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第04 讲 电化学原理的综合应用
目录
01 课标达标练
题型01 考查电极反应与物质变化分析
题型02 考查电化学装置的回路分析与粒子移动
题型03 考查电化学装置中溶液性质的变化分析
题型04 考查离子交换膜的类型与功能识别
题型05 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析
题型06 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计
题型07 考查守恒法在电化学计算中的应用
题型08 考查电化学计算中复杂动态过程分析
题型09 考查多池串联与混合体系的电化学计算
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 考查电极反应与物质变化分析
1.（2025·江西·二模）固态有机聚合物电极凭借柔性，高容量，高安全性为下一代电池技术提供了新方向。
一种新型二次电池的工作原理如图所示。电极N 是一种固态有机聚合物，该电池电极M 在充电过程中产生
黄色的
离子。下列说法错误的是
A．放电时，M 电极的电势要高于N 电极
1
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B．放电时外电路中每转移0.5mol 电子时，N 极区质量增加3.5g
C．充电时，M 连接电源的正极
D．充电时，N 极电极反应式是
【答案】B
【分析】根据该电池电极M 在充电过程中产生黄色的
离子，则反应的电极反应式为：
，得
到M 电极在充电时为阳极，放电时为正极，电极反应式为：
；则N 电极在放电时为负极，电
极反应式为：
，充电时为阴极，电极反应式为：
；据此分析解答。
【解析】A．根据分析，在放电时M 电极为正极，N 电极为负极，正极电势高于负极，即M 电极的电势要
高于N 电极，A 正确；B．根据分析和电子转移守恒可知，当放电时外电路中每转移0.5mol 电子时，则有
会通过
透过层从N 极区向M 极区移动，则N 极区的质量会减少3.5g，B 错误；C．根据分
析，M 在充电时为阳极，则连接在电源的正极，C 正确；D．根据分析，充电时，N 极电极反应式为：
，D 正确；故答案为：B。
2.（2025·广东深圳·二模）一种基于原电池原理的氧气传感器可用于测定样气中氧气的含量，装置如图所
示。下列说法正确的是
A．铅电极为正极
B．银电极上发生的反应为
C．电子由铅电极经过KOH 溶液流向银电极
D．工作过程中，
流向银电极
【答案】B
【分析】因为该电池可用于测定样气中氧气的含量，氧气进入银电极得到电子发生还原反应，所以银电极
是正极，则铅电极是负极。
【解析】A．由分析知，银电极是正极，铅电极是负极，A 错误；B．银电极是正极，氧气发生还原反应在
碱性条件下生成氢氧根离子，电极反应式为
，B 正确；C．电子从负极经外电路流
向正极，所以电子由铅电极经过导线流向银电极，电子不会经过内电路，C 错误；D．原电池中阴离子向
2
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负极移动，
流向铅电极，D 错误；故选B。
02 考查电化学装置的回路分析与粒子移动
3.（2025·辽宁沈阳·三模）大连物化所邓德会团队通过惰性电极电解实现了空气阴阳极同时活化制硝酸，其
电化学装置如下图所示，下列说法中错误的是
A．电流方向：正极→电极
电极
负极 B．电极电势：
C．
是
的催化剂
D．消耗
生成硝酸
【答案】D
【解析】A．在电解池中，电流从电源正极流出，经过外电路流向电解池的阳极，再从电解池的阴极流回
电源负极，由图可知电极A 连接电源正极，为阳极，电源B 连接电源负极，为阴极，所以该装置中电流方
向为：正极→电极A→电极B→负极，A 正确；B．在电解池中，阳极与电源正极相连，电势高，阴极与电
源负极相连，电势低，电极A 为阳极，电极B 为阴极，所以电极电势：A > B，B 正确；C．由图可知，
Fe2+参与反应转化为Fe3+，Fe3+是中间产物并参与循环转化为Fe2+，Fe2+反应前后性质和质量不变，故Fe2+是
催化剂，C 正确；D．本装置通过N2和O2制硝酸，N 元素化合价从0 价升高为+5 价，O 元素化合价从0 价
降低为-2 价，根据电子守恒可得3mol O2可生成硝酸的物质的量为：
，D 错误；
故答案选D。
4.（2025·北京通州·三模）电解
溶液得到
，是早期制备
的重要步骤。某实验装置如图
所示。电解过程流出液b 中混有少量气泡。下列说法不正确的是
A．电解过程中阴极区的
不断迁移到阳极区
3
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B．图中a 代表
C．回路中通过1mol 电子，产生的
小于0.5mol
D．
氧化成
的电极反应式为
【答案】A
【分析】由装置图可知，左侧电极连电源正极（阳极），右侧电极连电源负极（阴极），质子交换膜分隔
两侧电解液，仅允许
透过。阳极发生氧化反应，
失电子生成
，电极反应可表示
，
透过质子交换膜向阴极移动。阴极发生还原反应，
得电子生成
，电极反应为
，这就是流出液b 中少量气泡（
）的来源。
【解析】A．该装置为质子交换膜，只允许
通过，
不能透过，所以阴区的
不会迁移到阳极区，
故A 错误；B．阴极发生还原反应，
得电子生成
，所以图中a 代表
，故B 正确；C．阳极反应为
，理论上回路中通过1mol 电子，产生0.5mol
，但由于电解过程中可能有副反
应等，实际产生的
小于0.5mol，故C 正确；D．阳极上
氧化成
，电极反应式为
，故D 正确；故选A。
03 考查电化学装置中溶液性质的变化分析
5.（2025·山东济南·二模）我国科学家利用
和NiOOH 的协同作用实现了
和
电催化
合成
，反应装置及催化机理如图所示。下列说法错误的是
A．b 为电源正极
B．工作一段时间后e 极附近pH 减小
C．
和
均发生氧化反应
D．理论上每生成1mol 的C 气体，e 上有2mol 的
被氧化
【答案】D
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【分析】由图可知，在该电催化合成装置中，CH3OH 和(CH3)2NH 在e 电极发生反应生成HCON(CN3)2，发
生氧化反应，所以e 为阳极，d 极为阴极；
【解析】A．由分析知，e 为阳极，与阳极相连的b 为电源正极，A 正确；B．e 极发生的反应为
，工作一段时间后，e 极附近氢离子浓度增大，pH 减小，B 正
确；C．从催化机理图可知，CH3OH 转化为·CHO，C 元素化合价升高，(CH3)2NH 转化为·N(CH3)2，N 元素
化合价升高，因此CH3OH 和(CH3)2NH 均发生氧化反应，C 正确；D．由A 分析可知，d 极为阴极，e 极为
阳极，阴极反应为：
，H2即为题中的C 气体，阳极反应为：
，根据得失电子守恒，理论上生成1 mol H2，转移2 mol 电子，
阳极上有0.5 mol 的(CH3)2NH 被氧化，D 错误；故答案选D。
6.
【结合工业生产新技术考查电化学知识】（2025·河南郑州·一模）传统工业中，己二酸是以苯
为原料经热催化加氢和硝酸氧化两步法制备。我国科学家提出了以KA 油(环己醇与环己酮混合物)为原料
经电解合成己二酸的新方法，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．和传统工业相比，电解合成法具有反应步骤少、无氮氧化物排放等优点
B．a 极发生的电极反应之一为
C．该装置工作一段时间后，b 极区pH 不变
D．每生产1 mol 己二酸，理论上同时得到标准状况下
【答案】D
【分析】由图可知，a 极由KA 油电解得到己二酸，发生氧化反应，为阳极，电极反应为为
，或为
，b 为阴极，电极
的反应为
，据此分析；
【解析】A．和传统工业相比不需要用硝酸，故电解合成法具有反应步骤少、无氮氧化物排放等优点，A
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正确；B．根据分析可知，a 极发生的电极反应之一为
，B 正
确；C．该装置工作一段时间后，阳极转移电子数等于生成的氢离子数目，进入到阴极，等于生成的氢氧
根数目，故b 极区pH 不变，C 正确；D．每生产1mol 己二酸，理论上转移的电子数目介于6mol~8mol 之
间，同时得到标准状况下
，D 错误；故选D。
04 考查离子交换膜的类型与功能识别
7．
【结合工业生产考查电化学知识】（2025·湖南邵阳·三模）电化学合成是对环境友好的合成
方法，以对硝基苯甲酸(
)为原料，采用惰性电极电解法合成对氨基苯甲酸(
)的装置如图。下列说法正确的是
A．N 电极电势高于M 电极电势
B．该离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解一段时间后，阳极室的pH 不变
D．若直流电源用铅酸蓄电池，则每生成0.1mol 对氨基苯甲酸，铅酸蓄电池负极质量增加28.8g
【答案】D
【分析】根据图示，N 电极I2得电子发生还原反应生成I-，N 是阴极，则直流电源b 为负极、a 为正极，电
解池M 极为阳极，M 极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成
的总反应为
，据此分析解
题。
【解析】A．由分析可知，N 为阴极，M 为阳极，故N 电极电势低于M 电极电势，A 错误；B．由题干分
析可知，M 为阳极，反应式为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成对氨基苯甲酸的反应消耗H+，且阳离子移向阴极
区，故该离子交换膜为阳离子交换膜，B 错误；C．由分析可知，M 极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-
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=O2↑+4H+，则电解一段时间后，阳极室的pH 减小，C 错误；D．由分析可知，每生成0.1mol 对氨基苯甲
酸，电路上转移0.6mol 电子，若直流电源用铅酸蓄电池，则铅酸蓄电池负极反应式为：Pb-2e-+
=PbSO4(s)，故质量增加
=28.8g，D 正确；故答案为：D。
8．（2025·福建福州·二模）电解法处理铅锌矿(主要成分为PbS、ZnS)的装置如图所示。下列说法错误的是
A．电解装置内总反应：
B．M 是阴离子交换膜
C．电解过程中，阳极区涉及两种元素的价态变化
D．电路中通过0.1mol 电子，阴极区溶液质量减少13.9g
【答案】A
【分析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为
，右侧电极为阳极，电极反应为
，据此解答。
【解析】A．由分析可知，两个电极的总反应为：
，A 错误；B．为维持
溶液的电中性，左池中的
通过膜M 向右侧移动，故M 为阴离子交换膜，B 正确；C．电解过程中，阳
极区涉及
被氧化以及PbS、ZnS 被
氧化的过程，涉及Fe、S 两种元素的价态变化，C 正确；D．电
路中通过0.1mol 电子，阴极区有
得电子生成Pb，同时有
向右侧移动，故阴极区溶液
质量减少
，D 正确；故选A。
05 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析
9.
【结合电池新技术考查电化学知识】（2025·安徽·三模）以
为代表的新型可充电钠
离子电池的放电工作原理如图所示。下列说法错误的是
7
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A．充电时，阳极反应为
B．离子交换膜允许
通过
C．Fe 元素位于元素周期表d 区，
中Fe(Ⅲ)的未成对电子数为5
D．放电时，外电路中转移0.2mol 电子，两电极室物质(含电极)质量变化的差值为4.6g
【答案】D
【解析】A．由于放电时正极反应为
，则充电时阳极反应为
，故A 正确；B．放电时，正极消耗
，而负极消耗
，此
时
从左室移向右室。充电时，阳极释放
，而阴极生成
，此时
从右室移向左室，故B 正确；
C．Fe 为26 号元素，价层电子排布
，位于元素周期表第四周期Ⅷ族，属于d 区元素。
中
价层电子排布式为3d5，则
的未成对电子数为5，故C 正确；D．放电时，外电路转移
0.2mol 电子，则有
从负极移向正极。所以负极电极室减少
即4.6g；正极电极室增加
即4.6g，则两电极室质量变化值的差值为
9.2g，故D 错误；故选D。
10．
【结合环境保护考查电化学知识】（2025·河南·三模）热再生电池堆—CO2电化学还原池系
统(TRBs 一CO2RR)可回收烟气中的低温余热并将其转化为电能，同时实现CO2转化利用，其工作原理如
图。
8
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下列说法正确的是
A．装置Ⅱ中化学能转化为电能
B．可从Pt 电极产生气体中分离并回收CO2
C．碳毡处的电极反应：Cu+4CH3CN-e-=[Cu(CH3CN)4]+
D．阴离子交换膜每通过2molHCO ，就生成3molCO
【答案】B
【分析】由系统名称“热再生电池堆 — CO2电化学还原池系统”判断右测装置Ⅱ为CO2电化学还原池系
统，即电解池，左侧为电池堆(即原电池)。左侧装置原电池的电极反应式为负极：(泡沫铜)Cu + 4CH3CN -
e- = [Cu(CH3CN)4]+，正极：(碳毡)Cu2+ + 4CH3CN + e- = [Cu(CH3CN)4]+，右侧电解池的电极反应式为阳
极：(Pt 极)4HCO3
- - 4e- = O2↑ + CO2↑ + 2H2O ，阴极：(Ag/C 极)CO2 + 2e- + H2O = CO + 2OH-。
【解析】A．装置Ⅱ为电解池，电能转化为化学能，A 错误；B．Pt 极产生O2和CO2，可从产生气体中分
离并回收CO2，B 正确；C．碳毡处的电极反应为Cu2+ + 4CH3CN + e- = [Cu(CH3CN)4]+，C 错误；D．阴离
子交换膜每通过2 mol HCO3
-，电路中转移2 mol 电子，生成 1mol CO，D 错误；故选B。
06 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计
11．
【结合环境保护考查电化学知识】（2025·山东威海·二模）我国科学家在光电催化—化学耦
合烟气脱硫并实现CO2的资源化利用与电能储存的研究中取得重大突破，其工作原理如图所示。下列说法
正确的是
A．电极a 的电极反应式：
B．装置A 食盐水中
质量分数：x%＜y%
C．离子交换膜N 为阴离子交换膜
D．每吸收1molSO2，理论上装置B 的总质量增加62g
【答案】D
【分析】装置B 中，d 极2Fe2+-2e-=2Fe3+，作原电池的负极；c 极2H++2e-=H2↑，作原电池的正极，则装置B
为原电池。装置A 为电解池，a 极与电源的负极相连，作电解池的阴极，在该电极，CO2得电子产物与电
解质反应生成CO 和
，电极反应式为3CO2+2e-+H2O=CO+2
；b 极与电源正极相连，为电解池的
9
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阳极，食盐水中的Cl-失电子生成Cl2，电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑。装置A 中，左侧
透过离子交换膜
M 进入中间盛有NaHCO3溶液室，右侧Na+透过离子交换膜N 进入中间盛有NaHCO3溶液室，使NaHCO3
溶液由稀变浓，食盐水由浓变稀；离子交换膜M 为阴膜，离子交换膜N 为阳膜。
【解析】A．由分析可知，电极a 为阴极，CO2得电子产物与电解质反应生成CO 和
，电极反应式：
3CO2+2e-+H2O=CO+2
，A 不正确；B．装置A 中，食盐水中Cl-失电子生成Cl2从溶液中逸出，Na+透
过阳离子交换膜N 进入中间NaHCO3溶液室，从而使NaCl 溶液由浓变稀，所以NaCl 质量分数：x%＞
y%，B 不正确；C．由分析可知，Na+能透过离子交换膜N，所以离子交换膜N 为阳离子交换膜，C 不正
确；D．在装置B 内，SO2-2e-+2H2O=
+4H+，在c 极2H++2e-=H2↑，每吸收1molSO2，同时生成
1molH2，则理论上装置B 的总质量增加1mol×64g/mol-1mol×2g/mol=62g，D 正确；故选D。
12．（2025·湖南娄底·一模）一种在电催化剂
作用下，还原
合成铵盐的原理如下图所示。下列
叙述正确的是
A．膜M 为阴离子交换膜
B．装置工作一段时间后，b 极表面
明显升高
C．a 极的电极反应式为
D．标准状况下，b 极收集
气体时，阴极上有
生成
【答案】C
【分析】由装置图可知a 极
转化为
，N 从+5 价降低到-3 价，得到电子，发生还原反应，a 极为阴
极，电极反应为
，b 极上
转化为
，O 从-2 价升高到0 价，失去电子，发
生氧化反应，b 极为阳极，电极反应为
。
【解析】A．由分析可知，a 极为阴极， b 极为阳极，膜M 为阳离子（
）交换膜，A 项错误；B．阴极
电极反应为
，阳极电极反应为
，工作一段时间后，铂极
表面
明显下降，B 项错误；C．由分析可知a 极为阴极，电极反应为
，C 项
正确；D．根据得失电子守恒，
，阴极生成的铵根离子
，
D 项错误；答案选C。
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07 考查守恒法在电化学计算中的应用
13．
【结合电池新技术考查电化学知识】（2025·江苏泰州·模拟预测）科学家最近发明了一种
Al-PbO2电池，电解质为KOH、K2SO4、稀H2SO4，通过X 和Y 两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成
M、R、N 三个电解质溶液区域(a>b)，结构示意图如图所示。下列说法正确的是
A．R 区域的电解质浓度逐渐减小
B．
通过Y 膜移向N 区
C．放电时，PbO2电极上的电极反应式为
D．理论上，消耗2.7g Al 时，N 极区质量减少28.8g
【答案】C
【分析】由图可知，原电池工作时，Al 为负极，被氧化生成[Al(OH)4]-，PbO2为正极，发生还原反应，电
解质溶液M 区为KOH，R 区为K2SO4，N 区为H2SO4，原电池工作时，负极反应为Al-3e-+4OH-
=[Al(OH)4]-，则消耗OH-，钾离子向正极(M 区向R 区)移动，X 为阳离子交换膜；正极电极反应式为
PbO2+2e-+4H++
=PbSO4+2H2O，正极消耗氢离子，硫酸根向负极(N 区向R 区)移动，则Y 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。
【解析】A．据分析，钾离子向正极(M 区向R 区)移动，硫酸根向负极(N 区向R 区)移动，R 区域的电解质
浓度逐渐增大，故A 错误；B．据分析，
向负极移动，通过Y 膜移由N 区向R 区移动，故B 错误；
C．据分析，放电时，PbO2电极为正极，电极反应式为
，故C 正
确；D．消耗2.7g Al，电子转移0.3mol，N 区消耗0.6mol H+、0.15mol
，同时有0.15mol
移向
R 区，则相当于减少0.3mol H2SO4，同时生成0.3mol H2O，则R 区实际减少质量
为0.3mol×98g/mol-0.3mol×18g/mol=24g，故D 错误；故答案为C。
14.
【结合工业生产考查电化学知识】（2025·四川·一模）制造尼龙-66 的原料己二腈[
]用量很大，工业上常采用丙烯腈(
)电合成法来制备。其工作原理如图所示。已
知
比
得电子能力强。下列说法正确的是
11
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A．b 极为阳极，电极材料可改为Fe
B．甲室的电极反应式为
C．甲室中加入磷酸四乙基铵，其阳离子覆盖在电极表面，以抑制水电离出过多
D．若在乙室产生标准状况下44.8L
，理论上可制备216g
【答案】C
【分析】由图可知，a 极丙烯腈发生还原反应生成己二腈，
，a
为阴极，则b 为阳极，b 极发生氧化反应，反应为2H2O- 4e- =4H++O2↑。
【解析】A．b 极产生
，而
来源于
，化合价升高，失去电子，是阳极，若将阳极材料换成Fe，
Fe 的金属性较强，易失去电子，就不会产生
，合金改变了金属本身的固有属性，难以失去电子，故A
错误；B．甲室的电极反应式为
，故B 错误；C．根据信息，
比
得电子能力强，而甲室是为了制备
，若
产生过多，就会造成
优先得到
电子，加入磷酸四乙基铵，其大量阳离子覆盖在电极表面，其目的是从双电层（溶液层和丙烯腈两相）中
取代出水分子，从而抑制水电离出过多
，故C 正确；D．在乙室产生标准状况下44.8L
，会转移
8mol 电子，根据
可知，会生成4mol
，其质量为
432g，故D 错误；故答案为：C。
08 考查电化学计算中复杂动态过程分析
15.7．（24-25 高三下·贵州·月考）用图所示装置电解硫酸铜和氯化钠的混合溶液，当线路中有1.20mol 电
子通过时，甲电极增重并有4.48L (已折算成标准状况下的体积，后同)气体生成，乙电极同时生成气体
7.84L，则原溶液中硫酸铜与氯化钠的物质的量之比为
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A．2:1
B．4:1
C．2:3
D．4:3
【答案】A
【解析】分析：本题考查电解原理，根据离子放电顺序，分析电极产物，根据电子守恒解答。
详解：该电解池可能发生的阴极反应为：①Cu2++2e-=Cu、②2H++2e-=H2↑；发生的阳极反应为：③2Cl--2e-
=Cl2↑，④2H2O-4e-=4H++O2↑，甲电极增重，并有4.48L 气体生成，则氢气体积为4.48L（标准状况），乙
电极同时生成气体7.84L（氯气和氧气），反应共转移电子1.20mol，阴极反应中，反应②共得电子0.4mol
电子，则反应①共得电子1.2mol-0.4mol=0.8mol，可计算得原溶液中含Cu2+，其物质的量为0.4mol；设阳
极产生氯气物质的量为x，产生氧气物质的量为y，则x+y=
=0.35mol,共转移电子1.2mol,则
2x+4y=1.2,联立两个方程，解得，x=0.1mol,y=0.25mol，所以溶液中含Cl-为0.2mol, 则原溶液中硫酸铜与氯
化钠的物质的量之比为0.4:0.2=2:1,故选A 项。综上所述，本题正确答案为A。
16.（24-25 高三上·福建·月考）某混合溶液中
和
的浓度均为
，现用直流电源电解
该混合溶液。若电解过程中不考虑溶液体积变化，则下列说法正确的是
A．将有色鲜花靠近阴极时，有色鲜花颜色褪去
B．当溶液蓝色恰好完全褪去时，加入
和
能使溶液复原
C．当溶液蓝色恰好完全褪去时，电解产生的气体总体积为
D．当两个电极产生的气体体积相等时，电路中过的电子总数约为
【答案】D
【分析】电解过程中，阴极先是Cu2+得电子生成铜单质，后是氢离子得电子生成氢气，阳极上氯离子先失
去电子生成氯气，再由水失去电子生成氧气；
【解析】A．阴极是Cu2+得电子生成铜单质，将有色鲜花靠近阴极时，有色鲜花颜色不褪去，故A 错误；
B．当溶液蓝色恰好完全褪去时，说明0.2mol 铜离子变为铜单质，有0.4mol 电子转移，阳极产生0.1mol 氯
气和0.05mol 氧气，因此加入
和
能使溶液复原，故B 错误；C．根据B 选项分
析，当溶液蓝色恰好完全褪去时，阳极产生0.1mol 氯气和0.05mol 氧气，因此电解产生的气体在标准状况
下总体积为3.36L，故C 错误；D．当两个电极产生的气体体积相等时，即阴极产生的氢气体积等于阳极产
生的氯气和氧气体积之和，设整个电路有xmol 电子转移，则
，解得x=1，因此电路中通
过的电子总数约为
，故D 正确；综上所述，答案为D。
13
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09 考查多池串联与混合体系的电化学计算
17．
【结合储能新技术考查电化学知识】（2025·广西南宁·模拟预测）为适应可再生能源的波动
性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如下图所示。当闭合
和
、打开
时，装置
处于蓄电状态；当打开
和
，闭合
时，装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的
解
离为
和
并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法错误的是
A．蓄电时，碳锰电极为阳极
B．蓄电时，右池中右侧电极发生的反应为
C．放电时，每消耗1mol MnO2，理论上有4mol H+由双极膜向碳锰电极迁移
D．理论上，该电化学装置运行过程中不需要补充
和KOH 溶液
【答案】C
【分析】当闭合
和
、打开
时，装置处于蓄电状态，即为电解池，
得电子生成H2，H 元素化合
价降低，则为阴极，Mn2+失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极；ZnO 得电子生成Zn，则锌电极为阴极；当
打开
和
、闭合
时，装置处于放电状态，即原电池，锌电极为负极，碳锰电极为正极，以此解答。
【解析】A．由分析可知，蓄电时即为电解池，Mn2+失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极，A 正确；B．蓄
电时，右侧电解池中ZnO 得电子生成Zn，电极反应式为ZnO+2e-+H2O=Zn+2OH-，OH-失电子生成O2，电
极反应式为4OH--4e-=O2+2H2O，发生的总反应为
，B 正确；C．放电时，碳锰电极
为正极，电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，每消耗1mol
，需要消耗4mol H+，但碳锰电极
只生成2mol 正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出是氢离子转移至左侧，因此理论上有2mol
由
双极膜向碳锰电极迁移，C 错误；D．该电化学装置运行过程中
得电子生成H2，但实际过程为消耗了溶
剂水，氢离子浓度增大，OH-失电子生成O2，但实际也消耗了溶剂水，氢氧根离子浓度同样增大，则不需
要不断补充
和KOH 溶液，D 正确；故选：D。
18．
【结合电池新技术考查电化学知识】（2025·天津河西·三模）光催化电极可以在太阳光照下
14
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实现对设备进行充电，该电池工作原理如下图所示。放电时
转化为
，下列有说法错误的是
A．充电时，石墨电极为做阴极
B．充电时，光催化电极的电极反应式为：
C．放电时，石墨电极发生还原反应
D．放电时，离子交换膜左室电解质溶液质量减少
，外电路转移
【答案】C
【分析】由题干电池工作原理图示信息可知，放电时石墨电极上的反应为：
，发生氧化反
应，为负极，光催化电极上的反应为：
，发生还原反应，为正极；充电时，石墨电极上的电极
反应为：
，发生还原反应，为阴极，光催化电极上的电极反应为：
，发生氧化反
应，为阳极；
【解析】A．由分析可知，充电时，石墨电极为做阴极，A 正确；B．充电时，光催化电极为阳极，电极反
应式为：
，B 正确；C．放电时石墨电极上的反应为：
，发生氧化反应，C 错误；
D．由分析可知，放电时，石墨电极为负极，光催化电极为正极，为维持电荷守恒，左侧钠离子透过离子
交换膜移向右侧，放电时当外电路转移1mol 电子时，1mol 钠离子从左室迁移到右室，离子交换膜左室电
解质溶液质量减少23g，则放电时，离子交换膜左室电解质溶液质量减少
（为0.2mol 钠离子），外电
路转移
，D 正确；故选C。
1．
【结合电池新技术考查电化学知识】（2025·广西南宁·二模）某种可充电固态锂电池放电时
工作原理如图所示，下列说法错误的是
15
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A．电极电势：b 极>a 极
B．放电时电子流向：a 极→负载→b 极
C．充电时，阳极电极反应为：LiLaZrTaO-xe-=xLi++Li1-xLaZrTaO
D．外电路通过1mol 电子时，理论上两电极质量变化差值为7g
【答案】D
【分析】放电时，该电池为原电池，阳离子向正极移动，由图可知，Li+向b 极移动，则b 为正极，a 为负
极；充电时为电解池，a 极为阴极，阴极上Li+得电子发生还原反应，b 极为阳极，据此分析回答。
【解析】A．根据Li+移动方向可知：b 极为正极，a 极为负极；充电时，b 极为阳极，a 极为阴极，故电极
电势b 极高于a 极，A 正确；B．放电时，电子由负极a 流出经外电路负载流入正极b，B 正确；C．充电
时，b 极为阳极，失去电子，电极反应为：
，C 正确；D．放电时：
外电路通过1mol 电子时，b 极减少1mol Li+ ，质量为7g，a 极1mol Li+ 得到电子变为锂增重7g，充电时：
外电路通过1mol 电子时，a 极失去电子迁移1mol Li+ 到b 极，a 极质量减少7g，b 极1mol Li+ 得到电子变
为锂增重7g，两电极质量变化差值为14g，D 错误；故选D。
2．
【结合工业生产考查电化学知识】（2025·山东·二模）一种利用电化学方法将生物质转化生
成的
高效合成有机硫化合物的工作原理如图。电解质为
溶液，在高纯度导电炭黑(KB)催化
作用下，
和
在电极表面形成
、
和
等有机硫化合
物。下列说法错误的是
A．KB 能导电是因为其有类石墨的大π 键微观结构
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．生成
的电极反应式为
D．理论上，每形成
键，体系生成标况下
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【答案】D
【解析】由图，Pt-C 电极上水得到电子发生还原反应生成氢气，为阴极，则KB 为阳极，阳极上物质发生
氧化反应；A．KB 为高纯度导电炭黑，能导电是因为其有类石墨的大
键微观结构，存在自由移动的电
子，故A 正确；B．电解池中阳离子向阴极移动，由图离子移动方向，离子交换膜为阳离子交换膜，故B
正确；C．阳极上
和
生成
的反应为失去电子的氧化反应，电极反应式为
，故C 正确；D．由于阳极发生氧化反应，在电极表面形成
、
和
等有机硫化合物，不确定具体转移电子的物质的量，不
能计算生成标况下氢气的体积，故D 错误；故答案为：D。
3．
【结合工业生产考查电化学知识】（2025·湖南永州·模拟预测）科学家研究的新型电化学装
置实现了在常温常压下，KOH 电解质加速羰基中间体缩合高效合成。
下列说法正确的是
A．阳极的电极反应之一为：
B．过程中两极室电解质溶液pH 不变
C．每生成1mol
，阴极至少有2molH2生成
D．反应①的反应类型为取代反应
【答案】A
【分析】如图可知，左侧
、
均发生氧化反应，则左侧为阳极，右侧为阴极；阳极
的反应包含
、
两
个反应，阴极的反应为
，据此分析解答。
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【解析】A．左侧为阳极，
被氧化为
，电极反应之一为：
，A 正确；B．当转移2mol 电子时，有2mol
在阳极参与电极反
应，同时有
通过离子交换膜向阳极移动，但阳极生成水，pH 减小，阴极消耗水生成氢氧根离
子，pH 增大，B 错误；C．每生成1mol
，则需要1mol
，2mol
，根据电极反应可知，共转移6mol 电子，则阴极至少有3mol
生成，C 错误；D．反应①
先发生醛基的加成反应形成羟基，再发生羟基的消去反应形成碳碳双键，不是取代反应，D 错误；故选
A。
4．（2025·广东深圳·一模）利用多膜装置通过电解法可以制备KNO3，同时获得一定的副产品，其电解装
置如图所示。下列说法正确的是
A．Y 膜为阳离子交换膜
B．阴极室溶液中OH-浓度逐渐降低
C．理论上每生成1molCl2，阴极室溶液质量增加46g
D．理论上每生成标准状况下22.4LCl2，阳极室内溶液质量减少149g
【答案】D
【分析】阳极室：2Cl--2e-=Cl2↑；阴极室：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，电解法可以制备KNO3，根据图示，阳极
室中的钾离子进入硝酸钾溶液，NaNO3溶液中硝酸根离子进入硝酸钾溶液、钠离子进入阴极室生成氢氧化
钠。
【解析】A．NaNO3中
通过Y 膜向左移生成KNO3，Y 膜为阴离子交换膜，故A 错误；B．阴极室发生
反应2H2O+2e-=2OH-+H2↑，OH-浓度逐渐增加，故B 错误；C．生成1molCl2时，转移2mol 电子，阴极室内
生成1molH2但补充了2molNa+，因此阴极室溶液质量增加44g，故C 错误；D．生成1molCl2（标准状况下
体积为22.4L）即转移2mol 电子，同时有2molK+移向硝酸钾溶液，则阳极室内减少2molKCl，即溶液质量
减少149g，故D 正确；故答案为D。
5．
【结合工业生产考查电化学知识】（2025·广东深圳·二模）双极膜是一种复合膜，在直流电
18
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作用下，能把中间界面内的
解离为
和
，并使离子定向通过。以铅蓄电池为电源(放电时总反应
为
)，利用双极膜电解获得NaOH 与
的原理如图所示。下列说
法正确的是
A．N 膜为阳离子交换膜
B．电解过程中，产品室1 的pH 逐渐减小
C．产品室2 中反应为
D．双极膜共解离4mol
时，理论上铅蓄电池中生成4mol
【答案】C
【分析】由图可知，电解池工作时阳离子向阴极迁移，由于H+向电极a 移动，即电极a 为阴极，那么电极
b 为阳极， M 膜为阳离子交换膜，原料室中钠离子通过M 膜进入产品室1 得到氢氧化钠，N 膜为阴离子交
换膜，原料室中磷酸二氢根离子通过N 膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸。
【解析】A．由分析，N 为阴离子交换膜，A 错误；B．由分析，产品室1 生成氢氧化钠，pH 逐渐增大，B
错误；C．原料室中磷酸二氢根离子通过N 膜进入产品室2，与双极膜产生的氢离子反应生成磷酸，反应
为
，C 正确；D．双极膜共解离4molH2O，即电极a、b 处各解离2molH2O，电极a 的
电极反应式为：
，解离2molH2O 得到2mol H+，转移电子数为2mol，结合反应
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，理论上铅蓄电池中生成2molPbSO4，D 错误；故选C。
1．（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中
解离的
和
在
电场作用下向两极迁移。除硼原理：
。下列说法错误的是
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A．Pt 电极反应：
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X 膜、Y 膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成
，同时Ⅱ室最多生成
【答案】C
【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt 电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反
应为：
，阴极发生的反应为：
，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说
明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，据此解答。
【解析】A．由分析可知，Pt 电极为阳极，阳极发生的反应为：
，A 正确；B．
水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可
促进双极膜中水的电离，B 正确；C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移
动，氯离子往阳极反向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y 膜，则Y 膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移
动，通过X 膜，则X 膜为阴离子交换膜，C 错误；D．Ⅳ室每生成
，则转移1mol 电子，有1mol
氢离子移到Ⅱ室中，生成
，D 正确；故选C。
2．（2025·江苏卷）以稀
为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为
。下列说法正确的是
A．电极a 上发生氧化反应生成
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B．
通过质子交换膜从右室移向左室
C．光解前后，
溶液的
不变
D．外电路每通过
电子，电极b 上产生
【答案】A
【分析】光解过程中，电极a 上电子流出，发生氧化反应，a 为负极，电极反应式为：
；电极b 上电子流入，发生还原反应，b 为正极，电极反应式为：
。
【解析】A．根据分析，电极a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为：
，生成物
有O2，A 正确；B．原电池中阳离子向正极移动，电极a 上生成
，电极b 上消耗
，
通过质子交换
膜从左室移向右室，B 错误；C．在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变
化，在光解总反应是电解水，
溶液中
减少，
溶液浓度增大，pH 减小，C 错误；D．生成
，转移2mol 电子，外电路通过0.01mol 电子时，电极b 上生成
，D 错误；答案选A。
3．（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料
再锂化的电化学装置，其示意
图如下：
已知：参比电极的作用是确定
再锂化为
的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是
A．
电极上发生的反应：
B．产生标准状况下
时，理论上可转化
的
C．再锂化过程中，
向
电极迁移
D．电解过程中，阳极附近溶液pH 升高
【答案】B
【分析】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则
转化为
过程中，Co
元素化合价由
降为+3，
得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为
，Pt 电极为阳极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为
，据此回答。
【解析】A．由分析知，
电极上发生的反应：
，A 错
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误；B．由电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即0.25 mol)
时转移1 mol 电子，理论上转化
的
，B 正确；C．
为阴离子，应向阳极移动，即向Pt 电极迁移，C 错误；D．由阳极
电极反应式可知，电解过程中，阳极产生
、消耗
，酸性增强，则阳极附近pH 降低，D 错误；
故选B。
4．（2025·广东卷）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上
减少；电极材料每
转移1mol 电子，对应的理论容量为
。下列说法错误的是
A．充电时Ⅱ为阳极
B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH 降低
C．放电时负极反应为：
D．充电时16gS 能提供的理论容量为
【答案】B
【分析】放电时，电极Ⅱ上
减少，说明MnO2转化为Mn2+，化合价降低，发生还原反应，为原电池
的正极，由于电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为：
；则电极Ⅰ为原电池负极，MnS 失去电子生成S 和Mn2+，负极反应为：
。
【解析】A．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A 正确；B．由分析可知，放电
时电极Ⅱ为正极，正极反应为：
，反应消耗
，溶液的pH 升高，B 错
误；C．由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：
，C 正确；D．根据
放电时负极反应，可知充电时阴极反应为
，每消耗16gS，即0.5molS，转移1mol 电
子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A h
⋅，D 正确；故选B。
5．（2025·浙江卷）一种可充放电
电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为
和
，随温度升高Q(消耗
转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
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A．熔融盐中
的物质的量分数影响充放电速率
B．充放电时，
优先于
通过固态电解质膜
C．放电时，随温度升高Q 增大，是因为正极区
转化为
D．充电时，锂电极接电源负极
【答案】C
【分析】
电池放电时，锂电极为负极，发生反应：
，多孔功能电极为正极，低温时发生
反应：
，随温度升高Q 增大，正极区
转化为
；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多
孔功能电极为阳极，
或
失去电子。
【解析】A．由分析可知，电池总反应方程式为：
或
，充放电时
有
参与或生成，因此熔融盐中
的物质的量分数影响充放电速率，A 正确；B．
比
的半径
小，因此
优先于
通过固态电解质膜，B 正确；C．放电时，正极得到电子，
中氧原子为-1 价，
中氧原子为-2 价，因此随温度升高Q 增大，正极区
转化为
，C 错误；D．充电时，锂电极为阴
极，连接电源负极，D 正确；答案选C。
6．（2024·江西卷）我国学者发明了一种新型多功能甲醛﹣硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸
根离子(如图)。下列说法正确的是
A．CuAg 电极反应为2HCHO+2H2O
4e
﹣
﹣═2HCOO﹣+H2↑+2OH﹣
B．CuRu 电极反应为
6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣
C．放电过程中，OH﹣通过质子交换膜从左室传递到右室
D．处理废水过程中溶液pH 不变，无需补加KOH
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【答案】B
【分析】由原电池中电子移动方向可知，CuAg 为负极，HCHO 失去电子生成HCOO-和H2，电极方程式
为：2HCHO+4OH-
2e
﹣
﹣═2HCOO﹣+H2↑+2H2O，CuRu 为正极，
得到电子生成NH3，电极方程式为：
6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣，以此解答。
【解析】A．由分析可知，CuAg 为负极，HCHO 失去电子生成HCOO-和H2，根据得失电子守恒和电荷守
恒配平电极方程式为：2HCHO+4OH-
2e
﹣
﹣═2HCOO﹣+H2↑+2H2O，A 错误；B．由分析可知，CuRu 为正
极，
得到电子生成NH3，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：
6H2O+8e﹣
═NH3↑+9OH﹣，B 正确；C．质子交换膜只允许H+通过，C 错误；D．由分析可知，负极电极方程式为：
2HCHO+4OH-
2e
﹣
﹣═2HCOO﹣+H2↑+2H2O，正极电极方程式为：
6H2O+8e﹣═NH3↑+9OH﹣，总反应为
8HCHO+
7OH-=NH3
+8HCOO-+4 H2↑+2H2O，处理废水过程中消耗OH-，溶液pH 减小，需补加
KOH，D 错误；故选B。
7．（2024·广东卷）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列
说法不正确的是
A．阳极反应：
B．阴极区溶液中
浓度逐渐升高
C．理论上每消耗
，阳极室溶液减少
D．理论上每消耗
，阴极室物质最多增加
【答案】C
【分析】左侧电极为阴极，发生还原反应，
在碱性条件下转化为Fe，从而实现冶铁，电极反应为：
；右侧电极为阳极，溶液为饱和食盐水，
放电产生氯气，电极反应
为：
；中间为阳离子交换膜，
由阳极向阴极移动。
【解析】A．由分析可知，阳极反应为：
，A 正确；B．由分析可知，阴极反应为：
，消耗水产生
，阴极区溶液中
浓度逐渐升高，B 正确；C．由分
析可知，理论上每消耗
，转移6mol 电子，产生3mol
，同时有6mol
由阳极转移至阴极，
则阳极室溶液减少
，C 错误；D．由分析可知，理论上每消耗
，转移6mol
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电子，有6mol
由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加
，D 正确；故选C。
8．（2024·山东卷）以不同材料修饰的
为电极，一定浓度的
溶液为电解液，采用电解和催化相结
合的循环方式，可实现高效制
和
，装置如图所示。下列说法错误的是
A．电极a 连接电源负极
B．加入Y 的目的是补充
C．电解总反应式为
D．催化阶段反应产物物质的量之比
【答案】B
【分析】电极b 上Br-发生失电子的氧化反应转化成
，电极b 为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O=
+6H+；则电极a 为阴极，电极a 的电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-；电解总反应式为Br-+3H2O
+3H2↑；催化循环阶段
被还原成Br-循环使用、同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z 为O2。
【解析】A．根据分析，电极a 为阴极，连接电源负极，A 项正确；B．根据分析电解过程中消耗H2O 和
Br-，而催化阶段
被还原成Br-循环使用，故加入Y 的目的是补充H2O，维持NaBr 溶液为一定浓度，B
项错误；C．根据分析电解总反应式为Br-+3H2O
+3H2↑，C 项正确；D．催化阶段，Br 元素的化
合价由+5 价降至-1 价，生成1molBr-得到6mol 电子，O 元素的化合价由-2 价升至0 价，生成1molO2失去
4mol 电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2) ∶n(Br-)=6 4=3 2
∶
∶，D 项正确；答案选B。
9．（2024·新课标卷卷）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO 催化消耗血糖发电，从
而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。
(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
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电池工作时，下列叙述错误的是
A．电池总反应为
B．b 电极上CuO 通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18mg 葡萄糖，理论上a 电极有0.4mmol 电子流入
D．两电极间血液中的
在电场驱动下的迁移方向为b→a
【答案】C
【分析】由题中信息可知，b 电极为负极，发生反应
，然后再发生
；a 电极为正极，发生反应
，在这个过程中发生
的总反应为
。
【解析】A．由题中信息可知，当电池开始工作时，a 电极为电池正极，血液中的
在a 电极上得电子生
成
，电极反应式为
；b 电极为电池负极，
在b 电极上失电子转化成
CuO，电极反应式为
，然后葡萄糖被CuO 氧化为葡萄糖酸，CuO 被还原
为
，则电池总反应为
，A 正确；B．b 电极上CuO 将葡萄糖被CuO 氧化为葡
萄糖酸后被还原为
，
在b 电极上失电子转化成CuO，在这个过程中CuO 的质量和化学性质保持
不变，因此，CuO 通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用，B 正确；C．根据反应
可知，
参加反应时转移2 mol 电子，
的物质的量为
0.1 mmol，则消耗18 mg 葡萄糖时，理论上a 电极有0.2 mmol 电子流入，C 错误；D．原电池中阳离子从负
极移向正极迁移，故
迁移方向为b→a，D 正确。综上所述，本题选C。
10．（2023·辽宁卷）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
可抑制
产生。下列说法正确的是
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A．b 端电势高于a 端电势
B．理论上转移
生成
C．电解后海水
下降
D．阳极发生：
【答案】D
【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Cl-+H2O-2e-=HClO+H+，钛箔上生成H2，钛箔上生成H2的电极反应为2H++2e-=H2↑，钛箔为阴极，
高选择性催化剂PRT 可抑制O2产生，电解的主要总反应为Cl-+2H2O
HClO+H2↑+OH-，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：2H++2e-=H2↑，则理论上转移
生成
，B 错误；C．由分析可知，电解
的主要总反应为Cl-+2H2O
HClO+H2↑+OH-，电解后海水中OH-浓度增大，pH 上升，C 错误；D．由图
可知，阳极上的电极反应为：
，D 正确；故选D。
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