文档内容
解密 09 电化学基础
考点热度 ★★★★★
【考纲导向】
1．理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。
4．了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
【命题分析】
高考对本部分的考查以原电池工作原理、新型化学电源、电解原理及应用、金属的防护等为主，题型延续
选择题和非选择题的形式，主要考查学生的证据推理与模型认知和科学态度与社会责任的学科核心素养。
随着新高考的推进，未来的高考中本专题的考点仍会是高频考点。
核心考点一 新型化学电源 电极反应式的书写
1．原电池工作原理示意图2．原电池正极和负极的5种判定方法
3．微粒流向
(1)电子流向：负极→正极(电流的方向正好相反)。
[注意] 电子沿导线传递但不能通过电解质溶液。
(2)离子流向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．电极反应式的书写方法
(1)一般电极反应式的书写
(2)复杂电池的电极反应式书写
复杂的电极反应式＝总反应式－较简单电极的电极反应式。
如CH 碱性燃料电池负极反应式的书写：
4
CH＋2O＋2OH－===CO＋3HO ……总反应式
4 2 2
2O＋4HO＋8e－===8OH－ ……正极反应式
2 2
用总反应式－正极反应式得负极反应式(CH＋2O＋2OH－)－(2O ＋4HO＋8e－)===(CO＋3HO)－(8OH－)
4 2 2 2 2
整理得：CH＋10OH－－8e－===7H O＋CO ……负极反应式
4 2
5．新型化学电源中电极反应式的书写
(1)书写步骤
(2)燃料电池中正极电极反应式的书写思路
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是 O ，O 得到电子后化合价降低，首先变成
2 2
O2－，O2－能否存在要看电解质环境。由于电解质溶液(酸碱盐)的不同，其电极反应也有所不同，下表为四
种不同电解质环境中，氧气得电子后O2－的存在形式：
电解质环境 从电极反应式判O2－的存在形式
酸性电解质溶液环境下 O＋4H＋＋4e－═══2HO
2 2
碱性电解质溶液环境下 O＋2HO＋4e－═══4OH－
2 2
固体电解质(高温下能传导O2－)环境下 O＋4e－═══2O2－
2
熔融碳酸盐(如：熔融KCO)环境下 O＋2CO＋4e－═══2CO
2 3 2 2
(3)以甲醇、O 燃料电池为例：
2
负极 CHOH－6e－＋HO═══CO↑＋6H＋
3 2 2
酸性介质，如稀HSO
2 4
正极 O＋6e－＋6H＋═══3HO
2 2
负极 CHOH－6e－＋8OH－═══CO＋6HO
3 2
碱性介质，如KOH溶液
正极 O＋6e－＋3HO═══6OH－
2 2
负极 CHOH－6e－＋3CO═══4CO↑＋2HO
3 2 2
熔融盐介质，如KCO
2 3
正极 O＋6e－＋3CO═══3CO
2 2
高温下能传导O2－的固体 负极 CHOH－6e－＋3O2－═══CO↑＋2HO
3 2 2
作电解质 正极 O＋6e－═══3O2－
2
6．新型充电电池解题策略(1)新型电池“放电”时正、负极的判断
新型电池
(2)新型电池“放电”时正极、负极上的电极反应式的书写首先根据电池反应分析物质得失电子情况，然后
再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应；对于较复杂的电极反应，可以利用总反
应－较简单一极电极反应式＝较复杂一极电极反应式的方法解决。
(3)新型电池“充电”时的阴、阳极的判断
首先明确原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。
(4)新型电池充、放电时，电解质溶液中离子移动方向的判断首先分清电池是放电还是充电；再判断正、负
极或阴、阳极，进而可确定离子的移动方向。
3．解答新型化学电源的步骤
(1)判断电池类型→确认电池原理→核实电子、离子移动方向。
(2)确定电池两极→判断电子、离子移动方向→书写电极反应和电池反应。
(3)充电电池→放电时为原电池→失去电子的为负极反应。
(4)电极反应→总反应离子方程式减去较简单一极的电极反应式→另一电极反应式。
4．化学电源
(1)一次电池
负极材料：Zn
电极反应： Zn ＋ 2OH － － 2e － == =Zn(OH)
2
碱性锌锰
正极材料：碳棒
干电池
电极反应：2MnO ＋2HO＋2e－===2MnOOH＋2OH－
2 2
总反应：Zn＋2MnO ＋2HO===2MnOOH＋Zn(OH)
2 2 2
负极材料：Zn
电极反应： Zn ＋ 2OH － － 2e － == =Zn(OH)
2
锌银电池 正极材料：Ag O
2
电极反应：Ag O＋HO＋2e－===2Ag＋2OH－
2 2
总反应：Zn＋Ag O＋HO===Zn(OH) ＋2Ag
2 2 2
(2)二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为
Pb(s)＋PbO (s)＋2HSO (aq) 2PbSO (s)＋2HO(l)
2 2 4 4 2(3)燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池：总反应式：2H＋O===2H O
2 2 2
①酸性介质
负极：2H－4e－===4H＋ 正极：O＋4H＋＋4e－===2H O
2 2 2
②碱性介质
负极：2H＋4OH－－4e－===4H O 正极：O＋2HO＋4e－===4OH－
2 2 2 2
(③熔融的金属氧化物作介质
负极：2H－4e－＋2O2－===2H O 正极：O＋4e－===2O2－
2 2 2
④碳酸盐作介质
负极：2H－4e－＋2CO===2H O＋2CO 正极：O＋4e－＋2CO===2CO
2 2 2 2 2
考法 利用原电池工作原理分析新型电池(题型预测：选择题)
1．（2022·黑龙江·哈师大附中高三期中）如图所示的锂-二氧化锰电池是以高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂为
电解质，其正极反应是一种典型的嵌入式反应，电池总反应为 。下列说法不正确的是
A．锂片做负极，发生氧化反应
B．放电时，电子移动方向为：电极盖1→用电器→电极盖2→内电路→电极盖1C．高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中
D．放电时，正极反应为：
【答案】B
【解析】由图可知，Li片作负极，电极反应式为Li-e-═Li+，MnO 作正极，电极反应式为MnO +Li++e-
2 2
═LiMnO。
2
A．由分析可知，Li片作负极，失电子发生氧化反应，A正确；
B．原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，不经过电解质，B错误；
C．Li性质活泼，能与水反应，故高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂应溶解在非水有机溶剂中，C正确；
D．MnO 作正极，电极反应式为MnO +Li++e-═LiMnO，D正确；
2 2 2
故答案为：B。
1．“三步”突破原电池电极反应式的书写：
第一步：分析氧化还原反应
根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目
第二步：注意电解质溶液环境
分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式
第三步：合并正、负电极反应
调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式
2．可充电电池原理示意图
变式1 原电池的工作原理
1．（2023·广东佛山·高三阶段练习）某小组设计如图装置(盐桥中盛有浸泡了 溶液的琼脂)研究电化
学原理。下列叙述错误的是A．银片为正极，发生的反应为：
B．取出盐桥，电流表依然有偏转
C．用稀硫酸代替 溶液，可形成原电池
D．实验进行时，琼脂中 移向 溶液
【答案】B
【解析】A．银片为正极，发生的反应为Ag＋＋e－=Ag，选项A正确；
B．取出盐桥，不能形成闭合的回路，不能形成原电池，电流表没有偏转，选项B错误；
C．用稀硫酸代替AgNO 溶液，正极上生成氢气，可形成原电池，选项C正确；
3
D．进行实验时，琼脂中K＋移向正极区，选项D正确；
答案选B。
变式2 原电池工作原理的应用
2．（2022·福建·厦门双十中学高三期中）常温下对于任一电池反应aA+bB=cC+dD，其电动势E=Eθ-
•lg ，n为电池反应中转移的电子数。该小组同学设计装置(如图1)，以Zn－Cu原电池
探究离子浓度的改变对电极电势的影响。小组同学测得初始时Zn(s)+Cu2+(1mol•L-1)=Zn2+(1mol•L-1)+Cu(s)
Eθ=1.1V(该反应n=2)，随放电进行，观察电池电动势的变化趋势并绘制了电池电动势变化示意图(如图2)。
下列说法正确的是A．电压表读数为零后，则说明该原电池中Cu2+已经消耗完全
B．小组同学向ZnSO 和CuSO 溶液中同时快速加入少量相同体积和浓度的NaS溶液，发现电池电动势突
4 4 2
然减小，则可知：K (ZnS)＜K (CuS)
sp sp
C．小组同学推测图2中直线与X轴的交点坐标大约为(37，0)
D．小组同学推测若将初始时左侧1mol•L-1的Zn－ZnSO 半电池，换为2mol•L-1的CuSO －Cu半电池，右
4 4
侧半电池保持不变，则仍能观察到相同的电压表偏转情
【答案】C
【解析】A．电压表读数为0，并不能说明溶液中Cu2+消耗完，当Cu2+浓度很小时，电动势就会很小，不能
形成电流或者无法测出电流，故A错误；
B．加入硫化钠，电池电动势突然减小，说明溶液中Cu2+浓度减小，即形成了硫化铜沉淀，说明
K (ZnS)>K (CuS)，故B错误；
sp sp
C．根据E=Eθ- •lg 分析，当Eθ=1.1V(该反应n=2)时， =37，则图2中直线与
X轴的交点坐标大约是（37,0），故C正确；
D．若两侧都为硫酸铜和铜，不能形成原电池，不可能观察到相同的电压表偏转，故D错误；
故答案选C。
变式3 新型燃料电池
3．（2022·山东省滕州市第二中学高三阶段练习）一种微生物燃料电池如图所示，下列关于该电池说法正
确的是A．a电极为正极，发生还原反应
B． 由右室通过质子交换膜进入左室
C．该电池的工作温度页可以是高温
D．b电极反应式为：
【答案】D
【解析】b极上NO →N、N元素的化合价降低，发生还原反应，则b是正极，电极反应式为2NO ＋
2
10e−＋12H＋═N↑＋6HO；a电极是负极，负极上葡萄糖发生失电子的氧化反应生成CO，原电池工作时，
2 2 2
阳离子移向正极，阴离子移向负极；
【解析】A．由上述分析可知，b电极是正极，a电极是负极，故A错误；
B．原电池工作时，阳离子移向正极，即H＋由左室通过质子交换膜进入右室，故B错误；
C．该电池是微生物燃料电池，高温能使蛋白质变性，所以该电池不能在高温下工作，故C错误；
D．b电极是正极，b上NO →N，则正极反应式为2NO ＋10e−＋12H＋═N↑＋6HO，故D正确；
2 2 2
故选D。
变式4 二次电池
4．（2022·河南·郑州外国语学校高三阶段练习）如图所示，铅蓄电池是一种典型的可充电电池，电池总反
应式为： 。下列说法正确的是A．放电时，外电路中电子流动方向由A到B
B．放电时，铅蓄电池中硫酸浓度不断增大
C．充电时，B极反应式为
D．充电时，A、B两极电极材料均减重
【答案】D
【解析】根据铅蓄电池总反应式 ，放电时Pb发生氧化反应，
可知Pb是负极、PbO 是正极。
2
A．放电时，Pb是负极、PbO 是正极，外电路中电子流动方向由B到A，故A错误；
2
B．放电时，反应消耗硫酸，铅蓄电池中硫酸浓度不断降低，故B错误；
C．放电时，Pb是负极，充电时，B极是阴极，电极反应式为 ，故C错误；
D．充电时，A是阳极，发生反应 ；B是阴极，电极反应式为
，两极电极材料均减重，故D正确；
选D。
变式5 新型电池分析
