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微专题32 电化学中的交换膜
1．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原 时，采用高浓度的 抑制酸性电解液中的析氢
反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
A．析氢反应发生在 电极上
B． 从 电极迁移到 电极
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】C．阴极发生的反应有：
D．每转移 电子，阳极生成 气体(标准状况)
【答案】C
【解析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrO-Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去
x
电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H O-4e—=O ↑+4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧
2 2
化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO +12H++12e−=C H +4H O、
2 2 4 2
2CO +12H++12e−=C H OH+3H O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
2 2 5 2
A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；
B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，
电极反应式有2CO +12H++12e−=C H +4H O，故C正确；
2 2 4 2
D．水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2H O-4e—=O ↑+4H+，每转移1mol
2 2
电子，生成0.25molO ，在标况下体积为5.6L，故D错误；
2
答案选C。
2．（2023·北京·统考高考真题）回收利用工业废气中的 和 ，实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A．废气中 排放到大气中会形成酸雨
B．装置a中溶液显碱性的原因是 的水解程度大于 的电离程度
C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的 和
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．装置 中的总反应为
【答案】C
【解析】A． 是酸性氧化物，废气中 排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；
B．装置a中溶液的溶质为 ，溶液显碱性，说明 的水解程度大于电离程度，故B正确；
C．装置a中 溶液的作用是吸收 气体， 与 溶液不反应，不能吸收 ，故C错误；
D．由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为 ，故D正确；
选C。
1．解答步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免
产物因发生反应而造成危险。
2．离子交换膜类型的判断方法
依据电解质溶液呈电中性的原理，判断膜的类型，判断时首先要写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极
反应式确定该电极附近哪种离子剩余；依据该电极附近电解质溶液满足电荷守恒原则，判断出离子移动的
方向、进而确定离子交换膜的类型。
1．离子交换膜的功能
使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。
2．离子交换膜在电化学中的作用
(1)隔离某些物质防止发生反应。
(2)用于物质的制备。
(3)物质分离、提纯等。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】3．离子交换膜的类型
离子交换膜是由高分子特殊材料制成。离子交换膜分四类：
①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
③质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
④双极膜，由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复
合层间的HO解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-的离子源。
2
4．应用原理
（1）阳（阴）离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负（正）电荷的基团，阳（阴）离子可以自由通
过孔道，而阴（阳）离子移动到孔道处，受到孔道带负（正）电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不
能通过交换膜。
质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H＋)通过，其他离子不能通过。
（2）交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。
在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指
定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。
1．（2023·浙江·统考高考真题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正
确的是
A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为：
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的 溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
【解析】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】发生氧化反应，故A正确；
B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为： ，故B错误；
C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的 溶
液，故C正确；
D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少
能耗，故D正确。
综上所述，答案为B。
2．（2022·全国·高考真题）一种水性电解液Zn-MnO 离子选择双隔膜电池如图所示(KOH溶液中，Zn2+以
2
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++2H O
2 2 2
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO +4H+=Zn(OH) +Mn2++2H O
2 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) ，Ⅰ区MnO 为电池的正极，电极反应为MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O；电池在工作过程中，由于两
2 2 2
个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此可
以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO 向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】Zn(OH) ，Ⅱ区的SO 向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。
A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；
B．根据分析，Ⅰ区的SO 向Ⅱ区移动，B正确；
C．MnO 电极的电极反应式为MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O，C正确；
2 2 2
D．电池的总反应为Zn+4OH-+MnO +4H+=Zn(OH) +Mn2++2H O，D正确；
2 2
故答案选A。
3．（2022·山东·高考真题）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生
成 ，将废旧锂离子电池的正极材料 转化为 ，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液
转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是
A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为
D．若甲室 减少 ，乙室 增加 ，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO 气体，同时生成H+，电极
2
反应式为CH COO--8 e-+2 H O =2CO ↑+7 H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2++2e-=Co，因
3 2 2
此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；
B．对于乙室，正极上LiCoO 得到电子，被还原为C o2+，同时得到Li+，其中的O2-与溶液中的H+结合
2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】H O，电极反应式为2LiCoO +2e-+8H+=2Li++2Co2++4H O，负极发生的反应为CH COO--8 e-+2 H O =2CO ↑+7
2 2 2 3 2 2
H+，负极产生的H+通过阳膜进入正极室，但是乙室的H+浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该
补充盐酸，B正确；
C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO +e-+4H+=Li++Co2++2H O，C错误；
2 2
D．若甲室Co2+减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e-)= ；若乙室Co2+增加300
mg，则转移电子的物质的量为n(e-)= ，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已
进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D正确；
故合理选项是BD。
1．（2022·河北·高考真题）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．隔膜为阴离子交换膜
C．生成气体M与N的物质的量之比为2：1
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．反应器I中反应的离子方程式为4[Fe(CN) ]3—+4OH— 4[Fe(CN) ]4—+O ↑+2H O
6 6 2 2
【答案】BD
【解析】由图可知，a电极为阳极，碱性条件下[Fe(CN) ]4—离子在阳极失去电子发生氧化反应生成[Fe(CN) ]3
6 6
—离子，催化剂作用下，[Fe(CN) ]3—离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN) ]4—离子、氧气和水，b电极为阴极，
6 6
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) ]3—离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN) ]4—
6 6
离子、氧气和水，反应的离子方程式为4[Fe(CN) ]3—+4OH— 4[Fe(CN) ]4—+O ↑+2H O，故D正确；
6 6 2 2
故选BD。
2．（2023·全国·高三统考专题练习）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法
不正确的是
A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为：
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的 溶液
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
【解析】A．电极A是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A接电源正极，
发生氧化反应，故A正确；
B．电极B为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为： ，故B错误；
C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的 溶
液，故C正确；
D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少
能耗，故D正确。
综上所述，答案为B。
3．（2023·北京·高三统考专题练习）回收利用工业废气中的 和 ，实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A．废气中 排放到大气中会形成酸雨
B．装置a中溶液显碱性的原因是 的水解程度大于 的电离程度
C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的 和
D．装置 中的总反应为
【答案】C
【解析】A． 是酸性氧化物，废气中 排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】B．装置a中溶液的溶质为 ，溶液显碱性，说明 的水解程度大于电离程度，故B正确；
C．装置a中 溶液的作用是吸收 气体， 与 溶液不反应，不能吸收 ，故C错误；
D．由电解池阴极和阳极反应式可知，装置b中总反应为 ，故D正确；
选C。
4．（2023·全国·高三统考专题练习）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧 通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
【答案】B
【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO ，则多孔碳电极为正极，正极
4
上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO 电极为阴极，PbSO 得
4 4
电子生成Pb和硫酸。
A．放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO 附着在负极上，负极质量增大，A错误；
4
B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；
C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；
D．充电时，总反应为PbSO +2Fe2+=Pb+ +2Fe3+，D错误；
4
故答案选B。
5．（2023·江西上饶·校联考二模）Li－O 电池比能最高，在汽车、航天等领域具有良好的应用前景。近年
2
科学来家研究了一种光照充电Li－O 电池(如图所示)。光照时，光催化电极产生电子(e－)和空穴(h+)，驱动
2
阴极反应(Li+ +e－= Li)和阳极反应Li O +2h+=2Li++O )对电池进行充电，下列叙述错误的是
2 2 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．放电时，电池的总反应2Li+O =Li O
2 2 2
B．充电时，Li+从锂电极穿过离子交换膜向光催化电极迁移
C．放电时，每转移2mol电子，消耗标况下的O 体积为22.4L
2
D．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
【答案】B
【解析】A．由题意可知，充电时总反应为Li O =2Li+O ，则放电时，电池的总反应2Li+O =Li O ，故A正确；
2 2 2 2 2 2
B．由题意可知，充电时，锂电极为阴极、光催化电极为阳极，则阳离子锂离子向锂电极迁移，故B错误；
C．由分析可知，放电时，光催化电极为正极，锂离子作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成过氧
化锂，电极反应式为O +2Li++2e—=Li O ，则每转移2mol电子，消耗标况下氧气的体积为2mol× ×22.4L/
2 2 2
mol=22.4L，故C正确；
D．由题意可知，充电时，光照光催化电极产生电子和空穴，阴极反应与电子有关，阳极反应与空穴有关，
则充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，故D正确；
故选B。
6．（2023·重庆渝中·重庆巴蜀中学校考模拟预测）电有机合成相对于传统有机合成具有显著优势，利用如
图所示装置实现电催化合成呋喃二甲酸。下列说法错误的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．催化电极能降低电极反应的活化能
B． 在催化电极a放电可得到 呋喃二甲酸
C．阴极反应为
D．电路中每转移 ，阳极区与阴极区质量变化的差为
【答案】D
【解析】A．催化剂能降低电极反应的活化能，加快反应速率，A正确；
B．由图示可知， 在催化电极a放电生成1molNiO(OH)，然后发生反应6NiO(OH)+
+12H+=6Ni2++ +10H O，则 在催化
2
电极a放电可得到 呋喃二甲酸，B正确；
C．阴极反应为分子中硝基被还原为氨基的过程，反应为
，C正确；
D．反应时阳离子向阴极迁移，电路中每转移 ，会有1mol氢离子从阳极区进入阴极去，导致阳极区
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】减小1g、阴极区增加1g，质量变化的差为2g，D错误；
故选D。
7．（2023·陕西西安·统考一模）高电压水系锌—有机混合液流电池的装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)
B．充电时，电路中转移2mole-，中性电解质NaCl的物质的量增多2mol
C．放电时，1molFQ转化为FQH 转移2mol电子
2
D．充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极
【答案】B
【解析】高电压水系锌-有机混合液流电池工作原理为：放电时为原电池，金属Zn发生失电子的氧化反应
生成Zn2+，为负极，则FQ所在电极为正极，正极反应式为2FQ+2e-+2H+═FQH ，负极反应式为Zn-2e-+4OH-
2
=Zn(OH) ；充电时电解池，原电池的正负极连接电源的正负极，阴阳极的电极反应与原电池的负正极的反
应式相反，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，因此充电时，m接外接电源的负极，n接外接电
源的正极。
A．放电时为原电池，金属Zn为负极，负极反应式为 ，选项A正确；
B．充电时装置为电解池，电解质中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，NaCl溶液中的钠离子和氯离子分
别发生定向移动，即电解质NaCl的浓度减小，选项B错误；
C．充电时电解池，阳极反应为FQH -2e-=2FQ+2e-+2H+，则1molFQH 转化为FQ时转移2mol电子，选项C正
2 2
确；
D．根据上述分析可知，充电时，m接外接电源的负极，n接外接电源的正极，选项D正确；
故答案选B。
8．（2023·辽宁沈阳·东北育才学校校考模拟预测）一种氯离子介导的电化学合成方法，能将乙烯高效清洁、
选择性地转化为环氧乙烷，电化学反应的具体过程如图所示。在电解结束后，将阴、阳极电解液输出混合，
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】便可反应生成环氧乙烷。下列说法错误的是
A．Ni电极与电源负极相连
B．阴极生成标况下22.4L气体，最终可制得2mol
C．工作过程中阴极附近pH增大
D．在电解液混合过程中会发生反应：HCl+KOH=KCl+H O
2
【答案】B
【解析】根据题给信息得乙烯在左室与HClO发生氧化还原反应，HClO由Cl 与H O反应生成，而由 转
2 2
化生成 应发生在Pt电极上，即Pt电极为阳极，连接电源正极，Ni为阴极，连接电源负极。
A．根据分析知，Ni为阴极，与电源负极相连，A正确；
B．阴极电极反应式为： ，阴极生成标况下22.4L气体时，电路上转移的电子为
2mol；阳极对应生成1molCl ，Cl 与水反应为可逆反应，生成的HClO小于1mol，被氧化的CH =CH 小于
2 2 2 2
1mol，因此可制得的环氧乙烷小于1mol，B错误；
C．工作过程中，阴极上水被电解生成氢气和氢氧根离子，因此阴极附近pH增大，C正确；
D．电解过程中，阳极生成的Cl 与水反应时生成HCl，阴极反应生成KOH，电解液混合时会发生以下反应：
2
HCl+KOH=KCl+H O，D正确；
2
故选B。
9．（2023春·山东烟台·高三统考期中）据2022年1月统计，我国光伏发电并网装机容量突破3亿千瓦，
连续七年稳居全球首位。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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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．光伏并网发电装置中N型半导体为负极，P型半导体为正极
B．c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜
C．a电极反应式为
D．制备182g四甲基氢氧化铵，两极共产生33.6L气体(标准状况)
【答案】B
【解析】A．a极发生还原反应，为阴极，其连接的N型半导体为负极，b极发生氧化反应，为阳极，其连
接的M型半导体为正极，A项正确；
B．(CH ) N+通过c膜，通过Na+通过e膜，c、e为阳离子交换膜，Cl－通过d膜，d为阴离子交换膜，B项错
3 4
误；
C．a极为阴极，发生还原反应，电极反应式为 2(CH ) N++2H O+2e−=2(CH ) NOH+H ↑，C项正确；
3 4 2 3 4 2
D．制备182g四甲基氢氧化铵则转移2mole－，阴极产生1molH ，阳极产生0.5molO （电极反应式为4OH
2 2
－-4e－=O ↑+2H O），共产生1.5mol气体（标准状况下为33.6L），D项正确。
2 2
答案选B。
10．（2023春·山东烟台·高三统考期中）电催化NO合成氨技术凭借其低能耗、绿色环保等优势成为化工
行业关注的热点。某科研团队设计的Zn-NO电池装置及在不同电压下 的单位时间产量如下图所示，已
知：①双极膜中 电离出的 和 在电场作用下可以向两极迁移；②法拉第效率
。下列说法错误的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．双极膜中的 移向X极
B．Y极电极反应式为
C．当外电路通过 时，双极膜中有 发生解离
D．0.5V电压下连续放电10小时，外电路通过 ，法拉第效率为93.5%
【答案】D
【解析】A．双极膜中的 移向负极即X极，A正确；
B．Y极NO得电子变成氨气，且氢离子移向正极即Y极，电极反应式为 ，B正
确；
C．由B可知，当外电路通过 时消耗1molH+，故双极膜中有 发生解离得到1molH+，C正确；
D．由图可知当电压为0.5V时，氨气产量为 ，则10h产生氨气为 ，由
可知，当电路中通过 时，理论上氨气的质量为
，法拉第效率为 ，D错误。
故选D。
1．（2023·山东·统考高考真题）利用热再生氨电池可实现 电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】甲、乙两室均预加相同的 电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A．甲室 电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：
D． 扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】A. 向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室 电极溶解，变为铜离子与氨气形成
，因此甲室 电极为负极，故A错误；
B. 再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜为阳离子膜，电极溶解生成的铜离子要向右侧移动，通入
氨气要消耗铜离子，显然左侧阳离子不断减小，明显不利于电池反应正常进行，故B错误；
C. 左侧负极是 ，正极是 ，则电池总反应为：
，故C正确；
