专题03 多池串联装置分析（重难点讲义）化学人教版选择性必修1

专题03 多池串联装置分析 重难目标 1.掌握多池串联装置的类型判断。 2.能准确区分有外接电源和无外接电源的装置类型。 3.理解多池串联的工作原理，明确串联电路中电子转移守恒原则。 考情分析 多池串联装置分析是高考电化学板块综合性最强、难度最大的考查形式之一，属于高频考查的重难点。命题多借助含盐桥的双液原电池、原电池与电解池串联、多室电渗析装置等复杂图示，综合氧化还原、电解质溶液、离子交换膜等多模块知识，考查学生的模型认知与综合分析能力。 考查内容主要围绕三个方面： 一是装置类型的准确辨别与电极判断，要求考生能根据是否有外接电源、电极材料变化及实验现象，清晰区分原电池与电解池，并准确判断各电极的名称和反应类型； 二是串联电路中电子转移与离子迁移的定量关联，重点考查各池中电子转移数守恒关系、离子交换膜的选择性透过作用及离子浓度变化； 三是电极反应的综合书写与相关计算，要求能结合介质环境正确书写各电极反应式，并运用电子守恒进行物质质量、气体体积等综合计算。 一、有外接电源的电解池的串联装置 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池，即甲池为电镀池，乙、丙池均为电解池。 二、无外接电源的原电池与电解池的串联装置 1.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。 2.根据电池的电极材料和电解质溶液判断装置类型 原电池一般是有两种不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极（惰性电极）；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。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。如上图所示，乙池为原电池，甲池为电解池。 三、电化学计算的三种方法 1.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为其离子所带的正电荷数） 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。 2.串联电池中，各电极上转移电子的物质的量是相等的，这是串联电池相关计算的根本依据。 四、多室装置 为实现特定功能的需求，在电化学装置中增加离子交换膜，将原电池或电解池装置分隔成两个或多个相对独立的室，称为多室装置。 1.两种常考的多室装置 （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。 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；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全部转化为NH4NO3。 （2）多室电解池 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。 2.离子迁移方向的判断 （1）离子从“生成区”移向“消耗区”（以电解CO2制HCOOH为例，其原理如图所示） （2）离子从“原料区”移向“产品区”（以电渗析法制备H3PO2为例，其原理如图所示） （3）离子从“浓→稀”的溶液区移出，移向“稀→浓”的溶液区（以电化学制备K2Cr2O7为例，其原理如图所示，其中a、b均为石墨电极） 题型01 有外接电源的串联装置 【典例1】（2026·河北邢台·二模）用维生素C的钠盐（）为原料制备维生素（，具有弱酸性和还原性），可以直接用复分解反应，也可以用电解反应。电解装置示意图如下： 下列说法错误的是 A．离子交换膜N是阳离子交换膜 B．将X极区的替换为，可以提高维生素的产率 C．a离子是，b离子是 D．X电极是阳极，阳极区溶液减小 【对练1】（25-26高三上·江西吉安·阶段检测）以铅酸蓄电池为电源，利用电解法获得NaOH与H3PO4的原理如图所示(双极膜是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阳膜和阴膜)，下列说法正确的是 A．M膜为阴离子交换膜 B．产品室2中产物为H3PO4 C．电极a与铅酸蓄电池的正极相连 D．双极膜共解离4 mol H2O时，理论上铅酸蓄电池中生成4 mol PbSO4 【对练2】（25-26高二上·广西钦州·期末）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，实现从海水中提取锂，即锂的富集。下列说法错误的是 A．电极2为阳极，发生氧化反应 B．电极1的电极反应式为 C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D．理论上，电路通过1 mol电子时，右侧电解液中会富集14 g 题型02 无外接电源的串联装置 【典例2】（2026·重庆江津·三模）扑热息痛()是一种可用于治疗感冒发烧，还能缓解各种疼痛的药品，可通过电解苯酚和乙腈(CH3CN)的水溶液在电极上直接合成，装置如图所示，其中电极材料均为石墨。下列说法错误的是 A．电极b的电极反应式为 B．H2O2得失电子能力的强弱与溶液的酸碱性有关 C．电极c的反应式为： D．合成1 mol扑热息痛，理论上甲室质量增重96 g 【对练1】（2026·浙江宁波·三模）下图是以石墨为电极材料电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极d上直接合成有机物扑热息痛()的装置，下列说法正确的是 A．电极b发生还原反应 B．丙室中溶液的pH逐渐增大 C．丁室发生反应：+CH3CN+H2O-e-→+H+ D．合成1 mol扑热息痛，理论上乙室溶液质量增重64 g 【对练2】（2026·湖南长沙·二模）已知四甲基氢氧化铵[]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，工作原理如图。下列说法错误的是 A．c、e为阳离子交换膜，d均为阴离子交换膜 B．光伏并网发电装置中N型半导体的电极为负极 C．a极的电极反应为 D．比较NaOH溶液的浓度： 题型03 多池串联交换膜分析 【典例3】（2026·内蒙古呼和浩特·二模）某电池以储氢化合物、贫氢材料为电极，以该电池作为电源制备氘代酸碱装置如图，下列说法正确的是 已知：双极膜能将解离为和，电极3、4为惰性电极。 A．电子移动的方向为电极电极电极电极2 B．膜M为阳离子交换膜 C．放电时，电极1发生反应 D．为维持原料室溶液浓度不变，产品室1中双极膜解离重水时，应补加固体 【对练1】（2026·湖南怀化·二模）一种新型电池，可以有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制，装置如图所示，下列说法错误的是 A．甲池为原电池，乙池为电解池 B．电池工作时，由石墨电极II电极区向石墨电极I电极区移动 C．甲池的总反应为 D．理论上捕获，c极产生的质量为0.8 g 【对练2】（2026·江西宜春·一模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．膜Ⅰ，膜Ⅱ，膜Ⅲ，分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的pH变大 C．的铁为+3价 D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收2 mol LiCl 题型04 多池串联相关计算 【典例4】（2026·甘肃张掖·二模）磷酸二氢钙[]的工业用途广泛。现利用甲烷燃料电池电解制备，装置如图所示。 下列说法不正确的是 A．b极电极反应： B．B膜为阳离子交换膜 C．电解一段时间后，阴极室中NaOH溶液浓度变大 D．当a极上通入标准状况下1.12 L甲烷，产品室得到0.2 mol产品 【对练1】（2026·四川资阳·三模）全固态锂硫电池能量密度高，其工作原理为。用该电池作电源，通过电渗析法合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵，相关装置如图所示。下列说法错误的是 A．M极为负极 B．膜①、膜③为阳离子交换膜 C．石墨a电极的电极反应式： D．当极质量增加时，可制备 【对练2】（25-26高三下·湖南长沙·阶段检测）全钒液流电池电解处理含硝酸铵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。下列说法错误的是 A．装置甲实现了化学能转化为电能 B．d电极为阳极，隔膜2为阴离子交换膜，q口流出硝酸溶液 C．全钒液流电池放电时，a电极上发生的反应为 D．当装置乙中共产生气体16.8 L(标准状况)时，装置甲中理论上有通过质子交换膜 1.（25-26高二上·河北石家庄·期末）如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为石墨电极。在电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重情况为。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 2.（25-26高二上·广东深圳·期末）下图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是 A．甲池是化学能转化为电能的装置，总反应式为： B．石墨电极生成红色固体 C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量固体 D．当甲池中(标准状况下)参加反应时，乙池中理论上可析出固体 3.（25-26高二上·广东·期末）高铁酸盐在污水处理等方面用途广泛。某研究小组用电解法制取，装置示意图如图。下列说法不正确的是 A．铁电极连接电源正极 B．阴极室溶液可以循环使用 C．阳极电极反应式： D．理论上当电路中转移时，阴极室溶液增加 4.（25-26高二上·河北石家庄·阶段检测）如图所示的电解池甲、乙和丙中，a、b、c、d、e、f均为石墨电极。在电解过程中，直流电源中，电子由N极经外电路流向M极。电极b、d和f上没有气体逸出，但质量均增大且增大情况为b>f>d。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 甲 乙 丙 A B C D A．A B．B C．C D．D 5.（25-26高三上·安徽阜阳·阶段检测）K2FeO4是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂，主要用于饮水处理。从环境保护的角度看，制备K2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图所示。下列说法错误的是 A．铂片接电源负极，发生还原反应 B．铁片的电极反应为Fe+8OH--6e-=+4H2O C．工作一段时间后，阴极室与阳极室溶液的pH均不变 D．理论上生成0.1 mol K2FeO4时，会有6.72 L(标准状况)气体生成 6.（25-26高二上·陕西安康·阶段检测）某兴趣小组用铅酸蓄电池模拟工业处理含镍废水的装置如图所示，下列说法正确的是 A．甲装置放电时正极反应式为 B．交换膜b为阳离子交换膜 C．乙装置N室的电极反应式为 D．当浓缩室得到1 L 1.1 的盐酸时，理论上M室溶液的质量变化为9 g(溶液体积变化忽略不计) 7.（25-26高二上·甘肃陇南·阶段检测）如图所示的电解装置，通电一段时间后，观察到仅有R端变为蓝色。下列说法错误的是 A．Q电极上的电极反应式为 B．Cu电极上的电极反应式为 C．Fe电极的质量较开始时增重 D．左侧烧杯中可以用检验是否存在 8.（25-26高二上·安徽亳州·阶段检测）下图所示的电解池I和Ⅱ中，a、b、c和d均为电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 9.（25-26高二上·山东青岛·期中）甲醇燃料电池实现用KCl溶液制取KOH溶液的工作原理如图。下列说法错误的是 A．石墨Q电极为电子流出极，发生氧化反应 B．M极反应式为 C．从甲室到乙室，b出口可得到浓KOH溶液 D．理论上，每制得，消耗甲醇 10.（25-26高二上·河南郑州·期中）目前一款新型甲醇燃料电池已投放市场，该电池通过特殊的装置进行电能输出，不会造成任何污染，是一种相当环保的绿色电池。如图是甲醇燃料电池的实验装置图。下列有关说法正确的是 A．甲池中负极的电极反应式： B．电极B为正极，电极C上发生还原反应 C．乙池中硝酸银溶液的浓度不断减小 D．乙池中D电极质量增加54 g时，转移电子0.5 mol 11.（2026·江西新余·模拟预测）某研究人员设计如图所示装置，利用二氧化硫——空气质子交换膜燃料电池，将化学能转化为电能，实现环保、制硫酸和精炼铜一体化。下列说法错误的是 A．乙装置中发生电能转化为化学能 B．c电极材料是纯铜 C．b电极方程式是 D．甲、乙装置中电解液的浓度和成分始终不变 12.（25-26高二下·湖北襄阳·期末）利用燃料电池电解制备的装置如图所示。已知微溶于水，难溶于水。 下列说法错误的是 A．该装置同时可以得到副产物NaOH、H2、Cl2 B．B膜为阴离子交换膜，A、C膜均为阳离子交换膜 C．若去掉C膜，产品室中有可能产生沉淀 D．标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，产品室生成0.2 mol的Ca(H2PO4)2 13.（25-26高二下·广东揭阳·期末）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH<8.2)电解系统如图所示。以新型MoNi/NiMoO4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．在外电路中，电极1电势低于电极2 B．电极 4 的反应为： C．理论上，外电路每通过2mol电子，可产生2mol H2 D．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 14.（25-26高二下·黑龙江牡丹江·期末）浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH。 已知： +2H+。 下列说法错误的是 A．起始加入的CuSO4溶液浓度：c1＜c2 B．膜a和膜c均适合选用阴离子交换膜 C．工作时，转化成所需由惰性电极I电极反应产生 D．导线中通过1 mol，理论上电解池中两极共生成0.75 mol气体 15.（25-26高二下·云南玉溪·期末）浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置，A室得到含的溶液，C室得到浓溶液。下列说法错误的是 已知： A．(Ⅰ)为负极，(Ⅱ)为正极，且起始加入的溶液的浓度 B．工作时，A室溶液的减小，C室溶液的增大 C．导线中通过，电解池中的阳极生成气体(标况下) D．膜a和膜b均选用阴离子交换膜 16.（2026·河南南阳·三模）下图是利用“海水河水”浓差电池(不考虑溶解氧的影响)制备 H2SO4和 NaOH的装置示意图，其中X、Y 均为 Ag/AgCl复合电极，电极a、b均为石墨。下列说法正确的是 A．电极X是负极，电极反应为 B．c为阴离子交换膜，f 处输出产品 NaOH C．电流方向：X→a→b→Y D．电池从开始工作到停止放电，理论上可制得 98 g H2SO4 17.（2026·四川·模拟预测）某研究小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含Na2CrO4的浆液中分离得到含的溶液并制备。已知：浓差电池中，某种电解质离子或分子浓度越大，其氧化性或还原性越强。 下列说法正确的是 A．Ag(Ⅰ)为负极，起始时， B．膜a、膜b、膜c均为阴离子交换膜 C．转化成所需主要由C室提供 D．E室的电极反应式为 18.（2026·四川绵阳·模拟预测）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生，同时利用该电池电解溶液制取溶液和溶液，装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室通入足量氨气后电池开始工作。下列说法错误的是 A．电解装置中离子交换膜为阴离子交换膜 B．A、B、C对应的物质分别是、浓溶液、溶液 C．电池总反应： D．其他条件不变，若扩散到乙室将减小电流强度 19.（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 20.（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 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1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 多池串联装置分析 重难目标 1.掌握多池串联装置的类型判断。 2.能准确区分有外接电源和无外接电源的装置类型。 3.理解多池串联的工作原理，明确串联电路中电子转移守恒原则。 考情分析 多池串联装置分析是高考电化学板块综合性最强、难度最大的考查形式之一，属于高频考查的重难点。命题多借助含盐桥的双液原电池、原电池与电解池串联、多室电渗析装置等复杂图示，综合氧化还原、电解质溶液、离子交换膜等多模块知识，考查学生的模型认知与综合分析能力。 考查内容主要围绕三个方面： 一是装置类型的准确辨别与电极判断，要求考生能根据是否有外接电源、电极材料变化及实验现象，清晰区分原电池与电解池，并准确判断各电极的名称和反应类型； 二是串联电路中电子转移与离子迁移的定量关联，重点考查各池中电子转移数守恒关系、离子交换膜的选择性透过作用及离子浓度变化； 三是电极反应的综合书写与相关计算，要求能结合介质环境正确书写各电极反应式，并运用电子守恒进行物质质量、气体体积等综合计算。 一、有外接电源的电解池的串联装置 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池，即甲池为电镀池，乙、丙池均为电解池。 二、无外接电源的原电池与电解池的串联装置 1.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。 2.根据电池的电极材料和电解质溶液判断装置类型 原电池一般是有两种不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极（惰性电极）；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。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。如上图所示，乙池为原电池，甲池为电解池。 三、电化学计算的三种方法 1.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为其离子所带的正电荷数） 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。 2.串联电池中，各电极上转移电子的物质的量是相等的，这是串联电池相关计算的根本依据。 四、多室装置 为实现特定功能的需求，在电化学装置中增加离子交换膜，将原电池或电解池装置分隔成两个或多个相对独立的室，称为多室装置。 1.两种常考的多室装置 （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。 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；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全部转化为NH4NO3。 （2）多室电解池 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。 2.离子迁移方向的判断 （1）离子从“生成区”移向“消耗区”（以电解CO2制HCOOH为例，其原理如图所示） （2）离子从“原料区”移向“产品区”（以电渗析法制备H3PO2为例，其原理如图所示） （3）离子从“浓→稀”的溶液区移出，移向“稀→浓”的溶液区（以电化学制备K2Cr2O7为例，其原理如图所示，其中a、b均为石墨电极） 题型01 有外接电源的串联装置 【典例1】（2026·河北邢台·二模）用维生素C的钠盐（）为原料制备维生素（，具有弱酸性和还原性），可以直接用复分解反应，也可以用电解反应。电解装置示意图如下： 下列说法错误的是 A．离子交换膜N是阳离子交换膜 B．将X极区的替换为，可以提高维生素的产率 C．a离子是，b离子是 D．X电极是阳极，阳极区溶液减小 【答案】B 【分析】电极X放出氧气，电极反应式为 ，电极Y放出氢气，电极反应式为，则X是阳极、Y是阴极；维生素C的钠盐利用电解法制备维生素C，根据图示，维生素C的钠盐电离出的Na+通过离子交换膜N、P向右移动，与双极膜提供的氢离子结合为维生素C，则b离子是、a离子是； 【解析】X极为阳极，水放电发生氧化反应，电极反应式为，通过N膜向阴极移动，因此N是阳离子交换膜，故A正确；X是阳极，若将X极区的替换为，在阳极被氧化，不能提高维生素C的产率，故B错误；与双极膜提供的氢离子结合为维生素C，则b离子是、a离子是，故C正确；X电极是阳极，电极反应式为，pH减小，故D正确；故选B。 【对练1】（25-26高三上·江西吉安·阶段检测）以铅酸蓄电池为电源，利用电解法获得NaOH与H3PO4的原理如图所示(双极膜是在直流电场的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阳膜和阴膜)，下列说法正确的是 A．M膜为阴离子交换膜 B．产品室2中产物为H3PO4 C．电极a与铅酸蓄电池的正极相连 D．双极膜共解离4 mol H2O时，理论上铅酸蓄电池中生成4 mol PbSO4 【答案】B 【分析】由题意及OH-的移动方向知，产品室1的产品是NaOH，说明原料室中Na+往左移动，故M膜为阳离子交换膜，电极a是阴极，连接铅蓄电池的负极；产品室1的产品是NaOH，则产品室2的产品是H3PO4，说明向右移动到产品室2中，则N膜为阴离子交换膜，双极膜向左解离生成H+，从而得到H3PO4，据此分析解答。 【解析】由分析知，M膜允许Na⁺通过，Na⁺为阳离子，故M膜为阳离子交换膜，A错误；由分析知，产品室2的产品是H3PO4，B正确；由分析知，Na⁺往电极a移动，说明电极a是阴极，连接铅蓄电池的负极，C错误；根据电荷守恒，当两个双极膜共解离4 mol H2O时，转移2 mol ；铅酸蓄电池放电时Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O~2，当转移2 mol 时，生成2 mol PbSO4，D错误；故选B。 【对练2】（25-26高二上·广西钦州·期末）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，实现从海水中提取锂，即锂的富集。下列说法错误的是 A．电极2为阳极，发生氧化反应 B．电极1的电极反应式为 C．理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D．理论上，电路通过1 mol电子时，右侧电解液中会富集14 g 【答案】D 【分析】为从海水中提取锂，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，电极1的电极反应式为，则电极1为阴极，电极2为阳极，电极2材料为Ag，电极反应式为；电极3为阴极，电极材料为AgCl，电极反应式为，电极4为阳极，电极4上发生氧化反应：，实现了锂的富集。 【解析】由分析可知，电极2为阳极，发生氧化反应，A正确；电极1的电极反应式为，B正确；通过相同电量，电极1上附着的的量和电极4上失去的的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，C正确；电路通过电子时，右侧电解液中会富集7 g ，D错误；故选D。 题型02 无外接电源的串联装置 【典例2】（2026·重庆江津·三模）扑热息痛()是一种可用于治疗感冒发烧，还能缓解各种疼痛的药品，可通过电解苯酚和乙腈(CH3CN)的水溶液在电极上直接合成，装置如图所示，其中电极材料均为石墨。下列说法错误的是 A．电极b的电极反应式为 B．H2O2得失电子能力的强弱与溶液的酸碱性有关 C．电极c的反应式为： D．合成1 mol扑热息痛，理论上甲室质量增重96 g 【答案】D 【分析】左侧甲、乙两室组成新型原电池，为右侧丙电解池提供电能；极（乙室，酸性）为原电池正极，电极反应：；极（甲室，碱性）为原电池负极，失电子发生氧化：；经阴离子交换膜由乙室定向迁移至甲室；丙池中接原电池正极作阳极，苯酚与在阳极失电子氧化生成扑热息痛，为电解池阴极，据此分析。 【解析】为原电池正极，溶液呈酸性，得电子被还原，电极反应：，A正确；酸性易被还原、碱性易被氧化，得失电子能力受溶液酸碱性影响，B正确，；为电解池阳极，苯酚、失电子发生氧化反应，电极反应原子、电荷守恒，C正确；合成扑热息痛时阳极失去，负极每消耗生成从甲室逸出；依据电荷守恒有迁入甲室，甲室增重，D错误；故选D。 【对练1】（2026·浙江宁波·三模）下图是以石墨为电极材料电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极d上直接合成有机物扑热息痛()的装置，下列说法正确的是 A．电极b发生还原反应 B．丙室中溶液的pH逐渐增大 C．丁室发生反应：+CH3CN+H2O-e-→+H+ D．合成1 mol扑热息痛，理论上乙室溶液质量增重64 g 【答案】D 【分析】以石墨为电极材料电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极d上直接合成有机物扑热息，右侧电解池的电极d上CH3CN失去电子发生氧化反应，并与苯酚反应生成扑热息痛，d极为阳极。由此推断：与d相连的a极为电源的正极；与c相连的b极为电源的负极。 【解析】由分析可知，b极为负极，发生的是氧化反应，A错误；由分析可知， c极为阴极，溶液中的得电子生成氢气： ，虽然消耗了，但是为了维持电荷平衡，丁室（阳极室）产生的会通过阳离子交换膜进入丙室。理论上，生成的量与消耗的量相等，所以丙室的浓度基本不变，pH不变，B错误；丁室CH3CN失去电子发生氧化反应，并与苯酚反应生成扑热息痛，电极反应式为：+CH3CN+H2O-2e- →+2H+，C错误；根据阳极d的电极反应式，合成1mol扑热息痛，转移2mol电子，负极b发生反应：，生成1mol氧气，同时甲室转移1mol 到乙室，理论上乙室质量增重：96g/mol×1mol-32g/mol×1mol=64g，D正确；故选D。 【对练2】（2026·湖南长沙·二模）已知四甲基氢氧化铵[]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，工作原理如图。下列说法错误的是 A．c、e为阳离子交换膜，d均为阴离子交换膜 B．光伏并网发电装置中N型半导体的电极为负极 C．a极的电极反应为 D．比较NaOH溶液的浓度： 【答案】D 【分析】电解池a极区[]浓度增大，说明中间原料室中的透过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】结合分析可知，c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，A正确；由分析可知，光伏并网发电装置中，N型半导体为负极，B正确；a为阴极，水得电子生成和，迁移过来的与结合生成，电极反应为： ，C正确；b为阳极，放电：，同时极室的会通过阳离子交换膜迁移到室；b极室中，溶质NaOH因OH-反应和Na+迁出而减少，同时阳极反应生成了溶剂水，溶质减少而溶剂增多，故NaOH浓度必然降低，因此浓度关系为 ，D错误；故选D。 题型03 多池串联交换膜分析 【典例3】（2026·内蒙古呼和浩特·二模）某电池以储氢化合物、贫氢材料为电极，以该电池作为电源制备氘代酸碱装置如图，下列说法正确的是 已知：双极膜能将解离为和，电极3、4为惰性电极。 A．电子移动的方向为电极电极电极电极2 B．膜M为阳离子交换膜 C．放电时，电极1发生反应 D．为维持原料室溶液浓度不变，产品室1中双极膜解离重水时，应补加固体 【答案】C 【分析】由图可知，贫氢材料得到H负离子过程发生氧化反应，故电极1为电源负极，电极2为正极，电极3是阳极，电极4是阴极，据此分析。 【解析】电子在外电路中从电源负极流向正极。即从电极1流向电极4，以及从电极3流向电极2。电子不能在电解质溶液中移动。选项中“电极4→电极3”的描述是错误的，A错误；以该电池作为电源制备氘代酸碱，在电解池中，阳离子向阴极（电极4）移动，原料室中的会穿过膜N进入产品室2，得到KOD，阴离子向阳极（电极3）移动，原料室中的会穿过膜M进入产品室1，得到D2SO4，膜M为阴离子交换膜，膜N为阳离子交换膜，B错误；电极1是负极，发生氧化反应。反应物为和从溶液中迁移来的 ，生成物为，电极1发生反应为 ，C正确；重水（）的物质的量：，双极膜解离反应为，1 mol 解离生成1 mol 和1 mol ，在产品室1中，为了维持电中性，每生成1 mol ，就需要有1 mol的阳离子（）从原料室通过阳离子交换膜N进入产品室2，因此，有1 mol 从原料室移出，相当于消耗了，为维持浓度不变，应补加，D错误；故选C。 【对练1】（2026·湖南怀化·二模）一种新型电池，可以有效地捕获，将其转化为，再将产生的电解制，装置如图所示，下列说法错误的是 A．甲池为原电池，乙池为电解池 B．电池工作时，由石墨电极II电极区向石墨电极I电极区移动 C．甲池的总反应为 D．理论上捕获，c极产生的质量为0.8 g 【答案】B 【分析】甲是原电池，a是负极，负极锌极失电子发生氧化反应；b是正极，NO2得电子发生还原反应生成；乙是电解池，c电极与电源正极相连，c是阳极，阳极水失电子发生氧化反应放出氧气；d电极与电源负极相连，d是阴极，阴极得电子发生还原反应生成。 【解析】根据以上分析，甲池为原电池，乙池为电解池，故A正确；电池工作时，c是阳极、d是阴极，阳离子向阴极移动，所以由石墨电极I电极区向石墨电极II电极区移动，故B错误；甲是原电池，a作负极，负极锌极失电子发生氧化反应；b是正极，NO2得电子发生还原反应生成；甲池的总反应为，故C正确；b是正极，NO2得电子发生还原反应生成，捕获1mol NO2转移1mol电子，理论上捕获，电路中转移0.1mol电子，根据得失电子守恒，c极产生的0.025mol，生成氧气的质量为0.8 g，故D正确；故选B。 【对练2】（2026·江西宜春·一模）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．膜Ⅰ，膜Ⅱ，膜Ⅲ，分别为阳离子交换膜、阴离子交换膜、阳离子交换膜 B．电极a附近溶液的pH变大 C．的铁为+3价 D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收2 mol LiCl 【答案】D 【分析】由图可知，电极a为阴极，发生还原反应，电极反应式为；电极b为阳极，发生氧化反应，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为阳离子交换膜，膜Ⅱ为阴离子交换膜，膜Ⅲ为阳离子交换膜，据此解答。 【解析】由分析可知，膜Ⅰ为阳离子交换膜，膜Ⅱ为阴离子交换膜，膜Ⅲ为阳离子交换膜，A正确；a电极的反应为，碱性增强，pH变大，B正确；中为+1价， 带一个单位负电荷，根据正负化合价代数和为0可知的铁为+3价，C正确；58.5 g NaCl的物质的量为1 mol，脱除1 mol NaCl对应转移1 mol电子，b极每转移1 mol电子，释放1 mol，故理论上可回收1 mol LiCl，D错误；故选D。 题型04 多池串联相关计算 【典例4】（2026·甘肃张掖·二模）磷酸二氢钙[]的工业用途广泛。现利用甲烷燃料电池电解制备，装置如图所示。 下列说法不正确的是 A．b极电极反应： B．B膜为阳离子交换膜 C．电解一段时间后，阴极室中NaOH溶液浓度变大 D．当a极上通入标准状况下1.12 L甲烷，产品室得到0.2 mol产品 【答案】B 【分析】由图可知，左侧装置为甲烷燃料电池，通入甲烷的极为负极，氧离子作用下甲烷失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和水；通入氧气的b极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子。右侧装置为电解池，与b极相连的石墨1电极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，溶液中钙离子通过阳离子交换膜进入产品室，与a极相连的石墨2电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，原料室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，磷酸二氢根离子通过阴离子交换膜进入产品室，所以在阴极室得到浓度较大的氢氧化钠溶液，在产品室得到磷酸二氢钙溶液。 【解析】由分析可知，b极为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氧离子，电极反应：A正确；由分析可知，电解时，溶液中通过阳离子交换膜进入产品室、通过阳离子交换膜进入阴极室、磷酸二氢根离子通过阴离子交换膜进入产品室，则A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，B错误；由分析可知，与b极相连的石墨1电极为阳极，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，与a极相连的石墨2电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，原料室中钠离子通过阳离子交换膜进入阴极室，所以在阴极室得到浓度较大的氢氧化钠溶液，C正确；a极上通入1.12 L甲烷，物质的量为0.05 mol，根据电极反应：可知转移电子为0.4 mol，由电荷守恒可知，进入产品室的钙离子物质的量为0.2 mol，产品室增加的物质的量为0.2 mol，D正确；故选B。 【对练1】（2026·四川资阳·三模）全固态锂硫电池能量密度高，其工作原理为。用该电池作电源，通过电渗析法合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵，相关装置如图所示。下列说法错误的是 A．M极为负极 B．膜①、膜③为阳离子交换膜 C．石墨a电极的电极反应式： D．当极质量增加时，可制备 【答案】C 【解析】电渗析法制备时，需要移向石墨a得到产物，因此石墨a为电解池的阴极，阴极连接原电池负极，故M为负极，A正确；电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，要让从中间的室进入左侧阴极室，膜①需要允许阳离子通过，因此膜①是阳离子交换膜，右侧室中，离子放点生成，正电荷增多，需要向阴极移动，因此膜③是阳离子交换膜，B正确；石墨a为阴极，水电离出的 得电子生成 ，剩余 与结合得到，反应式电荷不守恒，正确的电极反应式为应，C错误；N极为正极，正极结合，质量增加量为的质量，，转移电子，生成需要电子，因此生成，摩尔质量为，质量为，D正确；故选C。 【对练2】（25-26高三下·湖南长沙·阶段检测）全钒液流电池电解处理含硝酸铵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。下列说法错误的是 A．装置甲实现了化学能转化为电能 B．d电极为阳极，隔膜2为阴离子交换膜，q口流出硝酸溶液 C．全钒液流电池放电时，a电极上发生的反应为 D．当装置乙中共产生气体16.8 L(标准状况)时，装置甲中理论上有通过质子交换膜 【答案】C 【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氢气和氢氧根，；铵根通过阳离子交换膜进入X区，与氢氧根反应生成，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氧气和氢离子，，通过阴离子交换膜进入Y区，q口流出硝酸；甲装置为原电池，与c极相连的b极为原电池的负极，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。 【解析】装置甲为原电池，装置乙为电解池，装置甲实现了化学能转化为电能，A正确；d电极为阳极，d电极上发生的反应为，通过阴离子交换膜进入Y区，隔膜2为阴离子交换膜，q口流出硝酸溶液，B正确；全钒液流电池放电时，a电极为正极，电极反应式为，C错误；装置乙产生的气体为和，标准状况下(即0.75 mol)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1 mol。装置甲放电时，转移电子数等于通过质子交换膜的数，故理论上有通过质子交换膜，D正确；故选C。 1.（25-26高二上·河北石家庄·期末）如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为石墨电极。在电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重情况为。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】镁离子、锌离子的放电能力均小于氢离子，所以串联电解硫酸锌溶液、硫酸镁溶液时，阴极反应都是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极质量不会增加，A错误；电解氯化铁溶液时，阴极反应是铁离子得到电子发生还原反应生成亚铁离子，电极质量不会增加，B错误；铝离子、亚铁离子的放电能力均小于氢离子，所以串联电解硫酸铝溶液、硫酸亚铁溶液时，阴极反应都是氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，电极质量不会增加，C错误；铜离子和银离子的放电能力均强于氢离子，串联电解硫酸铜溶液、硝酸银溶液时，铜离子、银离子分别在阴极得到电子发生还原反应生成铜、银，电极反应式分别为：Cu2++2e-=Cu、Ag++e-=Ag，由得失电子数目守恒可知，电路中通过2 mol电子时，b电极析出铜的质量小于d电极析出银的质量，D正确；故选D。 2.（25-26高二上·广东深圳·期末）下图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置图，下列说法正确的是 A．甲池是化学能转化为电能的装置，总反应式为： B．石墨电极生成红色固体 C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量固体 D．当甲池中(标准状况下)参加反应时，乙池中理论上可析出固体 【答案】D 【解析】甲池为甲醇燃料电池，将化学能转化为电能，但其电解质为溶液，反应生成的会与反应生成，总反应为，不是生成，A错误；甲池中通入的电极为正极，石墨与正极相连为电解池阳极，阳极上放电生成，无红色固体生成，红色固体在阴极电极上析出，B错误；乙池中电解过量溶液，反应生成、和，根据“出什么加什么”的复原原则，应加入（或）恢复原状，加入会额外引入，无法复原，C错误；标准状况下的物质的量为，反应转移电子的物质的量为，根据电子守恒，乙池中析出的物质的量为，质量为，D正确；故选D。 3.（25-26高二上·广东·期末）高铁酸盐在污水处理等方面用途广泛。某研究小组用电解法制取，装置示意图如图。下列说法不正确的是 A．铁电极连接电源正极 B．阴极室溶液可以循环使用 C．阳极电极反应式： D．理论上当电路中转移时，阴极室溶液增加 【答案】D 【解析】铁电极作为阳极，失电子生成，阳极需连接电源正极，A正确；阴极反应为，中间室的通过阳离子交换膜进入阴极室，阴极室的稀转化为浓，可循环使用，B正确；碱性环境下阳极失电子生成，题给电极反应式得失电子、原子、电荷均配平，C正确；转移时，阴极逸出（质量为），同时有（质量为）迁入阴极室，阴极室溶液实际增加质量为，不是，D错误；故选D。 4.（25-26高二上·河北石家庄·阶段检测）如图所示的电解池甲、乙和丙中，a、b、c、d、e、f均为石墨电极。在电解过程中，直流电源中，电子由N极经外电路流向M极。电极b、d和f上没有气体逸出，但质量均增大且增大情况为b>f>d。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 甲 乙 丙 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【分析】电子在外电路由N极流向M极，可判断N为直流电源负极，M为直流电源正极，因此a、c、e为电解池阳极，b、d、f为电解池阴极。题干给出b、d、f电极上没有气体逸出且电极质量均增大，说明阴极上是金属阳离子得电子发生还原反应析出金属单质，水溶液中、不会在阴极放电，阴极会产生氢气。三个电解池为串联电路，各个电极转移电子的物质的量完全相等，选取转移电子进行计算，需要满足电极增重关系。 【解析】甲电解液，阴极b电极反应：；乙电解液，阴极d电极反应：；丙电解液，阴极f电极反应：。当电路转移电子时，b电极析出的物质的量为，质量；d电极析出的物质的量为，质量；f电极析出的物质的量为，质量，得到增重大小关系，与题干条件不相符，A不符合题意；甲电解液，阴极b电极反应：，电极质量增大；乙电解液，水溶液中不放电，阴极d电极反应：，电极有气体放出，电极质量不变；丙电解液，水溶液中不放电，阴极f电极反应：，电极有气体放出，电极质量不变，不满足题干“b、d、f上没有气体逸出，但质量均增大”的条件，B不符合题意；甲电解液，阴极b电极反应：；乙电解液，阴极d电极反应：；丙电解液，阴极f电极反应：。当电路转移电子时，b电极析出物质的量为，质量；d电极析出物质的量为，质量；f电极析出物质的量为，质量，得到增重大小关系，阴极全部无气体生成，电极质量均增大，完全符合题干条件，C符合题意；甲电解液，乙电解液，丙电解液，水溶液中放电能力弱于水电离的，、也不会放电，阴极b、d、f均发生反应，电极均放出氢气，电极质量不增加，与题干条件冲突，D不符合题意；故选C。 5.（25-26高三上·安徽阜阳·阶段检测）K2FeO4是一种高效多功能的新型非氯绿色消毒剂，主要用于饮水处理。从环境保护的角度看，制备K2FeO4较好的方法为电解法，其装置如图所示。下列说法错误的是 A．铂片接电源负极，发生还原反应 B．铁片的电极反应为Fe+8OH--6e-=+4H2O C．工作一段时间后，阴极室与阳极室溶液的pH均不变 D．理论上生成0.1 mol K2FeO4时，会有6.72 L(标准状况)气体生成 【答案】C 【分析】该装置为电解池，铁片作阳极，与电源正极相连，失去电子发生氧化反应生成；铂片作阴极，与电源负极相连，得到电子发生还原反应；隔膜为阴离子树脂隔膜，允许向阳极迁移。阳极（铁片）电极反应：；阴极（铂片）电极反应：，据此分析解答。 【解析】铂片为阴极，接电源负极，阴极发生得电子的还原反应，A正确；铁片为阳极，碱性环境下被氧化为，电极反应式为，B正确；阳极净消耗，同时生成水，阳极室降低，减小；阴极生成，生成的通过阴离子交换膜迁移至阳极室，但阴极消耗水，氢氧化钾浓度增大，阴极室升高，C错误；生成，依据阳极反应可知转移电子为；根据关系式，转移电子，得到，标准状况下气体体积，D正确；故选C。 6.（25-26高二上·陕西安康·阶段检测）某兴趣小组用铅酸蓄电池模拟工业处理含镍废水的装置如图所示，下列说法正确的是 A．甲装置放电时正极反应式为 B．交换膜b为阳离子交换膜 C．乙装置N室的电极反应式为 D．当浓缩室得到1 L 1.1 的盐酸时，理论上M室溶液的质量变化为9 g(溶液体积变化忽略不计) 【答案】D 【解析】铅酸蓄电池的电解质是硫酸，放电时正极生成难溶的，正确的正极反应为，不会生成游离的，A错误；浓缩室要得到浓盐酸，需要从M室穿过交换膜a进入浓缩室、从N室穿过交换膜b进入浓缩室，因此交换膜b是允许阴离子通过的阴离子交换膜，B错误；乙装置中M室连接铅酸蓄电池正极，为阳极；N室连接铅酸蓄电池负极，为阴极，不会发生失电子生成的反应，N室的电极反应式为：，C错误；浓缩室原有盐酸，最终得到盐酸，说明新增了 和 。转移电子时，M室（阳极）发生反应，阳极生成的 进入浓缩室，同时生成 （质量8g）逸出，因此M室溶液总质量减少，D正确；故选D。 7.（25-26高二上·甘肃陇南·阶段检测）如图所示的电解装置，通电一段时间后，观察到仅有R端变为蓝色。下列说法错误的是 A．Q电极上的电极反应式为 B．Cu电极上的电极反应式为 C．Fe电极的质量较开始时增重 D．左侧烧杯中可以用检验是否存在 【答案】D 【分析】根据“R端变蓝”判断电极极性：R端失电子生成使淀粉变蓝，故R为阳极，结合串联电路的电极对应关系，可推出电源Y为正极、X为负极，Fe为左池阴极、Pt为左池阳极，石墨为右池阴极、Cu为右池阳极，Q为试纸端阴极。 【解析】Q为阴极，水电离出的优先得电子生成，电极反应式为，A正确；Cu为右池阳极，Cu是活性电极，优先失电子生成，电极反应式为，B正确；Fe为左池阴极，溶液中氧化性强于的金属阳离子在Fe表面得电子生成金属单质附着，电极质量较初始时增重，C正确；是检验的特征试剂，不能检验，且Fe为阴极不会失电子生成铁的离子，D错误；故选D。 8.（25-26高二上·安徽亳州·阶段检测）下图所示的电解池I和Ⅱ中，a、b、c和d均为电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重。符合上述实验结果的盐溶液是 选项 X Y A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【分析】两个电解池串联，所有电极通过的电子物质的量相等。根据电路连接，a是阳极、b是阴极，c是阳极、d是阴极；题干说明b、d均无气体逸出且质量增大，说明两个阴极上都是金属阳离子得电子析出金属，而非放电生成，即溶液中金属阳离子的放电顺序在之前（对应金属活动性顺序在H之后）。据此逐一分析选项： 【解析】X为，溶液中放电顺序在之后，b极是放电生成，无金属析出，b极质量不增大，A不符合题意；Y为，溶液中放电顺序在之后，d极是放电生成，无金属析出，d极质量不增大，B不符合题意；X为、Y为，溶液中、放电顺序在之后，b极、d极均是放电生成，无金属析出，b极、d极质量均不增大，C不符合题意；X为，b极反应为；Y为，d极反应为。当转移2 mol电子时，b极析出1mol Cu，增重64g；d极析出2mol Ag，增重216g，满足b、d均无气体逸出、质量增大，且增重，D符合题意；故选D。 9.（25-26高二上·山东青岛·期中）甲醇燃料电池实现用KCl溶液制取KOH溶液的工作原理如图。下列说法错误的是 A．石墨Q电极为电子流出极，发生氧化反应 B．M极反应式为 C．从甲室到乙室，b出口可得到浓KOH溶液 D．理论上，每制得，消耗甲醇 【答案】A 【分析】甲醇燃料电池中，通入燃料甲醇的石墨M是负极，通入氧气的石墨N是正极，连接原电池负极M的石墨Q是电解池的阴极，，连接原电池正极N的石墨P是电解池阳极，据此分析。 【解析】石墨Q是电解池的阴极，为电子流入极，发生还原反应，A错误；石墨M是燃料电池的负极，在KOH碱性环境中，被氧化为，配平后电极反应式为：，B正确；电解池中阳离子向阴极移动，甲室的K⁺会通过离子交换膜迁移到乙室；乙室为阴极区，发生电极反应，产生大量OH⁻，因此b出口可以得到浓KOH溶液，C正确；N极为正极，电极反应式为，制备168 g KOH的物质的量为，对应电路中转移3 mol电子；根据负极反应，1 mol CH3OH反应失去6 mol电子，因此转移3 mol电子时消耗0.5 mol CH3OH，质量为，D正确；故选A。 10.（25-26高二上·河南郑州·期中）目前一款新型甲醇燃料电池已投放市场，该电池通过特殊的装置进行电能输出，不会造成任何污染，是一种相当环保的绿色电池。如图是甲醇燃料电池的实验装置图。下列有关说法正确的是 A．甲池中负极的电极反应式： B．电极B为正极，电极C上发生还原反应 C．乙池中硝酸银溶液的浓度不断减小 D．乙池中D电极质量增加54 g时，转移电子0.5 mol 【答案】D 【解析】甲池电解质为碱性溶液，负极反应不会生成和，正确负极反应式为，A错误；电极B通入为正极，电极C与正极相连为阳极，阳极发生氧化反应而非还原反应，B错误；乙池为电镀银装置，阳极溶解生成、阴极析出为，溶解和析出的物质的量相等，溶液浓度不变，C错误；D电极增加的质量为析出的质量，，每个得到1个电子，故转移电子为0.5 mol，D正确；故选D。 11.（2026·江西新余·模拟预测）某研究人员设计如图所示装置，利用二氧化硫——空气质子交换膜燃料电池，将化学能转化为电能，实现环保、制硫酸和精炼铜一体化。下列说法错误的是 A．乙装置中发生电能转化为化学能 B．c电极材料是纯铜 C．b电极方程式是 D．甲、乙装置中电解液的浓度和成分始终不变 【答案】D 【解析】甲装置是原电池，乙装置是电解池，发生电能转化为化学能，A正确；甲装置是原电池，a是正极，b是负极，乙装置是精炼铜，c电极与原电池的负极相连是阴极，精炼铜装置中阴极是纯铜，阳极是粗铜，B正确；b电极是负极，发生失去电子的氧化反应，电极方程式为，C正确；甲装置中正极反应是，负极反应是，反应中生成硫酸，电解液浓度增加，乙装置中是精炼铜，粗铜中含有的部分金属会变成金属离子进入电解液中，电解液的成分在变化，D错误；故选D。 12.（25-26高二下·湖北襄阳·期末）利用燃料电池电解制备的装置如图所示。已知微溶于水，难溶于水。 下列说法错误的是 A．该装置同时可以得到副产物NaOH、H2、Cl2 B．B膜为阴离子交换膜，A、C膜均为阳离子交换膜 C．若去掉C膜，产品室中有可能产生沉淀 D．标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，产品室生成0.2 mol的Ca(H2PO4)2 【答案】D 【分析】左侧甲烷燃料电池为电源，电解制备Ca(H2PO4)2，左侧甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，电极反应式为：，通入氧气的一极为正极，电极反应式为：；左侧石墨电极与甲烷燃料电池的正极相连，为电解池的阳极，被氧化为氯气，电极反应式为：；右侧石墨电极与甲烷燃料电池的负极相连，为电解池的阴极，阴极的电极反应式为：，据此分析回答。 【解析】由分析可知，在电解池的阳极得到副产物，在电解池的阴极得到副产物NaOH和，A正确；由分析可知，阳极室的电极反应式为：，则阳极室内钙离子向产品室移动， A膜为阳离子交换膜，阴极室的电极反应式为：，则原料室内钠离子向阴极室移动，C膜为阳离子交换膜，原料室中通过B膜，进入产品室，B膜为阴离子交换膜，B正确；若去掉C膜，生成的氢氧根会发生反应，，故可能生成、等沉淀，C正确；标准状况下，理论上每消耗0.56 L甲烷，即消耗甲烷的物质的量为，根据电极反应式为：可知，消耗 ，转移电子的物质的量为0.2 mol，此时会有0.1 mol Ca2+通过A膜，进入产品室，会有通过B膜，进入产品室，故产品室生成mol的Ca，D错误；故选D。 13.（25-26高二下·广东揭阳·期末）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水(pH<8.2)电解系统如图所示。以新型MoNi/NiMoO4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．在外电路中，电极1电势低于电极2 B．电极 4 的反应为： C．理论上，外电路每通过2mol电子，可产生2mol H2 D．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 【答案】B 【分析】由于已知电池为Mg-海水电池，因此该装置中左侧为原电池，右侧为电解池；左侧中1电极区域发生了转化为，为氧化反应，因此1为负极，电极反应为；2为正极，根据已知条件中电池和电解池中同时产生氢气，电极反应为；4与1电极相连，因此4为电解池的阴极，发生还原反应，电极反应为，3与2电极相连，因此3为电解池阳极，发生氧化反应，电极反应为，由此解答； 【解析】由分析可知，电极1为负极，电极2为正极，因此电极1电势低于电极2，A正确；由分析可知，电极4发生的反应为，B错误；根据电极2的电极反应，外电路每通过2mol电子，可以产生1 mol氢气，同时，电极4也会产生1 mol氢气，因此理论上会产生2 mol氢气，C正确；泡沫镍属于多孔结构，将催化剂生长在泡沫镍电极上，可以增大催化剂与反应物的接触面积，提升催化效率，D正确；故选B。 14.（25-26高二下·黑龙江牡丹江·期末）浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含的浆液中分离得到含的溶液并制备NaOH。 已知： +2H+。 下列说法错误的是 A．起始加入的CuSO4溶液浓度：c1＜c2 B．膜a和膜c均适合选用阴离子交换膜 C．工作时，转化成所需由惰性电极I电极反应产生 D．导线中通过1 mol，理论上电解池中两极共生成0.75 mol气体 【答案】B 【分析】从图中可知，左侧为浓差电池，右边为电解池。右侧NaOH稀溶液中水得电子生成氢气和氢氧根离子，钠离子向NaOH区移动，从而制备NaOH，因此惰性电极Ⅱ为阴极，则惰性电极Ⅰ为阳极；与惰性电极Ⅰ（阳极）相连的Cu(Ⅱ)为原电池的正极，Cu(Ⅰ)为负极。 【解析】浓差电池中，浓度大的溶液中发生电极反应为，由于Cu(Ⅱ)为正极，故c2>c1，A正确；浓差电池中硫酸根离子通过膜a从右向左移动，电解池中浆液中的钠离子通过膜c向右移动，故膜a为阴离子交换膜，膜c为阳离子交换膜，B错误；工作时，中室的透过膜b（阴膜）向左侧移动，与惰性电极Ⅰ（阳极）电解产生的氢离子反应，将转化成，C正确；电解池阳极每产生1mol氧气转移4mol，阴极每产生1mol氢气转移2mol，当导线中通过1 mol，电解池两极共生成0.25+0.5=0.75mol气体，D正确；故选B。 15.（25-26高二下·云南玉溪·期末）浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小组以浓差电池为电源，用如图所示装置，A室得到含的溶液，C室得到浓溶液。下列说法错误的是 已知： A．(Ⅰ)为负极，(Ⅱ)为正极，且起始加入的溶液的浓度 B．工作时，A室溶液的减小，C室溶液的增大 C．导线中通过，电解池中的阳极生成气体(标况下) D．膜a和膜b均选用阴离子交换膜 【答案】A 【分析】从图中可知，左侧为浓差电池，右边为电解池，NaOH稀溶液中水得电子生成氢气和氢氧根离子，钠离子向NaOH区移动，从而生成NaOH使NaOH溶液浓度增大，因此惰性电极Ⅱ为阴极，则惰性电极Ⅰ为阳极，阳极上水失电子生成氧气和氢离子，向阳极区移动与氢离子反应生成，则左侧Cu(Ⅱ)为正极，Cu(Ⅰ)为负极，浓度大的CuSO4溶液中的Cu电极为正极，故c2>c1，据此分析； 【解析】由分析可知，(Ⅰ)为负极，(Ⅱ)为正极，浓差电池中高浓度一侧为正极，故c1<c2，A错误；工作时，A室（阳极）发生反应，H+浓度增大，pH减小；C室（阴极）发生反应，OH-浓度增大，pH增大，B正确；电解池阳极生成O2，导线中通过0.1 mol e-时，生成O2的物质的量为，标况下体积为，C正确；浓差电池中硫酸根离子通过膜a从右向左移动，电解池中通过膜b从右向左移动，故膜a和膜b均选用阴离子交换膜，D正确；故选A。 16.（2026·河南南阳·三模）下图是利用“海水河水”浓差电池(不考虑溶解氧的影响)制备 H2SO4和 NaOH的装置示意图，其中X、Y 均为 Ag/AgCl复合电极，电极a、b均为石墨。下列说法正确的是 A．电极X是负极，电极反应为 B．c为阴离子交换膜，f 处输出产品 NaOH C．电流方向：X→a→b→Y D．电池从开始工作到停止放电，理论上可制得 98 g H2SO4 【答案】B 【分析】由图可知，X电极中的通过阳离子交换膜进入Y极，则X为浓差电池的负极，银在负极失去电子发生氧化反应生成氯化银，电极反应式为，Y电极为正极，氯化银在负极得到电子发生还原反应生成银和氯离子，电极反应式为；与X电极相连的b电极为电解池的阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为，硫酸钠溶液中的钠离子通过阳离子交换膜d进入阴极室，与Y电极相连的a电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为，硫酸钠溶液中的硫酸根离子通过阴离子交换膜c进入阳极室，则阳极室制得硫酸，阴极室制得氢氧化钠。 【解析】 X位于高浓度NaCl侧，会通过阳离子交换膜向低浓度的Y侧迁移，因此X为原电池负极；但X是电极，电极反应为，而非，A错误；原电池中X是负极，Y是正极，X连接电解池的b电极，Y连接电解池的a电极，因此a是电解池阳极，b是电解池阴极：阳极（a室）水放电生成：，中间室的需要进入阳极室与形成，因此c为阴离子交换膜，e处输出；阴极（b室）水放电生成：，中间室的进入阴极室与形成，因此f处输出，B正确；电流方向从原电池正极流向负极，即，选项方向相反，C错误； 浓差电池停止放电时，两侧NaCl浓度相等，总，平衡后浓度，因此转移，对应转移电子；生成需要转移电子，因此实际生成，质量为，D错误；故选B。 17.（2026·四川·模拟预测）某研究小组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含Na2CrO4的浆液中分离得到含的溶液并制备。已知：浓差电池中，某种电解质离子或分子浓度越大，其氧化性或还原性越强。 下列说法正确的是 A．Ag(Ⅰ)为负极，起始时， B．膜a、膜b、膜c均为阴离子交换膜 C．转化成所需主要由C室提供 D．E室的电极反应式为 【答案】C 【分析】用如图所示装置从含Na2CrO4的浆液中分离得到含的溶液并制备，说明从D室通过膜c进入E室，则E室为阴极室，发生还原反应，电极反应式为；C室为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为。生成的通过膜b进入D室，与反应转化为（）。浓差电池的正极（）连接电解池的阳极（惰性电极Ⅰ），负极（）连接电解池的阴极（惰性电极Ⅱ）。 【解析】由分析可知，Ag(Ⅰ)为负极，Ag(Ⅱ)为正极，浓差电池中，某种电解质离子或分子浓度越大，其氧化性或还原性越强，则正极区氧化性更强、浓度更大，故起始时，A错误；由分析可知，为负极，电极反应式为：，为维持电中性，需从B室移向A室，故膜a为阴离子交换膜；C室生成的需进入D室参与反应，故膜b为阳离子交换膜，D室的需进入E室制备，故膜c为阳离子交换膜，B错误；由分析可知，C室为阳极区，电极反应生成，通过膜b迁移到D室，为转化为提供，C正确；由分析可知，E室为阴极区，发生得电子的还原反应，电极反应为，D错误；故选C。 18.（2026·四川绵阳·模拟预测）利用热再生氨电池可实现电镀废液的浓缩再生，同时利用该电池电解溶液制取溶液和溶液，装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室通入足量氨气后电池开始工作。下列说法错误的是 A．电解装置中离子交换膜为阴离子交换膜 B．A、B、C对应的物质分别是、浓溶液、溶液 C．电池总反应： D．其他条件不变，若扩散到乙室将减小电流强度 【答案】A 【分析】左侧是热再生氨电池，右侧是电解池。甲室通入足量氨气后，与形成，导致甲室浓度降低，乙室相对较高。根据原电池原理，甲室为负极室，Cu失电子，乙室为正极室，得电子析出。右侧电解池中，丙室连正极，丁室连负极。电解池反应：丙室：，得溶液。丁室：，需Na+从丙室迁移至丁室以维持电荷平衡，最终得浓NaOH溶液。 【解析】Na+需从丙室迁移到丁室，说明膜允许阳离子通过，是阳离子交换膜，A错误；丁室反应生成，同时迁移过来，因此 B 为浓 NaOH 溶液；丙室反应生成，因此 C 为 溶液；丁室通入的中含少量 A，阴极反应生成​，A 应为NaOH，B正确；负极：，正极：，相加得总反应：，C正确；若扩散到乙室，会与结合生成，使乙室浓度降低，正极反应速率下降，整体电流强度减小，D正确；故选A。 19.（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。 20.（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。 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1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $