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备战2026 年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义
第37 讲 多池串联、隔膜多室电化学装置的分析（讲义）
讲义
夯基·知识精讲
【知识点1】多池串联电化学装置的分析+5 道例题
【知识点2】多池串联装置的综合计算+5 道例题
【知识点3】常见的离子交换膜+5 道例题
【知识点4】隔膜多室电化学装置的分析+5 道例题
练习
提能·课后精练
选择题：
15
题
非选择题：
5
题
建议时长：
75
分钟
实际时长： 分钟
【知识点1】多池串联电化学装置的分析
（1）外接电源与电解池的串联：所有都为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该
电池为电镀池。
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。
甲为电镀池，乙、丙均为电解池。
（2）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。
A 为原电池，B 为电解池
（3）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作电极；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。
A 为电解池，B 为原电池
1
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（4）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。
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。
【例1】甲烷燃料电池采用铂作为电极材料，两个电极上分别通入
和
，电解质溶液为KOH 溶液。
某研究小组将上述两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和NaCl 溶液的实验，如图所示。
下列说法错误的是
A．c 电极的电极反应式为
B．电极b 换成铁棒，对电池反应没有影响
C．相同条件下，每个电池
通入量为1L 且反应完全，则理论上最多能产生
4L
D．电池工作的过程中，KOH 的物质的量减小
【答案】A
【详解】甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，与负极相连的b 电极为电解池
的阴极，与正极相连的a 电极为电解池的阳极。
A．电解质溶液为KOH 溶液，c 作为负极生成的产物应该是碳酸根离子，反应方程式为
，A 错误；
B．b 电极是电解池的阴极，反应为
，b 换成铁棒对电池反应没有影响，B 正确；
C．a 极的电极反应方程式为
，根据上述分析中阴阳极的电极反应式和电子守恒可知：
~
~8
~4
，甲烷和氯气的物质的量之比为1:4，相同条件下，体积之比也为1:4，所以通入1L
且完全反应，理论上最多可以产生4L 的
，C 正确；
D．电池工作中，根据方程式
可知，KOH 中的
被消耗，所以KOH 的物质
的量减小，D 正确。
故答案选A。
【例2】微生物燃料电池(MFC)是一种利用微生物将有机物(如苯酚)中的化学能直接转化成电能的装置，工
作原理如图所示。下列说法不正确的是
2
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A．电极a 上发生的是氧化反应
B．电极c 上的电极反应式：
C．右池中的
通过质子交换膜从c 移向d
D．处理污染物苯酚1mol，理论上外电路中迁移了20mol 电子
【答案】D
【详解】右池为微生物燃料电池，甲醇在电极c 上被氧化为二氧化碳，c 为负极，根据碳元素的化合价变
化，结合电荷守恒、原子守恒可确定负极式为
；d 为正极，氧气在正极
被还原为水，正极式为
。左池为电解池，与原电池正极相连的a 为阳极，与原电池负极
相连的b 为阴极。
A．结合分析知，a 为电解池的阳极，发生的是氧化反应，A 项正确；
B．结合分析知，c 极为负极，甲醇在负极发生氧化反应生成CO2，负极式为
，B 项正确；
C．右池为原电池，原电池中阳离子移向正极，则H+通过质子交换膜从c(负极)移向d(正极)，C 项正确；
D．苯酚(分子式为C6H6O)在a 极被氧化为二氧化碳，存在计量关系：C6H6O~6CO2~28e-，则每处理苯酚
1mol，理论上外电路中迁移28mol 电子，D 项错误；
故选D。
【例3】某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流
表的指针发生了偏转。下列有关判断不正确的是
A．甲池为原电池，乙池中A(石墨)电极为阳极
B．甲池中通入CH3OH 电极的电极反应式为：CH3OH-6e−+8OH− = CO
+6H2O
C．若将CuCl2溶液换成NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，丙池中溶液的pH 将减小
D．当乙池中B 极质量增加5.40g 时，丙池中D 极析出1.60g 铜
【答案】C
【详解】甲池是甲醇燃料电池，左侧电极通入甲醇，左侧电极是负极，发生氧化反应，电极反应式为：
CH3OH-6e−+8OH− = CO
+6H2O、右侧电极是正极，发生还原反应，电极反应式为：
2H2O+O2+4e−=4OH−；乙、丙与电源相连，乙、丙是电解池；乙池中，A 与电源正极相连、B 与电源负极相
连，A 是阳极，电极反应式为：2H2O-4e−=4H++O2↑、B 是阴极，电极反应式为Ag++e−=Ag；丙池中C 与电
3
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源正极相连、D 与电源负极相连，C 是阳极，电极反应式为：2Cl−-2e−= Cl2↑、D 是阴极，电极反应式为：
Cu2++2e−= Cu，据此回答。
A．由分析知，甲池为原电池，乙池中A(石墨)电极为阳极，A 正确；
B．由分析知，甲池中通入CH3OH 电极的电极反应式为：CH3OH-6e−+8OH− = CO
+6H2O，B 正确；
C．若将CuCl2溶液换成NaCl 溶液，电极C 是阳极，电极反应式为：2Cl−-2e−= Cl2↑、电极D 是阴极，电极
反应式为：2H2O +2e−=2OH−+H2↑，电键闭合一段时间后，丙池中碱性增强，溶液的pH 将增大，C 错误；
D．乙池中B 是阴极，电极反应式为Ag++e−=Ag，当B 极质量增加5.40g 时，转移的电子数为0.05mol，丙
池中D 极的电极反应式为：Cu2++2e−= Cu，转移的电子数为0.05mol，析出Cu 的物质的量为0.025mol，质
量为1.60g，D 正确；
故选C。
【例4】甲烷燃料电池采用铂作电极材料，两个电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH 溶液。某
研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X
为离子交换膜。下列说法错误的是
A．乙中X 为阳离子交换膜
B．当电路中通过0.4 mol e-时，乙中Fe 电极上产生氯气4.48 L(标准状况)
C．用丙装置给铜镀银，b 应是Ag
D．甲烷燃料电池负极电极反应式是
【答案】B
【详解】甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则乙装置中，Fe 铁电极为阴
极，石墨电极为阳极，丙装置中，a 电极为阴极，b 电极为阳极。
A．乙为电解氯化钠溶液装置，装置中钠离子透过交换膜向阴极即左侧迁移，阴极得到NaOH 和氢气，为
了防止生成的氯气和氢氧化钠接触，故X 为阳离子交换膜，A 正确；
B．乙中Fe 为阴极，水放电生成氢气，电路中通过
时，乙中Fe 电极上产生氢气0.2mol，为
(标准状况)，B 错误；
C．用丙装置给铜镀银，Ag 作阳极，Cu 作阴极，b 是Ag，C 正确；
D．甲为原电池，甲烷通入极为负极，KOH 碱性溶液中生成碳酸根离子，电极反应式为
，D 正确；
【例5】利用
燃料电池电解制备
并得到副产物
、
、
，装置如下图所示。下列
说法不正确的是
4
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A．a 极反应：
B．A 膜和
膜均为阴离子交换膜
C．可用铁电极替换石墨Ⅱ电极
D．a 极上通入标况下
甲烷，阳极室
减少
【答案】B
【详解】CH4燃料原电池中，甲烷失电子发生氧化反应，所以通入燃料CH4的a 极为负极，通入氧化剂氧
气的b 极为原电池的正极，电池的总反应式为：CH4+2O2=CO2+2H2O，与电源的正极相连接的为电解池的
阳极，可知石墨I 为阳极，在阳极为氯离子放电，则电极反应为：
，电解池中阳离子移向
阴极，阴离子移向阳极，则A 膜应为阳离子交换膜，石墨Ⅱ为阴极，阴极附近氢离子放电生成氢气，破坏
水的电离平衡，氢氧根离子浓度增大，结合钠离子生成氢氧化钠，则C 膜也应为阳离子交换膜，据此分析
判断。
A．a 极通入甲烷是负极，发生氧化反应，电极反应：
，故A 正确；
B．根据题干信息：利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2，根据分析可
知，阳极室的电极反应式为：
，则阳极室内钙离子向产品室移动，A 膜为阳离子交换膜，
阴极室的电极反应式为：
，则原料室内钠离子向阴极室移动，C 膜为阳离子交换
膜，故B 错误；
C．电解池中阴极的电极不参与反应，溶液中的离子放电，因此可用铁电极替换阴极的石墨电极，故C 正
确；
D．a 极上通入2.24L 甲烷，物质的量为0.1mol，根据电极反应：
，可知转
移电子为0.8mol，根据得失电子守恒、电荷守恒可知，内外电路即阳极室Ca2+减少0.4mol，故D 正确；
故答案选B。
【知识点2】多池串联装置的综合计算
