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近几年全国卷高考电化学装置一般都带有离子交换膜，此类题目新颖度高，学生因理不清交换膜与
阴、阳离子移动方向的关系而出现错误。膜电池多应用于物质的制备与提纯。常考的离子交换膜分为阴离
子交换膜和阳离子交换膜两类，它只能选择性的使某些离子通过，解题时先看清属于哪种交换膜类型，若
题目无说明，可依据电解质溶液中的电荷守恒判断膜的类型。
1．（2024·广东·高考真题）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】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，
放电产生氯气，电极反应
第32 讲 电化学中的交换膜
01 考情分析 02 真题精研 03 规律·方法·技巧 04 经典变式练
05 核心知识精炼 06 基础测评 07 能力提升
考情分析
真题精研
1
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为：
；左侧电极为阴极，发生还原反应，
在碱性条件下转化为Fe，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 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。
2．（2024·河北·高考真题）我国科技工作者设计了如图所示的可充电
电池，以
为电解
质，电解液中加入1，3-丙二胺(
)以捕获
，使放电时
还原产物为
。该设计克服了
导电性差和释放
能力差的障碍，同时改善了
的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
回答下列问题。
下列说法错误的是
2
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A．放电时，电池总反应为
B．充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C．充电时，电子由
电极流向阳极，
向阴极迁移
D．放电时，每转移
电子，理论上可转化
【答案】7．C
【分析】放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4 价降低为+3 价，发生还原反应，所以放电时，多
孔碳纳米管电极为正极、
电极为负极，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极、
电极为阴极：
定位：二次电池，放电时阳离子向正极移动，充电时阳离子向阴极移动。
电极
过
程
电极反应式
电极
放
电
充
电
多孔碳纳米管电极
放
电
充
电
【解析】A．根据以上分析，放电时正极反应式为
、负极反应式为
，
将放电时正、负电极反应式相加，可得放电时电池总反应：
，A 正确；
B．充电时，多孔碳纳米管电极上发生失电子的氧化反应，则多孔碳纳米管在充电时是阳极，与电源正极
连接，B 正确；
C．充电时，
电极为阴极，电子从电源负极经外电路流向
电极，同时
向阴极迁移，C 错误；
D．根据放电时的电极反应式
可知，每转移
电子，有
参与反应，
因此每转移
电子，理论上可转化
，D 正确；
故选C。
3
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1．解答步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜、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。
2．离子交换膜类型的判断方法
依据电解质溶液呈电中性的原理，判断膜的类型，判断时首先要写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极
反应式确定该电极附近哪种离子剩余；依据该电极附近电解质溶液满足电荷守恒原则，判断出离子移动的
方向、进而确定离子交换膜的类型。
1．（2024·湖北·高考真题）我国科学家设计了一种双位点
电催化剂，用
和
电化学催
化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中
解离的
和
在电场作用下向两极迁移。已知在
溶液中，
甲醛转化为
，存在平衡
。
电极上发生的电子转移反应为
。下列说法错误的是
A．电解一段时间后阳极区
减小
B．理论上生成
双极膜中有
解离
规律·方法·技巧
经典变式练
4
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C．阳极总反应式为
D．阴极区存在反应
【答案】B
【分析】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。
【解析】A．根据分析，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 项正确；
B．根据分析，阴极区的总反应为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 项错误；
C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C 项正确；
D．根据分析，阴极区的Pb 上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D 项正确；
答案选B。
2．（2023·重庆·高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨
酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是
A．电极a 为阴极
B．
从电极b 移向电极a
C．电极b 发生的反应为：
D．生成
半胱氨酸的同时生成
烟酸
5
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【答案】D
【分析】
该装置是电解池，电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b 为阳极，a
为阴极，阴极电极反应式为
+2e-+2H+=2
；
【解析】A．a 极上硫元素化合价升高，a 为阴极，A 正确；
B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a 电极，B 正确；
C．电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：
，C 正确；
D．根据电子守恒可得关系式：
~6e-~6
，
因此生成6mol 半胱氨酸的同时生成
烟酸，D 错误；
故选：D。
1．离子交换膜的功能
使离子选择性定向迁移(目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷)。
2．离子交换膜在电化学中的作用
(1)隔离某些物质防止发生反应。
核心知识精炼
6
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(2)用于物质的制备。
(3)物质分离、提纯等。
3．离子交换膜的类型
离子交换膜是由高分子特殊材料制成。离子交换膜分四类：
①阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子通过。
②阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。
③质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
④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-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-的离子源。
4．应用原理
（1）阳（阴）离子交换膜有很多微孔，孔道上有许多带负（正）电荷的基团，阳（阴）离子可以自由通
过孔道，而阴（阳）离子移动到孔道处，受到孔道带负（正）电荷基团的排斥而不能进入孔道中，因而不
能通过交换膜。
质子交换膜是阳离子交换膜的特例，仅允许质子(H＋)通过，其他离子不能通过。
（2）交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材料与能发生反应的电解质溶液直接接触，能提高电流效率。
在这种装置中，交换膜起到盐桥作用，且优于盐桥(盐桥需要定时替换或再生)。通过限制离子迁移，使指
定离子在溶液中定向移动形成闭合回路，完成氧化剂和还原剂在不接触条件下发生氧化还原反应。
1．（2024·广东·高考真题）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
基础测评
7
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【答案】C
【分析】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，
放电产生氯气，电极反应
为：
；左侧电极为阴极，发生还原反应，
在碱性条件下转化为Fe，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 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。
2．（2023·河北·高考真题）我国科学家发明了一种以
和
为电极材料的新型电池，
其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
8
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转化为
。下列说法错误的是
A．充电时，b 电极上发生还原反应
B．充电时，外电源的正极连接b 电极
C．放电时，①区溶液中的
向②区迁移
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
9
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-2ne-=
+2nK+，是原电池的负极，阳离子增多需要通过阳离子交换膜进入②区；二氧化
锰得到电子变成锰离子，是原电池的正极，电极反应：
，阳离子减少，多
余的阴离子需要通过阴离子交换膜进入②区，故③为碱性溶液是
电极，①为酸性溶
液是二氧化锰电极。
【解析】A．充电时，b 电极上得到电子，发生还原反应，A 正确；
B．充电时，外电源的正极连接a 电极相连，电极失去电子，电极反应为
，
B 错误；
C．放电时，①区溶液中多余的
向②区迁移，C 正确；
D．放电时，a 电极的电极反应式为
，D 正确；
故选：B。
3．（2025 高三·全国·专题练习）研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，
其工作原理如图所示。
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下列说法错误的是
A．加入HNO3降低了正极反应的活化能
B．电池工作时正极区溶液的pH 增大
C．1 mol CH3CH2OH 被完全氧化时有6 mol O2被还原
D．负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+
【答案】C
【解析】A．由分析知，HNO3在正极起催化作用，作催化剂，则加入HNO3降低了正极反应的活化能，因
而可以加快反应速率，A 正确；
B．电池工作时正极上O2得到电子发生还原反应，由于电解质溶液显酸性，因此正极的的总反应为：
O2+4e-+4H+=2H2O，反应消耗H+，使溶液中氢离子浓度减小，pH 增大，B 正确；
C．乙醇燃烧的化学方程式为：CH3CH2OH+3O2
2CO2+3H2O。根据反应过程中电子转移数目相
等，结合得失电子守恒可知，1 mol CH3CH2OH 被完全氧化产生CO2、H2O 时，转移12 mol 电子，同时有3
mol O2得到电子被还原，C 错误；
D．在乙醇燃料电池中，通入燃料乙醇的电极为负极，负极发生失去电子的氧化反应，由于电解质溶液为
酸性，因此负极的电极反应式为：CH3CH2OH-12e-+3H2O=2CO2+12H+，D 正确；
故合理选项是C。
4．（2024·湖北·三模）盐酸羟胺(NH2OH
HCl)
﹒
是一种常见的还原剂和显像剂，工业可采用如下电化学方
法制备。装置和正极反应机理如下图所示。下列有关说法不正确的是
11
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A．X 为H+，Y 为NH3OH+
B．含Fe 电极起到导电和催化的作用
C．Pt 电极上的反应：H2+2e-=2H+
D．消耗1molNO，有3molH+通过交换膜
【答案】C
【分析】由图可知，含铁的催化电极为原电池的正极，盐酸作用下一氧化氮在正极得到电子发生还原反应
生成盐酸羟胺，电极反应式为NO+3e-+4H+=NH3OH+，铂电极为负极，氢气在负极失去电子发生氧化反应
生成氢离子，电极反应式为H2-2e-=2H+，原电池工作时氢离子通过氢离子交换膜由负极区进入正极区。
【解析】A．Y 为反应机理最终产物，故Y 为盐酸羟胺的阳离子，分析正极反应机理，结合元素守恒可以
判断X 为氢离子，A 正确；
B．Fe 电极为正极，导电，同时根据反应机理可知，铁起着催化剂的作用，故含Fe 电极起到导电和催化的
作用，B 正确；
C．由分析，铂电极为负极，氢分子失去电子生成氢离子，正确的电极反应式为H2-2e-=2H+，C 错误；