5．（2022·湖北·模拟预测）近年来电池研究领域涌现出一类纸电池，其厚度仅0.5毫米，可以任意弯曲。
组成与传统电池类似。某纸电池结构如图所示，其M极为嵌锂石墨烯(Li C )，N极为钴酸锂(LiCoO )，电
x 6 2
解质为六氟磷酸锂(LiPF )的碳酸酯溶液(无水)。下列说法错误的是
6A．放电时，M电极反应式为：LiC -xe-=xLi＋＋C
x 6 6
B．放电时，Li＋由N极向M极迁移
C．充电时，M极接直流电源负极
D．充电时，N极反应式为：LiCoO -xe-=xLi＋＋Li CoO
2 1-x 2
【答案】B
【解析】根据题意知，M极是原电池的负极，发生失电子的氧化反应：LiC -xe-=xLi＋＋C 。N极为原电池
x 6 6
的正极，发生得电子的还原反应：xLi＋+xe-＋Li CoO= LiCoO 。
1-x 2 2
A．原电池放电时，负极M电极反应式为：LiC -xe-=xLi＋＋C ，A正确；
x 6 6
B．原电池放电时，阳离子锂离子由负极M向正极N移动，B错误；
C．充电时，M极发生得电子的还原过程作阴极连接直流电源的负极，C正确；
D．充电时，N极反应式为：LiCoO -xe-=xLi＋＋Li CoO，D正确；
2 1-x 2
故选B。
1．（2022·福建省龙岩市永定区坎市中学高三期中）“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，
向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg+O+2H O=2Mg(OH)。下列关于该电池的说法错误
2 2 2
的是A．镁片作为正极
B．食盐水作为电解质溶液
C．电池工作时镁片逐渐被消耗
D．电池工作时实现了化学能向电能的转化
【答案】A
【解析】A．从电池反应看，Mg由0价升高到+2价，则镁片失电子，作负极，A错误；
B．食盐水中含有Na+和Cl-，具有导电性，可作为电解质溶液，B正确；
C．电池工作时，镁片不断失电子生成Mg2+进入溶液，所以镁片逐渐被消耗，C正确；
D．电池工作时，通过发生化学反应产生电流，从而实现化学能向电能的转化，D正确；
故选A。
2．（2021·海南·高三学业考试）图为某原电池装置，其总反应为Fe+Cu2+=Fe2++Cu。有关说法不正确的是
A．能将化学能转化为电能 B．Cu为原电池的负极
C．电子从Fe经导线流向Cu D．Cu电极上有固体析出
【答案】B
【解析】Fe的化合价由0价变成+2价，Cu的化合价有+2价变成0价，故Fe是负极，Cu 是正极。
A．根据题干信息可知，该装置是原电池，将化学能转化为电能，A正确；
B．由以上分析可知，铜是原电池的正极，B错误；
C．铁是负极，失去电子，电子经过导线流向铜，C正确；
D．正极Cu2+变成Cu，故Cu电极上有固体析出，D正确；
故选B。
3．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高三阶段练习）下列有关装置的说法正确的是
A．锂离子电池都是一次电池，比能量较高
B．镍氢电池放电时将电能转化成化学能
C．铅酸电池放电后两极质量均增加，溶液电导率减小
D．锌锰干电池使用时电子由碳棒流向锌筒【答案】C
【解析】A．锂离子电池都是可充电电池，因此不是一次电池，而是二次电池，其比能量较高，A错误；
B．镍氢电池放电时将化学能转化成电能，B错误；
C．铅酸电池放电后，负极由Pb变为PbSO ，正极由PbO 变为PbSO ，因此反应构两极质量均增加，由于
4 2 4
反应消耗HSO ，使溶液的酸性减弱，因此溶液的电导率减小，C正确；
2 4
D．锌锰干电池使用时电子由负极锌筒流向正极碳棒，D错误；
故合理选项是C。
4．（2022·上海上海·二模）某种酒驾检测仪具有吹气流量监测与控制的功能，其结构与工作原理如图所示。
下列有关说法正确的是
A．该装置将电能转化为化学能
B．电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ
C．在电解液中迁移的微粒X可能是电子
D．电极Ⅱ的电极反应式可能是：O+H O+4e-→4OH-
2 2
【答案】B
【解析】从图中可以看出，电极Ⅰ中CHCHOH转化为CHCOOH，-CH-中的C元素由-1价升高到+3价，
3 2 3 2
则其为负极；电极Ⅱ中O 得电子产物与电解质作用生成HO，其为正极。负极反应为CHCHOH-4e-
2 2 3 2
+H O→CH COOH+4H+，正极反应为O+4e-+4H+=2H O。
2 3 2 2
A．由分析可知，电极Ⅰ为负极，电极Ⅱ为正极，则该装置为原电池，将化学能转化为电能，A不正确；
B．在原电池中，电流由正极沿导线流入负极，则该装置中，电流由电极Ⅱ经显示屏、处理器流向电极Ⅰ，
B正确；
C．在电解液中，负极产生H+，电解质溶液中的H+通过分隔膜迁移到正极，所以微粒X是H+，电子不可
能在溶液中迁移，C不正确；
D．由分析知，电极Ⅱ的电极反应式为：O+4e-+4H+=2H O，D不正确；
2 2
故选B。5．（2022·山东烟台·高三期中）如图是一种可实现氢气循环的新型电池放电工作原理。下列说法正确的是
A．放电时，N电极作正极
B．充电过程中Na+由右池通过交换膜向左池移动
C．放电时，N极电极反应式为4OH- -4e-=O ↑+2H O
2 2
D．充电时，M极与电源正极相连
【答案】D
【解析】由图可知：放电时N极作负极，氢气失电子，碱性溶液中电极反应式为H+2OH--2e-=2H O；反应
2 2
消耗氢氧根离子，钠离子剩余，电极M作正极，电极反应式为2H++2e- =H ↑，阳离子减少，故钠离子由右
2
池透过交换膜进入左池，充电时，电池的负极连接电源的负极作阴极，电池的正极连接电源的正极作阳极。
A．放电时N极上H 失去电子，发生氧化反应，所以N极是负极，A错误；
2
B．充电时M电极为阳极，N极为阴极，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，充电过程中
Na+会向负电荷较多的阴极N极区定向移动，即Na+由左池通过交换膜向右池移动，B错误；
C．放电时N极作负极，氢气失电子，碱性溶液中电极反应式为：H+2OH--2e-=2H O，C错误；
2 2
D．由上述分析可知：充电时M极接电源的正极，D正确；
故合理选项是D。
6．（2023·重庆·高三阶段练习）盐酸羟胺(NH OH⋅HCl)在水中完全电离为NH OH+和Cl−，可利用如下装置
2 3
来制备盐酸羟胺。以盐酸为离子导体，向两电极分别通入NO和H。下列说法正确的是
2
A．铂电极为正极
B．离子交换膜为阴离子交换膜，Cl−从左室移向右室C．含铁催化电极上的反应为：NO+3e−+4H+=NHOH+
3
D．每生成1mol盐酸羟胺电路中转移4mol e−
【答案】C
【解析】该装置的目的是制备盐酸羟胺，所以NO会被还原为NH OH+，则通入NO的电极为正极，通入氢
3
气的电极为负极，酸性环境中氢气被氧化为H+。
A．铂电极上通入氢气，发生氧化反应，为负极，A错误；
B．根据分析可知左侧电极上产生NH OH+，与Cl−结合生成盐酸羟胺，而Cl−有向右(负极)移动的趋势，未
3
避免Cl−都移动到右侧，离子交换膜应选用阳离子交换膜，B错误；
C．该装置工作时含铁催化电极上NO被还原为NH OH+，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为
3
NO+3e−+4H+=NHOH+，C正确；
3
D．含Fe的催化电极反应式为NO+3e−+4H++Cl-=NHOH•HCl,每生成1mol盐酸羟胺电路中转移3mol e−，D
2
错误；
综上所述答案为C。
7．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高三阶段练习）某燃料电池以乙醇为㜣料，空气为氧化剂，强碱溶液为电解
质组成，有关该电池的说法正确的是
A．放电时正极发生氧化反应
B．放电一段时间后，正极附近溶液的pH减小
C．放电时负极电极反应为：
D．消耗0.2mol乙醇，有1.2mol 转移
【答案】C
【解析】由题意可知，乙醇燃料电池中通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还
原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C HOH＋16OH－－12e－=2CO ＋11HO，通入氧气的一极为
2 5 2
正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O+4e－+2H O=4OH－。
2 2
A．由分析可知，放电时，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根
离子，A错误；
B．由分析可知，通入氧气的一极为正极，氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，正
极附近溶液的氢氧根离子浓度增大，溶液碱性增强，B错误；
C．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为C HOH＋16OH－－12e－=2CO ＋11HO，C正确；
2 5 2
D．由分析可知，放电时，通入乙醇的一极为负极，碱性条件下，乙醇在负极失去电子发生还原反应
生成碳酸根离子和水，电极反应式为C HOH＋16OH－－12e－=2CO ＋11HO，由电极反应式可知，消耗
2 5 2
0.2 mol乙醇，转移电子的物质的量为2.4mol，D错误；
故选C。
8．（2021·陕西·礼泉县第一中学高三开学考试）下列实验操作、现象及所得结论或解释均正确的是
选
实验操作 现象 结论或解释
项
在两支试管中分别加入等物质的量浓度的 溶液均变成红色，且
同浓度的 溶液
A 和 溶液，然后各滴加2滴酚酞 溶液颜色更深一
碱性更强
溶液 些
B
向 腐蚀覆铜板的废液X中加入少量的铁
未出现红色固体 X中一定不含
粉，振荡
铝箔熔化，失去光泽并滴
C 用坩埚钳夹住一块铝箔在酒精灯上加热 金属铝的熔点较低
落下来
用3mL稀硫酸与纯锌粒反应，再加入几滴 形成Zn—Cu原电池加
D 迅速产生无色气体
浓溶液 快了制取 的速率
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】A．等物质的量浓度的 和 溶液中滴加酚酞，碳酸钠溶液的颜色深说明其溶液中氢
氧根浓度大，碱性更强，故A正确；
B． 腐蚀覆铜板的废液中含有氯化铁，且其氧化性比氯化铜强，加入的铁粉先于氯化铁反应，因铁粉
少量，可能只与氯化铁反应，所以没出现红色固体不能说明不含有铜离子，故B错误；
C．铝箔加热过程中熔化，但同时迅速与氧气反应生成熔点较高的氧化铝将铝包裹，所以不会滴落，故C
错误；
D．稀硫酸与纯锌粒反应，再加入几滴 浓溶液后，硝酸根在酸性条件下具有强氧化性，优先与锌
粒发生反应，不能生成氢气，故D错误；故选：A。
9．（2022·上海市育才中学高三阶段练习）有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象
如下：
实验装置
装置一 装置二 装置三 装置四
b极有气体产
部分实验 a极质量减小， d极溶解，c极 电流从a极流
生，c极无变
现象 b极质量增大 有气体产生 向d极
化
由此可判断这四种金属的活动性顺序是A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．
a>b>d>c
【答案】C
【解析】装置一：形成原电池，a极质量减小，b极质量增加，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动
性顺序a＞b；
装置二：未形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；
装置三：形成原电池，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序
d＞c；
装置四：形成原电池，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序d＞a；
所以这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c；
故选：C。
10．（2021·山东潍坊·高三阶段练习）化学与生产、生活密切相关，下列说法错误的是
A．高纯硅晶体可用于制作太阳能电池
B．稀土永磁材料是电子通讯技术中的重要材料，稀土元素都是金属元素
C．生活中制作油条的口诀是“一碱、二矾、三钱盐”，其中的“碱”是烧碱
D．干电池低汞化、无汞化，有利于减少废电池造成的土壤污染
【答案】C
【解析】A．太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应，高纯硅晶体是一种良好的半导体
材料，故可用于制作太阳能电池，A正确；B．稀土元素都位于周期表中的过渡金属区，故稀土永磁材料是电子通讯技术中的重要材料，稀土元素都
是金属元素，B正确；
C．生活中制作油条的口诀是“一碱、二矾、三钱盐”，其中的“碱”是纯碱，和明矾中的Al3+发生双水
解反应产生CO，使油条疏松多孔，C错误；
2
D．由于Hg为重金属，重金属离子会污染土壤和地下水，故干电池低汞化、无汞化，有利于减少废电池造
成的土壤污染，D正确；
故答案为：C。
11．（2022·广东茂名·高三阶段练习）科学家研究了一种基于3D固态负极的铁铅单液流电池，反应方程式
为 ，电池装置图如图所示，下列相关说法正确的是
A．放电时， 在b电极发生氧化反
B．充电时，生成1mol Pb，可转化2mol
C．放电过程电解质溶液中的 由右室移向左室
D．充电时，a电极的电极反应式为
【答案】B
【解析】根据反应方程式 可知，放电时，a为负极，b为正极。
A．放电时，Pb在a电极失电子发生氧化反应，并生成PbSO ，右室是 得电子生成 ，A项错误；
4
B．根据得失电子守恒： ，生成1mol Pb，可转化2mol ，B项正确；
C．放电时，a为负极，b为正极，阳离子向正极移动，则 应从左室移向右室，C项错误；D．充电时，a电极为阴极，发生还原反应， ，D项错误；
故选B。
12．（2022·广东韶关·模拟预测）用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下图所示，下列有关说法不
正确的是。
A．电极1发生氧化反应
B．电池工作时， 向电极2移动
C．电池工作时，电极1附近溶液的pH值增大
D．电极2发生的电极反应为
【答案】C
【解析】液氨-液氧燃料电池示意图中，液氧是氧化剂，电极2为负极，液氨是还原剂，在负极上失去电子
被氧化为氮气，电极1是负极。
A．电极1是负极，NH 在负极发生氧化反应生成氮气，A正确；
3
B．电池工作时，钠离子是阳离子，向正极移动，电极2是正极，B正确；
C．电极1的反应式为 ，反应消耗氢氧根离子，pH值减小，C错误；
D．电极2为正极，在碱性下O 作氧化剂得到电子与水结合产生氢氧根离子，D正确；
2
答案选C。
13．（2022·福建·高三阶段练习）如图，科学家基于 易溶于 的性质，发展了一种无需离子交换膜
的新型氯流电池，可作储能设备，总方程式为： 。下列说
法正确的是A．放电时 溶液的 减小
B．放电时 透过多孔活性炭电极向 中迁移
C．充电时的阴极反应为
D．充电时，电路中每转移 ，理论上从 中释放
【答案】C
【解析】A．放电时总反应式为： ，则放电时 溶液的 不
变，A选项错误；
B．放电时，阴离子移向负极，即 透过多孔活性炭电极移向 溶液中，B选项错误；
C．根据总反应式可知，充电时的阴极反应为 ，C选项正确；
D．充电时，阳极反应式为： ，电路中每转移 ，理论上生成 进入到 中，
D选项错误；
答案选C。
核心考点二 电解原理的应用与相关计算
1．电解池工作原理(阳极为惰性电极)示意图2．电解池阳极和阴极的判定方法
(1)根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。
(2)根据电子的流向判断，输出电子的一极为阴极，输入电子的一极为阳极。
(3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。
(4)根据电解池两极产物判断，一般情况下：
①阴极上的现象是：析出金属(质量增加)或有无色气体(H )放出；
2
②阳极上的现象是：有非金属单质生成(呈气态的有Cl、O)或电极质量减小(活性电极作阳极)。
2 2
3．电解池电极反应式的书写步骤
[说明] 通常电极反应可以根据阳极材料和电解质溶液的性质进行判断，但在高考题中往往需要结合题给
信息进行判断。
4．可充电电池的答题4步骤
5．正确判断电解产物
(1)阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极作阳极，则电极材料失电子，电极溶解(注意：铁作阳极
溶解生成Fe2＋，而不是Fe3＋)；如果是惰性电极，则需看溶液中阴离子的失电子能力，阴离子放电顺序为
S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)。
(2)阴极产物的判断直接根据阳离子的放电顺序进行判断：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋
(水)。
6．恢复原态措施
电解后有关电解质溶液恢复原态的问题应该用质量守恒法分析。一般是加入阳极产物和阴极产物的化合物，
但也有特殊情况，如用惰性电极电解CuSO 溶液，Cu2＋完全放电之前，可加入CuO或CuCO 复原，而Cu2
4 3＋完全放电之后，应加入Cu(OH) 或Cu (OH) CO 复原。
2 2 2 3
7．突破电解定量计算的3种方法
电解的计算包括两极产物的定量计算、溶液 pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算等，无论
哪种计算都可采用下列3种方法：
方法一：根据总反应式
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
方法二：根据电子守恒
用于串联电路的阴阳两极产物、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目
相等。
方法三：根据关系式
根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系，得出计算所需的关系式。
例如由关系式法通过4 mol e－为基准可构建电极产物之间的如下关系式：
8．电解原理的应用
(1)电解饱和食盐水。
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl↑(氧化反应) 阴极反应式：2H＋＋2e－===H ↑(还原反应)
2 2
总反应方程式：2NaCl＋2HO 2NaOH＋H↑＋Cl↑
2 2 2
离子反应方程式：2Cl－＋2HO 2OH－＋H↑＋Cl↑
2 2 2
(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气
阳极：钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)。
阴极：碳钢网。
阳离子交换膜：①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。②将电解槽隔成阳极室和阴极室。
(2)电解精炼铜(3)电镀铜
(4)电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等
总方程式 阳极、阴极反应式
冶炼钠 2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl↑ 2Cl－－2e－===Cl↑，2Na＋＋2e－===2Na
2 2
冶炼镁 MgCl (熔融)=====Mg＋Cl↑ 2Cl－－2e－===Cl↑，Mg2＋＋2e－===Mg
2 2 2
冶炼铝 2Al O(熔融)=====4Al＋3O↑ 6O2－－12e－===3O ↑，4Al3＋＋12e－===4Al
2 3 2 2
考法 运用电解原理制备物质或分析装置原理(题型预测：选择题)
1．（2022·辽宁·沈阳二十中高三阶段练习）己二腈 是工业制造尼龙 的原料，利用丙烯
腈( ，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵 为盐溶液制备己二腈的电有机合成装置如
图所示。下列说法不正确的是A． 在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解
B．阴极区的电极反应为
C．当电路中转移 时，阳极室溶液质量减少
D．交换膜为阳离子交换膜
【答案】C
【解析】A．丙烯腈难溶于水，电解丙烯腈制备己二腈， 在电化学合成中作电解质，并有利于
丙烯腈的溶解，故A正确；
B．阴极区丙烯腈得电子生成己二腈，电极反应为 ，故B正确；
C．阳极发生反应 ，当电路中转移 时，放出0.25mol氧气，同时由有1mol氢离
子移入阴极室，所以阳极室溶液质量减少 ，故C错误；
D．氢离子通过交换膜由右向左移动，所以交换膜为阳离子交换膜，故D正确；
选C。
电解池中电极反应式的书写方法
(1)书写步骤
①首先注意阳极是活性材料还是惰性材料。
②分析确定溶液中所有阴阳离子并清楚放电顺序。
③根据放电顺序分析放电产物。
④根据电解质溶液的酸碱性确定电极反应式中是否有H＋、OH－或HO参与；最后配平电极反应式。
2(2)介质对电极反应式的影响
①在电解池电极方程式中，如果是H＋或OH－放电，则电解质溶液的酸碱性对电极反应式没有影响。
②酸性溶液反应物或生成物中均没有OH－。
③碱性溶液反应物或生成物中均没有H＋。
(3)电极产物的溶解性对电极反应式的影响。
电解MgCl 溶液时的阴极反应式应为：Mg2＋＋2HO＋2e－===Mg(OH) ↓＋H↑，而不是 2H＋＋2e－
2 2 2 2
===H ↑。
2
总反应离子方程式为：Mg2＋＋2Cl－＋2HO=====Mg(OH) ↓＋Cl↑＋H↑。
2 2 2 2
不能把电解MgCl 溶液的离子方程式写成：2Cl－＋2HO=====2OH－＋Cl↑＋H↑，忽视了生成难溶的
2 2 2 2
Mg(OH) 。
2
变式1 电解原理
1．（2022·江西吉安·高三阶段练习）氢氧化钾在医药、轻工业、电化工、纺织等领域有广泛的应用。实验
室以铁、石墨为电极，电解饱和 溶液(电解液滴有适量的酚酞)制备 、 等，电解装置如下图所
示：
下列说法正确的是
A．a电极材料是铁
B．阴极区电极反应：
C．当电路中有 电子转移时，就有 通过膜进入正极区
D．一段时间后整个电解池均变成红色
【答案】B
【解析】由图可知，a为阳极，氯离子失去电子发生氧化反应，2Cl－-2e－=Cl↑；b为阴极，水得到电子发
2生还原反应，2HO+2e- =2OH-+H ↑；
2 2
A．a电极为阳极，材料应该是惰性电极材料，不能是铁，A错误；
B．阴极区电极反应： ，B正确；
C．当电路中有 电子转移时，会有2mol钾离子进入阴极区，即有2mol×39g/mol= 通过膜进入阴
极区，C错误；
D．阳极区生成氯气，氯气和水生成漂白性次氯酸，会使有色物质褪色，D错误；
故选B。
变式2 电极方程式的书写
2．（2022·安徽安庆·高三阶段练习）我国科研团队研制出以 合金为负极的可充电 电池，放电
反应为 ，下列说法不正确的是
A． 合金作负极，电极反应为：
B．充电时，阳极电极反应式为：
C．放电时，每消耗156gK，可吸收67.2L (标准状况)
D．该电池的电解质为 水溶液
【答案】D
【解析】A．KSn合金作负极，电极反应为K-e-=K+，A正确；
B．充电时阳极上C失电子，与 反应生成CO，电极反应式为 ，B正确；
2
C．放电时，每消耗156gK即消耗4molK，则同时消耗3molCO ，即吸收67.2LCO (标准状况)，C正确；
2 2
D．由于K能与 溶液中的 反应，故电池的电解质不能用 溶液，D错误；
故答案选D。
变式3 电解反应原理的应用
3．（2022·广东·高三阶段练习）硫酸工业中用 溶液吸收尾气中的 ，吸收后的 和
混合溶液 ，进行电解再生 并制取硫酸的装置如下图所示。下列说法不正确的是A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜
B．阴极区发生的电极反应是
C．电解过程中，阳极区溶液的pH降低
D．外电路中每通过lmol ，阳极区溶液增重49g
【答案】D
【解析】装置中电解 和 混合溶液，阴极区发生反应2HSO +2e-=H ↑+2SO ，Na+通过a膜
2
移向阴极，阴极区产生 ；阳极区HSO 和SO 被氧化，其中一个发生反应SO +H O-2e-= SO
2
+2H+， HSO 和SO 通过b膜进入阳极区，最终生成硫酸溶液。
A．a为阳离子交换膜，使Na+通过，b为阴离子交换膜，使HSO 和SO 通过，A项正确；
B．阴极区发生还原反应，反应2HSO +2e-=H ↑+2SO ，B项正确；
2
C．电解过程中，阳极区HSO 和SO 被氧化得到硫酸溶液，溶液的pH降低，C项正确；
D．HSO 和SO 通过b膜进入阳极区，当转移lmol ，所以阳极区溶液增重并不是生成的0.5mol硫酸的
质量， D项错误；
故答案选D。
变式4 电解的膜化学原理
4．（2022·黑龙江·鹤岗一中高三阶段练习）在直流电场的作用下，双极膜可以将水解离，在阳膜、阴膜两
侧分别产生 和 。利用双极膜电催化 —甲醇耦合电解体系共同制甲酸根的装置如图所示，下列说法正确的是
A．电极A是阴极，电极表面发生氧化反应
B．阳极的电极反应式为
C．反应一段时间后，两极室溶液 均减小
D．双极膜靠近电极B一侧是阳膜
【答案】C
【解析】根据图示可知，在电极B上CHOH生成HCOO-，碳元素化合价从-2价变为+2价，因此电极B为
3
阳极，电极A为阴极，阳极上甲醇失电子结合氢氧根离子生成甲酸根离子，阴极上二氧化碳得电子结合氢
离子生成甲酸根离子。
A．根据分析可知，电极A为阴极，阴极上二氧化碳得电子被还原发生还原反应，A错误；
B．阳极上甲醇失电子，正确的电极反应式为CHOH-4e-+5OH-=HCOO-+4H O，B错误；
3 2
C．阳极电极反应式为CHOH-4e-+5OH-=HCOO-+4H O，阴极电极反应式为2CO+4e-+2H+=2HCOO-，阳极
3 2 2
处消耗氢氧根离子溶液pH减小，双极膜两侧生成的H+和OH-一样多，则阴极处生成的氢离子多于消耗的
氢离子，溶液pH减小，C正确；
D．双极膜在靠近电极B一侧生成了氢氧根离子，因此是阴膜，D错误；
故答案选C。
1．（2022·福建·莆田一中高三阶段练习）石墨烯基电催化 转化为 等小分子燃料的装置示意图如图
所示。下列叙述错误的A．a电极应该连接电源的正极
B．II室中每消耗 气体，I室就有 生成
C． 转化为 的反应为：
D．电催化过程溶液中的 由I室向II室迁移
【答案】B
【解析】该装置有外接电源则为电解池，a电极上HO转化为O，O元素失电子化合价升高，则a为阳极，
2 2
电极反应式为2HO-4e-=4H++ O ↑，b极 转化为 ，C元素化合价降低，b为阴极，电极反应式为
2 2
；
A．a电极上HO转化为O，O元素失电子化合价升高，则a为阳极，正极连接阳极，则a电极应该连接电
2 2
源的正极，A正确；
B．II室中CO 转化为CO、CH、C H 等，不是只生成CH，则每消耗 气体，转移电子不等于
2 4 2 4 4
8mol，I室电极反应式为2HO-4e-=4H++ O ↑，则无法确定生成O 的物质的量，B错误；
2 2 2
C．b极 转化为 ，C元素化合价降低，电极反应式为 ，C正确；
D．电解池中阳离子由阳极移向阴极，则溶液中的 由I室向II室迁移，D正确；
故选：B。
2．（2022·北京·高三专题练习）某课外小组同学为探究氨氮废水的处理方法，以0.005mol/L(NH )SO 溶液
4 2 4
模拟氨氮废水，设计了以下实验实验步骤 实验现象
一段时间后，检测阳极附近溶液中氨氮浓度并未显
1.如图装置进行电解
著变化
2.在氨氮废水中加入NaCl溶 阳极产生使湿润有色布条褪色的气体，一段时间
液，进行电解 后，氨氮检测浓度明显降低
有关叙述正确的是A．实验1由于氨氮浓度未显著变化，装置未发生电解反应
B．实验2中的氨氮浓度降低是由于生成的氯气氧化了NH
C．氨氮浓度降低时溶液酸性减弱
D．湿润有色布条褪色是由于Cl 的漂白性
2
【答案】B
【解析】A．实验1虽然氨氮浓度未显著变化，但有电解质溶液，所以电解了水，A错误；
B．实验2阳极产生使有色布条褪色的气体，为氯气，同时测得氨氮浓度降低，说明氯气和NH 发生了反
应，B正确；
C．电解生成氯气的同时阴极H+放电，而氯气与NH 反应生成H+，2NH +3Cl=N +6Cl-+8H+，消耗3mol
2 2
氯气，生成8mol氢离子，而生成3mol氯气的同时有3mol氢气生成，即同时消耗了6molH+，最终还能剩
余2mol氢离子，溶液酸性增强，C错误；
D．湿润有色布条褪色是由于Cl 与水生成HClO的漂白性，氯气并没有漂白性，D错误；
2
综上所述答案为B。
3．（2022·湖南·高三阶段练习）2022年7月，中科院在锌碘液流可充电电池领域研究中取得重要进展。该
研究引入了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，其单体为NVP，NVP可结合I，经一系列变化生成可溶性聚碘配合物
2
NVP－2I ，有效提高锌碘液流电池碘正极容量，避免了电池改进前I+I-=I 导致I-利用率降低，其工作原
2
理如图所示。下列说法不正确的是A．充电时，a极为阴极
B．将该电池用于铁制品的腐蚀防护，应将电极b与铁制品相连
C．电池改进前，放电时1molI ，转化为I-，转移2mol电子
D．放电时，b极反应：2I+NVP－I+2e-=NVP－2I
2 2
【答案】B
【解析】A．放电时a极由 变为 ，发生氧化反应，做负极，充电时，发生还原反应做阴极，故A正
确；
B．外加电流法防腐，应将被保护的金属与外接电源的负极相连，故B错误；
C． ，放电时1 转化为 ，转移2 电子，故C正确；
D．b极得电子，发生还原反应， ，故D正确；
故本题选B。
4．（2022·黑龙江·哈尔滨三中高三期中）用铂电极进行电解，下列说法中正确的是
A．电解NaCl溶液时，溶液的pH减小
B．电解 溶液时，在阳极和阴极析出产物的物质的量之比为2:1
C．电解HCl溶液时，溶液浓度将减小
D．电解饱和 溶液时，溶液浓度将增大，pH不变
【答案】C
【解析】A．铂电极进行电解NaCl溶液时，阴极H+放电，消耗H+，故溶液的pH增大，故A错误；
B．惰性电极铂电极电解稀硫酸，实质为电解水，氢离子在阴极放电生成氢气，氢氧根离子在阳极放电生
成氧气，在阳极（O）和阴极（H）析出产物的物质的量之比为1:2，故B错误；
2 2C．铂电极电解HCl溶液时，阴极H+放电，阳极Cl-放电，实质为电解氯化氢自己，故电解溶液浓度将减小，
故C正确；
D．铂电极电解饱和 溶液时，实质为电解水，故溶液浓度将增大，阴极H+放电，消耗H+，故溶液
的pH增大，故D错误；
故选C。
5．（2021·全国·高三专题练习）用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质(方括号内
物质)，能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是
A．AgNO[AgNO] B．NaOH[HO]
3 3 2
C．NaCl[NaCl] D．CuSO [Cu(OH) ]
4 2
【答案】B
【解析】A．电解硝酸银溶液，总电极反应式为4AgNO＋2HO 4Ag＋O↑＋4HNO，恢复到原来的成分
3 2 2 3
和浓度，需要加入Ag O，故A错误；
2
B．电解NaOH溶液，实质上电解水，恢复到原来的成分和浓度，需要加入一定的水，故B正确；
C．电解NaCl溶液，总电极反应式为2NaCl＋2HO 2NaOH＋H↑＋Cl↑，恢复到原来的成分和浓度，需
2 2 2
要通入一定量的HCl气体，故C错误；
D．电解硫酸铜溶液，总电极反应式为2CuSO ＋2HO 2Cu＋O↑＋2HSO ，恢复到原来的成分和浓度，
4 2 2 2 4
需要加入一定量的CuO或CuCO，故D错误；
3
答案为B。
6．（2021·江苏·东台创新高级中学高三阶段练习）我国科学家发明了一种500℃时，在含氧离子( )的熔
融碳酸盐中电解甲烷的方法，实现了无水、零排放的方式生产 和C，反应原理如图所示。下列说法不正
确的是A．X为电源的正极
B． 电极上发生的电极反应方程式为
C．该条件下，每产生22.4L ，电路中转移 电子
D．电解一段时间后熔融盐中 的物质的量不变
【答案】C
【解析】由图可知该装置为电解池，Ni电极上CO →C，C的化合价降低、发生了得电子的还原反应，则
Ni电极为阴极，Ni-YSZ电极为阳极，阳极上CH 失电子生成H 和CO，阳极电极反应式为CH+2O2--4e-
4 2 2 4
═2H +CO ，总反应为CH 2H+C，电解池的阳极与电源正极X相接、阴极与电源的负极Y相接，据
2 2 4 2
此分析解答。
A．由上述分析可知，Ni电极为阴极，Ni-YSZ电极为阳极，则X为电源的正极，Y为电源的负极，故A
正确；
B．Ni电极为电解池的阴极，阴极上CO 得电子生成C和O2-，电极反应为CO +4e-═C+3O2-，故B正确；
C．题中温度为500℃，不是标准状况，无法计算氢气的物质的量和电路中转移电子的物质的量，故C错误；
D．电解池的总反应为CH 2H+C，则电解一段时间后熔融盐中O2-的物质的量不变，故D正确；
4 2
故选C。
7．（2022·全国·高三专题练习）中科院最新研发出的以KOH溶液为电解液， CoP和Ni P纳米片为催化电
2
极材料，电催化合成苯胺的装置如下图所示。下列说法正确的是A．阳极区溶液的pH不断增大
B．若用铅蓄电池作为电源，Ni P 极应连接铅蓄电池的Pb极
2
C．CoP极的电极反应式为C HNO + 6e- + 4H O = C HNH + 6OH-
6 5 2 2 6 5 2
D．电解液可换成稀硫酸溶液
【答案】C
【解析】Ni P电极C H O 变为 发生了氧化反应，在电解池的阳极，该极与电源的正极相连。而CoP
2 6 12 6
这一极为阴极，与电源的负极相连。阴极的反应为C HNO + 6e- + 4H O = C HNH + 6OH-，阳极反应为
6 5 2 2 6 5 2
C H O- 24e- + 36OH-=6 +24H O。
6 12 6 2
A．根据电极反应阳极区消耗OH-导致pH降低，A项错误；
B．铅蓄电池的Pb为负极应该与CoP相连，B项错误；
C．已知分析，电极反应为C HNO + 6e- + 4H O = C HNH + 6OH-，C项正确；
6 5 2 2 6 5 2
D．电解质换成稀硫酸两电极的反应发生变化，阴极无法产生OH-而阳极也无法产生 ，D项错误；
故选C。
8．（2022·北京·北师大实验中学高三期中）为探究电解过程中的放电规律，某研究小组进行下列实验：
序
阳极材料 阴极材料 电解质 阳极产物 阴极产物
号
① 石翅 石墨 熔融
② 石墨 石墨 溶液
③ 石噩 石墨 溶液
④ 铜 石墨 溶液⑤ 石墨 石墨 溶液
下列说法不正确的是A．对比②⑤可知，阴极放电顺序是：
B．对比③⑤可知，阳极放电顺序是：
C．对比③④可知，阳极是铜时，会先于溶液中的离子放电
D．对比①⑤可知，电解得到金属只能用熔融态，不能用水溶液
【答案】D
【解析】在电解池的电解质溶液中，得电子能力强的离子优先放电，电解池的阳极若是活泼电极，则金属
电极本身失电子，发生氧化反应，此时不会发生电解质溶液中的离子放电情况，根据对照试验结合电解池
的工作原理以及放电顺序知识来回答即可。
A．根据②知道氢离子的氧化性强于钠离子，根据⑤知道铜离子的氧化性强于氢离子，得电子能力强(氧化
性强)的离子优先放电，所以对比②⑤可知，阴极放电顺序是：Cu2＋＞H＋＞Na＋，故A正确；
B．根据③知道阳极上离子放电顺序是：OH-＞ ，根据⑤知道，离子放电顺序是：Cl-＞OH-，所以阳极
离子放电顺序是Cl-＞OH-＞ ，故B正确；
C．电解池的阳极若是活泼电极，则金属电极本身失电子，发生氧化反应，对比③④可知，阳极是铜时，
会先于溶液中的离子放电，故C正确；
D．①⑤用到的电解质成分不一样，铜离子优先于钠离子放电，但是电解得到金属不一定只能用熔融态，
电解氯化铜溶液也是得到金属铜，故D错误；
故选：D。
9．（2021·广西·河池高中高三阶段练习）下列有关金属冶炼的原理，错误的是
A． B．
C．Fe O+3CO 2Fe+3CO D．2NaCl(熔融) 2Na+Cl ↑
2 3 2 2
【答案】B
【解析】A．Hg活动性比较弱，采用热分解方法制取，故符合Hg的冶炼方法，A正确；
B．Al是活泼金属，采用电解方法治炼，方程式方法不符合反应事实，B错误；C．Fe是比较活泼的金属，采用热还原方法治炼，该方法符合Fe的冶炼方法，C正确；
D．Na是活泼金属，采用电解方法治炼，该方法符合Na的冶炼方法，D正确；
故合理选项是B。
10．（2022·黑龙江·佳木斯一中高三期中）下列有关工业生产的叙述正确的是
A．工业上通常采用电解熔融的MgO制得金属Mg
B．空气吹出法是海水提溴的常用方法，其中用到氯气作还原剂
C．电解饱和食盐水制烧碱采用阳离子交换膜法，可防止阴极室产生的OH-进入阳极室
D．电解精炼铜时，同一时间内阳极减少的质量一定等于阴极增加的质量
【答案】C
【解析】A．MgO熔点较高，能耗较大，工业上一般电解熔融MgCl 制取Mg，A错误；
2
B．海水提溴时氯气作的氧化剂，B错误；
C．电解饱和食盐水制烧碱采用阳离子交换膜法，可防止阴极室产生的OH-进入阳极室，避免与氯气发生
反应，C正确；
D．阳极上比Cu活泼的金属先放电，然后Cu再放电，而阴极只有Cu析出，根据电子转移守恒，同一时间
内阳极减少的质量不一定等于阴极增加的质量，D错误；
综上所述答案为C。
11．（2022·广东·高三阶段练习）利用下图装置进行电镀实验。电镀液为0.1mol/LCuSO 和过量1mol/L氨
4
水混合液。实验发现：一段时间后阴极表面有致密红色固体。下列说法不正确的是
A．欲检验电镀液中是否有Fe元素，可从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴 溶液
B． 存在配位键，配体是 ，配位数是4
C．实验前可用盐酸除掉铁制镀件上的油污D． 生成 ， 小， 缓慢析出，镀层更致密
【答案】C
【解析】题干装置是一个在铁制镀件上镀铜的装置，铜片与电源正极相连，作阳极，其电极反应为：
Cu-2e-=Cu2+，铁制镀件与电源负极相连，作阴极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu，据此分析解题。
A．欲检验电镀液中是否有Fe元素，可从阴极区取少量溶液于试管中，再滴入2滴 溶液，若
生成蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2+，A正确；
B．配位键是指一方原子提供孤电子对，另一原子提供空轨道而形成的共价键，则 存在配位
键，其中提供孤电子对的一方为配体，即配体是 ，每个NH 与Cu2+形成一个共价键，则配位数是4，
3
B正确；
C．油脂在碱性条件下能够完全水解而溶解除去，且盐酸不能促进油脂水解，还能腐蚀铁制镀件，故实验
前可用NaOH溶液来除掉铁制镀件上的油污，C错误；
D． 生成 ，存在 Cu2++4NH，从而使得 小， 缓慢析出，镀
3
层更致密，D正确；
故答案为：C。
12．（2022·广东·高三阶段练习）电解原理在工业生产中应用广泛，下列有关电解原理的应用正确的是
A．工业上用电解饱和食盐水制备烧碱、氯气等化工原料
B．可通过电解熔融 冶炼铝
C．电镀时，镀层金属作阴极，待镀金属作阳极
D．电解精炼铜时，阳极减少的质量一定等于阴极增加的质量
【答案】A
【解析】A．烧碱、氯气等重要化工原料是通过氯碱工业，即电解饱和食盐水得到的，选项A正确；
B． 是分子晶体，熔融状态不能电离出 ，不能通过电解 得到铝，选项B错误；
C．电镀时，待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，选项C错误；
D．电解精炼铜时，阳极活泼金属杂质先发生电极反应，而阴极只有铜析出，阳极减少的质量不等于阴极
增加的质量，选项D错误；
答案选A。13．（2021·安徽·高三阶段练习）用蒸馏法淡化海水消耗大量能源，成本很高。下图是一种较经济的电渗
析法，从海水中得到淡水，下列说法正确的是
A．乙处电极接电源的负极
B．丙处出来的为淡水
C．甲处发生氧化反应
D．丁处出来的液体中加入硝酸银溶液，没有沉淀
【答案】B
【解析】电渗析法利用的是电解池原理，依据离子移动方向，乙处为阳极，接电源的正极；甲处为阴极，
接电源的负极，发生还原反应，结合电解池原理及反应实质分析解答。
A．乙处为阳极，接电源的正极，A错误；
B．依据离子移动标向，中间阴阳离子都分别通过阴阳膜移走，所以可知丙处得到的是淡水，B正确；
C．甲处为阴极，接电源的负极，发生还原反应，C错误；
D．丁处是浓盐水，存在大量的氯离子，所以加入硝酸银溶液，有 沉淀，D错误；
故选B。
14．（2022·全国·高三专题练习）电渗析法是海水淡化的方法之一，具有选择性离子交换膜交错排列构成
的多层式电渗析槽，其工作原理如图所示(a、b为不同离子交换膜)。下列有关说法错误的是
A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜B．阴极区电极反应式为
C．X为淡盐水，Y为浓盐水
D．该方法可得到副产品NaOH
【答案】A
【解析】A．根据题意，图中左侧是电解池的阳极，阴离子向左侧迁移，相反阳离子向右侧迁移，则a为
阴离子交换膜，b为阳离子交换膜，A项错误；
B．阴极区电极反应式为 ，B项正确；
C．X为淡盐水，Y为浓盐水，C项正确；
D．根据电解原理可知，该方法可得到副产品NaOH，D项正确。
故选A。
核心考点三 金属的腐蚀与防护
1．金属腐蚀两种类型比较
(1)析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性
正极反应 2H＋＋2e－===H ↑ O＋2HO＋4e－===4OH－
2 2 2
负极反应 Fe－2e－===Fe2＋
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH) ↓
2
其他反应 4Fe(OH) ＋O＋2HO===4Fe(OH)
2 2 2 3
Fe(OH) 失去部分水转化为铁锈
3
2．金属的三种防护措施
(1)改变金属内部结构：如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢合金，具有很强的抗腐蚀性。
(2)覆盖保护层：在金属的表面覆盖保护层如涂防锈漆、油脂、搪瓷、加塑料保护层及电镀等可阻止金属与
周围可发生反应的物质接触。
(3)使用电化学保护法：
①利用原电池原理——牺牲阳极的阴极保护法
②利用电解池原理——外加电流的阴极保护法
考法 运用电化学原理分析金属的腐蚀与防护(题型预测：选择题)1．（2022·广东·肇庆市第一中学高三期中）某种 合金在硫酸盐还原菌 存在条件下腐蚀的机理如图
所示。
涉及的部分反应：
下列说法正确的是
A．电化学腐蚀中正极的电极反应为
B． 对金属的腐蚀作用是在有氧环境下进行的
C．在 作用下， 腐蚀后最终会生成
D．当 在 作用下转化为 时，理论上净消耗水
【答案】D
【解析】A．由图可知该电化学腐蚀负极电极反应为： ，故A错误；
B．硫酸根在硫酸盐还原菌 作用下转化成硫离子，硫离子再与 结合成FeS，若有氧气存在会将
氧化，不利于硫酸根转化成硫离子，故B错误；
C．由图中信息可知在 作用下， 腐蚀后最终会生成FeS，故C错误；
D． 在 作用下转化为 时，转移电子数为8mol，结合已知反应可知消耗水的物质的量为
8mol，而 发生已知反应3时生成4mol水，则净消耗水4mol，故D正确；故选：D。
判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有
防腐措施的腐蚀。
(2)对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。
(3)活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。
(4)对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。
变式1 金属的腐蚀原理
1．（2022·北京·海淀实验中学高三阶段练习）实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
实验Ⅰ
5min时的现象：铁钉表面及周边未见明显变化。
25min时的现象：铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，有少量红棕色铁锈生成。
实验Ⅱ
5min时的现象：铁钉周边出现红色区域，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
25min时的现象：铁钉周边红色加深，区域变大，未见蓝色出现，锌片周边未见明显变化。
下列说法不正确的是
A．实验Ⅱ中Zn保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
C．实验Ⅰ的现象说明 溶液与Fe反应生成了
D．若将Zn片换成Cu片，推测Cu片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色
【答案】C
【解析】A．实验Ⅰ中Fe作负极，碳作正极，实验Ⅱ中Zn作负极，Fe作正极，所以实验Ⅱ中Zn保护了
Fe，铁的腐蚀速率比实验Ⅰ慢，A正确；
B．实验Ⅱ中Fe作正极，在正极氧气得电子发生还原反应，其电极反应式为 ，
B正确；
C．实验Ⅰ的现象不能说明 溶液与Fe反应生成了 ，25min时蓝色区域的出现也可能是因
为Fe失去电子生成 ， 溶液与 发生反应生成蓝色沉淀，C错误；
D．若将Zn片换成Cu片，Fe比Cu活泼，Fe作负极，Cu作正极，可推测Cu片上氧气得电子发生还原反
应生成氢氧根离子，Cu片周边出现红色，铁钉失电子发生氧化反应生成 ， 与 溶液反
应，使其周边出现蓝色，D正确。
故选C。
变式2 金属的腐蚀原因探究
2．（2022·安徽·蒙城第一中学高三阶段练习）用如图甲所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测
定具支锥形瓶中压强(p)随时间变化关系以及溶解氧(DO)随时间变化关系的曲线如图乙和丙所示，下列说法
不正确的是A．整个过程中，负极电极反应式均为
B． 时，压强增大主要是因为产生了
C． 时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀
D． 时，正极电极反应式为
【答案】C
【解析】Fe在酸性环境下会发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增大；若介质的酸性很弱或呈
中性，并且有氧气参与，此时Fe就会发生吸氧腐蚀，吸收氧气，会导致锥形瓶内压强减小。
A．锥形瓶内Fe粉和C粉构成了原电池，Fe粉作为原电池的负极，发生的电极反应式为 ，
故A正确；
B． 的溶液，酸性较强，因此锥形瓶中的Fe粉发生析氢腐蚀，产生氢气，会导致锥形瓶内压强增
大，故B正确；
C．若 时只发生吸氧腐蚀，则锥形瓶内的压强会有所下降，而图中 时，锥形瓶内的压强几
乎不变，说明除了吸氧腐蚀，Fe粉还发生了析氢腐蚀，消耗氧气的同时还产生了氢气，因此锥形瓶内压强几乎不变，故C错误；
D．由图可知， 时，锥形瓶内溶解氧减少，且锥形瓶内气压减小，说明发生了消耗氧气的吸氧腐
蚀，正极电极反应式为 ，故D正确；
答案选C。
变式3 金属的防护
3．（2022·上海长宁·二模）下列有关金属腐蚀的说法中正确的是
A．银质奖牌久置后表面变暗是因为发生了电化腐蚀
B．因为二氧化碳普遍存在， 所以钢铁的电化腐蚀以析氢腐蚀为主
C．无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀， 总是金属被氧化
D．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：
【答案】C
【解析】A．银质奖牌久置变暗是由于与空气中的硫化氢气体反应生成了黑色的硫化银，不是电化腐蚀，A
错误；
B．钢铁在潮湿空气中的腐蚀以吸氧腐蚀为主，B错误；
C．金属腐蚀的实质是金属失电子，故总是金属被氧化，C正确；
D．钢铁吸氧腐蚀正极反应为： ，D错误；
故选C。
1．（2022·河南·郑州外国语学校高三阶段练习）事物的变化都有两面性。下列关于金属的腐蚀和防护说法
错误的是
A．银首饰表面变黑属于电化学腐蚀
B．食品袋里含炭粉、铁粉和食盐的除氧剂既能除氧又能除水
C．为保护轮船的外壳，常在外壳上镶入锌块
D．利用阳极氧化法处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜而防腐
【答案】A
【解析】A．银首饰表面变黑，与空气中硫化氢反应生成硫化银，为化学腐蚀，故A错误；
B．食品包装袋中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，其脱氧原理与钢铁的吸氧腐蚀相同，
故B正确；C．Zn的活泼性比铁强，形成原电池时，Fe被保护，常在轮船的外壳上镶入锌块保护外壳，故C正确；
D．Al很活泼易被腐蚀，利用阳极氧化法处理铝制品的表面使之形成致密的氧化膜保护内部金属而防腐，
故D正确；
故选A。
2．（2022·全国·高三专题练习）厌氧腐蚀是指在缺乏氧气的深层潮湿土壤中，存在的硫酸盐还原菌会附着
在钢管表面促进钢铁的腐蚀，其反应原理如图所示。下列说法错误的是。
A．厌氧腐蚀属于化学腐蚀
B．负极的电极反应式：Fe-2e-=Fe2+
C．每生成1molFeS，最终转移的电子数为8N
A
D．镀锌钢管破损后仍能减缓钢管的腐蚀
【答案】A
【解析】A．钢管中含有碳元素，铁、碳与潮湿的土壤形成原电池，则厌氧腐蚀属于电化学腐蚀，A项错
误；
B．根据图象可知，铁失去电子生成亚铁离子，发生氧化反应，作负极，电极反应式为Fe-2e-=Fe2+，B项正
确；
C．硫酸根离子变为硫离子时，转移8个电子，则每生成1 mol FeS，最终转移的电子数为8N ，C项正确；
A
D．镀锌的钢管破损后锌比铁活泼，锌作负极，保护铁不被腐蚀，D项正确；
答案选A。
3．（2022·广东茂名·高三阶段练习）用如图1所示装置及试剂进行铁的电化学腐蚀实验探究，测定具支锥
形瓶中压强(p)随时间变化关系的曲线如图2所示，下列说法错误的是A．pH=2.0时，压强增大是因为生成H
2
B．pH=4.0时，不发生析氢腐蚀，只发生吸氧腐蚀
C．pH=6.0时，正极主要发生电极反应式为
D．整个过程中，负极电极反应式为
【答案】B
【解析】A．铁的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀和析氢腐蚀，pH=2.0时，压强增大说明气体量增多，是因为
发生析氢腐蚀生成H，A项正确；
2
B．pH=4.0时，压强变化不大，说明既发生析氢腐蚀，又发生吸氧腐蚀，使得气体的量变化不大，B项错
误；
C．pH=6.0时，压强变小，主要发生吸氧腐蚀，正极主要发生O 的还原反应，电极反应式为
2
，C项正确；
D．整个过程中，铁作负极，发生氧化反应，所以负极电极反应式为 ，D项正确；
故选B。
4．（2022·上海市宝山中学高三期中）钢铁在中性条件下发生电化学腐蚀时，正极上的电极反应式为
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】钢铁在中性条件下发生电化学腐蚀时，正极上氧气得电子生成OH－，正极的电极反应式为O＋4e
2
－＋2HO＝4OH－，B项正确。
2答案选B。
5．（2022·上海松江·一模）利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护，下列说法错误的是
A．若X为锌棒，开关K置于M处，可减缓铁的腐蚀
B．若X为锌棒，开关K置于M处，海水 降低
C．若X为碳棒，开关K置于N处，可减缓铁的腐蚀
D．若X为碳棒，开关K置于N处，碳棒上发生氧化反应
【答案】B
【解析】若开关K置于M处时，形成原电池；若开关K置于N处时，形成电解池。
A．若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，铁得电子做正极被保护，A正确；
B．若X为锌棒，开关K置于M处，形成原电池，总方程式为2Zn+O +2H O=2Zn(OH) ↓，海水pH几乎不
2 2 2
变，B错误；
C．若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，铁作阴极，被保护，可减缓铁的腐蚀，C正确；
D．若X为碳棒，开关K置于N处，形成电解池，碳棒做阳极，失去电子发生氧化反应，D正确；
故答案为：B。
6．（2022·辽宁·高三专题练习）实验室利用如下装置模拟探究铝制品表面出现白斑的腐蚀现象。下列说法
正确的是
A．活性炭上发生氧化反应
B．电子从活性炭经电流表流向铝箔
C．NaCl既是离子导体又是电极反应物
D．总反应为4Al +3O + 6H O =4Al( OH) ，生成的Al(OH) 进一步脱水形成白斑
2 2 3 3【答案】D
【解析】该装置为原电池，铝易失电子发生氧化反应而作负极，碳作正极，发生吸氧腐蚀，电子从负极流
向正极，阴离子向负极移动，据此分析。
A．碳作正极，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，则正极的反应为2HO+O+4e-═4OH-，发生还原反应，
2 2
故A错误；
B．铝易失电子做负极，碳作正极，电子从负极流向正极，则电子从铝箔经电流表流向活性炭，故B错误；
C．负极电极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式O+2H O+4e-═4OH-，NaCl不是电极反应物，故C错误；
2 2
D．负极电极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式O+2H O+4e-═4OH-，总反应方程式为：
2 2
4Al+3O +6H O═4Al(OH) ，生成的Al(OH) 分解生成Al O，则白斑的主要成分可能是Al O，故D正确；
2 2 3 3 2 3 2 3
故选：D。
7．（2022·上海市杨浦高级中学高三阶段练习）关于金属的腐蚀与防护，下列说法正确的是
A．图①：铁丝发生吸氧腐蚀
B．图②： M可用石墨代替
C．图③：若电源断开闸门发生吸氧腐蚀
D．图③：N不可选石墨
【答案】C
【解析】A．铁丝发生吸氧腐蚀也需要水参加，图①干燥的空气中没有水分，故A错误；
B．图②采用的是牺牲阳极的阴极保护法，金属M必须比铁活泼才可以，则M不可用石墨代替，故B错误；
C．图③采用的是外加直流电源保护法，若电源断开，则钢铁闸门和周围的海水形成原电池，发生的是吸
氧腐蚀，故C正确；
D．图③采用的是外加直流电源的阴极保护法，辅助电极N为阳极，可以是惰性电极石墨，则N可选石墨，
故D错误；
答案C。
8．（2022·全国·高三专题练习）用压强传感器探究生铁分别在pH=2.0、4.0和6.0的酸性溶液中发生电化
学腐蚀，得到反应体系气体压强与时间的关系如图。有关叙述错误的是A．负极的电极反应式均为：Fe-2e-=Fe2+
B．pH=2.0时，生铁主要发生析氢腐蚀
C．pH>4.0时，生铁主要发生吸氧腐蚀
D．一般情况下，化学腐蚀比电化学腐蚀普遍的多
【答案】D
【解析】生铁是由铁和C组成的合金，易发生电化学腐蚀，其中铁作负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，C
作正极，电极反应随溶液pH的变化而不同，强酸性时为2H++2e-=H ↑，弱酸性或中性、碱性时为2HO+4e-
2 2
+O =4OH-。
2
A．由分析可知，负极失电子，负极为铁，电极反应式为：Fe-2e - =Fe2+，A正确；
B．pH=2.0时，溶液酸性较强，生铁发生析氢腐蚀，使得气压增大，B正确；
C．pH=4.0时，若只发生吸氧腐蚀，气压应下降，而图中pH=4.0时，气压几乎不变，说明除了发生吸氧腐
蚀，还发生了析氢腐蚀，当pH>4.0时，气压减小，生铁主要发生吸氧腐蚀，C正确；
D．一般情况下电化学腐蚀比化学腐蚀普遍的多，D错误；
故答案为：D。
9．（2021·新疆乌鲁木齐·二模）如图所示实验能达成相应目的的是（ ）
A．研究温度对化学平衡的影响
B．验证铁钉能发生析氢腐蚀C．用海水制取淡水
D．制取乙酸乙酯
【答案】A
【解析】A．2NO NO 是一个放热反应，当温度降低时，平衡向正反应方向移动，生成更多无色的
2 2 4
NO，当温度升高时，平衡向逆反应方向移动，生成更多红棕色的NO 。本题中将NO 球分别浸泡在冷水
2 4 2 2
和热水中，可以通过观察两球的颜色来判断平衡是否发生了移动，可达到实验目的，A项正确；
B．铁钉在食盐水中发生的是吸氧腐蚀，不是析氢腐蚀，B项错误；
C．冷凝管中冷水应当从下口进入，上口流出。而本题中冷水从上口流出，下口流出，不符合实验操作规
定，C项错误；
D．本题中右侧导管伸入碳酸钠溶液的液面下易发生倒吸，不符合实验操作规定，D项错误；
答案选A。
10．（2022·辽宁·高三专题练习）下列对生铁片锈蚀对比实验的分析正确的是
序
① ② ③
号
实
验
现
8小时未观察到明显锈蚀 8小时未观察到明显锈蚀 1小时观察到明显的红褐色锈蚀
象A．对比实验①②③，说明苯能隔绝O
2
B．实验①中，生铁片未见明显锈蚀的主要原因是缺少O
2
C．实验②中，NaCl溶液中溶解的O 不足以使生铁片明显锈蚀
2
D．实验③中，属于铁的吸氧腐蚀，正极发生氧化反应，电极反应为：O+4e-+2H O=4OH-
2 2
【答案】C
【解析】铁的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀两种，电化学腐蚀比化学腐蚀要快，该题研究生铁的锈蚀，为
发生电化学腐蚀，发生了原电池反应，从原电池的形成条件来判断：有两个活泼性不同的电极、电解质溶
液、闭合回路，金属腐蚀时还有有空气，反应中铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2+，在正极上发生吸氧
腐蚀，电极反应为：O+2H O+4e-=4OH-，据此分析解答。
2 2
A．对比①②③，说明生铁腐蚀，碳为正极，铁为负极，需足量O 和水，由实验③可知，苯不能隔绝O，
2 2
故A错误；
B．原电池的形成条件：有两个活泼性不同的电极、电解质溶液、闭合回路，金属腐蚀时还有有空气，苯
隔绝空气也难以腐蚀，实验①中，生铁片未明显锈蚀的原因之一是缺少HO，故B错误；
2
C．实验②中，铁能发生电化学腐蚀，但氧气难溶于水，NaCl溶液中溶解的O 不足以使生铁片明显锈蚀，
2
故C正确；
D．实验③中，铁是负极，发生氧化反应，生成Fe2+，负极反应：Fe-2e-=Fe2+，在正极上发生还原反应，，
电极反应为：O+2H O+4e-=4OH-，故D错误；
2 2
故选：C。
核心考点四 高考新装置——“膜电池”
1．阳离子交换膜的使用原理
阳离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负电荷的基团，阳离子可以自由通过孔道，而阴离子移动到孔
道处，受到孔道带负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．阴离子交换膜的使用原理
阴离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带正电荷的基团，阴离子可以自由通过孔道，而阳离子移动到孔
道处，受到孔道带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。
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．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。
例如离子交换膜法淡化海水的实验装置如图：
阳极室中的电极反应为2Cl－－2e－===Cl↑，剩余Na＋，要维持阳极室内电荷守恒，则Cl－通过a膜进入阳
2
极室，故a为阴离子交换膜，阴极室中的电极反应为2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，反应生成OH－，要维持
2 2
阴极室内电荷守恒，则Na＋通过b膜进入阴极室，故b为阳离子交换膜。
考法 运用离子交换膜的原理分析原电池和电解池的基础知识(题型预测：选择
题)
1．（2022·河北·张家口市第一中学高三期中）全钒液流电池的工作原理如下图。下列说法不正确的是
A．放电时负极反应式：
B．充电时阳极的 降低
C．电池总反应：
D．放电时正极每消耗2mol ，负极区便有2mol 通过质子交换膜移向正极区
【答案】D
【解析】根据参加反应微粒的化合价的变化可知，反应中V2＋离子被氧化，是电源的负极，左侧V元素化合价降低，被还原，是电源的正极反应，电池反应为VO +V2++2H+ VO2++V3++H O。放电时，右侧为
2
负极，电极反应式为 ，左侧为正极，电极反应式为 ；充电时，右侧
为阴极，电极反应式为 ，左侧为阳极，电极反应式为 。
A．放电时，负极反应为V2＋−e−=V3＋，A正确；
B．充电时阳极的电极反应为VO2+-e-+H O= VO +2H+，氢离子浓度增大，pH降低，B正确；
2
C．电池总反应为VO +V2++2H+ VO2++V3++H O，C正确；
2
D．放电时，若转移1mol电子，正极会消耗 ，因为氢离子要平衡电荷，则有 从右往左通
过质子交换膜，D错误；
故选D。
常见膜化学：
(1)膜的作用：阳离子交换膜允许阳离子通过，不允许阴离子通过；阴离子交换膜允许阴离子通过，不允许
阳离子通过；质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域内某些离子间的反应。
(2)阴、阳离子交换膜的判断
①看清图示，是否在交换膜上标注了阴、阳离子，是否标注了电源的正、负极，是否标注了电子流向、电
荷流向等，明确阴、阳离子的移动方向。
②根据原电池、电解池中阴、阳离子的移动方向，结合题意中给出的制备、电解物质等信息，找出物质生
成或消耗的电极区域、确定移动的阴、阳离子，从而推知离子交换膜的种类。
变式1 使用阳离子(或质子)交换膜的电化学装置
1．（2022·福建·上杭一中高三期中）用隔膜电解法处理高浓度乙醛废水的原理是使乙醛分别在两极发生反
应，转化为乙醇和乙酸。实验室中，以一定浓度的乙醛-Na SO 溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理
2 4
过程，其装置示意图如图所示(电极均为惰性电极)。有关说法正确的是A．燃料电池的b处通入氧气
B．乙醇在阳极生成
C．每生成1mol乙醇，理论上至少消耗标准状况下氧气22.4L
D．产生乙酸的电极反应式：
【答案】D
【解析】从装置示意图中可以看出，Na+从左向右移动，在电解池中，阳离子向阴极移动，则电解池的右
侧为阴极，电解池的左侧为阳极，从而得出a电极为正极，b电极为负极。
A．由分析可知，燃料电池的b电极为负极，则b处通入CH，a处通入O，A不正确；
4 2
B．电解池的阳极，CHCHO失电子产物与电解质反应生成CHCOOH，在电解池的阴极，CHCHO得电子
3 3 3
产物与电解质反应生成CHCHOH，所以乙醇在阴极生成，B不正确；
3 2
C．依据得失电子守恒，可建立如下有关系：2CHCHO——O ，则每生成1mol乙醇，理论上至少消耗标准
3 2
状况下氧气的物质的量为0.5mol，体积为11.2L，C不正确；
D．由上面分析可知，乙醛在阳极失电子产物与电解质反应生成乙酸，则产生乙酸的电极反应式：
，D正确；
故选D。
变式2 使用阴离子交换膜的电化学装置
2．（2022·全国·高三阶段练习）某研究团队以KOH溶液为电解质溶液，电催化合成偶氨化合物(
)的装置如图所示(R代表烃基)。下列说法正确的是A．N极为阳极，发生还原反应
B．M极上的电极反应式为2 +8e-+8H+= +4H O
2
C．每生成0.1molRCN时，有0.4molK+通过离子交换膜
D．电池工作过程中，M极区附近溶液的pH增大
【答案】D
【解析】RCHNH 中C元素显-1价，RCN中C元素显+3价，则N极上RCHNH →RCN，失电子作阳极，
2 2 2 2
M极为阴极。
A．该装置为电解池，N极上RCHNH 失电子生成RCN，发生氧化反应，A项错误；
2 2
B．M极上硝基苯转化为偶氮化合物，得电子发生还原反应，M极为电解池的阴极，电极反应为2
+8e-+4H O = +8OH-，B项错误；
2
C．该装置中的离子交换膜为阴离子交换膜，K+不能通过，C项错误；
D．电池工作过程中，M极发生的反应为2 +8e-+4H O = +8OH-，则溶液的
2
pH增大，D正确；
故选D。
变式3 阴、阳离子交换膜共用的电化学装置
3．（2022·全国·高三专题练习）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．充电时，中性电解质NaCl的浓度增大
B．放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)
C．充电时，1molFQH 转化为FQ转移2mol电子
2
D．放电时，正极区溶液的pH增大
【答案】A
【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-
2
+4OH-=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。
A． 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，故A错误；
B． 放电时为原电池，金属Zn为负极，负极反应式为Zn-2e-+4OH-=Zn(OH) ，故B正确；
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，故C
2 2
正确；
D．放电时为原电池，正极反应式为2FQ+2e-+2H+═FQH，即正极区溶液的pH增大，故D正确；
2
故选：A。
1．（2022·江苏·常州市平陵高级中学高三期中）利用如图装置(电极材料均为石墨，右侧装置为原电池)从
废旧锂离子电池正极材料 中回收金属钴。工作时借助细菌降解乙酸盐生成 ，将 转化为
，并定时将乙室溶液转移至甲室。下列说法不正确的是A．b电极为电解池的阴极，d电极为原电池的正极
B．c电极反应式为
C．为保持细菌所在环境pH稳定，两池均应选择阳离子交换膜
D．若甲室 减少100mg，乙室 增加150mg，则此时还未进行过溶液转移
【答案】D
【解析】原电池工作时借助细菌降解乙酸盐生成 ，其中碳元素化合价升高，所以电极c为原电池负极，
电极d为原电池正极。a为电解池阳极，b为电解池的阴极。
A．原电池工作时借助细菌降解乙酸盐生成 ，其中碳元素化合价升高，所以电极c为原电池负极，电
极d为原电池正极。a为电解池阳极，b为电解池的阴极，故A正确；
B．c电极为电池负极，失去电子，其电极反应式为 ，故B正确；
C．该电池中c电极区域有氢离子生成，乙池电极反应式 ，采用阳离
子交换膜可以使氢离子进入乙池维持溶液pH稳定，同理a电极区域产生的氢离子也进入甲池，需用阳离
子交换膜，故C正确；
D．甲池电极反应式 ，乙池电极反应式 ，根据电
子守恒，乙池增加的 质量是甲池 质量减少的2倍，但是事实上 ，所以此时已经进行过溶液转移，故D错误；
故选D。
2．（2023·山东省蒙阴第一中学高三期中）锂离子电池具有能量密度大、工作寿命长的特点，其原理如图
所示。下列说法正确的是
A．充电时B极与电源正极相连
B．放电时A极发生反应
C．充放电过程中，O元素化合价不变
D．每生成 时，转移
【答案】B
【解析】由图像可知，S到T为放电，此时S中的Li+嵌出并透过隔膜移动到A电极，S中带负电荷的氧失
去电子经导线流入正极，则B为负极，A为正极。
A．根据分析，B极为电池的负极，充电时应与电源负极相连，A错误；
B．根据分析，A为正极，结合图像，LiI 作氧化剂，在正极得到电子还原为I-，电极反应式为
3
LiI +2e−=LiI+2I−，B正确；
3
C．根据分析和图像，放电时，S中带负电荷的氧失去电子化合价升高后生成T，充电时T中氧元素得电子
化合价降低生成S，C错误；
D．每生成1mol T时，转移2nmol e−，D错误；
答案选B。
3．（2023·河南·高三阶段练习）盐酸羟胺(化学式为NH OHCl，其中N为-1价)是一种常见的还原剂和显像
3
剂，其化学性质类似NH Cl。工业上主要采用如图1所示的方法制备，其电池装置中含Fe的催化电极的电
4
极反应机理如图2所示。下列说法错误的是A．含Fe的催化电极的电极反应为NO+3e-+4H+=NHOH+
3
B．图2中，A为H+，B为NH OH+
3
C．电池工作时，H+从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移
D．电池工作时，每消耗22.4LNO(标准状况)，左室溶液质量增加34g
【答案】D
【解析】由图可知，含Fe的催化电极为正极，电极反应为NO+3e-+4H+=NHOH+，Pt电极为负极，电极反
3
应为 。
A． 由分析知，含Fe的催化电极的电极反应为NO+3e-+4H+=NHOH+，故A正确；
3
B． 由题意可知，盐酸羟胺化学性质类似NH Cl，则NH OH具有和氨气类似的弱碱性，可以和盐酸反应
4 2
生成盐酸羟胺(NH OHCl)，所以缺少的一步反应为NH OH+H+ = NH OH+，图2中，A为H+，B为
3 2 3
NH OH+，故B正确
3
C． 该装置为原电池，故电池工作时，H+应从负极移动向正极，故从右室穿过氢离子交换膜向左室迁移，
故C正确；
D．含Fe的催化电极为正极，电极反应式为NO+3e-+4H+=NHOH+，22.4LNO(标况下)的物质的量为1mol，
3
左室增加的质量为1molNO和3mol氢离子的质量，即1mol30g/mol + 0.3mol 1g/mol = 33g，故D错误；
故选D。
4．（2022·云南·昆明一中高三阶段练习）我国科研团队发明的制取 的绿色方法，原理如图所示(已知：
)。下列说法错误的是A．X膜、Y膜分别为阳离子、阴离子交换膜
B．b极上的电极反应为：
C．固体电解质中发生反应：
D．每消耗22.4L (标准状况)，导线中通过4mol
【答案】D
【解析】观察装置图中外电路为“负载”可知，该装置为原电池，利用原电池原理制取 ，电极a通入
H，电极b通入O，最终得到 ，H 在a电极发生氧化反应，则a极是负极，b极是正极，据此分析解
2 2 2
答。
A．该装置用于制取 ，电极a生成H+，阳离子向正极移动，透过X膜，电极b生成 和OH-，阴离
子向负极移动，透过Y膜，二者结合生成 ，所以X膜、Y膜分别为阳离子、阴离子交换膜，故A正
确；
B．电极b通入O，发生还原反应，电极反应为： ，故B正确；
2
C．由题图可知，电池工作时， 、OH-和H+作用生成 ，发生反应为：
，故C正确；D．由b极的电极反应可知，消耗22.4L (标准状况)，即1mol 时，转移2mol电子，故D错误；
答案选D。
5．（2022·重庆八中高三开学考试）盐酸羟胺( )用途广泛，可利用如图装置来制备。以盐酸为
离子导体，向两电极分别通入NO和 。下列说法正确的是
A．Pt电极为原电池的正极
B． 通过离子交换膜到左极室
C．一段时间后，含Fe的催化电极所在极室的pH增大
D．每生成1mol盐酸羟胺电路中转移4mol
【答案】C
【解析】盐酸羟胺中N显-1价，根据装置图，含Fe的催化电极上NO→NH OH·HCl，N的化合价降低，根
2
据原电池工作原理，含Fe的催化电极作正极，Pt电极为负极；
A．盐酸羟胺中N显-1价，含Fe的催化电极上NO→NH OH·HCl，N的化合价降低，含Fe的催化电极作正
2
极，Pt电极为负极，故A错误；
B．正极反应式为NO+3e-+4H++Cl-= NH OH·HCl，负极反应式为H-2e-=2H+，正极消耗H+、Cl-，且H+的消
2 2
耗量多于Cl-，负极产生H+，根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因此H+通过
离子交换膜移到左极，故B错误；
C．含Fe的催化电极反应式为NO+3e-+4H++Cl-= NH OH·HCl，消耗H+，溶液的pH增大，故C正确；
2
D．含Fe的催化电极反应式为NO+3e-+4H++Cl-= NH OH·HCl，可知，每生成1mol盐酸羟胺电路中转移
2
3mole-，故D错误；
答案为C。
6．（2022·黑龙江·鹤岗一中高三阶段练习）在直流电场的作用下，双极膜可以将水解离，在阳膜、阴膜两侧分别产生 和 。利用双极膜电催化 —甲醇耦合电解体系共同制甲酸根的装置如图所示，下列
说法正确的是
A．电极A是阴极，电极表面发生氧化反应
B．阳极的电极反应式为
C．反应一段时间后，两极室溶液 均减小
D．双极膜靠近电极B一侧是阳膜
【答案】C
【解析】根据图示可知，在电极B上CHOH生成HCOO-，碳元素化合价从-2价变为+2价，因此电极B为
3
阳极，电极A为阴极，阳极上甲醇失电子结合氢氧根离子生成甲酸根离子，阴极上二氧化碳得电子结合氢
离子生成甲酸根离子。
A．根据分析可知，电极A为阴极，阴极上二氧化碳得电子被还原发生还原反应，A错误；
B．阳极上甲醇失电子，正确的电极反应式为CHOH-4e-+5OH-=HCOO-+4H O，B错误；
3 2
C．阳极电极反应式为CHOH-4e-+5OH-=HCOO-+4H O，阴极电极反应式为2CO+4e-+2H+=2HCOO-，阳极
3 2 2
处消耗氢氧根离子溶液pH减小，双极膜两侧生成的H+和OH-一样多，则阴极处生成的氢离子多于消耗的
氢离子，溶液pH减小，C正确；
D．双极膜在靠近电极B一侧生成了氢氧根离子，因此是阴膜，D错误；
故答案选C。
7．（2022·北京·高三开学考试）从NaHPbO 溶液中回收Pb的原电池装置如图所示。
2下列说法不正确的是
A．a极为原电池的负极
B．溶液中Na+从b极区迁移至a极区
C．b极区的电极反应为H+2OH--2e-=2H O
2 2
D．该原电池工作一段时间后，a极区溶液的pH增大
【答案】A
【解析】本实验的目的，是从NaHPbO 溶液中回收Pb，则Pb由+2价降为0价，得电子发生还原反应，a
2
电极为正极，b电极为负极。
A．a极NaHPbO 转化为Pb，Pb得电子发生还原反应，则a极为原电池的正极，A不正确；
2
B．在原电池中，阳离子向正极移动，则溶液中Na+从b极区迁移至a极区，B正确；
C．b极为负极，则b极区H 失电子产物与电解质反应生成水，电极反应为H+2OH--2e-=2H O，C正确；
2 2 2
D．该原电池工作时，a极区发生的反应为 +2e-+H O=Pb+3OH-，一段时间后，a极区溶液的pH增大，
2
D正确；
故选A。
8．（2022·辽宁·高三开学考试）下列装置由甲、乙两部分组成(如图所示)，甲是将废水中乙二胺
［HN(CH )NH ］氧化为环境友好物质形成的化学电源；乙是利用装置甲模拟工业电解法来处理含
2 2 2 2
废水，电解过程中溶液发生反应： 。当电池工作时，下列说法正
确的是A．甲从H+透过质子交换膜由右向左移动
B．若溶液中减少了0.1mol ，则电路中至少转了1.2mol电子
C．M极电极反应式：HN(CH )NH ＋2OOH--16e-=2CO ＋N↑＋14HO
2 2 2 2 2 2
D．乙池中碳棒应与甲池中的N极相连
【答案】B
【解析】依据甲中N极发生的过程为 ，可以确定N极得到电子，为原电池的正极，则M为原
电池的负极，失去电子；再结合乙是模拟工业电解法来处理 废水，涉及到的离子反应方程式为
，由此可推断处理 的为 ，则乙中Fe电极作为阳极，
失去电子，转变为 ，C极为阴极，得到电子；
A．据分析，M为负极，失去电子，N为正极，得到电子，所以 透过质子交换膜由左向右移动，A错误；
B．若溶液中减少了0.1mol ，结合离子反应方程式 ，可知
电解至少产生了 ，结合Fe极的电极反应式 ，可知电路中至少转了1.2mol电子，
B正确；
C．M极为原电池的负极，失去电子，结合甲可看出来，有机废水转化产生了 ，则电极反应式为
，C错误；
D．乙池中碳棒为电解池的阴极，应与电源的负极相连，即与M极相连，D错误；故合理选项为B。
9．（2022·全国·高三专题练习）微生物燃料电池不仅可以获得高效能源，还能合成电子工业清洗剂四甲基
氢氧化铵 ，采用微生物燃料电池电渗析法合成 的工作原理如图所示下列说法
错误的是
A．光照强度影响合成 的速率
B．制备0.364g四甲基氢氧化铵，a、b两极共产生67.2mL气体
C．电极N处S单质发生的电极反应式：
D．c、e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜
【答案】B
【解析】A．根据工作原理图可知光照强度影响CO 转化为О 的速率，即电子转移的速率，可影响合成
2 2
的速率，故A正确；
B．未标明气体是否在标准状况下，故B错误；
C．根据原理图S在N极生成 同时生成H+提供给M极，电极反应式： ，
故C正确；
D．根据所给图示，在d、e两极中间通入稀NaCl溶液得到浓NaCl溶液，可知右侧Na+通过e交换膜进入
左侧，Cl-通过d交换膜进入右侧，同理 由右侧通过c进入左侧，故D正确；
故选B。
10．（2022·全国·高三专题练习）为适应不同发电形式产生的波动性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如图所示。当闭合K 和K、打开K 时，装置处于蓄电状态；当打开K 和K、闭合K 时，装置处
1 3 2 1 3 2
于放电状态。放电时，双极膜中间层中的HO解离为H+和OH-并分别向两侧迁移。下列说法错误的是
2
A．蓄电时，碳锰电极的电极反应式为Mn2++2H O-2e- =MnO+4H+
2 2
B．蓄电时，右侧电解池发生的总反应为2ZnO 2Zn+O ↑
2
C．放电时，每消耗1 mol MnO ，理论上有4 mol H+由双极膜向碳锰电极迁移
2
D．理论上，该电化学装置运行过程中需要补充HSO 和KOH
2 4
【答案】D
【解析】A．蓄电时，左侧为电解池，碳锰电极为电解池的阳极，电极反应式为：Mn2++2H O-2e-
2
=MnO+4H+，A正确；
2
B．右侧装置也是电解池，电解池发生的总反应为：2ZnO 2Zn+O ↑，B正确；
2
C．放电时，装置组合成原电池，碳锰电极为原电池的正极，电极反应为MnO +4H++2e- = Mn2++2H O，每
2 2
有 1 mol MnO 消耗，理论上有4 mol H+由双极膜向碳锰电极迁移，C正确；
2
D．该电化学装置运行过程中，SO 2-、K+均没有参与反应，只需要补充HO，无需要补充HSO 和KOH，
4 2 2 4
D错误；
故合理选项是D。
11．（2022·全国·高三专题练习）锌铜原电池装置如图所示(电解质溶液为1mol/L的稀硫酸)，其中阴离子
交换膜只允许阴离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是A．电池工作一段时间后，甲池溶液的总质量减轻
B．铜电极上发生氧化反应
C．电池工作一段时间后，乙池的c(Zn2+)＞c( )
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
【答案】A
【解析】该图为锌铜原电池装置，Zn比Cu活泼，Zn做负极，失去电子，经导线向Cu移动，Cu做正极，
氢离子在铜电极得电子，生成氢气，硫酸根离子向负极移动，使保持溶液呈电中性。但乙池中也是稀硫酸
溶液，故Zn会直接与稀硫酸发生反应。
A． 经分析，甲池溶液中的硫酸浓度减小，乙池硫酸锌的浓度增大，水分子从甲池移向乙池，故乙池溶
液总质量增加，甲池总质量减小，故A项正确；
B．经分析，该原电池反应式为：Zn+2H+=Zn2++H ↑，Zn为负极，Zn-2e- Zn2+，发生氧化反应,，Cu为正极，
2
2H++2e- H↑，发生还原反应，故B项错误；
2
C．乙池中是稀硫酸溶液，若不考虑乙池Zn直接与稀硫酸发生反应，阴离子交换膜只允许阴离子通过，乙
池发生Zn-2e- Zn2+，不断产生Zn2+，而 通过阴离子交换膜进入乙池，(Zn2+)＜c( ) ，若考虑Zn直
接与稀硫酸发生反应，且乙中硫酸反应完全，则(Zn2+)＝c( ) ，综上所述，(Zn2+) c( )， 故C项错
误；
D．其中阴离子交换膜只允许阴离子和水分子通过，阳离子不能通过阴离子交换膜，故D项错误；
故答案选A。
【考点拓展】新型电源及电解装置联系
拓展一 新型电池的新应用
1．（2022·福建·石狮市）一种新型镁硫二次电池放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是A．当石墨烯中的 均转化为 时，电路中转移的电子数达到最大值
B．离子交换膜应为阴离子交换膜
C．充电时，阴极反应可能发生：
D．放电时，若电路中转移 电子，则正极质量增加
【答案】D
【解析】由图可知，放电时，Mg作负极，电极反应式为：Mg-2e-= Mg2+，S作正极，电极反应分别为：
8S+Mg2++2e-=MgS，MgS + 3Mg2+ + 6e- = 4MgS ,Mg2++MgS+2e-=2MgS，充电时，Mg极作阴极，S极作
8 8 2 2
阳极。
A．S作正极，电极反应分别为：8S+Mg2++2e-=MgS，MgS + 3Mg2+ + 6e- = 4MgS ,
8 8 2
Mg2++MgS+2e-=2MgS，故当石墨烯中的S均转化为S2-时，电路中转移的电子数达到最大值，A错误；
2
B．放电时，负极生成Mg2+，正极消耗Mg2+，故Mg2+从左侧向右侧迁移，使用的隔膜是阳离子交换膜，B
错误；
C．充电时，阴极反应为Mg2++2e-=Mg，C错误；
D．正极反应包括：Mg2++MgS+2e-=2MgS，放电时,若电路中转移1mol电子，则正极质量增加
2
0.5mol×24g/mol=12g，D正确；
故本题选D。
拓展二 电解原理实际应用
2．（2022·山东日照·高三期中）二十大报告明确了中国生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO—空
气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某兴趣小组用如图装置模拟工业处理
废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题：(1)甲池在放电过程中的负极反应式为_____。
(2)乙池中通入废气SO 的电极为_____极，电池总反应的离子反应方程式为_____。
2
(3)b为_____离子交换膜(填“阳”或“阴”)。当浓缩室得到4L浓度为0.6mol•L-1盐酸时，M室中溶液的质
量变化为_____(溶液体积变化忽略不计)。
(4)若在标准状况下，甲池有5.6LO 参加反应，则乙池中处理废气(SO 和NO)的总体积为____。
2 2
【答案】(1)NO+2H O-3e-=NO +4H+
2
(2) 阳 5SO +2NO+8HO 2NH +5SO +8H+
2 2
(3) 阴 减小18g
(4)15.68
【解析】甲池为原电池，氧气一极氧气发生还原反应，为正极，右侧电极一氧化氮发生氧化反应为负极；
由图可知，乙池为电解池，左侧为阳极、右侧为阴极；丙池为电解池，左侧为阳极、右侧为阴极；
（1）甲池在放电过程中的负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为NO+2H O-3e-
2
=NO +4H+；
（2）乙池中通入废气SO 的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子、
2
阴极一氧化氮发生还原反应生成铵根离子，电池总反应为二氧化硫、一氧化氮通电反应生成硫酸铵，离子
反应方程式为5SO +2NO+8HO 2NH +5SO +8H+；
2 2
（3）丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室；N室中阴
离子氯离子向阳极运动，通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓缩室得
到4L浓度为0.6mol•L-1盐酸时，迁移过来的氢离子为4L×(0.6mol•L-1-0.1mol•L-1)=2mol；2HO- 4e- =4H+
2
+O ↑，则反应水1mol，M室中溶液的质量变化为减少1mol×18g/mol=18g；
2（4）乙池中SO 转化为硫酸根离子、NO转化为铵根离子；若在标准状况下，甲池有5.6LO （为
2 2
0.25mol）参加反应，根据电子守恒可知，O~4e-~ 2SO 、O~4e-~ NO，则乙池中处理废气(SO 和NO)共
2 2 2 2
0.7mol，总体积为15.68L。
