第04讲 电化学原理的综合应用（专项训练）（黑吉辽蒙专用）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装置到环保应用的递进式训练体系，融合科学思维与责任素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |模拟·基础演练|12题|涵盖多池串联、多膜多室、物质制备、环保应用基础题型|从原电池/电解池基本原理到多装置串联，构建“装置-原理-应用”逻辑链| |重难·创新演练|10题|涉及双极膜、新型电池、复杂环境治理等创新情境|深化离子迁移、电极反应分析，培养模型认知与证据推理能力| |真题·实战演练|14题|高考真题及改编题，聚焦可充电电池、膜电解、污染物处理|对接高考命题趋势，强化真实问题解决与可持续发展意识|

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 考查多池串联以及充放电 考向02 多膜多室原理及应用 考向03 考查电化学原理制备物质 考向04 考查电化学原理在环境保护中的应用 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 考查多池串联以及充放电 1．【原电池电解池串联】（2025高三上·辽宁·期末）近日，我国科学家开发肼-双氧水燃料电池，碱性条件下电解肼制备氢气，装置如图所示。 下列叙述正确的是( ) A．a极和b极材料可能相同 B．电子流向：b→c→d→a C．d极附近电解质溶液pH降低 D．乙池产生1molN2时，理论上甲池消耗3molH2O2 2．【考查浓差电池与电解池串联】（2024-2025高三上·黑龙江牡丹江·开学检测）一种清洁、低成本的氯碱工业双联装置工作原理如图所示，浓缩海水可以造成溶液中离子浓度差异，使离子从高浓度区域向低浓度区域迁移，从而产生离子电流。下列说法不正确的是( ) A．电极Y为负极，可以在X、Z电极上收集到H2 B．与传统氯碱工业相比，该双联装置的优点是可避免使用离子交换膜 C．装置Ⅱ中的电极质量每变化mg，装置I中可制得LiCl D．随着装置的运行，电极Z附近溶液的pH增大，电极W附近有白色沉淀出现 3.【考查可充电电池】（2025·辽宁省大连市·一模）钛锰液流电池放电时工作原理如图所示，两电极均为石墨电极。放电初期，转化为并伴随副反应生成；放电末期，先被还原成，再与残留的发生化学反应，直到完全消耗。下列说法正确的是 A．充电时，a极需要外接电源的正极 B．放电初期，b极的电极反应式为 C．放电末期，在反应中作还原剂 D．放电时，电路中每转移1 mol电子，理论上a极质量增加16 g 考向02 考查多膜多室原理及应用 4．【考查多膜多室原电池】某科研小组设计如图装置，实现含盐废水(以NaCl为例)和造纸废水(以含葡萄糖为例)的有效处理，并获得HCl溶液和NaOH溶液。已知，电极A和电极B均为惰性电极，M、N、P膜为离子交换膜。下列说法正确的是 A．电势：电极A＞电极B B．M膜和P膜均为阴离子交换膜 C．该装置工作时，Ⅱ室和Ⅳ室溶液的pH均升高 D．消耗，理论上可获得24 mol NaOH和24 mol HCl 5．【双极膜二次电池考查】（2025·吉林长春·二模）一种适应可再生能源波动性的电化学装置原理如图所示。当闭合和打开时，装置处于充电状态；当打开和闭合时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的解离为和并分别向两侧迁移。下列说法错误的是 A.充电时碳锰电极b为阳极 B.充电时d电极发生的反应为 C.放电时每消耗，理论上有由双极膜向c电极迁移 D.该电化学装置运行过程中需要补充和KOH溶液 6．【考查离子交换膜选择】（2022·河北·高考真题改编）科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置，工作原理示意图如图。 下列说法正确的是 A．电极b为阳极 B．隔膜为阳离子交换膜 C．生成气体M与N的物质的量之比为2：1 D．反应器I中反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3—+4OH—4[Fe(CN)6]4—+O2↑+2H2O 考向03 考查电化学原理制备物质 7．【考查传统氯碱工艺的改进】（2026·辽宁鞍山市普通高中·三模）某小组研究设计了如下装置示意图，联合制备硫酸、氯气和氢氧化钠。该设计改变了传统氯碱工业能耗大的缺点，可大幅度降低能耗。 下列说法不正确的是( ) A．甲池中，质子经内电路移向极 B．理论上，甲池中消耗的SO2和乙池中生成的Cl2的物质的量之比为1：1 C．乙池应选用阳离子交换膜 D．乙池的总反应方程式：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH 8.（2025·辽宁抚顺·二模）利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为x mol·h-1，下列说法错误的是 A．电源中电势比较：b>a B．离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 C．合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl D．中间室补充NaCl的速率为2x mol·h-1 9. 【利用双极膜电解合成有机物】我国研究人员设计出一种金属羟基氧化物双功能催化剂电极，并利用该电极实现甲醇、乙醛酸联合制备酒石酸的电化学装置如图所示，已知在电场的作用下，双极膜中的水可解离为和，并向两极移动。下列说法正确的是 A．B极为电源负极 B．由中间水层向极移动 C．M极的电极反应式为 D．若双极膜消耗3mol水，理论上有16g甲醇被氧化 考向04 考查电化学原理在环境保护中的应用 10．【电化学废水处理】（24-25高三上·黑龙江省鹤岗市一中·期中）如图是处理废水中苯酚的装置，回收利用苯后再排放。下列有关说法不正确的是( ) A．a为正极，电极附近pH增大 B．b电极反应式为 C．该离子交换膜为质子交换膜 D．若有0.2 mol电子通过导线，A、B两区域中液体质量改变量的和为0.4 g 11．【原电池－电解池组合装置在环保中的应用】（2025·吉林松原·一模）尼龙6的关键中间体环己酮肟可以通过电化学合成，将大气污染物NO转化为高价值化工原料，实现“变废为宝”，转化过程如图。 下列说法不正确的是( ) A．电极B连接电源的正极，发生氧化反应 B．离子交换膜应选用阴离子交换膜 C．理论上获得1mol环己酮肟，电极B附近将生成5．6L O2(标况下测定) D．电极A的电极反应式为：NO+3e-+3H2O=NH2OH+3OH- 12.【质子交换膜在环境保护中应用】（2025·辽宁沈阳·二模）间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H＋和H2O通过。下列有关说法正确的是(　　) A.电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换 B.电极Ⅰ的电极反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O C.电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH增大 D.工作时有0.2 mol H＋通过质子膜时可处理2.24 L NO 重难·创新演练 1.【考查原电池电解池串联】（2025-2026高一上·辽宁大连·期末）利用铝电池电解溶液制备的装置如图所示。N极为铝电极，其余电极为石墨电极，下列说法错误的是 A．双极膜产生的移向M极 B．Q极端的电势高于P极端 C．装置工作时，消耗的气体与生成的气体的物质的量相等 D．外电路中通过时，氢氧化钠溶液的质量增加2.7g 2．【利用原电池电解池串联环境治理】（2025·辽宁·模拟预测）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 B．工作时，从左向右移动 C．阴极的电极反应为 D．工作时，C电极生成2.24L(标准状况)氧气，A电极质量减少12.8g 3.【考查新型钠离子电池】（2025·黑龙江哈尔滨·一模）钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，在正极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，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．是高熔点的离子化合物 B．c连接d或e时，电极A的电势均低于电极B C．c连接d时，透过隔膜进入电极A室 D．c连接e时，电极A的反应为： 4．【质子交换膜在原电池中的应用】（24-25高三上·北京石景山·期末）一种全钒液流电池放电状态的工作原理示意图如下。 下列说法正确的是 A．放电时，穿过质子交换膜进入负极室 B．放电时，正极的反应为 C．充电时，负极室的升高 D．充电时，电极a应连接电源的负极 5.【利用两膜三室电解制备】（2025·吉林省长春市十一中·一模）TMAH[]是一种强碱，可采用四甲基碳酸氢铵[(CH3)4NHCO3]为原料，利用三室两膜法电解制备，中间原料池中离子分别通过交换膜往两极移动，工作原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．电池左侧为阳极池 B．电极N上的电极反应式为：2H2O+2e−=H2↑+2OH− C．中间原料池中的(CH3)4N+通过阳离子交换膜移向阴极池 D．理论上，每转移1 mole-，阳极池生成0.25 mol气体 6．【电解原理的应用】(2025·吉林长春二模)二氧化碳电化学甲烷化技术在能源储存、温室气体减排和可持续发展方面具有重要意义。下图装置中双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。有关说法错误的是 A．电极a连接直流电源正极 B．电极b的反应式为 C．电池工作时，不能透过双极膜向电极a迁移 D．每生成甲烷，双极膜处有的解离 7．【制备对硝基苯酚】(2026·辽宁辽阳高三联考)有机物电化学合成是化学研究的重要方向。一种将对硝基苯酚()转化成对氨基苯酚()的示意图如图。下列说法正确的是( ) A．电极电势：催化电极a高于催化电极b B．催化电极a为阳极，发生还原反应2H2O-4e-=O2↑＋4H＋ C．电解池工作时，电子由催化电极a经质子交换膜向催化电极b移动 D．若在催化电极a收集到3.36L气体，理论上可生成10.9 g对氨基苯酚 8.【利用双极膜合成有机物】（2025·黑龙江大庆·一模）科学家设计了一套电解装置，图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，如图所示。下列叙述错误的是 A．电极电势：催化电极a>催化电极b B．双极膜的右侧是阳离子交换膜 C．阳极反应式为-6e-+6OH-=+4H2O D．标准状况下，每消耗33.6LCO2会生成1mol 9．【电化学原理综合应用】（2025·辽宁省抚顺市二中·三模）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 10．【双极膜在环境保护中应用】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 真题·实战演练 1．【可充电电池】（2026·云南·高考真题）一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 2.【电解原理应用于循环利用】（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 3．【考查多膜多室电解池】（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 4.【电解原理制备物质】（2026·湖北·高考真题）某光电化学还原制的装置如图所示。给光电极施加脉冲偏压，偏压为负时，光电极上发生还原反应。 下列说法错误的是 A．偏压为时，光电极反应为 B．每产生，右室溶液质量减少 C．偏压为时，光电极排斥以清洁表面 D．相对于恒定偏压，脉冲偏压利于提高光电极的制效率 5．【多组串联的电化学装置】（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．【质子交换膜电解装置降解污染物】（2026·全国卷·高考真题）我国科学家设计了一种电解装置(如图所示)，在降解环境污染物四环素(TC)的同时，将转化为甲醇和乙醇。 电解时，下列叙述正确的是 A．在BiOBr电极上，TC的降解为还原反应 B．从CuO电极向BiOBr电极方向迁移 C．阴极发生的反应有 D．CuO电极通过6 mol电子，生成的甲醇少于1 mol 7．【双极膜电化学装置应用于环境保护】（2026·北京·高考真题）利用电化学-化学协同法将天然气中的转化为硫酸盐，实现资源化利用。原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．溶液的作用之一是吸收 B．极的电极反应式： C．工作一段时间后，阴极室的总浓度下降 D．理论上，阳极产生的大于阴极消耗的 8．【电解池中离子交换膜判断】（2026·浙江·高考真题）一种电解葡萄糖()制取葡萄糖二酸钾()的装置示意图如图所示，下列说法中，不正确的是 A．电极M处的电极反应式为： B．离子交换膜P为阳离子交换膜 C．1 mol葡萄糖()完全转化为葡萄糖二酸钾()转移的电子数为 D．电解过程可能产生葡萄糖酸钾() 9．【利用可充电电池治理污水】（2025·四川·高考真题）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 10．【阴离子交换膜的应用】（2025·全国卷·高考真题）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 11．【电渗析方法制备酸和碱】（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 12．【原电池电解池串联】（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 13．【利用三膜四室电解池回收物质】（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 14．【燃料电池中质子交换膜应用】（2025·广东·高考真题）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 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 考查多池串联以及充放电 考向02 多膜多室原理及应用 考向03 考查电化学原理制备物质 考向04 考查电化学原理在环境保护中的应用 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 考查多池串联以及充放电 1．【原电池电解池串联】（2025高三上·辽宁·期末）近日，我国科学家开发肼-双氧水燃料电池，碱性条件下电解肼制备氢气，装置如图所示。 下列叙述正确的是( ) A．a极和b极材料可能相同 B．电子流向：b→c→d→a C．d极附近电解质溶液pH降低 D．乙池产生1molN2时，理论上甲池消耗3molH2O2 【答案】A 【解析】该装置中，甲池为肼-双氧水燃料电池(原电池)，乙池为电解池，先判断电极性质： 甲池中，N2H4失电子，故a为负极；H2O2得电子，故b为正极。乙池中，原电池负极a接电解池阴极d，原电池正极b接电解池阳极c。 A项，甲池为燃料电池，电极材料不参与反应，可以选择相同材料作电极，A正确； B项，电子由负极流向阴极，阳极流向正极，即a→d，c→b，电解质溶液中靠离子迁移构成闭合回路，B错误； C项，d极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-，电极附近生成了OH-，pH升高，C错误； D项，b极的电极反应式为H2O2+2H++2e-=2H2O，c极的电极反应式为N2H4+4OH--4e-=N2↑＋4H2O，根据电子守恒，乙池生成1molN2时，理论上消耗2molH2O2，D错误； 故选A。 2．【考查浓差电池与电解池串联】（2024-2025高三上·黑龙江牡丹江·开学检测）一种清洁、低成本的氯碱工业双联装置工作原理如图所示，浓缩海水可以造成溶液中离子浓度差异，使离子从高浓度区域向低浓度区域迁移，从而产生离子电流。下列说法不正确的是( ) A．电极Y为负极，可以在X、Z电极上收集到H2 B．与传统氯碱工业相比，该双联装置的优点是可避免使用离子交换膜 C．装置Ⅱ中的电极质量每变化mg，装置I中可制得LiCl D．随着装置的运行，电极Z附近溶液的pH增大，电极W附近有白色沉淀出现 【答案】C 【解析】结合题干信息，装置Ⅰ为原电池，装置Ⅱ为电解池，装置Ⅰ中，Li+移向X电极，故X为正极，Y为负极；Z为阴极，W为阳极，X电极反应为2H++2e-=H2↑，W电极反应为Ag-e-=Ag+，生成的银离子再发生Ag++Cl-=AgCl↓，Z电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A项，电极Y为负极，可以在X、Z电极上收集到H2，故A正确；B项，反应中，氯离子生成氯化银，可以不使用离子交换膜，故与传统氯碱工业相比，该双联装置可避免使用离子交换膜，故B正确；C项，W电极反应为Ag-e-=Ag+，装置Ⅱ中的W电极质量每变化mg，该电极减少mg银，转移电子的物质的量为，结合得失电子守恒，故装置I中X电极生成 LiCl，则装置I中可制得LiCl，故C错误；D项，Z电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，随着装置的运行，电极Z附近溶液的pH增大，电极W反应为Ag-e-=Ag+，生成的银离子再发生Ag++Cl-=AgCl↓，故附近有白色沉淀出现，故D正确； 故选C。 3.【考查可充电电池】（2025·辽宁省大连市·一模）钛锰液流电池放电时工作原理如图所示，两电极均为石墨电极。放电初期，转化为并伴随副反应生成；放电末期，先被还原成，再与残留的发生化学反应，直到完全消耗。下列说法正确的是 A．充电时，a极需要外接电源的正极 B．放电初期，b极的电极反应式为 C．放电末期，在反应中作还原剂 D．放电时，电路中每转移1 mol电子，理论上a极质量增加16 g 【答案】B 【分析】放电时，a极上，Ti化合价从+3升高到+4，失电子，因此a极为负极；b极发生的转化，的化合价从+3价变为+2价，发生还原反应，所以b极为正极。 【解析】A.充电时，原电池的负极(a极)要外接电源的负极，作为电解池的阴极，而原电池的正极(b极)要外接电源的正极，A错误； B.放电初期，先被还原，b极的电极反应式为，B正确； C.放电末期，反应中的化合价从价变为价，化合价降低，被还原，作氧化剂，C错误； D.a极是石墨电极，反应仅在溶液中的离子间进行，电极本身不参与反应，所以电极质量不变，D错误； 故选B。 考向02 考查多膜多室原理及应用 4．【考查多膜多室原电池】某科研小组设计如图装置，实现含盐废水(以NaCl为例)和造纸废水(以含葡萄糖为例)的有效处理，并获得HCl溶液和NaOH溶液。已知，电极A和电极B均为惰性电极，M、N、P膜为离子交换膜。下列说法正确的是 A．电势：电极A＞电极B B．M膜和P膜均为阴离子交换膜 C．该装置工作时，Ⅱ室和Ⅳ室溶液的pH均升高 D．消耗，理论上可获得24 mol NaOH和24 mol HCl 【答案】D 【分析】由图可知，电极A为原电池的负极，葡萄糖在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，反应式为C6H12O6-24e-+ 6H2O=6CO2↑+24H+；电极B是正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-；则原电池工作时，Ⅰ室中的氢离子通过阳离子交换膜进入Ⅱ室，Ⅲ室中的氯离子通过阴离子交换膜进入Ⅱ室，则Ⅱ室得到盐酸；Ⅲ室中钠离子通过阳离子交换膜进入Ⅳ室，在Ⅳ室得到氢氧化钠溶液。 【解析】A.由分析可知，电极A为原电池的负极，电极B是正极，则电极B的电势高于电极A，A错误；B.由分析可知，M膜和P膜均为阳离子交换膜，B错误； C.由分析可知，原电池工作时，Ⅱ室得到盐酸，溶液pH减小；Ⅳ室得到氢氧化钠溶液，pH升高，C错误；D.电极A的反应式为：C6H12O6-24e-+ 6H2O=6CO2↑+24H+，由电荷守恒可知，Ⅱ室可以获得24 mol氯化氢，Ⅳ室获得24 mol氢氧化钠，D正确； 故选D。 5．【双极膜二次电池考查】（2025·吉林长春·二模）一种适应可再生能源波动性的电化学装置原理如图所示。当闭合和打开时，装置处于充电状态；当打开和闭合时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的解离为和并分别向两侧迁移。下列说法错误的是 A.充电时碳锰电极b为阳极 B.充电时d电极发生的反应为 C.放电时每消耗，理论上有由双极膜向c电极迁移 D.该电化学装置运行过程中需要补充和KOH溶液 【答案】D 【解析】当闭合和、打开，装置处于充电状态，即为电解池，H+得电子生成H2，H元素化合价降低，则为阴极，Mn2+失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极；ZnO得电子生成Zn，则锌电极为阴极；d电极上失电子生成O2，d电极为阳极；当打开和、闭合时，装置处于放电状态，即原电池，锌电极为负极，碳锰电极为正极。 A．由分析可知，充电时，Mn2+失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极，A正确； B．充电时，d电极上失电子生成O2，电极反应式为，B正确； C．放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为，每消耗，转移2mol电子，因此理论上有由双极膜向c电极迁移，C正确； D．该电化学装置运行过程中，c电极反应式为，故右侧总反应为，不需要补充KOH溶液，D错误。 故选D 6．【考查离子交换膜选择】（2022·河北·高考真题改编）科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置，工作原理示意图如图。 下列说法正确的是 A．电极b为阳极 B．隔膜为阳离子交换膜 C．生成气体M与N的物质的量之比为2：1 D．反应器I中反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3—+4OH—4[Fe(CN)6]4—+O2↑+2H2O 【答案】D 【解析】由图可知，a电极为阳极，碱性条件下[Fe(CN)6]4—离子在阳极失去电子发生氧化反应生成[Fe(CN)6]3—离子，催化剂作用下，[Fe(CN)6]3—离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN)6]4—离子、氧气和水，b电极为阴极，水分子作用下DHPS在阴极得到电子发生还原反应生成DHPS—2H和氢氧根离子，催化剂作用下，DHPS—2H与水反应生成DHPS和氢气，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动，则M为氧气、N为氢气。 A．由分析可知，b电极为电解池的阴极，故A错误； B．由分析可知，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动，则隔膜为阴离子交换膜，故B正确； C．由分析可知，M为氧气、N为氢气，由得失电子数目守恒可知，氧气和氢气的的物质的量之比为1：2，故C错误； D．由分析可知，反应器I中发生的反应为催化剂作用下，[Fe(CN)6]3—离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN)6]4—离子、氧气和水，反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3—+4OH—4[Fe(CN)6]4—+O2↑+2H2O，故D正确； 故选D。 考向03 考查电化学原理制备物质 7．【考查传统氯碱工艺的改进】（2026·辽宁鞍山市普通高中·三模）某小组研究设计了如下装置示意图，联合制备硫酸、氯气和氢氧化钠。该设计改变了传统氯碱工业能耗大的缺点，可大幅度降低能耗。 下列说法不正确的是( ) A．甲池中，质子经内电路移向极 B．理论上，甲池中消耗的SO2和乙池中生成的Cl2的物质的量之比为1：1 C．乙池应选用阳离子交换膜 D．乙池的总反应方程式：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH 【答案】D 【解析】如图所示，甲池为原电池，乙池为电解池，电极A上Cl-放电生成Cl2，则电极A为阳极，电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；电极B为阴极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；甲池中Pt1为负极，电极反应为SO2+2H2O-2e-=4H++SO42-，Pt2为正极，电极反应为O2+4H++4e-=2H2O，甲池可以制备硫酸，乙池阳极制备氯气，阴极制备NaOH。 A项，甲池为原电池，阳离子向正极移动，则质子向Pt2电极移动，A正确； B项，当转移2mol电子时，甲池消耗1molSO2，乙池生成1molCl2，故甲池中消耗的SO2和乙池中生成的Cl2的物质的量之比为1∶1，B正确； C项，乙池中左侧加入的饱和NaCl溶液中，钠离子向阴极B移动，用于制备NaOH，故乙池应选用阳离子交换膜，C正确； D项，将阳极的反应×2加上阴极的反应得到总反应为4NaCl＋2H2O+O22Cl2↑＋4NaOH，D错误； 故选D。 8.（2025·辽宁抚顺·二模）利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为x mol·h-1，下列说法错误的是 A．电源中电势比较：b>a B．离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜 C．合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl D．中间室补充NaCl的速率为2x mol·h-1 【答案】B 【分析】由图可知，右侧电极上Cu的化合价由+1价升高为+2价，发生氧化反应，则电极N为阳极，电极b为正极，所以电极M为阴极，电极a为负极，据此分析作答。 【解析】A．根据上述分析可知，a为电源的负极，b为正极，故电源中电势比较：b>a ，A正确； B．由图可知，中间室内的氯离子通过离子交换膜Ⅱ，进入右室，最终和CuCl生成CuCl2，左室H+得到电子，生成H2，OH-浓度增大，与中间室移动过来的Na+结合，生成NaOH，所以离子交换膜I为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误； C．根据原子守恒可知，合成室内发生的反应为：CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl，C正确； D．电解时阴极生成气体的速率为xmol•h-1，根据阴极反应：2H++2e-=H2↑，根据电荷守恒可知，中间室移动过来的Na+的速率为2xmol•h-1，故中间室补充NaCl的速率为2xmol•h-1，D正确； 故答案为：B。 9. 【利用双极膜电解合成有机物】我国研究人员设计出一种金属羟基氧化物双功能催化剂电极，并利用该电极实现甲醇、乙醛酸联合制备酒石酸的电化学装置如图所示，已知在电场的作用下，双极膜中的水可解离为和，并向两极移动。下列说法正确的是 A．B极为电源负极 B．由中间水层向极移动 C．M极的电极反应式为 D．若双极膜消耗3mol水，理论上有16g甲醇被氧化 【答案】D 【分析】观察N极（右侧）： 原料是甲醇（），产物是碳酸根（），发生氧化反应，N极为阳极。观察M极（左侧）： 原料是乙醛酸（），产物是酒石酸，这是一个加氢的过程（醛基变成醇羟基），属于还原反应，M极为阴极。 【解析】由分析可知，N极是阳极，在电解池中，阳极连接电源的正极。因此，B极为电源的正极，A极为电源的负极，A错误；题目已知双极膜中的水解离为和，在电场作用下，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。M极是阴极，N极是阳极。所以，（阳离子）应该向M极（阴极）移动，（阴离子）向N极（阳极）移动，B错误；由分析可知，M极是阴极，发生还原反应，反应物是乙醛酸（），生成物是酒石酸，正确电极反应式为，C错误；若双极膜消耗3mol水，生成3mol和3 mol ，为了维持电路中的电荷平衡，外电路每转移1 mol电子，双极膜内部就需要解离出1 mol 移向阴极，1 mol 移向阳极，消耗3mol水时转移 3 mol 电子，N极（阳极）上甲醇被氧化成碳酸根，电极反应式为，有0.5mol甲醇被氧化，质量为，D正确； 故选D。 考向04 考查电化学原理在环境保护中的应用 10．【电化学废水处理】（24-25高三上·黑龙江省鹤岗市一中·期中）如图是处理废水中苯酚的装置，回收利用苯后再排放。下列有关说法不正确的是( ) A．a为正极，电极附近pH增大 B．b电极反应式为 C．该离子交换膜为质子交换膜 D．若有0.2 mol电子通过导线，A、B两区域中液体质量改变量的和为0.4 g 【答案】D 【解析】图示是处理废水中苯酚的装置，a极苯酚(C6H6O)转化为苯(C6H6)，失去氧原子被还原(得到电子)，则a极为正极，电极反应式为：C6H6O+2H＋＋2e-= C6H6+H2O；b电极为负极，失电子(氧化反应)，电极反应式为：。A项，a极苯酚(C6H6O)转化为苯(C6H6)，失去氧原子被还原，得到电子，a极为正极；电极反应式为：C6H6O+2H＋＋2e-= C6H6+H2O，消耗氢离子，生成水，a电极附近pH增大，A正确；B项，b电极为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为：，B正确； C项，依据电极反应式可知，氢离子从B迁移到A，则离子交换膜为质子交换膜，C正确；D项，若有0.2 mol电子通过导线，就有0.2 mol H+从B迁移到A，A区溶液质量增加，B区溶液的质量不变(产生0.2 mol H+，迁移至A区)，A、B两区域中液体质量改变量的和为0.2 g，D错误； 故选D。 11．【原电池－电解池组合装置在环保中的应用】（2025·吉林松原·一模）尼龙6的关键中间体环己酮肟可以通过电化学合成，将大气污染物NO转化为高价值化工原料，实现“变废为宝”，转化过程如图。 下列说法不正确的是( ) A．电极B连接电源的正极，发生氧化反应 B．离子交换膜应选用阴离子交换膜 C．理论上获得1mol环己酮肟，电极B附近将生成5．6L O2(标况下测定) D．电极A的电极反应式为：NO+3e-+3H2O=NH2OH+3OH- 【答案】C 【解析】电极A上NO转化为NH2OH，N化合价从+2变为-1，化合价降低、得电子，阴极的电极反应为NO+3H2O+3e-=NH2OH+3OH-，电极A为阴极；电极B上OH-转化为O2，O化合价从-2变为0，化合价升高、失电子，阳极的电极反应为4OH--4e-=O2↑＋2H2O，电极B为阳极。 A项，根据分析，电极B为阳极，阳极连接电源正极，发生氧化反应，A正确； B项，阴极A反应生成OH-，阳极B消耗OH-，OH-需要从阴极室迁移到阳极室，因此选用阴离子交换膜，B正确； C项，获得1mol环己酮肟，需要1molNH2OH，对应NO得3mol电子，整个电路转移3mol电子。阳极反应为4OH--4e-=O2↑＋2H2O，转移3mol电子时生成O2的物质的量为，标况下体积为，C错误； D项，电极A上NO得电子生成NH2OH，配平后电极反应为NO+3H2O+3e-=NH2OH+3OH-，D正确； 故选C。 12.【质子交换膜在环境保护中应用】（2025·辽宁沈阳·二模）间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示，质子膜允许H＋和H2O通过。下列有关说法正确的是(　　) A.电极Ⅱ的材料可用铁、铜等导电材料替换 B.电极Ⅰ的电极反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O C.电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH增大 D.工作时有0.2 mol H＋通过质子膜时可处理2.24 L NO 【答案】B 【解析】A.电极Ⅱ有O2产生，是电解质溶液中H2O失电子，电极Ⅱ作阳极，若用铁、铜作电极，则是铁、铜本身失去电子，A项错误； B.由分析可知，电极Ⅰ的电极反应为2HSO＋2e－＋2H＋===S2O＋2H2O，B项正确； C.电极Ⅱ上的反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故电解过程中电极Ⅱ附近溶液的pH减小，C项错误； D.工作时有0.2 mol H＋通过质子膜时转移0.2 mol电子，据得失电子守恒，消耗0.1 mol NO，但未指明是否是标准状况，无法得出消耗的NO的体积，D项错误。 故答案选B 重难·创新演练 1.【考查原电池电解池串联】（2025-2026高一上·辽宁大连·期末）利用铝电池电解溶液制备的装置如图所示。N极为铝电极，其余电极为石墨电极，下列说法错误的是 A．双极膜产生的移向M极 B．Q极端的电势高于P极端 C．装置工作时，消耗的气体与生成的气体的物质的量相等 D．外电路中通过时，氢氧化钠溶液的质量增加2.7g 【答案】D 【详解】A．原电池中阳离子移向正极，M是正极，双极膜产生的移向M极，故A正确； B．Q是阳极、P是阴极，Q极端的电势高于P极端，故B正确； C．装置工作时，M电极1molCO2参加反应转移2mol电子，P极氢离子得电子生成氢气，转移2mol电子生成1mol氢气，消耗的气体与生成的气体的物质的量相等，故C正确； D．外电路中通过时，双极膜中有0.3mol氢氧根离子进入氢氧化钠溶液，0.1mol铝元素进入溶液，氢氧化钠溶液的质量增加7.8g，故D错误； 故选D。 2．【利用原电池电解池串联环境治理】（2025·辽宁·模拟预测）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 B．工作时，从左向右移动 C．阴极的电极反应为 D．工作时，C电极生成2.24L(标准状况)氧气，A电极质量减少12.8g 【答案】C 【解析】由装置图可知A电极上发生反应：，A电极作负极，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：。 A.装置中A电极上发生反应：，A电极作负极，A错误； B.工作时，由阴极向阳极移动，即从右向左移动，B错误； C.根据分析可知，阴极的电极反应为，C正确； D.若C极生成2.24L (标准状况)，即生成0.1mol氧气，转移电子0.4mol，结合上述电极反应可知A电极消耗0.4molCu，质量减少25.6g，D错误； 故选C。 3.【考查新型钠离子电池】（2025·黑龙江哈尔滨·一模）钠离子电池具有充电速度快和低温环境性能优越的特点，在正极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，其工作原理如图所示。下列说法正确的是( ) A．是高熔点的离子化合物 B．c连接d或e时，电极A的电势均低于电极B C．c连接d时，透过隔膜进入电极A室 D．c连接e时，电极A的反应为： 【答案】D 【解析】c连接e时，装置为原电池，电极B为负极，嵌在石墨中的Na失电子变为Na+，进入右侧电极室后，通过隔膜迁移至左侧电极室形成磺酸盐；c连接d时，连接外电源给电池充电，是电解池，电极B接外电源负极作阴极，Na+得电子变为Na重新嵌入石墨得NaxCy，则电极A为阳极失电子，Na+通过隔膜迁移至右侧电极室。 A项，该物质是高分子聚合物，聚合物属于混合物、不属于化合物，不属于离子化合物，A错误； B项，当c连接d时，为充电过程：电极A接电源正极，作阳极，阳极电势高于阴极（电极B）；当c连接e时，为放电过程：电极A作原电池正极，正极电势高于负极（电极B）；因此c连接d或e时，电极A的电势均高于电极B，B错误； C项，c连接d为充电过程，充电时阳离子向阴极移动，充电时电极B是阴极，因此Na+透过隔膜进入电极B室，C错误； D项，c连接e为放电过程，电极A作正极，发生还原反应：结合Na+得电子，生成磺酸基钠掺杂的聚合物，反应与给出的方程式一致，D正确； 故选D。 4．【质子交换膜在原电池中的应用】（24-25高三上·北京石景山·期末）一种全钒液流电池放电状态的工作原理示意图如下。 下列说法正确的是 A．放电时，穿过质子交换膜进入负极室 B．放电时，正极的反应为 C．充电时，负极室的升高 D．充电时，电极a应连接电源的负极 【答案】B 【分析】放电时，正极室发生还原反应，电极反应式为：，负极室发生氧化反应，电极反应式为：V2+-e-=V3+，H+通过质子交换膜由负极室移向正极室。 【解析】A．放电时，穿过质子交换膜进入正极室，A错误； B．根据电子的移动方向，正极上发生得电子的还原反应，正极的反应为：，B正确； C．充电时，H+由正极室移向负极室，负极室H+浓度增大，降低，C错误； D．充电时，电极a为阳极，应连接电源的正极，D错误； 答案选B。 5.【利用两膜三室电解制备】（2025·吉林省长春市十一中·一模）TMAH[]是一种强碱，可采用四甲基碳酸氢铵[(CH3)4NHCO3]为原料，利用三室两膜法电解制备，中间原料池中离子分别通过交换膜往两极移动，工作原理如图所示。下列说法不正确的是( ) A．电池左侧为阳极池 B．电极N上的电极反应式为：2H2O+2e−=H2↑+2OH− C．中间原料池中的(CH3)4N+通过阳离子交换膜移向阴极池 D．理论上，每转移1 mole-，阳极池生成0.25 mol气体 【答案】D 【解析】要制备(CH3)4NOH(TMAH)，需要(CH3)4N+与阴极生成的OH−结合得到产物，因此(CH3)4N+要向右侧移动，右侧为阴极，左侧为阳极。A．由分析可知，右侧得到TMAH，因此右侧电极N为阴极，左侧电极M为阳极。左侧为阳极池，A正确；B．阴极上水得电子生成H2和OH−，电极反应为2H2O+2e−=H2↑+2OH−，B正确；C．电解池中阳离子向阴极移动，因此中间原料池的(CH3)4N+(阳离子)通过阳离子交换膜移向阴极池，在右侧结合OH−得到TMAH，C正确；D．阳极反应为2H2O−4e−=O2↑+4H+，转移1 mol e−时，生成0.25 mol O2，同时生成1 mol H+；同时中间池的阴离子HCO3-会移向阳极，1 molHCO3-与1 mol H+反应：H++HCO3-=CO2↑ +H2O，又生成1 mol CO2； 因此阳极总气体为0.25 mol + 1 mol = 1．25 mol，不是0.25 mol，D错误； 故选D。 6．【电解原理的应用】(2025·吉林长春二模)二氧化碳电化学甲烷化技术在能源储存、温室气体减排和可持续发展方面具有重要意义。下图装置中双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。有关说法错误的是 A．电极a连接直流电源正极 B．电极b的反应式为 C．电池工作时，不能透过双极膜向电极a迁移 D．每生成甲烷，双极膜处有的解离 【答案】D 【分析】电解池右侧是CO2得电子生成CH4，发生还原反应，b为阴极，电极反应式为CO2+8e-+8H+=CH4+2H2O，左侧电极a为阳极发生氧化反应，双极膜解离出H+向阴极移动，OH-向阳极移动。 【详解】A．电极a为阳极，与电源正极连接，A正确； B．根据分析，电极b的反应式为，B正确； C．根据分析可知，双极膜解离出H+向阴极移动，OH-向阳极移动，Cl-不能透过双极膜向电极a移动，C正确； D．根据方程式可知，每生成甲烷，有8mol电子通过电路，双极膜处有8mol的解离，D错误； 答案选D。 7．【制备对硝基苯酚】(2026·辽宁辽阳高三联考)有机物电化学合成是化学研究的重要方向。一种将对硝基苯酚()转化成对氨基苯酚()的示意图如图。下列说法正确的是( ) A．电极电势：催化电极a高于催化电极b B．催化电极a为阳极，发生还原反应2H2O-4e-=O2↑＋4H＋ C．电解池工作时，电子由催化电极a经质子交换膜向催化电极b移动 D．若在催化电极a收集到3.36L气体，理论上可生成10.9 g对氨基苯酚 【答案】A 【解析】A项，由对硝基苯酚转化为对氨基苯酚，N元素化合价降低，发生还原反应，所以催化电极b为阴极，催化电极a为阳极。在电解池中，阳极电势高于阴极电势，因此电极电势：催化电极a高于催化电极b，故A正确；B项，催化电极a为阳极，发生氧化反应，电极反应式应为2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，而不是还原反应，故B错误；C项，电解池工作时，电子由阳极(催化电极a)经导线向阴极(催化电极b)移动，电子不能通过质子交换膜，故C错误；D项，由于没有说明气体是在标准状况下，无法根据3.36L气体准确计算物质的量，也就不能确定生成对氨基苯酚的质量，故D错误； 故选A。 8.【利用双极膜合成有机物】（2025·黑龙江大庆·一模）科学家设计了一套电解装置，图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，如图所示。下列叙述错误的是 A．电极电势：催化电极a>催化电极b B．双极膜的右侧是阳离子交换膜 C．阳极反应式为-6e-+6OH-=+4H2O D．标准状况下，每消耗33.6LCO2会生成1mol 【答案】D 【分析】催化电极b上二氧化碳转化为甲酸，化合价降低，得电子，发生还原反应，故催化电极b为阴极(与电源负极相连)，催化电极a为阳极。 【详解】A．阳极电极电势大于阴极电极电势，故电极电势：催化电极a>催化电极b，A正确； B．阴极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH，消耗氢离子，故双极膜产生的氢离子会迁移到双极膜右侧，即双极膜右侧为阳离子交换膜，B正确； C．阳极上有机物中的-CH2OH、-CHO均被氧化为羧基，阳极反应式为-6e-+6OH-= +4H2O，C正确； D．结合选项B和电极上得失电子守恒，标准状况下，每消耗33.6LCO2会转移3mol e-，生成0.5mol，D错误； 故答案选D。 9．【电化学原理综合应用】（2025·辽宁省抚顺市二中·三模）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。 10．【双极膜在环境保护中应用】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。 真题·实战演练 1．【可充电电池】（2026·云南·高考真题）一种“双模式”锂电池工作原理如图。已知：只参与模式Ⅰ的充放电，其放电时反应方程式为。下列说法正确的是 A．充电时，模式Ⅱ的反应为 B．充电时，若外电路通过1 mol电子，则石墨电极最多生成 C．放电时，体系中的向电池的锂电极迁移 D．放电时，分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ 【答案】D 【分析】中S元素为+6价，由此可知模式I放电过程中石墨电极上S元素化合价降低，发生还原反应，为正极，锂电极为负极，充电过程中石墨电极为阳极，锂电极为阴极。 【详解】A．充电时，模式II阴极上LiCl得到电子生成Li，阳极上Li2S2O4失去电子生成，根据守恒关系可知模式II的反应为，A项错误； B．模式I充电时总反应为，充电过程中Li元素化合价降低，S元素及部分Cl元素化合价升高，因此外电路通过1mol电子，石墨阳极上最多生成0.25mol Cl2，B项错误； C．放电时，Li+移向正极，即石墨电极，C项错误； D．放电时，模式I的总反应与转移电子关系为，模式II的总反应与转移电子关系为，由此可知分别消耗，模式Ⅰ理论放电量大于模式Ⅱ，D项正确； 故答案为D。 2.【电解原理应用于循环利用】（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。 【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。 3．【考查多膜多室电解池】（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。 【详解】A．两个电解池的阳极（b、d）反应均为，电极反应相同，A正确； B．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； C．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； D．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。 4.【电解原理制备物质】（2026·湖北·高考真题）某光电化学还原制的装置如图所示。给光电极施加脉冲偏压，偏压为负时，光电极上发生还原反应。 下列说法错误的是 A．偏压为时，光电极反应为 B．每产生，右室溶液质量减少 C．偏压为时，光电极排斥以清洁表面 D．相对于恒定偏压，脉冲偏压利于提高光电极的制效率 【答案】B 【详解】A．偏压为-0.2V时为负偏压，光电极发生还原反应，得电子生成，电极方程式为，A正确； B．18g 的物质的量为1mol，生成1mol 转移8mol电子。右室对电极反应为，转移8mol电子时，生成2mol （质量64g）逸出，同时有8mol 通过质子交换膜进入左室，右室共减少质量为，B错误； C．偏压为1.0V时为正偏压，光电极带正电，会排斥阳离子，可清洁电极表面，C正确； D．脉冲偏压下，负偏压时还原生成，正偏压时同种电荷相互排斥，及时排出生成的，能有效刷新电极表面，从而提高长效反应的催化效率，利于提高制的效率，D正确； 故选B。 5．【多组串联的电化学装置】（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； 【详解】A．铂电极是阴极，H+在阴极得电子生成H2：2H+ + 2e⁻ = H2↑，A正确； B．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； C．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； D．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．【质子交换膜电解装置降解污染物】（2026·全国卷·高考真题）我国科学家设计了一种电解装置(如图所示)，在降解环境污染物四环素(TC)的同时，将转化为甲醇和乙醇。 电解时，下列叙述正确的是 A．在BiOBr电极上，TC的降解为还原反应 B．从CuO电极向BiOBr电极方向迁移 C．阴极发生的反应有 D．CuO电极通过6 mol电子，生成的甲醇少于1 mol 【答案】D 【分析】由图可知，BiOBr电极为电解池的阳极，光照条件下，TC在阳极失去电子发生氧化反应生成降解产物、水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子；氧化铜是阴极，二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇、乙醇和碳酸氢根离子。 【详解】A．由分析可知，BiOBr电极为电解池的阳极，光照条件下，TC在阳极失去电子发生氧化反应生成降解产物，A错误； B．由分析可知，BiOBr电极为电解池的阳极，氧化铜是阴极，则氢离子从BiOBr电极向氧化铜电极方向迁移，B错误； C．由分析可知，氧化铜是阴极，水分子作用下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲醇或乙醇和碳酸氢根离子，C错误； D．氧化铜是阴极，在电极上生成甲醇的反应为，即该反应每转移6 mol电子，理论上可生成1 mol甲醇，由于氧化铜电极上同时还生成乙醇，转移电子并不能全部用于生成甲醇，因此氧化铜电极通过6 mol电子生成的甲醇少于1 mol，D正确； 故选D。 7．【双极膜电化学装置应用于环境保护】（2026·北京·高考真题）利用电化学-化学协同法将天然气中的转化为硫酸盐，实现资源化利用。原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．溶液的作用之一是吸收 B．极的电极反应式： C．工作一段时间后，阴极室的总浓度下降 D．理论上，阳极产生的大于阴极消耗的 【答案】D 【分析】由题可知，通入溶液中，反应生成，在a电极得到电子生成和，电极反应式为，被氧化为，b电极上，失去电子生成水和氧气，电极反应式为：，据此回答。 【详解】A．溶液呈碱性，可与酸性气体发生反应，起到吸收的作用，A正确； B．a极为阴极，O2在碱性条件下得电子生成，电极反应式为：，B正确； C．阴极室中吸收H2S会消耗，假设处理：，消耗，生成，被氧化为消耗：，同时生成，为了生成需要转移8 mol电子：同时生成，同时双极膜中有向阴极迁移，并消耗（中和反应），综合来看，消耗，生成，因此总浓度下降，C正确； D．阳极反应为，每生成1 mol O2转移4 mol电子，阴极每消耗1 mol O2转移2 mol电子，相同转移电子数下，阳极产生的n(O2)小于阴极消耗的n(O2)，D错误； 故选D。 8．【电解池中离子交换膜判断】（2026·浙江·高考真题）一种电解葡萄糖()制取葡萄糖二酸钾()的装置示意图如图所示，下列说法中，不正确的是 A．电极M处的电极反应式为： B．离子交换膜P为阳离子交换膜 C．1 mol葡萄糖()完全转化为葡萄糖二酸钾()转移的电子数为 D．电解过程可能产生葡萄糖酸钾() 【答案】B 【分析】在该体系中，葡萄糖在右侧电极处反应生成葡萄糖二酸钾，已知K为+1价，H为+1价，O为-2价，可知中C的平均化合价为+1，每1 mol 转化为1 mol 会失去6 mol电子；产物中的C化合价升高，所以电极N为阳极发生氧化反应，电极M为阴极发生还原反应，阴极处的溶液仅含有KOH，电极反应式为，阳极处的电极反应式为；据此回答该问题。 【详解】A．由分析可知，电极M处的电极反应式为，A正确； B．由分析可知，随反应进行，阴极处不断生成OH-，同时阳极处不断消耗OH-，为维持电荷平衡，需要将阴极处生成的OH-补充至阳极处，P应为阴离子交换膜，B错误； C．由分析可知，1 mol 完全转化为1 mol ，转移的电子数为，C正确； D．中C的平均化合价为，与葡萄糖相比，C的平均化合价也升高，说明为不完全氧化产物，也可能是电解产物，D正确； 故答案选B。 9．【利用可充电电池治理污水】（2025·四川·高考真题）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。 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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； 故答案选A。 10．【阴离子交换膜的应用】（2025·全国卷·高考真题）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区下降 B．从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化，阳极将生成 【答案】D 【分析】根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为：；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为：。 【详解】A．根据分析，阳极区消耗了，下降，A正确； B．阴极区生成了，阳极区消耗了，按照离子移动方向，从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B正确； C．根据分析阴极发生还原反应，电极反应式为：，C正确； D．阴极转化，转移，此时阳极将生成，D错误； 故选D。 11．【电渗析方法制备酸和碱】（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。 【详解】A．由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确； B．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； C．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； D．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。 12．【原电池电解池串联】（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。 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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； 答案选D。 13．【利用三膜四室电解池回收物质】（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。 【详解】A．由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A错误 B．a电极的反应为，pH变大，B错误； C．由分析可知，电极b的反应为，C错误； D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1molLiCl，D正确； 故选D。 14．【燃料电池中质子交换膜应用】（2025·广东·高考真题）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：。 【详解】A．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； B．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； C．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； D．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。 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 10 A C B D D D D B D D 11 12 C B 重难·创新演练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D C D B D D A D C A 真题·实战演练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 D C D B D D D B A D C 12 13 14 D D C 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $