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专题四 电化学装置分析 【九大题型】
【新高考专用】
【题型1 考查新型一次电池】……………………………………………………………………………………8
【题型2 考查新型二次电池】……………………………………………………………………………………
11
【题型3 考查新型燃料电池】……………………………………………………………………………………
15
【题型4 考查新型电解池】………………………………………………………………………………………
19
【题型5 考查离子交换膜在电化学中的应用……………………………………………………………………
22
【题型6 考查金属腐蚀】…………………………………………………………………………………………
25
【题型7 考查金属防护】…………………………………………………………………………………………
29
【题型8 考查电化学的有关计算】………………………………………………………………………………
31
【题型9 考查电化学综合应用】…………………………………………………………………………………
35
电化学部分常以新型化学电源、电解原理在生活生产中的应用等为载体，考查基本原理及应用，试题注重
了题材的生活化、实用化、情境化，同时也加强了不同知识间的相互渗透与融合，试题的背景较为新颖，
题目具有一定难度。预测今年高考仍会在这方面着力命题。
1.原电池原理和化学电源：
湖南卷(2023、2022、2021)，广东卷(2023、2022)，浙江卷(2022、2021)，辽宁卷(2023、2022、2021)，河
北卷(2021)，天津卷(2021、2020)，山东卷(2023、2021)，全国新课标卷(2023)。
1
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2.电解池原理及金属的腐蚀与防护：
湖南卷(2023、2022、2021)，湖北卷(2023、2022、2021)，广东卷(2023、2022、2021)，海南卷(2022、
2021)，江苏卷(2022、2021、2020)，河北卷(2022)，重庆卷(2022、2021)，北京卷(2022、2020)，山东卷
(2023、2022、2020)，浙江卷(2023、2022)，辽宁卷(2023、2021)，天津卷(2021)。
3.电化学的综合应用：
山东卷(2022)，湖南卷(2022)，辽宁卷(2022)，北京卷(2022、2021)。
【知识点1 原电池的工作原理】
1.原电池的工作原理
2.电极方程式的书写
3.燃料电池电极反应式的书写(以氢氧燃料电池为例)
2
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【知识点2 新型化学电池】
1.单液电池
2.双液电池
3.间接电池
媒质也称为“电对”或“介对”，其首先在电极表面失去(或得到)电子，形成氧化态(或还原态)在电解溶液
中进一步氧化(或还原)反应基质，最终生成目的产物。
其原理如下图所示：
4.二次电池
3
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5.燃料电池电极反应式书写的常用方法
第一步，写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH 溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步，写出电池的正极反应式。
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O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会
有所不同：
(1)酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(2)碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。
【知识点3 电解池】
1．电解池的工作原理
2．电极上离子放电顺序
(1)阴极：与电极材料无关。氧化性强的先放电，放电顺序：
―――――――――――――――――――――→
(2)阳极：若是活性电极作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应。若是惰性电极作阳极，放电顺
序：
―――――――――――――――――――――→
①放电指的是电极上的得、失电子。
4
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②活性电极指的是除去Au、Pt 以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C 电极，不参与电极反应。
③阴极材料若为金属电极，一般是增强导电性但不参与反应。
3．惰性电极电解电解质溶液的四种类型
4、 电解原理的应用
（1）电解饱和食盐水（氯碱工业）
阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)
总反应方程式：2NaCl＋2H2O =====
电解
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
（2）电解精炼铜 ：电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。 (2)电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。
电极反应：阳极：Zn－2e－==Zn2＋、Fe－2e－==Fe2＋、Ni－2e－==Ni2＋、Cu－2e－==Cu2＋；
阴极：Cu2＋＋2e－==Cu。
(4)阳极泥的形成：在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而
溶解，它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。
（3）电镀：图为金属表面镀银的工作示意图
镀件作阴极，镀层金属银作阳极。电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
5
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电极反应：阳极：Ag－e－===Ag＋；阴极：Ag＋＋e－===Ag。特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不
变。
【知识点4 金属的腐蚀与防护】
1.化学腐蚀与电化学腐蚀
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟非金属单质直接接触
不纯金属或合金跟电解质溶液接触
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例进行分析）
3.金属的防
护(1)电化
学防护。
①牺牲阳
极的阴极
保护法—原电池原理a．负极：比被保护金属活泼的金属； b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—电解原理
a．阴极：被保护的金属设备； b．阳极：惰性金属或石墨。
(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。
(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。
【知识点5 离子交换膜】
1.阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过)
以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开
①负极反应式：Zn-2e-=Zn2＋
②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu
Zn
③
2＋通过阳离子交换膜进入正极区
类型
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2
联系
吸氧腐蚀更普遍
6
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④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)
2.阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过)
以Pt 为电极电解淀粉KI 溶液，中间用阴离子交换膜隔开
①阴极反应式：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
②阳极反应式：2I-_2e-=I2
③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3
-＋5I-＋3H2O
④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)
3.质子交换膜(只允许H＋和水分子通过)
在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2
①阴极反应式：2H＋＋2e-=H2↑
②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋
③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极
H
④
＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)
4.电渗析法
将含AnBm的废水再生为HnB 和
