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微专题35 电化学“多池和多室”串联问题及计
算
1．（2023·湖北·统考高考真题）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 生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为 。下列说法错
误的是
A．b电极反应式为
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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．海水为电解池补水的速率为
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与
电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H O+2e-=H ↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O ↑+2H O，电池
2 2 2 2
总反应为2H O 2H ↑+O ↑。
2 2 2
A．b电极反应式为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；
2 2
B．该装置工作时阳极无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-
2 2 2
离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子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摸，
故B正确；
C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，故C正确；
D．由电解总反应可知，每生成1molH 要消耗1molH O，生成H 的速率为 ，则补水的速率也应是
2 2 2
，故D错误；
答案选D。
2．（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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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
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。
“串联”类电池的解题流程
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】一、有关电化学的计算
电化学的反应本质是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，
均可抓住电子守恒计算。
1．解题关键
(1)电极名称要区分清楚；
(2)电极产物要判断准确；
(3)各产物间量的关系遵循得失电子守恒。
2．三种计算方法
如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
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。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×N ×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
A
二、多池串联装置中电池类型的判断
将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反
应、化学实验和化学计算等知识，是高考中电化学部分的重要题型。解答该类试题时电池种类的判断是关
键，整个电路中各个电池工作时得失电子守恒是数据处理的法宝。
1．直接判断
非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。
如图：A为原电池，B为电解池。
2．根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，
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。
如图：A为电解池，B为原电池。
3．根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D
是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。
4．原电池和电解池的组合装置的思维模型
三、综合装置中的有关计算
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是得失电子守恒，分析时要注意两点：①串联电路中各
支路电流相等；
②并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。
图中装置甲是原电池，装置乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解 6.5g，Cu极上析出
H 2.24L(标准状况)，Pt极上析出Cl 0.1 mol，C极上析出Cu6.4g。甲池中H＋被还原生成H，溶液pH变
2 2 2
大；乙池中是电解CuCl ，电解后再加入适量CuCl 固体可使溶液复原。
2 2
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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．析氢反应发生在 电极上
B． 从 电极迁移到 电极
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。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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；
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．（2023·全国·高三专题练习）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，
装置如图所示。已知：空气中氧气的体积分数为20%。下列叙述错误的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．X为 ，Y为
