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第04 讲 电化学原理综合应用
目录
01 课标达标练
题型01 电解原理创新应用
题型02 串联类电化学装置
题型03 离子交换膜装置
题型04 电化学综合计算
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 电解原理创新应用
1.碱性条件下(电解质溶液为KOH 溶液)，电催化共还原
与
制备乙酰胺
是一种碳中和
与废水处理有机结合的绿色电化学策略，其装置如图所示。
1
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下列说法错误的是
A．离子交换膜为阴离子交换膜
B．M 极存在电极反应：
C．理论上，N 极收集到气体2.24L(标准状况下)，M 极可制得乙酰胺的质量为5.9g
D．
与
为制备乙酰胺的中间产物
【答案】C
【分析】在碱性条件下(电解质溶液为KOH 溶液)，电催化还原
生成
，同时
也被还原为
，则
M
为阴极，电极反应式为：
、
，生成的
和
在催化剂作用下转化为
，再转化为
，最后再转化为
达到处理废水目的，据此分析解答。
【详解】A．根据分析，M 极为阴极，产生
，N 极为阳极，因电解质溶液为KOH 溶液，则阳极会消耗
，
，损耗的
需要从M 极区交换到N 极区进行反应，则离子交换膜为阴
离子交换膜，A 正确；
B．根据分析，在M 极上发生的反应其中之一为：
，B 正确；
2
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C．根据分析及电解图可知，每生成
乙酰胺
需要转移
，则N 极收集到标准状况下
气体2.24L 时，根据分析，N 极产生的气体为
，生成
要转移
，则M 极理论上可制得乙酰胺
的质量为：
，C 错误；
D．根据根据分析及电解图可知，生成的
与
最终转化为乙酰胺
，则说明
与
为制备乙酰胺的中间产物，D 正确；
故答案为：C。
2.环己酮是一种重要的化工原料。苯酚电催化加氢具有操作条件温和、由可再生的电力驱动等优势，是一
种有吸引力的环己酮生产工艺。我国科研人员选用不同负载材料电极研究其合成机理如图所示[已知：Hads
代表吸附态氢原子；法拉第效率
]。
下列说法正确的是
A．Pt/C 和Pt/TiO2电极均连接电源的正极
B．Pt/C 和Pt/TiO2电极上均可能有H2溢出
C．Pt/C 电极上若生成1mol 环己酮的FE 为20%，则一定伴随生成约2.7mol 环己醇
D．TiO2增大了Pt 上Hads的覆盖度，有利于提高环己酮制备的纯度
【答案】B
【分析】苯酚Pt/C 和Pt/TiO2 在表面电化学加氢生成环己酮和环己醇的机理为：首先溶液中的H+得电子生
成吸附态的H 原子，然后苯酚与吸附态的H 原子反应生成环己酮和环己醇，电极反应式可写为C6H6O+4H+
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+4e-=C6H10O 和C6H6O+6H++6e-=C6H12O，因此Pt/C 和Pt/TiO2 电极为阴极，连接电源负极。H+得电子除
了生成吸附态的H 原子，还可能还原为H2。如图所示，TiO2 诱导了Hads 从Pt 到TiO2 的迁移，降低了Pt
表面的Hads 覆盖度，有效抑制了环己酮的过度加氢，因此Pt/C 表面苯酚加氢生成环己酮和环己醇，而
Pt/TiO2 表面苯酚加氢还原产物只有环己酮，提高了环己酮选择性。
【详解】A．据分析，Pt/C 和Pt/TiO2 电极均连接电源的负极，故A 错误；
B．Pt/C 和Pt/TiO2 电极上均存在吸附于Pt 表面的氢原子，这些氢原子在电催化条件下能够发生氢还原反应
生成H2，故B 正确；
C．生成环己酮的FE 为20%，若通过电极的电子全部用于苯酚加氢生成环己酮和环己醇，则生成环己酮和
环己醇所需电子数比例为1:4，根据电极反应式可知生成1mol 环己酮所需4mol 电子，因此由16mol 电子用
于生成环己醇，得到环己醇的物质的量为2.7mol，由于通过电极的电子可能存在其他用途，则生成环己醇
的物质的量最大为2.7mol，故C 错误；
D．据分析，TiO2 减小了Pt 上Hads 的覆盖度，有利于提高环己酮制备的选择性，故D 错误；
故答案为B。
3.工业生产产生的氨逸到空气中会造成污染，科学家采用石墨烯作电极材料设计了一种新型绿色处理尾气
中
的方案，主要包括电化学过程和化学过程，如图所示。下列说法正确的是
A．
极接直流电源的负极，发生氧化反应
B．
极的电极反应式为
