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专项训练 电化学中电极质量、溶液质量变化的计算（解析
版）
1．（2023·全国·高三统考专题练习）科学家设计了一种能产生羟基自由基(·OH)的原电
池—电解池组合装置，·OH能将苯酚氧化为CO2和H2O，实现发电、环保二位一体，如
图所示。下列说法错误的是
A．a 极为正极，N 为阴离子交换膜
B．d 极的电极反应式为H2O−e
−=· OH+H
+
C．a 极区每产生1molCr(OH)3，c 极区溶液质量减轻3g
D．b 极区消耗1molC6H5OH，理论上电路中转移电子28mol
【答案】C
【分析】由图可知，a 极上Cr2O7
2-发生还原反应生成Cr(OH)3，b 电极上苯酚发生氧化
反应生成CO2，则a 电极为正极，b 电极为负极，正极反应为Cr2O7
2-+6e-
+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，负极反应为C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+；c 电极为电解
池阴极，d 电极为电解池阳极，阴极反应为2H++2e-=H2↑，阳极反应为H2O-e-=H+
+•OH，羟基自由基(•OH)具有强氧化性，进一步氧化苯酚达到除去苯酚的目的，发生
的反应为C6H5OH+28•OH═6CO2↑+17H2O，据此分析解答。
【详解】A．由上述分析可知，左侧装置为原电池，右侧装置为电解池，a 电极为正极，
b 电极为负极，负极方程式为：C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，阳离子浓度增大，
则Cl-通过N 膜计入b 极区，N 为阴离子交换膜，故A 正确；
B．d 电极为电解池阳极，阳极上H2O 失电子生成H+、•OH，阳极反应为H2O-e-=H+
+•OH，故B 正确；
C．正极反应为Cr2O❑7
2−+6e-+7H2O=2Cr(OH)3+8OH-，a 极区每产生1mol Cr(OH)3时转
移3mol 电子，通过质子交换膜移向阴极的n(H+)=3mol，阴极反应为2H++2e-=H2↑，
1
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n(H2)= 1
2 n(H
+)=1.5mol，m(H2)=1.5mol×2g/mol=3g，即c 极区溶液质量不变，故C 错
误；
D．由分析可知，b 极区电极方程式为：C6H5OH-28e-+11H2O═6CO2↑+28H+，消耗1mol
C6H5OH，理论上电路中转移电子28mol，故D 正确；
故选C。
2．（2023·湖北·校联考模拟预测）我国科学家正在研究一种可充电Na－Zn 双离子电
池体系(如图)。下列说法不正确的是
A．闭合K1时，锌电极为电池负极
B．闭合K2时，装置中的电能转化为化学能
C．放电时，每转移0.2 mol 电子，负极区电解质溶液质量增加6.5 g
D．充电时，阳极反应式为Na0.6MnO2-xe-=Na0.6-xMnO2+xNa+
【答案】C
【详解】A．闭合K1时，该装置为原电池，锌电极为负极，A 正确；
B．闭合K2时，该装置为电解池，电解池是将电能转化为化学能，B 正确；
C．放电时，装置为原电池，负极发生反应：Zn-2e-=Zn2+，每转移0.2 mol 电子，负极
区由Zn 失去电子生成0.1 mol Zn2+，0.1 mol Zn2+与0.4 mol OH-结合生成0.1 mol
Na2[Zn(OH)4]，有0.2 mol Na+通过阳离子交换膜到正极，故负极区电解质溶液质量增重
0.1 mol×65 g/mol-0.2 mol×23 g/mol=1.9 g，C 错误；
D．充电时，阳极失电子，Mn 的化合价升高，反应式为Na0.6MnO2-xe-=Na0.6-
xMnO2+xNa+，D 正确；
故合理选项是C。
3．（2023·福建三明·统考模拟预测）一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的
示意图如下，下列说法错误的是
2
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A．第一步中阳极的电极反应式为Na0.4 MnO2-xe
-= Na0.44-x MnO2+xNa
+
B．第二步中正极质量每增加4.6g，负极质量减少21.6g
C．第三步的总反应为2AgCl=2Ag+Cl2↑
D．与传统氯碱工艺相比，该方法不需要使用离子交换膜
【答案】B
【详解】A．第一步为电解池，阳极为与电池正极相连接的电极，失去电子电极反应
为Na0.4 MnO2-xe
-= Na0.44-x MnO2+xNa
+，故A 正确；
B．第二步为原电池，正极得到电子电极反应为Na0.44-x MnO2+xNa
++xe
-= Na0.4 MnO2，
负极电极反应为Ag+Cl
--e
-= AgCl↓，正极增加的为钠离子，负极生成的为氯化银是
沉淀，质量增加，故B 错误；
C．第三步为电解池，阳极反应为：2Cl
--2e
-=Cl2↑，阴极反应为：
AgCl+e
-=Ag+Cl
-，总反应为2AgCl=2Ag+Cl2↑，故C 正确；
D．该方法不需要使用离子交换膜，传统氯碱工艺需要，该方法优点是不需要使用离
子交换膜，故D 正确；
故选：B。
4．（2023 春·辽宁·高一校联考期中）科学家研发一种“全氢电池”，其工作时原理如
图所示：
3
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下列说法错误的是
A．电子移动方向
B．M 极电极反应：H2−2e
−+2OH
−=2H2O
C．保证稳定通入H2一段时间后，电流表示数可能归零
D．标准状况下，右侧电池产生22.4LH2时，两侧电解质溶液质量差46g
【答案】D
【分析】吸附层a 吸收H2，作负极，发生的电极反应：H2−2e
−+2OH
−=2H2O，吸附
层b 释放H2，作正极，发生的电极反应：2H
++2e
-=H2↑，离子交换膜为阳离子交换膜，
钠离子从左边移动到右边，电池的总反应为H
++OH
-=H2O，据此分析解答。
【详解】A．电子移动方向，从负极出发通过导线到达正极，A 正确；
B．由分析M 极电极反应：H2−2e
−+2OH
−=2H2O，B 正确；
C．电池的总反应为H
++OH
-=H2O，所以通入H2一段时间后，电流表示数可能归零，C
正确；
D．由电极反应2H
++2e
-=H2↑，标准状况下右侧电池产生22.4LH2时转移电子2 摩尔，
所以有2 摩尔钠离子通过离子交换膜移动到右侧，右侧质量增加(2×23-1×2)g=44g，
左侧质量减少为(2×23-1×2)g=44g，两侧电解质溶液质量差88g，D 错误；
故选D。
5．（2023 春·河南·高二洛宁县第一高级中学校联考期中）基于硫化学的金属硫电池是
有望替代当前锂离子电池技术，满足人类社会快速增长的能源需要，该电池的结构及
原理如图所示。下列有关叙述正确的是
4
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A．该电池可采用含K⁺的水溶液或有机物为电解质溶液
B．放电时，电子的移动方向：电极a→电极b →隔膜→电极a
C．充电时，电路中转移2mole⁻时，负极质量减重78 g
D．充电时，正极区可能发生的反应有 xK2S3-6e⁻=3Sx
2−+2xK⁺
【答案】D
【详解】A．该电池的负极为金属K，易与H₂O 发生反应，不能用含K⁺的水溶液为电
解质溶液，A 错误；
B．由分析可知，放电时，电极a 为负极，电子从电极a 通过导线流向电极b，在内电
路是K⁺的定向移动形成电流，B 错误；
C．充电时，电路中转移2mol e⁻时，负极(即充电时的阴极)发生的反应
为 K
++e
-=K， 故电极应增重78g，C 错误；
D．由分析可知，充电时，电极b 接电源的正极，发生氧化反应，其电子反应可能存在
K2S3-2e
-=3S+2K
+或8K2S3−10e
−=3S8
2−+16 K
+
或 xK2S3−(2x−6)e
-=3Sx
2-+2xK
+ 或 4 K2S3−2e
- =3S4
2−+8K
+，D 正确；
故选D。
6．（2023·山东烟台·校联考模拟预测）盐酸羟胺(NH2OH⋅HCl)可用作合成抗癌药，其
化学性质类似NH4Cl。工业上制备盐酸羟胺的装置及含Fe 的催化电极反应机理如图。
下列说法正确的是
5
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A．电子从含Fe 的催化电极流出沿导线流入Pt 电极
B．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH 减小
C．电池工作时，当有标准状况下3.36 L H2参与反应，左室溶液质量增加3.3 g
D．X 为H+和e﹣，Y 为NH3OH+
【答案】C
【分析】由图可知，氢气在Pt 电极失电子，Pt 电极为负极，电极反应式为H2
2e
﹣
﹣＝
2H+，含Fe 的催化电极上NO→NH2OH⋅HCl，N 元素化合价降低，为正极，电极反应
式为NO+3e﹣+4H++Cl﹣＝NH2OH⋅HCl，据此作答。
【详解】A．由分析知，Pt 电极为负极，含Fe 的催化电极为正极，原电池中电子从负
极流出，流入正极，即电子从Pt 电极流出沿导线流入含Fe 的催化电极，故A 错误；
B．由分析知，含Fe 的催化电极为正极，正极电极反应为：NO+3e﹣+4H++Cl﹣＝
NH2OH⋅HCl，正极区H+浓度减小，pH 增大，故B 错误；
C．由分析知，负极上H2～2e﹣，正极上NO～3e﹣，当有标准状况下3.36LH2(即
0.15molH2)参与反应时，根据得失电子守恒可知，左室中含Fe 的催化电极上参与反应
的NO 为0.1mol，电极反应式为NO+3e﹣+4H++Cl﹣＝NH2OH⋅HCl，左室增加的质量为
0.1molNO 和从右室迁移过来的0.3mol H+的质量，即0.1mol×30g/mol+0.3mol×1g/mol＝
3.3g，故C 正确；
D．由题意“盐酸羟胺(NH2OH⋅HCl)的化学性质类似NH4Cl”可知，NH2OH 具有和氨气
类似的弱碱性，可以和盐酸反应生成盐酸羟胺（NH2OH⋅HCl），所以图中缺少的一步
反应为NH2OH+H+＝NH3OH+，图2 中则X 为H+，Y 为NH3OH+，故D 错误；
故选：C。
7．（2023·全国·模拟预测）某课题组设计了一种新型的A 位K/Na 掺杂
Ni−Co−Zn−Mn钙钛矿氟化物(K/Na-NCZMF)电极材料，并构建了先进的水系锌基电
池，如图所示。下列叙述正确的是
6
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A．放电时，N 极电势高于M 极电势
B．放电时，Mn3O4转化成MnOOH
C．充电时，OH
−向K/Na-NCZMF 极迁移
D．充电时，转移2mol 电子理论上N 极净增16g
【答案】C
【详解】A．放电时，N 极为负极，M 极为正极，负极电势低于正极，故A 错误；
B．放电时，M 极为正极，发生还原反应，锰的化合价降低，MnOOH 生成Mn3O4，故
B 错误；
C．充电时，M 极为阳极。N 极为阴极，阴离子向阳极迁移，故C 正确；
D．充电时，氧化锌转化成锌，N 极质量减轻，故D 错误；
故答案选C。
8．（2023·新疆阿勒泰·统考二模）钾氧电池是一种新型金属-空气可充电电池，其使用
双酰亚胺钾( KTFSI)与乙醚(DME)组成的电解液，石墨和液态Na-K 合金作为电极，相
关装置如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，a 为负极，发生氧化反应
B．放电时，正极的电极反应式为K++e- +O2=KO2
C．充电时，电流由b 电极经电解液流向a 电极
D．充电时，b 极生成2.24 L(标准状况下)O2时，a 极质量增重15.6g
【答案】D
【分析】由电路中电子移动方向可知a 为负极，b 为正极，K 在负极失去电子生成
K+，电离方程式为：K-e-=K+，O2在正极得到电子生成KO2，电极方程式为：K++e-
+O2=KO2，以此解答。
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【详解】A．由分析可知，a 为负极，K 在负极失去电子生成K+，发生氧化反应，A 正
确；
B．由分析可知，b 为正极，O2在正极得到电子生成KO2，电极方程式为：K++e-
+O2=KO2，B 正确；
C．由分析可知，a 为负极，b 为正极，充电时，a 为阴极，b 为阳极，电流由b 电极经
电解液流向a 电极，C 正确；
D．充电时，b 为阳极，电极方程式为：KO2-e-=K++O2，a 为阴极，电极方程式为：K+
+e-= K，b 极生成2.24 L(标准状况下)O2时，O2的物质的量为0.1mol，转移0.1mol 电子，
阴极生成0.1molK，a 极质量增重3.9g，D 错误；
故选D。
9．（2023·湖北·高三统考专题练习）双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、
阳膜复合层间的H2O解离成H
+和OH
−，作为H
+和OH
−离子源。利用双极膜制取NaOH 和
H3PO4，产品室1 的产品是NaOH，其装置如图所示。
已知：产品室1 的产品是NaOH，则下列说法正确的是
A．a 为铅蓄电池的正极，电子由b 极流出经装置流入a 极
B．膜1 为阴离子交换膜，膜2 为阳离子交换膜
C．电极Ⅱ的电极反应式为2H2O+ 4e
−=O2↑+ 4 H
+
D．若要制60g NaOH，理论上铅蓄电池的负极增重72g
【答案】D
【分析】已知产品室1 的产品是NaOH，说明原料室中Na
+往左移动，电极Ⅰ是阴极，
a 为铅蓄电池的负极，b 为铅蓄电池的正极，膜1 为阳离子交换膜，H2PO❑4
−向右移动
到产品室2 中，膜2 为阴离子交换膜，双极膜向左解离生成氢离子，从而得到磷酸，
解离生成的氢氧根离子向右移动到电极Ⅱ（阳极）区，阳极发生失电子的氧化反应，
据此分析解答。
【详解】A．根据上述分析可知，a 为铅蓄电池的负极，电子由a 极流出经装置流入b
极，A 错误；
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B．结合上述分析可知，膜1 为阴离子交换膜，膜2 为阳离子交换膜，B 错误；
C．电极Ⅱ为阳极，水发生失电子的氧化反应，其电极反应式为：
2H2O−4e
−=O2↑+ 4 H
+，C 错误；
D．铅蓄电池的负极反应为：Pb−2e
−+SO4
2−=PbSO4，当转移2mol 电子时，负极增加
1mol SO4
2−的质量，即96g，生成的60g NaOH，即为1.5mol，转移的Na
+也是1.5mol，
电路中转移1.5mol 电子，负极增重的质量为72g，故D 正确；
故选D。
10．（2023·辽宁·高三统考专题练习）某研究团队发现向锂空气电池
(2Li+O2 ⇌
充电
放电
Li2O2)的有机电解液中添加LiNO3，充电时可发生如图转化(图中所示不
完全)而使充电过程更稳定。下列说法错误的是
A．电极Li 与NO3
−反应生成NO2
−和Li2O
B．充电时，阳极区域涉及反应：Li2O2+2NO2=2Li
++O2+2NO2
−
C．充电时，每转移1mol 电子，阳极质量增加23g
D．放电时，Li
+由a 极移至b 极
【答案】C
【详解】A．电解液中的NO2
−由Li 与NO3
−反应得来，故电极Li 与NO3
−发生反应：
2Li+ NO3
−¿Li2O+ NO2
−
¿
，A 正确；
B．由题图可知，充电时，发生反应：NO2
−−e
−¿ NO2
¿
和Li2O2+2NO2¿2Li
++O2+2NO2
−
¿
，
即在阳极区产生氧气，B 正确；
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C．由B 项分析可知，充电时，阳极反应式为Li2O2−2e
−¿2Li
++O2↑
¿
，每转移1mol
电子，阳极消耗0.5 molLi2O2，质量减少23g，C 错误；
D．由上述分析可知，充电时b 为阳极，a 为阴极，则放电时a 为负极，b 为正极，Li
+
由负极(a 极)移至正极(b 极)，D 正确；
故选C。
11．（2023·全国·模拟预测）液流电池是一种新型的蓄电池，如图是一种多硫化物/碘
化物氧化还原液流电池(PSIB)，其放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，电极a 的电极反应式为2S
2−+2e
−=S2
2−
B．放电时，当电路中转移1mole
−时，负极区质量增加39g
C．充电时，溶液中离子的数目减少
D．充电时，电极b 接外接电源负极
【答案】C
【分析】本题以一种多硫化物/碘化物氧化还原液流电池(PSIB)为背景考查电化学原理，
具体考查电极反应式、电化学计算、离子数目变化、电极判断等，意在考查考生获取
和运用信息的能力及证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
【详解】A．由题图可知，放电时，电极a 为负极，失电子，电极反应式为
2S
2−−2e
−=S2
2−，A 错误；
B．放电时，当电路中转移1mole
−时，负极区有1molK
+通过隔膜移动到正极区，负极
区质量减少39g，B 错误；
C．充电时，阴极的电极反应式为S2
2−+2e
−=2S
2−，阳极的电极反应式为
3I
−−2e
−=I3
−，通过电极反应式可以看出，充电时溶液中的离子数目减少，C 正确；
D．充电时，电极b 为阳极，接外接电源正极，D 错误。
10
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故选C。
12．（2023·辽宁·高三统考专题练习）化学性质类似NH4Cl的盐酸羟胺(NH3OHCl)是一
种常见的还原剂和显像剂。工业上主要采用图1 所示的方法制备，其电池装置中含Fe
的催化电极反应机理如图2 所示。图3 是用图1 的电池电解处理含有(Cl
−、NO3
−的酸性
废水的装置。下列说法正确的是
A．图1 电池工作时，Pt 电极是正极
B．图2 中，A 为H
+和e
−，B 为NH3OH
+
C．电极b 接电源负极，处理1 mol NO3
−，电路中转移5 mol e
−
D．电池工作时，每消耗2.24 L NO(标准状况下)，左室溶液质量增加3.3 g
【答案】D
【详解】A．铁电极上，NO→NH3OHCl，N 元素的化合价降低，为正极，Pt 电极上，
H2→H
+，元素化合价升高，发生氧化反应，为负极，A 错误；
B．根据题意可知，NH2OH与NH3的性质相似，能与盐酸反应生成NH3OHCl，所以缺少
反应：NH2OH+H
+= NH3OH
+，所以图2 中，a 为H
+，B 为NH3OH
+，B 错误；
C．电解时，b 电极发生：NO3
-+8e
-+10H
+=NH4
++3H2O，发生还原反应，为阴极，接电
源的负极，处理1 mol NO3
−，电路中转移8mol e
−，C 错误；
D．含铁的催化电极为正极，发生反应：NO+3e
−+ 4 H
++Cl
−→NH3OHCl，4 个氢离子
中有1 个是左侧溶液中盐酸提供的，3 个是右侧迁移的，标况下消耗的n(NO)=0.1mol，
左室增加的质量为0.1molNO 和0.3mol 氢离子，质量为：0.1×30+0.3=3.3g，D 正
确；
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故选D。
13．（2023 春·四川·高二遂宁中学校考期中）科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，发展
了一种新型储能氯流电池(如图)，其中电极a 为NaTi2(PO4)3/Na3Ti2(PO4)3通过风力发电
进行充电时，电极a 的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3；下列说法错误的是
A．放电时，电子的流向：电极a→输电网→电极b
B．充电时，电极b 为阳极，发生氧化反应
C．放电时总反应：NaTi2(PO4)3+2NaCl
放电
¿
¿
Na3Ti2(PO4)3+Cl2↑
D．充电时，每转移0.2mol 电子，NaCl 溶液质量减少11.7g
【答案】C
【分析】充电时，电极a 的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-=Na3Ti2(PO4)3，a 极发生还原反
应，a 为阴极，b 为阳极；那么放电时a 为负极、b 为正极；
【详解】A．由分析可知，放电时a 为负极，则电子的流向为负极流向正极：电极a→
输电网→电极b，A 正确；
B．充电时，电极b 为阳极，失去电子发生氧化反应，B 正确；
C．放电时总反应为Na3Ti2(PO4)3失去电子发生氧化反应生成钠离子、氯气得到电子发
生还原反应生成氯离子，总反应为：Na3Ti2(PO4)3+Cl2
放电
¿
¿
NaTi2(PO4)3+2NaCl，C 错误；
D．充电时，根据电子守恒可知，2Na+~2e-~2NaCl，每转移0.2mol 电子，NaCl 溶液质
量减少0.2mol ×58.5g/mol=11.7g，D 正确；
故选C。
14．（2023·重庆·高三重庆巴蜀中学校考阶段练习）微信山城学术圈刊登了一种Zn﹣
PbO2电池，电解质为K2SO4、H2SO4和KOH，通过a 和b 两种离子交换膜将电解质溶
液隔开(减少参加电极反应的离子的迁移更有利于放电)，形成M、R、N 三个电解质溶
液区域，结构示意图如图所示。下列说法正确的是
12
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A．a 为阴离子交换膜，b 为阳离子交换膜
B．电池放电后R 区域的电解质溶液浓度增大
C．充电时，Zn 电极反应为Zn
2e
﹣
﹣+4OH﹣=Zn(OH)❑4
2−
D．放电时，消耗13gZn，N 区域电解质溶液减少39.2g
【答案】B
【分析】由图可知，原电池工作时，Zn 为负极，被氧化生成Zn(OH)4
2-，PbO2为正极，
发生还原反应，电解质溶液M 为KOH，R 为K2SO4，N 为H2SO4，原电池工作时，负
极反应为Zn
2e
﹣
﹣+4OH﹣=Zn(OH)4
2-，则消耗OH﹣，钾离子向正极移动，正极电极反
应式为PbO2+SO4
2-+2e﹣+4H+=PbSO4+2H2O，正极消耗氢离子，阴离子向负极移动，则a
是阳离子交换膜，b 是阴离子交换膜，在同一闭合回路中电子转移数目相等，结合溶
液酸碱性及电极材料书写电极反应式和总反应的方程式，以此解答该题。
【详解】A．Zn 为负极，负极反应为Zn
2e
﹣
﹣+4OH﹣=Zn(OH)4
2-，则消耗OH﹣，钾离
子向正极移动，则a 是阳离子交换膜，PbO2为正极，正极电极反应式为PbO2+SO4
2-+2e
﹣+4H+=PbSO4+2H2O，消耗H+的物质的量为SO4
2-的4 倍，则SO4
2-离子向负极移动，b 是
阴离子交换膜，A 错误；
B．原电池工作时，负极反应为Zn
2e
﹣
﹣+4OH﹣=Zn(OH)4
2-，则消耗OH﹣，钾离子向正
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极移动，正极电极反应式为PbO2+SO4
2-+2e﹣+4H+=PbSO4+2H2O，正极消耗氢离子，阴
离子向负极移动，电池放电后R 区域的电解质溶液浓度增大，B 正确；
C．充电时，Zn 为阴极，Zn 电极反应为Zn(OH)4
2-+2e﹣=Zn+4OH﹣，C 错误；
D．13gZn 的物质的量为0.2mol，负极反应为Zn
2e
﹣
﹣+4OH﹣=Zn(OH)4
2-，电路中转移
电子0.4mol，N 区域转移0.2molSO4
2-，正极反应为PbO2+SO4
2-+2e﹣
+4H+=PbSO4+2H2O，电路中转移电子0.4mol，消耗0.2molSO4
2-，溶液中增加0.4molO
原子，所以N 区域电解质溶液减少的质量为0.4mol×96g/mol
0.4mol×16g/mol=32.0g
﹣
，
D 错误；
故选B。
【点睛】根据电极材料金属的活泼性判断出正负极，书写出电极反应，从而可以确定
各区域的电解质溶液种类，根据阴阳离子的移动方向可以确定离子交换膜种类，进行
电解质溶液质量计算时要综合考虑离开体系和进入体系的粒子。
15．（2023·全国·高三专题练习）电化学合成是种环境友好的化学合成方法 ，以对硝
基苯甲酸(
)为原料，采用电解法合成对氨基苯甲酸
(
) 的装置如图所示。下列说法正确的是
A．a 极电势低于b 极电势
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．每生成0.2mol 对氨基苯甲酸，阳极室电解液质量减少10.8 g
D．生成
的 总反应为：
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【答案】C
【详解】A．根据装置示意图可知，碘单质在N 极得电子生成碘离子，故N 极为阴极，
b 极为负极，则a 极电势高于b 极电势，A 错误；
B．对硝基苯甲酸转化成对氨基苯甲酸需要氢离子，故离子交换膜为阳离子交换膜，B
错误；
C．每生成0.2mol 对氨基苯甲酸需要1.2molI-和1.2molH+,根据电极反应式I2+2e-=2I-可
知电路中要转移1.2mol 电子，阳极发生反应2H2O-4e-=O2↑+4H+，阳极要产生