B．
C．标准状况下，若生成22.4L X，则消耗空气56L
D．燃料电池中阳离子的移动方向是从右侧移向左侧
【答案】D
【解析】A池电解饱和NaCl溶液生成NaOH、H 、Cl ，A的左侧通入饱和NaCl溶液，得到X和稀NaCl溶液，
2 2
所以X是Cl ，Y是H ；B池左侧通入H ，右侧通入空气，B是氢氧燃料电池，左侧为负极，右侧为正极。
2 2 2
A．A池电解饱和NaCl溶液生成NaOH、H 、Cl ，A的左侧通入饱和NaCl溶液，得到X和稀NaCl溶液，所
2 2
以X是Cl ，Y是H ，故A正确；
2 2
B．B是氢氧燃料电池，左侧为负极发生反应H -2e-+2OH-=2H O，左侧消耗OH-，所以a＞；右侧为正极发生
2 2
反应O +4e-+2H O=4OH-，反应生成OH-，所以c＞a，综上所述，c＞a＞b，故B正确；
2 2
C．标准状况下，若生成22.4L Cl ，电路中转移2mol电子，根据电子守恒，则消耗11.2L O ，空气中氧气的
2 2
体积分数为20%，所以消耗空气56L，故C正确；
D．原电池中阳离子由负极移向正极，B是氢氧燃料电池，左侧为负极，右侧为正极，燃料电池中阳离子的
移动方向是从左侧移向右侧，故D错误；
选D。
2．（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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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
【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
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】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。
3．（2023·全国·模拟预测）利用含有机化合物的废水[废水中的有机化合物表示为 ，发电原理为
(未配平)]发电，电解KI溶液制备 的工作装置如图所示。
下列说法正确的是
A．a极为原电池正极，c极为电解池阴极
B．装置工作时，当甲池质子交换膜通过1 mol 时，负极生成5.6 L
C．Ⅱ室为酸性 溶液，Ⅲ室为KI溶液
D．装置工作一段时间后，Ⅳ室需补充KOH，X为
【答案】C
【解析】由题干信息“电解KI溶液制备 ”，并结合Ⅳ室为KOH溶液可知，Ⅲ室发生的反应为
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】，则Ⅲ室为KI溶液，发生氧化反应，故b极为原电池正极，a极为原电池负极，c极为电解池阳
极，d极为电解池阴极。
A．根据分析，Ⅲ室为KI溶液，发生氧化反应，故b极为原电池正极，c极为电解池阳极，A错误；
B．未指明是否为标准状况，无法计算 的体积，B错误；
C．根据分析，a极为原电池负极，则I室发生氧化反应，故I室为含有机化合物的废水，Ⅱ室发生还原反
应，即 ，故Ⅱ室为酸性 溶液，C正确；
D．根据分析，c、d极分别为电解池的阳极和阴极，c极发生反应 ，d极发生
反应 ，生成的 通过离子交换膜进入Ⅲ室，但同时消耗了水，Ⅳ室中KOH浓
度增大，故装置工作一段时间后Ⅳ室无需补充KOH，D错误；
故选C。
4．（2023·全国·高三专题练习）现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。
电解NaB(OH) 溶液可制备H BO ，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
4 3 3
A．NaB(OH) 中B的化合价为+3价
4
B．N室发生的电极反应式为2H O+2e-=H ↑+2OH-
2 2
C．去掉a膜，阳极区用稀硫酸作电解液，不影响H BO 的纯度
3 3
D．a、c膜均为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜
【答案】C
【解析】A．设B化合价为x，根据化合价为o计算+1+x+(-2+1)×4=0，得x=+3，A项正确；
B．N与电源的负极相连为电解池的阴极，该极为H+发生还原反应：2H++2e-= H ↑或2H O+2e-=H ↑+2OH-，B
2 2 2
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】项正确；
C．若撤去a膜， 经b膜进入稀硫酸中而形成H BO ，得到H BO 混有H SO ，C项错误；
3 3 3 3 2 4
D．装置中得到H BO ，需要 经b膜进入产品室而H+经a膜进入产品室，所以a、b分别为阳离子和
3 3
阴离子交换膜。原料室中的Na+需要经c膜进入N室形成NaOH，所以c膜为阳极膜，D项正确；
故选C。
5．（2023春·江苏连云港·高一统考期中）一种航天器能量储存系统原理如图所示。下列说法错误的是
A．图中的X为
B．电解池能实现原电池的燃料和氧化剂再生
C．原电池中负极电极反应式是
D．该系统中存在着太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化
【答案】C
【解析】A．电解水生成氢气和氧气，图中的X为 ，故A正确；
B．电解池中电解水生成氢气和氧气，能实现原电池的燃料和氧化剂再生，故B正确；
C．氢氧燃料电池，负极氢气失电子发生氧化反应，电极反应式是 ，故C错误；
D．该系统中存在着太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化，故D正确；
选C。
6．（2023秋·黑龙江哈尔滨·高二哈师大附中校考期末）已知某反应中的四种物质： 、 、 、
，将该反应设计成的原电池如图甲所示、设计成的电解池如图乙所示。乙烧杯中金属阳离子的物质的
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】量与转移电子的物质的量关系如图丙，下列判断正确的是
A．溶液X中含有 和
B．原电池工作时，盐桥中的阴离子不断进入X溶液中
C．图丙中③线是 的变化
D．甲、乙两装置中的 电极上均发生氧化反应
【答案】AD
【解析】某反应中的四种物质： 、 、 、 ，根据氧化性Fe3+>Cu2+，可知放电时反应方程
式为2 + = +2 。
A．根据反应2 + = +2 ，石墨为正极、铜为负极，溶液X中含有 和 ，故A正
确；
B．根据反应2 + = +2 ，原电池工作时，石墨为正极、铜为负极，盐桥中的阳离子不断
进入X溶液中，故B错误；
C．电路中转移2mol电子， 、Fe2+的变化量为2mol，Cu2+的变化量为1mol，所以图丙中③线是Cu2+的
变化，故C错误；
D．甲装置为原电池，铜为负极，乙装置为电解池，根据图丙，Cu2+的物质的量增加，可知Cu是阳极，甲、
乙两装置中的 电极上均发生氧化反应，故D正确；
选AD。
7．（2021·浙江·高考真题）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K 、K 为开关，
1 2
a、b为直流电源的两极)。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】下列说法不正确的是
A．断开K 、合上K ，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
2 1
B．断开K 、合上K ，电极A为阴极，发生还原反应
1 2
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H O Cd(OH) +2Ni(OH)
2 2 2
【答案】C
【解析】根据图示，电极A充电时为阴极，则放电时电极A为负极，负极上Cd失电子发生氧化反应生成
Cd(OH) ，负极反应式为Cd-2e-+2OH-=Cd(OH) ，电极B充电时为阳极，则放电时电极B为正极，正极上
2 2
NiOOH得电子发生还原反应生成Ni(OH) ，正极反应式为2NiOOH+2e-+2H O=2Ni(OH) +2OH-，放电时总反应
2 2 2
为Cd+2NiOOH+2H O=Cd(OH) +2Ni(OH) ，据此分析作答。
2 2 2
A．断开K 、合上K ，为放电过程，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能，A正确；
2 1
B．断开K 、合上K ，为充电过程，电极A与直流电源的负极相连，电极A为阴极，发生还原反应，电极
1 2
反应式为Cd(OH) +2e-=Cd+2OH-，B正确；
2
C．电极B发生氧化反应的电极反应式为2Ni(OH) -2e-+2OH-=2NiOOH+2H O，则电极A发生还原反应的电极
2 2
反应式为Cd(OH) +2e-=Cd+2OH-，此时为充电过程，总反应为Cd(OH) +2Ni(OH) Cd+2NiOOH+2H O，溶液
2 2 2 2
中KOH浓度减小，C错误；
D．根据分析，放电时总反应为Cd+2NiOOH+2H O=Cd(OH) +2Ni(OH) ，则镍镉二次电池总反应式为
2 2 2
Cd+2NiOOH+2H O Cd(OH) +2Ni(OH) ，D正确；
2 2 2
答案选C。
8．（2021·湖南·高考真题）锌溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】能电网的备用电源等。三单体串联锌溴液流电池工作原理如图所：
下列说法错误的是
A．放电时，N极为正极
B．放电时，左侧贮液器中 的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
【答案】B
【解析】由图可知，放电时，N电极为电池的正极，溴在正极上得到电子发生还原反应生成溴离子，电极
反应式为Br +2e-=2Br-，M电极为负极，锌失去电子发生氧化反应生成锌离子，电极反应式为Zn—2e-
2
=Zn2+，溴离子进入左侧，左侧溴化锌溶液的浓度增加；充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池
的阴极，N电极与直流电源的正极相连，做阳极。
A．由分析可知，放电时，N电极为电池的正极，故A正确；
B．由分析可知，放电时，溶液中有Zn2+与Br-生成，通过循环回路，左侧储液器中溴化锌的浓度增大，故B
错误；
C．由分析可知，充电时，M电极与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，锌离子在阴极上得到电子发
生还原反应生成锌，电极反应式为Zn2++2e-=Zn，故C正确；
D．由分析可知，放电或充电时，交换膜允许锌离子和溴离子通过，维持两侧溴化锌溶液的浓度保持不变，
故D正确；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】故选B。
9．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，下列
2 2 3
判断错误的是
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl 溶液浓度变大
2
D．当 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为
2 2 3
负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。
A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确；
B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出
现红色，故B正确；
C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl 溶液浓度变小，故C错误；
2
D．当 完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式 ，产
生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；
故选C。
10．（2021·广东·高考真题）钴( )的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中
电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大
B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离
子，电极反应式为2H O-4e-=O ↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳
2 2
离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式
为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解
的总反应的离子方程式为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+。
2 2
A．由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶
液pH减小，故A错误；
B．由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；
C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则
移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；
D．由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+，故D正确；
2 2
故选D。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】1．（2021·全国·高考真题）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的
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。下列说法正确的是
A． 在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为： +2H++2e-= +H O
2
C．制得 乙醛酸，理论上外电路中迁移了 电子
D．双极膜中间层中的 在外电场作用下向铅电极方向迁移
【答案】D
【解析】该装置通电时，乙二酸被还原为乙醛酸，因此铅电极为电解池阴极，石墨电极为电解池阳极，阳
极上Br-被氧化为Br ，Br 将乙二醛氧化为乙醛酸，双极膜中间层的H+在直流电场作用下移向阴极，OH-移
2 2
向阳极。
A．KBr在上述电化学合成过程中除作电解质外，同时还是电解过程中阳极的反应物，生成的Br 为乙二醛
2
制备乙醛酸的中间产物，故A错误；
B．阳极上为Br-失去电子生成Br ，Br 将乙二醛氧化为乙醛酸，故B错误；
2 2
C．电解过程中阴阳极均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸转移电子为2mol，1mol乙二醛生成
1mol乙醛酸转移电子为2mol，根据转移电子守恒可知每生成1mol乙醛酸转移电子为1mol，因此制得
2mol乙醛酸时，理论上外电路中迁移了2mol电子，故C错误；
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】D．由上述分析可知，双极膜中间层的H+在外电场作用下移向阴极，即H+移向铅电极，故D正确；
综上所述，说法正确的是D项，故答案为D。
2．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，下列
2 2 3
判断错误的是
A．a是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl 溶液浓度变大
2
D．当 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为
2 2 3
负极，石墨电极Ⅰ为阴极，据此解答。
A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确；
B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出
现红色，故B正确；
C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl 溶液浓度变小，故C错误；
2
D．当 完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式 ，产
生氧气为0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；
故选C。
3．（2021·广东·高考真题）钴( )的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电
解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大
B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离
子，电极反应式为2H O-4e-=O ↑+4H+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通过阳
2 2
离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式
为Co2++2e-=Co，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，电解
的总反应的离子方程式为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+。
2 2
A．由分析可知，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶
液pH减小，故A错误；
B．由分析可知，阴极生成1mol钴，阳极有1mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B错误；
C．若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则
移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误；
D．由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+，故D正确；
2 2
故选D。
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】4．（2021·江苏·高考真题）通过下列方法可分别获得H 和O ：①通过电解获得NiOOH和H (如图)；②在
2 2 2
90℃将NiOOH与H O反应生成Ni(OH) 并获得O 。下列说法正确的是
2 2 2
A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH) +OH--e-=NiOOH+H O
2 2
C．电解的总反应方程式：2H O 2H ↑+O ↑
2 2 2
D．电解过程中转移4mol电子，理论上可获得22.4LO
2
【答案】B
【解析】A．阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH) 失电子生成NiOOH，电解过程总反应为
2
，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A错误；
B．电解时阳极Ni(OH) 失电子生成NiOOH，电极反应式为Ni(OH) +OH--e-=NiOOH+H O，故B正确；
2 2 2
C．阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH) 失电子生成NiOOH，电解过程总反应为
2
，故C错误；
D．电解过程中转移4mol电子，生成4molNiOOH，根据 ，生成1mol氧气，
非标准状况下的体积不一定是22.4L，故D错误；
选B。
5．（2023春·湖北武汉·高二华中师大一附中校考期中）某研究性学习小组用下图所示的装置进行实验，探
究原电池、电解池和电解精炼钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。请根据实验现象及所查资料，回答下列
问题：
查阅资料：高铁酸根 在溶液中呈紫红色。
(1)上述装置中，发生氧化反应的电极有_______(填字母)。
A． B． C． D．
(2)丙池中的 (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动。
(3)反应过程中，X极处发生的电极反应为 和 。
(4)一段时间后，若X极质量减小1.12g，Y电极收集到2.24L气体，则在X极收集到气体为 mL(均已
折算为标准状况时气体体积)。
(5)乙池是电解制备金属钴的装置图，理论上I室中 (填“变大”、“变小”或“不变”)，该
电解池总反应的化学方程式是 。
(6)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除 外，还可能有 。
【答案】(1)A
(2)从右向左
(3)
(4)448
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(5) 不变
(6)
【解析】丙装置是原电池，Zn作负极，Cu作正极，甲装置是电解池，乙装置是电解精炼钴的装置，与电
源负极相连的的电极是电解池的阴极，与电源正极相连的的电极是电解池的阳极，则甲池中X极作阳极，Y
作阴极，乙池中石墨作阳极，Co作阴极。
（1）原电池中负极发生氧化反应，电解池中阳极发生氧化反应，则上述装置中，发生氧化反应的电极有
丙中的Zn电极、甲中的X电极、乙池中的石墨电极，符合题意的是A选项，故答案为：A。
（2）根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，实验过程中，丙池中的 会向正电荷较多的
Zn电极方向移动，即从右向左移动，故答案为：从右向左。
（3）在电解过程中，X极作阳极，发生氧化反应，由实验现象可知，X极处发生的电极反应为
和 ，故答案为： 。
（4）根据条件可知，n(H )= =0.1mol，n(Fe)= =0.02mol，在整个电路中电子转移数目相等，
2
4n(O )+6n(Fe)= 2n(H )，即4n(O )+6 0.02mol=2 0.1mol，n(O )=0.02mol，即V(O )= 0.02mol
2 2 2 2 2
22.4L/mol=0.448L=448mL，故答案为：448。
（5）乙池中石墨为阳极，阳极反应式为2H O-4e-=4H++O ↑，氢离子经过阳离子交换膜由I室进入II室，则
2 2
I室中氢离子数目不变，所以理论上I室中n(H+)不变；该电解池的阳极反应式为2H O-4e-=4H++O ↑，阴极反
2 2
应式为Co2++2e-=Co，则总反应为 ，化学方程式为
，故答案为： 。
（6）若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，由于放电顺序：Cl->OH-，Cl-更易放电，石墨电极上发生的反应为
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】2Cl--2e-=Cl ↑，所以石墨电极上产生的气体除 外，还可能有 ，故答案为： 。
2
6．（2023春·黑龙江双鸭山·高二双鸭山一中校考开学考试）(I)某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关
电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
(1)甲池为 (填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH OH电极的电极反应式为 。
3
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，乙池总反应式为
。
(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O 的体积为 mL(标准状况下)，丙池中析出
2
g铜。
(II)氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，
相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。
(4)图中X (填化学式)比较图示中a%与b%的大小 。
(5)写出燃料电池中的电极反应式：负极电极反应式
(6)当生成的X气体为2mol时，理论上通入空气的体积(标况)为 L
【答案】(1) 原电池
(2) 阳极
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】(3) 280 1.6
(4) Cl b%>a%
2
(5)
(6)112
【解析】由图可知，甲池两极物质甲醇和氧气可发生自发的氧化还原反应，所以为原电池，且左侧通入甲
醇的一极为负极，发生氧化反应，通氧气的一极为电池的正极，依此类推，与电源正极相连的乙池的A电
极为阳极，B电极为阴极，丙池中C电极为阳极，D为阴极。
（1）见分析，甲醇与氧气发生自发的氧化还原反应，所以甲池为原电池，通入甲醇的一极为电源的负极，
失去电子，在碱性条件下发生反应，所以电极反应式为： ;
（2）乙池中A电极与电源正极相连，所以A为阳极，乙池中发生电极反应式为：
；
（3）在整个串联电路中，转移的电子数相等，根据电子守恒，有一下关系式：
即 ，求得x=280mL，y= 1.6g；
即消耗氧气体积为280mL，析出的Cu的质量为1.6g；
（4）由电解池的通入物质和流出物质可知，该电解池为氯碱工业，对应的电极总反应式为：
，其中氢气可作为燃料电池的负极燃料，所以Y为氢气，X为氯气，
对于燃料电池，正极的电极反应式为： ，产生了OH-，所以NaOH的质量分数会变
大，即b%>a%；
（5）负极反应的物质为氢气，反应环境为碱性环境，所以负极发生电极反应： ；
（6）串联电路中，电子守恒，所以根据转移电子数相等，可有一下关系式：
资料整理【淘宝店铺：向阳百分百】，则有 ，V(O )=22.4L，空气的体积约为氧气体积的5倍，
2
所以空气的体积为112L。
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