D. 扩散到乙室会与铜离子反应生成 ，铜离子浓度降低，铜离子得电子能力减弱，因此
将对电池电动势产生影响，故D正确。
综上所述，答案为CD。
2．（2023·全国·高三统考专题练习）电解质浓度不同形成的浓差电池，称为离子浓差电池。以浓差电池为
电源，以石墨为电极将NH 转化为高纯H 的装置如图所示。下列说法正确的是
3 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．Cu(1)的电势低于Cu(2)的电势
B．C(1)极电极反应式为2NH -6e-+6OH-=N +6H O
3 2 2
C．工作时，左池 从左侧经膜Ⅰ移向右侧，右池OH-从左侧经膜Ⅱ移向右侧
D．当浓差电池停止放电时，理论上可得到22.4L标准状况下的H (忽略溶液体积变化)
2
【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 ，C(1)电极上，NH 转化为N ，N元素化合
3 2 3 2
价升高，发生氧化反应，C(1)电极为阳极，则C(2)电极为阴极，Cu(1)为正极，Cu(2)为负极。
A．由分析知，Cu(1)为正极，Cu(1)的电势高于Cu(2)的电势，A项错误；
B．C(1)极电极上NH 失电子被氧化为N ，电极反应式为2NH -6e-+6OH-=N +6H O，B项正确；
3 2 3 2 2
C．原电池中阴离子向负极迁移，则SO 向电池负极移动，故SO 经过阴离子交换膜Ⅰ从右侧移向左侧；
电解池在阴离子向阳极迁移，故OH-经过阴离子交换膜Ⅱ由右侧移向左侧，C项错误；
D．当浓差电池左右浓度相等时则停止放电，设负极放电使溶液中增加x mol Cu2+，则正极减少x mol
Cu2+，当浓差电池停止放电时有：x+2L×0.5mol/L=2L×2.5mol/L-x，解得x=2mol，则此时电路中转移电子
2×2mol=4mol，右池阴极反应为：2H O+2e-=H ↑+2OH-，则此时生成H 物质的量4mol× =2mol，标准状况
2 2 2
下其体积为2mol×22.4L/mol=44.8L，D项错误；
答案选B。
3．（2023·北京西城·北师大实验中学校考三模）光电化学装置可以将 还原为有机物，实现碳资源的再
生利用。图1是光电化学法实现 转化的 电解装置示意图。在不同电压条件下进行
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】光照电解实验，不同有机产物的法拉第效率 如图2所示。
资料：ⅰ．还原性：
ⅱ．法拉第效率 的定义： (生成 的电子) (通过电极的电子)
ⅲ．选择性 的定义： (生成 的 ) (发生反应的 )
以下说法不正确的是
A．阳极电极反应式为：
B．使用 光电极可以节约电能，为阴极 的转化提供
C．由图2通过计算可知：电解电压为 时，
D．以上实验表明：通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物
【答案】C
【解析】由图可知，BiVO 电极为阳极，阳极电极式为 ，阴极CO 转化为CH O和
4 2 2
HCOOH， ， ；
A．由图可知，BiVO 电极为阳极，电极反应式 ，A正确；
4
B．使用BiVO 光电极进行光照电解实验，可以将光能转化为化学能可以节约电能，为阴极CO 的转化提供
4 2
H+，B正确；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】C．由分析可知，生成等物质的量的CH O或HCOOH等产物时转移的电子不同，由法拉第效率的定义，
2
，选择性(S)的定义， ，故由
图2可知，电解电压为0.9V 时，则 ，则 ，C错误；
D．由图2可知，通过改变电压可以选择性地获得不同还原产物，D正确；
故答案为：C。
4．（2023春·河北石家庄·高三校联考阶段练习）我国科学家设计了一种利用废水中的 将苯酚氧化为
和 的原电池—电解池组合装置(如图)，实现了发电、环保二位一体。已知：羟基自由基( )的氧
化性仅次于氟气。下列说法正确的是
A．电子转移方向：c电极→导线→b电极
B．d电极的电极反应为
C．右侧装置中，c、d两电极产生气体的体积比(相同条件下)为
D．若a电极上有 参与反应，理论上 溶液中有 通过阴离子膜进入a电极区溶液
【答案】C
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】【解析】
该装置是利用废水中的 将苯酚氧化为 和 的原电池—电解池组合装置，左侧为原电池，右侧
为电解池，a电极发生还原反应，为正极，b电极发生氧化反应，为负极，则c电极为阴极，d电极为阳极。
A．左侧装置是原电池，右侧装置是电解池，原电池中，a电极是正极，b电极为负极。电解池中，c电极
是阴极，d电极是阳极。电子转移方向：b电极→导线→c电极，故A错误；
B．根据图示可知，d电极的电极反应为 ，故B错误；
C．c电极的电极反应为 ，每转移 电子，c电极上产生 气体。d电极的电
极反应为 ，羟基自由基( )的氧化性仅次于氟气，苯酚被羟基自由基氧化的化学方程
式为 ，每转移 电子，d电极上产生 气体。c、d
两电极产生气体的体积比(相同条件下)为 ，故C正确；
D．a电极的电极反应为 ，若a电极上有 参与反应，理
论上有 从a电极区溶液通过阴离子膜进入 溶液，故D错误；
故选C。
5．（2023·陕西咸阳·统考三模）最近科学家研发了“全氢电池”，工作原理如图所示。下列说法正确的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．吸附层a发生的电极反应为：
B．NaClO 的作用是传导离子并参与电极反应
4
C．电解质溶液中Na+向左移动，ClO 向右移动
D．全氢电池的总反应为：2H +O =2H O
2 2 2
【答案】A
【解析】A．电子由吸附层a流出且氢气在吸附层a上与氢氧根结合生成水，则吸附层a发生的电极反应为：
，故A正确；
B． 的作用是离子的定向移动而形成电流，，但不参与电极反应，故B错误；
C．由分析可知，吸附层a为负极、吸附层b为正极；阳离子（ ）向正极移动（向右移）；阴离子
（ ）移向负极（即向左移动），故C错误；
D．吸附层a上氢气失去电子与氢氧根结合生成水；吸附层b上氢离子得到电子生成氢气可知，“全氢电
池”工作时，将酸与碱反应的化学能转化为电能，则其总反应为： ，故D错误；
答案选A。
6．（2023·浙江·校联考模拟预测）直接 燃料电池是一种新型化学电源，其工作原理如图所示。
电池放电时，下列说法不正确的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．电池工作时，电极I电势低
B．电极Ⅱ的反应式为：
C．电池总反应为：
D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的 为3.9g
【答案】C
【解析】电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I为负极，电极Ⅱ为正极，负极：
H O -2e-+2OH-=O +2H O，正极: 。
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A．电池工作时，电势低的是负极，电子从负极流向正极，故电极I电势低，A正确；
B．电极Ⅱ为正极，电极反应式为： ，B正确；
C．该电池放电过程中，负极区的OH-来自KOH，正极区的 来自H SO ，K+通过阳离子交换膜进入正极区
2 4
与硫酸根结合生成K SO ，因此电池总反应为： ，C错误；
2 4
D．当电路中转移0.1mol电子时，通过阳离子交换膜的 为0.1mol，即3.9g，D正确；
故选C。
7．（2023秋·福建龙岩·高三校联考期末）某温度下，应用电化学原理处理废旧塑料PET(
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】)制取甲酸钾装置如图。下列说法错误的是
A．转移1 mol电子产生0.5 mol
B．隔膜为阳离子交换膜
C．阳极反应：
D． 为PET水解产物
【答案】B
【解析】结合电极反应产物分析，PET( )在碱性条件下水解
生成 和HOCH CH OH，HOCH CH OH在碱性条件下失去电子生成HCOO-，则
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石墨电极为阳极，不锈钢板为阴极，阴极氢离子得到电子生成氢气，多余的氢氧根离子经过阴离子交换膜
进入左侧。
A．阴极反应为2H+-2e-=H ↑，转移1 mol电子产生0.5 mol ，A正确；
2
B．阴极生成氢氧根离子，氢氧根离子经过阴离子交换膜进入左侧，隔膜为阴离子交换膜，B错误；
C．结合分析，阳极反应： ，C正确；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D． PET( )在碱性条件下水解生成
和HOCH CH OH，D正确；
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故选B。
8．（2023·重庆·校联考三模）科学家近年发明了一种新型 水介质电池。电池示意图如图，电极为
金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体 被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供
了一种新途径。下列说法错误的是
A．充电时，阴极反应为
B．放电时，生成 ，转移电子数为 个
C．充电时，电池总反应为
D．放电时，正极溶液中 浓度升高
【答案】D
【解析】由电池示意图知，放电过程右侧电极二氧化碳得电子生成甲酸，左侧电极锌失去电子生成
，即放电时左侧为负极，右侧为正极；充电时右侧水失去电子生成氧气，左侧 得电子生
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】成锌单质，即充电时左侧为阴极，右侧为阳极。
A．充电时阴极发生还原反应，元素化合价降低，即是 ，A正确；
B．二氧化碳中碳元素+4价，甲酸中碳元素+2价，即放电时生成 转移电子数为 个，B正
确；
C．充电时阴极反应为 ；阳极反应为 ，故总反应为
，C正确；
D．放电时正极反应为 ，即正极溶液中 浓度降低，D错误；
故选D。
9．（2023·全国·高三专题练习）按照要求回答下列问题：
(1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO ，将所得的Na SO 溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H SO ，
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其原理如图所示(电极材料均为石墨)。
①图中A口产生的气体为 ，B口流出的物质是 。
②b电极表面发生的电极反应式为 。
(2)Co是磁性合金的重要材料，也是维生素的重要组成元素。工业上可用如图装置制取单质Co并获得副产
品盐酸(A、B均为离子交换膜)。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】①A为 (填“阳”或“阴”)离子交换膜。
②该电解池的总反应离子方程式为 。
③若产品室中阴极质量增加11.8g，则产品室增加的HCl的物质的量为 。
【答案】(1) 氢气 氢氧化钠
(2) 阳 0.4mol
【解析】依据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断电极，阳离子移向阴极，a为阴极，b为阳极，
在阳极失去电子变成 ，可能伴有氢氧根离子放电生成氧气，所以C口流出的物质是H SO ，阴极区放
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电离子为氢离子生成氢气；由图可知，Co为阴极，电极反应式为Co2++2e-=Co，石墨为阳极，电极反应式为
2H O-4e-=O ↑+4H+。
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（1）①电解池中阳离子向阴极移动，由图可知，a为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，图中A口产生
的气体为氢气，B口流出的物质是氢氧化钠；
②b电极为阳极，亚硫酸根离子失去电子发生氧化反应生成硫酸根离子，表面发生的电极反应式为
；
（2）①工业上可用如图装置制取单质Co并获得副产品盐酸，Co2+在阴极发生还原反应生成Co单质，阳极
水放电生成氧气和氢离子，阳极室中氢离子通过A膜、阴极室中氯离子通过B膜向产品室迁移得到HCl，
故A为阳离子交换膜；
②由①分析可知，该电解池的总反应离子方程式为 ；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】③若产品室中阴极质量增加11.8g，则生成0.2mol Co，根据电子守恒可知， ，产品室增加
的HCl的物质的量为0.4mol。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】
