文档文本内容
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第04 讲 电化学原理的综合应用
目录
01 考情解码·命题预警.........................................................................................................................2
02 体系构建·思维可视.........................................................................................................................3
03 核心突破·靶向攻坚.........................................................................................................................4
考点一 电化学原理的综合应用...................................................................................................4
知识点1 二次电池（可充电电池）的解题思路“四步曲”................................................................4
知识点2 原电池正、负极的判断方法....................................................................................................4
知识点3 原电池中电极反应式的书写...................................................................................................4
知识点4 充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断....................................................................5
知识点5 燃料电池电极反应式的书写....................................................................................................5
知识点6 书写电解池中电极反应式——“三看”和“三注意”.......................................................6
知识点7 原电池、电解池、电镀池和可充电电池的判定....................................................................6
考向1 考查电极反应与物质变化分析....................................................................................................7
思维建模 电极反应与物质变化分析方法
考向2 考查电化学装置的回路分析与粒子移动....................................................................................9
思维建模 闭合回路分析（电流与电子流向）与离子移动
考向3 考查电化学装置中溶液性质的变化分析..................................................................................14
考点二 离子交换膜.......................................................................................................................18
知识点1 常见离子交换膜的类型及作用..............................................................................................18
知识点2 离子交换膜的应用及解题思路..............................................................................................18
考向1 考查离子交换膜的类型与作用..................................................................................................19
思维建模 离子交换膜的应用分析
考向2 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析..............................................................................23
考点三 电化学综合计算...............................................................................................................27
知识点1 计算依据——得、失电子守恒..............................................................................................27
知识点2 电化学计算的常用方法..........................................................................................................27
考向1 考查守恒法在电化学计算中的应用..........................................................................................27
思维建模 得失电子守恒的应用
考向2 考查多池串联与混合体系的电化学计算..................................................................................31
04 真题溯源·考向感知.......................................................................................................................34
1
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考点要求
考查形式
2025 年
2024 年
电化学原理的综合应用
选择题
非选择题
T13
T11
离子交换膜的类型及其
应用
选择题
非选择题
电化学综合计算
选择题
非选择题
T13（D）
T11（D）
考情分析：
化学是高考
卷中的
电
试
必考
型
题
，一般以新型化学
源、物
制
、可再生能源研究
