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第04 讲 电化学原理综合应用
目录
01
考情透视·目标导航
02 知识导图·思维引航
03 考点突破·考法探究
考点一 电解原理创新应用....................................................................................................
知识点1 电解原理.............................................................................................................
知识点2 电解原理创新应用..............................................................................................
考点二 串联类电化学装置....................................................................................................
知识点1 常见串联装置图...............................................................................................
知识点2 多池串联装置中电池类型判断.......................................................................
考点三 离子交换膜装置........................................................................................................
知识点1 离子交换膜类型...............................................................................................
知识点2 含膜电解池装置分析.............................................................................................
考点四 电化学综合计算........................................................................................................
04 真题练习·命题洞见...................................................................................................................
04 真题练习·命题洞见...................................................................................................................
考点要求
考题统计
考情分析
电解创新应用
2024·甘肃卷，7，3 分；2024·辽吉黑
卷，12，3 分；2024·山东卷，13，4
分；2023•浙江省1 月选考，11，3 分；
2023•湖北省选择性考试，10，3 分；
2023•山东卷，11 ，3 分；2022• 重庆
近年来，高考试题中电化学是重点内容之
一，将原电池和电解池结合在一起，综合考
查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、
化学实验和化学计算等知识，是高考试卷中
电化学部分的重要题型。考查的电化学装置
1
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卷，12，4 分；2022•湖北卷，14，3
分；2021•辽宁选择性考试，13，3 分；
2021•海南选择性考试，9，4 分；2021·
江苏卷，12，3 分；
常啋用串闻装置，且常采用交换膜，特别是
离子交换膜的应用及电解质介质对电极反应
的影响的试题比较多，且常考常新，该类题
目的考查内容通常有以下几个方面：电极的
判断、电极反应式及电池反应总方程式的书
写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、
溶液pH 的变化、电解质溶液的恢复及运用
得失电子守恒进行相关计算等。由于离子交
换膜能将工业生产与化学知识有机的融合，
实现资源的最优配置，考查学生学以致用的
能力，故近几年的电化学高考试题中年年涉
及。通过陌生电化学的装置图，考查学生接
受、吸收、整合化学信息的能力，也体现了
对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养
考查。
串联类连接装
置
2022•山东卷，13，4 分；
离子交换膜装
置
2024·湖北卷，14，3 分；2023•辽宁省
选择性考试，11，3 分；2023•全国甲
卷，12，6 分；2023•浙江省6 月选考，
13，3 分；2023•北京卷，5，3 分；
2023•广东卷，16，4 分；(2022•全国甲
卷，10，6 分；2022·浙江省6 月选考，
21，2 分；2021•全国甲卷，13，6 分；
2021•广东卷，16，4 分；2021•湖北选
择性考试，15，3 分；
电化学综合计
算
2024·广东卷，16，3 分；2021•天
津卷，11，3 分；
复习目标：
1．掌握多池连接的分析应用。
2．了解离子交换膜的分类及特点，理解离子交换膜在电化学装置中的作用。
3．掌握电化学的计算。
4．提升应用电化学原理解决工业生产、生活中实际问题的能力。
2
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考点一 电解原理创新应用
知识点1 电解原理
3
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知识点2 电解原理创新应用
1．电解原理常见的考查点
电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程
图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应
方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。
2．“5 点”突破电解综合应用题
(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。
(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。
(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为
金属作阳极，电极产物为金属阳离子。
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(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。
【例1】(2024·甘肃卷，7，3 分)某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极1 的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积
B．电极2 是阴极，发生还原反应： O2+4e-=2O2-
C．工作时O2-从多孔电极1 迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供
能分解1molH2O
【答案】B
【解析】多孔电极1 上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1 为阴极，电极反应为
2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2 上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2 为阳极，电极反应
为2O2--4e-=O2。A 项，电极1 的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A 项正确；B
项，电极2 为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B 项错误；C 项，工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-
从多孔电极1 迁移到多孔电极2，C 项正确；D 项，电解总反应为2H2O(g)
2H2+O2，分解2molH2O 转
移4mol 电子，则理论上电源提供2mol 电子能分解1molH2O，D 项正确；故选B。
【变式训练】电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污
染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀
沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是( )
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A．H+在阳极区反应
B．土壤中胶体粒子不带电
C．阴极区抽提物发生的是阴离子交换
D．金属离子在碱性区域去除
【答案】D
【解析】A 项，H+在阴极区得电子产生氢气，A 错误；B 项，土壤中污染物定向迁移，说明土壤中胶
体粒子带电，B 错误；C 项，阳离子定向移动到了有极区，故阴极区抽提物发生的是阳离子交换，C 错误；
D 项，金属离子在碱性区域产生氢氧化物而去除，D 正确；故选D。
考点二 串联类连接装置
知识点1 常见串联装置图
将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化
还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考中电化学部分的重要题型。解答该类试题时电池种类的判
断是关键，整个电路中各个电池工作时得失电子守恒是数据处理的法宝。
模型一 外接电源与电解池的串联(如图)
A、B 为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。
模型二 原电池与电解池的串联(如图)
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显然两图中，A 均为原电池，B 均为电解池。
知识点2 多池串联装置中电池类型的判断
1．直接判断
非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。
如图：A 为原电池，B 为电解池。
2．根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电解池则一般都是两个惰性电
极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，
电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：A 为电解池，B 为原电池。
3．根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。
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如图：若C 极溶解，D 极上析出Cu，B 极附近溶液变红，A 极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，
D 是正极，C 是负极，甲是电解池，A 是阳极，B 是阴极。B、D 极发生还原反应，A、C 极发生氧化反应。
【名师点晴】
【例2】(2022•山东卷，13)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH 稳定，借助其降解乙酸盐
生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转
移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是( )
A．装置工作时，甲室溶液pH 逐渐增大
B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C．乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e-+4H+=Li++Co2++4OH-
D．若甲室Co2+减少
，乙室Co2+增加
，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
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【解析】A 项，依据题意右侧装置为原电池，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，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co 单质，CH3COO-失去电子后，Na+通过阳
膜进入阴极室，溶液变为NaCl 溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH 减小，A 错误；B 项，对于乙室，正
极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，其中的O 与溶液中的H+结合H2O，因此电池工作一
段时间后应该补充盐酸，B 正确；C 项，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 项，若甲室Co2+减少200 mg，电子转移物质的量为n(e-)=
，乙室Co2+增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e-)=
，说
明此时已进行过溶液转移，D 正确；故选BD。
【思维建模】
“串联”类电池的解题流程
【变式训练】中科院长春应化所张新波团队提出了一种独特的锂—氮电池(Li—N2)，该电池在放电过
程中消耗氮气，充电过程中释放氮气，实现氮气的循环，并对外提供电能。该电池在充电时发生反应：
2Li3N===N2↑＋6Li。现以该电池为电源进行如图所示实验，下列说法正确的是( )
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A．乙电极上的反应为2Li3N－6e－===N2↑＋6Li＋
B．充电过程Li＋由甲电极迁移向乙电极，并在多孔碳布表面生成Li3N
C．石墨a 电极和m、n 处均可能有铜析出
D．锂—氮电池为绿色固氮提供了一种可能
【答案】D
【解析】 放电时，该原电池中锂失电子作负极，氮气得电子作正极，故乙电极是正极，发生反应：
N2＋6Li＋＋6e－===2Li3N，A 项错误；充电过程是电解池原理，Li＋由乙电极移向甲电极，多孔碳布表面
Li3N 分解生成N2和Li＋，B 项错误；石墨a 是阳极，阳极电极反应式：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，产生氧气，
C 项错误；反应N2＋6Li===2Li3N 属于氮的固定，锂—氮电池为绿色固氮提供了一种可能，D 项正确。
考点三 离子交换膜装置
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因它对离子具有选
择透过性，且电化学性能优良，在涉及电化学的工业生产中广泛应用。
知识点1 离子交换膜类型
(1)交换膜类型及特点
交换膜
类型
阳膜
阴膜
双极膜
特定的交换膜
允许通
过的离子及
移动方向
阳
离
子移向原电
池的正极
( 电解池的
阴极)
阴
离
子移向原电
池的负极
( 电解池的
阳极)
中间层中的H2O 解离出H＋
和OH－，H＋移向原电池的正极
(电解池的阴极)，OH－移向原电
池的负极(电解池的阳极)
只允许特定的离子
或分子通过，如质子交
换膜只允许H＋通过，氯
离子交换膜只允许Cl －
通过
通性
无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子
的一极
(2)离子交换膜的功能：选择性透过离子，平衡电荷，形成闭合回路。
(3)离子交换膜的作用及意义
①隔离某些物质，防止发生反应，常用于物质制备。
②限制某些离子的移动，常用于物质制备及纯化。
③双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的特点是在直流电的作用下，阴、
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阳膜复合层间的H2O 解离成H＋和OH－并分别通过阳膜和阴膜，作为H＋和OH－的离子源。
【名师点晴】
知识点2 含膜电解池装置分析
(1)两室电解池：
例如，工业上利用如图两室电解装置制备烧碱：
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，
阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，
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为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH 溶液。
利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质。
(2)三室电解池
例如，利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。
阴极的NO 被还原为NH：NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，NH 通过阳离子交换膜进入中间室；
阳极的NO 被氧化为NO：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，NO 通过阴离子交换膜进入中间室。
根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2O=====3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全
部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。
(3)多室电解池
例如，“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示：
电解稀硫酸的阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室
中的H2PO 穿过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；
电解NaOH 稀溶液的阴极反应：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入
阴极室，可得副产品NaOH。
3．离子交换膜类型的判断方法
(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应。
(2)依据电极反应确定该电极附近哪种离子剩余。
(3)根据电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向。
(4)根据离子移动的方向，确定离子交换膜的类型。
4．有“膜”条件下离子定向移动方向的判断方法
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【例3】 (2024·湖北卷，14)我国科学家设计了一种双位点PbCu 电催化剂，用H2C2O4和NH2OH 电化
学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O 解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH 溶
液中，甲醛转化为HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-
[OCH2O]2-+H2O。Cu 电极上发生的电子转移
反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙。下列说法错误的是( )
A．电解一段时间后阳极区c(OH-)减小
B．理论上生成1molH3N+CH2COOH 双极膜中有4molH2O 解离
C．阳极总反应式
2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O
【答案】B
【解析】在KOH 溶液中HCHO 转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→HOCH2O-，存在平衡HOCH2O-+OH-
[OCH2O]2-+H2O，Cu 电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2--e-=HCOO-+H∙，H∙结合成H2，Cu 电极
为阳极；PbCu 电极为阴极，首先HOOC—COOH 在Pb 上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：
H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH 与HO—N+H3 反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—
COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH 发生得电子的还原反应转化成
H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。A 项，电解过程中，阳极区消耗
OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A 正确；B 项，阴极区的总反应为
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H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1molH2O 解离成1molH+和1molOH-，故理论上生成
1molH3N+CH2COOH 双极膜中有6molH2O 解离，B 错误；C 项，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-
+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O ，C 正确；D 项，阴极区的Pb 上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—
COOH+H2O，D 正确；故选B。
【思维建模】
“隔膜”电解池的解题步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，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。
【变式训练】现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。电解
NaB(OH)4溶液可制备H3BO3，其工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．NaB(OH)4中B 的化合价为+3 价
B．N 室发生的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．去掉a 膜，阳极区用稀硫酸作电解液，不影响H3BO3的纯度
D．a、c 膜均为阳离子交换膜，b 膜为阴离子交换膜
【答案】C
【解析】A 项，设B 化合价为x，根据化合价为o 计算+1+x+(-2+1)×4=0，得x=+3，A 正确；B 项，N
与电源的负极相连为电解池的阴极，该极为H+发生还原反应：2H++2e-= H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B 正确
C 项，若撤去a 膜，B(OH)4
-经b 膜进入稀硫酸中而形成H3BO3，得到H3BO3混有H2SO4，C 错误；D 项，装
置中得到H3BO3，需要B(OH)4
-经b 膜进入产品室而H+经a 膜进入产品室，所以a、b 分别为阳离子和阴离
子交换膜。原料室中的Na+需要经c 膜进入N 室形成NaOH，所以c 膜为阳极膜，D 正确；故选C。
考点四 电化学综合计算
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原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液的计算、相对原子质量的计算和阿伏伽德罗
常数测定的计算、根据电荷守恒量求产物的量。电化学的反应本质是氧化还原反应，各电极上转移电子的
物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。
1．解题关键
(1)电极名称要区分清楚；
(2)电极产物要判断准确；
(3)各产物间量的关系遵循得失电子守恒。
2．三种计算方法
(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。
如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：
(式中M 为金属，n 为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的
电化学计算问题。
【名师提醒】
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。
【例4】 (2024·广东卷，16)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( )
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A．阳极反应：2Cl--2e-= Cl2↑
B．阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C．理论上每消耗1molFe2O3，阳极室溶液减少
D．理论上每消耗1molFe2O3，阴极室物质最多增加
【答案】C
【解析】右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl-放电产生氯气，电极反
应为：2Cl--2e-= Cl2↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为：
Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-；中间为阳离子交换膜，Na+由阳极向阴极移动。A 项，阳极反应为：2Cl--2e-
= Cl2↑，A 正确；B 项，阴极反应为：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-，消耗水产生OH-，阴极区溶液中OH-
浓度逐渐升高，B 正确；C 项，理论上每消耗1molFe2O3，转移6mol 电子，产生3mol Cl2，同时有6mol
Na+由阳极转移至阴极，则阳极室溶液减少
，C 错误；D 项，理论上每消耗
1molFe2O3，转移6mol 电子，有6mol Na+由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加
，D 正确；
故选C。
【名师点睛】
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是得失电子守恒，分析时要注意两点：
①串联电路中各支路电流相等；
②并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。
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图中装置甲是原电池，装置乙是电解池，若电路中有0.2 mol 电子转移，则Zn 极溶解 6.5g，Cu 极上
析出H2 2.24L(标准状况)，Pt 极上析出Cl2 0.1 mol，C 极上析出Cu6.4g。甲池中H＋被还原生成H2，溶液
pH 变大；乙池中是电解CuCl2，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。
【变式训练】在如图所示的装置中，若通直流电5 min 时，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问
题。
(1)电源中X 为直流电源的________极。
(2)pH 变化：A__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。
(3)通电5 min 时，B 中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的
物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。
(4)常温下，若A 中KCl 足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH 为__________(设电解前后
溶液体积无变化)。
【答案】(1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 mol·L－1 (4)13
【解析】(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，所以
质量增加的铜电极是阴极，由此推知X 是电源负极。(2)电解KCl 溶液生成KOH，溶液pH 增大；电解
CuSO4、K2SO4溶液生成H2SO4，溶液pH 减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋在阴极不断
