文档内容
电化学中的多室、多池装置
1.交换膜类型及特点
交换膜 特定的
阳膜 阴膜 双极膜
类型 交换膜
中间层中的H O解离出 只允许特定的离子或
2
阳离子移向原电 阴离子移向原电 H+和OH-，H+移向原电 分子通过，如质子交
允许通过的离子及
池的正极(电解池 池的负极(电解 池的正极(电解池的阴 换膜只允许H+通过，
移动方向
的阴极) 池的阳极) 极)，OH-移向原电池的 氯离子交换膜只允许
负极(电解池的阳极) Cl-通过
无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的
通性
一极
2.离子交换膜的作用
如：(1)三室式电渗析法处理Na SO 废水
2 4
①阴极产生氢气；阳离子Na+通过阳离子交换膜进入阴极区。
②阳极产生氧气，阴离子SO2-通过阴离子交换膜进入阳极区。
4
③离子交换膜的作用：平衡电荷，使产品NaOH和H SO 分开，不反应。
2 4
(2)形成浓差电池①左池为稀AgNO 溶液，左侧Ag电极为负极，右池为浓AgNO 溶液，右侧Ag电极为正极。只有两边
3 3
AgNO 溶液浓度不同，才能形成浓差电池。
3
②正、负电极均为Ag单质。随着反应进行，左右两池浓度的差值逐渐减小，外电路中电流将减小，电
流表指针偏转幅度逐渐变小。当左右两侧离子浓度相等时，电池将停止工作，不再有电流产生，此时
溶液中左、右两边硝酸银溶液的物质的量浓度相等。
③离子交换膜的作用是不允许Ag+穿过，只允许NO-
通过，所以是阴离子交换膜。负极Ag失电子变成
3
Ag+，为了平衡电荷，正极区的NO-
就通过阴离子交换膜向负极移动。
3
(3)物质制备中的离子交换膜
次磷酸钴[Co(H PO ) ]广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，
2 2 2
原理如图：
①根据产物Co(H PO ) 确定离子移动方向；Co2+向产品室移动，A是阳离子交换膜；H
PO-
向产品室移
2 2 2 2 2
动，B是阴离子交换膜。
②Co为阳极，阳极反应式为Co-2e-===Co2+。
③石墨为阴极，阴极反应式为2H O+2e-===H ↑+2OH-，Na+移向阴极，C是阳离子交换膜。
2 2
1.(2024·湖北，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H C O 和NH OH电化学催化合成
2 2 4 2
甘氨酸，原理如图，双极膜中H O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲
2
醛转化为HOCH O-，存在平衡HOCH O-+OH- [OCH O] 2- +H O。Cu电极上发生的电子转移反应为
2 2 2 2
[OCH O] 2- -e-===HCOO-+H·。下列说法错误的是( )
2A.电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B.理论上生成1 mol H N+CH COOH双极膜中有4 mol H O解离
3 2 2
C.阳极总反应式为2HCHO+4OH--2e-===2HCOO-+H ↑+2H O
2 2
D.阴极区存在反应H C O +2H++2e-===OHCCOOH+H O
2 2 4 2
答案 B
解析 由题意可知，Cu电极为阳极，电极总反应为2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+H ↑+2H O，阳极区消耗
2 2
OH-、同时生成H O，c(OH-)减小，A、C正确；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电
2
子的还原反应转化为OHC—COOH：H C O +2e-+2H+===OHC—COOH+H O，OHC—COOH与HO—N+H
2 2 4 2 3
反应生成HOOC—CH==N—OH：OHC—COOH+HO—N+H —→HOOC—CH==N—OH+H O+H+，HOOC—
3 2
CH==N—OH发生得电子的还原反应转化成H N+CH COOH：HOOC—CH==N—OH+4e-
3 2
+5H+===H N+CH COOH+H O，阴极总反应为H C O +NH OH+6e-+7H+===H N+CH COOH+3H O，1 mol
3 2 2 2 2 4 2 3 2 2
H O解离成1 mol H+和1 mol OH-，故理论上生成1 mol H N+CH COOH双极膜中有6 mol H O解离，B错误、
2 3 2 2
D正确。
2.(2024·黑吉辽，12)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率
缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H 的方法，装置如图所示。部分反应机理为
2
。下列说法错误的是( )
A.相同电量下H 理论产量是传统电解水的1.5倍
2
B.阴极反应：2H O+2e-===2OH-+H ↑
2 2
C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动
D.阳极反应：2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H O+H ↑
2 2
答案 A
解析 据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，HCHO发生氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为
1
阴极，HCHO为阳极反应物，阳极反应：①HCHO+OH--e-===HCOOH+ H ↑，②HCOOH+OH-===HCOO-
2 2
+H O，阴极反应：2H O+2e-===H ↑+2OH-，即转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H ，共2 mol
2 2 2 2
H ；而传统电解水：2H O 2H ↑+O ↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H ，所以相同电量下H 理
2 2 2 2 2 2
论产量是传统电解水的2倍，故A错误、B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由分析可知阳极反应为2HCHO-2e-+4OH-
===2HCOO-+2H O+H ↑，故D正确。
2 2
3.(2023·湖北，10)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。该装置
工作时阳极无Cl 生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h-1。下列说法错误的是(
2
)
A.b电极反应式为2H O+2e-===H ↑+2OH-
2 2
B.离子交换膜为阴离子交换膜
C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜
D.海水为电解池补水的速率为2x mol·h-1
答案 D
解析 b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H O+2e-===H ↑+2OH-，故A正确；该装置工作时阳极
2 2
无Cl 生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-===O ↑+2H O，为保持OH-浓度不变，则阴
2 2 2
极产生的OH-要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换膜，故B正确；电解时电解槽
中不断有水被消耗，海水中动能高的水以“汽”的形式穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；由电解
总反应可知，每生成1 mol H 要消耗1 mol H O，生成H 的速率为x mol·h-1，则补水的速率也应是x
2 2 2
mol·h-1，故D错误。
4.(2022·全国甲卷，10)一种水性电解液Zn⁃MnO
2
离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2+以
Zn(OH) 2- 存在]。电池放电时，下列叙述错误的是( )
4
A.Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B.Ⅰ区的SO2-通过隔膜向Ⅱ区迁移
4
C.MnO 电极反应：MnO +2e-+4H+===Mn2++2H O
2 2 2
D.电池总反应：Zn+4OH-+MnO +4H+===Zn(OH) 2- +Mn2++2H O
2 4 2
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) 2- ，Ⅰ区MnO 为电池的正极，电极反应为MnO +2e-+4H+===Mn2++2H O，K+从Ⅲ区通过隔膜向
4 2 2 2
Ⅱ区迁移，A错误、C正确；Ⅰ区的SO2-
通过隔膜向Ⅱ区迁移，B正确；电池的总反应为Zn+4OH-
4
+MnO +4H+===Zn(OH) 2- +Mn2++2H O，D正确。
2 4 2
题型突破练 [分值：50 分]
(选择题1~5题，每小题3分，6~12题，每小题5分，共50分)
1.电有机合成是一种应用广泛的新型有机合成方法。某种3⁃ 氯 ⁃4⁃ 氨基苯酚的电有机合成装置如图所示，下
列说法正确的是( )
A.b与外接电源的正极相连
B.Pb电极的电极反应式： Pb-2e-===Pb2+
C.电解一段时间后，阴、阳两极室中电解质溶液的质量均增大
D.理论上每生成1 mol ，电路中转移4 mol电子
答案 D
解析 b电极上 发生还原反应生成 ，可知b是阴极，a是阳极，b与外接电源的负极
相连，故A错误；a是阳极，Pb电极的电极反应式：
Pb-2e-+SO2-
===PbSO ，故B错误；转移2 mol电子，
4 4
阳极室有1 mol
SO2-
转化为PbSO 沉淀，同时有2 mol H+移入阴极室，电解一段时间后，阳极室中电解质
4 4溶液的质量减小，故C错误；阴极发生反应： +4e-+4H+=== +H O，理论上每生成1
2
mol ，电路中转移4 mol电子，故D正确。
2.一种光电催化法脱除H S的原理如图所示。下列说法错误的是( )
2
A.隔膜应为质子交换膜
B.脱除H S过程中光能转化为化学能，最终转化为电能
2
C.三氧化钨电极的电极反应式为2H S-4e-===4H++S
2 2
D.每生成1 mol H O ，左侧电极室质量增加32 g
2 2
答案 C
解析
由图分析可知，三氧化钨电极上I-转化为I- ，失电子，为负极，I-
与H S反应生成S 和I-，从而碘元
3 3 2 2
素相关物质实现循环反应，并将H S转化为S ，GDE电极上H+和O 参与电极反应生成H O ，得电子，为
2 2 2 2 2
正极。左侧酸性条件下H S生成S 时有H+产生，而右侧电极反应消耗H+，故隔膜应为质子交换膜，A正
2 2
确；三氧化钨电极的电极反应式为3I--2e-===I-
，H
S和I-
发生化学反应生成S 和I-，C错误；正极每生成1
3 2 3 2
mol H O ，得2 mol电子，故负极失去2 mol电子，生成1 mol
I- ，由反应2I-
+2H S===S +6I-+4H+可知生成
2 2 3 3 2 2
0.5 mol S ，0.5 mol S 为32 g，且生成的H+迁移到右侧电极室，左侧电极室质量增加32 g，D正确。
2 2
3.研究表明许多疾病，包括基因突变(癌变、动脉硬化等)和生物机体中毒等，可能是一氧化氮的释放或调
节不正常引起的。用间接电化学法可对NO进行无害化处理，其原理如图所示(质子膜允许H+和H O通过)，
2
下列相关判断错误的是( )A.工作时电解池中H+从右室移向左室
B.电极Ⅰ接电源负极，电极反应式为2HSO-
+2H++2e-===S
O2-
+2H O
3 2 4 2
C.吸收塔中每消耗2 mol NO，有4 mol H+通过质子膜
D.每处理1 mol NO，电解池将产生11.2 L O
2
答案 D
解析 从图中可以看出，电极Ⅱ中H O失去电子生成O 和H+，连接电源正极，为阳极；电极Ⅰ得到电子，
2 2
将HSO-
转化为S
O2- ，连接电源负极为阴极。电极Ⅰ为阴极，其电极反应式为2HSO-
+2H++2e-===S
O2-
3 2 4 3 2 4
+2H O，B正确；吸收塔中发生反应的离子方程式为2S
O2-
+2NO+2H O===N
+4HSO-
， 吸收塔中每消耗
2 2 4 2 2 3
2 mol NO，转移4 mol电子，有4 mol H+通过质子膜，C正确；未说明气体所处状态，无法计算氧气体积，
D错误。
4.(2024·山东潍坊模拟)我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子(e-)
和空穴(h+)，下列有关说法正确的是( )
A.光催化装置中溶液的c(H+)增大
B.整套装置转移0.01 mol电子，光催化装置生成1.905 g
I-
3
C.电催化装置阳极电极反应式：4OH--4h+===2H O+O ↑
2 2
D.离子交换膜为阴离子交换膜
答案 B
解析 光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，溶液中的氢离子浓度减小，I-得到空穴发
生氧化反应生成I- ，电极反应式为3I-+2h+===I-
，由得失电子守恒可知，整套装置转移0.01
mol电子时，I-
3 3 3
1
的质量为0.01 mol× ×381 g·mol-1=1.905 g，故A错误、B正确；电催化装置中，右侧电极为阳极，氢氧根
2
离子在阳极得到空穴生成氧气和水，电极反应式为4OH-+4h+===2H O+O ↑，破坏水的电离平衡产生的氢离
2 2
子透过阳离子交换膜移向阴极，故C、D错误。
5.(2024·长沙第一中学高三检测)某有色金属工业的高盐废水中主要含有H+、Cu2+、Zn2+、SO2-
、F-和Cl-，
4
利用如图电解装置可回收ZnSO 、CuSO 并尽可能除去F-和Cl-，其中双极膜(BP)中间层的H O解离为H+和
4 4 2
OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移，M膜、N膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。
下列说法错误的是( )A.BP膜中H+均向右侧溶液迁移，M膜为一价阴离子交换膜
B.溶液a的溶质主要为HF和HCl，溶液b的溶质主要为ZnSO 和CuSO
4 4
C.当阳极产生22.4 L气体(标准状况)时，有4 mol离子通过N膜
D.电解过程中，应控制高盐废水的pH不能过高
答案 B
解析 由图可知，最左侧为阳极室，水放电生成氧气和氢离子；最右侧为阴极室，水放电生成氢气和氢氧
根离子；电解池中阳离子向阴极移动，BP膜中H+均向右侧溶液迁移；氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁
移，故M膜为一价阴离子交换膜，A正确；溶液a中氟离子、氯离子通过M膜向左侧迁移，氢离子与右侧
双极膜迁移出来的OH-中和，故反应后溶液a的溶质主要为ZnSO 和CuSO ，溶液b的溶质主要为右侧迁
4 4
移过来的氟离子、氯离子与左侧迁移过来的氢离子生成HF和HCl，B错误；阳极反应为2H O-4e-===4H+
2
+O ↑，当阳极产生22.4 L气体，标准状况下为1 mol，根据电子守恒可知，有4 mol离子通过N膜，C正确；
2
电解过程中，若pH过高，则会导致锌离子、铜离子转化为沉淀，故应控制高盐废水的pH不能过高，D正
确。
6.(2024·山东菏泽高三一模)以浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将NH 转
3
化为高纯H 的装置如图。下列说法错误的是( )
2
A.Cu(1)的电极反应式为Cu2++2e-===Cu
B.离子交换膜Ⅱ一定为阳离子交换膜
C.工作时，M电极附近溶液的pH降低
D.电解停止时，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g
答案 B
解析 以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH 转化为高纯H ，M电极上NH 转化为N ，N元素化合价
3 2 3 2
升高，发生氧化反应，M电极为阳极，则N电极为阴极，Cu(1)为正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，故
A正确；M电极为阳极，电极反应式为2NH -6e-+6OH-===N ↑+6H O，消耗了OH-，碱性减弱，pH减小，
3 2 2则丙室内阴离子浓度降低，N电极为阴极，电极反应式为2H O+2e-===H ↑+2OH-，丁室内阴离子浓度增大，
2 2
为保持两侧电荷守恒，可以是丙室中钾离子进入乙室，则离子交换膜为阳离子交换膜，也可以是乙中氢氧
根离子进入丙室，则离子交换膜可以为阴离子交换膜，故B错误、C正确；电池从开始工作到停止放电，
正极区硫酸铜溶液的浓度由2.5 mol·L-1降低到1.5 mol·L-1，负极区硫酸铜溶液由0.5 mol·L-1升高到1.5
mol·L-1，正极反应可还原Cu2+的物质的量为2 L×(2.5-1.5) mol·L-1=2 mol，正极质量增加128 g，电路中转移
4 mol电子，负极反应：Cu-2e-===Cu2+，转移4 mol电子时，负极消耗2 mol Cu单质，质量减少128 g，理
论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g，故D正确。
7.(2024·天津市十二区县重点校高三模拟)间接电解法合成苯甲醛的原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.电极a与电源负极相连
B.“氧化池”中发生反应： +4Mn3++H O―→ +4Mn2++4H+
2
C.电解结束后，电解池阴极区溶液pH升高(忽略溶液体积变化)
D.氧化池中产生的苯甲醛对a极反应没有干扰
答案 B
解析 根据图中信息可知，左侧a电极反应为Mn2+-e-===Mn3+，为阳极，则b电极为阴极，电极反应为2H+
+2e-===H ↑，阳极生成的Mn3+进入“氧化池”将甲苯氧化为苯甲醛，发生的反应为 +4Mn3+
2
+H O―→ +4Mn2++4H+。据分析可知电极a是阳极，与电源正极相连，故A错误； 电解过程中阴极
2
电极b发生反应：2H++2e-===H ↑，同时电解质溶液中有等量的H+通过质子交换膜进入阴极区，从而使电
2
解池阴极区溶液的pH几乎不变(忽略溶液体积变化)，故C错误；苯甲醛有强还原性容易在电解池阳极上放
电引起干扰，故D错误。8.(2024·黑龙江绥化高三下学期联考模拟)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐
2 2 3
渐溶解，下列判断错误的是( )
A.a极电势低于b极电势
B.交换膜c为质子交换膜
C.随着电解的进行，CuCl 溶液浓度变小
2
D.当0.01 mol Fe O 完全溶解时，外电路中通过0.03 mol电子
2 3
答案 D
解析 由题意可知，石墨电极Ⅱ为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢
离子通过质子交换膜c进入中间室，与氧化铁反应生成铁离子和水，则a为直流电源的负极，b为正极，石
墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室。由
分析可知，a为直流电源的负极、b为正极，则a极电势低于b极电势，故A正确；由分析可知，石墨电极
Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间室，所以随着
电解的进行，氯化铜溶液浓度变小，故C正确；氧化铁与氢离子反应生成铁离子和水，0.01 mol氧化铁溶
解消耗氢离子的物质的量为0.06 mol，则0.01 mol氧化铁溶解，外电路中通过0.06 mol电子，故D错误。
9.(2024·湖南师范大学附属中学高三模拟)利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解法制备Li[P(CN) ]，并能实
2
现H 的循环利用，其工作原理如图所示(已知：Me为甲基；电极均为石墨电极)，下列说法正确的是( )
2
A.电池工作时电极a连接电极c
B.通电一段时间后，当生成9 g Li[P(CN) ]时，电极a消耗H 的体积(标准状况)为2.24 L
2 2
C.若隔膜e为阳离子交换膜，则燃料电池的放电会使左侧溶液pH增大
D.电解产生的H 中的氢元素来自LiOH
2
答案 D
解析 由图可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，电极a为负极，电极反应为H -2e-===2H+，电极b为正
2
极，电极反应为O +4e-+2H O===4OH-；右侧装置为电解池，与电极a连接的电极d为阴极，电极反应为
2 2
2HCN+2e-===H ↑+2CN-，与电极b连接的电极c为阳极，电极反应为P -4e-+8LiCN===4Li[P(CN) ]+4Li+。
2 4 2
9 g 1
由得失电子守恒可知，标准状况下，生成9 g Li[P(CN) ]时，电极a消耗氢气的体积为 ×
2 90 g·mol-1 2
×22.4 L·mol-1=1.12 L，故B错误；负极发生反应：H -2e-===2H+，若隔膜e为阳离子交换膜，氢离子和
2K+通过阳离子交换膜进入正极区，但负极区溶液中氢离子浓度增加，pH减小，故C错误；氢氰酸在阴极
得到电子发生还原反应生成氰酸根离子和氢气，而由图可知HCN中的H来自LiOH，故D正确。
10.(2024·太原高三下学期一模)我国科学家通过电化学耦合丙酮酸和硝酸钾，在PdCu纳米珠线
(PdCuNBWs)的催化作用下合成了丙氨酸，其工作原理示意图如图。下列说法错误的是( )
A.X极上发生氧化反应，与电源的正极相连
O-
3
B.阴极反应： +N +11H++10e-=== +4H O
2
C.该工艺可将污水中的硝酸盐转化为氨基酸，实现变废为宝
D.该离子交换膜为阴离子交换膜
答案 D
解析 X电极H O生成氧气发生氧化反应，为阳极，电极反应式为2H O-4e-===O ↑+4H+，Y为阴极，发生
2 2 2
NO-
3
还原反应，电极反应式为 + +11H++10e-=== +4H O，A、B正确；该离子
2
交换膜为阳离子交换膜，H+可以通过，D错误。
11.(2024·湖北省高中名校联盟高三月考)为了保护环境、充分利用铅资源，科学家设计了如图的H
2⁃
铅化合
物燃料电池实现铅单质的回收。
下列有关说法错误的是( )
A.正极区溶液pH升高，负极区溶液pH降低
B.电子流向：电极b→负载→电极a
C.正极区电极反应式为HPbO-
+H O+2e-===Pb+3OH-
2 2
D.为了提高Pb的回收率，离子交换膜为阴离子交换膜
答案 D解析
根据题干信息，通过电化学装置实现铅单质的回收，正极区电极反应式为HPbO-
+H O+2e-
2 2
===Pb+3OH-，C正确；该装置为H 2⁃铅化合物燃料电池，通入燃料氢气的电极b为负极，电极a为正极，
负极氢气失电子、产生氢离子消耗氢氧根离子，溶液pH降低，正极产生氢氧根离子，溶液pH升高，A正
确；电极b为负极，电极a为正极，电子流向：电极b→负载→电极a，B正确；离子交换膜应使用阳离子
交换膜，防止HPbO-
移动至电极b，D错误。
2
12.(2024·长沙长郡中学高三适应性考试)溶液电池是最具潜力的大规模储能电化学器件，然而不同的水溶液
电池的发展又受到不同因素的限制。醌类( )电极的酸碱混合电池能够实现高能量密度和优异的
循环稳定性。电池工作示意图如图所示，下列有关说法错误的是( )
A.放电时，右侧醌类电极为负极
B.放电时，左侧电极反应式为MnO +2e-+4H+===Mn2++2H O
2 2
C.充电时，阳极区电解质溶液的pH保持不变
D.充电时，电路中每转移1 mol电子，阴极增重20 g
答案 C
解析 由图可知放电时为原电池，左侧电极反应式为MnO +2e-+4H+===Mn2++2H O，为原电池的正极，则
2 2
右侧醌类电极为负极；充电时，电源正极连接原电池正极，作电解池的阳极，电源负极连接原电池负极，
作电解池的阴极，电极反应为 +2nH O+2nK++4ne-=== +2nOH-，据此分析判断。充电
2
时，阳极电极反应式为Mn2++2H O-2e-===MnO +4H+，阳极区电解质溶液的pH减小，故C错误；由阴极电
2 2
极反应可知，电路中每转移4 mol电子，阴极增重质量为80 g，则电路中每转移1 mol电子，阴极增重20
g，故D正确。
题型突破练 电化学装置图的综合分析 [分值：50 分]
(选择题1~5题，每小题3分，6~12题，每小题5分，共50分)1.某锂离子电池其原理如图所示，下列说法不正确的是( )
A.隔膜为阳离子交换膜
B.放电时，A极发生反应为I-
+2e-===3I-
3
C.充放电过程中，只有一种元素化合价发生变化
D.用此电池电解(惰性电极)足量AgNO 溶液，当有1 mol离子穿过隔膜时，产生气体分子数目为0.25N
3 A
答案 C
解析 放电时B极为负极，S失去电子，发生氧化反应，释放出的锂离子移向正极，所以隔膜为阳离子交
换膜，A正确；放电时，A极为正极，发生还原反应，电极反应式为I-
+2e-===3I-，B正确；充放电过程中，
3
C元素和I元素的化合价均发生变化，C错误；用此电池电解(惰性电极)足量AgNO 溶液，阳极发生
3
2H O-4e-===O ↑+4H+，阴极发生4Ag++4e-===4Ag，当有1 mol离子穿过隔膜时(转移电子1 mol)，产生氧气
2 2
0.25 mol，分子数目为0.25N ，D正确。
A
2.(2024·河南省创新联盟模拟)科学家开发的一种宽温域的锂离子电池，其工作原理如图所示。
下列叙述错误的是( )
A.X极电势高于Y极电势
B.放电时，X极电极反应式为Li V (PO ) -2e-+2Li+===Li V (PO )
3 2 4 3 5 2 4 3
C.充电时，电极Y与电源负极连接
D.充电时，每生成1.4 g Li时理论上转移电子数约为1.204×1023
答案 B
解析 放电时，电极X为正极，电极Y为负极，电池中正极电势高于负极电势，电势：电极X高于电极
Y，A项正确；放电时，X极是正极，得电子，发生还原反应，电极反应式为Li V (PO ) +2e-
3 2 4 3+2Li+===Li V (PO ) ，B项错误；充电时，电极Y为阴极，阴极与电源负极连接，C项正确；阴极反应式
5 2 4 3
1.4 g
为Li++e-===Li，n(Li)= =0.2 mol，转移n(e-)=0.2 mol，转移电子数目约为1.204×1023，D项正确。
7 g·mol-1
3.(2024·长沙高三新高考适应性考试)氧化铋(Bi O )作为镍/铋电池的负极材料，因其理论容量高、易制备而
2 3
受到广泛关注。如图为该电池的示意图，下列说法正确的是( )
A.放电时，OH-从电极a移向电极b
B.充电时，电子从电源负极→电极a→电极b→电源正极
C.放电时，总反应为Bi O +3H O+6NiO===6NiOOH+2Bi
2 3 2
D.充电时，电路转移9.03×1024个电子，阳极质量增加255 g
答案 D
解析 放电时，OH-从电极b移向电极a，故A错误；充电时，电子从电源负极→电极a，电极b→电源正
极，电子不经过电解质溶液，故B错误；放电时，电极a为负极，电极反应式为2Bi-6e-+6OH-
===Bi O +3H O，电极b为正极，电极反应式为NiOOH+e-===NiO+OH-，总反应式为
2 3 2
6NiOOH+2Bi===Bi O +3H O+6NiO，故C错误；充电时，电极b为阳极，电极反应式为NiO+OH--e-
2 3 2
===NiOOH，电路转移9.03×1024个电子，即15 mol电子，根据原子守恒可知，阳极增加的质量为15 mol
OH-的质量，即15 mol×17 g·mol-1=255 g，故D正确。
4.(2024·湖南娄底高三模拟)普鲁士白(立方晶胞)可作为钠离子电池的正极材料，其机理示意图如图(其中Ⅱ、
Ⅲ代表元素化合价)。下列有关说法不正确的是( )
8×134
A.若普鲁士黄的晶胞棱长为a pm，则其晶体的密度为 ×1030 g·cm-3
a3N
A
B.普鲁士黄变成普鲁士白的电极反应式：4FeⅢFeⅢ(CN) +8e-+8Na+===4Na FeⅡFeⅡ(CN)
6 2 6C.普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶2
D.失电子的过程即为脱去Na+的过程
答案 C
4×56×2+26×24 8×134
解析 普鲁士黄晶胞中含有4个FeⅢFeⅢ(CN) ，故该晶体的密度为 g·cm-3=
6 (a×10-10 ) 3×N a3N
A A
×1030g·cm-3，故A正确；由图可知，1个普鲁士黄晶胞变成普鲁士白晶胞迁移钠离子个数为8，故电极反应
式为4FeⅢFeⅢ(CN) +8e-+8Na+===4Na FeⅡFeⅡ(CN) ，故B正确；普鲁士黄晶胞中Fe3+个数为8，普鲁士蓝
6 2 6
晶胞中含有4个Na+，说明发生反应Fe3++e-===Fe2+，故普鲁士蓝晶胞中Fe3+与Fe2+的个数之比为1∶1，故
C错误；根据机理图可看出，失电子的过程即为脱去Na+的过程，故D正确。
5.羟基自由基(·OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂，在直流电源的作用下，利用如图所示装置处理含
苯酚废水和含甲醛废水(已知：H O在膜a、b间解离为H+和OH-)。下列说法错误的是( )
2
A.直流电源的电极电势：右端高于左端
B.阳极的电极反应式为OH--e-===·OH
C.电解质Na SO 的作用是增强溶液的导电能力
2 4
D.每处理9.4 g苯酚，理论上有2.8 mol OH-透过膜b
答案 D
解析 M电极通入O ，发生反应生成·OH，反应式为O +2e-+2H+===2·OH，M作阴极，N为阳极，反应式
2 2
为OH--e-===·OH，据此作答。M作阴极，连接的直流电源左端为负极，N为阳极，连接的直流电源右端为
正极，正极电势高于负极，即右端高于左端，故A正确；加入电解质Na SO ，溶解后自由移动的离子增多，
2 4
但不影响电极反应，可以增强溶液的导电能力，故C正确；苯酚与·OH反应生成CO 的化学方程式为
2
+28·OH―→6CO ↑+17H O，则每处理9.4 g即0.1 mol苯酚，理论上有2.8 mol OH-透过膜a，故D错
2 2
误。
6.(2024·江西九江市高三模拟)我国科学家设计了CO 与氯碱耦合电解池装置如图。这种方法的优点是可以
2
得到氯气和氢氧化钠，实现与氯碱工业的联合。下列说法正确的是( )A.离子交换膜为阴离子交换膜
B.工作一段时间阴极附近溶液的pH减小
C.电解总反应的化学方程式为CO +2NaCl+H O HCOONa+Cl +NaOH
2 2 2
D.标准状况下，每生成2.24 L Cl ，溶液中通过的电子为0.2 mol
2
答案 C
解析 由图示可知，阴极的电极反应式为CO +2e-+H O===HCOO-+OH-，阳极的电极反应式为2Cl--2e-
2 2
===Cl ↑，由此分析回答。阴极区生成OH-，Na+从阳极区通过离子交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜
2
为阳离子交换膜，A错误；工作一段时间阴极产生OH-，阴极附近溶液pH变大，B错误；电子不能通过溶
液，D错误。
7.(2024·江西省部分高中学校高三联考)利用库仑测硫仪测定气体中SO 的含量的电解原理如图，检测前(此
2
c(I-
)
时电解池不工作)电解质溶液中 3 保持定值，待测气体进入电解池后，SO 溶解并将I- 还原，测硫仪便
c(I-
)
2 3
c(I-
)
立即自动进行电解至 3 又回到原定值，测定结束后，通过测定电解消耗的电量进行计算SO 的含量(忽
c(I-
)
2
略检测前后溶液体积的变化)。下列说法正确的是( )
A.X极应该和电源的负极相连
B.电解时消耗的电量越多，待测气体中SO 的含量越低
2
C.当通入SO 时溶液中K+向X极移动
2
D.若有0.25 mol SO 被处理，则电解质溶液中约增加0.5 mol H+
2
答案 D
解析
由图可知，测硫仪工作时，左侧铂电极为电解池的阳极，I-在阳极失去电子发生氧化反应生成I-
，
3
电极反应式：3I--2e-===I- ，反应生成的I-
与SO
反应生成I-、SO2-
和H+，反应的离子方程式为SO
+I-
3 3 2 4 2 3
+2H O===3I-+SO2- +4H+，右侧铂电极为阴极，溶液中的氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气。
2 4
根据分析，左侧铂电极为电解池的阳极，应与电源正极相连，A错误；由题干知电解时消耗的电量越多，
被还原的I-
越多，待测气体中SO 的含量越高，B错误；电解池中阳离子向阴极移动，即溶液中K+向Y极
3 2c(I-
)
移动，C错误；SO
溶解并将I-
还原，测硫仪便立即自动进行电解至
3
又回到原定值，根据装置中得失
2 3 c(I-
)
电子守恒可知，有0.25 mol SO 被处理，则电解质溶液中约增加0.5 mol H+，D正确。
2
8.电渗析法淡化海水装置示意图如图，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成
多个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海
水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水分离。下列说法正确的是( )
A.离子交换膜b为阳离子交换膜
B.各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水
C.通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显
D.淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值
答案 B
解析 A项，由图分析可知，电极1为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为2Cl--2e-
===Cl ↑，电极2为阴极，溶液中H O放电生成氢气，电极反应为2H O+2e-===H ↑+2OH-，离子交换膜a是
2 2 2 2
阳离子交换膜，离子交换膜b是阴离子交换膜，错误；B项，结合阴、阳离子的移向可知，各间隔室的排
出液中，①③⑤⑦为淡水，正确；C项，由上述电极反应式知电极2附近溶液的pH比电极1附近溶液的
pH变化明显，错误；D项，淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，错误。
9.用锂硫电池处理含有氯化铵的废水装置如图，锂硫电池工作原理：16Li + S 8Li S。下列说法正确的
8 2
是( )
A.a电极与锂硫电池的正极相连
B.c、e为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜
C.当锂硫电池中消耗32 g硫时，N室增加的离子总物质的量为4 mol
D.出口一和出口二物质分别为H PO 浓溶液、Na SO 浓溶液
3 4 2 4答案 C
解析 电池放电时，Li电极失去电子变为Li+，发生氧化反应，则Li为负极，硫为正极，电极反应为
S +16e-===8S2-，N室氯化钠浓度变大，故b极区钠离子向N室移动，M室氯离子向N室移动，e为阳离子
8
交换膜，d为阴离子交换膜，b为阳极，电极反应式为2H O-4e-===O ↑+4H+，故出口二物质为硫酸。a为阴
2 2
极，电极反应式为2H++2e-===H ↑，铵根离子从M室向左侧迁移，c为阳离子交换膜，据此分析。由分析
2
可知，a为阴极，与锂硫电池的负极相连，A错误；根据正极电极反应式可知，消耗32 g硫转移2 mol电
子，有2 mol钠离子和2 mol氯离子向N室移动，N室增加的离子总物质的量为4 mol，C正确；出口一和
出口二物质分别为磷酸铵、硫酸，D错误。
10.电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na FeO 是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型
2 4
的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na FeO ，下列说法正确的是( )
2 4
A.阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-===FeO2-
+4H O
4 2
B.右侧的离子交换膜为阳离子交换膜
C.阴极区a%>b%
D.阴极产生的气体是氧气
答案 A
解析
由图所示，Fe为阳极，故发生氧化反应生成FeO2- ，电极反应式为Fe+8OH--6e-===FeO2-
+4H O，A
4 4 2
正确；阳极反应消耗阴离子，中间室中的氢氧根离子向右侧阳极移动，故右侧离子交换膜为阴离子交换膜，
B错误；阴极区水被电解产生H 和OH-，中间室中的Na+向左侧阴极移动，NaOH浓度变大，a%