A(OH)m的原理：已知A 为金属
活动顺序表H 之前的金属，Bn-
为含氧酸根离子
5.解题模板
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许
哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应，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。
【知识点6 电化学解题模板】
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1.电化学题解题流程
2.电化学解题模板
第一步：读题
逐字逐句读，挖掘关键字，排除无效信息，找到对解题有价值的信息，并作标记。
第一步：确定装置类型
放电为原电池，充电为电解池。
第二步：判断电极名称
放电时的正极为充电时间阳极，放电时的负极为充电时的阴极。
第三步：写出电极反应
放电时的正极反应颠倒过来为充电时的阳极反应；放电时的负极反应颠倒过来为充电时的阴极反应。
第四步：分析离子移动
由生成一极向消耗一极移动；区域pH 变化：OH-生成区，H+消耗区，pH 增大；OH-消耗区，H+生成区，pH 减
小。
【题型1 考查新型一次电池】
【例1】（2023·吉林·统考模拟预测）科学家预言，被称为“黑金”的“新材料之王石墨烯”将“彻底改变
21 世纪”。我国关于石墨烯的专利总数世界排名第一、如图是我国研发的某种石墨烯电池有关原理示意
图，左边装置工作时的电极反应为Li1－xC6＋xLi＋＋xe－=LiC6，Li[GS/Si]O2－xe－=Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋。下
列说法正确的是
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A．a 与d 电极上发生氧化反应
B．左右两个装置中的离子交换膜均为阳离子交换膜
C．电池放电时，负极反应为Li1－x[GS/Si]O2＋xLi＋＋xe－=Li[GS/Si]O2
D．若装置工作前c 与d 电极质量相等，则转移0.1 mol 电子后两个电极质量相差0.7 g
【答案】B
【分析】右侧装置为原电池，根据Li+移动方向可知，c 为负极、d 为正极。左边装置为给原电池充电，a 为
阴极、b 为阳极；
【解析】A．a 为电解池阴极、d 为原电池正极，a 与d 电极上发生还原反应，故A 错误；
B．左右两个装置中的离子交换膜允许Li+通过，均为阳离子交换膜，故B 正确；
C．右侧装置为原电池，电池放电时，负极反应为LiC6－xe－= Li1－xC6＋xLi＋，故C 错误；
D．若装置工作前c 与d 电极质量相等，则转移0.1 mol 电子c 电极质量减小0.7g、d 电极质量增加0.7g，两
个电极质量相差1.4 g，故D 错误；
故选B。
【变式1-1】（2023·天津南开·统考二模）锂/氟化碳电池稳定性很高。电解质溶液为
的乙二醇二甲
醚(
)溶液，总反应为
，放电产物
沉积在正极，工作原理如图所
示：
下列说法正确的是
A．外电路电子由b 流向a
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解质溶液可用
的乙醇溶液代替
D．正极的电极反应式为
【答案】D
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【分析】电解质为LiClO4的乙二醇二甲醚溶液，总反应为xLi+CFx═xLiF+C，负极为Li，负极上Li 失电子
生成Li+，正极为CFx，正极反应为CFx+xe-+xLi+═xLiF+C，据此分析解答。
【解析】A．由上述分析可知，负极为Li，电子由负极流向正极，即a 流向b，故A 错误；
B．Li+通过离子交换膜在正极上形成LiF，所以交换膜为阳离子交换膜，故B 错误；
C．Li 是活泼金属能与乙醇反应，所以不能乙醇溶液代替，故C 错误；
D．由分析可知，正极的电极反应为：
，故D 正确。
故选D。
【变式1-2】（2023·四川泸州模拟预测）如图a 酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是
碳棒，其周围是由碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生MnOOH，
下列说法不正确的是
有关数据如下表所示：
温
度/℃
化合物
0
20
40
60
80
100
NH4Cl
29.3
37.2
45.8
55.3
65.6
77.3
ZnCl2
343
395
452
488
541
614
A．该电池的正极反应式为MnO2+eˉ+H＋=MnOOH
B．利用干电池，高温电解H2O–CO2混合气体制备H2和CO，如图b，则阴、阳两极生成的气体的物质的
量之比是1:1
C．废电池糊状填充物加水处理后，过滤，滤液中主要有氯化锌和氯化铵，两者可以通过重结晶方法分离
D．废电池糊状填充物加水处理后所得滤渣的主要成分是二氧化锰、碳粉和MnOOH，欲从中得到较纯的
二氧化锰，可以采用加热的方法
【答案】B
【解析】A．该电池在放电过程产生MnOOH，根据原电池原理，正极上MnO2得电子生成MnOOH，则该
电池的正极反应式为MnO2+e-+H+＝MnOOH，A 项正确；
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B．根据电解池原理，阳极上发生氧化反应，生成氧气，阴极上发生还原反应，生成H2和CO，电解池总
反应方程式为：H2O+CO2
H2+CO+O2，则阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是2:1，B 项错误；
C．由表中数据可知，氯化锌的溶解度受温度的影响更大，能通过重结晶方法分离氯化锌和氯化铵，C 项
正确；
D．在空气中加热碳粉会转化为二氧化碳，MnOOH 分解生成二氧化锰，所以加热法可以除去二氧化锰中
的MnOOH 和碳粉，得到较纯的二氧化锰，D 项正确；
故选B。
【变式1-3】（2023·浙江·统考一模）普通锌锰干电池的简图（下图所示），它是用锌皮制成的锌筒作电极
兼做容器，中央插一根碳棒，碳棒顶端加一铜帽。在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离
子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；该电池
工作时的总反应为：Zn＋2NH4
+＋2MnO2＝[Zn(NH3)2]2+＋Mn2O3＋H2O
关于锌锰干电池的下列说法中正确的是
A．当该电池电压逐渐下降后，利用电解原理能重新充电复原
B．电池负极的电极反应式为：2MnO2+2NH4
++2e-= Mn2O3+2NH3+H2O
C．该电池碳棒可用铜棒代替，但是工作电压会下降
D．外电路中每通过0.1 mol 电子，锌的质量理论上减小6.5g
【答案】C
【解析】A、一次电池不能重复使用，二次电池能重复使用，干电池是一次电池，所以当该电池电压逐渐
下降后，不能利用电解原理能重新充电复原，故A 错误；
B、根据原电池工作原理，负极应是失电子的，Zn＋2NH4＋－2e－=[Zn(NH3)2]2＋＋2H＋，故B 错误；
C、两极金属性差别越大，电压越大，铜是金属，碳是非金属，因此碳棒换成铜棒，电压会降低，故C 正
确；
D、根据选项B 的电极反应式，每通过0.1mol 电子消耗锌的质量是65×0.1/2g=3.25g，故D 错误。
故选C。
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【题型2 考查新型二次电池】
【例2】（2024·陕西咸阳·统考一模）锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点，一种纳
米硅基锂电池是新型二次电池，电池反应原理如图所示，电池反应式为
。
下列说法不正确的是
A．电解液不能选用
或者LiCl 的水溶液
B．电池放电时
从b 极脱嵌，而充电时，
从a 极脱嵌
C．充电时，a 极反应式为
D．该电池工作时，每转移
，两极质量变化之差为7g
【答案】D
【分析】由总反应可知，放电时，电极b 为原电池的负极，LixSi 在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子
和硅，电极反应式为LixSi—xe—=xLi++Si，电极a 为正极，锂离子作用下二硫化铁在正极得到电子发生还原
反应生成铁和硫化锂，电极反应式为
；充电时，与直流电源正极相连的电
极a 为电解池的阳极，铁和硫化锂在阳极失去电子发生氧化反应生成二硫化铁和锂离子，电极b 为阴极，
硅作用下锂离子在阴极得到电子发生还原反应生成LixSi。
【解析】A．锂能与水反应生成氢氧化锂和氢气，所以纳米硅基锂电池的电解液不能选用硫酸锂或氯化锂
水溶液，故A 正确；
B．由分析可知，放电时，电极b 为原电池的负极，LixSi 在负极失去电子发生氧化反应生成锂离子和硅，
锂离子从b 极脱嵌，充电时，电极a 为阳极，铁和硫化锂在阳极失去电子发生氧化反应生成二硫化铁和锂
离子，锂离子从a 极脱嵌，故B 正确；
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C．由分析可知，充电时，与直流电源正极相连的电极a 为电解池的阳极，铁和硫化锂在阳极失去电子发
生氧化反应生成二硫化铁和锂离子，电极反应式为
，故C 正确；
D．由分析可知，电池工作时，转移1mol 电子，负极减少1mol 锂离子，正极增加1mol 锂离子，则两极质
量变化之差为1mol×7g/mol+1mol×7g/mol=14g，故D 错误；
故选D。
【变式2-1】（2024·安徽·统考模拟预测）我国学者研制了一种锌基电极，与涂覆氢氧化镍的镍基电极组成
可充电电池，其示意图如下。放电时，
转化为
。下列说法错误的是
A．放电时，正极反应为：
B．放电时，若外电路有
电子转移，则有
向正极迁移
C．充电时，
为外接电源负极
D．充电时，阴极反应为：
【答案】B
【分析】放电时，锌基电极为负极，Zn 转化为
，电极反应式为：
，镍基电极为正极，电极反应式为：
，充电时，a 接电源负极，锌基电极为阴极，电极反应式为：
，b 接电源正极，镍基电极为阳极，电极反应式为：
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。
【解析】A．放电时，镍基电极为正极，电极反应式为：
，A 正确；
B．放电时，锌基电极为负极，Zn 转化为
，电极反应式为：
，混合电解液中没有Zn2+，B 错误；
C．充电时，a 接电源负极，锌基电极为阴极，C 正确；
D．充电时，锌基电极为阴极，电极反应式为：
，D 正确；
故选B。
【变式2-2】（2024·江西·校联考模拟预测）某国际期刊刊登我国最新有关水系双离子电池原理如图所示，
下列有关叙述正确的是
A．放电时，电极a 作电源的正极，Cu3(PO4)2发生氧化反应最终变为Cu
B．充电时，水系电池中，a 电极附近的碱性增强
C．充电时，Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+
D．当1molCu3(PO4)2完全放电时，则电池内部有6molNa+发生迁移
【答案】D
【分析】由图可知，放电时为原电池，a 极上Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu、发生得电子的还原反应，b 极上
Na0.44MnO2→Na0.44-xMnO2、发生失电子的氧化反应，则a 极为正极、b 极为负极，负极反应式为Na0.44MnO2-
xe-═Na0.44-xMnO2+xNa+，充电时为电解池，原电池的正负极分别与电源的正负极相接，即a 极为阳极、b 极
为阴极，阴阳极反应与负正极反应相反，据此分析解答。
【解析】A．放电时为原电池，a 极为正极、b 极为负极，Cu3(PO4)2发生还原反应最终变为Cu，故A 错
误；
B．充电时为电解池，a 极为阳极、b 极为阴极，阳极上OH-失电子生成水，阳极附近的碱性减弱，故B 错
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误；
C．充电时为电解池，a 极为阳极、b 极为阴极，阴极反应式为Na0.44-xMnO2+xNa++xe-=Na0.44MnO2，故C 错
误；
D．放电时为原电池，a 极上发生反应Cu3(PO4)2→Cu2O→Cu,则1molCu3(PO4)2完全放电时，转移电子6mol,
有6molNa+发生迁移，故D 正确；
故选D。
【变式2-3】（2023·辽宁实验中学校考模拟预测）双盐Mg-CoS2电池由Li+替代了Mg2+在正极材料中的嵌
入，解决了Mg2+扩散缓慢、锂离子电池锂枝晶生长等问题，其充、放电过程如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，CoS2电极的电势高于Mg 电极
B．放电时，每转移2mole-，正极质量减少14g
C．充电时，若充电电压为2.0V，可能造成电池性能衰减
D．充电时，充电电压为2.75V 时，阳极反应为：
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，Mg 作负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，右侧电极为正极，电极反应式为
CoS2+4Li++4e-=Co+2Li2S，充电时，Mg 作阴极，右侧电极为阳极，据此分析作答。
【解析】A．放电时，Mg 作负极，CoS2电极为正极，正极的电势高于负极，则CoS2电极的电势高于Mg
电极，A 正确；
B．放电时，右侧电极为正极，电极反应式为CoS2+4Li++4e-=Co+2Li2S，每转移2 mol e-正极质量增加
2mol×7g/mol=14g，B 错误；
C．由图可知，若充电电压为2.0V，充电过程中Co 会转化为Co3S4，放电时Co3S4不能参与反应，故会造
成电池性能衰减，C 正确；
D．由图可知，若充电电压为2.75V，右侧电极为阳极，电极反应式为Co+2Li2S-4e-=CoS2+4Li+，D 正确；
故选B。
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【题型3 考查新型燃料电池】
【例3】（2023·江苏·校联考模拟预测）肼可以用作燃料电池的燃料，一种肼燃料电池的工作原理如图所
示，电池工作过程中会有少量
在电极表面发生自分解反应生成
、
、
逸出。
下列关于
燃料电池的说法正确的是
A．电池工作时化学能完全转化变为电能
B．放电过程中，负极区溶液pH 增大
C．负极的电极反应式为：
D．电池工作时，负极区消耗的NaOH 与正极区生成的NaOH 物质的量相等
【答案】D
【分析】燃料电池中，通入氧气的电极为正极，在碱性条件下，发生的电极反应为，
，加入燃料肼的电极为负极，发生反应
，该反应的总电极反应式为，
N2H4+O2=N2+2H2O。
【解析】A．任何实用电池都不可能将化学能完全转变为电能，A 错误；
B．由图可知放电时负极反应消耗
，pH 减小，B 错误；
C．由分析可知，负极反应式是
，C 错误；
D．该电池放电总反应是
，即负极消耗的NaOH 与正极生成的NaOH 物质的量相
等，D 正确；
故答案为D。
【变式3-1】（2023·河北·模拟预测）燃料电池近几年发展迅速，如图是科学家利用页岩气设计的一种固态
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(熔盐)燃料电池工作示意图。下列说法错误的是
A．电极材料采用石墨烯，吸附甲烷的电极为负极，发生氧化反应
B．通入氧气的电极上电极反应式为
C．电池工作时，
向通甲烷的电极一侧移动
D．该电池的优点是二氧化碳可循环利用，不会释放温室气体
【答案】D
【解析】A．依题意，甲烷发生氧化反应生成二氧化碳，吸附甲烷的电极为负极，A 项正确；
B．
、
共同参与反应，电极反应式为
，B 项正确；
C．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，C 项正确；
D．电池总反应为
，会释放出二氧化碳，D 项错误；
故选D。
【变式3-2】（2023·山西临汾·统考一模）某HCOOH-空气燃料电池工作原理如图所示(离子交换膜只允许
K+离子通过)。下列说法错误的是
A．该电池工作时K+离子从Pt1电极迁移至Pt2电极
B．Pt1的电极反应式为：HCOOH+3OH--2e- =
+2H2O
C．Pt2的电极反应式为：O2+2e-+2H2O=4OH-
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D．该电池实现了物质制备和发电的结合
【答案】C
【分析】根据上述装置可知，HCOOH-空气碱性燃料电池中，HCOOH 作负极，发生失电子的氧化反应，
根据反应物和生成物可知，该电极反应式为：HCOOH+3OH--2e- =
+2H2O，正极Pt2上氧气得电子生
成水，其电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解答。
【解析】A．原电池工作中，阳离子从负极会移向正极，则上述装置中，工作时K+离子从Pt1电极迁移至
Pt2电极，A 正确；
B．根据上述分析可知，Pt1的电极反应式为：HCOOH+3OH--2e- =
+2H2O，B 正确；
C．根据上述分析可知，Pt2的电极反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，C 错误；
D．该装置实现了化学能到电能的转化，也制备得到了KHCO3，D 正确；
故选C。
【变式3-3】（2023·安徽合肥·统考一模）某科研机构研发的NO—空气燃料电池的工作原理如图所示，下
列叙述正确的是
A．a 电极为电池负极
B．电池工作时
透过质子交换膜从右向左移动
C．b 电极的电极反应：
D．当外电路中通过
电子时，a 电极处消耗
【答案】C
【分析】NO—空气燃料电池的工作原理如图所示，氧气发生还原反应，故a 为正极、b 为负极；
【解析】A．由分析可知，a 电极为电池正极，A 错误；
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B．原电池中氢离子向正极移动，故电池工作时
透过质子交换膜从左向右移动，B 错误；
C．b 电极上NO 失去电子发生氧化反应生成硝酸，电极反应：
，C 正确；
D．没有标况，不能计算氧气的体积，D 错误；
故选C。
【题型4 考查新型电解池】
【例4】（2024·山东日照一中校联考一模）实验室可用苯乙酮间接电氧化法合成苯甲酸，其原理如图所
示。下列说法错误的是
A．膜m 为阴离子交换膜
B．每生成1mol 苯甲酸盐，转移4mol 电子
C．电路中转移2mol 电子，阴极区溶液质量减少18g
D．若用铅蓄电池作电源，a 电极应与
极相连
【答案】D
【分析】根据图象可知，a 极碘离子失电子生成碘单质，作阳极，则电极材料为惰性电极；b 极为阴极，水
得电子生成氢气和氢氧根离子。
【解析】A．a 极区碘单质与氢氧根离子反应生成次碘酸根离子，为保持电荷守恒，则需b 极产生的氢氧根
离子移动到a 极区，则膜X 为阴离子交换膜，A 错误；
B．a 极碘离子失电子生成碘单质，碘单质与氢氧根离子反应生成次碘酸根离子，次碘酸根将苯乙酮氧化生
成苯甲酸盐：
+ 3IO- =
+ CHI3 + 2OH-，可得3I2～3IO-～
～6e-，每
生成1mol 苯甲酸盐，转移6mol 电子，B 错误；
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C．阴极反应式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，电路中转移2mol 电子，阴极区产生1mol H2，移向阳极区2mol
OH－，阴极区溶液质量减少36g，C 错误；
D．a 电极为阳极，若用铅蓄电池作电源，a 电极应与铅蓄电池正极
极相连，D 正确；
故选D。
【变式4-1】（2024·湖南岳阳一中校联考一模）某无隔膜流动海水电解法制
的装置如下图所示，其中高
选择性催化剂PRT 可抑制
产生。下列说法正确的是
A．b 端电势高于a 端电势
B．理论上转移
生成
C．电解过程中主要发生②和③
D．电解的总反应主要为：
【答案】C
【分析】根据图示，钛网上海水中Cl-、H2O 发生失电子的氧化反应生成HClO、O2，钛网为阳极，电极反
应式为
，钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反应为
，钛箔为阴
极，b 为负极，a 为正极。高选择性催化剂PRT 可抑制O2产生，电解的主要总反应为
，以此解题。
【解析】A．由分析可知，a 为正极，b 电极为负极，则a 端电势高于b 端电势，A 错误；
B．右侧电极上产生氢气的电极方程式为：
，则理论上转移
生成
，B 错误；
C．钛网为阳极，电极反应式为②
。钛箔为阴极，生成H2的电极反应为③
，C 正确；
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D．由分析可知，电解的主要总反应为
，D 错误；
故选C。
【变式4-2】（2024·河北·校联考模拟预测）微生物电解池(MEC)作为一种新的CO2再利用技术，可通过将
电活性微生物与电化学刺激相结合的方式，将CO2转化为低碳燃料CH4，从而实现CO2固定和能量回收，
下列说法正确的是
A．直流电源a 极是负极，发生氧化反应
B．N 极上的电极反应为：
C．在电解过程中H+从N 极向M 极移动
D．电活性微生物可以加快电子转移
【答案】D
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极a 极相连的M 极为电解池的阳极，在微生物作用下
有机物在阳极失去电子发生氧化反应二氧化碳，与负极b 极相连的N 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甲烷和水。
【解析】A．由分析可知，与直流电源正极a 极相连的M 极为电解池的阳极，故A 错误；
B．由分析可知，与负极b 极相连的N 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
成甲烷和水，电极反应式为
，故B 错误；
C．由图可知，M 极为电解池的阳极、N 电极为阴极，则在电解过程中氢离子从M 极向N 极移动，故C 错
误；
D．电活性微生物可以使有机物被氧化的反应速率较快，从而加快电子转移，故D 正确；
故选D。
【变式4-3】（2024·四川成都七中校考一模）电芬顿工艺被认为是一种很有应用前景的高级氧化技术，可
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用于降解去除废水中的持久性有机污染物[如
(苯酚)]，其工作原理如图所示(
表示自由基，有
强氧化性)。下列说法错误的是
A．
应与电源的负极相连
B．
在该电芬顿工艺中作催化剂
C．
上电极反应式之一为
D．若处理
苯酚，则理论上电路中通过
电子
【答案】D
【分析】由图分析可知，此为电解池，且
电极发生得电子得还原反应，为电解池得阴极，而Pt 电
极则为电解池的阳极。
【解析】A．
为电解池的阴极，接电源的负极，A 正确；
B．
转化为
，
和过氧化氢生成羟基自由基和
，
在反应前后没有改变，是该电芬顿工
艺的催化剂，B 正确；
C．由图知阴极发生反应
、
，C 正确；
D．由反应
，
和
，
可知，消耗
苯酚，电路中转移
，D 错误；
故选D。
【题型5 考查离子交换膜在电化学中的应用】
【例5】（2024·四川宜宾二中校考一模）我国电动汽车产业发展迅猛，多种车型采用三元锂电池，该电池
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放电时工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．无论充电或放电，A 极电势均低于B 极
B．充电时，外电路中流过0.1mol 电子，A 极质量减少0.7g
C．放电时，正极反应为Li1-aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae-=LiNixCoyMnzO2
D．失去活性锂元素的三元正极材料可采用化学方法再生，实现循环利用
【答案】B
【解析】A．该电池放电时工作原理可知，放电时，A 为负极B 为正极，充电时，A 为阴极B 为阳极，故
无论充电或放电，A 极电势均低于B 极，故A 正确；
B．充电时，A 极电极反应为aLi++ae-+6C=LiaC6， 外电路中流过0.1mol 电子，A 极质量增加0.7g，故B 错
误；
C．由该电池放电时工作原理可知，放电时B 为正极，Li1- aNix Coy MnzO2得电子结合Li+生成
LiNixCoyMnzO2，正极反应为Li1-aNixCoyMnzO2＋aLi＋＋ae-=LiNixCoyMnzO2，故C 正确；
D．锂元素失去活性后，可采用化学方法再生，从而实现Li 的循环利用，故D 正确；
故选 B。
【变式5-1】（2023·河南·校联考模拟预测）双极膜亦称双极性膜，是特种离子交换膜，它是由阳离子交换
膜和阴离子交换膜复合而成。双极膜内层为水层，工作时水层中的H2O 解离成H+和OH-，并分别通过离子
交换膜向两侧发生迁移。三碘甲烷(CHI3)又名碘仿，在医药和生物化学中用作防腐剂和消毒剂。电解法制
取碘仿的工作原理如图所示，生成三碘甲烷的反应原理为C2H5OH+5IO-=CHI3+
+2I-+OH-+2H2O。下列
说法正确的是
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A．电极X 连接直流电源的正极
B．电极Y 上的主要反应为I--2e-+2OH-=IO-+H2O
C．电解一段时间后，硫酸溶液浓度升高
D．每制备0.25mol 三碘甲烷，理论上双极膜内解离90gH2O
【答案】B
【解析】A．电极X 上H+放电生成H2，发生还原反应，该电极为阴极，应连接直流电源的负极，故A 错
误；
B．电极M 为阳极，电极上I-被氧化成IO-，电极反应式为I--2e-+2OH-=IO-+H2O，故B 正确；
C．电解过程中阴极区每消耗lmolH+，双极膜内就向阴极区转移lmolH+，所以硫酸浓度不变，故C 错误；
D．每制备0.25mol 三碘甲烷，需要消耗1.25mol IO-，导线上转移2.5mole-，分别有2.5molOH-和
2.5molH+移出双极膜，所以理论上双极膜内解离45gH2O，故D 错误；
故选B。
【变式5-2】（2023·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
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
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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
【分析】由图可知，a 极上镍离子失去电子发生氧化反应，为阳极，则b 为阴极；
【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++
+10H2O，则
在催
化电极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
减小1g、阴极区增加1g，质量变化的差为2g，D 错误；
故选D。
【变式5-3】（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
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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
【分析】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：
H2O2-2e-+2OH-=O2
+2H2O，正极:
。
【解析】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H2SO4，K+通过阳离子交换膜进入正
极区与硫酸根结合生成K2SO4，因此电池总反应为：
，C 错
误；
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。
【题型6 考查金属腐蚀】
【例6】（2024·陕西渭南·统考一模）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
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A．pH=2.0 时，压强增大是因为生成H2
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H2，A 项正确；
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O2的还原反应，电极反应式为
，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。
【变式6-1】（2023·吉林长春·东北师大附中校考三模）实验小组研究金属电化学腐蚀，实验如下：
实
验
装置
5min 时现象
25min 时现象
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I
铁钉表面及周边未见明显变化。
铁钉周边出现少量红色和蓝色区域，
有少量红棕色铁锈生成。
Ⅱ
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。
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
时出现红色区域，说明铁钉腐蚀速率比Ⅰ快
B．实验Ⅱ中正极的电极反应式：
C．实验I 如果使用纯铁材质铁钉能减慢其腐蚀速率
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】A
【分析】实验Ⅰ铁钉周边零星、随机出现极少量红色和蓝色区域，正极发生的是氧气得电子的还原反应，
即2H2O+O2+4e-=4OH-，使酚酞溶液变红，负极是金属铁失电子的氧化反应，即Fe-2e-=Fe2+，与K3[Fe(CN)6]
出现蓝色区域，Fe2++2OH-=Fe(OH)2，合并得到：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓，
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，有少量红棕色铁锈生成，实验Ⅱ5min 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 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，
说明Zn 保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验I 慢，据此分析答题。
【解析】A．实验Ⅱ5min 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 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，说明Zn 保护了Fe，使铁的腐蚀速率比实验I
慢，A 错误；
B．实验Ⅱ中金属铜是正极，氧气发生得电子的还原反应：O2+2H2O+4e-═4OH-，B 正确；
C．实验I 如果使用纯铁材质铁钉只能进行化学腐蚀，而不纯的铁质材料则能够形成电化学腐蚀，电化学腐
蚀速率比化学腐蚀快，故能减慢其腐蚀速率，C 正确；
D．将Zn 片换成Cu 片，铁做负极加快腐蚀，推测Cu 片周边会出现红色，铁钉周边会出现蓝色，D 正确；
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故选A。
【变式6-2】（2023·辽宁鞍山·统考一模）点蚀又称为孔蚀，是一种集中于金属表面很小的范围并深入到金
属内部的腐蚀形态。某铁合金钝化膜破损后的孔蚀如图，下列说法错误的是
A．孔隙中有可能发生析氢腐蚀
B．孔蚀中
水解导致电解质溶液酸性增强
C．为防止孔蚀发生可以将外接电源负极与金属相连
D．蚀孔外每吸收2.24L
，可氧化0.2mol Fe
【答案】D
【解析】A．孔隙中电解液呈酸性，可以发生析氢腐蚀，A 正确；
B．孔蚀中Fe2+水解
+2H2O
Fe(OH)2 + 2H+，导致电解质溶液酸性增强，B 正确；
C．将外接电源负极与金属相连，金属作电解池阴极，属于外加电流法保护，可以防止孔蚀发生，C 正
确；
D．未指明状态，无法根据气体摩尔体积公式作出具体计算，D 错误；
故选D。
【变式6-3】（2023·湖南·校联考二模）某同学利用如图所示装置探究金属的腐蚀与防护，下列说法不正确
的是
A．③区电极电势Cu 高于Fe
B．①区Fe 电极和③区Fe 电极电极反应均为Fe—2e—=Fe2+
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C．②区Zn 电极和④区Cu 电极电极反应均为2H2O+2e—=H2↑+2OH—
D．②区Fe 电极和④区Fe 电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，均会出现蓝色沉淀
【答案】B
【分析】由图可知，①区和③区为原电池，②区和④区构成电解池，①区中锌为负极、铁为正极，③区中
铁为负极、铜为正极，②区中与与直流电源正极相连的铁为电解池的阳极、锌为阴极，④区中与直流电源
正极相连的铁为电解池的阳极、铜为阴极。
【解析】A．由分析可知，③区中铁为负极、铜为正极，则③区电极电势正极铜高于负极铁，故A 正确；
B．由分析可知，①区中铁为正极，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O
2+4e—+2H2O=4OH—，故B 错误；
C．由分析可知，②区锌电极和④区铜电极均为电解池的的阴极，电极反应式均为2H2O+2e—=H2↑+2OH—，
故C 正确；
D．由分析可知，②区铁电极和④区铁电极均为电解池的的阳极，电极反应式均为Fe—2e—=Fe2+，放电生
成的亚铁离子均能与铁氰化钾溶液反应生成蓝色沉淀，故D 正确；
故选B。
【题型7 考查金属防护】
【例7】（2023·重庆市育才中学校联考模拟预测）下列文物修复与保护，主要运用“金属电化学腐蚀与金
属保护”原理的是
选项
A
B
C
D
文物
名称
元青花四爱图梅瓶
越王勾践剑
云梦睡虎地秦简
石家河玉人像
【答案】B
【解析】“瓶”主要成分是硅酸盐；“剑”主要成分是合金；“简”主要成分是纤维素；“玉”主要成分
是硅酸盐等，剑的修复和保护要运用金属电化学腐蚀知识和金属保护知识；故选B。
【变式7-1】（2023·北京海淀·统考二模）甲、乙同学分别用如图所示装置验证铁的电化学防腐原理，相同
时间后继续进行实验。
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实验①：甲同学分别向Ⅰ、Ⅱ中Fe 电极附近滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ中产生蓝色沉淀，Ⅱ中无沉淀。
实验②：乙同学分别取Ⅰ、Ⅱ中Fe 电极附近溶液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，Ⅰ、Ⅱ中均无沉淀。
下列说法正确的是
A．Ⅰ是牺牲阳极保护法，正极反应式为
B．Ⅱ为外加电流阴极保护法，Fe 电极与外接电源的正极相连
C．由实验①中Ⅰ、Ⅱ现象的差异，推测K3[Fe(CN)6]在Ⅰ中氧化性强于Ⅱ
D．由实验可知，两种保护法均能保护
，且Ⅱ保护得更好
【答案】D
【解析】A．由图可知，Fe 电极是正极，Zn 电极是负极，属于牺牲阳极的阴极保护法，由于电解质溶液呈
酸性，故正极上氢离子得电子，则正极的反应为：2H++2e-═H2↑，A 错误；
B．外加电流阴极保护法中要保护的电极应与外接电源的负极相连，即Fe 电极与外接电源的负极相连，B
错误；
C．由实验②现象可知，反应能否发生与K3[Fe(CN)6]在Ⅰ、Ⅱ中的氧化性无关，C 错误；
D．对比Ⅰ、Ⅱ现象的差异可知，两种保护法均能保护Fe，且电解法保护的更好，即Ⅱ保护得更好，D 正
确；
故选D。
【变式7-2】（2023·山东潍坊·统考二模）地下管道表面附着的硫酸盐会促进钢铁发生厌氧腐蚀，为减少腐
蚀的发生，可使钢管与外接电源相连，使其表面形成致密的
。下列说法错误的是
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A．钢管应与电源的负极相连
B．电压过高有可能会加剧腐蚀
C．发生厌氧腐蚀会使土壤碱性增强
D．厌氧腐蚀过程中有
生成
【答案】A
【解析】A．钢管表面形成
，失去电子，作为阳极，应与正极相连，故A 错误；
B．电压过高，内层金属可能会继续失电子被氧化，加剧腐蚀，故B 正确；
C．厌氧腐蚀中氢离子浓度减小，氢氧根离子增大，碱性增强，故C 正确；
D．铁失电子生成Fe2+，与S2-生成
，故D 正确；
故选A。
【变式7-3】（2023·上海崇明·统考一模）用如图示的方法可以保护钢质闸门。下列说法正确的是
A．当a、b 间用导线连接时，X 可以是锌棒，X 上发生氧化反应
B．当a、b 间用导线连接时，X 可以是锌棒，电子经导线流入X
C．当a、b 与外接电源相连时，a 应连接电源的正极
D．当a、b 与外接电源相连时，阴极的电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑
【答案】A
【解析】A．当a、b 间用导体连接时构成原电池，X 为Zn 时，Zn 发生氧化反应，属于牺牲阳极法，可以
保护钢闸门，A 正确；
B．当a、b 间用导体连接时构成原电池，X 为Zn 时，Zn 为负极，电子从负极X 流出，B 错误；
C．当a、b 与外接电源相连时，属于外加电流法，a 应连接电源的负极，C 错误；
D．当a、b 与外接电源相连时，阴极发生得电子的还原反应，D 错误；
故选A。
【题型8 考查电化学的有关计算】
【例8】（2024·浙江宁波镇海中学校考模拟预测）我国科学家开发出碱性海水里直接电解制氢的技术，工
作原理如图1 所示。
隔水薄膜可以起到阻挡
与电极催化剂活性中心接触的作用，电极A 含有M
金属的催化剂，发生的电极反应过程如图2 所示，离子交换膜选择性透过参与电极A 反应的物质。下列说
法错误的是
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A．电极A 上发生的反应存在极性键的断裂与生成
B．若去掉隔水薄膜，
会在A 电极失去电子生成
C．电解结束后，电极B 处去掉海水隔水膜，所得溶液中加入适量
溶液无混浊现象
D．每当有标准状况下的
气体生成时，就会有
电子从电极A 流向电极B
【答案】C
【分析】从图2 可知，M 金属催化剂，催化氢氧根离子在电极A 发生失电子的氧化反应生成氧气，电极反
应式为
，所以电极A 为阳极，电极B 为阴极。
【解析】A．由图可知，电极A 上发生的反应存在氢氧极性键的断裂与氢氧极性键的生成，A 正确；
B．去掉隔水薄膜，氯离子会在阳极A 电极失去电子发生氧化反应生成氯气，B 正确；
C．电极B 为阴极，水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子：
，则加入铁离子
会生成氢氧化铁沉淀变浑浊，C 错误；
D．电解总反应为
，每当有标准状况下的
气体生成时，则生成氧气
，
，故会有
电子从电极A 流向电极，D 正确；
故选C。
【变式8-1】（2024·广东广雅中学校联考模拟预测）NOx是主要大气污染物，利用反应
消除NO2污染的电化学装置如图所示。下列说法错误的是
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A．外电路的电子方向为a→负载→b
B．b 极的电极反应为：
C．若离子交换膜为阴离子交换膜，则左池NaOH 溶液浓度将增大
D．电路中转移4mol 电子时理论上可消除标准状况下1molNO2的污染
【答案】C
【分析】利用反应
消除NO2污染，a 极氨气失去电子发生氧化反应，为负极；b 极
二氧化氮得到电子发生还原反应，为正极。
【解析】A．电子由负极流向正极，故外电路的电子方向为a→负载→b，A 正确；
B．b 极二氧化氮得到电子发生还原反应生成氮气和氢氧根离子，b 极的电极反应为：
，B 正确；
C．a 极氨气失去电子发生氧化反应，反应为
，若离子交换膜为阴离子交换膜，消耗
氢氧根离子由右侧迁移过来，但是反应生成水导致左池NaOH 溶液浓度将减少，C 错误；
D．根据电子转移可知，2NO2~8e−，电路中转移4 mol 电子时理论上可消除标准状况下1 mol NO2的污染，
D 正确；
故选C。
【变式8-2】（2024·江苏连云港·统考一模）用如图所示的新型电池可以处理含
的碱性废水，同时还可
以淡化海水。
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下列说法正确的是
A．a 极电极反应式：
B．电池工作一段时间后，右室溶液的
减小
C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜
D．若将含有
的废水完全处理，理论上可除去
的质量为
【答案】D
【分析】由图可知，a 电极
在碱性条件下失去电子生成氮气，电极反应为
，a 为负极，则b 为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，以此解
题。
【解析】A．由分析可知，a 极电极反应式：
，A 错误；
B．由分析可知，b 为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，则消耗氢离子，pH 增大，B 错误；
C．由A 分析可知，a 电极附近负电荷减少，则阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，由B 分析可知，b 电极附近
正电荷减少，则阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动，C 错误；
D．
的物质的量为1mol，根据选项A 分析可知，消耗1mol CN-时转移5mol 电子，根据电荷守恒可
知，可同时处理5mol
，其质量为
，D 正确；
故选D。
【变式8-3】（2024·河南·统考模拟预测）一种基于固体电解质
的可充电熔融钠电池，具有安
全、电流密度高、使用条件宽泛等优点，其工作示意图如下所示，已知电池放电时不断有
生成。下列
说法错误的是
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A．放电时
电极为负极
B．固体电解质
含钠离子
C．充电时阳极反应式：
D．转移
时，区和
区的质量差改变
【答案】D
【分析】电池放电时不断有
生成，可知放电时a 为负极，电极反应为：
，固体电解质
只允许阳离子通过，固体电解质
含钠离子，通过
转移保持两侧电荷守恒，放电
时b 为正极，电极反应为：
；充电时a 为阴极，b 为阳极，b 极反应为：
，据此分
析；
【解析】A．根据分析，放电时
电极为负极，A 正确；
B．根据分析，固体电解质
含钠离子，通过
转移保持两侧电荷守恒，B 正确；
C．充电时b 为阳极，b 极反应为：
，C 正确；
D．放电转移
时，
从区移出，
区移入
，两区质量差改变
，D 错误；
故选D。
【题型9 考查电化学综合应用】
【例9】（2023·湖南长沙·长沙一中校考模拟预测）四甲基氢氧化铵
常用作电子工业清洗
剂，下图为以四甲基氯化铵
为原料，利用光伏并网发电装置采用电渗析法合成
，下列叙述正确的是
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A．a 极电极反应式：
B．制备0.4mol
时，两极共产生6.72L 气体(标准状况)
C．c 为阳离子交换膜，d，e 均为阴离子交换膜
D．保持电流恒定，升高温度可以加快合成
的反应速率
【答案】B
【分析】根据de 池中浓度变化得出，钠离子从b 极池通过e 膜，氯离子从cd 池通过d 膜，由电解池中阳离
子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则a 为阴极，b 为阳极，a 与N 型半导体相连，b 与P 型半导体相连，
所以N 型半导体为负极，P 型半导体为正极，以此解答。
【解析】A．由题中信息可知，a 为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为
，故A 错误；
B．a 极电极反应式为2
+2H2O+2e-=2
+H2↑，收集氢气0.2mol，转移电子为0.4mol，
b 极电极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，收集氧气为0.1mol，标况下两极可得气体体积为0.3mol 22.4L/
mol =6.72L L，故B 正确；
C．由题中图示信息可知，Na+离子通过e 膜，Cl-通过d 膜，(CH3)4N+通过c 膜，所以c、e 膜为阳离子交换
膜，d 为阴离子交换膜，故C 错误；
D．保持电流恒定，则单位时间a 极得到的电子数目是恒定的，升高温度，电极反应
的速率不变，故D 错误；
故选B。
【变式9-1】（2023·广东·惠州一中校联考三模）钒电池是化学储能领域的一个研究热点，储能大、寿命
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长，利用该电池电解含
的废水制备硝酸和氨水的原理如图所示，a、b、c、d 电极均为惰性电极。
下列说法中正确的是
A．用钒电池处理废水时，a 电极区溶液由蓝色变成黄色
B．电势：a 极高于c 极
C．膜2 为阴离子交换膜，p 口流出液为
D．当钒电池有
通过质子交换膜时，处理含
的废水
【答案】B
【分析】钒电池放电时，阳离子向正极移动，则a 为正极，b 电极为负极，右图为电解池，电解含NH4NO3
的废水制备硝酸和氨水，c 电极为阴极，d 电极为阳极，以此解答。
【解析】A．钒电池放电时，a 电极上VO →VO2+、发生得电子的还原反应、a 电极为正极，b 电极作负
极，正极反应式为VO +2H+ +e-= VO2++H2O，a 电极区溶液由黄色变成蓝色，A 错误；
B．钒电池放电时，阳离子向正极移动，则a 为正极，b 电极为负极，电解池中c 极为阴极，则电势：a 极
高于c 极，B 正确；
C．右图为电解池，电解含NH4NO3的废水制备硝酸和氨水，c 电极为阴极，d 电极为阳极，阴极上H2O 得
电子生成H2和OH-，废水中NH 通过隔膜1 进入X 区，OH-与NH 反应生成NH3·H2O，阳极上H2O 失电
子生成O2和H+，废水中NO 通过隔膜2 进入Y 区，H+与NO 结合为HNO3，隔膜1 为阳离子交换膜，隔
膜2 为阴离子交换膜，故q 口流出液为硝酸，C 错误；
D．右图中阳极反应式为2H2O-4e-= O2↑+4H+，阴极反应式为2H2O+2e-= H2↑+2OH-，当左图装置中有2
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molH+通过质子交换膜时n(
)=2mol，所以质量为2mol×80g/mol=160g，D 错误；
故选B。
【变式9-2】（2023·广西南宁·南宁三中校联考模拟预测）如图是利用甲醇燃料电池进行电化学研究的装置
图，下列说法正确的是
A．甲池将化学能转化为电能，总反应为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
B．乙池中的Ag 不断溶解
C．反应一段时间后要使乙池恢复原状，可加入一定量CuO 固体
D．当甲池中有22.4LO2参与反应时，乙池中理论上可析出12.8g 固体
【答案】C
【分析】由图可知，甲池为甲醇燃料原电池，是化学能转化为电能的装置，电解液为 KOH，甲醇发生氧
化反应生成碳酸根离子
，为负极；氧气发生还原反应生成氢氧根离子
，为正极，总反应为
；则石墨电极为阳极、银电极为阴
极；
【解析】A．由分析可知，甲池将化学能转化为电能，总反应为
，A 错误；
B．银电极为阴极，铜离子得到电子发生还原反应生成铜单质，B 错误；
C．乙池阳极水放电发生氧化反应生成氧气，则乙池减少的为铜和氧元素，故反应一段时间后要使乙池恢
复原状，可加入一定量CuO 固体，C 正确；
D．没有标况，不能计算反应的氧气的物质的量，不能计算乙池析出物质质量，D 错误；
故选C。
【变式9-3】（2023·福建宁德·统考一模）羟基自由基
是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科
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学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O 的原电池-电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列
说法错误的是
A．a 极1 mol Cr2O
参与反应，理论上NaCl 溶液中减少的离子为12NA
B．电池工作时，b 极附近pH 减小
C．右侧装置中，c、d 两极产生气体的体积比(相同条件下)为7：3
D．d 极区苯酚被氧化的化学方程式为
【答案】A
【分析】由图示结合题意分析可知左侧为原电池装置，右侧为电解池装置，且a 极反应为
，b 极反应为
，据此回答。
【解析】A．a 极
得电子生成
，所以a 是正极、b 是负极；又a 极反应
，则 a 极
参与反应转移6mol 电子，OH-通过阴离子交换
膜进入NaCl 溶液中；b 是负极，转移6mol 电子时有6molH+通过阳离子交换膜进入NaCl 溶液中，HO-、
H+反应生成水，理论上NaCl 溶液中离子数不变，A 错误；
B．电池工作时，b 极反应为
，b 极附近pH 减小，B 正确；
C．右侧为电解装置，c 是阴极，c 极反应式为
，d 为阳极，d 极反应式为
，
，转移28mol 电子，c 极生成14mol 氢气，d 极生成6mol 二氧化碳气
体，所以两极产生气体的体积比(相同条件下)为7 3∶，C 正确；
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D．d 极区苯酚被·OH 氧化为二氧化碳，反应的化学方程式为
，D 正确；
故选A。
1. （2023·海南卷第8 题）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是
A. b 电极为电池正极
B. 电池工作时，海水中的Na+向a 电极移动
C. 电池工作时，紧邻a 电极区域的海水呈强碱性
D. 每消耗1kgAl，电池最多向外提供37mol 电子的电量
【答案】A
【解析】铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极，b 电极为电池正极，A 正确；电池工作
时，阳离子向正极移动，故海水中的Na+向b 电极移动，B 错误；电池工作时，a 电极反应为铝失去电子生
成铝离子
，铝离子水解显酸性，C 错误；每消耗1kgAl（为
），电池最多向外提供
mol 电子的电量，D 错误；故选A。
2.（2023·广东卷第6 题）负载有
和
的活性炭，可选择性去除
实现废酸的纯化，其工作原理如
图。下列说法正确的是（ ）
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A.
作原电池正极
B. 电子由
经活性炭流向
C.
表面发生的电极反应：
D. 每消耗标准状况下
的
，最多去除
【答案】B
【解析】O2在Pt 得电子发生还原反应，Pt 为正极，Cl-在Ag 极失去电子发生氧化反应，Ag 为负极。由分
析可知，Cl-在Ag 极失去电子发生氧化反应，Ag 为负极，A 错误；电子由负极Ag 经活性炭流向正极Pt，B
正确；溶液为酸性，故Pt 表面发生的电极反应为
，C 错误；每消耗标准状况下11.2L
的O2，转移电子2mol，而
失去2mol 电子，故最多去除
，D 错误。故选B。
3.（2023·广东卷第13 题）利用活性石墨电极电解饱和食盐水，进行如图所示实验。闭合
，一段时间后
A. U 型管两侧均有气泡冒出，分别是
和
B. a 处布条褪色，说明
具有漂白性
C. b 处出现蓝色，说明还原性：
D. 断开
，立刻闭合
，电流表发生偏转
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【答案】D
【解析】闭合K1，形成电解池，电解饱和食盐水，左侧为阳极，阳极氯离子失去电子生成氯气，电极反应
为2Cl-—2e-=Cl2↑，右侧为阴极，阴极电极反应为2H++2e-=H2↑，总反应为2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑，据此解答。根据分析，U 型管两侧均有气泡冒出，分别是Cl2和H2，A 错误；左侧生成
氯气，氯气遇到水生成HClO，具有漂白性，则a 处布条褪色，说明HClO 具有漂白性，B 错误；b 处出现
蓝色，发生Cl2+2KI=I2+2KCl，说明还原性：
，C 错误；断开K1，立刻闭合K2，此时构成氢氯燃料
电池，形成电流，电流表发生偏转，D 正确；故选D。
4.（2023·广东卷第16 题）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
溶液制氨。工作时，
在双极膜界面处被催化解离成
和
，有利于电解反应顺利进行。下
列说法不正确的是
A. 电解总反应：
B. 每生成
，双极膜处有
的
解离
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KNO3溶液制氨可知，在电极a 处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故
电极a 为阴极，电极方程式为
，电极b 为阳极，电极方程式为
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，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。由分析中阴阳极
电极方程式可知，电解总反应为
，故A 正确；每生成
，阴极得8mol e－，同时双极膜处有8mol H+进入阴极室，即有8mol 的H2O 解离，故B
错误；电解过程中，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；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H2O 被催
化解离成H+和OH-，可提高氨生成速率，故D 正确；故选B。
5.（2023·全国甲卷第6 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
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IrOx-Ti 电极为电解池的阳极，水在阳极失去
电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O-4e—=O2↑+4H+，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，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、
2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，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。析氢反应
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为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A 错误；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；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2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C 正确；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2H2O-4e—=O2↑+4H+，每转移1mol 电子，生成0.25molO2，在标
况下体积为5.6L，故D 错误；故选C。
6.（2023·新课标卷第10 题）一种以V2O5和Zn 为电极、
水溶液为电解质的电池，其示意图
如下所示。放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成
。下列说法错误的是
A. 放电时V2O5为正极
B. 放电时Zn2+由负极向正极迁移
C. 充电总反应：
D. 充电阳极反应：
【答案】C
【解析】由题中信息可知，该电池中Zn 为负极、V2O5为正极，电池的总反应为
。由题信息可知，放电时，Zn2+可插入V2O5层间形成
，V2O5发生了还原反应，则放电时V2O5为正极，A 说法正确；Zn 为负极，放电时Zn 失
去电子变为Zn2+，阳离子向正极迁移，则放电时Zn2+由负极向正极迁移，B 说法正确；电池在放电时的总
反应为
，则其在充电时的总反应为
，C 说法不正确；充电阳极上
被氧化为V2O5，则阳
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极的电极反应为
，D 说法正确；故选C。
7.（2023·浙江选考1 月第11 题）在熔融盐体系中，通过电解TiO2和SiO2获得电池材料（TiSi），电解装置
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：
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，TiO2和SiO2获得电子产生电池材料（TiSi），电极反应为
。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；电极A 的电极反应为
，B 错误；根据图中信息可知，该体系
中，石墨优先于Cl-参与反应，C 正确；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。
8.（2023·全国乙卷第12 题）室温钠-硫电池被认为是一种成本低、比能量高的能源存储系统。一种室温钠-
硫电池的结构如图所示。将钠箔置于聚苯并咪唑膜上作为一个电极，表面喷涂有硫黄粉末的炭化纤维素纸
作为另一电极。工作时，在硫电极发生反应：
S8+e-→
S
，
S
+e-→S
，2Na++
S
+2(1-
)e-
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→Na2Sx
下列叙述错误的是
A. 充电时Na+从钠电极向硫电极迁移
B. 放电时外电路电子流动的方向是a→b
C. 放电时正极反应为：2Na++
S8+2e-→Na2Sx
D. 炭化纤维素纸的作用是增强硫电极导电性能
【答案】A
【解析】由题意可知放电时硫电极得电子，硫电极为原电池正极，钠电极为原电池负极。充电时为电解池
装置，阳离子移向阴极，即钠电极，故充电时，Na+由硫电极迁移至钠电极，A 错误；放电时Na 在a 电极
失去电子，失去的电子经外电路流向b 电极，硫黄粉在b 电极上得电子与a 电极释放出的Na+结合得到
Na2Sx，电子在外电路的流向为a→b，B 正确；由题给的的一系列方程式相加可以得到放电时正极的反应式
为2Na++
S8+2e-→Na2Sx，C 正确；炭化纤维素纸中含有大量的炭，炭具有良好的导电性，可以增强硫电
极的导电性能，D 正确；故选A。
9.（2023·辽宁卷第7 题）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂
可
抑制
产生。下列说法正确的是（ ）
A. b 端电势高于a 端电势 B. 理论上转移
生成
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C. 电解后海水
下降 D. 阳极发生：
【答案】D
【解析】由图可知，左侧电极产生氧气，则左侧电极为阳极，电极a 为正极，右侧电极为阴极，b 电极为
负极，该装置的总反应产生氧气和氢气，相当于电解水，以此解题。由分析可知，a 为正极，b 电极为负
极，则a 端电势高于b 端电势，A 错误；右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H++2e-=H2↑，则理论上转
移
生成
，B 错误；由图可知，该装置的总反应为电解海水的装置，随着电解的进行，海水的
浓度增大，但是其pH 基本不变，C 错误；由图可知，阳极上的电极反应为：
，D
正确；故选D。
10.（2023·辽宁卷第11 题）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PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极
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+，PbSO4电极为阴极，PbSO4
得电子生成Pb 和硫酸。放电时负极上Pb 失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增
大，A 错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B 正确；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；充电时，总反应为
PbSO4+2Fe2+=Pb+SO4
2-+2Fe3+，D 错误；故选B。
11.（2023·湖北卷第10 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。
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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
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2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电
池总反应为2H2O=====2H2↑+O2↑，据此解答。b 电极反应式为b 电极为阴极，发生还原反应，电极反应为
2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A 正确；该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH 浓度不变，阳极发生的电极反应为
4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH-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；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；由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率
为
，则补水的速率也应是
，故D 错误；故选D。
12.（2023·湖南卷第8 题）葡萄糖酸钙是一种重要的补钙剂，工业上以葡萄糖、碳酸钙为原料，在溴化钠
溶液中采用间接电氧化反应制备葡萄糖酸钙，其阳极区反应过程如下：
下列说法错误的是
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A. 溴化钠起催化和导电作用
B. 每生成
葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了
电子
C. 葡萄糖酸能通过分子内反应生成含有六元环状结构的产物
D. 葡萄糖能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应
【答案】B
【解析】由图中信息可知，溴化钠是电解装置中的电解质，其电离产生的离子可以起导电作用，且Br-在阳
极上被氧化为Br2，然后Br2与H2O 反应生成HBrO 和Br-，HBrO 再和葡萄糖反应生成葡萄糖酸和Br-，溴离
子在该过程中的质量和性质保持不变，因此，溴化钠在反应中起催化和导电作用，A 说法正确；
由A 中分析可知，2molBr-在阳极上失去2mol 电子后生成1molBr2，1molBr2与H2O 反应生成1molHBrO，
1molHBrO 与1mol 葡萄糖反应生成1mol 葡萄糖酸，1mol 葡萄糖酸与足量的碳酸钙反应可生成0.5 mol 葡萄
糖酸钙，因此，每生成1 mol 葡萄糖酸钙，理论上电路中转移了4 mol 电子，B 说法不正确；葡萄糖酸分子
内既有羧基又有羟基，因此，其能通过分子内反应生中六元环状结构的酯，C 说法正确；葡萄糖分子中的
1 号C 原子形成了醛基，其余5 个C 原子上均有羟基和H；醛基上既能发生氧化反应生成羧基，也能在一
定的条件下与氢气发生加成反应生成醇，该加成反应也是还原反应；葡萄糖能与酸发生酯化反应，酯化反
应也是取代反应；羟基能与其相连的C 原子的邻位C 上的H（
）发生消去反应；综上所述，葡萄糖
能发生氧化、还原、取代、加成和消去反应，D 说法正确；综上所述，本题选B。
13.（2023·山东卷第11 题）利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，
甲、乙两室均预加相同的CuSO4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Cu 电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：
D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
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【解析】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
，因此甲室Cu 电极为负极，故A 错误；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；左侧负极
，正极是
，则电池总反
应为：
，故C 正确；NH3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。
14.（2023·浙江卷6 月第13 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NaOH 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】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；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；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NaOH 溶液，故C 正确；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。
15. （2023·重庆卷第12 题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱
氨酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是
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A. 电极a 为阴极
B.
从电极b 移向电极a
C. 电极b 发生的反应为：
D. 生成
半胱氨酸的同时生成
烟酸
【答案】D
【解析】该装置是电解池，电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b 为
阳极，a 为阴极，阴极电极反应式为
+2e-+2H+=2
；a 极上硫元
素化合价升高，a 为阴极，A 正确；电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a 电极，B 正确；电极b 上3-甲
基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：
，C 正确；根据电子守恒可得关系式：
~6e-~6
，因此生成6mol 半胱氨
酸的同时生成1mol 烟酸，D 错误；故选D。
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