D．根据分析中正极电极反应式，消耗1mol NO，外电流有3mol 电子转移，同时有3mol H+通过交换膜，D
正确；
故选C。
5．（2024·辽宁·模拟预测）一种
双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。
12
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已知：①M、N 均为多孔石墨烯电极；
②起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含
；
③盐的水解忽略不计。
下列说法正确的是
A．充电时，Ⅱ室中
向Ⅰ室迁移
B．充电时，N 极电极反应式为
C．X 膜为阴离子交换膜，Y 膜为阳离子交换膜
D．放电时，Ⅲ室中电路上转移
电子，此时Ⅰ室中
，则起始时Ⅰ室中含有
【答案】D
【分析】由图可知，放电时
在M 极失去电子生成
，即
转化为
极是负极；为了维持
电荷守恒，
溶液中的溴离子要通过X 膜进入Ⅰ室，X 膜为阴离子交换膜；Ⅲ室中
在N 极得到电子
生成溴离子并转移到Ⅱ室，则N 极为正极，Y 膜为阴离子交换膜。
【解析】A．充电时，N 极为阳极，M 极为阴极，阴离子向阳极迁移，A 项错误；
B．充电时，N 极电极反应式为
，B 项错误；
C．X 膜、Y 膜均为阴离子交换膜，C 项错误；
D．设起始时Ⅰ室
，D 项正确；
故选D。
6．（2024·河北·模拟预测）我国在光电催化一化学耦合烟气脱硫并进行能量转化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．负极的电极反应为
B．右室中H2SO4溶液的浓度基本保持不变
C．每吸收1 mol SO2，理论上装置的总质量增加64 g
D．电子由光催化电极通过导线流向多孔电极
【答案】B
【分析】由题干装置图示信息可知，多孔电极上发生Fe2+-e-=Fe3+，发生氧化反应，故该电极为负极，然后
再发生2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++4H++
，光催化电极上发生2H++2e-=H2↑，发生还原反应，则该电极为正
极，负极室产生的H+经质子交换膜移向正极室，据此分析解题。
【解析】A．由分析可知，负极的电极反应为Fe2+-e-=Fe3+，而不是
，A 错误；
B．由分析可知，右室中即光催化电极上发生2H++2e-=H2↑，根据电荷守恒可知，每消耗2molH+则有
2molH+从左室经质子交换膜进入右室，故右室中H2SO4溶液的浓度基本保持不变，B 正确；
C．由分析可知，根据电荷守恒可知，每吸收1 mol SO2，将产生2gH2，即理论上装置的总质量增加64-
2=62 g，C 错误；
D．由分析可知，多孔电极为负极，光催化电极为正，故电子由负极即多孔电极通过导线流向正极即光催
化电极，D 错误；
故答案为：B。
7．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）为实现
的资源化利用与电能储存，设计如图所示的三室隔膜电解
装置(阴极室中注入溶有大量
且含有少量水的有机复合电解液)，该装置将
还原为CO，同时得到副
产物
和碳酸氢盐。下列说法错误的是
14
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A．离子交换膜a 为阴离子交换膜
B．阳极反应式：
C．浓度：食盐水1>食盐水2
D．每通过2mol
，消耗22.4L
【答案】D
【分析】阴极CO2得电子转化为CO，电极反应式为
，阳极
失电子转化
为Cl2，电极反应式为
，装置要得到副产物Cl2和碳酸氢盐，故阴极产生的碳酸氢根离子和
阳极电解液中的钠离子进入中间室，则a 为阴离子交换膜，b 为阳离子交换膜。
【解析】A．根据分析可知，阴极产生的碳酸氢根离子进入中间室，则a 为阴离子交换膜，A 正确；
B．根据分析可知，阳极反应式：
，B 正确；
C．由于阳极区产生氯气消耗氯离子且钠离子向中间室迁移，故氯化钠浓度减小，浓度：食盐水1>食盐水
2，C 正确；
D．根据电极反应：
，每通过2mol
，消耗标准状况下67.2L
，D 错
误；
答案选D。
8．（23-24 高三下·湖南·阶段练习）采用惰性电极，设计双阴极三室微生物燃料电池（MFC）进行同步硝
化和反硝化脱氮产电的装置如图所示。下列说法不正确的是
15
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A．电极N 为燃料电池的负极
B．若乙室中消耗1 mol 葡萄糖，则理论上外电路可转移24 mol 电子
C．工作过程中
由乙室分别向甲室和丙室迁移
D．丙室的好氧电极上得电子的微粒有
和
【答案】D
【解析】A．根据题意，该装置属于原电池装置，阴极发生还原反应即为原电池的正极，根据物质的转化
关系可知：N 为负极，M 和P 均为正极，故A 正确；
B．1 mol 葡萄糖（
）转化为6 mol
时转移24 mol 电子，故B 正确；
C．原电池中H⁺从负极向正极迁移，即工作过程中H+由乙室分别向甲室和丙室迁移，故C 正确；
D．丙室中
过程失去电子（被
氧化）发生氧化反应，
在电极上得到电子发生还原
反应生成水，故D 错误；
故选D。
1．（2024·湖北·高考真题）我国科学家设计了一种双位点
电催化剂，用
和
电化学催化
合成甘氨酸，原理如图，双极膜中
解离的
和
在电场作用下向两极迁移。已知在
溶液中，
能力提升
16
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甲醛转化为
，存在平衡
。
电极上发生的电子转移反应为
。下列说法错误的是
A．电解一段时间后阳极区
减小
B．理论上生成
双极膜中有
解离
C．阳极总反应式为
D．阴极区存在反应
【答案】B
【分析】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。
【解析】A．根据分析，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 项正确；
B．根据分析，阴极区的总反应为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 项错误；
C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C 项正确；
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D．根据分析，阴极区的Pb 上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D 项正确；
答案选B。
2．（2024·吉林·高考真题）“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
高效制
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
理论产量是传统电解水的1.5 倍
B．阴极反应：
C．电解时
通过阴离子交换膜向b 极方向移动
D．阳极反应：
【答案】A
【分析】
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
18
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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
生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
【解析】A．由以上分析可知，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：
，转移2mol 电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下
理论产量
是传统电解水的2 倍，故A 错误；
B．阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故B 正确；
C．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，
通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b 极方向移动，故C 正确；
D．由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+
H2，②HCOOH+OH-=HCOO-
+H2O，由(
+
)×2
①②
得阳极反应为：
，故D 正确；
答案选A。
3．（2023·重庆·高考真题）电化学合成是一种绿色高效的合成方法。如图是在酸性介质中电解合成半胱氨
酸和烟酸的示意图。下列叙述错误的是
A．电极a 为阴极
B．
从电极b 移向电极a
19
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C．电极b 发生的反应为：
D．生成
半胱氨酸的同时生成
烟酸
【答案】D
【分析】
该装置是电解池，电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中‘加氧少氢’，发生氧化反应，则b 为阳极，a
为阴极，阴极电极反应式为
+2e-+2H+=2
；
【解析】A．a 极上硫元素化合价升高，a 为阴极，A 正确；
B．电解池中阳离子移向阴极，则H+移向a 电极，B 正确；
C．电极b 上3-甲基吡啶转化为烟酸过程中发生氧化反应，在酸性介质中电极反应式为：
，C 正确；
D．根据电子守恒可得关系式：
~6e-~6
，
因此生成6mol 半胱氨酸的同时生成
烟酸，D 错误；
故选：D。
4．（2023·浙江·高考真题）氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的
是
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A．电极A 接电源正极，发生氧化反应
B．电极B 的电极反应式为：
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的
溶液
D．改进设计中通过提高电极B 上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
【解析】A．电极A 是氯离子变为氯气，化合价升高，失去电子，是电解池阳极，因此电极A 接电源正极，
发生氧化反应，故A 正确；
B．电极B 为阴极，通入氧气，氧气得到电子，其电极反应式为：
，故B 错误；
C．右室生成氢氧根，应选用阳离子交换膜，左边的钠离子进入到右边，在右室获得浓度较高的
溶
液，故C 正确；
D．改进设计中增大了氧气的量，提高了电极B 处的氧化性，通过反应物的氧化性来降低电解电压，减少
能耗，故D 正确。
综上所述，答案为B。
5．（2023·湖北·高考真题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。
该装置工作时阳极无
生成且KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为
。下列说法错误的
是
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A．b 电极反应式为
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE 膜
D．海水为电解池补水的速率为
【答案】D
【分析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a 电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b 电极与
电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电
池总反应为2H2O
2H2↑+O2↑，据此解答。
【解析】A．b 电极反应式为b 电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A 正确；
B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH 浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持
OH-离子浓度不变，则阴极产生的OH-离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换
摸，故B 正确；
C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE 膜，为电解池补水，故C 正确；
D．由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为
，则补水的速率也应是
，故D 错误；
答案选D。
6．（2023·辽宁·高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
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A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧
通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
【答案】B
【分析】该储能电池放电时，Pb 为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极
上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4
得电子生成Pb 和硫酸。
【解析】A．放电时负极上Pb 失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A 错误；
B．储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B 正确；
C．放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C 错
误；
D．充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+
+2Fe3+，D 错误；
故答案选B。
7．（2023·全国·高考真题）用可再生能源电还原
时，采用高浓度的
抑制酸性电解液中的析氢反应
来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是
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A．析氢反应发生在
电极上
B．
从
电极迁移到
电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移
电子，阳极生成
气体(标准状况)
【答案】C
【分析】由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx-Ti 电极为电解池的阳极，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+，铜电极为阴极，酸性条件下二
氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O、
2CO2+12H++12e−=C2H5OH+3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
【解析】A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A 错误；
B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B 错误；
C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，
电极反应式有2CO2+12H++12e−=C2H4+4H2O，故C 正确；
D．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+，每转移1mol
电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D 错误；
答案选C。
8．（2024·河南·模拟预测）全钒液流电池是一种新型的绿色环保储能系统，工作原理如图。当完成储能时，
右端储液罐溶液为紫色。下列说法错误的是
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离子种类
颜色
黄色
蓝色
绿色
紫色
A．放电时，正极颜色由黄色→蓝色
B．放电时，
由电极A→电极B
C．充电时，总反应为
D．充电时，阳极反应为
【答案】B
【分析】当完成储能时，右端储液罐溶液为紫色，则放电时，右侧为负极发生氧化反应，电极反应式为
，左侧为正极，电极反应式为
，充电时，左侧为阳极、右侧为阴极；
【解析】A．放电时，正极电极反应式为
，则正极颜色由黄色→蓝色，A 正确；
B．放电时阳离子向正极移动，则
由电极B→电极A，B 错误；
C．充电时，总反应与放电总反应相反，结合分析可知，反应为
，C 正
确；
D．充电时，阳极发生氧化反应，反应为
，D 正确；
故选B。
9．（2024·北京海淀·三模）一种新型
水介质电池，为解决环境和能源问题提供了一种新途径，其
工作示意图如下，下列说法不正确的是
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A．放电时，金属锌为负极
B．放电时，
被转化为储氢物质
C．充电时，电池总反应为：
D．充电时，双极隔膜产生的
向右室移动
【答案】D
【分析】由图可知，放电时，锌电极为原电池的负极，碱性条件下锌在负极失去电子发生氧化反应生成四
羟基合锌离子，右侧电极为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，双极膜中
氢离子向右室移动、氢氧根离子向左室移动；充电时，锌电极为电解池的阴极，四羟基合锌离子在阴极得
到电子发生还原反应生成锌和氢氧根离子，右侧电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢
离子和氧气，双极膜中氢离子向左室移动、氢氧根离子向右室移动。
【解析】A．由分析可知，放电时，锌电极为原电池的负极，故A 正确；
B．由分析可知，放电时，右侧电极为正极，酸性条件下二氧化碳在正极得到电子发生还原反应生成甲酸，
故B 正确；
C．由分析可知，充电时，锌电极为电解池的阴极，四羟基合锌离子在阴极得到电子发生还原反应生成锌
和氢氧根离子，右侧电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氢离子和氧气，总反应为
，故C 正确；
D．由分析可知，充电时，双极膜中氢离子向左室移动、氢氧根离子向右室移动，故D 错误；
故选D。
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10．（2024·北京·三模）利用双极膜电解
制备
，捕集烟气中
，制备
。电解原理
如图所示：
已知：双极膜为复合膜，可在直流电的作用下，将膜间的
解离，提供
和
。
下列说法正确的是
A．阴极反应式：
B．Ⅰ为阴离子交换膜，Ⅱ阳离子交换膜
C．电路中转移
电子时共产生
D．该装置总反应的方程式为
【答案】A
【分析】由图知，与电源负极相连的阴极的电极反应式为
，与电源正极相连的阳
极的电极反应式为
，钠离子通过离子交换膜Ⅰ移向阴极，故Ⅰ为阳离子交换膜，硫
酸根通过离子交换膜Ⅱ向右移动，故Ⅱ阴离子交换膜，双极膜处氢离子向左移动，氢氧根享有移动，钠离
子通过氧离子交换膜向左移动，硫酸根通过阴离子交换膜向右移动，据此回答.
【解析】A．由分析知，阴极反应式：
，A 正确；
B．由分析知，Ⅰ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B 错误；
C．由分析知，电解过程中有两处生成
，由电子守恒，电路中转移
电子时共产生
，
C 错误；
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D．由阴极和阳极电解反应式得，该装置总反应的方程式为
，D 错误；
故选A。
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