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，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。
图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol 电子转移，则Zn 极溶解6.5 g，Cu 极上析出
H2 2.24 L(标准状况)，Pt 极上析出Cl2 0.1 mol，C 极上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶
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液pH 变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH 微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固
体可使溶液复原。
【例1】浓差电池指利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电。实验室利用浓差电池实现电解丙
烯腈(
)合成己二腈[
]，装置如图所示(实验前，隔膜两侧溶液均为100mL，铜电
极质量均为100g)。下列说法不正确的是
A．
极为负极，其电极反应为
B．隔膜为阴离子交换膜
C．上述装置理论上可制备0.4 mol 己二腈
D．生成己二腈的电极反应式为：
【答案】C
【详解】浓差电池中，Cu(2)失去电子，故电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，Cu(1)电极为正极，电
极上发生得电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则电解槽中C(1)极为阴极、C(2)极为阳极，阳极上
水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极上丙烯腈合成己二腈得电子，电极反
应为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN，据此分析解答。
A．由分析可知，Cu(2)失去电子，故电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，A 正确；
B．由分析可知，此电池为浓差电池，主要因为铜离子浓度不同形成的电势差，所以隔膜是阴离子交换
膜，B 正确；
C．当两电极中铜离子浓度相同时放电完毕，此时溶液中
，所以转移电子的物
质的量是（3-1)mol/L×0.1L×2=0.4mol，由反应2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN 可知，可制备0.2mol 己
二腈，C 错误；
D．由分析可知，阴极上丙烯腈合成己二腈得电子，电极反应为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN，D 正
确；
答案选C。
【例2】中国科研人员研制出一种新型
电池，通过自供电实现
转化为
，装置如图所示。
下列说法正确的是
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A．电极电势：
B．c 极电极反应式为
C．每消耗
时理论上可得
D．当电路中转移
时，丙室溶液质量减少大于
【答案】D
【详解】根据图知，左侧装置能自发的进行氧化还原反应，则该装置为原电池，Zn 易失电子作负极，电极
反应式为
，b 电极为正极，电极反应式为：
，b 连接石墨d，则d 为阳极，
电极反应式为
，c 为阴极，电极反应式为
。
A．根据以上分析知，a、b 和电解质溶液构成原电池，a 为负极，则b 为正极，电势b＞a，故A 错误；
B．c 为阴极，电极反应式为
，故B 错误；
C．
未标明状态，其物质的量未知，故C 错误；
D．d 为阳极，电极反应式为
，当电路中转移
时，丙室生成1molO2且有
2molH+通过质子交换膜进入乙室，因此丙室溶液质量减少大于
，故D 正确；
故选D。
【例3】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
【详解】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。
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
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膜，OH-移向负极，则
增大，故C 错误；
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。
【例4】某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该
装置的电键K 时，观察到电流表的指针发生了偏转。
请回答下列问题：
(1)甲池为 (填“原电池”“电解池”“电镀池”)，A 电极的电极反应式为： 。
(2)丙池中F 电极为 (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，写出电解时总反应的离子
方程式 。
(3)当乙池中C 极质量变化10.8g 时，甲池中B 电极理论上消耗
的体积为 mL(标准状况)。
(4)一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是___________(填选项字母)。
A．Cu
B．CuO_
C．
D．
(5)若丙池通电一段时间后，向所得的溶液中加入
后恰好恢复到电解前的浓度和
PH(不考虑
的溶解)，则电解过程中转移的电子 mol，若电解后溶液的体积为
，则所
得溶液中氢离子的浓度 。
(6)若将丙池改为精炼铜装置(粗铜含Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)，电解质溶液为
溶液，则下列说
法中正确的是___________。
A．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等
B．丙池左侧电极为粗铜，发生氧化反应
C．
溶液的浓度保持不变
D．杂质中Ag、Pt、Au 以单质的形式沉淀到池底
【答案】
(1)原电池
(2)阴极
(3)560mL
(4)A
(5)0.6
(6)BD
【详解】甲池为燃料电池，CH3OH 为负极、发生氧化反应，电极反应式为
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，氧气为正极发生还原反应，电极反应式为
，则乙、丙装置为电解池：乙中C 为阳
极，D 为阴极，阳极上Ag 失电子生成银离子，即
，阴极上铜离子得电子生成Cu；丙池中石墨
E 电极为阳极，石墨F 电极是阴极，即惰性电极电解硫酸铜，化学方程式为
，据此分析解题。
（1）由分析可知，甲池为原电池，A 电极的电极反应式为：
；
（2）由分析可知，丙池中F 电极与燃料电池A 电极即负极相连，故为阴极，电解时总反应方程式为：
，故其离子方程式为：
；
（3）由分析可知，乙池C 电极中的电极反应方程式为：Ag-e-=Ag+，故当乙池中C 极质量变化10.8 g 时，
电路中流过的电子为：
，甲池中B 电极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故理论上
消耗O2的体积为
=560mL；
（4）由分析可知，乙池中电解时阳极反应式为：Ag-e-=Ag+，阴极反应式为：Cu2++2e-=Cu，从乙池中出来
的为Cu 单质，故一段时间后，断开电键K。下列物质能使乙池恢复到反应前浓度的是Cu，Cu+2Ag+=Cu2+
+2Ag，故选A；
（5）碱式碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，所以加入0.1mol 碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]相
当于加入0.2molCuO、0.1molH2O，根据生成物知，阴极上铜离子和氢离子放电、阳极上氢氧根离子放电，
根据Cu 原子、H 原子守恒得阴极上析出n(Cu)=0.2mol、n(H2)=0.1mol，则转移电子的物质的量
=0.2mol×2+0.1mol×2=0.6mol，根据Cu2(OH)2CO3+4H+=2Cu2++3H2O+CO2↑可知，n(H+)=0.4mol，故若电解后
溶液的体积为400ml，则所得溶液中氢离子的浓度为：
；
（6）A.电解过程中，阳极为粗铜，Cu 极比Cu 活泼的多种金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子析
出，故阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，A 错误；
B.乙池左侧电极为阳极，电极材料为粗铜，发生氧化反应，B 正确；
C．电解过程中，阳极为粗铜，Cu 极比Cu 泼的多种金属放电，阴极为纯铜，只有铜离子得电子析出，
溶液的浓度减小，C 错误；
D．阳极为粗铜，Cu 极比Cu 活泼的多种金属如Zn、Fe 等放电生成金属阳离子进入溶液比铜活泼性差的金
属如Au、Pt、Ag 等形成阳极泥，以单质的形式沉淀到池底，D 正确；
故答案为：BD；
【例5】我国科学家研发的
电池可吸收利用
，将两组双极膜反向放置分隔两室电解液，充、
放电时双极膜间的
解离成
和
，工作原理如图。回答下列问题：
(1)放电时，Zn 为 极，电极反应式为 。
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(2)放电时，当吸收
气体时，双极膜解离出
的物质的量为 。
(3)放电时的总反应式为 。
(4)充电时，多孔
纳米片电极衍连接电源铅蓄电池的 电极(填“
”或“
”)，铅蓄电