C．当电解质溶液中传导
时，有
穿过质子交换膜
D．若用铅酸蓄电池作电源，当电源负极增重
时，
极消耗
(折合成标准状况)
【答案】B
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【分析】图中的电化学过程涉及电解池原理，
在N 极被氧化为N2，则N 极为阳极，阳极式为
；M 极为阴极，
在阴极得到电子被还原为
，阴极式为
，M 极
产生的
可再被氧气氧化为
，反应的离子方程式为
。
【详解】A．结合分析知，
在M 极得到电子被还原为
，则
极为电解池的阴极，接直流电源的负
极，发生还原反应，A 项错误；
B．
极为阳极，电极反应式为
，B 项正确；
C．电子可从导线过，电解质溶液不能传导电子，C 项错误；
D．若用铅酸蓄电池作电源，电源负极的反应式为
，负极增重
时，参与反应的
为0.05mol，电路中转移电子0.1mol，结合M 极式
知，
极产生的
为0.1mol，再根
据
知，反应消耗的
为0.025mol ，其标况下的体积为
，D 项错误；
故选B。
4.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
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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。
【详解】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。
02 串联类电化学装置
5.．富集海水中锂的电化学系统如图所示，工作步骤如下：
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①启动电源1，
所在腔室的
进入
结构而形成
。
②关闭电源1 和海水通道，启动电源2，使
中的
脱出进入腔室2.
关于该电化学系统的说法正确的是
A．启动电源1 时，电极1 为阴极
B．启动至关闭电源1，若转化的
与生成的
之比为
，可得
中的
C．启动电源2 时
电极反应式为
D．电化学系统降低了腔室2 中LiOH 的浓度
【答案】B
【分析】由①可知，启动电源1，
所在腔室的Li+进入
结构而形成
，可知
中Mn
元素的化合价降低，为阴极，电极反应式为
，电极1 为阳极，连接电源正极；
②关闭电源1 和海水通道，启动电源2，使
中的
脱出进入腔室2，可知，电极2 为阴极，电极
反应式为：
；阳极的电极反应式为：
，以此分析解题。
【详解】A．由分析可知，室Ⅰ中电极Ⅰ连接电源Ⅰ的正极，作阳极，发生氧化反应，故A 错误；
B．根据分析可知，启动至关闭电源1，转化的n(
)与生成的n(
)之比为20：3，设生成的氧气为
3mol，转移电子为12mol，根据阳极的电极反应式：
，结合电子守恒，可知
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2mol
生成时转移1.2mol 电子，可得
中的x=1.2，故B 正确；
C．启动电源2 时，
电极是阳极，电极反应式为：
，故C 错误；
D．由分析可知，启动电源2，使
中的
脱出进入腔室2，电极2 为阴极，电极反应式为：
；提高了腔室2 中
的浓度，故D 错误；
故答案选B。
6.某实验小组尝试设计如下装置，利用光伏发电，以甲苯为原料通过间接氧化法制取苯甲酸并实现储能，
反应原理如下图所示。下列有关说法错误的是
A．电极a 为阴极，
通过质子交换膜移向a 极
B．装置
中发生反应：
C．每生成
，理论上装置
中可获得
苯甲酸
D．电极发生电极反应为
【答案】C
【分析】由图可知，Cr3+ 在电极b 失去电子生成
，电极方程式为：
，电极b 为阳极，电极a 为阴极，以此解答。
【详解】A．Cr3+在电极b 失去电子生成
，电极b 为阳极，电极a 为阴极，电解池中阳离子向阴极移
动，则
通过质子交换膜移向a 极，A 正确；
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B．装置M 中甲苯和
发生氧化还原反应生成苯甲酸，根据得失电子守恒和电荷守恒配平离子方程式
为：
+
+8H+=
+2Cr3++5H2O，B 正确；
C．H+在阴极得到电子生成H2，每生成
，转移6mol 电子，由
可
知，生成1mol
，由
+
+8H+=
+2Cr3++5H2O 可知生成1mol
，
质量为1mol×122g/mol=122g，C 错误；
D．由图可知，Cr3+在电极b 失去电子生成
，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：
，D 正确；
故选C。
7.．我国科研工作者通过将辛胺反应与二氧化碳反应耦合，实现了辛腈的高选择性合成。下图是以氢氧燃
料电池为电源，以
与辛胺为原料合成辛腈的工作原理图(以
溶液为电解液，隔膜只允许
通
过)。下列说法错误的是
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A．气体A 为氧气，气体B 为氢气
B．X 电极的电势比Y 电极的低，X 电极可能有副产物
生成
C．Y 电极上的电极反应式为：
+4OH--4e-=
+4H2O
D．每消耗标准状况下
时，会有
由X 电极区移向Y 电极区
【答案】B
【分析】根据图示，X 电极发生还原反应，得到电子，为阴极，则Y 电极为阳极，发生氧化反应，失去电
子；则气体A 所在电极连接阳极，是正极，则气体A 是氧气，气体B 所在电极为负极，气体B 是氢气。
【详解】A．根据分析知，气体A 为氧气，气体B 为氢气，A 正确；
B．阳极电势高于阴极，则X 电极的电势比Y 电极的低，X 电极发生还原反应，得到电子，不可能有副产物
生成，B 错误；
C．Y 电极上发生辛胺合成辛腈，电极反应式为：
+4OH--4e-=
+4H2O，C 正确；
D．每消耗标准状况下
时，转移
，则会有
由X 电极（阴极）区移向Y 电极（阳
极）区，D 正确；
故选B。
8.关于模块化电化学合成NaClO、H2O2的演示图如下，下列说法错误的是
A．电源a 为正极
B．H2O2实际浓度比理论浓度小的原因可能是其在电极上放电电解
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C．总反应为：
D．充分电解后，将m、n 对调，能继续合成产物，多次循环实现可持续生产
【答案】A
【分析】由题干电解池装置图可知，电解NaOH 溶液时，左侧电极为O2 转化为H2O2，电极反应为：
O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH-，发生还原反应是阴极，即a 为电源负极，b 为正极，即m 电极为阳极，电极反
应为：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O，而电解NaCl 溶液时，右侧电极为Cl-转化为ClO-，电极反应为：Cl-
+2OH- -2e=ClO-+H2O ，发生氧化反应是阳极，即n 电极为阴极，电极反应为：NiOOH+H2O +e-=
Ni(OH)2+OH-，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，电源a 为负极，A 错误；
B．由分析可知，生成H2O2 的电极发生还原反应，且H2O2 中O 为-1 价，则其可以继续得到电子转化为-2
价的O，即H2O2 实际浓度比理论浓度小的原因可能是其在电极上放电电解，B 正确；
C ．由分析可知，左侧电极反应为：O2+2e-+2H2O=H2O2+2OH- ， m 电极反应为：Ni(OH)2-e-+OH-
=NiOOH+H2O ，而电解NaCl 溶液时，右侧电极反应为：Cl-+2OH- -2e=ClO-+H2O ， n 电极反应为：
NiOOH+H2O +e-= Ni(OH)2+OH- ，根据得失电子守恒得，该转化的总反应为：
，C 正确；
D ．由分析可知，m 电极反应为：Ni(OH)2-e-+OH-=NiOOH+H2O ，n 电极反应为：NiOOH+H2O +e-=
Ni(OH)2+OH-，故充分电解后，将m、n 对调，能继续合成产物，多次循环实现可持续生产，D 正确；
故答案为：A。
03 离子交换膜装置
9.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；
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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。
10.微生物电合成系统(MES)是一种新型的碳捕获生物技术，已知阴极副产物有乙醇、氢气。下列说法错误
的是
A．电流的流向：由N 电极经导线到M 电极
B．生成
的电极反应式为
C．离子交换膜为质子交换膜
D．每生成
，同时生成
【答案】D
【分析】由图可知，H2O 在M 电极失去电子生成O2，M 电极为阳极，CO2 在N 电极得到电子生成
，N 电极为阴极，以此解答。
【详解】A．由分析可知M 为阳极，N 为阴极，故电流由N 电极经导线到M 电极，A 正确；
B ．CO2 在N 电极得到电子生成
，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为
，B 正确；
C．N 极电极方程式为：
，需要消耗氢离子，而M 极生成氢离子，推
知离子交换膜为质子交换膜，C 正确；
D．由题干信息，阴极副产物有乙醇、氢气，可知每生成
，阴极生成
小于
，D 错
误；
故选D。
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11.某研究小组采用电化学方法将
转化为
，阴极材料选择有较高催化活性的锡、铋等金属材
料，装置如图所示。下列说法错误的是
A．
从电极M 经过质子交换膜移动到电极N
B．N 上的电极反应式为
C．阳极每消耗
的
，阴极将生成
D．阴极材料选择锡、铋等金属能够降低反应的活化能
【答案】C
【分析】由装置图可知，电极M 上水发生氧化反应转化为氧气，电极M 是阳极，电极反应式为2H2O-4e-
=4H++O2↑，电极N 是阴极，电极反应式为
。
【详解】A．由装置图可知，电极M 上水发生氧化反应转化为氧气，电极M 是阳极，则电极N 是阴极，故
从电极M 经过质子交换膜移动到电极N，A 正确；
B．电极N 上
得电子转化为
，电极反应式为
，B 正确；
C．阳极每生成
的
，转移
电子，由阴极电极反应式
可知，阴极消耗
2molCO2，即消耗标准状况下的
，但题中未指明为标准状况，C 错误；
D．锡、铋等金属电极对
转化为
有较高的催化性能，故能够降低该反应的活化能，D 正确；
故答案为：C。
12.生物电芬顿系统是将生物(电活性微生物，弱酸、中性条件下活性高)电化学系统与芬顿氧化工艺耦合的
新兴水处理技术，产生的活性中间体
在废水处理领域具有良好的应用前景。现用生物电芬顿系统处理
含
废水，工作原理如图，下列叙述错误的是
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A．离子交换膜为质子交换膜
B．电解过程中a 极区pH 增大
C．b 极电极反应式为
，还伴随反应：
D．若处理
，不考虑其他副反应，理论上电路中通过
【答案】B
【分析】由图可知，甲烷在a 极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，a 极为阳极，生成的氢离
子通过质子交换膜由阳极区进入阴极区，b 极为阴极，酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成
过氧化氢，反应生成的过氧化氢与Fe2+反应生成羟基自由基，羟基自由基与溶液中的CN-反应生成氮气和
二氧化碳。
【详解】A．由分析可知，a 极为电解池的阳极，水分子作用下甲烷在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧
化碳和氢离子，生成的氢离子通过质子交换膜由阳极区进入阴极区，故A 正确；
B．由分析可知，a 极为电解池的阳极，a 极电极反应为CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+，反应中消耗水，若为弱
酸条件下，电解过程中a 极区pH 减小，故B 错误；
C．由分析可知，b 极为阴极，酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，电极反应式为
，反应生成的过氧化氢与Fe2+ 反应生成羟基自由基，反应的离子方程式为
，故C 正确；
D．由分析可知，b 极为阴极，酸性条件下氧气在阴极得到电子发生还原反应生成过氧化氢，电极反应式为
，反应生成的过氧化氢与Fe2+ 反应生成羟基自由基，反应的离子方程式为
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，羟基自由基与溶液中的CN-反应生成氮气和二氧化碳，反应的离子方
程式为2CN-+10·OH+2H+=2CO2↑+N2↑+ 6H2O，由方程式可得如下转化关系CN-~5·OH~5H2O2~10e-，则处理
1molCN-时，不考虑其他副反应，理论上电路中通过电子的物质的量为10mol，故D 正确；
故选B。
04 电化学综合计算
13.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
【分析】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。
【详解】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
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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。
14.如图所示装置中，C、D、E、F 为铂夹，分别夹在两张浸有对应溶液滤纸条上，试管A、B 及水槽中充满
溶液，闭合
、
，断开
，一段时间后，A、B 两试管中共收集到气体
(折算为标准状
况)后，液面如图所示。再断开
，闭合
、
。下列说法正确的是
A．电源a 端为负极
B．断开
，闭合
、
后，试管A 中电极反应为
C．滤纸1 的C 电极附近橙色变浅
D．滤纸2 上理论上能析出
【答案】B
【分析】闭合
、
，断开
，形成电解池，电解硫酸钠溶液本质是电解水，阳极是水中氢氧根失电子
生成氧气，阴极是氢离子得电子生成氢气，氢气和氧气的体积比为2:1，则A 极产生氢气，B 极产生氧气，
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b 为电源负极，a 为电源正极，再断开
，闭合
、
，A 和B 构成原电池，C、E 为阳极，D、F 为阴
极；
【详解】A．根据分析，氢气和氧气的体积比为2:1，则A 极产生氢气，B 极产生氧气，电解池中阳极与电
源正极相连，电源a 端为正极，故A 错误；
B．断开
，闭合
、
后，A 和B 构成原电池，试管A 做负极，氢气失电子生成水，电极反应为
，故B 正确；
C ．滤纸1 的C 电极为阳极，水中氢氧根离子放电生成氧气和H+ ，K2Cr2O7 存在平衡：
，阳极附近氢离子浓度增大，平衡逆向移动，橙色变深，故C 错
误；
D． A、B 两试管中共收集到气体标准状况下
，氢气和氧气的体积比为2:1，则氢气的体积为
，物质的量为
，转移电子为0.005mol×2=0.01mol，滤
纸2 上阴极发生Cu2++2e-=Cu，滤纸1 中阴极也得到电子，则理论上能析出Cu 少于0.005mol，质量小于
0.32g，故D 错误；
故选B。
15.为探究电解过程中溶液pH 的变化。装置、所得数据结果如图所示。电解过程中，充分搅拌使溶液均
匀，忽略溶液体积的变化。下列说法错误的是
A．0-t1时：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，t1-t2时：2H2O
2H2↑+O2↑
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B．若进行到t2时刻共有0.224L 气体(标况下)产生，则外电路有0.04mol 电子通过
C．若使用氢氧燃料电池为电源，t1时，理论上负极消耗的气体物质的量为0.005mol
D．电解到t1时刻，加入1.16gAg2O 可使溶液复原
【答案】B
【详解】A．银离子氧化性大于氢离子的氧化性，所以溶液中银离子先被还原，水电离出的OH-被氧化生成
氧气，0-t1 时：4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3，当银离子被电解完，水电离出来的氢离子被还原生
成氢气，t1-t2 时：2H2O
2H2↑+O2↑，故A 正确；
B ．进行到t1 时银离子被完全还原，溶液的pH 为1 ，硝酸银溶液中
，
，由反应得消耗
电子转移0.01mol，设此过程生成氧气的物
质
的
量
为
，
，
，
，
，t1- t2 电解水生成的气体体积为0.224L-0.056L=0.168L，其中氧气
和氢气体积比为1 ：2 ，电解水生成的氧气体积为0.056L ，氧气的物质的量为
，电子转移0.01mol，共计电子转移0.02mol，故B 错误；
C．若使用氢氧燃料电池为电源，氢气与通过电子的关系为：
，t1 时，电子转移0.01mol，理论上
负极消耗的氢气物质的量为0.005mol，故C 正确；
D．电解到t1 时刻，生成了0.01mol 的银和0.025mol 氧气，0.01mol 硝酸，加入1.16gAg2O 其物质的量为
，0.005molAg2O 与0.01mol 硝酸恰好完全反应生成0.01mol 硝酸银和0.005mol 水，可使
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溶液复原，故D 正确；
故选：B。
16.甲池是一种常见的氢氧燃料电池，如图所示。一段时间乙池内，D 中进入
混合气体，其中苯的物
质的量分数为
(杂质不参与反应)，C 出来含苯的物质的量分数为
的混合气体(不含
，该条件下
苯、环己烷都为气态)，下列说法不正确的是
A．甲池中A 处通入
，E 处有
放出，且体积相同(标准状况下测定)
B．甲池中
由G 极移向F 极，反应一段时间后电解质溶液的浓度降低
C．乙池中左侧惰性电极上的反应式：
D．反应过程中共转移
电子
【答案】D
【分析】由图可知，乙池中惰性电极苯生成环己烷，碳元素价态降低得电子，乙中左侧惰性电极为阴极，
电极反应式为C6H6＋6e−＋6H＋＝C6H12，右侧多空惰性电极为阳极，故甲中F 为正极，A 口通入氧气，G
为负极，B 口通入氢气，据此作答。
【详解】
A．根据分析，甲中A 为正极，通入氧气，乙池中E 为阳极，有氧气释放，不论产生还是消耗氧气，氧气与
电子的物质的量之比为1：4，所以标况下体积相同，故A 正确；
B．甲池为原电池，原电池中阴离子移向正极，F 为正极；乙池为电解池，阳离子移向阴极，多孔惰性电极
为阴极，故B 正确；
C.乙中左侧惰性电极为阴极，发生
，故C 正确；
D.乙中左侧惰性电极为阴极，电极反应式为C6H6＋6e−＋6H＋＝C6H12，参加反应苯的物质的量为
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10mol×20%−10mol×10%＝1mol，转移电子的物质的量为1mol×6＝6mol，故D 错误；
故答案选D。
【点睛】本题考查原电池原理和电解池原理，题目难度中等，能依据图像和信息准确判断正负极是解题的
关键。
1.
【科研成果与学科知识结合】我国科学家研发了一种用于合成氨的自供电Haber-Bosch 反应器
(机理如图所示)。该装置工作时，将Zn-NO2水溶液体系电池反应中的产物，通过自供电转换为NH3•H2O，
从而在单个设备内完成氮循环中的多个关键转换步骤。
下列说法正确的是
A．b 电极为Zn 电极
B．放电过程中，负极发生的反应为
C．电解过程中，阴极区溶液的pH 逐渐减小
D．理论上，每得到1molNH3•H2O，至少需要消耗390gZn
【答案】D
【分析】由题干图示信息可知，TiO2 电极将
转化为NH3•H2O 可知TiO2 电极为阴极，电极反应式为：
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+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，石墨电极为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，故a 电极为负极，
发生氧化反应，即Zn 为负极，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，b 电极为正极，发生还原反应，电极反应式
为：NO2+e-=
，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，a 电极为Zn 电极是负极，A 错误；
B．放电过程中，负极发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e-=Zn2+，B 错误；
C．由分析可知，电解过程中，TiO2 电极为阴极，电极反应式为：
+7H++6e-=NH3•H2O+H2O，则阴极
区溶液的pH 逐渐增大，C 错误；
D．由于两个a 电极串联，理论上，每得到1molNH3•H2O，需得到12mol 电子，故至少需要消耗Zn 的质量
为
=390g，D 正确；
故答案为：D。
2.如图所示电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c 和d 均为石墨电极。在电解过程中，电极a 和c 上均有气体逸出，而
电极b 和d 的质量均增大，且增重情况为
。符合上述实验结果的溶液是
选项
X 溶液
Y 溶液
A
B
C
D
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】B
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【详解】A．X 溶液为
，阳极生成氧气，阴极生成氢气，b 电极质量不变，A 错误；
B．X 溶液为
，阳极生成氧气，阴极析出银，转移2mol 电子时，生成216gAg；Y 溶液为
，阳
极放出氧气，阴极析出铜，转移2mol 电子时，生成64gCu，
， B 正确；
C．Y 溶液为
，阴极生成氢气，阳极放出氧气，d 电极质量不变，C 错误；
D．X 溶液为
，阳极生成氯气，阴极析出铜，转移2mol 电子时，生成64gCu；Y 溶液为
，
阳极放出氧气，阴极生成Pb，转移2mol 电子时，生成207gPb，
，D 错误；
故选B。
3.
【工业生产的模拟情景】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
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
【分析】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；
【详解】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；
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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。
4.水系钠离子二次电池由于资源丰富、绿色环保、生产成本低等优势备受关注。以无机盐为主体结合少量
氟化有机盐为电解液，水系钠离子电池放电时的工作原理示意图如图。已知初始时两极质量相等，下列说
法错误的是
A．电池总反应可表示为2Na3V2(PO4)3
Na5V2(PO4)3+NaV2(PO4)3
B．充电时，阳极电极反应式为Na5V2(PO4)3-2e-=Na3V2(PO4)3+2Na+
C．充电时，电子由M 极经导线流向N 极；放电时，M 极为负极
D．放电时，电路中通过0.005mol 电子时，理论上两极质量差为0.23g
【答案】C
【分析】由题意知该电池属于二次电池，示意图为放电过程，M 极
转化为
，发
生失电子的氧化反应，为负极，N 极
转化为
，发生得电子的还原反应，为正
极，充电时为电解池，M 极为阴极，N 极为阳极。
【详解】A.根据上述分析电池总反应可表示为
，A 项正
确；
B．充电时，N 极为阳极，阳极电极反应式为
，B 项正确；
C．放电时，M 极为负极，但充电时，M 极为阴极，是电子流入的一极，C 项错误；
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D．由电池总反应知，放电时，电路中通过0.005mol 电子时，负极减少
的质量，正极增加
的质量，两极质量差为
，D 项正确。
故选C。
5.在下图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是
A．丙中Ag 电极连接的是电源的正极
B．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态
C．电解过程中丙中溶液pH 无变化
D．标准状况下当甲中产生4.48L 气体时，丙中Cu 电极质量增加21.6g
【答案】B
【分析】由题干信息，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，即乙池中左侧电极为阴极：电
极反应为：Cu2++2e-=Cu，乙池中右侧电极为阳极，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑，甲池中左侧电极为
阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，右侧电极为阳极，电极反应为：2Cl-- 2e-=Cl2↑，丙池中左侧
Cu 电极为阴极，电极反应为：Ag++e-=Ag，右侧Ag 电极为阳极，电极反应为：Ag-e-=Ag+，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，丙中Ag 电极为阳极，连接的是电源的正极，A 正确；
B．由分析可知，甲池阴极的电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极的电极反应为：2Cl-- 2e-=Cl2↑，总
反应为：2Cl-+2H2O
Cl2↑+H2↑+2OH-，则向甲中通入适量的HCl，可使溶液恢复到电解前的状态，加
盐酸会增大水的量，不能达到目的，B 错误；
C．由分析可知，电解过程中丙中溶液AgNO3 的浓度保持不变，故溶液中pH 无变化，C 正确；
D．标准状况下当甲中产生4.48L 气体时即产生的H2 和Cl2 的物质的量之和为：
=0.2mol，则
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n(H2)=0.1mol，转移的电子的物质的量为0.2mol，丙中Cu 电极质量增加0.2mol×108g/mol=21.6g，D 正确；
故答案为B。
6.
【环境保护与学科知识结合】废旧铅蓄电池会导致铅污染，RSR 工艺回收铅的化工流程如图
所示。
已知：ⅰ.铅膏的主要成分是
和
；
是强酸；
.
ⅱ
、
。
下列有关说法错误的是
A．步骤②中反应
的化学平衡常数K 约为
B．操作③需要用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒
C．步骤④发生反应的离子方程式为
D．若步骤⑤用铅蓄电池作为电源电解
溶液，当电路中有
电子转移时，铅蓄电池负极质
量的变化量与电解池阴极质量的变化量相等
【答案】D
【详解】铅有主要成分是PbO2 、PbSO4 ， 通入SO2 后，发生反应：PbO2+SO2=PbSO4 ，再加入
(NH4)2CO3，发生反应: (NH4 ) 2CO3+PbSO4=PbCO3+ ( NH4) 2SO4，此反应的本质为沉淀的转化，过滤得到副
产品( NH4) 2SO4，再将PbCO3 溶于HBF4 酸(强酸)，得到Pb ( BF4) 2 溶液和CO2 气体，再对Pb ( BF4) 2 溶液
进行电解得到Pb 。
A
．
步
骤
②
中
反
应
的
化
学
平
衡
常
数
K
26
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，A 正确；
B．操作③为过滤操作，需要用的玻璃仪器有烧杯、漏斗、玻璃棒，B 正确；
C．步骤④PbCO3 溶于HBF4 酸(强酸)，得到Pb ( BF4) 2 溶液和CO2 气体，发生反应的离子方程式为
，C 正确；
D．若步骤⑤用铅蓄电池作为电源电解
溶液，当电路中有
电子转移时，铅蓄电池负极是1mol
铅变成1mol 硫酸铅，质量的变化为96 克，与电解池阴极为铅离子变成铅，质量的变化为207 克，质量不
相等，D 错误；
故选D。
1.（2024 年福建卷）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含
有机溶液。放电过程
中产生
，充电过程中电解LiCl 产生
。下列说法正确的是
A．交换膜为阴离子交换膜
B．电解质溶液可替换为LiCl 水溶液
C．理论上每生成
，需消耗2molLi
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D．放电时总反应：
【答案】D
【分析】放电过程中产生
，由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，
Li3N 又转化为
和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极；
【详解】A．放电过程中负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成
，A 错误；
B．锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B 错误；
C．充电过程中电解LiCl 失去电子发生氧化反应产生
：
，锂离子在阴极得到电子发生还
原生成锂单质：
，则每生成
，同时生成2mol Li；放电过程中，消耗6mol Li，同时生
成4mol LiCl，则整个充放电过程来看，理论上每生成
，需消耗1mol Li，C 错误；
D．由分析，放电过程中，正极氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N 又转化为
和
LiCl，负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，总反应为
，D 正确；
故选D。
2.（2023 年福建卷）一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由
和
形成熔点为
的共熔物)，其中氯铝酸根
起到结合或释放
的作
用。电池总反应：
。下列说法错误的是
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A．
含
个
键
B．
中同时连接2 个
原子的
原子有
个
C．充电时，再生
单质至少转移
电子
D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n 值小的
浓度越高
【答案】D
【分析】放电时铝失去电子生成铝离子做负极，硫单质得到电子做正极，充电时铝离子得到电子生成铝发
生在阴极，硫离子失去电子生成硫单质发生在阳极，依此解题。
【详解】
A．
的结构为
，所以含
个
键，A 正确；
B．由
的结构可知同时连接2 个
原子的
原子有
个，B 正确；
C．由总反应可知充电时，再生
单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移
电子，C 正确；
D．由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n 值大的
浓度越高，D 错
误；
故选D。
3.（2022 年福建卷）一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为
和
水溶液。将电
池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如下图所示。下列说法正
确的是
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A．化学自充电时，
增大
B．化学自充电时，电能转化为化学能
C．化学自充电时，锌电极反应式：
D．放电时，外电路通过
电子，正极材料损耗
【答案】A
【详解】A．由图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，
增大，故A 正
确；
B．化学自充电时，无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B 错误；
C．由图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C 错误；
D．放电时，1mol
转化为
，消耗2nmol
K+，外电路通过
电子时，正极物质增加0.02mol K+，增加的质量为0.02mol×39g/mol =0.78g，故D
错误；
故选A。
4.（2021 年福建卷）利用下列装置和试剂进行实验，不能达到实验目的的是
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A
B
C
D
比较Zn 与Cu 的金属性强弱
除去Cl2中的HCl 并干燥
制取乙酸乙酯(必要时可加沸
石)
实验室制取氯气
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】D
【详解】A．该装置中，若Zn 比Cu 活泼，则总反应为Zn 与硫酸铜的反应，此时Zn 为负极，Cu 为正极；
若Cu 比Zn 活泼，则总反应为Cu 与硫酸锌的反应，此时Cu 为负极，Zn 为正极，所以可以比较Zn 与Cu 的
金属性强弱，A 正确；
B．稀硫酸中含有大量氢离子，可以抑制氯气的溶解，而稀硫酸中的水可以吸收HCl，洗气后再用浓硫酸干
燥，B 正确；
C．乙酸、乙醇和浓硫酸混合加热可以制取乙酸乙酯，饱和碳酸钠溶液可以降低乙酸乙酯的溶解度，同时
吸收乙酸和乙醇，便于分液分离得到乙酸乙酯，沸石可以防止暴沸，C 正确；
D．制取氯气应用浓盐酸和二氧化锰共热，稀盐酸不与二氧化锰反应，D 错误；
综上所述答案为D。
31