析出，AgNO3溶液浓度基本不变，pH 不变。(3)通电5 min 时，C 中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol
电子；B 中共收集0.01 mol 气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol 电子，电子转移不守恒，
因此，B 中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B 中收集到的气
体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x mol，电解H2O 时生成O2的物质的量
为y mol，则4x＋4y＝0.02(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01(气体体积之和)，解得x＝y＝0.002 5，所以
n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。(4)常温下，通电5 min 时，A 中
放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－)＝＝0.1 mol·L－1，pH＝13。
【思维建模】
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串联电化学装置中阴、阳两极产物，正负两极产物间的计算，常依据电子守恒计算，即每个电极上转
移的电子数相同。
1．(2024·山东卷，13，4 分)以不同材料修饰的Pt 为电极，一定浓度的NaBr 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H2和O2，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NaBr
C．电解总反应式为Br-+3H2O
BrO3
-+3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z) ∶n(Br-)=3∶2
【答案】B
【解析】电极b 上Br-发生失电子的氧化反应转化成BrO3
-，电极b 为阳极，电极反应为Br- -6e-+3H2O=
BrO3
-+6H+；则电极a 为阴极，电极a 的电极反应为6H++6e-=3H2↑；电解总反应式为Br-+3H2O
BrO3
-
+3H2↑；催化循环阶段BrO3
-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。A 项，
电极a 为阴极，连接电源负极，A 项正确；B 项，根据分析电解过程中消耗H2O 和Br-，而催化阶段BrO3
-
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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 项，根据
分析电解总反应式为Br-+3H2O
BrO3
-+3H2↑，C 项正确；D 项，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；故选B。
2．(2024·辽吉黑卷，12，3 分) “绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、
反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO 高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
。下列说法错误的是( )
A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5 倍
B．阴极反应：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．电解时OH-通过阴离子交换膜向b 极方向移动
D．阳极反应：
【答案】A
【解析】据图示可知，b 电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b
电极为阳极，a
电极为阴极，HCHO
为阳极反应物，由反应机理
可知：反应
后生
成的
转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH 的同时还生成了H-，生成的
HCOOH 再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生
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成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。A 项，阳极反应：①HCHO+OH--
e-→HCOOH+
H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol 电子时，
阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：2H2O
2H2↑+O2↑，转移2mol 电子，只有阴极
生成1molH2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2 倍，A 错误；B 项，阴极水得电子生成氢气，
阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，B 正确；C 项，由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷
增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b 极方向移
动，C 正确；D 项，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+
H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，
由(①+②)×2 得阳极反应为：2HCHO+4OH--2e-=2HCOO-+2H2O+H2↑，故D 正确；故选A。
3．(2023•浙江省1 月选考，11)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：8H++TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4H2O
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TiO2+SiO2+8e-
=TiSi+4O2-。A 项，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；B 项，
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电极A 的电极反应为TiO2+SiO2+8e-=TiSi+4O2-，B 错误；C 项，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；D 项，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。
4．(2023•山东卷，11)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：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】A 项，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
[Cu(NH3)4]2+，因此甲室Cu 电极为负极，故A 错误；B 项， 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；C 项，左侧负极是Cu+4NH3-2e- =[Cu(NH3)4]2+，正极是Cu 2++2e- =
Cu，则电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+，故C 正确；D 项，NH3 扩散到乙室会与铜离子反应生成
[Cu(NH3)4]2+，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。故选
CD。
5．(2023•广东卷，16)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
KNO3溶液制氨。工作时，H2O 在双极膜界面处被催化解离成H+和OH-，有利于电解反应顺利进行。下列
说法不正确的是( )
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A．电解总反应：KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH
B．每生成1mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol 的H2O 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NO3
- +8e－+7H2O= NH3·H2O+9OH-，电极b 为阳极，电极方程式为4OH--4e
－=O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。A 项，由分析中阴阳极电极
方程式可知，电解总反应为KNO3+3H2O= NH3·H2O+2O2↑+KOH，故A 正确；B 项，每生成1mol NH3·H2O，
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；C 项，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；D 项，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。
6．(2022•重庆卷，12)硝酮是重要的有机合成中间体，可采用“成对间接电氧化”法合成。电解槽中
水溶液的主要成分及反应过程如图所示。
下列说法错误的是( )
A．惰性电极2 为阳极B．反应前后WO4
2-/WO5
2-数量不变
C．消耗1mol 氧气，可得到1mol 硝酮
D．外电路通过1mol 电子，可得到1mol 水
【答案】C
【解析】A 项，惰性电极2，Br-被氧化为Br2，惰性电极2 为阳极，故A 正确；B 项，WO4
2-/WO5
2-循环
反应，反应前后WO4
2-/WO5
2-数量不变，故B 正确；C 项，总反应为氧气把二丁基-N-羟基胺氧化为硝酮，
1mol 二丁基-N-羟基胺失去2molH 原子生成1mol 硝酮，氧气最终生成水，根据氧原子守恒，消耗1mol 氧
气，可得到2mol 硝酮，故C 错误； D 项，外电路通过1mol 电子，生成0.5molH2O2，H2O2最终生成水，
根据氧原子守恒，可得到1mol 水，故D 正确；故选C。
7．(2022•全国甲卷，10)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH 溶液中，Zn2+以
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Zn(OH) 4
2-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO4
2-通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 4
2-+Mn2++2H2O
【答案】A
【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn 为电池的负极，电极反应为Zn-2e-+4OH-
=Zn(OH) 4
2-，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；电池在工作过程中，由于
两个离子选择隔膜没有指明的阳离子隔膜还是阴离子隔膜，故两个离子隔膜均可以通过阴、阳离子，因此
可以得到Ⅰ区消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ区的K+向Ⅰ区移动或Ⅰ区的SO4
2-向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH-，生成
Zn(OH) 4
2-，Ⅱ区的SO4
2-向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。A 项，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区移动，A 错误；B
项，Ⅰ区的SO4
2-向Ⅱ区移动，B 正确；C 项，MnO2电极的电极反应式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C 正
确；D 项，电池的总反应为Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 4
2-+Mn2++2H2O，D 正确；故选A。
8．(2022•湖北卷，14)含磷有机物应用广泛。电解法可实现由白磷直接制备Li[P(CN)2]，过程如图所示
(
为甲基)。下列说法正确的是( )
A．生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移2mol 电子
B．阴极上的电极反应为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-
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C．在电解过程中CN-向铂电极移动
D．电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH
【答案】D
【解析】A 项，石墨电极发生反应的物质：P4→Li[P(CN)2]化合价升高发生氧化反应，所以石墨电极为
阳极，对应的电极反应式为：P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-，则生成1 mol Li[P(CN)2]，理论上外电路需要转移1
mol 电子，A 错误；B 项，阴极上发生还原反应，应该得电子，P4+8CN--4e-=4[P(CN)2]-为阳极发生的反应，
B 错误；C 项，石墨电极：P4→Li[P(CN)2]发生氧化反应，为阳极，铂电极为阴极，CN-应该向阳极移动，
即移向石墨电极，C 错误；D 项，由所给图示可知HCN 在阴极放电，产生CN-和H2，而HCN 中的H 来自
LiOH，则电解产生的H2中的氢元素来自于LiOH，D 正确；故选D。
9．(2021•广东卷，16)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电
解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( )
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH 均增大
B．生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：为2Co2++2H2O
2 Co +O2↑+4H+
【答案】D
【解析】由图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，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+，Ⅰ室中阳离子电荷数大于阴离子电荷数，放电生成的氢离子通
过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，钴电极为阴极，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，Ⅲ室中阴离子电荷数大于阳离子电荷数，氯离子过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，
电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O
2 Co +O2↑+4H+。A 项，放电生成的氢离子通过阳离子交换膜
由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH 减小，故A 错误；B 项，由分析可知，阴极生成
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1mol 钴，阳极有1mol 水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18g，故B 错误；C 项，若移除离子交换膜，氯离子的
放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极
反应会发生变化，故C 错误；D 项，由分析可知，电解的总反应的离子方程式为2Co2++2H2O
2 Co
+O2↑+4H+，故D 正确；故选D。
10．(2021•天津卷，11)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列
判断错误的是( )
A．a 是电源的负极
B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D．当0.01mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
【答案】C
【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b 为正极，
a 为负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A 项， a 是电源的负极，故A 正确；B 项，石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段
时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B 正确；C 项，随着电
解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2 溶液浓度变小，故C 错误；D 项，当0.01mol
Fe2O3 完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol ，根据阳极电极反应式2H2O-4e-=4H++O2 ，产生氧气为
0.015mol，体积为336mL (折合成标准状况下)，故D 正确；故选C。
11．(2021•湖北选择性考试，15) Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H浓度的增大会转化为CrO3。电解法制
备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是( )
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A．电解时只允许H通过离子交换膜
B．生成O2和H2的质量比为8：1
C．电解一段时间后阴极区溶液OH的浓度增大
D．CrO3的生成反应为：Cr2O7
2＋2H＝2CrO3＋H2O
【答案】A
【解析】左侧电极上产生O2，右侧电极上产生H2，说明左极为阳极，电极反应式为2H2O－4e＝4H
＋O2↑，左侧制备三氧化铬：Cr2O7
2＋2H＝2CrO3＋H2O；右极为阴极，电极反应式为4H2O＋4e＝4OH＋
2H2↑。在阳极区参与反应制备三氧化铬，故不通过离子交换膜，通过交换膜向阴极区迁移，A 项错误；根
据电子守恒，产生O2、H2的质量之比为32：4＝8：1，B 项正确；由阴极反应式知，阴极产生OH；如果
阴极通过交换膜向左侧迁移，OH必然会中和H，与题意相矛盾，所以，钠离子由左侧向右侧迁移，阴极
区氢氧化钠溶液浓度增大，C 项正确；根据原料和产物组成知，Cr2O7
2＋2H＝2CrO3＋H2O；D 项正确。
12．(2021•海南选择性考试，9)液氨中存在平衡：2NH3
NH4
++NH2
-。如图所示为电解池装置，
以KNH2的液氨溶液为电解液，电解过程中a、b 两个惰性电极上都有气泡产生。下列有关说法正确的是
( )
A．b 电极连接的是电源的负极B．a 电极的反应为2NH3+2e-=H2+2NH2
-
C．电解过程中，阴极附近K+浓度减小
D．理论上两极产生的气体物质的量之比为1：1
【答案】B
【解析】A 项，根据图示可知：在b 电极上产生N2，N 元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，
所以b 电极为阳极，连接电源的正极，A 错误；B 项，电极a 上产生H2，H 元素化合价降低得到电子，发
生还原反应，所以a 电极为阴极，电极反应式为：2NH3+2e-=H2+2NH2
-，B 正确；C 项，电解过程中，阴极
附近产生NH2
-，使附近溶液中阴离子浓度增大，为维持溶液电中性，阳离子K+会向阴极区定向移动，最终
导致阴极附近K+浓度增大，C 错误；D 项，每反应产生1 mol H2，转移2 mol 电子，每反应产生1 mol N2，
转移6 mol 电子，故阴极产生H2与阳极产生的N2的物质的量的比是3：1，D 错误；故选B。
13．(2021·江苏卷，12)通过下列方法可分别获得H2和O2：①通过电解获得NiOOH 和H2(如图)；②在
90℃将NiOOH 与H2O 反应生成Ni(OH)2并获得O2。下列说法正确的是
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A．电解后KOH 溶液的物质的量浓度减小
B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O
C．电解的总反应方程式：2H2O
2H2↑+O2↑
D．电解过程中转移4mol 电子，理论上可获得22.4LO2
【答案】B
【解析】A 项，阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极Ni(OH)2 失电子生成NiOOH，电解过程总反应
为，电解后KOH 溶液的物质的量浓度不变，故A 错误；B 项，电解时阳极Ni(OH)2 失电子生成NiOOH，电极
反应式为Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2O，故B 正确；C 项，阴极水电离的氢离子得电子生成氢气，阳极
Ni(OH)2 失电子生成NiOOH，电解过程总反应为，故C 错误；D 项，电解过程中转移4mol 电子，生成
4molNiOOH，根据，生成1mol 氧气，非标准状况下的体积不一定是22.4L，故D 错误；故选B。
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