池的该电极反应式为 ，理论上，当通过0.1mol 电子时，该电极增重 g。
【答案】
(1)负 Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-
(2)0.04mol
(3)Zn+CO2+2H2O+2KOH=K2[Zn(OH)4]+HCOOH
(4)PbO2 PbO2+2e-+
+4H+=PbSO4+2H2O 3.2
【详解】由图可知，放电时，Zn 化合价升高，失电子，作负极，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-，
多孔Pd 纳米片电极为正极，电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH，充电时，Zn 作阴极，多孔Pd 纳米片电
极作阳极，据此作答。
（1）Zn 化合价升高，失电子，作负极，由分析可知，电极反应式为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH)4]2-；
（2）多孔Pd 纳米片电极为正极，电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH，当吸收0.448L 即0.02mol
CO2(STP)气体时，需要0.04molH+，即双极膜解离出H+的物质的量为0.04mol；
（3）由分析可知，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，由两极反应可知总反应为Zn+CO2+2H2O+2KOH=K2[Zn(OH)4]+HCOOH；
（4）充电时，多孔Pd 纳米片电极作阳极，需连接电源铅蓄电池的PbO2电极(正极)，电极反应式为
PbO2+2e-+
+4H+=PbSO4+2H2O，当通过0.1mol 电子时，该电极增重
×(96g/mol-32g/mol)=3.2g。
【知识点3】常见的离子交换膜
1．离子交换膜的含义和作用
含义
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。
作用
** 错误的表达式 **能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学
反应。如：在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴
极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯，防止与阴极产生的H2混合发生爆炸；
②能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用；
** 错误的表达式 **用于物质的分离、提纯等；
** 错误的表达式 **用于物质的制备，电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物
质；
2．离子交换膜的种类及作用
阳离子交换膜
①只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过。
阳离子
透过阳离子交换膜
原电池正极(或电解池的阴极)
②以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开：
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：Cu2＋＋2e－===Cu
Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区
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阴离子交换膜
①只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过。
阴离子
透过阴离子交换膜
电解池阳极(或原电池的负极)
②以Pt 为电极电解淀粉KI 溶液，中间用阴离子交换膜隔开：
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
阳极：2I－－2e－===I2
阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物
反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O
质子交换膜
①只允许H＋和水分子通过，不允许其他阳离子和阴离子透过。
H＋
透过质子交换膜
原电池正极(或电解池的阴极)
②在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2：
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H
＋
阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极
双极膜
由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳
膜复合层间的H2O 解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移
动，作为H＋和OH－的离子源。
【例1】一种新型锌电池的工作原理如图所示。双极膜中的H2О 解离为H+和OH-，两种离子在电场作用下
分别向两极迁移。该电池工作时，下列说法不正确的是
A．a 膜为阴离子交换膜，b 膜为阳离子交换膜
B．Ⅱ室中酸性溶液的pH 逐渐增大
C．理论上每生成1mol
，Ⅰ室溶液质量增加532g
D．理论上电路中每通过4mol 电子，双极膜内有4molH2O 发生解离
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【答案】C
【详解】装置图可知，I 室Zn 失电子为原电池的负极，电极反应：
，Ⅱ室为原
电池正极电极反应为
，则a 膜为阴离子交换膜，b 膜为阳离子交换膜，据此分
析；
A．根据分析可知，a 膜为阴离子交换膜，b 膜为阳离子交换膜，A 正确；
B．根据分析可知，Ⅱ室消耗氢离子，pH 逐渐增大，B 正确；
C．理论上每生成1mol
，转移8mol 电子，Ⅰ室溶液有4molZn 发生反应，双极膜中有8mol 氢氧根移
动到I 室，质量增加4×65+8×17=396g，C 错误；
D．理论上电路中每通过4mol 电子，则需要4mol 氢离子和氢氧根离子，双极膜内有4molH2O 发生解离，
D 正确；
故选C。
【例2】一种耦合光催化和电催化分解水的装置如图。工作时，电极产生电子
和空穴
。下列说法
正确的是
A．a 极电势高于b 极电势
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．生成气体Y 的电极反应式是
D．理论上每分解0.01mol H2O，光催化装置生成
【答案】C
【详解】由图可知，光催化装置发生氢离子得到电子发生还原反应：
、碘离子发生氧化反
应：
；电催化装置为电解装置，阴极发生还原反应，电极式
，阳极发生氧化反应，反
应式为
；
A．由分析可知，与a 相连的为阴极，发生还原反应，与b 相连的为阳极，发生氧化反应，a 极为负极，电
势低于正极b 极，A 错误；
B．电催化装置为电解装置，据分析可知，阴极上阴离子物质的量增大，阳极上消耗阴离子，根据装置图
可知，阳离子迁移到左侧，离子交换膜为阳离子交换膜，B 错误；
C．由分析可知，生成气体Y 的电极反应式是
，C 正确；
D．光催化过程中，每分解0.01mol H2O 则转移0.02mol 电子时，生成0.01mol
，质量
为0.01mol×381g/mol=3.81g，D 错误；
故选C。
【例3】一种新型电池既可以实现海水淡化，又可以处理含
的废水，装置如图(模拟海水由
溶液替代)。下列说法不正确的是
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A．a 极为负极，发生氧化反应
B．隔膜Ⅱ为阴离子交换膜
C．a 极电极反应为
D．理论上除去模拟海水中的
，可得
【答案】B
【详解】由图可知，CH3COO-在a 极附近转化成CO2，其中碳元素化合价升高，发生氧化反应，所以a 极
为负极，则b 极为正极。
A．由分析可知，a 极为负极，发生氧化反应，A 正确；
B．原电池中，阴离子移向负极，所以Cl-通过隔膜I 进入左室，隔膜I 为阴离子交换膜，钠离子向右室移
动，故隔膜Ⅱ为阳离子交换膜，B 错误；
C．负极附近CH3COO-失电子被氧化生成CO2和H+，正确的电极反应式为：
，C 正确；
D．当电路中转移1mol 电子时，根据电荷守恒可知，海水中有1mol Cl-移向负极，同时有1mol Na+移向正
极，即除去1mol NaCl，理论上除去模拟海水中的NaCl351g，即
，则
转移6mol 电子，根据负极反应式可知，
，当转移6mol 电子时，可得
CO2，D 正确；
答案选B。
【例4】我国学者利用双膜三室电解法合成了
，该方法的优点是能耗低、 原料利用率高，
同时能得到高利用价值的副产品， 其工作原理如下图所示。下列说法正确的是
A．a 为阳极，其副产品为
与
B．膜 为阴离子交换膜，使
从左池移向中间池
C．电解一段时间后，当阴极区质量增加
时，电路中有
电子转移
D．理论上生成
与气体
的质量比为
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【答案】C
【详解】左侧电极上失电子，发生氧化反应，则a 为电源正极，电极反应：
，b 为负极，
电极反应：
，
通过膜Ⅱ移入阴极区，膜Ⅱ为阳离子交换膜，
通过膜Ⅰ移入
阳极区，膜Ⅰ为阴离子交换膜，据此分析；
A．根据分析，a 为正极，A 错误；
B．饱和食盐水中的
通过膜Ⅱ移入阴极区，同时制得副产品
和
，饱和食盐水中的
通过膜Ⅰ移入阳极区，补充消耗的
，因而膜Ⅰ为阴离子交换膜，且中间池中
浓度变小，B 错误；
C．由分析知有
移入阴极区并放出
，故氢氧化钠溶液质量增加
时，电路转移
电子，C 正确；
D．电路转移
电子，同时制得
，所以理论上生成
与
的质量
比为
，D 错误；
故选C。
【例5】化学实验是判断化学知识是否正确的最高法庭，下列有关实验的说法正确的是
A．阴离子交换膜法电解饱和食盐水可制备较纯净的烧碱
B．
与
均为红棕色气体，可用湿润的淀粉
试纸鉴别
C．可用酸式滴定管准确量取一定体积的
溶液
D．配制
溶液时，用新煮沸过并冷却的
溶液溶解
固体
【答案】D
【详解】A．离子交换膜法电解饱和食盐水时，使用阳离子交换膜，可在阴极区制得较纯净的烧碱，A 错
误；
B．
遇水生成硝酸，硝酸能氧化KI 而生成I2，
也能氧化KI 而生成I2，故
与
均能使湿
润的淀粉
试纸变蓝，无法鉴别，B 错误；
C．
溶液呈碱性，酸式滴定管不能盛装碱性溶液，C 错误；
D．配制
溶液时，用新煮沸过并冷却的
溶液溶解
固体，可抑制
的水解并防止其被氧
气氧化，D 正确；
故选D。
【知识点4】隔膜多室电化学装置的分析
多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子
通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到物质制备、浓缩、净化、提纯的目的。
“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。
（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：
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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，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。
阳离子交换膜的作用：只允许Na＋通过，而阻止阴离子(Cl－)和气体(Cl2)通过。这样既防止了两极产生
的H2和Cl2混合爆炸，又避免了Cl2和阴极产生的NaOH 反应生成NaClO 而影响烧碱的质量。
（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。
（4）电渗析法
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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。
【例1】电解吸收
的KOH 溶液（主要成分是
）可将
转化为有机物，图1 是双膜三室法电解
的吸收液。图2 是在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率
随电解电压的变化曲线。
下列说法错误的是
A．Y 是直流电源的负极，交换膜b 是阴离子交换膜
B．当电解电压为
时，阴极主要还原物质为
C．当电解电压为
时，生成
的电极反应式：
D．当电解电压为
时，生成的
和
的物质的量之比为2：1
【答案】D
【详解】电催化还原CO2制备有机物，碳元素化合价降低，则通入CO2的电极（a 极）为阴极，例如生成
甲酸根时，其电极反应为
；b 极为阳极，以此解题。
A．右侧电极发生CO2还原为有机物的反应（还原反应），为阴极，故Y 为电源负极；阴极生成OH-（如
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生成CH₄ 时产生OH-），OH-通过交换膜b 进入浓缩室，使KOH 浓度升高，故交换膜b 为阴离子交换膜，
A 正确；
B．由图2 可知，U1V 时CH4、C2H4、HCOO-的法拉第效率均接近0，推测此时主要还原产物为H2（低电压
下H2O 更易被还原），B 正确；
C．CO
中C 为+4 价，CH4中C 为-4 价，得8e-，结合电荷守恒与原子守恒，电极反应式为CO
+8e-
+7H2O=CH4↑+10OH-，C 正确；
D．每生成1molC2H4转移12mole⁻，每生成1molHCOO⁻转移2mole⁻，故电解生成的C2H4和HCOO⁻的物质
的量之比为
，D 错误；
故选D。
【例2】我国科学家研究出一种四室电催化还原有机物的装置。该装置以重氢氧化钾(KOD)溶液为电解
质，利用电解原理将质子源在钯(
)膜电极上变成活性氢原子(H)，活性氢通过钯膜电极渗透到加氢的隔
室与有机物发生氢化反应，工作原理示意图如图所示，该实验中为验证质子的来源，采用了同位素示踪
法。下列说法错误的是
A．
电极接外电源负极
B．若共有
被加氢还原，则通过阴离子交换膜的
的数目为
C．
电极上所发生的电极反应方程式为
D．当外电路流过的电子数为
，则II 室与III 室质量变化的差值
【答案】B
【详解】A．由于
从左边移动到右边，故左边为阴极，故Pd(a)电极接外电源负极，A 项正确；
B．由于a、b 两极上都有
参与反应，当电子转移数为2mol 时，a、b 两极各有1mol
被加氢还原，故若有1mol
被加氢还原，电子转移数为1mol，则通过阴离
子交换膜的
的数目为1
，B 项错误；
C．Pd(b)电极上所发生的电极反应方程式为
，C 项正确；
D．当外电路流过的电子数为1mol，则Ⅱ室中少了1mol D 和1mol
共20g，Ⅲ室增加1mol
并减少
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1molH，共增加17g，
，D 项正确；
答案选B。
【例3】我国某科研团队研究了一种电催化合成苯胺，同时获得乙醇的方法，其装置如图，工作时双极膜
将
解离为
和
并分别向两侧移动
。
下列说法错误的是
A．催化电极N 为阳极，
通过双极膜向左侧移动
B．催化电极M 上的反应为
C．单位时间内生成苯胺与乙醇的物质的量之比为3：2
D．以10 A 的电流(电流效率为
)电解40 min，可获得2.76g 乙醇
【答案】C
【详解】A．催化电极N 上
转化为
，发生氧化反应，故N 为阳极；双极膜解离出的
为阳
离子向阴极移动，A 正确；
B．催化电极M 上硝基苯转化为苯胺，极反应式为：
，B 正
确；
C．阴极M 生成1mol 苯胺转移6mol e-，阳极N 生成1mol 乙醇转移4mol e-，由电子守恒可知n(苯胺):n(乙
醇)=2:3，C 错误；
D．电流效率96.5%时，实际电量
，转移电子
。生成乙醇需
，故
，质量
，D 正确,
故选C。
【例4】次磷酸(
)是一种精细磷化工产品，具有较强的还原性。回答下列问题。
(1)
是一元中强酸，写出其电离方程式： 。
(2)
为 (填“正盐”或“酸式盐”)，其溶液显 (填“弱酸性”“中性”或
“弱碱性”)。
(3)
可用电渗析法制备。“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离
子通过)：
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①写出阴极的电极反应式： 。
②分析产品室可得到
的原因： 。
③早期采用“三室电渗析法”制备
，将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用
稀溶液代替，
并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室，其缺点是产品中混有 杂
质，该杂质产生的原因是 。
【答案】
(1)
(2)正盐 弱碱性
(3)
阳极反应为
，产生的
通过阳膜进入产品室，原料室
中的
通过阴膜进入产品室，
与
反应生成
(或
或
或
)
(或
)被氧化
【详解】（1）
是一元中强酸，部分电离出
，所以其电离方程式为
；
（2）由于
是一元中强酸，所以
为正盐，由于
为弱电解质，则
为强碱弱酸
盐，溶液显弱碱性；
（3）①阴极室中水电离的
放电生成
，同时产生
，电极反应式为
；
②阳极反应为
，阳极产生的
通过阳膜进入产品室，原料室中的
通过阴膜进
入产品室，
与
反应生成
；
③阳极产生的
会把
（或
）氧化成
（或
或
或
）。
【例5】我国科学家研发出一种四室电催化还原有机物装置，以KOH 溶液为电解质，将质子源在钯（Pd）
膜电极上转化为活性氢原子
，渗透至加氢隔室与有机物反应。工作原理示意图如图所示。下列说法正
确的是
A．电极N 接外电源负极
B．外电路通过1mol 电子，则Ⅱ室与Ⅲ室质量变化的差值
C．若共有1mol
被加氢还原，则有
参与反应
D．隔膜为阳离子交换膜
【答案】B
【详解】由图，Ⅲ室N 极甲醛失去电子被氧化为甲酸根离子：
，N 为阳
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极，则Ⅱ室M 为阴极，反应为
，电解过程中氢氧根离子通过阴离子交换膜进入Ⅲ室；
A．N 为阳极，电极N 接外电源正极，A 错误；
B．由分析，当外电路流过的电子数为1mol，则Ⅱ室中少了1mol H 和1molOH-共18g，Ⅲ室增加1mol
OH-并减少1molH ，共增加16g，Ⅱ室与Ⅲ室质量变化的差值
，B 正确；
C．由于a、b 两极上都有
被还原为
，当电子转移数为4mol 时，a、b 两极各
有1mol
被加氢还原，故若有1mol
被加氢还原，电子转移数为2mol，结合反
应
，则有
参与反应，C 错误；
D．隔膜为阴离子交换膜，D 错误；
故选B。
第37 讲 多池串联、隔膜多室电化学装置的分析 （练习）
一、选择题：本题共15 小题，每小题3 分，共45 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要
求．
1．甲烷燃料电池采用铂做电极材料，两个电极上分别通入
和
，电解质溶液为
溶液。某研究小
组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀的实验，如图所示，其中乙装置中X 为离子
交换膜。下列说法错误的是
A．为防止生成的氯气和氢氧化钠接触，乙中X 为阳离子交换膜
B．丙中的
溶液，银离子浓度不变
C．甲烷燃料电池正极电极反应式是
D．乙中两电极上一共产生气体
(标准状况)时，丙中a 极质量增加
【答案】C
【详解】甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极，则乙装置中Fe 铁电极为阴
极，石墨电极为阳极，丙装置中a 电极为阴极，b 电极为阳极。
A．乙装置中，Fe 铁电极为阴极，水中的氢离子得电子生成氢气，余下氢氧根离子，石墨电极为阳极，氯
离子失电子生成氯气，则乙中X 为阳离子交换膜，Na+移动向阴极，阴极得到NaOH 和氢气，为了防止生
成的氯气和氢氧化钠接触，乙中为阳离子交换膜，A 正确；
B．丙装置中电镀时，a 电极为阴极，银离子得电子生成银，b 电极为阳极，银失电子生成阴离子，溶液银
离子浓度不变，B 正确；
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C．甲烷燃料电池，碱性环境下，正极电极反应式是
，C 错误；
D．乙中上一共产生气体2.24L(标准状况)时，其物质的量为0.1mol 时，各产生0.05mol 的氢气和氯气，则
电路中转移0.1mol 电子，则a 极析出0.1mol 银单质，其质量增加10.8g，D 正确；
故选C。
2．调节pH 可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的pH 为
该氨基酸的pI(等电点)。已知：谷氨酸的pI 为3.22，丙氨酸的pI 为6.02，赖氨酸的pI 为9.74。利用如图装
置分离这三种氨基酸，a、b 为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法错误的是
A．阴极的电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
B．a 为阳离子交换膜，b 为阴离子交换膜
C．原料室的pH 应控制在6.02
D．在产品室1 中，可以收集到赖氨酸
【答案】D
【详解】由题干的电解池装置图可知，阳极室电解H2SO4溶液，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴极室
为电解NaOH 溶液，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，H+经a 膜进入产品室1，OH-经b 膜进入产品室
2，则a 膜为阳离子交换膜，b 膜为阴离子交换膜，结合三种氨基酸的pI 值可知，产品室1 显酸性则为谷氨
酸，产品室2 显碱性则为赖氨酸，丙氨酸留在原料室，据此解答。
A．由分析可知，阴极室电解NaOH 溶液，阴极的电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，A 正确；
B．由分析可知，a 为阳离子交换膜，b 为阴离子交换膜，B 正确 ；
C．由分析可知，丙氨酸留在了原料室，根据丙氨酸的pI 值可知，原料室的pH 应控制在6.02，C 正确；
D．由分析可知，产品室1 显酸性，则为谷氨酸，则可以收集到谷氨酸，D 错误；
故选D 。
3．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如图所示装置是利用浓差电池电解
溶液(a、b
电极均为石墨电极)，可以制得
，
，
和
。下列说法不正确的是
A．a 电极的电极反应为
B．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得320g
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C．c、d 离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．电池放电过程中，
电极上的电极反应为
【答案】B
【详解】浓差电池工作时，两极附近电解质溶液的浓度差减小，即
一侧电解质溶液浓度减小，
一侧电解质溶液浓度增大，可知
为正极，电极反应为
，
为负极，电极反应
为
，正极连接电解池的阳极，负极连接电解池的阴极，即b 电极为阳极，电极反应为
，a 为阴极，电极反应为
。
A．由分析可知，a 为阴极，电极反应为
，即
，A 项正确；
B．电池从开始工作到停止放电，两侧溶液浓度均变为1.5mol/L，此时电子转移4mol，根据电极反应可
知，可生成
，B 项错误；
C．由分析可知a 极区
与
结合生成
，使
溶液变浓，b 极区
与
结合生成
，使
溶液浓度增大，因此
通过阳离子交换膜c 进入左侧，
通过阴离子交换膜d 进入右侧，
故c 为阳离子交换膜，d 为阴离子交换膜，C 项正确；
D．由分析可知，电池放电过程中，
电极上的电极反应为
，D 项正确；
答案选B。
4．我国科技工作者设计了一种电解装置，能将甘油(
)和二氧化碳转化为甘油醛(
)和合成气(
、和
)，原理如图所示。下列说法正确的是
已知：阴极电流效率
。
A．甘油、甘油醛、碳酸钠均属于电解质
B．电解时催化电极a 的电极反应式为
C．电子移动方向：催化电极
电源
催化电极
阴离子交换膜
催化电极a
D．若左室生成
甘油醛，右室生成
混合气体(
、
)，则阴极电流效率为
【答案】D
【详解】由示意图可知，催化电极b 表面上CO2还原为CO，为电解池的阴极，与电源的负极相连，则催
化电极a 为阳极，电极表面上甘油(C3H8O3)氧化为甘油醛(C3H6O3)。
A．甘油、甘油醛熔融状态下和水溶液中均不能导电，均属于非电解质，A 错误；
B．分析可知，催化电极a 为阳极，电极上反应生成甘油醛和碳酸氢根离子，电极反应式为
，B 错误；
C．电子不能通过电解质溶液，C 错误；
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D．生成
或
转移电子的物质的量均为
，故右室生成
混合气体时共转移
电
子，左室生成
甘油醛时转移
电子，则阴极电流效率为
，D 正确；
故选D。
5．将足量的
，
，
三种强电解质溶液分别置于三个烧杯中进行电解，电极均为石墨，
接通电源，经过一段时间，测得烧杯乙中C 电极增加16g，常温下，个烧杯中溶液的
与电解时间t 的关
系如图所示，下列说法错误的是
A．M 为直流电源的负极
B．甲、乙、丙烧杯放入的溶质依次是
、
、
C．电极b 上反生的反应是
D．电极e 上生成的气体在标准状况下的体积为11.2L
【答案】D
【详解】测得乙中c 电极质量增加了16g，则乙中含有Cu2+，结合离子的共存可知，乙为CuSO4，丙中pH
不变，则丙为硫酸钾，甲中pH 增大，则甲为NaOH；
A．M 是电源的负极，所以A 是阴极，b 是阳极，电解质为氢氧化钠溶液，所以阳极上放电的是氢氧根离
子，故A 正确；
B．乙为硫酸铜，丙中pH 不变，则丙为硫酸钾，甲中pH 增大，则甲为NaOH，故B 正确；
C．电极b 上的电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，故C 正确；
D．e 极是阴极，电极反应为：2H++2e-=H2↑，当转移电子为2mol 时，生成氢气的物质的量为1mol，所以体
积是1mol×22.4L/mol=22.4L，故D 错误；
故选：D。
6．电解原理在化学工业中有着广泛的应用。如图所示装置，E、F、X、Y 都是惰性电极，甲、乙中溶液的
体积和浓度都相同，A、B 为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F 极附近呈红色。下列说法中不正
确的是
A．用甲装置精炼铜时，C 电极材料为粗铜
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B．乙装置中E 电极反应为：
C．用丙装置给铜件镀银，当乙中溶液的
浓度是
时(此时乙溶液体积为
)，丙中镀
件上析出银的质量为
D．电解一段时间后，发现丁中
极附近溶液红褐色加深，则
胶体带正电荷
【答案】D
【详解】由信息可知，将直流电源接通后，F 极附近呈红色，可知氢离子在该电极放电，所以F 是阴极，E
是阳极，则电源电极A 是正极，B 是负极，C 是阳极，D 是阴极，X 是阳极，Y 是阴极，以此来解答。
A．用甲装置精炼铜时，C 电极是阳极，电极材料为粗铜，D 电极材料是精铜，A 正确；
B．乙装置中E 是阳极，氯离子放电，电极反应为：2Cl--2e-＝Cl2↑，B 正确；
C．当乙中溶液的OH-浓度是0.1mol·L-1时（此时乙溶液体积为500mL）时，根据电极反应2H++2e-=H2↑，
则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/L×0.5L=0.05mol，转移电子的物质的量为0.05mol 电子时，丙中镀
件上析出银的质量m（Ag）=0.05mol×108g/mol=5.4g，C 正确；
D．电源B 电极为负极，则Y 电极为阴极，阴极上负电荷较多，电解一段时间后，发现丁中Y 极附近溶液
红褐色加深，根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，说明Fe(OH)3胶粒带正电荷，
胶体不带电荷，D 错误；
答案选D。
7．用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含Cr2O
的酸性废水，处理过程发生反应：Cr2O
+6 Fe2+
+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O，最终可将Cr3+转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如下图。下列说法正确的是
A．Fe(Ⅱ)为阳极
B．M 电极的电极反应式为CH3OH＋8OH--6e-=CO
＋6H2O
C．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出
D．电路中每转移6mol 电子，最多有1molCr2O
被还原
【答案】C
【详解】燃料电池中阳离子向正极移动，根据图中氢离子的移动方向可知：M 极为负极，N 极为正极，因
此Fe(Ⅱ)极为阴极，Fe(Ⅰ)极为阳极。
A．据分析，左边为燃料电池， M 极为负极，N 极为正极，因此Fe(Ⅱ)极为阴极，Fe(Ⅰ)极为阳极，故A 错
误；
B．M 电极的电极反应式为
，故B 错误；
C．根据A 分析得到Fe(Ⅰ)极为阳极，铁失去电子变为亚铁离子向阳极Fe(Ⅰ)移动，亚铁离子被
转化成
Cr(OH)3沉淀和Fe(OH)3，因此电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出，故C 正确；
D．当电路转移6mol 电子，根据电解池中阳极Fe(I)的反应式：Fe-2e-=Fe2+可知，此时生成3mol Fe2+，又有
，因此会有0.5 mol
被还原，故D 错误；
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答案为C。
8．某同学组装了如图所示的电化学装置，则下列说法不正确的是
A．甲池为原电池
B．
电极的电极反应式为：
C．当乙池中B 极质量增加
时，甲池理论上消耗
的体积为
(标准状况下)
D．若丙中电极不变，电解质换成
溶液，则一段时间后，丙中溶液的
将增大
【答案】B
【详解】闭合电键，甲池为燃料电池，与甲池串联的乙池和丙池为电解池，结合电化学装置的得失电子守
恒进行电极反应分析；
A．闭合电键形成闭合回路，甲池为燃料电池，故A 正确；
B．甲池燃料电池负极端为燃料发生失电子的氧化反应，生成二氧化碳和水，二氧化碳会进一步与电解质
氢氧化钾反应生成碳酸钾和水，所以电极反应式为
，故B 错误；
C．乙池中B 极为阴极，质量增加
为Ag 质量，对应物质的量为0.05mol，根据电子守恒：
4Ag~O2~4e-，甲池理论消耗氧气体积
，即280mL，故C 正确；
D．若丙中电极不变，电解质换成
溶液，阴极氢离子得电子生成氢气，溶液pH 增大，故D 正确；
答案选B。
9．
空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化。某兴趣小组用该电池模拟工业处理
废气和废水的过程，装置如图所示，下列说法正确的是
A．a 膜为阴离子交换膜
B．乙池中阴极的电极反应式为
C．当浓缩室得到
的盐酸时，M 室溶液的质量变化为
(溶液体积变化忽略不计)
D．标况下，若甲池有
参加反应，则乙池中处理废气(
和
)的总体积为
【答案】C
【详解】由图可知，甲为原电池，乙和丙为电解池；甲中通入一氧化氮的电极为负极，通入氧气的电极为
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正极；乙池中通入二氧化硫的电极连为电解池的阳极，水分子作用二氧化硫在阳极上失去电子发生氧化反
应生成硫酸根离子和氢离子，通入一氧化氮的电极为阳极，酸性条件下一氧化氮在阴极上得到电子发生还
原反应生成铵根离子和水；丙池中，左侧电极为电解池的阳极，水在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧
气和氢离子，氢离子从M 室通过阳离子交换膜a 膜进入浓缩室，右侧电极为阴极，镍离子在阴极得到电子
发生还原反应生成镍， N 室中氯离子通过阴离子交换膜b 膜进入浓缩室，最终在浓缩室得到较浓的盐酸。
A．由分析可知，a 膜为阳离子交换膜，故A 错误；
B．由分析可知，乙池中通入一氧化氮的电极为阳极，酸性条件下一氧化氮在阴极上得到电子发生还原反
应生成铵根离子和水，电极反应式为
，故B 错误；
C．当浓缩室得到4L0.6mol/L 盐酸时，从M 室通过阳离子交换膜a 膜进入浓缩室的氢离子物质的量为
(0.6mol/L—0.1mol/L)×4L=2mol/L，则M 室消耗水的质量为2mol/L×
×18g/mol=18g，故C 正确；
D．由得失电子数目守恒可知，标况下，若甲池有11.2L 氧气参加反应时，乙池中处理废气的体积为(
×2+
×
)×22.4L/mol=31.36L，故D 错误；
故选C。
10．近年来将丙烯腈电解阴极加氢生成己二腈的电有机合成法在工业化生产中已非常成熟，其总反应为：
。某研究小组利用如图所示两个甲烷燃料电池串联后作为电
源，利用丙烯腈(
，不溶于水)为原料、四甲基溴化铵
为盐溶液电合成己二腈，
下列有关说法不正确的是
A．电极a 电势高于电极b 电势
B．
在电化学合成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解
C．与其他有机合成相比，电有机合成法反应条件温和、反应试剂纯净且生产效率高
D．若每个电池通入甲烷11.2L(标准状况)且反应完全，阳极室溶液质量减少32g
【答案】D
【详解】甲烷为负极反应物，氧气为正极反应物，则右侧电池中a 为阳极、b 为阴极；
A．a 为阳极、b 为阴极，则电极a 电势高于电极b 电势，故A 正确；
B．阳极室产生
，
通过离子交换膜由阳极室向阴极室迁移，阴极电极反应式为：
，消耗
，
不溶于水，则
在电化学合
成中作电解质，并有利于丙烯腈的溶解，故B 正确；
C．传统有机合成副反应多、产物纯度较低、生产效率较低，根据题意，电有机合成法反应条件温和、反
应试剂纯净且生产效率高，故C 正确；
D．通入甲烷一极的电极反应式为：
，石墨电极b 上的电极反应式为：
，每个电池甲烷通入量为11.2L(标准状况)且反应完全，则电路
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中转移电子为4mol，阳极的电极反应式为：
，当电路中转移4 mole- 时，生成32g
从溶液中逸出，同时有4 mol
通过离子交换膜向阴极室迁移，所以阳极室溶液质量共减少36g，故D
错误；
选D。
11．相同金属在不同浓度的盐溶液中可形成浓差电池。如图所示是利用浓差电池电解
溶液(a、b 电
极均为石墨电极)的装置，可以制得
、
、
、NaOH。下列说法不正确的是
A．a 电极的电极反应为
B．离子交换膜c、d 分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．电池放电过程中，
电极的电极反应为
D．电池从开始工作到停止放电，电解池阳极区理论上可生成
【答案】D
【详解】浓差电池中，左侧溶液中Cu2+浓度大，离子的氧化性强，所以Cu(1)电极为正极，电极上发生得
电子的还原反应，电极反应为Cu2++2e-=Cu，则Cu(2)电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+；电解槽中a
电极为阴极，b 电极为阳极，阳极上H2O 失电子生成氧气和氢离子，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+，阴
极上H2O 发生得电子的还原反应生成H2，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，则钠离子通过离子交换膜c 生
成NaOH，为阳离子交换膜，硫酸根通过离子交换膜d 生成硫酸、为阴离子交换膜，据此分析解答。
A．由上述分析可知，a 电极为阴极，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，A 不符合题意；
B．由上述分析可知，离子交换膜c、d 分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，B 不符合题意；
C．Cu(2)电极为负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，C 不符合题意；
D．当浓差电池中左右两槽中Cu2+浓度相等时，停止放电，即Cu(1)电极槽中c(Cu2+)=
=1.5mol/L 时，停止放电，Δn(Cu2+)=2L×1mol/L=2mol，共转移4mol 电子，根据阳极电极反应式2H2O-4e-
=O2↑+4H+可知共生成4mol H+，即2mol H2SO4，D 符合题意；
故选D。
12．氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺，节能超过30%，在此工艺中，物
料传输和转化关系如图(电极均为石墨电极)。已知：空气中氧气的体积分数为20%，下列说法不正确的是
A．装置A 为电解池，装置B 为燃料电池
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B．若两池中所用离子膜类型相同，则
C．电流方向：甲→乙→丙→丁
D．标准状况下，若电解产生22.4LY，则消耗空气56L
【答案】B
【详解】从图中可看出，装置A 为电解池，其中甲电极为阳极，发生
，X 为氯气，乙电极
为阴极，发生
，Y 为氢气；装置B 为燃料电池，丙电极为负极，发生
，丁电极为正极，发生
。
A．装置A 为电解池，装置B 为燃料电池，A 项正确；
B．装置A 为电解饱和食盐水，所用离子交换膜为阳离子交换膜，若装置B 池也为阳离子交换膜，则
从负极向正极迁移，故
，B 项错误；
C．电流方向：正极
阳极
阴极
负极
正极，即丁
甲
乙
丙
丁，C 项正确；
D．乙电极发生
，标准状况下，若电解产生22.4L
，则电路中转移电子2mol，丁
电极发生
，消耗
物质的量为0.5mol，即消耗标准状况下空气
，D 项正确；
答案选B。
13．利用如图所示的电化学装置可捕捉废气中的
，并将其转为
，同时得到高浓度的盐酸、
和
。在直流电源的作用下，双极膜中的
可自动解离为
和
。下列说法不正确的是
A．电极b 连接电源正极
B．Ⅱ、Ⅲ室之间为阴离子交换膜
C．Ⅱ室中发生反应：
D．理论上，每转移
，双极膜上共解离
【答案】D
【详解】电极b：溶液中的H2O 在阳极失去电子发生氧化反应，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+。电极
a：溶液中的H+在阴极得到电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑。
左侧双极膜中
移向电极a，即电极a 为阴极，电极b 为阳极，连接电源正极，故A 正确；
B．右侧双极膜中
移向Ⅲ室，Ⅱ室中
也移向Ⅲ室，Ⅲ室中才能获得高浓度盐酸，Ⅱ、Ⅲ室之间为阴
离子交换膜，故B 正确；
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C．
通过阴离子交换膜移向Ⅱ室，Ⅱ室中发生反应：
，故C 正确；
D．理论上，每转移
，每个双极膜上解离
两个双极膜上共解离
，故D 错误；
故选：D。
14．Al-H2O2电池是一种新型电池，已知H2O2是一种弱酸，在强碱性溶液中以HO 形式存在。现以Al-
H2O2为电源(如甲池所示，电池总反应为2Al+3HO =2AlO +OH-+H2O)，电解处理有机质废水(如乙池所
示)。下列说法正确的是
A．电池工作时，甲池、乙池用导线连接的顺序为a 连c，b 连d
B．电池工作一段时间后甲池中pH 值减小
C．乙池工作时，质子将从B 电极室移向A 电极室
D．若B 电极上转化1.5molCO2，则甲池中溶解4molAl
【答案】D
【详解】A．根据电池总反应2Al+3HO =2AlO +OH-+H2O，Al 发生氧化反应，a 是负极、b 是正极。根据
乙池中B 电极CO2→CH4，C 元素化合价降低发生还原反应，B 是阴极、A 是阳极；所以电池工作时，甲
池、乙池用导线连接的顺序为a 连d，b 连c，故A 错误；
B．电池正反应是2Al+3HO =2AlO +OH-+H2O，反应生成OH-，工作一段时间后甲池中pH 值增大，故B
错误；
C．乙池中B 电极CO2→CH4，C 元素化合价降低发生还原反应，B 是阴极、A 是阳极；乙池工作时，阳离
子移向阴极，质子将从A 电极室移向B 电极室，故C 错误；
D．B 电极CO2→CH4，C 元素化合价由+4 降低为-4，若B 电极上转化1.5molCO2，电路中转移12mol 电
子，根据电子守恒，甲池中溶解4molAl，故D 正确；
选D。
15．下图是一套模拟工业生产的电化学装置。丙装置中两电极均为惰性电极，电解质溶液为KCl 溶液，不
考虑气体溶解，且钾离子交换膜只允许钾离子通过。下列说法正确的是
A．乙装置中负极发生的反应是CH3OH - 6e- + H2O = CO2 + 6H+
B．若甲装置中b 为精铜，a 为镀件，则可实现a 上镀铜
C．丙装置可以制取KOH 溶液，制得的KOH 可以通过g 口排出
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D．当d 电极消耗标准状况下2.24LO2时，丙装置中阳极室溶液质量减少29.8g
【答案】D
【详解】如图，乙为碱性条件下的甲醇燃料电池，c 为负极，反应式为：CH3OH - 6e- + 8OH- =
+
6H2O，d 为正极，反应式为：O2+4e-+2H2O=4OH-，故甲电解池中b 为阴极，a 为阳极，丙电解池中，f 为阴
极，反应式为：2H++2e-=H2↑，e 为阳极，反应式为：2Cl--2e-=Cl2↑，K+由阳极移向阴极；
A．乙装置中负极发生的反应是CH3OH - 6e- + 8OH- =
+ 6H2O +，A 项错误；
B．镀铜时，镀层金属为阳极，镀件金属为阴极，a 为阳极不能作为镀件，不可实现a 上镀铜，B 项错误；
C．丙装置制得的KOH 应通过h 口排出，C 项错误；
D．当d 电极消耗标准状况下2.24LO2时，根据电极反应式，转移电子为0.4mol，丙装置中参加反应的Cl-
为0.4mol，生成Cl2为0.2mol，转移至阴极室的K+也为0.4mol，丙装置中阳极室溶液质量减少
=m(Cl2)+m(K+)=0.2mol×71g·mol-1+0.4mol×39g·mol-1=29.8g，D 项正确；
答案选D。
二、非选择题：本题共5 小题，共55 分。
16．二十大报告明确了中国生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO—空气质子交换膜燃料电池实现
了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电
极材料均为惰性电极。回答下列问题：
(1)甲池在放电过程中的负极反应式为 。
(2)乙池中通入废气SO2的电极为 极，电池总反应的离子反应方程式为 。
(3)b 为 离子交换膜(填“阳”或“阴”)。当浓缩室得到4L 浓度为0.6mol•L-1盐酸时，M 室中溶液的质
量变化为 (溶液体积变化忽略不计)。
(4)若在标准状况下，甲池有5.6LO2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为 。
【答案】
(1)NO+2H2O-3e-=NO +4H+
(2)阳 5SO2+2NO+8H2O
2NH +5SO
+8H+
(3)阴 减小18g
(4)15.68
【详解】甲池为原电池，氧气一极氧气发生还原反应，为正极，右侧电极一氧化氮发生氧化反应为负极；
由图可知，乙池为电解池，左侧为阳极、右侧为阴极；丙池为电解池，左侧为阳极、右侧为阴极；
（1）甲池在放电过程中的负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为NO+2H2O-3e-
=NO +4H+；
（2）乙池中通入废气SO2的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子、
阴极一氧化氮发生还原反应生成铵根离子，电池总反应为二氧化硫、一氧化氮通电反应生成硫酸铵，离子
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反应方程式为5SO2+2NO+8H2O
2NH +5SO
+8H+；
（3）丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M 室通过a 膜进入浓缩室；N 室中阴
离子氯离子向阳极运动，通过b 膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b 为阴离子交换膜。当浓缩室得
到4L 浓度为0.6mol•L-1盐酸时，迁移过来的氢离子为4L×(0.6mol•L-1-0.1mol•L-1)=2mol；2H2O- 4e- =4H+
+O2↑，则反应水1mol，M 室中溶液的质量变化为减少1mol×18g/mol=18g；
（4）乙池中SO2转化为硫酸根离子、NO 转化为铵根离子；若在标准状况下，甲池有5.6LO2（为
0.25mol）参加反应，根据电子守恒可知，O2~4e-~ 2SO2、O2~4e-~
NO，则乙池中处理废气(SO2和NO)共
0.7mol，总体积为15.68L。
17．I.装置如图所示，C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前
后溶液体积不变)，A、B 为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F 极附近呈红色。氢氧化铁胶体的
胶粒带正电荷。请回答：
(1)B 极是电源的 极，C 极的电极反应式为 ，甲中溶液的pH (填“变大“变
小”或“不变”)。一段时间后丁中X 极附近的颜色逐渐 (填“变深”或“变浅”)。
(2)现用丙装置给铜件镀银，则H 应该是 (填“铜”或“银”)。常温下，当乙中溶液的OH-浓度为
0.1mol/L(此时乙溶液体积为500mL)，丙中镀件上析出银的质量为 g。
(3)若甲、乙装置中的C、D、E、F 电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为 。
(4)若工作一段时间后停止通电，此时，甲中C、D 两极上都产生2.24L 气体(标准状况)，欲使溶液恢复到起
始状态，可向溶液中加入_________(填序号)。
A．CuO
B．Cu2(OH)2CO3
C．Cu(OH)2
D．CuCO3
(5)若将C 电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为 。
II.以Fe、Ni 为电极制取Na2FeO4的原理如图所示。通电后，在铁电极附近生成紫红色的FeO
，若pH 过
高，铁电极区会产生红褐色物质。
(6)电解时阳极的电极反应式为 ，离子交换膜(b)为 ，(填“阴”或“阳”)离子交换膜。
【答案】
(1)负
变小 变浅
(2)铜 5.4
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(3)1：2：2：2
(4)C
(5)
(6)
阴
【详解】F 极附近呈红色，说明F 极发生反应2H2O+2e-=H2↑+OH-，发生还原反应，为阴极，则B 为电源负
极，A 为电源正极。
（1）根据分析可知B 为电源负极；C 与电源正极相连，为阳极，电极反应为2H2O−4e−=4H++O2↑；甲池中
D 极反应为Cu2++2e−=Cu，结合阳极反应可知溶液中氢离子浓度会增大，pH 变小；氢氧化铁胶体的胶粒带
正电荷，所以胶粒会向阴极移动，即Y 电极移动，所以X 电极附近颜色逐渐变浅；
（2）电镀时，镀层金属在阳极，镀件在阴极，H 与电源负极相连，为阴极，所以应该是铜；乙中总反应为
2H2O+2Cl−
H2↑+Cl2↑+2OH−，当n(OH−)=0.1mol/L×0.5L=0.05mol 时，生成0.025mol 氯气，转移
0.05mol 电子，根据反应Ag++e-=Ag 可知，析出0.05mol 银，质量为0.05mol×108g/mol=5.4g；
（3）C 电极反应为2H2O−4e−=4H++O2↑，D 电极反应为Cu2++2e−=Cu，E 电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，F 电极反
应为2H2O+2e-=H2↑+OH-，根据电子守恒可知，对应单质的物质的量之比为1：2：2：2；
（4）甲中C、D 两极上都产生2.24L 气体，即C 电极产生2.24LO2，即0.1mol 氧气，电解过程中C 电极反
应不变，所以转移0.4mol 电子，D 电极生成0.1molH2，转移0.2mol 电子，所以发生反应Cu2++2e−=Cu 时也
转移0.2mol 电子，生成0.1mol 铜，综上所述从溶液出来了0.1molO2、0.1molH2和0.1molCu，刚好为
0.1molCu(OH)2，故选C；
（5）C 为阳极，若换成铁则电极反应为Fe-2e-=Fe2+，阴极反应不变，则总反应为Fe+Cu2+
Cu+Fe2+；
（6）据图可知阳极为Fe，根据题意可知被氧化为FeO
，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应为
Fe−6e−+8OH−=FeO
+4H2O；根据电极反应可知，制备过程中需要消耗氢氧根，则需要Ⅱ室中的氢氧根可
以迁移至Ⅲ室，所以离子交换膜(b)为阴离子交换膜。
18．如图是一个电化学过程的示意图，请按要求回答下列问题
(1)甲池是 装置(填“原电池”或“电解池”)
(2)写出电极反应式：通入CH4的电极 。
(3)反应一段时间后，甲池中消耗1.6g 甲烷，则乙池中某电极的质量增 g。
(4)反应一段时间后，乙池中溶液成分发生了变化，想要完全恢复到电解前可加入的物质是
。
(5)某工厂烟气中主要含SO2，可用NaOH 溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环
再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
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①图中a 极要连接电源的 (填“正”或“负”)极，C 口流出的物质是 。
②
放电的电极反应式为 。
【答案】
(1)原电池
(2)CH4-8e-+10OH-=
+ 7H2O
(3)86.4g
(4)Ag2O
(5)负 较浓的硫酸
-2e-=
+2H+
【详解】由题干装置图可知，甲池为CH4燃料电池，通入CH4的一极为负极，发生氧化反应，电极反应式
为：CH4-8e-+10OH-=
+7H2O，通入O2的一极为正极，发生还原反应，电极反应为：O2+2H2O+4e-
=4OH-；乙池为电解AgNO3溶液，电极B 与正极相连，是阳极，发生氧化反应，电极反应为：2H2O-4e-
=4H++O2↑，A 电极与电源负极相连，是阴极，发生还原反应，电极反应为：Ag++e-=Ag，据此分析解题。
（1）由分析可知，甲装置是一个燃料电池，是把化学能转变为电能的装置，是原电池，故答案为：原电
池；
（2）由分析可知，燃料电池中通入燃料的一极为负极，即CH4电极是负极，发生氧化反应，电极反应
为：CH4-8e-+10OH-=
+ 7H2O，故答案为：CH4-8e-+10OH-=
+ 7H2O；
（3）甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=
+ 7H2O，
消耗1.6g 甲烷的物质的量为0.1mol，转移电子0.8mol，根据Ag++e-=Ag，乙池阴极增重银的质量为：
0.8mol×108g/mol=86.4g，故答案为：86.4；
（4）乙池电池反应式为4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，向溶液中加入氧化银，氧化银与硝酸反应
又生成硝酸银和水，可使溶液恢复到电解前的状况，故答案为：Ag2O；
（5）①根据电解池中阴阳离子的移动方向：阳离子移向阴极可以判断①图中a 极要连接电源的负极，
在阳极失去电子变成
，所以C 口流出的物质是H2SO4，故答案为：负；较浓的硫酸；
②
失电子生成
，则
放电的电极反应式为
-2e-+H2O=
+2H+，
故答案为：
-2e-+H2O=
+2H+。
19．回答下列问题
(1)某兴趣小组的同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫
酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。
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①该电解槽的阴极反应式为 。
②通电开始后，阳极附近溶液pH 会 (填“变大”、“变小”或“不变”)
③出口A 获得 产品，离子交换膜b 是 离子交换膜(填“阳”或“阴”)。
(2)电化学在化学工业中有着广泛应用。根据图示电化学装置，回答下列问题：
①甲池通入乙烷(C2H6)一极的电极反应式为 。
②乙池中，若X、Y 都是石墨，A 是饱和食盐水，乙池中的离子反应方程式为 。
③若使用铜棒、铁质钥匙等材料用该装置实现在铁质钥匙表面镀一层金属铜，CuSO4溶液作电解液，则乙
池中：铁质钥匙应放在 极(填X 或Y)，电镀一段时间后，CuSO4溶液浓度 (“减小”
“不变”“增大”)。
④乙池中，若X、Y 都是石墨，A 是足量AgNO3溶液，体积为2L，电解一段时间后，甲池消耗1.12LO2
(标准状况下)，则乙池溶液的pH 为 (忽略溶液体积的变化)。
(3)工业上通过电解浓NaOH 溶液制备Na2FeO4，其工作原理如图所示，则阳极的电极反应式为
，当制备0.5mol Na2FeO4时，阴极产生气体体积为 (标准状况下)。
【答案】
(1)
变小 H2SO4 阳
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(2)
2Cl- +2H2O
H2↑+Cl2↑ +2OH- Y 不变 1
(3)
33.6L
【详解】（1）由图可知，阳极水失去电子生成氧气和氢离子，中间室中硫酸根离子通过阴离子交换膜进
入阳极室得到硫酸，阴极水得到电子生成氢气和氢氧根离子，中间室中钾根离子通过阳离子交换膜进入阴
极室得到氢氧化钾；
①由分析可知，该电解槽的阴极反应式为
；
②由分析可知，通电开始后，阳极得到氢离子，附近溶液pH 会变小；
③由分析可知，出口A 获得硫酸产品，离子交换膜b 是阳离子交换膜；
（2）由图可知，甲池为原电池装置、乙池为电解池装置，甲池中氧气得到电子发生还原反应为正极，则
通入乙烷一极为负极；
①甲池中通入燃料C2H6的电极为负极，C2H6失去电子发生氧化反应，在酸性溶液中生成二氧化碳和氢离
子，负极的电极反应式为
；
②乙池中，若X、Y 都是石墨，A 是饱和食盐水溶液，则阳极氯离子放电生成氯气、阴极水放电生成氢气
和氢氧根离子，总反应为2Cl- +2H2O
H2↑+Cl2↑ +2OH-；
③若使用铜棒、铁质钥匙等材料用该装置实现在铁质钥匙表面镀一层金属铜，CuSO4溶液作电解液，则乙
池中：铁质钥匙应放在阴极，也就是Y 极，阳极铜放电生成铜离子，阴极铜离子放电生成铜单质，故电镀
一段时间后，CuSO4溶液浓度不变；
④乙池中，若X、Y 都是石墨，A 是足量AgNO3溶液，体积为2L，电解过程中阴极银离子放电生成银单
质，阳极水放电生成氧气和氢离子：
，电解一段时间后，甲池消耗1.12LO2 (标准状
况下，为0.05mol)，根据电子守恒可知，乙池生成0.05mol×4=0.2mol 氢离子，氢离子浓度为0.1mol/L，则
乙池溶液的pH 为1；
（3）由图可知，阳极铁失去电子发生氧化反应在碱性环境中生成
，反应为
；阴极水放电生成氢气和氢氧根离子：
，当制备0.5mol
Na2FeO4时，根据电子守恒可知，阴极产生氢气1.5mol，气体体积为33.6L(标准状况下)。
20．亚运会火炬燃料甲醇是利用焦炉气中的氢气(
)与从工业尾气中捕集的二氧化碳(
)合成，并由远
程甲醇动力重卡提供运输保障。
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
。该反应一般认为通过
如下步骤来实现：
①
②
总反应的
；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是
(填标号)。
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(2)甲醇可作为燃料使用，也可用
和
组合形成质子交换膜燃料电池，其结构示意图如图所示：
①电池总反应为
，则c 电极的反应方程式
②下图是一个电化学过程的装置示意图。
已知甲池的总反应式为：
a．甲池是 (填“原电池”或“电解池”)，通入
的电极作 极；
b．乙池是 (填“原电池”或“电解池”)，石墨电极为 极，电极反应式为 。乙池中
总反应的离子方程式为 。一段时间后丙池 极(填“阴极”或“阳极”)附近有白色浑浊出
现。
c．当乙池中Ag 极的质量增加
时，甲池中理论上消耗
mL(标准状况)。
【答案】
(1)-49 A
(2)
原电池 正极 电解池 阳 2H2O-4e-=O2↑+4H+
4Ag++2H2O=4Ag+4H++O2↑ 阴 280
【详解】（1）已知：①
，②
，根据盖斯定律，由①+②得反应
=+41
-90
=-49
；若反应①
为慢反应，说明反应活化能较大，反应①为吸热反应，总反应为放热反应，故答案为：A；
（2）①电池总反应为
，则c 电极是电子流出的电极，为负极，负极上甲醇失电
子产生二氧化碳，电极反应方程式为
；
②根据图可知，甲池为燃料电池装置，乙池为电解池；甲池中通入O2的为正极，则A 为阳极，B 为阴极；
a．甲池为燃料电池(原电池)装置；通入
的电极作正极；
b．乙池是在燃料电池带动下的电解池，石墨电极连接燃料电池的正极，为阳极，电极上水电离出的氢氧
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根离子失电子产生氧气，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+；乙池中总反应的离子方程式为4Ag+
+2H2O=4Ag+4H++O2↑；丙池为电解氯化镁溶液，其中阴极水放电生成氢气和氢氧根离子，氢氧根离子与镁
离子结合生成白色浑浊，故一段时间后丙池阴极附近有白色浑浊出现；
c．当乙池中Ag 极的质量增加
时，即生成0.05molAg，转移电子的物质的量为0.05mol，根据电子守
恒，则消耗氧气的物质的量0.0125mol，标准状况下氧气的体积为0.0125mol 22.4L/mol=0.28L=280mL，即
甲池中理论上消耗O2的体积为280mL。
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