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角度一 “单膜”电解池
1．(2018·全国卷Ⅰ，13)最近我国科学家设计了一种CO ＋HS协同转化装置，实现对天然
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气中CO 和HS的高效去除。示意图如下所示，其中电极分别为 ZnO@石墨烯(石墨烯包裹
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的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：
①EDTA-Fe2＋－e－===EDTA-Fe3＋
②2EDTA-Fe3＋＋HS===2H＋＋S＋2EDTA-Fe2＋
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该装置工作时，下列叙述错误的是( )
A．阴极的电极反应：CO＋2H＋＋2e－===CO＋HO
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B．协同转化总反应：CO＋HS===CO＋HO＋S
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C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低
D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA-Fe3＋/EDTA-Fe2＋，溶液需为酸性答案 C
解析 由题中信息可知，石墨烯电极发生氧化反应，为电解池的阳极，则ZnO@石墨烯电极
为阴极。阳极接电源正极，电势高，阴极接电源负极，电势低，故石墨烯上的电势比ZnO@
石墨烯上的高，C项错误；由题图可知，电解时阴极反应式为 CO ＋2H＋＋2e－===CO＋
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HO，A项正确；将阴、阳两极反应式合并可得总反应式为CO ＋HS===CO＋HO＋S，B
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项正确；Fe3＋、Fe2＋只能存在于酸性溶液中，D项正确。
2．[2018·全国卷Ⅲ，27(3)①②]KIO 也可采用“电解法”制备，装置如图所示。
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①写出电解时阴极的电极反应式：____________________________________________
________________________________________________________________________。
② 电 解 过 程 中 通 过 阳 离 子 交 换 膜 的 离 子 主 要 为 ________ ， 其 迁 移 方 向 是
________________________________________________________________________。
答案 ①2HO＋2e－===2OH－＋H↑
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②K＋ 由电极a到电极b
解析 ①电解液是KOH溶液，阴极的电极反应式为2HO＋2e－===2OH－＋H↑。②电解过
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程中阳极反应为I－＋6OH－－6e－===IO＋3HO。阳极的K＋通过阳离子交换膜由电极a迁移
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到电极b。
角度二 “双膜”电解池
3．(2022·全国甲卷，10)一种水性电解液Zn-MnO 离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液
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中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移
C．MnO 电极反应：MnO ＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2HO
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D．电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO ＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2HO
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答案 A解析 根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－
2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO 为电池的正极，电极反应为MnO ＋2e－＋4H＋===Mn2＋
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＋2HO，K＋从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误；Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移，B正确；
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MnO 电极的电极反应式为MnO ＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2HO，C正确；电池的总反应为Zn
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＋4OH－＋MnO ＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2HO，D正确。
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角度三 “多膜”电解池
4．[2014·全国卷Ⅰ，27(4)]HPO 也可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所
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示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：
①写出阳极的电极反应式：______________________________________________。
②分析产品室可得到HPO 的原因：________________________________________
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________________________________________________________________________。
③早期采用“三室电渗析法”制备HPO ：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用HPO
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稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产
品中混有____________杂质。该杂质产生的原因是______________________________
________________________________________________________________________。
答案 ①2HO－4e－===O↑＋4H＋
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②阳极室的H＋穿过阳膜扩散至产品室，原料室的HPO穿过阴膜扩散至产品室，二者反应
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生成HPO
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③PO HPO或HPO 被氧化
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解析 ①阳极发生氧化反应，水中的OH－失去电子，电极反应式为2HO－4e－===O↑＋4H
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＋。
②HO放电产生H＋，H＋进入产品室，原料室的HPO穿过阴膜扩散至产品室，二者发生反
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应：H＋＋HPOHPO 。
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③如果撤去阳膜，HPO或HPO 可能会被氧化。
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1．(2021·重庆1月适应性测试，10)双极膜在电渗析中应用广泛，它是由阳离子交换膜和阴
离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的 HO解离成H＋和OH－，并分别
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通过离子交换膜向两侧发生迁移。下图为NaBr溶液的电渗析装置示意图。下列说法正确的是( )
A．出口2的产物为HBr溶液
B．出口5的产物为硫酸溶液
C．Br－可从盐室最终进入阳极液中
D．阴极反应式为2H＋＋2e－===H↑
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答案 D
解析 电解时，双极膜中的氢氧根离子向阳极移动，进入交换室 1，盐室中的Na＋向阴极移
动，进入交换室1，则出口2的产物为NaOH溶液，A错误；钠离子不能通过双极膜，故出
口5不是硫酸，B错误；Br－通过阴离子交换膜进入交换室2，但是不能通过双极膜，所以
Br－不会从盐室最终进入阳极液中，C错误；电解池阴极处，发生还原反应，水解离成H＋和
OH－，则在阴极发生的反应为2H＋＋2e－===H↑，D正确。
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2．[2021·河北1月选考模拟，18(1)(2)(3)(4)(5)]我国科学家最近发明了一种Zn-PbO 电池，
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电解质为KSO 、HSO 和KOH，由a和b两种离子交换膜隔开，形成A、B、C三个电解
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质溶液区域，结构示意图如下：
回答下列问题：
(1)电池中，Zn 为__________极，B 区域的电解质为______(填“KSO ”“HSO ”或
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“KOH”)。
(2)电池反应的离子方程式为__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)阳离子交换膜为图中的______(填“a”或“b”)膜。
(4)此电池中，消耗6.5 g Zn，理论上可产生的容量(电量)为________毫安时(mAh)(1 mol电子
的电量为1 F,1 F＝96 500 C·mol－1，结果保留整数)。
(5)已知E为电池电动势[电池电动势即电池的理论电压，是两个电极电位之差，E＝E －
(＋)
E ]，ΔG为电池反应的自由能变，则该电池与传统铅酸蓄电池相比较， ________
(－)； ____ (填“>”或“<”)。
答案 (1)负 KSO (2)PbO ＋SO＋Zn＋2HO===PbSO ＋Zn(OH) (3)a (4)5 361 (5)＞
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＜
解析 (1)根据图示可知，Zn电极失去电子生成Zn2＋，与溶液中的OH－结合形成Zn(OH)，
所以Zn电极为负极；在A区域的电解质为KOH，在B区域的电解质为KSO ，C区域电解
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质为HSO 。(2)负极电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，正极的电极反应式为PbO
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＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO ＋2HO，总反应方程式为 PbO ＋SO＋Zn＋2HO===PbSO ＋
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Zn(OH)。(3)A区域是KOH溶液，OH－发生反应生成Zn(OH)，为了维持溶液呈电中性，多
余的K＋通过交换膜进入到B区域，由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，因此a膜为阳离
子交换膜。(4)6.5 g Zn的物质的量是n(Zn)＝＝0.1 mol，则转移电子n(e－)＝0.2 mol，1 mol电
子的电量为1 F,1 F＝96 500 C·mol－1，转移0.2 mol电子的电量Q＝0.2 mol×96 500 C·
mol－1＝19 300 C，则理论上可产生的容量(电量)为mAh≈5 361 mAh。(5)由于Zn比Pb活动
性强，正极材料都是 PbO ，所以Zn-PbO 的电势差比Pb-PbO 的电势差大，则 >
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；不同电池的电势差越大，电池反应的自由能变就越小，由于Zn-PbO 的电势差比
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Pb-PbO 的电势差大，所以 < 。
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