现制冷 C． D．左池实现了电能、化学能转化为热能，右池实现了热能转化为电能、化学能 12.（2026·山西晋中·三模）我国科学家研发了一种基于“氢分子介导质子交换膜(H2-PEM)”的pH解耦Zn-MnO2可充电电池，其结构如图1所示，H2-PEM的原理如图2所示。下列说法错误的是 A．放电时，Zn电极发生氧化反应，作负极 B．放电时，H+通过H2-PEM膜从电池右侧直接移动至左侧 C．充电时，阳极反应为 D．该电池利用pH解耦设计，使电极反应在更适宜的酸碱环境中进行，提升性能 13.（2026·天津·一模）MFC-电芬顿技术不需要外加能量即可发生，通过产生羟基自由基处理有机污染物，可获得高效的废水净化效果，其耦合系统原理示意图如图，下列说法错误的是 A．甲池中移动的方向从室到室 B．电极上得到双氧水的反应为 C．生成的反应为 D．电池工作时，电子移动方向为 14.（2026·浙江·二模）羟基自由基()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用羟基自由基将苯酚氧化为和的原电池—电解池组合装置(如图所示)，实现发电、环保二位一体。下列说法不正确的是 A．电极上的反应式为 B．工作一段时间，a极区增大 C．右侧是电解池，c电极是阴极 D．电极区每产生，电极区溶液的质量减少 15.（2026·北京西城·二模）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，将其与微生物电解池进行串联，可实现海水淡化、去除重金属离子的同时制串联装置的示意图如下，所用电极均是惰性电极。 下列说法不正确的是 A．微生物脱盐电池工作时移向N极 B．电子由R极经导线流向N极 C．R极电极反应式： D．一段时间后，T极沉积2.07 g ，溶液中减少0.02 mol 16.（2026·河南新乡·三模）我国某科研团队以NaAlH4、CeH2为电极组装了世界首例氢负离子电池。现以该电池作为电源，模拟氯碱工业制备Cl2.已知：为降低电压需求，图中氯碱工业已改进。 下列说法错误的是 A．隔膜Ⅱ为阴离子交换膜，隔膜Ⅲ为阳离子交换膜 B．电解所需电压更低的原因可能是氧气得电子能力更强 C．放电时电极b反应为 D．每生成0.1 mol Al，电极d消耗标准状况下3.36 L O2 17.（2026·安徽合肥·三模）浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为以废塑料PBS(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．(Ⅱ)是电池的负极，与图2中电极相连 B．电池从开始到停止放电，理论上最多可生产琥珀酸 C．阳极上电极反应式为：+10OH--8e-6H2O+    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 18.（2026·云南·模拟预测）四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成的工作原理如图。下列说法正确的是 A．为阳离子交换膜，、均为阴离子交换膜 B．光伏并网发电装置中型半导体的电极为正极 C．NaOH溶液的浓度： D．a极的电极反应为 19.（2026·重庆九龙坡·模拟预测）下图是利用“海水河水”浓差电池制备溶液和的装置(不考虑溶解氧的影响)。 下列说法正确的是 A．电极B是正极，发生氧化反应 B．c、d都为阴离子交换膜 C．a电极反应为： D．电极A上每生成，理论上b极生成气体 20.（2026·北京·三模）为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3(Ag电极或AgCl电极)取下互换，可实现锂的富集。下列说法正确的是 A．a为电源的正极 B．装置中电极2应选择Ag电极，电极反应为 C．互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应不同 D．理论上，电路通过1 mol电子时，有1 mol Li+富集在右侧电解液中 真题实战 1.（2026·重庆·高考真题）电化学捕获并生产的一种联合电解装置如图所示。下列叙述错误的是 A．两个电解池阳极上的电极反应相同 B．理论上电解池1中氧气的净增量为零 C．电解池2的总反应为 D．理论上该联合电解装置生产需转移电子 2.（2026·江西·高考真题）背靠背式电解池可用于电化学合成氨，如图。下列说法正确的是 A．阳极反应： B．外电路电子由b流向a C．每生成，消耗 D．经交换膜从右向左移动 3.（2026·广东·高考真题）一种利用电解还原同时实现海水脱盐的装置如图，电解液在Ⅰ和Ⅳ室间循环，初始电解液为溶液，膜①~③为阳离子或阴离子交换膜。下列说法错误的是 A．①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜 B．阳极反应为 C．电解一段时间后，Ⅲ室海水中盐的浓度降低 D．电解过程中，Ⅰ室电解液的pH在一段时间内可保持稳定 4.（2026·河北·高考真题）我国科研工作者研发了一种高效双功能电催化剂，可实现硝酸盐与葡萄糖的同时转化，其原理如图所示： 下列说法错误的是 A．M是电源正极，N是电源负极 B．电解一段时间后，电极Ⅱ附近减小 C．电路中每通过 电子，理论上产生0.5 mol D．总反应为 5.（2026·河南·高考真题）一种多组串联的电化学装置可以同时产生和，其工作原理如图所示。其中均为电极，每组装置左侧均为高浓度盐酸，右侧均为低浓度盐酸。该装置工作时仅在石墨电极与铂电极上产生气体。 下列说法错误的是 A．工作时，铂电极上产生 B．工作时，电极、、的质量均减小 C．定期互换直接相连的电极，并恢复溶液浓度，整个装置可再次运行 D．将盐酸换为对应浓度溶液，使用阳离子交换膜，每组装置启动时均生成 6.（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种从废旧电池正极材料（）中回收锂元素的电化学装置如图。下列说法错误的是 A．电极反应： B．电路中转移电子，理论上可回收 C．电极连接电源正极 D．可转化为和，会降低锂的理论回收产率 7.（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。除硼原理：。下列说法错误的是 A．Pt电极反应： B．外加电场可促进双极膜中水的电离 C．Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D．Ⅳ室每生成，同时Ⅱ室最多生成 8.（2025·甘肃·高考真题）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 9.（2025·河南·高考真题）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 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $