第04讲 电化学原理的综合应用（专项训练）（北京专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

**基本信息** 聚焦电化学原理综合应用，以考向为纲构建从基础反应分析到工业装置设计的递进式训练体系，强化科学思维与化学观念的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|21题|涵盖电极反应分析、装置回路判断、离子交换膜识别等7类基础题型|从电极反应本质到装置功能分析，构建“反应原理-粒子移动-溶液变化-工业应用”的逻辑链条| |重难·创新演练|10题|聚焦新型电池、双极膜电解等创新情境，突出综合应用|以真实问题为载体，深化电化学原理与实际应用的联系，培养科学探究能力| |真题·实战演练|5题|精选多省高考真题，强化高频考点如电解合成、海水脱盐|对接高考命题趋势，通过真题训练提升知识迁移与问题解决能力|

第04讲 电化学原理的综合应用（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 考查电极反应与物质变化分析题型 考向02 考查电化学装置的回路分析和粒子移动题型 考向03 考查电化学装置中溶液性质的变化分析题型 考向04 考查离子交换膜的类型与功能识别 考向05 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 考向06 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 考向07 考查电化学原理综合计算 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 考查电极反应与物质变化分析题型 1．【原电池正负极判断、电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查】（2026·北京顺义·二模）我国科研团队研发的一种高性能水系锌-硒可逆电池，在储能领域具有广阔应用前景，其原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．放电时，电极b为负极 B．充电时，电解质溶液中向电极a迁移 C．充电时，阳极反应为 D．离子交换膜类型为阴离子交换膜 2．【原电池正负极判断、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，其电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基可增强其电化学活性，其充电时工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．充电时，电极B为阴极，质量减少 B．钠离子电池的工作原理是的嵌入与脱嵌 C．充电时，电极A的电极反应式为 D．充电过程中，每转移，两电极质量变化相差46 g 3．【原电池原理理解、原电池电极反应式书写】（25-26高二上·北京海淀·期中）锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一、下图为以Zn(OH)/Zn和Fe(CN)/Fe(CN)作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。 已知：聚苯并咪唑PBI膜允许OH-离子通过。下列说法不正确的是 A．放电过程中，总反应为 B．放电过程中，左侧池中溶液pH逐渐减小 C．充电过程中，当2 mol OH-通过PBI膜时，导线中通过1mole- D．充电过程中，阴极的电极反应为 考向02 考查电化学装置的回路分析和粒子移动题型 4．【原电池原理、原电池电极反应式书写】（2026·北京丰台·模拟预测）一种微生物电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图： 下列说法正确的是 A．a电极作原电池的正极 B．处理后的硝酸根废水pH降低 C．电池工作时，中间室的Cl-移向右室，Na+移向左室，实现海水淡化 D．左室发生反应的电极反应式：C6H12O6-24e-+6H2O= 6CO2↑+24H+ 5．【原电池电极反应式书写、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（25-26高二上·北京昌平·期末）我国科学家研究出一种新型的可充电水系电池，放电时装置如下图所示，其中双极膜间的电离出的和可以分别通过膜移向两极，下列说法正确的是 A．放电时，双极膜间的电离出移向右室 B．放电时，极的电极反应式为 C．充电时，极接外接电源正极，实现电能转化为化学能 D．充电时，当电路中转移电子时，理论上沉积 6．【原电池、金属的电化学腐蚀与防护、电解原理的应用、电镀】关于下列各装置图的叙述不正确的是（    ） A．用图①装置实现铁上镀铜，a极为铜，电解质溶液可以是CuSO4溶液 B．图②装置盐桥中KCl的Cl－移向右烧杯 C．图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护 D．图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同 考向03 考查电化学装置中溶液性质的变化分析题型 7．【电解原理的理解及判断、电解过程中溶液pH的变化、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（25-26高二下·北京朝阳·期末）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。 实验：用淀粉KI试纸检测阳极流出液，淀粉KI试纸变蓝。 下列说法正确的是 A．K+ 通过阳离子膜移动至阳极区 B．电路中每通过2 mol电子，可得到 1 mol C．阳极区溶液的pH降低，说明发生2H2O-4e-= O2 ↑+ 4H+ D．生成的总反应中，CH2 = CH2与H2O的化学计量比是1∶1 8．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（25-26高一下·北京·期末）用电化学法可以处理天然气中的气体，将其转化成硫酸盐，如下图所示： 下列说法不正确的是 A．的作用之一是吸收 B．阴极电极反应式为： C．反应后阴极区总浓度下降 D．理论上，阳极产生的大于阴极消耗的 9．【原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算】（25-26高一下·北京·期末）下图是“海水-河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响)，其中a、b均为Ag/AgCl复合电极，b的电极反应式为。下列说法不正确的是 A．a的电极反应式为 B．电路中转移1 mol 时，理论上电极b减重35.5 g。 C．工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D．电路中转移1 mol 时，理论上a极区模拟海水的质量减少23 g 考向04 考查离子交换膜的类型与功能识别 10．【原电池、电解池综合考查】（25-26高二上·北京海淀·期末）原电池和电解池能实现电能与化学能的相互转化。 Ⅰ．在铁制品上电镀铜的工艺装置如图所示。 (1)甲处应为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 (2)溶液中铜离子的浓度___________(填“变大”、“变小”或“基本不变”)。 Ⅱ．通过甲醇燃料电池实现用溶液制取溶液的工作原理如图所示。 (3)a极的电极反应式为___________。 (4)c口处获得的气体为___________(填化学式)。 (5)X处应为___________(填“阴离子交换膜”或“阳离子交换膜”)。 Ⅲ．一种利用电化学原理联合制备硫酸和氨的装置如下图所示。a、b、c、d均为惰性电极，其中d电极上有可催化放电的纳米颗粒，固体氧化物电解质只允许在其中迁移。 (6)在燃料电池中制备硫酸的总反应方程式为___________。 (7)下列说法正确的是___________(填序号)。 A．d上，被还原 B．c电极上的反应为： C．固体氧化物中的迁移方向为 (8)燃料电池中每消耗，在电解池中理论上产生的在标准状况下的体积为___________。 11．【原电池电极反应式书写、燃料电池、原电池、电解池综合考查、氯碱工业】（25-26高二上·北京·期末）氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物质的传输与转化关系如下图所示(其中电极未标出)。 (1)A中的电极反应是_______。 (2)燃料电池中的迁移方向是_______(填“C→D”或“D→C”)。 (3)燃料电池中正极的电极反应是_______ (4)下列说法不正确的是_______(填序号)。 a.燃料电池可以实现化学能向电能的转化 b.燃料电池工作时，NaOH没有发挥作用 c.电解池中的离子交换膜是阳离子交换膜 (5)比较a%、b%和c%的值，由大到小排序：_______。 (6)从能源利用及产品获取的角度说明该工艺的优点：_______。 12．【电解原理的应用、电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（25-26高三上·北京朝阳·期末）氘代酸、碱是合成氘代药物、进行氢/氘（H/D）交换反应的关键原料。我国科学家首次利用双极膜（膜中水解离的和在电场作用下向两极迁移）实现由氘代水（）制备氘代酸（）、碱（），装置示意图如下。 下列说法不正确的是 A．左侧石墨电极上放电： B．接通电源可促进双极膜中的电离 C．X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜 D．理论上两极产生的气体M与N的质量比为8：1 考向05 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 13．【原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、燃料电池】燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 注：质子交换膜只允许通过。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向a极室迁移 B．工作一段时间后，a极室中减小 C．电极b的电极反应： D．电池的总反应： 14．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写】（25-26高二上·北京海淀·期末）循环冷却水含有、苯酚等，用电化学方法可以去除循环冷却水中的有机污染物，同时经处理过的冷却水还能减少结垢，其工作原理如下图所示。 下列说法正确的是 A．电解时，溶液中的等阳离子会向着钛基电极方向迁移 B．钛基电极上的反应为 C．该装置工作一段时间后，碳钢电极表面会沉积，可降低原循环冷却水硬度 D．每处理1 mol苯酚，需消耗 15．【原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池电极反应式书写】（25-26高三上·北京西城·期末）燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向a极室迁移 B．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大 C．电极b的电极反应： D．电池的总反应： 考向06 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 16．【原电池原理理解、原电池电极反应式书写、原电池有关计算】一种新型短路膜电池分离装置如下图所示。下列说法中，不正确的是 A．负极反应为： B．正极反应消耗(已转化为标准状况)，理论上需要转移电子 C．该装置用于空气中的捕获，最终由出口B流出 D．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还可以传递电子 17．【新型电池】（2024·北京·一模）用热再生氨电池处理含电镀废液的装置如图。该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为混合液，b极室为溶液；热再生部分加热a极室流出液，使分解。下列说法不正确的是 A．a极的电极反应为： B．电池部分的总反应为： C．该方法可以富集并产生电能，同时循环利用 D．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜 18．【电解原理的应用、电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（2024·北京·三模）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备。电解原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。 下列说法正确的是 A．阴极反应式： B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜 C．电路中转移电子时共产生 D．该装置总反应的方程式为 考向07 考查电化学原理综合计算 19．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（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 20．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（2026·北京·模拟预测）二羟基嘧啶(DHP)是一种难生物降解的有机污染物。利用惰性电极电解含DHP、NaCl的工业废水，可将DHP氧化为无毒的和，以实现完全无害化处理。DHP的分子结构与电解装置如下图所示。 下列说法正确的是 A．电极a与电源负极相连 B．i中每生成1 mol ，则DHP失去3 mol C．ii反应的离子方程式为 D．若完全无害化处理1 mol DHP，理论上b极至少产生16 g 21．【电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查】（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 重难·创新演练 1．【原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、碱性锌锰干电池】（25-26高一下·北京·期末）碱性锌锰干电池的结构示意图如图所示。该电池放电时发生反应：。下列说法不正确的是 A．石墨能导电做电极 B．电池工作时向负极方向移动 C．负极发生反应： D．正极发生反应： 2．【原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池电极反应式书写】（25-26高一下·北京东城·期末）“水动力应急盐水灯”的内部组成为镁片、碳膜、LED灯珠等，在空气中向其中加入食盐水溶液可使LED灯珠被点亮。实验室模拟其反应原理如图。下列说法不正确的是 A．该装置可以将化学能转变为电能 B．电子移动方向是：镁电极 导线 石墨电极 C．石墨电极的电极反应式是 D．装置失效的原因可能是Mg表面产生的覆盖在电极表面阻碍反应进行 3．【原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池】（25-26高三上·北京通州·期末）锂硫电池，因其高于现有锂离子电池的能量密度，受到科学家的研究关注。锂硫电池的原理如下图所示(外接通路未画出)。该电池常用的电解液为1，2-二甲氧基乙烷和1，3-二氧戊环的混合液。以聚烯烃为电池隔膜时，允许锂离子迁移，但多硫化物也可以穿梭。下列说法不正确的是 A．分子中S的杂化方式为杂化 B．有必要向电池负极掺入石墨烯来增强导电性 C．多硫化物穿梭会加速电池负极的腐蚀 D．在构成电池薄膜的聚烯烃侧链上引入羧基可减少多硫化物穿梭 4．【原电池原理理解】（25-26高三上·北京朝阳·期末）我国科学家研制出全球首例全固态氢负离子（）二次电池（如图所示），所用的新型复合氢化物材料可在室温下快速传导H-。下列说法不正确的是 A．属于无机材料 B．的结构示意图为 C．电池工作时，向正极方向移动 D．电池工作时，化学能转化为电能 5．【电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写】（25-26高三上·北京石景山·期末）利用双极膜电渗析装置从巯基乙酸钠()废水中再生巯基乙酸的原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极Ⅱ与电源负极相连 B．阴极的电极反应为： C．再生巯基乙酸的反应为： D．膜A表示阴离子交换膜 6．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写】（25-26高三上·北京海淀·期末）一定条件下，以废铝合金(含有少量、杂质)做阳极，经电解精炼可得到再生铝，装置如下图，其中的离子导体由BMIC和组成。 已知：ⅰ.BMIC是一种室温下为液态的离子化合物，其阴离子为，阳离子可记为(不参与电极反应)。 ⅱ.在BMIC中，Al和Zn的还原性接近、均明显高于。 下列说法不正确的是 A．阴极得到再生铝的电极反应为 B．通入稀有气体可以保护生成的铝不被空气氧化 C．液体可用混合水溶液代替 D．长时间电解后得到的再生铝纯度降低，其中的杂质主要为Zn 7．【原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算】（25-26高三上·北京东城·期末）一种微生物电池的工作原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．电极2为正极 B．电池工作时，H+通过质子交换膜进入正极区 C．电极1的电极反应式为 D．理论上，每消耗1molC6H12O6，消耗134.4 L O2 (标准状况) 8．【原电池原理、电解原理、电解池有关计算】（25-26高三上·北京海淀·期末）某黄金冶炼厂的废水中含有毒的氰化物(以表示)，工厂利用电化学法对其进行无害化处理。 Ⅰ.电解法：向废水中添加一定量NaCl，利用图1装置处理含氰废水。 (1)电解时，_______(填“阴极”或“阳极”)产生的与水反应，生成强氧化性的HClO。HClO将氧化为两种无害气体，两种气体的化学式为_______。 (2)实验测得去除率随pH的变化如图2。 ①时，的去除率随pH的减小而减小，结合水中Cl元素的存在形式，利用平衡移动原理解释可能的原因：_______。 ②时，的去除率随pH增大也会减小。进一步研究发现，是由于溶液中部分Cl元素通过歧化反应生成了氧化性较弱的，反应的离子方程式可能为_______(写出一种即可)。 (3)现有1L废水，的含量为。电解消耗的电量为Q库仑时，去除率的计算式为_______。(已知：电解过程中转移1mol电子所消耗的电量约为96500库仑。不考虑其它副反应) II.原电池法：借助微生物电极，利用下图装置处理含氰废水。 (4)下列说法正确的是_______(填字母序号)。 A．从底部通入空气有利于空气与电极的充分接触 B．若催化剂为，产生的反应为 C．质子交换膜可以替换为阴离子交换膜 D．选择合适的微生物，该装置能实现相应有机废水和含氰废水的联合处理 (5)电池工作过程中，a极区溶液中的pH几乎保持不变，结合电极反应式说明原因：_______(忽略溶液温度、体积变化)。 9．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写】（2026·北京海淀·二模）一种利用废气制取单质的循环工艺流程如下图。 已知：i．溶液中浓度较大时，单质可通过反应溶于其中。 ii．的；。 iii．电解时副产物主要为和。 (1)吸收装置中，生成的反应的离子方程式为_______。 (2)电解装置制备 ①电解池中所用离子交换膜为_______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ②阳极室中，放电生成单质，进而与反应生成流出。生成单质的电极反应式为_______。 (3)析硫装置制备单质：向析硫装置中通入将溶液酸化得到单质，反应的离子方程式为_______。 (4)上述工艺中，若不考虑副反应，阴极流出液中的循环利用即可满足所需，不需要外加，结合该工艺中转化的总反应说明理由：_______。 (5)为优化电解条件，实验室单独使用电解装置电解，阳极液为溶液。取不同电解时间的阳极液，用醋酸酸化，将转化为单质和，进而测定的转化率和单质收率。 ①理论上，电解前向阳极液中加少量可提高单质收率，结合的水解平衡分析可能的原因是_______。 ②其他条件相同时，用调节不同的阳极液，测得转化率和单质收率随时间变化如下图。实际生产时调控阳极液的为，支持这一调控措施的数据依据是_______。 ③下图中6 h后，转化率升高、单质收率下降。实际生产中采用上述循环工艺长时间电解，单质收率(用析硫装置中所得单质测定)没有明显下降，可能的原因是_______。 10．【电解池电极反应式及化学方程式的书写】（2025·北京·模拟预测）氢气和核能是可以开发利用的新能源。 (1)氢气是未来最具有前途的能源之一。氢气能将二氧化碳转化为CH3OH等液体燃料。以H2、CO2为原料制CH3OH涉及的主要反应如下： ⅰ．H2(g) + CO2(g) CO(g) + H2O(g)  ∆H1 =﹢41 kJ·mol-1   ⅱ．CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)  ∆H2=﹣90 kJ·mol-1   ①CO2分子中含有______键（填“极性”或“非极性”）。 ②H2(g) 、CO2(g)转化为CH3OH(g)、H2O(g)的热化学方程式为______。 (2)开发利用核能可以减少对化石能源的依赖。UO2是一种常用的核燃料，该核燃料的一种制备流程如下： 铀矿UO2SO4U(SO4)2UF4UF6UO2 I中，将含有硫酸的UO2SO4溶液通入电解槽，如图所示。 ①A电极是______（填“阴极”或“阳极”），其电极反应式是______。 ②B电极的电极反应式______。 ③U4+有较强的还原性。用质子交换膜隔开两极区溶液可以______，从而提高U4+的产率。 真题·实战演练 1．【原电池电子流向判断及应用、电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解原理的应用实验、电解池有关计算】（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 2．【电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查、电解过程中溶液pH的变化】（2026·山东·高考真题）（多选）利用电还原产生的氧化石油化工副产物制备，装置如图所示。电解过程中，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是 A．极反应式为 B．双极膜中解离的向极方向迁移 C．电解一段时间后，电极反应消耗与生成的质量相等 D．理论上，生成时，极上消耗 3．【电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查、电解过程中溶液pH的变化】（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．【电解原理的理解及判断、电解过程中溶液pH的变化】（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．【原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算】（2026·湖南·高考真题）一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示(-有机溶剂作电解质溶液，难溶于该溶剂)。下列说法错误的是 A．往电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为 C．放电时，从负极向正极移动 D．每消耗负极材料，理论上外电路中通过了 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 电化学原理的综合应用（专项训练） 参考答案 模拟·基础演练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 12 B A C D D B D D D D 13 14 15 16 17 18 19 20 21 B C B A D A D D D 10．(1)正极 (2)基本不变 (3) (4) (5)阳离子交换膜 (6) (7)AC (8)11.2L 11.(1) (2)C→D (3) (4)b (5)b%＞a%＞c% (6)燃料电池可以补充电解池消耗的电能、降低能耗，提高产出碱液中NaOH的浓度 重难·创新演练 1 2 3 4 5 6 7 C C B C A C C 8.(1)阳极 CO2、N2 (2)pH减小，溶液中的H+浓度增大，会导致平衡逆向移动，HClO含量减少，导致CN-的去除率下降 (3) (4)AD (5)a电极反应（）和b电极反应方程式（）可知，a极区产生的H+会等量的定向移动到b极区，使a极区浓度基本不变，故pH几乎保持不变； 9.(1) (2)阳 (3) (4)总反应为，NaOH仅作循环吸收剂，不参与总反应 (5)水解平衡：，加入NaOH使c(OH−)增大，平衡左移，抑制水解，增大有利于S单质转化为可溶的 6h内，相同时间时pH=a的转化率与S单质收率的差值小于pH=b的 实际生产中循环利用，阳极室始终较高，使得S单质溶解进而析出(析硫装置中通入的，能将还原为S单质) 10.(1)极性 3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ∆H=－49kJ·mol-1 (2)阴极 UO+4H++2e-=U4++2H2O 可以防止U4+移动到阳极附近被氧化 真题·实战演练 1 2 3 4 5 D CD C B B 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 电化学原理的综合应用（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 考查电极反应与物质变化分析题型 考向02 考查电化学装置的回路分析和粒子移动题型 考向03 考查电化学装置中溶液性质的变化分析题型 考向04 考查离子交换膜的类型与功能识别 考向05 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 考向06 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 考向07 考查电化学原理综合计算 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 考查电极反应与物质变化分析题型 1．【原电池正负极判断、电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查】（2026·北京顺义·二模）我国科研团队研发的一种高性能水系锌-硒可逆电池，在储能领域具有广阔应用前景，其原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．放电时，电极b为负极 B．充电时，电解质溶液中向电极a迁移 C．充电时，阳极反应为 D．离子交换膜类型为阴离子交换膜 【答案】B 【详解】A．放电时，在b极失电子生成，因此b为负极，A正确； B．充电时为电解池，电解池中阳离子向阴极移动，阴极是原负极（电极b），因此应向电极b迁移，不是a，B错误； C．充电时a为阳极，发生氧化反应，反应为，原子、电荷均守恒，C正确； D．放电时，b极生成，右侧正电荷过剩；a极消耗，左侧负电荷过剩，需要阴离子（）通过交换膜移动平衡电荷，、不需要跨膜，因此该离子交换膜为阴离子交换膜，D正确； 故选B。 2．【原电池正负极判断、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，其电极材料的导电聚合物中掺杂磺酸基可增强其电化学活性，其充电时工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．充电时，电极B为阴极，质量减少 B．钠离子电池的工作原理是的嵌入与脱嵌 C．充电时，电极A的电极反应式为 D．充电过程中，每转移，两电极质量变化相差46 g 【答案】A 【详解】A．充电时，电极B连接电源的负极，作阴极，移向电极B，在电极B上放电发生还原反应，使电极B质量增加，A项错误； B．钠离子电池的工作原理是Na+在正负极之间迁移，实现能量的存储和释放，充电时Na+从正极脱嵌，嵌入负极，而放电时则相反，即原理为的嵌入与脱嵌，B项正确； C．充电时，电极A连接电源的正极，为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，符合选项所示，C项正确； D．充电过程中，根据C项阳极反应式，每转移，电极A有脱嵌移至电极B，因此电极A减重23 g，电极B增重23 g，则两电极质量变化相差23g-（-23g）=46 g，D项正确； 故选A。 3．【原电池原理理解、原电池电极反应式书写】（25-26高二上·北京海淀·期中）锌铁液流电池由于安全、稳定、电解液成本低等优点成为电化学储能热点技术之一、下图为以Zn(OH)/Zn和Fe(CN)/Fe(CN)作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。 已知：聚苯并咪唑PBI膜允许OH-离子通过。下列说法不正确的是 A．放电过程中，总反应为 B．放电过程中，左侧池中溶液pH逐渐减小 C．充电过程中，当2 mol OH-通过PBI膜时，导线中通过1mole- D．充电过程中，阴极的电极反应为 【答案】C 【详解】A．由分析可知，放电过程中，总反应为：，A正确； B．放电过程中，左侧惰性电极为正极，右侧Zn是负极，负极电极方程式为：Zn-2e-+4=，该过程需要的由左侧池经过聚苯并咪唑(PBI)膜进入右侧池，左侧池中溶液pH逐渐减小，B正确； C．充电过程中，Zn是阴极，电极方程式为+2e-= Zn+4，该过程生成的一半进入左侧池，当2mol通过PBI膜时，导线中通过2mole-，C错误； D．充电过程中，Zn是阴极，电极方程式为：+2e-= Zn+4，D正确； 故选C。 考向02 考查电化学装置的回路分析和粒子移动题型 4．【原电池原理、原电池电极反应式书写】（2026·北京丰台·模拟预测）一种微生物电池可用于污水净化、海水淡化，其工作原理如图： 下列说法正确的是 A．a电极作原电池的正极 B．处理后的硝酸根废水pH降低 C．电池工作时，中间室的Cl-移向右室，Na+移向左室，实现海水淡化 D．左室发生反应的电极反应式：C6H12O6-24e-+6H2O= 6CO2↑+24H+ 【答案】D 【详解】A．a电极上C6H12O6被氧化生成CO2，所以a为负极，A错误； B．b为正极，硝酸根被还原生成氮气，根据电子守恒和元素守恒可知电极反应式为2NO+6H2O+10e-=N2↑+12OH-，生成氢氧根，所以pH增大，B错误； C．原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极，所以中间室的Cl-移向左室，Na+移向右室，C错误； D．左室C6H12O6被氧化生成CO2，根据电子守恒和元素守恒可知电极反应式为C6H12O6-24e-+6H2O= 6CO2↑+24H+，D正确； 综上所述答案为D。 5．【原电池电极反应式书写、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（25-26高二上·北京昌平·期末）我国科学家研究出一种新型的可充电水系电池，放电时装置如下图所示，其中双极膜间的电离出的和可以分别通过膜移向两极，下列说法正确的是 A．放电时，双极膜间的电离出移向右室 B．放电时，极的电极反应式为 C．充电时，极接外接电源正极，实现电能转化为化学能 D．充电时，当电路中转移电子时，理论上沉积 【答案】D 【详解】A．根据分析可知，放电时，阴离子移向负极，电极a为负极，双极膜间的H2O电离出OH-移向左室，故A错误； B．根据分析可知，放电时，b极的电极反应为CO2+2H++2e-═HCOOH，故B错误； C．a极为负极，充电时，a极接外接电源负极，实现电能转化为化学能，故C错误； D．充电时，a极接外接电源负极做阴极，阴极方程式为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，当电路中转移2mol电子时，理论上沉积Zn的质量为1mol×65g/mol=65g，故D正确； 故选D。 6．【原电池、金属的电化学腐蚀与防护、电解原理的应用、电镀】关于下列各装置图的叙述不正确的是（    ） A．用图①装置实现铁上镀铜，a极为铜，电解质溶液可以是CuSO4溶液 B．图②装置盐桥中KCl的Cl－移向右烧杯 C．图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护 D．图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同 【答案】B 【详解】A.用图①装置实现铁上镀铜，根据电流的移动方向可知a极为阳极，是铜电极，b电极为Fe电极，电解质溶液可以是CuSO4溶液，A正确； B.Zn电极为负极，Cu电极为正极，负极Zn失去电子变为Zn2+进入溶液，根据异种电荷相互吸引的原则，在含有盐桥的原电池中，盐桥中阴离子流向负极区、阳离子流向正极区，该装置中Zn作负极、Cu作正极，所以盐桥中KCl的Cl-移向左烧杯，B错误； C.电解池阴极与电源的负极连接，金属被保护，电解池阳极的金属与电源正极连接而加速被腐蚀，要保护钢铁，则钢铁连接原电池负极，C正确； D.在左边的原电池中Al为负极，Al是+3价的金属，每27gAl会失去3mol电子；右边的原电池中Zn是负极，Zn是+2价的金属，65gZn会失去2mol电子，所以图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量不同，D正确； 故合理选项是B。 考向03 考查电化学装置中溶液性质的变化分析题型 7．【电解原理的理解及判断、电解过程中溶液pH的变化、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（25-26高二下·北京朝阳·期末）环氧乙烷(，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电解制备EO的原理示意图如下。 实验：用淀粉KI试纸检测阳极流出液，淀粉KI试纸变蓝。 下列说法正确的是 A．K+ 通过阳离子膜移动至阳极区 B．电路中每通过2 mol电子，可得到 1 mol C．阳极区溶液的pH降低，说明发生2H2O-4e-= O2 ↑+ 4H+ D．生成的总反应中，CH2 = CH2与H2O的化学计量比是1∶1 【答案】D 【详解】A．电解池中阳离子向阴极移动，应移动至阴极区，A错误； B．阳极流出液可使淀粉试纸变蓝，说明部分未参与后续反应，电路中通过电子时，得到的小于，B错误； C．阳极区淀粉试纸变蓝，说明阳极主反应为，与水反应生成使降低，不是水放电生成，C错误； D．将电极反应及后续反应相加消去中间产物，可得总反应为，与的化学计量比为，D正确； 故选D。 8．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（25-26高一下·北京·期末）用电化学法可以处理天然气中的气体，将其转化成硫酸盐，如下图所示： 下列说法不正确的是 A．的作用之一是吸收 B．阴极电极反应式为： C．反应后阴极区总浓度下降 D．理论上，阳极产生的大于阴极消耗的 【答案】D 【详解】A．与可发生反应，实现吸收，A正确； B．由分析知，阴极电极反应式为：，B正确； C．依据总反应方程式，假设消耗了1 mol，则消耗2 mol，生成2 mol，再与发生氧化还原反应，生成1 mol，生成量小于消耗量，反应后阴极区总浓度下降，C正确； D．电解反应得失电子守恒，假设转移4 mol，阴极消耗2 mol，阳极生成1 mol，阳极产生的小于阴极消耗的，D错误； 故答案选D。 9．【原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算】（25-26高一下·北京·期末）下图是“海水-河水”浓差电池装置示意图(不考虑溶解氧的影响)，其中a、b均为Ag/AgCl复合电极，b的电极反应式为。下列说法不正确的是 A．a的电极反应式为 B．电路中转移1 mol 时，理论上电极b减重35.5 g。 C．工作一段时间后，两极NaCl溶液的浓度差减小 D．电路中转移1 mol 时，理论上a极区模拟海水的质量减少23 g 【答案】D 【详解】A．a为负极，Ag失电子后与溶液中Cl⁻结合生成AgCl，电极反应式为：，A正确； B．b极发生反应，转移1mol 时，1mol AgCl转化为1mol Ag，电极减重的质量为1mol Cl的质量即35.5g，B正确； C．a极区Cl⁻被消耗，透过阳离子交换膜向正极b极区迁移；b极区生成，同时迁入，因此a极NaCl浓度降低、b极NaCl浓度升高，两极浓度差减小，C正确； D．转移1mol 时，a极区有1mol 转化为AgCl脱离溶液，同时1mol 迁移到b极区，共减少质量为，不是23g，D错误； 故选D。 考向04 考查离子交换膜的类型与功能识别 10．【原电池、电解池综合考查】（25-26高二上·北京海淀·期末）原电池和电解池能实现电能与化学能的相互转化。 Ⅰ．在铁制品上电镀铜的工艺装置如图所示。 (1)甲处应为电源的___________(填“正极”或“负极”)。 (2)溶液中铜离子的浓度___________(填“变大”、“变小”或“基本不变”)。 Ⅱ．通过甲醇燃料电池实现用溶液制取溶液的工作原理如图所示。 (3)a极的电极反应式为___________。 (4)c口处获得的气体为___________(填化学式)。 (5)X处应为___________(填“阴离子交换膜”或“阳离子交换膜”)。 Ⅲ．一种利用电化学原理联合制备硫酸和氨的装置如下图所示。a、b、c、d均为惰性电极，其中d电极上有可催化放电的纳米颗粒，固体氧化物电解质只允许在其中迁移。 (6)在燃料电池中制备硫酸的总反应方程式为___________。 (7)下列说法正确的是___________(填序号)。 A．d上，被还原 B．c电极上的反应为： C．固体氧化物中的迁移方向为 (8)燃料电池中每消耗，在电解池中理论上产生的在标准状况下的体积为___________。 【答案】(1)正极 (2)基本不变 (3) (4) (5)阳离子交换膜 (6) (7)AC (8)11.2L 【详解】（1）据分析，甲为正极。 （2）铜片溶解为Cu2+，待镀铁制品表面Cu2+生成Cu，转移相同的电子数时，溶解生成的Cu2+和消耗的Cu2+浓度基本相等，溶液中铜离子的浓度基本不变。 （3）a极为甲醇在碱性条件下失电子氧化，电极反应式为。 （4）i极Cl-发生氧化反应，失电子生成氯气，则c口获得得气体是Cl2。 （5）i极为阳极，Cl-放电，j极为阴极，水放电生成氢气和OH-，为在右侧获得KOH溶液，左侧的钾离子需要通过X膜进入右侧，故X为阳离子交换膜。 （6）左侧为二氧化硫电化学氧化制硫酸，化学方程式为。 （7）A．d极氮气被还原为氨气，电极方程式为，A正确； B．c电极上O2-氧化为氧气，电极方程式为，B错误； C．d电极生成O2-，c电极消耗O2-，则O2-的迁移方向为d→c，C正确； 故答案为AC。 （8）据分析，根据得失电子守恒可得计量关系：，则标况下。 11．【原电池电极反应式书写、燃料电池、原电池、电解池综合考查、氯碱工业】（25-26高二上·北京·期末）氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物质的传输与转化关系如下图所示(其中电极未标出)。 (1)A中的电极反应是_______。 (2)燃料电池中的迁移方向是_______(填“C→D”或“D→C”)。 (3)燃料电池中正极的电极反应是_______ (4)下列说法不正确的是_______(填序号)。 a.燃料电池可以实现化学能向电能的转化 b.燃料电池工作时，NaOH没有发挥作用 c.电解池中的离子交换膜是阳离子交换膜 (5)比较a%、b%和c%的值，由大到小排序：_______。 (6)从能源利用及产品获取的角度说明该工艺的优点：_______。 【答案】(1) (2)C→D (3) (4)b (5)b%＞a%＞c% (6)燃料电池可以补充电解池消耗的电能、降低能耗，提高产出碱液中NaOH的浓度 【详解】（1）A为电解池阳极，氯离子失电子变为氯气，电极方程式为：； （2）燃料电池中，C为负极，D为正极，阳离子向正极移动，故迁移方向为C→D； （3）右侧为燃料电池， D为正极，碱性条件下，得电子生成，电极反应为：； （4）a．燃料电池为原电池一种，能将化学能转化为电能，故a正确； b．为电解质，传导离子，参与燃料电池负极电极反应(负极：)，故b错误； c．电解池中通过离子交换膜向B极(阴极)移动，为阳离子交换膜，故c正确； 故答案选b。 （5）电解池B极电极反应式为：，钠离子迁入，导致a % NaOH浓度升高；燃料电池C极电极反应式为：，消耗，c % NaOH浓度降低；燃料电池D极电极反应式为：，生成，b % NaOH浓度升高，故NaOH浓度比较为b%＞a%＞c%； （6）燃料电池将电解产生的氢气的化学能转化为电能，为电解池供电，实现能源循环利用，降低能耗，同时提高产出碱液中NaOH的浓度。 12．【电解原理的应用、电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（25-26高三上·北京朝阳·期末）氘代酸、碱是合成氘代药物、进行氢/氘（H/D）交换反应的关键原料。我国科学家首次利用双极膜（膜中水解离的和在电场作用下向两极迁移）实现由氘代水（）制备氘代酸（）、碱（），装置示意图如下。 下列说法不正确的是 A．左侧石墨电极上放电： B．接通电源可促进双极膜中的电离 C．X膜为阴离子交换膜，Y膜为阳离子交换膜 D．理论上两极产生的气体M与N的质量比为8：1 【答案】D 【详解】A．左侧石墨电极为阳极，放电生成氧气，电极反应式为：，A正确； B．双极膜中D2O的解离需要在电场作用下进行，接通电源后电场促进D2O电离为和，B正确； C．由分析可知，X膜允许阴离子通过为阴离子交换膜；Y膜允许阳离子通过为阳离子交换膜，C正确； D．阳极生成O2（M），阴极生成D2（N）。阳极反应：；阴极反应：，转移相同电子生成的气体M和N的物质的量之比为1：2，则O2与D2的质量比为(1×32)：(2×4)=32：8=4：1，D错误； 故选D。 考向05 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 13．【原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、燃料电池】燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 注：质子交换膜只允许通过。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向a极室迁移 B．工作一段时间后，a极室中减小 C．电极b的电极反应： D．电池的总反应： 【答案】B 【详解】A．原电池中，阳离子移向正极，即H+通过质子交换膜向a极室迁移，故A正确； B．a为正极，电极反应为：O2+4e－+4H+＝2H2O，转移4mol电子的同时有4molH+通过质子交换膜向a极室迁移，但是由于有水生成，故工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小，但a极室中不变，故B错误； C．由上述分析可知，b的电极反应式为；，故C正确； D．b的电极反应式为；，a极反应为：O2+4e－+4H+＝2H2O，故总反应为：，故D正确； 故选B。 14．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写】（25-26高二上·北京海淀·期末）循环冷却水含有、苯酚等，用电化学方法可以去除循环冷却水中的有机污染物，同时经处理过的冷却水还能减少结垢，其工作原理如下图所示。 下列说法正确的是 A．电解时，溶液中的等阳离子会向着钛基电极方向迁移 B．钛基电极上的反应为 C．该装置工作一段时间后，碳钢电极表面会沉积，可降低原循环冷却水硬度 D．每处理1 mol苯酚，需消耗 【答案】C 【详解】A．等阳离子应向阴极(碳钢)移动，而非向着钛基电极方向迁移，A错误； B．钛基电极为阳极，发生氧化反应。选项给出的是还原反应，且电子得失符号错误，正确的为：，B错误； C．碳钢电极（阴极）上得电子生成和，使电极附近浓度升高。与生成沉淀，与生成，再与生成沉淀，从而降低循环水硬度，C正确； D．苯酚完全氧化为和的反应为，每处理1 mol苯酚，需消耗28 mol，而非30 mol，D错误； 故答案选C。 15．【原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池电极反应式书写】（25-26高三上·北京西城·期末）燃料电池法可以处理高浓度氨氮废水，原理的示意图如下(忽略溶液体积的变化)。 下列说法不正确的是 A．通过质子交换膜向a极室迁移 B．工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度增大 C．电极b的电极反应： D．电池的总反应： 【答案】B 【详解】A．原电池中，阳离子移向正极，即H+通过质子交换膜向a极室迁移，A正确； B．a为正极，电极反应为：O2+4e－+4H+＝2H2O，转移4mol电子的同时有4molH+通过质子交换膜向a极室迁移，但是由于有水生成，故工作一段时间后，a极室中稀硫酸的浓度减小，B错误； C．由上述分析可知，b的电极反应式为：，C正确； D．电极b的电极反应：，a为正极，电极反应为：，电池的总反应：，D正确； 故选B。 考向06 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 16．【原电池原理理解、原电池电极反应式书写、原电池有关计算】一种新型短路膜电池分离装置如下图所示。下列说法中，不正确的是 A．负极反应为： B．正极反应消耗(已转化为标准状况)，理论上需要转移电子 C．该装置用于空气中的捕获，最终由出口B流出 D．短路膜和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还可以传递电子 【答案】A 【详解】A．氢气通入极为负极，电极反应式为H2-2e-=2H+，故A错误； B．标准状况下的物质的量为1mol，结合分析可知，正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则此时理论上需要转移电子，故B正确； C．由图可知，该装置用于空气中CO2的捕获，CO2→→，H+与反应生成CO2，则CO2最终由出口B流出，故C正确； D．由图可知，短路膜中存在电子运动，和常见的离子交换膜不同，它既能传递离子，还可以传递电子，故D正确； 故选A。 17．【新型电池】（2024·北京·一模）用热再生氨电池处理含电镀废液的装置如图。该装置由电池部分和热再生部分组成：电池部分中，a极室为混合液，b极室为溶液；热再生部分加热a极室流出液，使分解。下列说法不正确的是 A．a极的电极反应为： B．电池部分的总反应为： C．该方法可以富集并产生电能，同时循环利用 D．装置中的离子交换膜为阳离子交换膜 【答案】D 【详解】A．由分析可知，a极为原电池的负极，电极反应为：，A正确； B．由分析可知，电池部分的总反应为：，B正确； C．由分析可知，该装置为原电池装置，可以富集铜离子并产生电能，同时回收液受热分解释放出氨气，能循环利用氨气，C正确； D．a极室溶液中生成的导致正电荷在增加，b极室消耗Cu2+，导致正电荷减少，需由 b极室迁移到a极室，才能维持两室溶液中的电荷呈电中性，使电池反应能不断进行下去，故装置中的离子交换膜为阴离子交换膜，D错误； 故答案为：D。 18．【电解原理的应用、电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（2024·北京·三模）利用双极膜电解制备，捕集烟气中，制备。电解原理如图所示： 已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的解离，提供和。 下列说法正确的是 A．阴极反应式： B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜 C．电路中转移电子时共产生 D．该装置总反应的方程式为 【答案】A 【详解】A．由分析知，阴极反应式：，A正确； B．由分析知，Ⅰ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误； C．由分析知，电解过程中有两处生成，由电子守恒，电路中转移电子时共产生，C错误； D．由阴极和阳极电解反应式得，该装置总反应的方程式为，D错误； 故选A。 考向07 考查电化学原理综合计算 19．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（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 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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。 20．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解池有关计算】（2026·北京·模拟预测）二羟基嘧啶(DHP)是一种难生物降解的有机污染物。利用惰性电极电解含DHP、NaCl的工业废水，可将DHP氧化为无毒的和，以实现完全无害化处理。DHP的分子结构与电解装置如下图所示。 下列说法正确的是 A．电极a与电源负极相连 B．i中每生成1 mol ，则DHP失去3 mol C．ii反应的离子方程式为 D．若完全无害化处理1 mol DHP，理论上b极至少产生16 g 【答案】D 【详解】A．电极a为阳极，应与电源正极相连，A错误； B．1mol DHP完全氧化生成4mol 时共失去16mol电子，故每生成1mol ，DHP失去4mol ，B错误； C．阳极区为酸性环境，不存在大量，ii反应的离子方程式为，C错误； D．处理1mol DHP时电路中转移16mol电子，b极生成的物质的量为，质量为，D正确； 故选 D。 21．【电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查】（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 【详解】A．由分析可知，电极M为阳极，连接的是电源的正极，A正确； B．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； C．已知电解液温度：①>③、②>④，说明左池中，为放热反应，C正确； D．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。 重难·创新演练 1．【原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、碱性锌锰干电池】（25-26高一下·北京·期末）碱性锌锰干电池的结构示意图如图所示。该电池放电时发生反应：。下列说法不正确的是 A．石墨能导电做电极 B．电池工作时向负极方向移动 C．负极发生反应： D．正极发生反应： 【答案】C 【详解】A．石墨具有良好导电性，可作为电极材料使用，A正确； B．原电池工作时阴离子向负极移动，故向负极方向移动，B正确； C．该电池电解质为碱性，失电子后不会生成，最终产物为，正确负极反应为，C错误； D．正极中元素从+4价降为+3价，得1个电子，配平后反应为，D正确； 故选C。 2．【原电池原理理解、原电池电子流向判断及应用、原电池电极反应式书写】（25-26高一下·北京东城·期末）“水动力应急盐水灯”的内部组成为镁片、碳膜、LED灯珠等，在空气中向其中加入食盐水溶液可使LED灯珠被点亮。实验室模拟其反应原理如图。下列说法不正确的是 A．该装置可以将化学能转变为电能 B．电子移动方向是：镁电极 导线 石墨电极 C．石墨电极的电极反应式是 D．装置失效的原因可能是Mg表面产生的覆盖在电极表面阻碍反应进行 【答案】C 【详解】A．由分析可知，该装置是将化学能转变为电能的原电池，A正确； B．由分析可知，镁为原电池负极，石墨为正极，则原电池中电子移动方向为：镁电极→导线→石墨电极，B正确； C．由分析可知，石墨是正极，水分子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为：2H2O+4e-+O2=4OH-，C错误； D．由分析可知，放电生成的镁离子和氢氧根离子会发生反应生成氢氧化镁沉淀，氢氧化镁沉淀覆盖在镁表面，会阻碍反应持续进行导致装置失效，D正确； 故选C。 3．【原电池电极反应式书写、原电池原理的综合应用、新型电池】（25-26高三上·北京通州·期末）锂硫电池，因其高于现有锂离子电池的能量密度，受到科学家的研究关注。锂硫电池的原理如下图所示(外接通路未画出)。该电池常用的电解液为1，2-二甲氧基乙烷和1，3-二氧戊环的混合液。以聚烯烃为电池隔膜时，允许锂离子迁移，但多硫化物也可以穿梭。下列说法不正确的是 A．分子中S的杂化方式为杂化 B．有必要向电池负极掺入石墨烯来增强导电性 C．多硫化物穿梭会加速电池负极的腐蚀 D．在构成电池薄膜的聚烯烃侧链上引入羧基可减少多硫化物穿梭 【答案】B 【详解】A．S8分子中每个S原子形成2个σ键，且有2对孤电子对，价层电子对数为4，杂化方式为sp3杂化，A正确； B．该电池负极是金属Li，Li是金属单质，本身导电性良好，不需要掺入石墨烯增强导电性；导电性差的正极硫才需要添加石墨烯等导电材料，B错误； C．多硫化物穿梭指正极生成的多硫化物穿过隔膜扩散到负极，会直接和负极金属锂发生反应，加速负极的腐蚀，C正确； D．聚烯烃侧链引入羧基后，羧基电离后带负电，而多硫化物离子也带负电，利用静电排斥作用可以阻挡多硫化物穿过隔膜，减少多硫化物穿梭，D正确； 故选B。 4．【原电池原理理解】（25-26高三上·北京朝阳·期末）我国科学家研制出全球首例全固态氢负离子（）二次电池（如图所示），所用的新型复合氢化物材料可在室温下快速传导H-。下列说法不正确的是 A．属于无机材料 B．的结构示意图为 C．电池工作时，向正极方向移动 D．电池工作时，化学能转化为电能 【答案】C 【详解】A．由化学式可知，是新型复合氢化物材料，属于无机材料，A正确； B．的核电荷数为1，核外电子层数为1，最外层电子数为2，离子的结构示意图为：，B正确； C．电池工作时，带负电荷的离子向负极方向移动，C错误； D．原电池是化学能转化为电能的装置，所以电池工作时，能量的转化形式为化学能转化为电能，D正确； 故选C。 5．【电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查、电解池电极反应式及化学方程式的书写】（25-26高三上·北京石景山·期末）利用双极膜电渗析装置从巯基乙酸钠()废水中再生巯基乙酸的原理如图所示。下列说法不正确的是 A．电极Ⅱ与电源负极相连 B．阴极的电极反应为： C．再生巯基乙酸的反应为： D．膜A表示阴离子交换膜 【答案】A 【详解】A．根据分析，电极Ⅱ为阳极，与电源正极相连，A错误； B．根据分析，阴极发生还原反应，电极反应：，B正确； C．根据分析，再生巯基乙酸的反应为：，C正确； D．根据分析，膜A允许阴离子通过进入区域，为阴离子交换膜，D正确； 答案选A。 6．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写】（25-26高三上·北京海淀·期末）一定条件下，以废铝合金(含有少量、杂质)做阳极，经电解精炼可得到再生铝，装置如下图，其中的离子导体由BMIC和组成。 已知：ⅰ.BMIC是一种室温下为液态的离子化合物，其阴离子为，阳离子可记为(不参与电极反应)。 ⅱ.在BMIC中，Al和Zn的还原性接近、均明显高于。 下列说法不正确的是 A．阴极得到再生铝的电极反应为 B．通入稀有气体可以保护生成的铝不被空气氧化 C．液体可用混合水溶液代替 D．长时间电解后得到的再生铝纯度降低，其中的杂质主要为Zn 【答案】C 【详解】A．阴极发生还原反应，离子导体中Al以形式存在，得电子生成Al，电极反应为，A正确； B．铝易被空气氧化，通入稀有气体可隔绝空气，保护生成的铝不被氧化，B正确； C．若用水溶液，阴极H+氧化性强于Al3+，会优先得电子生成H2，无法得到Al，C错误； D．Al和Zn还原性接近，阳极二者均失电子进入溶液，阴极上锌的配合物可能与竞争得电子析出，导致再生铝纯度降低，杂质主要为Zn，D正确； 故答案选C。 7．【原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算】（25-26高三上·北京东城·期末）一种微生物电池的工作原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．电极2为正极 B．电池工作时，H+通过质子交换膜进入正极区 C．电极1的电极反应式为 D．理论上，每消耗1molC6H12O6，消耗134.4 L O2 (标准状况) 【答案】C 【详解】A．由图可知，C6H12O6在电极1被氧化为CO2，O2在电极2被还原，所以电极1是负极，电极2为正极，A正确； Ｂ．电池工作时，阳离子向正极移动，H+通过质子交换膜进入正极区，B正确； Ｃ．电极1为负极，C6H12O6失去电子发生氧化反应，反应方程式为，C错误； Ｄ．根据C分析可知，负极上消耗1molC6H12O6，需要失去24mol e-，正极上发生的反应是，1mol O2参与反应转移4mol e-，根据得失电子数相等，要转移24mol e-，需要消耗6mol O2，消耗O2体积为22.4L/mol×6mol=134.4L，D正确； 故答案选C。 8．【原电池原理、电解原理、电解池有关计算】（25-26高三上·北京海淀·期末）某黄金冶炼厂的废水中含有毒的氰化物(以表示)，工厂利用电化学法对其进行无害化处理。 Ⅰ.电解法：向废水中添加一定量NaCl，利用图1装置处理含氰废水。 (1)电解时，_______(填“阴极”或“阳极”)产生的与水反应，生成强氧化性的HClO。HClO将氧化为两种无害气体，两种气体的化学式为_______。 (2)实验测得去除率随pH的变化如图2。 ①时，的去除率随pH的减小而减小，结合水中Cl元素的存在形式，利用平衡移动原理解释可能的原因：_______。 ②时，的去除率随pH增大也会减小。进一步研究发现，是由于溶液中部分Cl元素通过歧化反应生成了氧化性较弱的，反应的离子方程式可能为_______(写出一种即可)。 (3)现有1L废水，的含量为。电解消耗的电量为Q库仑时，去除率的计算式为_______。(已知：电解过程中转移1mol电子所消耗的电量约为96500库仑。不考虑其它副反应) II.原电池法：借助微生物电极，利用下图装置处理含氰废水。 (4)下列说法正确的是_______(填字母序号)。 A．从底部通入空气有利于空气与电极的充分接触 B．若催化剂为，产生的反应为 C．质子交换膜可以替换为阴离子交换膜 D．选择合适的微生物，该装置能实现相应有机废水和含氰废水的联合处理 (5)电池工作过程中，a极区溶液中的pH几乎保持不变，结合电极反应式说明原因：_______(忽略溶液温度、体积变化)。 【答案】(1)阳极 CO2、N2 (2)pH减小，溶液中的H+浓度增大，会导致平衡逆向移动，HClO含量减少，导致CN-的去除率下降 (3) (4)AD (5)a电极反应（）和b电极反应方程式（）可知，a极区产生的H+会等量的定向移动到b极区，使a极区浓度基本不变，故pH几乎保持不变； 【详解】（1）Cl-发生氧化反应生成氯气，故应该在电解池的阳极生成氯气；结合CN-的组成元素可知，被HClO氧化后生成的两种无害气体为CO2、N2； （2）①溶液中存在平衡：，随着溶液pH减小，溶液中的H+浓度增大，会导致平衡逆向移动，HClO含量减少，导致CN-的去除率下降； ；②依题意，碱性条件下，HClO发生歧化反应生成Cl-和，离子方程式为（碱性条件下HClO以ClO-形式存在）； （3）处理废水过程中，CN-被氧化成CO2和N2，从价态变化分析可知，存在如下计量关系：，故CN-的去除率为=； （4）A．从底部通入空气，气泡会向上扩散，增大了空气与电极的接触面积，有利于反应进行，A正确； B．若催化剂为，产生的反应应为，B错误； C．由上述分析可知，a极区产生的H+会通过质子交换膜定向移动到b极区，若换成阴离子交换膜，则H+无法向b区移动，C错误； D．选择合适的微生物，该装置能实现相应有机废水和含氰废水的联合处理（负极区有机物放电，正极区产生强氧化性的，氧化含氰废水），D正确； 故答案选AD； （5）结合a电极反应（）和b电极反应方程式（）可知，a极区产生的H+会等量的定向移动到b极区，使a极区浓度基本不变，故pH几乎保持不变； 9．【电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写】（2026·北京海淀·二模）一种利用废气制取单质的循环工艺流程如下图。 已知：i．溶液中浓度较大时，单质可通过反应溶于其中。 ii．的；。 iii．电解时副产物主要为和。 (1)吸收装置中，生成的反应的离子方程式为_______。 (2)电解装置制备 ①电解池中所用离子交换膜为_______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ②阳极室中，放电生成单质，进而与反应生成流出。生成单质的电极反应式为_______。 (3)析硫装置制备单质：向析硫装置中通入将溶液酸化得到单质，反应的离子方程式为_______。 (4)上述工艺中，若不考虑副反应，阴极流出液中的循环利用即可满足所需，不需要外加，结合该工艺中转化的总反应说明理由：_______。 (5)为优化电解条件，实验室单独使用电解装置电解，阳极液为溶液。取不同电解时间的阳极液，用醋酸酸化，将转化为单质和，进而测定的转化率和单质收率。 ①理论上，电解前向阳极液中加少量可提高单质收率，结合的水解平衡分析可能的原因是_______。 ②其他条件相同时，用调节不同的阳极液，测得转化率和单质收率随时间变化如下图。实际生产时调控阳极液的为，支持这一调控措施的数据依据是_______。 ③下图中6 h后，转化率升高、单质收率下降。实际生产中采用上述循环工艺长时间电解，单质收率(用析硫装置中所得单质测定)没有明显下降，可能的原因是_______。 【答案】(1) (2)阳 (3) (4)总反应为，NaOH仅作循环吸收剂，不参与总反应 (5)水解平衡：，加入NaOH使c(OH−)增大，平衡左移，抑制水解，增大有利于S单质转化为可溶的 6h内，相同时间时pH=a的转化率与S单质收率的差值小于pH=b的 实际生产中循环利用，阳极室始终较高，使得S单质溶解进而析出(析硫装置中通入的，能将还原为S单质) 【详解】（1）吸收装置中，循环回来的NaOH溶液吸收生成，配平：。 （2）①电解时阳极室的需要迁移到阴极室，使阴极室得到NaOH循环回吸收装置，因此需要允许阳离子通过的阳离子交换膜。 ②阳极失电子生成S单质，电极反应式为：。 （3）通入酸化提供，结合已知i的可逆反应，逆反应为分解，与分解产生的结合为，同时析出S单质，配平：。 （4）由总反应可知，NaOH仅作循环吸收剂，不参与总反应，不会被消耗，因此不需要补充。 （5）①水解平衡：，加入NaOH使c(OH−)增大，平衡左移，抑制水解，增大有利于S单质转化为可溶的。 ②目标产物是S单质，转化率与S收率差值越小，调控效果越好，图像显示6h内，相同时间时pH=a的转化率与S单质收率的差值小于pH=b的。 ③单独电解时，生成的S长时间停留在阳极会被氧化为副产物导致收率下降，实际生产中循环利用，阳极室始终较高，使得S单质溶解进而析出(析硫装置中通入的，能将还原为S单质)。 10．【电解池电极反应式及化学方程式的书写】（2025·北京·模拟预测）氢气和核能是可以开发利用的新能源。 (1)氢气是未来最具有前途的能源之一。氢气能将二氧化碳转化为CH3OH等液体燃料。以H2、CO2为原料制CH3OH涉及的主要反应如下： ⅰ．H2(g) + CO2(g) CO(g) + H2O(g)  ∆H1 =﹢41 kJ·mol-1   ⅱ．CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g)  ∆H2=﹣90 kJ·mol-1   ①CO2分子中含有______键（填“极性”或“非极性”）。 ②H2(g) 、CO2(g)转化为CH3OH(g)、H2O(g)的热化学方程式为______。 (2)开发利用核能可以减少对化石能源的依赖。UO2是一种常用的核燃料，该核燃料的一种制备流程如下： 铀矿UO2SO4U(SO4)2UF4UF6UO2 I中，将含有硫酸的UO2SO4溶液通入电解槽，如图所示。 ①A电极是______（填“阴极”或“阳极”），其电极反应式是______。 ②B电极的电极反应式______。 ③U4+有较强的还原性。用质子交换膜隔开两极区溶液可以______，从而提高U4+的产率。 【答案】(1)极性 3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ∆H=－49kJ·mol-1 (2)阴极 UO+4H++2e-=U4++2H2O 可以防止U4+移动到阳极附近被氧化 【详解】（1）①CO2的结构简式为O=C=O，CO2分子中含有含有极性共价键； ②ⅰ．H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H1=+41 kJ·mol-1；ⅱ．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H2=-90 kJ·mol-1；H2、CO2反应生成甲醇的反应是3H2＋CO2=CH3OH＋H2O(g)，根据盖斯定律，由i＋ii得出∆H=∆H1＋∆H2=－49 kJ·mol－1，即热化学反应方程式为3H2(g)+CO2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) △H=－49 kJ·mol-1； （2）①电解池中阳离子流向阴极，根据氢离子的流向可知A电极为阴极；UO得电子被还原为U4+，同时生成水，电极反应式为UO+4H++2e-=U4++2H2O； ②电解过程B电极即阳极水电离出的氢氧根放电生成氧气，B电极的电极反应式； ③电解过程B电极即阳极水电离出的氢氧根放电生成氧气，而U4+有较强还原性，用质子交换膜隔开两极区溶液,可以防止U4+移动到阳极附近被氧气氧化，或者防止U4+移动到阳极失去电子被氧化，从而提高U4+的产率。 真题·实战演练 1．【原电池电子流向判断及应用、电解原理的理解及判断、电解池电极反应式及化学方程式的书写、电解原理的应用实验、电解池有关计算】（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 【详解】A．阳极是失去电子生成氧气，正确电极反应式为，A错误； B．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； C．根据总反应，生成消耗，则生成 仅消耗，C错误； D．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。 2．【电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查、电解过程中溶液pH的变化】（2026·山东·高考真题）（多选）利用电还原产生的氧化石油化工副产物制备，装置如图所示。电解过程中，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是 A．极反应式为 B．双极膜中解离的向极方向迁移 C．电解一段时间后，电极反应消耗与生成的质量相等 D．理论上，生成时，极上消耗 【答案】CD 【详解】A．由分析可知，b极是阳极，电解液为碱性溶液，放电生成，电极反应，A正确； B．电解池中阳离子向阴极定向迁移，a极为阴极，双极膜解离出的向a极移动，向阳极b移动，B正确； C．设电路中转移。阳极反应，转移，阳极生成；阴极反应，每消耗，转移时阴极消耗，因此电极反应消耗与生成的质量不相等，C错误； D．由氧化反应、a极电极反应可得关系式，因此生成时，极上消耗，D错误； 故选CD。 3．【电解原理的理解及判断、原电池、电解池综合考查、电解过程中溶液pH的变化】（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 【详解】A．由分析知，①为阳离子交换膜，②为阴离子交换膜，A正确； B．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； C．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； D．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．【电解原理的理解及判断、电解过程中溶液pH的变化】（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 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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．【原电池原理理解、原电池正负极判断、原电池电极反应式书写、原电池有关计算】（2026·湖南·高考真题）一种可用于心脏起搏器的扣式电池部分截面结构如图所示(-有机溶剂作电解质溶液，难溶于该溶剂)。下列说法错误的是 A．往电极材料中添加石墨，可增强其导电性 B．正极反应式为 C．放电时，从负极向正极移动 D．每消耗负极材料，理论上外电路中通过了 【答案】B 【详解】A．石墨具有良好的导电性，添加到电极材料中可增强电极的导电性，A正确； B．题干明确难溶于有机溶剂，无法电离出自由移动的，正极反应物是固体，正极反应应为，B错误； C．原电池放电时，阳离子向正极移动，因此从负极向正极移动，C正确； D．负极反应为，2.1g 的物质的量为，理论上外电路中通过，D正确； 故选B。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $