文档内容
第 04 讲 电化学原理综合应用
目录
01
考情透视·目标导航
02 知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 电解原理创新应用....................................................................................................
知识点1 电解原理.............................................................................................................
知识点2 电解原理创新应用..............................................................................................
考点二 串联类电化学装置....................................................................................................
知识点1 常见串联装置图...............................................................................................
知识点2 多池串联装置中电池类型判断.......................................................................
考点三 离子交换膜装置........................................................................................................
知识点1 离子交换膜类型...............................................................................................
知识点2 含膜电解池装置分析.............................................................................................
考点四 电化学综合计算........................................................................................................
04真题练习·命题洞见...................................................................................................................
04真题练习·命题洞见...................................................................................................................
考点要求 考题统计 考情分析
2024·甘肃卷，7，3 分；2024·辽吉黑 近年来，高考试题中电化学是重点内容之
卷，12，3 分；2024·山东卷，13，4 一，将原电池和电解池结合在一起，综合考
电解创新应用 分；2023•浙江省1月选考，11，3分； 查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、
2023•湖北省选择性考试，10，3分； 化学实验和化学计算等知识，是高考试卷中
2023•山东卷，11，3 分；2022•重庆 电化学部分的重要题型。考查的电化学装置卷，12，4 分；2022•湖北卷，14，3
分；2021•辽宁选择性考试，13，3分；
2021•海南选择性考试，9，4分；2021· 常啋用串闻装置，且常采用交换膜，特别是
江苏卷，12，3分； 离子交换膜的应用及电解质介质对电极反应
的影响的试题比较多，且常考常新，该类题
串联类连接装
2022•山东卷，13，4分； 目的考查内容通常有以下几个方面：电极的
置
判断、电极反应式及电池反应总方程式的书
2024·湖北卷，14，3分；2023•辽宁省 写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、
选择性考试，11，3分；2023•全国甲 溶液pH的变化、电解质溶液的恢复及运用
卷，12，6分；2023•浙江省6月选考， 得失电子守恒进行相关计算等。由于离子交
13，3 分；2023•北京卷，5，3 分； 换膜能将工业生产与化学知识有机的融合，
离子交换膜装 实现资源的最优配置，考查学生学以致用的
2023•广东卷，16，4分；(2022•全国甲
置 能力，故近几年的电化学高考试题中年年涉
卷，10，6分；2022·浙江省6月选考，
及。通过陌生电化学的装置图，考查学生接
21，2分；2021•全国甲卷，13，6分；
受、吸收、整合化学信息的能力，也体现了
2021•广东卷，16，4分；2021•湖北选
对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养
择性考试，15，3分；
考查。
电化学综合计 2024·广东卷，16，3分；2021•天
算 津卷，11，3分；
复习目标：
1．掌握多池连接的分析应用。
2．了解离子交换膜的分类及特点，理解离子交换膜在电化学装置中的作用。
3．掌握电化学的计算。
4．提升应用电化学原理解决工业生产、生活中实际问题的能力。考点一 电解原理创新应用
知识点1 电解原理知识点2 电解原理创新应用
1．电解原理常见的考查点
电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程
图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应
方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。
2．“5点”突破电解综合应用题
(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。
(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。
(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现 OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为
金属作阳极，电极产物为金属阳离子。(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。
【例1】(2024·甘肃卷，7，3分)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2是阴极，发生还原反应： O+4e-=2O2-
2
C．工作时O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供 能分解1molH O
2
【答案】B
【解析】多孔电极1上HO(g)发生得电子的还原反应转化成H(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为
2 2
2HO+4e-=2H +2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O(g)，多孔电极2为阳极，电极反应
2 2 2
为2O2--4e-=O 。A项，电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；B
2
项，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O ，B项错误；C项，工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-
2
从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；D项，电解总反应为2HO(g) 2H+O ，分解2molH O转
2 2 2 2
移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解1molH O，D项正确；故选B。
2
【变式训练】电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污
染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀
沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( )A．H+在阳极区反应
B．土壤中胶体粒子不带电
C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换
D．金属离子在碱性区域去除
【答案】D
【解析】A项，H+在阴极区得电子产生氢气，A错误；B项，土壤中污染物定向迁移，说明土壤中胶
体粒子带电，B错误；C项，阳离子定向移动到了有极区，故阴极区抽提物发生的是阳离子交换，C错误；
D项，金属离子在碱性区域产生氢氧化物而去除，D正确；故选D。
考点二 串联类连接装置
知识点1 常见串联装置图
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。
模型一 外接电源与电解池的串联(如图)
A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。
模型二 原电池与电解池的串联(如图)显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。
知识点2 多池串联装置中电池类型的判断
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。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。
【名师点晴】
【例2】(2022•山东卷，13)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CO ，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO 转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转
2 2
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LiCoO +2H O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-
2 2
D．若甲室Co2+减少 ，乙室Co2+增加 ，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD【解析】A项，依据题意右侧装置为原电池，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，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CHCOO-失去电子后，Na+通过阳
2 3
膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；B项，对于乙室，正
极上LiCoO 得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O与溶液中的H+结合HO，因此电池工作一
2 2
段时间后应该补充盐酸，B正确；C项，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；D 项，若甲室 Co2+减少 200 mg，电子转移物质的量为 n(e-)=
2 2
，乙室Co2+增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e-)= ，说
明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。
【思维建模】
“串联”类电池的解题流程
【变式训练】中科院长春应化所张新波团队提出了一种独特的锂—氮电池(Li—N )，该电池在放电过
2
程中消耗氮气，充电过程中释放氮气，实现氮气的循环，并对外提供电能。该电池在充电时发生反应：
2LiN===N ↑＋6Li。现以该电池为电源进行如图所示实验，下列说法正确的是( )
3 2A．乙电极上的反应为2LiN－6e－===N ↑＋6Li＋
3 2
B．充电过程Li＋由甲电极迁移向乙电极，并在多孔碳布表面生成LiN
3
C．石墨a电极和m、n处均可能有铜析出
D．锂—氮电池为绿色固氮提供了一种可能
【答案】D
【解析】 放电时，该原电池中锂失电子作负极，氮气得电子作正极，故乙电极是正极，发生反应：
N ＋6Li＋＋6e－===2Li N，A项错误；充电过程是电解池原理，Li＋由乙电极移向甲电极，多孔碳布表面
2 3
LiN分解生成N 和Li＋，B项错误；石墨a是阳极，阳极电极反应式：2HO－4e－===4H＋＋O↑，产生氧气，
3 2 2 2
C项错误；反应N＋6Li===2Li N属于氮的固定，锂—氮电池为绿色固氮提供了一种可能，D项正确。
2 3
考点三 离子交换膜装置
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因它对离子具有选
择透过性，且电化学性能优良，在涉及电化学的工业生产中广泛应用。
知识点1 离子交换膜类型
(1)交换膜类型及特点
交换膜
阳膜 阴膜 双极膜 特定的交换膜
类型
阳 离 阴 离 只允许特定的离子
中间层中的HO解离出H＋
允许通 子移向原电 子移向原电 2 或分子通过，如质子交
和OH－，H＋移向原电池的正极
过的离子及 池 的 正 极 池 的 负 极 换膜只允许H＋通过，氯
(电解池的阴极)，OH－移向原电
移动方向 (电解池的 (电解池的 离子交换膜只允许 Cl－
池的负极(电解池的阳极)
阴极) 阳极) 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
通性
的一极
(2)离子交换膜的功能：选择性透过离子，平衡电荷，形成闭合回路。
(3)离子交换膜的作用及意义
①隔离某些物质，防止发生反应，常用于物质制备。
②限制某些离子的移动，常用于物质制备及纯化。
③双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的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－并分别通过阳膜和阴膜，作为H＋和OH－的离子源。
2
【名师点晴】
知识点2 含膜电解池装置分析
(1)两室电解池：
例如，工业上利用如图两室电解装置制备烧碱：
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl↑，
2
阴极室中的电极反应：2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，
2 2
阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。
利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质。
(2)三室电解池
例如，利用三室电解装置制备NH NO ，其工作原理如图所示。
4 3
阴极的NO被还原为NH：NO＋5e－＋6H＋===NH＋HO，NH通过阳离子交换膜进入中间室；
2
阳极的NO被氧化为NO：NO－3e－＋2HO===NO＋4H＋，NO通过阴离子交换膜进入中间室。
2
根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7HO=====3NH NO ＋2HNO ，为使电解产物全
2 4 3 3
部转化为NH NO ，补充适量NH 可以使电解产生的HNO 转化为NH NO 。
4 3 3 3 4 3
(3)多室电解池
例如，“四室电渗析法”制备HPO (次磷酸)，其工作原理如图所示：
3 2
电解稀硫酸的阳极反应：2HO－4e－===O ↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室
2 2
中的HPO穿过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质HPO ；
2 3 2
电解NaOH稀溶液的阴极反应：4HO＋4e－===2H ↑＋4OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入
2 2
阴极室，可得副产品NaOH。
3．离子交换膜类型的判断方法
(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应。
(2)依据电极反应确定该电极附近哪种离子剩余。
(3)根据电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向。
(4)根据离子移动的方向，确定离子交换膜的类型。
4．有“膜”条件下离子定向移动方向的判断方法【例3】 (2024·湖北卷，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用HC O 和NH OH电化
2 2 4 2
学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中HO解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶
2
液中，甲醛转化为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
2 2 2 2
反应为[OCH O]2--e-=HCOO-+H∙。下列说法错误的是( )
2
A．电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B．理论上生成1molH N+CHCOOH双极膜中有4molH O解离
3 2 2
为
C．阳极总反应式 2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H ↑+2H O
2 2
D．阴极区存在反应HC O+2e-+2H+=OHC—COOH+H O
2 2 4 2
【答案】B
【解析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH O-：HCHO+OH-→HOCH O-，存在平衡HOCH O-+OH-
2 2 2
[OCH O]2-+H O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H ，Cu电极
2 2 2 2
为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：
HC O+2e-+2H+=OHC—COOH+H O，OHC—COOH与HO—N+H 反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—
2 2 4 2 3
COOH+HO—N+H→HOOC—CH=N—OH+H O+H+，HOOC—CH=N—OH 发生得电子的还原反应转化成
3 2
HN+CHCOOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H N+CHCOOH+H O。A 项，电解过程中，阳极区消耗
3 2 3 2 2
OH-、同时生成 HO，故电解一段时间后阳极区 c(OH-)减小，A 正确；B 项，阴极区的总反应为
2HC O+HO—N+H+6e-+6H+= H N+CHCOOH+3H O，1molH O解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成
2 2 4 3 3 2 2 2
1molH N+CHCOOH双极膜中有6molH O解离，B错误；C项，结合装置图，阳极总反应为 2HCHO-2e-
3 2 2
+4OH-=2HCOO-+H ↑+2H O ， C 正 确 ； D 项 ， 阴 极 区 的 Pb 上 发 生 反 应 HC O+2e-+2H+=OHC—
2 2 2 2 4
COOH+H O，D正确；故选B。
2
【思维建模】
“隔膜”电解池的解题步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，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。
【变式训练】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HBO，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2HO+2e-=H ↑+2OH-
2 2
C．去掉a膜，阳极区用稀硫酸作电解液，不影响HBO 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项，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正确；B项，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2HO+2e-=H ↑+2OH-，B正确
2 2 2
C项，若撤去a膜，B(OH) -经b膜进入稀硫酸中而形成HBO，得到HBO 混有HSO ，C错误；D项，装
4 3 3 3 3 2 4
置中得到HBO ，需要B(OH) -经b膜进入产品室而H+经a膜进入产品室，所以a、b分别为阳离子和阴离
3 3 4
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正确；故选C。
考点四 电化学综合计算原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液的计算、相对原子质量的计算和阿伏伽德罗
常数测定的计算、根据电荷守恒量求产物的量。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
(1)根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电
子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：
(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。
【名师提醒】
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
【例4】 (2024·广东卷，16)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过
程中，下列说法不正确的是( )A．阳极反应：2Cl--2e-= Cl ↑
2
B．阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1molFe O，阳极室溶液减少
2 3
D．理论上每消耗1molFe O，阴极室物质最多增加
2 3
【答案】C
【解析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl-放电产生氯气，电极反
应为：2Cl--2e-= Cl ↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe O 在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：
2 2 3
Fe O+6e-+3H O=2Fe+6OH-；中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动。A项，阳极反应为：2Cl--2e-
2 3 2
= Cl ↑，A正确；B项，阴极反应为：Fe O+6e-+3H O=2Fe+6OH-，消耗水产生OH-，阴极区溶液中OH-
2 2 3 2
浓度逐渐升高，B正确；C项，理论上每消耗1molFe O ，转移6mol电子，产生3mol Cl ，同时有6mol
2 3 2
Na+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少 ，C 错误；D 项，理论上每消耗
1molFe O，转移6mol电子，有6mol Na+由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加 ，D正确；
2 3
故选C。
【名师点睛】
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
2 2 2
pH变大；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
【变式训练】在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问
题。
(1)电源中X为直流电源的________极。
(2)pH变化：A__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO 溶液的
4
物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为__________(设电解前后
溶液体积无变化)。
【答案】(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol·L－1 (4)13
【解析】(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO 溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，所以
3
质量增加的铜电极是阴极，由此推知X是电源负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解
CuSO 、KSO 溶液生成HSO ，溶液pH减小；电解AgNO 溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋在阴极不断
4 2 4 2 4 3
析出，AgNO 溶液浓度基本不变，pH不变。(3)通电5 min时，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol
3
电子；B中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，电子转移不守恒，
因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO 溶液，生成O ，后电解水，生成O 和H ，B中收集到的气
4 2 2 2
体是O 和H 的混合物。设电解CuSO 溶液时生成O 的物质的量为x mol，电解HO时生成O 的物质的量
2 2 4 2 2 2
为y mol，则4x＋4y＝0.02(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01(气体体积之和)，解得x＝y＝0.002 5，所以
n(CuSO )＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO )＝＝0.025 mol·L－1。(4)常温下，通电5 min时，A中
4 4
放出0.01 mol H，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝13。
2
【思维建模】串联电化学装置中阴、阳两极产物，正负两极产物间的计算，常依据电子守恒计算，即每个电极上转
移的电子数相同。
1．(2024·山东卷，13，4分)以不同材料修饰的Pt为电极，一定浓度的NaBr溶液为电解液，采用电解
和催化相结合的循环方式，可实现高效制H 和O，装置如图所示。下列说法错误的是( )
2 2
A．电极a连接电源负极
B．加入Y的目的是补充NaBr
C．电解总反应式为Br-+3H O BrO-+3H ↑
2 3 2
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ∶n(Br-)=3∶2
【答案】B
【解析】电极b上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO-，电极b为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H O=
3 2
BrO-+6H+；则电极a为阴极，电极a的电极反应为6H++6e-=3H ↑；电解总反应式为 Br-+3H O BrO-
3 2 2 3
+3H ↑；催化循环阶段BrO-被还原成Br-循环使用、同时生成O ，实现高效制H 和O ，即Z为O 。A项，
2 3 2 2 2 2
电极a为阴极，连接电源负极，A项正确；B项，根据分析电解过程中消耗HO和Br-，而催化阶段BrO-
2 3被还原成Br-循环使用，故加入Y的目的是补充HO，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；C项，根据
2
分析电解总反应式为Br-+3H O BrO-+3H ↑，C项正确；D项，催化阶段，Br元素的化合价由+5价降
2 3 2
至-1价，生成1molBr-得到6mol电子，O元素的化合价由-2价升至0价，生成1molO 失去4mol电子，根
2
据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O ) ∶n(Br-)=6∶4=3∶2，D项正确；故选B。
2
2．(2024·辽吉黑卷，12，3分) “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：2HO+2e-=H ↑+2OH-
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：
【答案】A
【解析】据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b
电 极 为 阳 极 ， a 电 极 为 阴 极 ， HCHO 为 阳 极 反 应 物 ， 由 反 应 机 理
可知：反应 后生
成的 转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的
HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生
2成氢气，即2H--2e-=H ↑，阴极水得电子生成氢气：2HO+2e-=H ↑+2OH-。A项，阳极反应：①HCHO+OH--
2 2 2
e-→HCOOH+ H ，②HCOOH+OH-=HCOO-+H O，阴极反应2HO-2e-=H ↑+2OH-，即转移2mol电子时，
2 2 2 2
阴、阳两极各生成1molH ，共2molH ，而传统电解水：2HO 2H↑+O ↑，转移2mol电子，只有阴极
2 2 2 2 2
生成1molH ，所以相同电量下H 理论产量是传统电解水的2倍，A错误；B项，阴极水得电子生成氢气，
2 2
阴极反应为2HO+2e-=H ↑+2OH-，B正确；C项，由电极反应式可知，电解过程中阴极生成 OH-，负电荷
2 2
增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移
动，C正确；D项，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+ H ，②HCOOH+OH-=HCOO-+H O，
2 2
由(①+②)×2得阳极反应为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+2H O+H↑，故D正确；故选A。
2 2
3．(2023•浙江省1月选考，11)在熔融盐体系中，通过电解TiO 和SiO 获得电池材料(TiSi)，电解装置
2 2
如图，下列说法正确的是( )
A．石墨电极为阴极，发生氧化反应
B．电极A的电极反应：8H++TiO+SiO +8e-=TiSi+4H O
2 2 2
C．该体系中，石墨优先于Cl-参与反应
D．电解时，阳离子向石墨电极移动
【答案】C
【解析】由图可知，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，与电源
正极相连，则电极 A 作阴极，TiO 和 SiO 获得电子产生电池材料(TiSi)，电极反应为 TiO +SiO +8e-
2 2 2 2
=TiSi+4O2-。A项，在外加电源下石墨电极上C转化为CO，失电子发生氧化反应，为阳极，A错误；B项，电极A的电极反应为TiO +SiO +8e-=TiSi+4O2-，B错误；C项，根据图中信息可知，该体系中，石墨优先
2 2
于Cl-参与反应，C正确；D项，电解池中石墨电极为阳极，阳离子向阴极电极A移动，D错误；故选C。
4．(2023•山东卷，11)利用热再生氨电池可实现CuSO 电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、
4
乙两室均预加相同的CuSO 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( )
4
A．甲室Cu电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：Cu2++4NH=[Cu(NH)]2+
3 3 4
D．NH 扩散到乙室将对电池电动势产生影响
3
【答案】CD
【解析】A项，向甲室加入足量氨水后电池开始工作，则甲室Cu电极溶解，变为铜离子与氨气形成
[Cu(NH )]2+，因此甲室Cu电极为负极，故A错误；B项， 再原电池内电路中阳离子向正极移动，若隔膜
3 4
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项，左侧负极是Cu+4NH-2e- =[Cu(NH)]2+，正极是Cu 2++2e- =
3 3 4
Cu，则电池总反应为：Cu2++4NH=[Cu(NH)]2+，故C正确；D项，NH 扩散到乙室会与铜离子反应生成
3 3 4 3
[Cu(NH )]2+，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。故选
3 4
CD。
5．(2023•广东卷，16)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解
KNO 溶液制氨。工作时，HO在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列
3 2
说法不正确的是( )A．电解总反应：KNO+3H O= NH ·H O+2O↑+KOH
3 2 3 2 2
B．每生成1mol NH ·H O，双极膜处有9 mol的HO解离
3 2 2
C．电解过程中，阳极室中 的物质的量不因反应而改变
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率
【答案】B
【解析】由信息大电流催化电解KNO 溶液制氨可知，在电极a处KNO 放电生成NH ，发生还原反应，
3 3 3
故电极a为阴极，电极方程式为NO - +8e－+7H O= NH·H O+9OH-，电极b为阳极，电极方程式为4OH--4e
3 2 3 2
－=O↑＋2HO，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A项，由分析中阴阳极电极
2 2
方程式可知，电解总反应为KNO+3H O= NH ·H O+2O↑+KOH，故A正确；B项，每生成1mol NH ·H O，
3 2 3 2 2 3 2
阴极得8mol e－，同时双极膜处有8mol H+进入阴极室，即有8mol的HO解离，故B错误；C项，电解过程
2
中，阳极室每消耗4mol OH-，同时有4mol OH-通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，
故C正确；D项，相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于 HO被催化解离成
2
H+和OH-，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。
6．(2022•重庆卷，12)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中
水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是( )
A．惰性电极2为阳极B．反应前后WO2-/WO 2-数量不变
4 5
C．消耗1mol氧气，可得到1mol硝酮 D．外电路通过1mol电子，可得到1mol水
【答案】C
【解析】A项，惰性电极2，Br-被氧化为Br ，惰性电极2为阳极，故A正确；B项，WO2-/WO 2-循环
2 4 5
反应，反应前后WO2-/WO 2-数量不变，故B正确；C项，总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，
4 5
1mol二丁基-N-羟基胺失去2molH原子生成1mol硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1mol氧
气，可得到2mol硝酮，故C错误； D项，外电路通过1mol电子，生成0.5molHO ，HO 最终生成水，
2 2 2 2
根据氧原子守恒，可得到1mol水，故D正确；故选C。
7．(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溶液中，Zn2+以
2Zn(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SO 2-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；电池在工作过程中，由于
4 2 2 2
两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 2-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成
4
Zn(OH) 2-，Ⅱ区的SO 2-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。A项，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A错误；B
4 4
项，Ⅰ区的SO 2-向Ⅱ区移动，B正确；C项，MnO 电极的电极反应式为MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O，C正
4 2 2 2
确；D项，电池的总反应为Zn+4OH-+MnO+4H+=Zn(OH) 2-+Mn2++2H O，D正确；故选A。
2 4 2
8．(2022•湖北卷，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备 Li[P(CN) ]，过程如图所示
2
( 为甲基)。下列说法正确的是( )
A．生成1 mol Li[P(CN) ]，理论上外电路需要转移2mol电子
2
B．阴极上的电极反应为：P+8CN--4e-=4[P(CN) ]-
4 2C．在电解过程中CN-向铂电极移动
D．电解产生的H 中的氢元素来自于LiOH
2
【答案】D
【解析】A项，石墨电极发生反应的物质：P→Li[P(CN)]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为
4 2
阳极，对应的电极反应式为：P+8CN--4e-=4[P(CN) ]-，则生成1 mol Li[P(CN) ]，理论上外电路需要转移1
4 2 2
mol电子，A错误；B项，阴极上发生还原反应，应该得电子，P+8CN--4e-=4[P(CN) ]-为阳极发生的反应，
4 2
B错误；C项，石墨电极：P→Li[P(CN)]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN-应该向阳极移动，
4 2
即移向石墨电极，C错误；D项，由所给图示可知HCN在阴极放电，产生CN-和H ，而HCN中的H来自
2
LiOH，则电解产生的H 中的氢元素来自于LiOH，D正确；故选D。
2
9．(2021•广东卷，16)钴(Co)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( )
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大
B．生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
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：为2Co2++2H O 2 Co +O ↑+4H+
2 2
【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2HO-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
2 2
过阳离子交换膜由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+。A项，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜
2 2
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项，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项，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项，由分析可知，电解的总反应的离子方程式为 2Co2++2H O 2 Co
2
+O ↑+4H+，故D正确；故选D。
2
10．(2021•天津卷，11)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0.01mol Fe O 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
2 3
【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，
2 2 3
a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A项， a是电源的负极，故A正确；B项，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项，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；D项，当0.01mol
2
Fe O 完全溶解时，消耗氢离子为 0.06mol，根据阳极电极反应式 2HO-4e-=4H++O ，产生氧气为
2 3 2 2
0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D正确；故选C。
11．(2021•湖北选择性考试，15) Na Cr O 的酸性水溶液随着H浓度的增大会转化为CrO 。电解法制
2 2 7 3
备CrO 的原理如图所示。下列说法错误的是( )
3A．电解时只允许H通过离子交换膜
B．生成O 和H 的质量比为8：1
2 2
C．电解一段时间后阴极区溶液OH的浓度增大
D．CrO 的生成反应为：Cr O2＋2H＝2CrO＋HO
3 2 7 3 2
【答案】A
【解析】左侧电极上产生O ，右侧电极上产生H ，说明左极为阳极，电极反应式为2HO－4e＝4H
2 2 2
＋O↑，左侧制备三氧化铬：Cr O2＋2H＝2CrO ＋HO；右极为阴极，电极反应式为4HO＋4e＝4OH＋
2 2 7 3 2 2
2H↑。在阳极区参与反应制备三氧化铬，故不通过离子交换膜，通过交换膜向阴极区迁移，A项错误；根
2
据电子守恒，产生O 、H 的质量之比为32：4＝8：1，B项正确；由阴极反应式知，阴极产生OH；如果
2 2
阴极通过交换膜向左侧迁移，OH必然会中和H，与题意相矛盾，所以，钠离子由左侧向右侧迁移，阴极
区氢氧化钠溶液浓度增大，C项正确；根据原料和产物组成知，Cr O2＋2H＝2CrO＋HO；D项正确。
2 7 3 2
12．(2021•海南选择性考试，9)液氨中存在平衡：2NH NH ++NH-。如图所示为电解池装置，
3 4 2
以KNH 的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是
2
( )
A．b电极连接的是电源的负极 B．a电极的反应为2NH +2e-=H +2NH-
3 2 2
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小 D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1：1
【答案】B
【解析】A项，根据图示可知：在b电极上产生N，N元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，
2
所以b电极为阳极，连接电源的正极，A错误；B项，电极a上产生H，H元素化合价降低得到电子，发
2
生还原反应，所以a电极为阴极，电极反应式为：2NH +2e-=H +2NH-，B正确；C项，电解过程中，阴极
3 2 2
附近产生NH -，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终
2
导致阴极附近K+浓度增大，C错误；D项，每反应产生1 mol H ，转移2 mol电子，每反应产生1 mol N ，
2 2
转移6 mol电子，故阴极产生H 与阳极产生的N 的物质的量的比是3：1，D错误；故选B。
2 2
13．(2021·江苏卷，12)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HO反应生成Ni(OH) 并获得O。下列说法正确的是
2 2 2A．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：2HO 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项，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
2
反应为 ，电解后KOH溶液的物质的量浓度不变，故A错误；B项，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；C项，阴极水电
2 2 2
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 项，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；故选
B。