0.3molO2，迁移向N 极1.2molH+，阳极室电解质液质量减少10.8g， C 正确；
D．生成对氨基苯甲酸的总反应为：
+6I-+6H+=
+3I2+2H2O，D 错误；
答案选C。
16．（2023·高二课时练习）内重整碳酸盐燃料电池(熔融Li2CO3和K2CO3为电解质)的
原理如图所示，下列说法不正确的是
A．常温下，1mol 甲烷参加反应正极需要通入2molO2
B．以甲烷为燃料气时，负极反应式为CH4−8e
−+ 4 CO3
2−=5CO2+2H2O
C．该电池使用过程中需补充CO3
2−
D．以此电池为电源精炼铜，当有0.2mole
−转移时，阴极增重6.4g
【答案】C
【详解】A. 常温下，负极电极反应式：CH4+4CO3
2−
- 8e - =5CO2 +2H2O，1mol 甲烷
参加反应，转移的电子数为8mol，正极电极反应式O2+4e- +2CO2 =2CO3
2-，需要通入
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2molO2，故A 正确；
B. 若以甲烷为燃料气时负极电极反应式为CH4+4CO3
2− - 8e - =5CO2 +2H2O，故B 正
确；
C. 总反应为燃料和氧气反应，所以使用过程中不需补充CO3
2−，故C 错误；
D. 以此电池为电源精炼铜，阴极电极反应Cu2++2e-=Cu，当有0.2mole
−转移时，增重
6.4g，故D 正确；
选D。
17．（2023·河北石家庄·高三专题练习）我国科学家研发了一种水系可逆Zn-CO2电池，
电池工作原理如图所示，电极材料为金属锌和选择性催化材料，图中的双极膜层间的
H2O 解离成H+和OH-，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．电解质溶液2 一定是碱性溶液
B．充电时，每生成标况下11.2 L O2在阳极可生成65 g Zn
C．放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2NA
D．放电时，电池总反应为2Zn+ O2+ 4OH-+ 2H2O= 2Zn (OH)4
2-
【答案】C
【分析】由图可知，放电时，锌为原电池负极，碱性条件下失去电子发生氧化反应生
成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn-2e-+4OH
-=Zn (OH)4
2-，右侧电极为正极，酸性条
件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2e-
+2H+=HCOOH；充电时，锌与直流电源的负极相连，做电解池的阴极，电极反应式为
Zn (OH)4
2-+2e-=Zn+4OH
-，右侧电极为阳极，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2H2O-4e-=O2↑+4H+，则电解质溶液1 是碱性溶液、电解质溶
液2 是酸性溶液。
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【详解】A．由分析可知电解质溶液2 是酸性溶液，A 错误；
B．充电时阴极反应式为Zn (OH)4
2-+2e-=Zn+4OH
-，阳极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，则
电池总反应式为2Zn (OH)4
2-+2H2O=2Zn+4OH
-+O2↑+4H2O。
n(O2)=11.2L
22.4L/mol =0.5mol，生成1molO2时生成2molZn，则生成0.5molO2，生成
n (Zn)=0.5mol
1mol
×2mol=1mol，m(Zn)=1mol×65g/mol=65g，则阴极上生成65gZn，B
错误；
C．放电时，正极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH，则1molCO2转化为HCOOH 转移电
子的物质的量为2mol，转移电子数为2NA，C 正确；
D．放电时，负极反应式为Zn-2e-+4OH
-=Zn (OH)4
2-、正极反应式为CO2+2e-
+2H+=HCOOH，则电池总反应式为Zn+CO2+2OH
-+2H2O=Zn (OH)4
2-+HCOOH，D 错误；
故选C。
18．（2023 春·宁夏石嘴山·高二平罗中学校考阶段练习）利用电化学原理可将CO2电催
化还原为C2H4，装置如图所示。下列说法正确的是
A．玻碳电极连接电源的负极
B．若有2mol电子通过外电路，玻碳电极上生成11.2LO2
C．若有1mol电子通过外电路，理论上右侧溶液质量减少9g
D．阴极电极反应只有2CO2+12H
++12e
−=C2H4+ 4 H2O
【答案】C
【分析】由图示可知，玻碳电极发生的电极反应为：2H2O−4e
−=O2↑+ 4 H
+，为阳极
反应故应连接电源的正极，则铂电极为阴极，电极反应除了
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2CO2+12H
++12e
−=C2H4+ 4 H2O，还有AgCl+e
−= Ag+Cl
−。
【详解】A．由图示可知，玻碳电极发生的电极反应为：2H2O−4e
−=O2↑+ 4 H
+，为
阳极反应故应连接电源的正极，故A 错误；
B．没有说明标准状况，故B 错误；
C．若有1mol电子通过外电路，右侧发生的电极反应2H2O−4e
−=O2↑+ 4 H
+，理论上
减少了0.25 molO2，另有1molH
+通过质子交换膜迁移到阴极区，故理论上右侧溶液质
量减少9g，故C 正确；
D．阴极电极反应除了2CO2+12H
++12e
−=C2H4+ 4 H2O，还有AgCl+e
−= Ag+Cl
−，
故D 错误。
故选C。
19．（2023·天津和平·耀华中学校考一模）近期，科学家研发出了一种新型铝电池。该
电池电极分别为铝和硒，熔盐电解质由氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)和氯化铝(AlCl3)组
成(如图所示)。其中，电池放电过程中会形成AlnCl3n+1
−
，放电总反应的离子方程式为
2Al+3Se=Al2Se3．下列说法错误的是
A．充电时，电极Al 为阴极
B．放电时，Al 电极附近的阴离子浓度降低
C．放电时，电路中每转移1 mol 电子，理论上正极质量增加9 g
D．充电时，阳极的电极反应式为(n-1)Al-3(n-1)e
-+ (3n+1)AlCl4
-=4AlnCl3n+1
-
【答案】D
【分析】放电总反应的离子方程式为2Al+3Se=Al2Se3，则反应中铝发生氧化反应为负
极、惰性电极为正极；
【详解】A．放电时铝发生氧化反应为负极，则充电时，电极Al 为阴极，故A 正确；
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B．电池放电过程中铝极反应为nAl-3ne
-+ (3n+1)Cl
-=AlnCl3n+1
-
，Al 电极附近的阴离
子浓度降低，故B 正确；
C．放电时，电路中每转移1 mol 电子，Al∼3e
-，结合反应2Al+3Se=Al2Se3，则电
路中每转移1 mol 电子，理论上正极质量增加9 g，故C 正确；
D．充电时，阳极的电极反应与放电时正极反应有关，反应为
nAl2Se3-6ne
-+2(3n+1)Cl
-=2AlnCl3n+1
-
+3nSe，故D 错误；
故选D。
20．（2023·全国·模拟预测）有机双盐锂镁是为解决现代智能电网对储能电池应用的需
求而被研发出来的，具有较高的电池效率，其工作原理如图所示，下列说法错误的是
A．放电时，Mg电极为负极
B．往电解液中加入硫酸能提高电流效率
C．充电时，阳极电极反应式为Fe+Li2S−2e
−= FeS+2Li
+
D．充电时，每转移1mol电子，电解质溶液质量减少5g
【答案】B
【分析】由图可知，放电时，镁失去电子发生氧化反应生成镁离子，故Mg电极为负极，
则FeS 为正极；
【详解】A．由分析可知，Mg电极为负极，A 正确；
B．镁、FeS 均会和硫酸反应，故不能加硫酸，B 错误；
C．充电时，FeS 为阳极，铁发生氧化反应生成FeS，阳极电极反应式为
Fe+Li2S−2e
−= FeS+2Li
+，C 正确；
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D．充电时，阳极电极反应式为Fe+Li2S−2e
−= FeS+2Li
+，阴极反应为
Mg
2++2e
−= Mg，则每转移1mol电子，生成1mol 锂离子、消耗0.5mol 镁离子，电解
质溶液质量减少12g-7g=5g，D 正确；
故选B。
21．（2023·全国·高三专题练习）镁锂双盐电池是结合镁离子电池和锂离子电池而设计
的新型二次离子电池。其工作原理如图所示，已知放电时，b 极转化关系为：
VS2→Lix VS2。下列说法正确的是
A．充电或放电时，a 极电势均高于b 极
B．放电过程中正极质量减少，负极质量增加
C．充电时阳极的电极反应式为LixVS2−xe
−= VS2+xLi
+
D．该电池工作时，若通过电路转移电子的物质的量为0.1mol，则负极质量变化2.4g
【答案】C
【分析】镁锂双盐电池的工作原理为：放电时，电池负极材料金属镁失去电子生成
Mg2+ ，电解液中的Li+得到电子嵌入正极材料，达到电荷平衡；充电时，电池正极材
料中LixVS2失去电子，生成Li+ ，电解液中的Mg2+得到电子沉积到金属镁负极上去，
再次达到电荷平衡。放电时负极反应为Mg-2e- =Mg2+ ，正极反应为VS2+xe-+xLi+
=LixVS2 ，总反应为xMg+ 2VS2+2xLi+=2LixVS2+xMg2+。
【详解】A．Mg 为负极，VS2为正极，所以充电或放电时，b 极电势均高于a 极，选项
A 错误；
B．放电过程中正极质量增加，负极质量减少，选项B 错误；
C．充电时，阳极的电极反应式为LixVS2- xe- =VS2+xLi+ ，选项C 正确；
D．该电池负极为Mg 电极，通过电路转移电子的物质的量为0.1mol时，负极质量变
化为0.05mol×24g/mol=1.2g，选项D 错误；
答案选C。
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22．（2023 秋·山东日照·高三统考期末）工业上利用电解含有NaHPbO2的废液回收
Pb，装置如图。下列说法错误的是
A．M 的电极电势高于N
B．若转移2mol 电子，阴极室溶液质量减少207g
C．阴极电极式为HPbO❑2
−+2e-+H2O=Pb+3OH-
D．将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，对Pb 的产率无影响
【答案】B
【分析】左侧电极OH-失去电子生成O2，则为阳极，电极反应为4OH-+4e-=O2+2H2O，
M 为正极；右侧电极HPbO❑2
−得到电子生成Pb，为阴极，电极反应为HPbO❑2
−+2e-
+H2O=Pb+3OH-，N 为负极，钠离子由左侧经阳离子交换膜到达右侧，据此解答。
【详解】A．根据分析，M 为正极，N 为负极，M 的电极电势高于N，A 正确；
B．阴极电极反应为HPbO❑2
−+2e-+H2O=Pb+3OH-，转移2mol 电子，钠离子由左侧经阳
离子交换膜到达右侧为2mol，阴极室溶液质量减少207g-2mol×23g/mol=161g，B 错误；
C．根据分析，阴极电极式为HPbO❑2
−+2e-+H2O=Pb+3OH-，C 正确；
D．将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，多余的氢氧根离子经右侧到达左侧，对Pb 的
产率无影响，D 正确；
故选B。
23．（2023·全国·高三专题练习）我国某科研机构设计如图所示的电池，利用K2Cr2O7
实现含苯酚废水的有效处理，处理后的废水毒性降低且不引入其他杂质。一段时间后，
中间室中NaCl溶液的浓度减小。下列说法错误的是
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A．工作时，N 极附近溶液的pH增大
B．工作时，每转移3mol电子，N 极室和M 极室质量变化相差65g
C．a 为质子交换膜，b 为OH
−交换膜
D．N 极的电极反应式为Cr2O7
2−+6e
−+7 H2O=2Cr(OH)3+8OH
−
【答案】B
【详解】A．工作时，N 极室中的Cr2O7
2−转化为Cr(OH)3，Cr的化合价降低，则N 极
为正极，电极反应式为Cr2O7
2−+6e
−+7 H2O ═2Cr(OH)3+8OH
−，则N 极附近溶液的
pH增大，A 正确；
B．由以上分析可知M 极为负极，电极反应式为
C6 H5OH−28e
−+11H2O ═6CO2↑+28 H
+，每转移3mol电子，M 极室减少3mol H
+和
9
14 mol CO2，质量约31.3g；N 极室减少3mol OH
−，质量共51g，因此Ｎ极室和M 极
室质量变化相差19.7g，B 错误；
C．由于该装置的目的是对废水进行有效处理且不引入其他杂质，则M 极室生成的H
+
应迁移到中间室，a 为质子交换膜，N 极室生成的OH
−迁移到中间室，与H
+反应生成
H2O，NaCl溶液的浓度减小，b 为OH
−交换膜，C 正确；
D．根据A 分析，N 极为正极，电极反应式为
Cr2O7
2−+6e
−+7 H2O ═2Cr(OH)3+8OH
−，D 正确；
故选B。
24．（2023·黑龙江绥化·统考模拟预测）天津大学化学团队以CO2和辛胺为原料实现了
甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图(隔膜a 只允许OH
−通过，右池反应无
22
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气体生成)。下列说法错误的是
A．Ni2P电极的电势比In/In2O3-x电极的高
B．阴极发生的电极反应为CO2+2e
−+ H2O=HCOO
−+OH
−
C．电解过程中，OH
−由In/In2O3-x电极区向Ni2P电极区迁移
D．当电路中有2mol 电子转移时，阳极区液体质量增加10g(不考虑气体的溶解)
【答案】D
【分析】由图中In/In2O3-x电极上CO2→HCOO-可知，CO2发生得电子的还原反应，In/
In2O3-x电极为阴极，阴极反应为：CO2+2e-+H2O═HCOO-+OH-，则Ni2P 电极为阳极，辛
胺在阳极上发生失电子的氧化反应生成辛腈，电极反应为CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-
=CH3(CH2)6CN+4H2O，据此分析解答。
【详解】A．根据分析，Ni2P 电极为阳极，连接电源的正极，电势比In/In2O3-x电极
的高，A 正确；
B．In/In2O3-x电极为阴极，阴极反应为：CO2+2e-+H2O═HCOO-+OH-，B 正确；
C．电解过程中，阴离子向阳极移动，则OH-由In/In2O3-x电极区向Ni2P 电极区迁移，C
正确；
D．阳极上发生失电子的氧化反应生成辛腈，电极反应为CH3(CH2)6CH2NH2+4OH--4e-
=CH3(CH2)6CN+4H2O，当电路中有2mol 电子转移时，阳极区液体质量增加2mol 氢氧
根离子的质量，为2mol×17g/mol=34g，D 错误；
故选D。
25．（2023·上海·高三专题练习）电解K2MnO4水溶液制备KMnO4的装置如图所示。电
解后测得b 极区溶液中溶质的总物质的量增大。下列说法错误的是
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A．K2MnO4水溶液盛放在a 极区
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．当外电路转移2 mol 电子时，两极室溶液质量变化相差76 g
D．“电解法”所得副产品可用作“酸性歧化法”制备KMnO4的原料
【答案】C
【分析】电解K2MnO4水溶液制备KMnO4，阳极反应为：MnO4
2−−e
−=MnO4
−，阴极反应
为：2H2O+2e
-=H2↑+2OH
-，K
+向阴极移动，使KOH物质的量增大，所以b 极为阴极，a
极为阳极；
【详解】A．a 极为阳极，K2MnO4水溶液盛放在a 极区，A 正确；
B．K
+通过离子交换膜向阴极移动，所以离子交换膜为阳离子交换膜，B 正确；
C．当外电路转移2 mol 电子时，阴极反应2H2O+2e
-=H2↑+2OH
-，有2 molK
+移向阴极，
生成1molH2，阴极质量增大39×2−2=76g，阳极质量减少2×39=78g，两极室溶
液质量变化相差154 g，C 错误；
D．“电解法”所得副产品KOH，可用作“酸性歧化法”制备KMnO4的原料，D 正确；
故选C。
26．（2022 秋·辽宁沈阳·高二东北育才学校校考期末）全固态锂硫电池能量密度高、
成本低，其工作原理如图所示，其中电极a 常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为
16Li+ x S8=8Li2Sx(2≤x ≤8)。下列说法正确的是
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A．电池工作时，正极可发生反应：Li2S4+2Li
++2e
−=2Li2S2
B．电池充电时间越长，电池中的Li2S2量越多
C．电解质中加入硫酸能增强导电性
D．电池工作时，外电路中流过0.2mol 电子，负极材料减重0.7g
【答案】A
【分析】根据电池反应16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)可知负极锂失电子发生氧化反应，电极
反应为: Li-e-=Li+，Li+移向正极，所以a 是正极，发生还原反应: S8+2e-=S8
2-，S8
2-
+2Li+=Li2S8， 3Li2S8+2Li++2e-=4Li2S6， 2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4， Li2S4+2Li++2e-=2Li2S2
，根据电极反应式结合电子转移进行计算。
【详解】A．据分析，可知正极发生反应是2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4，为分析中的一种，
故A 正确；
B．充电时a 为阳极，与放电时的电极反应相反，则充电时间越长，电池中的Li2S2量
就会越少，故B 错误；
C．该电池的负极是金属锂，Li 元素较活泼会和硫酸反应生成氢气，电解质中不能加
入硫酸，故C 错误；
D．负极反应为：Li-e - =Li +，当外电路流过0. 2mol 电子时，消耗的锂为0. 2mol，负
极减重的质量为0. 2mol×7g/mol=1.4g，故D 错误；
正确答案是A。
27．（2023·江苏·高三专题练习）用惰性电极电解法制备硼酸[H3BO3]的工作原理如图
所示。下列有关说法正确的是
A．1 膜为阴离子交换膜
B．电解过程中，b 极室溶液的pH 会变小，原料室溶液的浓度会降低(忽略溶液体积变
化)
C．产品室中发生的反应是B(OH)❑4
−+H+=H3BO3+H2O，硼酸为三元酸
D．每转移电子1mol，a 极室溶液质量变化与b 极室溶液质量变化之差为13g
【答案】D
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【分析】由图可知，b 电极为阳极，电解时阳极上水失电子生成O2和H+，a 电极为阴
极，电解时阴极上水得电子生成H2和OH-，原料室中的Na+通过阳膜1 进入a 极室，溶
液中氢氧化钠浓度增大，原料室中B(OH)❑4
−通过阴膜2 进去产品室，b 极室中氢离子
通入阳膜3 进入产品室，B(OH)❑4
−和H+发生反应生成H3BO3；a、b 电极反应式分别为
2H2O+2e
-=H2↑+2OH
-、2H2O-4e
-=O2↑+4H
+。
【详解】A．原料室中的Na+通过膜1 进入a 极室，所以1 膜为阳离子交换膜，A 错误；
B．原料室中B(OH)❑4
−通过阴膜2 进去产品室，b 极室中氢离子通入阳膜3 进入产品室，
B(OH)❑4
−和H+发生反应生成H3BO3，所以pH 基本不变，B 错误；
C．硼酸为一元酸，C 错误；
D．每转移电子1mol，则有1molNa+移向NaOH 溶液，同时有0.5molH2生成，a 极室溶
液质量增加22g，b 极室生成0.25molO2，同时1molH+移向产品室，b 极室溶液质量减
少9g，所以a 极室溶液质量变化与b 极室溶液质量变化之差为13g，D 正确；
故选D。
28．（2022 秋·江苏·高三校联考阶段练习）利用垃圾假单胞菌株分解有机物的电化学
原理如图所示。下列说法正确的是
A．电子流向：电极B→负载→电极A
B．电极A 上的反应式为：X−4e
−= Y+ 4 H
+
C．若有机物为葡萄糖，处理0.25mol 有机物，电路中转移电子6mol
D．若B 电极上消耗标准状况下氧气22.4L，B 电极区域溶液增重32g
【答案】C
【详解】A．由题中信息可知该装置为原电池，A 为负极，B 为正极，电子由负极流出
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沿导线流入正极，所以电子流向：电极A→负载→电极B，A 错误；
B．观察图中信息知X 生成Y 少了2 个氢原子，化合价升高2，A 电极的反应式为：
X−2e
−= Y+2H
+，B 错误；
C．葡萄糖分子式C6H12O6，反应后生成CO2，C 元素由0 价升高到+4 价，处理0.25mol
有机物，电路中转移电子0.25 mol×4×6=6mol，C 正确；
D．B 电极上消耗标准状况下氧气22.4L，即消耗1molO2，质量为32g，O2+4e-
+4H+=2H2O，为维持电荷守恒，有4molH+由左侧移向右侧，所以B 电极区域溶液增重
32g+4g=36g，D 错误；
故答案选C。
29．（2022 秋·福建泉州·高二石狮市第一中学校考阶段练习）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S均转化为MgS8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：Mg
2++ MgS2+2e
−=2MgS
D．放电时，若电路中转移1mol电子，则正极质量增加12g
【答案】D
【分析】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-=MgS8，MgS8 + 3Mg2+ + 6e- = 4MgS2,Mg2++MgS2+2e-
=2MgS，充电时，Mg 极作阴极，S 极作阳极，据此作答。
【详解】A．S 作正极，电极反应分别为：8S+Mg2++2e-=MgS8，MgS8 + 3Mg2+ + 6e- =
4MgS2,
Mg2++MgS2+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；
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；
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D．正极反应包括：Mg2++MgS2+2e-=2MgS，放电时,若电路中转移1mol 电子，则正极
质量增加0.5mol×24g/mol=12g，D 正确；
故本题选D。
30．（2022 秋·江西·高三江西省安义中学校联考阶段练习）羟基(·OH)表现出极强的氧
化性。我国科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
(如下图所示)，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是
A．该装置不宜在高温条件下运行，且b 极为负极，d 极为阳极
B．b 电极区每产生3molCO2，c 电极区溶液质量减轻14g
C．d 电极的电极反应式：H2O-e-=·OH+H+
D．工作时，如果II 室中NaCl 浓度减小，则M 为阳离子交换膜
【答案】B
【分析】左侧装置为微生物电池，右侧装置为电解池，放电过程中，苯酚发生氧化反
应，失去电子，故b 极为负极，a 极为正极，c 极为阴极，d 极为阳极。
【详解】A．b 极有微生物，高温会引起微生物死亡，故不宜高温条件下运行，分析结
果确定b 极为负极，d 极为阳极，A 项正确；
B．c 电极为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，每消耗2molH2O 同时有
2molH+从d 电极区通过质子交换膜进入c 电极区，与OH-反应又生成2molH2O，因此不
管b 电极区有多少CO2生成，c 电极区溶液质量始终保持不变，B 项错误；
C．d 电极为阳极，装置图提示电极反应式为：H2O-e-=·OH+H+，C 项正确；
D．a 电极反应为： Cr2O7
2−+6e
−+7 H2O =2Cr(OH)3+8OH
−，Cr2O7
2−必须留存在Ⅰ室
反应，故M 只能为阳离子交换膜，Na+将从Ⅱ室进入Ⅰ室，b 电极反应为：
C6 H5OH-28e
−+11H2O=6CO2↑+28H
+，Cl-将从Ⅱ室进入Ⅲ室，故Ⅱ室NaCl 浓度减小，
D 项正确；
故选B。
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