体
行原
池、
电
质
电
电
备
为载
进
解池的
合考
综
查，是
届高考的
点。考
角度
：阴阳极、正
极的判断
历
热
查
为
负
;氧化反
或
原反
型的判断
应
应类
还
;
子、离子移
方向的判断
电
动
，离子
度如何
化
浓
变
;
极反
式的正
判断、
写及
化学的相关
算
电
应
书
电
计
误
；溶液pH
的
化，离子交
膜作用
变
换
等，
度
难
比较大。
复习目标：
1．知道常考新型化学
源的
型及考
方式。
电
类
查
2．会分析新型化学
源的工作原理，能正确
写新型化学
源的
极反
式。
电
书
电
电
应
3．能运用原
池、
解池模型示意
解
极及
池反
象
电
电
电
电
应
图
释
现
,揭示“放
”“充
”
象的本
与
律。
电
电时
质
现
规
4．熟悉
化学
合
算中的常用方法。
电
综
计
2
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3
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考点一 电化学原理的综合应用
知识点1 二次电池（可充电电池）的解题思路“四步曲”
知识点2 原电池正、负极的判断方法
负极判断要点：活泼金属、发生氧化反应、失电子、化合价升高等，正极反之。判断本质：被氧化的为负
极，被还原的是正极。
知识点3 原电池中电极反应式的书写
1.直接书写
（1）列物质标得失：电极反应物→产物及得失电子数。
（2）看环境配守恒：在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H+、OH-、H2O 等是否参加反应，
遵守电荷守恒、质量守恒、得失电子守恒。
（2）两式加验总式：两电极反应式相加，与总反应式对照验证。
4
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2.间接书写——抓住总反应
电池反应一般都是自发进行的氧化还原反应，在书写电极反应式时，有时未必能直接写出某一电极反应
式，对于陌生的电极反应式，写出其中某一电极反应式和总反应式，然后利用两式相消，是得出另一电极
反应式的常用方法。
知识点4 充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
1.首先要分清电池是放电还是充电。
2.再正确判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子→正极，阴离子→负极；
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；
知识点5 燃料电池电极反应式的书写
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＋2H2O①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应的化学方程式：CH4＋
2O
2＋
2NaOH
==
=Na
2CO3＋
3H
2O。
总反应的离子方程式：CH4＋
2O
2＋
2OH
- ==
=CO
3
2- ＋
3H
2O③
第二步：写出电池的正极反应式。
正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－④
第三步：写出电池的负极反应式。
电池的负极反应式＝电池的总反应式－电池的正极反应式
电池的负极反应式＝③-④×2 消掉O2
得到负极反应式：CH4＋
10
OH
- - 8 e － ==
=CO
3
2- ＋
7 H 2O
得分速记
1.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：
燃料电池电解质
正极反应式
酸性电解质
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质(高温下能传导O2－)
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
O2＋2CO2＋4e－===2CO
2.微生物燃料电池：是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在
负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生
物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正
5
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极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
知识点6 书写电解池中电极反应式——“三看”和“三注意”
1.“三看”
(1)一看电极材料，若是金属(除Au、Pt 外的金属电极一般为活性电极)作阳极，金属一定被电解(注：Fe 生
成Fe2＋)。
①阳极
活性电极：电极材料失电子，生成相应的金属阳离子；
惰性电极：阴离子失电子，生成相应的单质或高价化合物。
②阴极:阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物
(2)二看介质，介质是否参与电极反应。
(3)三看是否有特殊信息，如溶液的酸碱性、熔融盐等。
2.“三注意”
(1)一注意化学用语的正确使用：书写电解池中某一电极反应式时，一般以实际放电离子表示，但是书写总
反应式时，弱电解质写成化学式。
(2)二注意遵循守恒原则：电极反应式等号两边满足原子守恒、带电荷总数守恒；阴、阳极电子转移数目相
同。
(3)三注意条件：书写总反应式时需注明条件“电解”。
得分速记
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。
知识点7 原电池、电解池、电镀池和可充电电池的判定
1.若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定；
2.若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属
离子相同则为电镀池；
3.若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。
4.可充电电池的判断：放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解
池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。
考向1 考查电极反应与物质变化分析
例1 （2025·安徽合肥·三模）下图为一种具有质子“摇椅”机制的水系镍有机电池示意图，放电时a 极生
成偶氮苯(
)。下列有关说法正确的是
6
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A．放电时电极a 为正极
B．充电时
和
由左向右移动
C．放电时每生成
偶氮苯，外电路转移
D．充电时极的电极反应为：
【答案】C
【分析】根据电池示意图，放电时a 极生成偶氮苯(
)，则由
化合价升高，a 电极为负极，电极反应式为：
-
=
+
，则b 电极为正极，电极反应式为：
，充电时反应刚好反向进行，据此分析解答
【详解】A．根据分析，放电时电极a 为负极，A 错误；
B．充电时b 电极为阳极，a 电极为阴极，
和
向阴极移动，即从右向左移动，B 错误；
C．根据分析中的负极电极反应式可知，放电时每生成
偶氮苯，外电路转移
，C 正确；
D．充电时b 电极为阳极失去电子，而且电解质为碱性环境，无
参加反应，正确的电极反应式为：
，D 错误；
故答案为：C。
【变式训练1·变载体】（2025·安徽·三模）液流电池具有使用寿命长、储能规模大、深度放电、安全性高
等优点，它广泛应用于储能领域。钒液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是
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A．电池在放电时，电解液中
由Ⅰ室通过交换膜移向Ⅱ室
B．充电时电极M 发生的电极反应为
C．在硫酸溶液中用草酸还原
制备电解液
，反应的离子方程式为
D．采用电解
溶液可以制得五价钒离子电解液和三价钒离子电解液：阴极发生的电极反应
为
【答案】D
【分析】由原理图可知：放电时电极M 发生还原反应：
，推出M 为正极，
N 为负极，负极发生氧化反应：
，据此解答。
【详解】A．由原理图可知：放电时电极M 发生还原反应：
，推出M 为正
极，N 为负极，电解液中
应由负极区移向正极区，即由Ⅱ室移向Ⅰ室，故A 错误；
B．充电时电极M 为阳极，发生氧化反应，电极反应为
，故B 错误；
C．草酸是弱酸，反应的离子方程式应为
，故C 错误；
D．电解时阴极发生还原反应，电极反应为
，故D 正确；
答案选D。
【变式训练2·变题型】（2024·安徽池州·二模）据报道某新型镁-锂双离子二次电池如下图所示。下列说法
正确的是
8
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A．放电时，
移动方向从右往左
B．充电时，M 与外电源正极相连
C．放电时，N 极反应为：
D．充电时，若外电路有
电子转移，阴极室的溶液的质量减少1.0g
【答案】D
【详解】A．放电时Mg 作负极，电极反应式为Mg－2e－=Mg2＋，根据溶液呈电中性，Li＋由左向右移动，
平衡电荷， A 错误；
B．放电时右侧为正极，充电时N 与外电源正极相连，B 错误；
C．放电时，N 是正极发生还原反应，电极反应式为Li1－xFePO4＋xLi＋＋xe-=LiFePO4，故C 错误；
D．充电时，导线上每通过0.2mol e-，左室中就有0.1mol Mg2＋放电生成Mg，同时又有0.2mol Li＋从右室
移向左室，故左室溶液质量减少：0.1mol×24g/mol-0.2mol×7g/mol=1.0g，D 正确；
故选D。
【变式训练3·
】（2024·安徽合肥·三模）一种基于固体电解质NASICON 的可充电钠碘电池，
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，已知电池充电时b 极发生氧化反
应。下列说法错误的是
A．放电时a 电极反应式为
B．电池总反应式可表示为
C．充电时，转移0.2mol
时，c 区和d 区的质量差改变4.6g
D．若将c 区换成金属锂，电池的比能量更大
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【答案】C
【详解】电池充电时b 极发生氧化反应，可知b 极为阳极，a 极为阴极。电池放电时，a 为负极，电极反应
为：
，固体电解质NASICON 只允许阳离子通过，固体电解质NASICON 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：
。
A．根据分析，放电时a 电极为负极，故A 项正确；
B．根据分析，电池总反应式可表示为
，故B 项正确；
C．根据反应式分析，每转移0.2mol 电子时，0.2mol
从d 区移出，c 区移入0.2mol
生成0.2mol
Na，两区质量差改变9.2g，故C 项错误；
D．失1mol
时，钠和锂的质量分别为23g 和7g，锂的比能量（单位质量所能输出电能的多少）更大，
故D 项正确；
故本题选C。
思维建模 电极反应与物质变化分析
1.电极反应式书写与分析
①判断电极属性（正/负极、阴/阳极）及反应类型（氧化/还原）；
②依据电解质环境（酸碱性、离子浓度）书写半反应式，注意介质对产物的影响（如酸性环境阴极析H₂、
碱性环境生成OH⁻）；
③典型考法：新型电池（燃料电池、可充电电池）的电极反应书写。
2.电极现象与产物判断
①观察电极质量变化（如精炼铜时阳极溶解、阴极增重）、气体生成（Cl₂、O₂、H₂）等；
②结合放电顺序分析离子反应优先级（如阳极：S²⁻ > I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > OH⁻）。
考向2 考查电化学装置的回路分析与粒子移动
例1 （2025·安徽蚌埠·二模）我国学者研制了一种二次电池，放电时其工作原理如图。下列说法错误的是
A．放电时，镍基电极的电势高于锌基电极
B．放电时，
向镍基电极移动
C．充电时，镍基电极附近溶液
增大
D．充电时，阴极反应式为
【答案】C
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【分析】由图可知，Zn 在锌基电极失去电子生成为
，锌基电极为负极，镍基电极为正极，
以此解答。
【详解】A．放电时，锌基电极为负极，镍基电极为正极，正极的电势高于负极，即镍基电极的电势高于
锌基电极，A 正确；
B．放电时，阳离子向正极移动，
向镍基电极移动，B 正确；
C．充电时镍基电极连接电源正极，为阳极，Ni 失去电子生成为
，电极反应式为
，消耗了
，镍基电极附近溶液
减小，C 错误；
D．充电时，锌基电极接电源负极，为阴极，
得到电子生成Zn 和碳酸根，电极反应式为
，D 正确；
故选C。
【变式训练1·变载体】（2025·安徽·一模）某国外期刊报道了我国科学家设计的一种聚合物微粒电池，其
工作原理如图所示，已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚。下列说法正确的是
A．放电时，b 电极的电势要高于a 电极
B．放电时
从a 极区经过半透膜向b 极区迁移
C．充电时，b 电极的电极反应方程式为
D．充电时，a 电极附近的
浓度减小
【答案】D
【分析】
工作原理如图所示，已知该电池在放电过程中产生聚对苯二酚(
)，根据图中信息，
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变为
是还原反应，说明a 电极为正极，b 为负极，图中
到
是氧化反应，则a 电极为阳极。
【详解】
A．根据图中信息和前面分析，放电过程中产生聚对苯二酚，
变为
是还原反应，
则a 电极为正极，因此b 电极的电势要低于a 电极，故A 错误；
B．根据原电池同性相吸，则放电时
从b 极区经过半透膜向a 极区迁移，故B 错误；
C．充电时，b 电极为阴极，则b 的电极反应方程式为
，故C 错误；
D．充电时，a 电极为阳极，则a 电极聚对苯二酚与
生成
和水，则a 电极附近的
浓度
减小，故D 正确。
综上所述，答案为D。
【变式训练2·变考法】（2024·安徽蚌埠·模拟预测）某研究所构建了
新型二次电池，该电池以
和多孔
纳米片为两极材料，分别以
和
溶液为电解液，工作原理如图所示。双极膜中的
解离成
和
。下列说法正确的是
12
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A．a 极电势高于b 极
B．当双极膜中离解
时，外电路转移
电子
C．放电时，总反应为：
D．充电时，双极膜中
移向a 极，
移向b 极
【答案】C
【分析】放电时b 极为正极，a 极为负极，放电总反应为：
。
【详解】A．由图示信息可知，放电时b 极为正极，a 极为负极，b 极电势高于a 极，A 错误；
B．当双极膜中离解1molH2O 时，外电路转移1mol 电子，B 错误；
C．放电时b 极为正极，a 极为负极，放电总反应为：
，C
正确；
D．充电时,双极膜中OH−移向b 极(阳极)，H+移向a 极(阴极)，D 错误；
故选C。
【变式训练3·
】（2025·安徽滁州·一模）我国科学家发明了一种以
和
为电极材料的新型电池，内部结构如下图所示，其中①区②区③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时电极
材料
转化为
。下列说法错误的是
13
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A．充电时，外电源的负极连接b 电极
B．充电时，①区溶液中的
向②区迁移
C．放电时，转移
个电子时②区溶液增重174g
D．放电时，a 电极的电极反应式为
【答案】B
【分析】放电时，电极材料
转化为
，电极反应式为
-2ne-=
+2nK+，是原电池的负极，生成的K+需要通过阳离子交换膜进入②区，故该电极反应
在③区发生，即b 为放电时的负极；故a 电极为放电时的正极，二氧化锰得电子发生电极反应MnO2+4H+
+2e-=Mn2++2H2O，阳离子的消耗多于生成，故硫酸根通过阴离子交换膜进入②区；且可知①区为酸性，③
区为碱性；
【详解】A．充电时，外电源负极连接原电池负极，即连接b 电极，A 正确；
B．由分析知，放电时，①区溶液中的硫酸根离子向②区迁移，则充电时，硫酸根迁移方向与放电时相反，
B 错误；
C．由分析及电极反应式，放电时，转移2NA个电子，有2molK+和1mol 硫酸根进入②区，故②区溶液增重
174g，C 正确；
D．由分析，放电时，a 电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，D 正确；
故本题选B。
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思维建模 闭合回路分析（电流与电子流向）与离子移动
1.电流与电子流向
（1）原电池：电子由负极→正极，电流由正极→负极；
（2）电解池：电子由电源负极→阴极，阳极→电源正极。
2.离子迁移方向
（1）原电池：阴离子移向负极，阳离子移向正极；
（2）电解池：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。
3.盐桥作用：平衡电荷、形成闭合回路（盐桥中离子定向移动）。
考向3 考查电化学装置中溶液性质的变化分析
例3 （2024·安徽马鞍山·三模）有机电化学合成是一种环境友好的合成方法，由对硝基苯甲酸制取对氨基
苯甲酸的电解装置如图所示，其中双极膜能将
解离成
和
。
下列说法错误的是
A．b 端电势高于a 端电势
B．电解后阳极区溶液pH 下降
C．每产生
就有
发生解离
D．Pt 的电极反应方程式可表示为：
【答案】B
【分析】
根据装置示意图可知，Ag 在b 极失去电子，为阳极区，结合NH3转化为
，则b 极为正极，且
正极的反应式为
，a 为负极，Pt 为阴极区，对硝基苯甲酸转化为对氨基苯甲酸
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需要消耗氢离子
，则双极膜可以电解水H2O=H++OH-。
【详解】A．由分析知，b 极为正极，a 为负极，b 端电势高于a 端电势，故A 正确；
B．由分析知，电解后阳极区OH-的浓度会增大，溶液pH 上升，故B 错误；
C．由分析知，生成
，溶液需要1molOH—维持溶液环境，所以有
发生解离，故
C 正确；
D．由分析知，Pt 的电极反应方程式可表示为：
，故D 正确；
答案选B。
【变式训练1·变载体】（2024·安徽安庆·三模）设计如图装置回收金属钴。已知电极材料均为石墨材质。
右侧装置为原电池，可将废旧锂离子电池的正极材料
转化为
，工作时保持厌氧环境，并定
时将乙室溶液转移至甲室，保持细菌所在环境
稳定，降解乙酸盐生成
。下列说法正确的是
A．装置工作时，甲室溶液
逐渐增大
B．装置工作时，乙室中阳离子通过阳膜向另一边迁移
C．乙室电极反应式为
D．若甲室
减少
，乙室
增加
，则此时已进行溶液转移
【答案】D
【分析】由题意可知，右侧装置为原电池，则左侧装置为电解池，原电池中细菌电极为电解池的负极，水
分子作用下乙酸根离子在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3COO--8e-
+2H2O =2CO2↑+7H+，钴酸锂电极为正极，酸性条件下钴酸锂在正极得到电子发生还原反应生成锂离子、
钴离子和水，电极反应式为2LiCoO2+2e-+8H+=2Li++2Co2++4H2O，电池的总反应为CH3COO-
+8LiCoO2+25H+=2CO2↑+8Li++8Co2++14H2O；电解池中，与原电池正极相连的细菌电极为阳极，水分子作用
下乙酸根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3COO--8e-+2H2O
=2CO2↑+7H+，右侧石墨电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电极反应式为Co2++2e-
=Co，电解的总反应为CH3COO-+4Co2+++2H2O =2CO2↑+7H++4Co。
16
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【详解】A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H+，电极
反应式为CH3COO--8e-+2 H2O =2CO2↑+7 H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2++2e-=Co，
因此，甲室溶液pH 逐渐减小，A 错误；
B．由分析可知，乙室是原电池，乙室中
在得到电子生成
，
电极为正极，阳离子
通过阳离子交换膜进入正极即乙室，B 错误；
C．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH-，乙室电极反应式为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O，C 错
误；
D．若甲室Co2+减少200 mg，则电子转移物质的量为n(e-)=
；若乙室Co2+增加300
mg，则转移电子的物质的量为n(e-)=
，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已
进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D 正确；
故选D。
【变式训练2·变考法】（2024·安徽·二模）新型Li-Mg 双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，
其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，电极a 发生氧化反应
B．放电时，电极b 反应为：
C．充电时，II 室
溶液的浓度不变
D．充电时，电极a 质量增加24g，电极b 质量理论上减少7g
【答案】D
【分析】放电时为原电池，Mg 电极为负极，负极反应式为Mg-2e-=Mg2+，电极b 的反应为Li1-xFePO4+xLi+
+xe-═LiFePO4，发生得电子的还原反应，原电池工作时阳离子移向正极；充电时为电解池，原电池正极与
外加电源的正极相连、作阳极，负极与电源负极相连、作阴极。
【详解】A．放电时，电极a 是负极，负极反应式为Mg-2e-=Mg2+，发生氧化反应，A 项正确；
B．电极b 是正极，反应为：
，B 项正确；
C．充电时，II 室生成的
和向I 室迁移的
数目相同，
溶液的浓度不变，C 项正确；
D．充电时，电极a 质量增加24g，生成1mol Mg，转移2mol
，电极b 理论上减少2mol
，质量减少
14g，D 项错误；
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故选D。
【变式训练3·
】（2024·安徽六安·模拟预测）Adv. Mater.报道我国科学家耦合光催化/电催化分
解水的装置如图，光照时，光催化电极产生电子(
)和空穴(
)，下列有关说法正确的是
A．光催化装置中溶液的
增大
B．整套装置转移0.2mol
，光催化装置生成2.24L 气体
C．电催化装置阳极电极反应式：
D．离子交换膜为阴离子交换膜
【答案】C
【分析】由图可知，电催化装置中，与直流电源负极相连的左侧电极为电解池的阴极，碘三离子在阴极得
到电子发生还原反应生成碘离子，右侧电极为阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，
破坏水的电离平衡产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极；光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反
应生成氢气，碘离子得到空穴发生氧化反应生成碘三离子。
【详解】A．由分析可知，光催化装置中，氢离子得到电子发生还原反应生成氢气，溶液中的氢离子浓度
减小，A 错误；
B．未指明气体是否处于标准状况，不能用气体摩尔体积计算，B 错误；
C．右侧电极为阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，电极反应：
，C 正确；
D．由分析可知，电催化装置中，右侧电极为阳极，水电离出的氢氧根离子在阳极得到空穴生成氧气和水，
破坏水的电离平衡产生的氢离子透过阳离子交换膜移向阴极，D 错误；
答案选C。
考点二 离子交换膜
知识点1 常见离子交换膜的种类及作用
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1.常见的离子交换膜的类型
阳离子交换膜
只允许阳离子(包括H＋)通过
阴离子交换膜
只允许阴离子通过
质子交换膜
只允许H＋通过
2.离子交换膜的作用
(1)能将两极区隔离，阻止两极已产生的物质接触发生化学反应。
(2)能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
3.离子交换膜的选择依据：离子的定向移动。
知识点2 离子交换膜的应用及解题思路
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。
考向1 考查离子交换膜的类型与作用
例1 （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
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
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【答案】D
【详解】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。
【变式训练1·变载体】一种成本低、稳定性好的全碱性多硫化物—空气液流二次电池工作时，原理如图所
示。下列说法正确的是
A．连接负载时，电极A 为正极
B．连接负载时，电极A 的反应方程式为
C．连接电源时，电路中每通过
个电子，生成
的质量为
D．膜a 为阴离子交换膜，膜b 为阳离子交换膜
【答案】B
【分析】该电池为碱性多硫化物---空气液流二次电池，所以放电时通入空气的一极为正极，即电极B 为正
极，电极A 为负极，充电时电极B 为阳极，电极A 为阴极。
【详解】A．连接负载时为原电池，电极B 为正极，A 错误；
B．连接负载时为原电池，电极A 为负极，发生氧化反应，电极反应为2
- 2e- =
，B 正确；
C．连接电源时为电解池，电极B 反应为4OH--4e-=O2+2H2O，电极A 反应为
+ 2e- =2
，不产生
NaOH，C 错误；
D．放电时，正极发生还原反应，反应为O2+2H2O+4e-=4OH-；负极发生氧化反应，反应为2
- 2e- =
；正极区氢氧根离子向左侧运动，离子交换膜b 为阴离子交换膜；负极区钠离子向右侧运动，离子交换膜
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a 为阳离子交换膜，D 错误；
综上所述答案为B。
【变式训练2 变考法】（2025·安徽·模拟预测）我国科技人员为了在更温和的条件下实现废水中氯苯的无
害化处理，设计开发了一种电化学装置(如图所示)。
转化过程：
CO2、H2O
下列说法错误的是
A．电解一段时间后，阴极区溶液pH 变大
B．阳极区发生的转化ⅰ的电极反应为
C．若有
氯苯完全反应转化为
，生成X 气体
D．将质子交换膜换为阴离子交换膜，气体X 成分不变
【答案】A
【分析】从图中可知，左侧电极上，氯苯转化为二氧化碳等物质，氯苯中的C 失电子，因此左侧电极为阳
极，右侧电极为阴极，阴极上氢离子得电子生成氢气。
【详解】A．阴极区氢离子得电子生成氢气，同时阳极区的氢离子通过质子交换膜进入阴极区，消耗的氢
离子得到等量的补充，因此阴极区溶液的pH 不变，A 错误；
B．左侧电极为阳极，阳极区氯苯失电子结合水生成邻苯二酚、氯离子和氢离子，转化i 的电极反应为
，B 正确；
C．氯苯中C 的表观化合价为
，1 个氯苯转化为CO2共失去28 个电子，0.1mol 氯苯完全反应转移
2.8mol 电子，2H++2e-=H2↑，转移2.8mol 电子，生成1.4mol 氢气，C 正确；
D．将质子交换膜换成阴离子交换膜，阴极一开始是硫酸溶液中的氢离子得电子生成氢气，随后是水得电
子生成氢气和氢氧根离子，气体X 始终是氢气，成分不变，D 正确；
故选A。
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【变式训练3·
】（2025·安徽池州·二模）我国科学家研究电化学降解甲醛，同时获得氢能源。
原理如图所示，已知在
溶液中，甲醛转化为
，存在平衡
。在
电极上发生的电子转移反应为
。下列说法错误的是
A．
极与电源负极相连
B．电解时
通过阴离子交换膜向
极移动
C．电解过程中共制得
氢气，理论上外电路上迁移
电子
D．阳极总反应式为
【答案】C
【分析】在
溶液中，甲醛转化为
，发生反应
，存在平衡
，
电极上发生的电子转移反应为
，
由图可知，甲醛进去，生成HCOO-，所以阳极总反应式为
，
电极和正极相连失去电子，发生氧化反应，则
极与电源负极相连，得到电子，发生还原反应
，据此解答。
【详解】A．根据分析，可知
极与电源负极相连，故A 正确；
B．m 极和n 极之间为阴离子交换膜，所以电解时
向阳极移动，通过阴离子交换膜向
极移动，故B
正确；
C．根据分析可知，正负极都可以产生氢气，电解过程中共制得
氢气，理论上外电路上迁移
电子，故C 错误；
D．由图可知，甲醛进去，生成HCOO-，所以阳极总反应式为
，故D 正确；
答案选C。
思维建模 离子交换膜的应用分析
1.阳离子交换膜
（1）特点：仅允许阳离子（如 Na+、H+）及水分子通过，拦截阴离子及气体分子（如 Cl-、O2）。
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（2）应用举例：氯碱工业中隔离阳极室（Cl2）与阴极室（NaOH、H2），防止副反应（Cl2+
2NaOH=NaCl + NaClO + H2O）及爆炸风险（H2/Cl2混合）
2.阴离子交换膜
（1）特点：仅允许阴离子（如 Cl-、OH-）通过，拦截阳离子及气体。
（2）应用举例：淀粉-KI 溶液电解中平衡 OH-迁移，辅助 I2生成。
3.质子交换膜
（1）特点：仅允许 H+（质子）及水分子通过。
（2）应用举例：燃料电池、电解制 H2O2/HCOOH 中定向传导 H⁺ 维持电荷平衡。
4.双极膜
（1）特点：特殊复合膜（阳膜+阴膜），通直流电时膜内水解离为 H+和 OH_，分别移向阴极和阳极。
（2）应用举例：调控反应体系 pH，如电解法合成甘氨酸时提供酸碱性环境。
考向2 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析
例3 （2025·安徽黄山·二模）二氧化碳电化学甲烷化技术在能源储存、温室气体减排和可持续发展方面具
有重要意义。下图装置中双极膜中间层中的
解离为
和
，并在直流电场作用下分别向两极迁移。
有关说法错误的是
A．电极a 连接直流电源正极
B．电极b 的反应式为
C．电池工作时，
不能透过双极膜向电极a 迁移
D．每生成
甲烷，双极膜处有
的
解离
【答案】D
【分析】电解池右侧是CO2得电子生成CH4，发生还原反应，b 为阴极，电极反应式为CO2+8e-
+8H+=CH4+2H2O，左侧电极a 为阳极发生氧化反应，双极膜解离出H+向阴极移动，OH-向阳极移动。
【详解】A．电极a 为阳极，与电源正极连接，A 正确；
B．根据分析，电极b 的反应式为
，B 正确；
C．根据分析可知，双极膜解离出H+向阴极移动，OH-向阳极移动，Cl-不能透过双极膜向电极a 移动，C
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正确；
D．根据方程式
可知，每生成
甲烷，有8mol 电子通过电路，双极膜处
有8mol 的
解离，D 错误；
答案选D。
【变式训练1·变载体】（2024·安徽·二模）科学家设计了一套电解装置，图中的双极膜中间层中的H2O 解
离为H+和OH，并在直流电场作用下分别向两极迁移，如图所示。下列叙述错误的是
A．电极电势：催化电极a>催化电极b
B．双极膜的右侧是阳离子交换膜
C．阳极反应式为
-6e-+6OH-=
+4H2O
D．标准状况下，每消耗33.6LCO2会生成1mol
【答案】D
【分析】催化电极b 上二氧化碳转化为甲酸，化合价降低，得电子，发生还原反应，故催化电极b 为阴极
(与电源负极相连)，催化电极a 为阳极。
【详解】A．阳极电极电势大于阴极电极电势，故电极电势：催化电极a>催化电极b，A 正确；
B．阴极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH，消耗氢离子，故双极膜产生的氢离子会迁移到双极膜右侧，即
双极膜右侧为阳离子交换膜，B 正确；
C．阳极上有机物中的-CH2OH、-CHO 均被氧化为羧基，阳极反应式为
-6e-+6OH-=
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+4H2O，C 正确；
D．结合选项B 和电极上得失电子守恒，标准状况下，每消耗33.6LCO2 会转移3mol e-，生成0.5mol
，D 错误；
故答案选D。
【变式训练2 变考法】利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解制备
，并实现
的循环利用，其
工作原理如图所示。(已知：Me 为甲基；电极均为石墨电极)
下列说法正确的是
A．电池工作时电极b 连接电极d
B．当生成9.0g
时，电极a 消耗2.24L(标准状况)
C．通电一段时间后，若隔膜e 为阴离子交换膜，则
减小
D．电极c 的电极反应方程式为
【答案】D
【分析】a 电极通入氢气、b 电极通入氧气，a 是燃料电池负极、b 是正极。c 电极P4发生氧化反应生成
，则电极c 是阳极、d 是阴极。
【详解】A．电池a 是负极、b 是正极，电解池c 是阳极、d 是阴极，电池工作时电极b 连接电极c，故A
错误；
B．c 电极P4发生氧化反应生成
，P 元素化合价由0 升高为+1，当生成9.0g
时转
移
电子，根据得失电子守恒，电极a 消耗0.05mol 氢气，氢气在标准状况下的体积为
1.12L，故B 错误；
C．燃料电池正极发生反应O2+4e-+2H2O=4OH-，反应消耗水，通电一段时间后，若隔膜e 为阴离子交换膜，
OH-移向负极，则
增大，故C 错误；
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D．c 电极P4发生氧化反应生成
，电极c 的电极反应方程式为
，故D 正确；
选D。
【变式训练3·
】（2025·安徽安庆·二模）一种采用新型双极膜电解硝酸盐制备
的方法，可
以提高
的法拉第效率
。工作时
在双极膜界面处被催化解离成
和
并向两极移动，阴极副产物有
。该装置工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．电势：
B．装置工作时，阴极区的
穿透双极膜进入阳极区
C．阴极反应式为
D．当阳极产生
气体(标准状况)时，阴极产生
，则
【答案】D
【分析】电极发生的是
转化为
和
的过程，因此为阴极，
为阳极；阴极主要反应为
；阳极反应为
。
【详解】A．阳极电势高于阴极，因此电势：
，A 错误；
B．
不能透过双极膜，B 错误；
C．由上述分析可知，阴极主要反应为
，C 错误；
D．由电极反应可知，阳极产生
气体(标准状况)时，即
，共转移
电子，阴极产生
，产生
转移的电子为
，
，D 正确；
故答案选D。
思维建模 离子迁移方向及膜的选择
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1.离子迁移方向的判断
（1）电解池：阳离子→阴极，阴离子→阳极；原电池：阳离子→正极，阴离子→负极。
（2）关键技巧：先写电极反应，确定电极区离子剩余情况（如阴极消耗 H⁺ 剩余 OH⁻，需阳离子迁入平
衡电荷）。
（3）根据电荷守恒判断膜类型（如阴极室需阳离子进入 → 选择阳膜）
2.膜的选择依据：离子的移动方向
考点三 电化学综合计算
知识点1 计算依据——得、失电子守恒
1.同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子总数相等。
2.同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子总数相等。
3.串联电路中的各个电极反应得、失电子总数相等。
知识点2 电化学计算的常用方法
1.根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
2.根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数
相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
3.根据关系式计算
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式:
4．结合法拉第常数命题，用到的计算公式为Q＝It＝nF。
在电化学计算中，还常利用Q＝I·t 和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C 来计算电路中通过的电量。
考向1 考查守恒法在电化学计算中的应用
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例1 （2024·安徽安庆·模拟预测）某课题组报道了一种两相无膜Zn/PTZ（吩噻嗪）电池，电解液中的
在水层和
层之间迁移，工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，正极的电极反应式为
B．放电时，每转移
，水层（包括电极）质量减轻145g
C．充电时，
由
向水层迁移
D．电池在充、放电过程中不能上下颠倒位置
【答案】D
【分析】由图可知，Zn 比石墨活泼，则Zn 电极作原电池的负极，石墨毡所在电极b 作正极，负极上Zn 失
电子生成Zn2+，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，正极上PTZ+得电子生成PTZ，正极反应式为PTZ++e-═PTZ，充电
时为电解池，原电池的正负极与电源的正负极相接、作阳阴极，阴阳极反应与负正极反应相反，并且阴离
子移向阳极，阳离子移向阴极，据此分析解答。
【详解】A．放电时为原电池，正极上PTZ+得电子生成PTZ，正极的电极反应式为PTZ++e-=PTZ，故A 错
误；
B．放电时为原电池，阴离子移向负极，即每转移1mol 电子，正极区有1mol
移向负极区，水层质量增
重为65g×
+1mol×145g/mol=177.5g,故B 错误；
C．充电时为电解池，Zn 电极作阴极，石墨毡所在电极作阳极，阴离子移向阳极，即
由水层向CH2Cl2
层迁移，故C 错误；
D．CH2Cl2和水不互溶，密度比水大，可以将正极与负极隔开，倒置会引起电池内部短路，故D 正确；
故选：D。
【变式训练1·变载体】（2024·安徽·三模）近期我国科技工作者研发了一种“酸碱混合硝酸”锌电池，其
工作原理如下图所示。图中“双极膜”中间层中的
解离为
和
，并在电场作用下分别向两极迁
移。下列说法错误的是
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A．催化电极上的电势比锌电极上的高
B．负极区的反应式为
C．“双极膜”中间层中的
在电场作用下移向催化电极
D．催化电极表面产生
时，锌电极质量会减少
【答案】D
【分析】根据图知，锌电极为负极，发生氧化反应，
，催化电极为正极，发生
还原反应，
；
【详解】A．锌电极为负极，催化电极为正极，催化电极的电势比锌电极的高，A 正确；
B．负极区反应式为锌失去电子发生氧化反应：
，B 正确；
C．原电池中
在电场作用下移向正极，C 正确；
D．结合分析，产生
转移
，反应0.4molZn，锌电极质量减少
，D 错误；
故选D。
【变式训练2 变考法】（2024·安徽·二模）锌电池是一种电压较高的二次电池，放电时
凝胶中允许离
子存在、生成或迁移，其示意图如图。已知：
。下列说法不正确的是
A．充电时，
外接电源正极
B．充电时，凝胶中的
可再生
C．放电时，正极反应为：
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D．放电时，若外电路有
电子转移，则有
向正极迁移
【答案】D
【分析】活泼金属锌与MnO2的反应具有自发性，故锌做负极，失电子生成
，电极反应式为
，MnO2在正极得电子，电极反应式为
。
【详解】A．根据二次电池“正接正，负接负”的规律，充电时，
外接电源正极，A 正确；
B．充电时，阴极反应为
，从而实现KOH 的再生，B 正确；
C．根据分析，放电时正极反应为
，C 正确；
D．负极区呈碱性，Zn 主要以
的形式存在，不能向正极迁移，D 错误；
故答案选D。
【变式训练3·
】（2024·安徽·三模）复旦大学彭慧胜院士和王兵杰副教授等人首次设计了一种
可充电的铋—空气电池，具有较强稳定性，该电池使用了非碱性的三氟甲磺酸铋
水系电
解质溶液，简写为
(
)，工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．电池工作时，X 极的电极电势高于Y 极的电极电势
B．充电时，Y 电极发生还原反应
C．电解质溶液的作用是让电子在电池内通过，形成闭合的回路
D．若标准状况下消耗1.68L
，理论上负极区电解质溶液增重65.6g
【答案】D
【分析】放电时，X 电极为负极，负极电极反应式为Bi-3e-=Bi3+，Y 电极为正极，正极电极反应式为
3O2+12e-+4Bi3+=2Bi2O3；充电时，X 电极为阴极，Y 电极为阳极。
【详解】A．根据分析，电池工作时，X 极为电池负极，Y 极为电池正极，则X 极的电极电势低于Y 极，
A 项错误；
B．根据分析，充电时，Y 极为阳极，发生氧化反应，B 项错误；
C．电子不能通过电解质溶液，C 项错误；
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D．根据3O2+12e-+4Bi3+=2Bi2O3可知，若标准状况下消耗1.68LO2，电路中转移
×4=0.3mol 电子，
负极反应为Bi-3e-=Bi3+，负极上有0.1mol Bi 转化为Bi3+，质量为0.1mol×209g/mol=20.9g，根据电荷守恒，
有0.3mol
通过阴离子交换膜转移到负极区，质量为0.3mol×
=44.7g，则理论上负极
区电解质溶液增重20.9g+44.7g=65.6g，D 项正确；
答案选D。
考向2 考查多池串联与混合体系的电化学计算
例3 胶体电池是铅酸蓄电池的一种发展分类，它是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态，具有使用
寿命长、安全稳定等优点。如图是一种胶体液流电池工作原理，下列说法不正确的是
A．该电池中较大离子直径约为
B．充电时，储罐乙所在电极接直流电源正极
C．放电时，负极反应为
D．放电时，若外电路转移1mol 电子，理论上储罐甲质量增加1g
【答案】B
【分析】由题干图示信息可知，放电时储罐甲的电极反应为：[H12(VO2)12(RC6H4PO3)8](4-x)-+xe-=
[H12(VO2)12(RC6H4PO3)8]4-，发生还原反应，作正极，而储罐乙的电极反应为：
，
发生氧化反应，作负极，据此解答。
【详解】A．胶体的粒子直径为
，故该胶体液流电池中较大离子直径约为
，A
正确；
B．根据电池工作原理图储罐乙充电时，发生电极反应：
，作阴极，接在直
流电源的负极，B 错误；
C．根据电池工作原理图放电时，负极反应为：
，C 正确；
D．转移1mol 电子时，理论上有
从右向左迁移，则储罐甲质量增加1g，D 正确；
故选B。
【变式训练1·变载体】一种利用微生物或羟基自由基（•OH）将苯酚转化为
和H2O 的原电池—电解池
组合装置如图所示，已知电极均为惰性电极，下列说法错误的是
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A．a 极的电极反应式
B．左池中进行的是自发的氧化还原反应
C．d 极电极反应为
D．当该组合装置产生
（标准状况）时，装置中转移的电子数为2.8
【答案】D
【分析】由图可知，左池为原电池，a 极为正极，水分子作用下重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成
氢氧化铬和氢氧根离子，b 极为负极，微生物作用下苯酚和水在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳
和氢离子；右池为电解池，c 极为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，d 极为阳极，水分
子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子和羟基自由基，放电生成的羟基自由基与废水中的苯酚反应生
成二氧化碳和水。
【详解】A．由分析可知，，a 极为正极，水分子作用下重铬酸根离子得到电子发生还原反应生成氢氧化铬
和氢氧根离子，电极反应式为
，故A 正确；
B．由分析可知，右池中发生的反应为放电生成的羟基自由基与废水中的苯酚反应生成二氧化碳和水，所
以左池中进行的是自发的氧化还原反应，故B 正确；
C．由分析可知，d 极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子和羟基自由基，电极反应式
为
，故C 正确；
D．由分析可知，b 极为负极，微生物作用下苯酚和水在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离
子，右池中发生的反应为放电生成的羟基自由基与废水中的苯酚反应生成二氧化碳和水，则由得失电子数
目守恒可知，若装置中转移2.8 NA电子时，生成标准状况下二氧化碳的为(
×
+
×
)×22.4L/mol=26.88L，故D 错误；
故选D。
【变式训练2 变考法】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
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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
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。
【详解】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。
【变式训练3·
】四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]广泛应用于有机硅产品的生产与极谱分析。以四
甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，利用光伏并网发电装置制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]。下列说
法正确的是
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A．N 型半导体为负极
B．a 极电极反应式：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-
C．c 为阳离子交换膜，d 和e 为阴离子交换膜
D．a 极收集2.24L(标况)气体时，该区域溶液增重14.8g
【答案】A
【分析】由图可知，左侧装置为电解池，NaCl 溶液浓度增大，则合成[(CH3)4NOH]的装置中，Cl-通过d 膜
从左向右移动，Na+通过e 膜从右向左移动，则b 电极为阳极、与电源正极相接，a 电极为阴极、与电源负
极相接，即P 型半导体为正极，N 型半导体为负极，d 膜为阴离子交换膜，(CH3)4N+通过c 膜移向阴极生成
(CH3)4NOH，所以c、e 均为阳离子交换膜，阳极反应式为4OH--4e-=O2↑+2H2O，阴极反应式为2(CH3)4N+
+2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2↑，据此分析解答；
【详解】A．根据分析可知，N 型半导体为负极，A 正确；
B．a 极为阴极，电极反应式为：2(CH3)4N++2H2O+2e-=2(CH3)4NOH+H2↑，B 错误；
C．由分析可知，c、e 均为阳离子交换膜，d 膜为阴离子交换膜，C 错误；
D．a 极收集2.24L(标况)气体时，即为0.1molH2，电子转移0.2mol，有0.2mol 的(CH3)4N+离子进入该区域，
溶液增重0.2mol×74g/mol-0.1mol×2g/mol=14.6g，D 错误；
答案选A。
1．（2025·安徽卷）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅
允许
通过。下列说法正确的是
A．放电时电解质溶液质量减小
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B．放电时电池总反应为
C．充电时
移向惰性电极
D．充电时每转移
电子，
降低
【答案】C
【分析】金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充
电，目的是将
解离为
和
，则充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为：
，
阳极为气体扩散电极，电极反应：
，放电时，惰性电极为负极，电极反应
为：
，气体扩散电极为正极，电极反应为
，据此解答。
【解析】A．放电时，
会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成
进入储氢容器，当转移
2mol 电子时，电解质溶液质量增加
，即电解质溶液质量会增大，A 错
误；B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为
，B 错误；C．
充电时，
向阴极移动，则
向惰性电极移动，C 正确；D．充电时每转移
电子，会有
与
结合生成
，但不知道电解液体积，无法计算
降低了多少，D 错误；故选C。
2．（2024·安徽卷）国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以
(局部结构
如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和
为电极，以
和
混合液为电解质溶液。下列说法错误
的是
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：
C．充电时，阴极被还原的
主要来自
D．放电时，消耗
，理论上转移
电子
【答案】C
【分析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为
，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为
；正极上发生
，则充
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电时，该电极为阳极，电极反应式为
。
【详解】A．标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和
碳氢键等多种共价键，还有由
提供孤电子对、
提供空轨道形成的配位键，A 正确；
B．由以上分析可知，该电池总反应为
，B 正确；
C．充电时，阴极电极反应式为
，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C 错误；
D．放电时，负极的电极反应式为
，因此消耗0.65 g Zn（物质的量为0.01mol），理论上转移
0.02 mol 电子，D 正确；
综上所述，本题选C。
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