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题型二十 电化学综合应用
1．电化学装置中的交换膜
(1)常见离子交换膜
(2)新型交换膜——双极膜
①示意图
②双极膜：是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子选择层、阳离
子选择层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电
离产生H＋和OH－，可在电场的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半
反应提供各自理想的pH 条件。
2．含“膜”多室电化学装置分析
以四室电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例(选自全国卷)，其工作原理如图所
示：
分析如下：
1．(2025·甘肃卷，12)我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水
(pH＝8.2)电解系统(如下图)，以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极
上)，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是( )
A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率
B．在外电路中，电子从电极1 流向电极4
C．电极3 的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
D．理论上，每通过2 mol 电子，可产生1 mol H2
解析：D 由题图可知，电极1 上发生转化Mg→Mg(OH)2，则电极1 为原
电池的负极，电极2 为原电池的正极，电极3 与原电池正极相连，为电解池阳
极，同理电极4 为电解池阴极，结合题目信息海水pH＝8.2 可得各电极的电极
反应式，电极1 ：Mg+2OH
- -2e
- === Mg(OH )2；电极2 ：2H2O ＋2e －
===H2↑＋2OH－；电极3：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；电极4：2H2O＋2e－
===H2↑＋2OH－。将催化剂生长在泡沫镍电极上，可增大催化剂与反应物的接
触面积，提高催化效率，A 正确；由上述分析可知，电极1 为原电池负极，故
外电路中电子从电极1 流向电极4，B 正确；由上述分析可知，C 正确；由得失
电子守恒可知，理论上，电路中每通过2 mol 电子，电极2 和电极4 均产生1
mol H2，共产生2 mol H2，D 错误。
2．(2025·河南卷，12)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以
LiCl 形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是( )
A.Ⅱ为阳离子交换膜
B．电极a 附近溶液的pH 减小
C．电极b 上发生的电极反应式为［Fe(CN )6 ］4-＋e－===[Fe(CN)6]3-
D．若海水用NaCl 溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol
LiCl
解析：D 根据电解池装置中电极上物质变化及实现海水淡化、以LiCl 形
式回收锂元素的目的，对电解池进行如下具体分析：
为实现海水的淡化，海水中Na＋应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧，为以
LiCl 形式回收锂元素，海水中Cl－应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移，Li＋应通过
离子交换膜Ⅲ向左侧迁移，故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A 错误；由阴极
反应知，电极a 附近溶液的pH 增大，B 错误；由上述分析知，C 错误；每脱除
58.5 g(1 mol)NaCl，溶液中有1 mol Na＋、1 mol Cl
-和1 mol Li＋迁移，所以可
回收1 mol LiCl，D 正确。
3．(2025·云南卷，11)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的
装置如图所示，双极膜中H2O 解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。除
硼原理：[B(OH)4]－＋H＋===B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是( )
A．Pt 电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X 膜、Y 膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D．Ⅳ室每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3
解析：C 电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，故从图中可以
看出，Pt 电极为阳极，石墨电极为阴极。Pt 电极为阳极，OH－放电发生氧化反
应，A 项正确；外加电源促使双极膜中水解离的H＋和OH－向阴、阳两极移动，
进行放电，从而促进水的电离，B 项正确；Ⅲ中NaCl 浓溶液变稀，说明Cl－、
Na＋向两边移动，阴离子Cl－向Pt 电极移动，X 膜为阴离子交换膜，阳离子Na＋
向石墨电极移动，Y 膜为阳离子交换膜，C 项错误；Ⅳ室每生成1 mol NaOH，
Ⅱ室中进入1 mol H＋，根据题干中除硼原理可知，生成1 mol B(OH)3，D 项正确
4．(2024·山东卷，13)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电解
BrO3
-＋3H2↑
D．催化阶段反应产物物质的量之比n(Z): n(Br
-)＝3 2∶
解析：B 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－＋3 H 2O === BrO3
-＋6H＋；则电极a 为阴极，电极a 的电
极反应为6H ＋＋6e －===3 H 2↑；电解总反应式为Br
- +3 H 2O 电解
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。根据分析，电极a 为阴极，连接电源负极，A 项正确；根据
分析，电解过程中消耗H2O 和Br－，而催化阶段BrO3
-被还原成Br－循环使用，故
加入Y 的目的是补充H2O，B 项错误；根据分析，电解总反应式为Br－＋3H2O
电解
BrO3
-＋3H2↑，C 项正确；催化阶段，Br 元素的化合价由＋5 价降至－1 价，
生成1 mol Br－得到6 mol 电子，O 元素的化合价由－2 价升至0 价，生成1 mol
O2失去4 mol 电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n(O2): n(Br
-)＝
3∶2，D 项正确。
5．(2024·黑吉辽卷，12)“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－===2OH－＋H2↑
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：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑
解析：A
电极
电极名称
电极反应式
a
阴极
2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
b
阳极
2HCHO－2e－＋4OH－===
2HCOO－＋2H2O＋H2↑
传统电解水过程中每转移4 mol e－可制得2 mol H2，耦合HCHO 高效制H2过
程中每转移4 mol e－，阴、阳极均可产生2 mol 氢气，则相同电量下H2理论产
量是传统电解水的2 倍，A 错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为2H2O＋
2e－===2OH－＋H2↑，B 正确；综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解
池中阴离子向阳极移动知，OH－通过交换膜向b 极区移动，C 正确；由上述分
析可知，D 正确。
6．(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1 mol H3N＋CH2COOH 双极膜中有4 mol H2O 解离
C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O
D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－===CHOCOOH＋H2O
解析：B 左侧PbCu 电极的Pb 表面
转化为
，发生脱氧
的还原反应，Cu 表面
转化为
，发生脱氧、加氢的还
原反应，因此PbCu 电极为阴极；根据题干信息，右侧Cu 电极上发生失电子的
氧化反应，因此Cu 电极为阳极。根据题干信息可知，Cu 电极所在的阳极区先
后发生反应：HCHO＋OH－⥫⥬HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－⥫⥬[OCH2O]2-＋
H2O、[OCH2O]2-－e－===HCOO －＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为
2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C 正确；根据阳极总反应可
知，每消耗4 个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，双极膜中有2 个OH－
向阳极迁移，即阳极区c(OH－)减小，A 正确；由题给信息知，阴极H2C2O4、
NH2OH 得电子转化为H3N＋CH2COOH，电极反应式为H2C2O4＋NH2OH＋6e－＋
7H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，每生成1 mol H3N＋CH2COOH，电路中通过6
mol e－，双极膜中需有 6 mol H2O 解离出6 mol H＋向阴极迁移，B 错误；双极膜
中H2O 解离出的H ＋向阴极移动，因此H2C2O4 在阴极Pb 电极上转化为
OHCCOOH 的反应为H2C2O4＋2H＋＋2e－===OHCCOOH＋H2O，D 正确。
限时规范训练
(建议用时：45 分钟 满分：30 分)
选择题：每小题3 分，共30 分。
1．(2025·汉中二模)一种适应可再生能源波动性的电化学装置原理如图所示。
当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于充电状态；当打开K1和K3、闭合K2时，
装置处于放电状态。放电状态时，双极膜中间层中的H2O 解离为H＋和OH－并
分别向两侧迁移。下列说法错误的是( )
A．充电时碳锰电极b 为阳极
B．充电时d 电极发生的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．放电时每消耗1 mol MnO2，理论上有2 mol OH－由双极膜向c 电极迁移
D．该电化学装置运行过程中需要补充H2SO4和KOH 溶液
解析：D 当闭合K1和K3、打开K2，装置处于充电状态，即为电解池，H＋
生成H2，发生还原反应，a 为阴极，Mn2+失电子生成MnO2，碳锰电极为阳极；
ZnO 生成Zn，则锌电极为阴极；d 电极上OH－被氧化生成O2，d 电极为阳极；
当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态，即原电池，锌电极为负极，
碳锰电极为正极。充电时，碳锰电极为阳极，A 正确；充电时，d 电极上OH－
被氧化生成O2，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，B 正确；放电时，
碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2+＋2H2O，每消耗1
mol MnO2，转移2 mol 电子，因此理论上有2 mol OH－由双极膜向c 电极迁移，C
正确；该电化学装置运行过程中，c 电极反应式为ZnO＋H2O＋2e－===Zn＋2OH
－，故右侧总反应为2ZnO===2Zn＋O2↑，不需要补充KOH 溶液，D 错误。
2．(2025·清远一模)利用多膜装置通过电解法可以制备KNO3，同时获得一
定的副产品，其电解装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．Y 膜为阳离子交换膜
B．阴极室溶液中OH－浓度逐渐降低
C．理论上每生成标准状况下22.4 L Cl2，阳极室内溶液质量减少149 g
D．理论上每生成1 mol Cl2，阴极室溶液质量增加46 g
解析：C 阳极室：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极室：2H2O＋2e－===2OH－＋
H2↑。电解法可以制备KNO3，根据图示，阳极室中的钾离子进入硝酸钾溶液，
NaNO3溶液中硝酸根离子进入硝酸钾溶液、钠离子进入阴极室生成氢氧化钠。
NaNO3中NO3
-通过Y 膜向左移生成KNO3，Y 膜为阴离子交换膜，A 错误；阴极
室发生反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，NaNO3溶液中钠离子进入阴极室生成
氢氧化钠，OH－浓度增加，B 错误；生成标准状况下22.4 L Cl2即转移2 mol 电
子，同时有2 mol K＋移向硝酸钾溶液，则阳极室内减少2 mol KCl，即溶液质量
减少149 g，C 正确；生成1 mol Cl2时，转移2 mol 电子，阴极室内生成1 mol H2
但补充了2 mol Na＋，因此阴极室溶液质量增加44 g，D 错误。
3．(2025·岳阳一模)某同学设计利用乙烷燃料电池来电解处理酸性含铬废水
(主要含有Cr2O7
2-)，其装置示意图如图所示，处理过程中存在反应Cr2O7
2-＋
6Fe2+＋14H＋===2Cr3+＋6Fe3+＋7H2O。下列说法错误的是( )
A．M 电极的电极反应为C2H6－14e－＋7O2-===2CO2＋3H2O
B．铬元素最终以Cr(OH)3形式除去
C．电解池右侧的Fe 电极更换为石墨电极，对废水处理影响不大
D.若电解过程中，电子的有效利用率为60%，每处理掉0.2 mol 的Cr2O7
2-，
理论上N 电极需要通入11.2 L(已折算为标准状况)O2
解析：D 由图可知，左侧装置为燃料电池，M 为电池的负极，氧离子作用
下乙烷发生氧化反应生成二氧化碳和水，N 为电池的正极，氧气在正极发生还
原反应生成氧离子；右侧装置为电解池，与M 电极相连的铁电极为阴极，氢离
子在阴极发生还原反应生成氢气，与N 电极相连的铁电极为阳极，铁发生氧化
反应生成亚铁离子：Fe－2e－===Fe2+，放电生成的亚铁离子在酸性条件下与废
水中的重铬酸根离子反应生成铬离子、铁离子和水，随着H＋的放电和被消耗，
溶液的pH 增大，溶液中的铁离子、铬离子与氢氧根离子反应生成氢氧化铁、
氢氧化铬沉淀达到处理酸性含铬废水的目的。M 的电极反应式为C2H6－14e－＋
7O2-===2CO2＋3H2O，A 正确；铬元素最终以氢氧化铬形式除去而达到处理酸
性含铬废水的目的，B 正确；与M 电极相连的右侧铁电极为阴极，氢离子在阴
极得到电子发生还原反应生成氢气，右侧的铁电极更换为石墨电极，此时仍然
是氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，不会影响对废水的处理，C
正确；每处理掉0.2 mol 重铬酸根离子，需要1.2 mol Fe2+，若电解过程中，电子
的有效利用率为60%，由得失电子数目守恒可知，理论上N 电极需要通入标准
状况下氧气的体积为
1.2 mol×2
4
60 %
×22.4 L·mol-1＝22.4 L，故D 错误。
4．(2025·贵阳摸底)一种将酸—碱双电解液分开且具有双溶解沉积反应的酸
碱混合高电压水系可充电电池的放电过程如图所示。下列说法错误的是( )
A．放电时，Zn 电极作负极
B．放电时，消耗6.5 g Zn，中间K2SO4溶液中溶质增加17.4 g
C．充电时，Ⅰ区溶液的pH 逐渐变小
D．充电时，Ⅱ区的电极反应式为Mn2+－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋
解析：C 放电时Zn 转化为[Zn(OH)4]2- ，发生氧化反应：
Zn-2e
- + 4OH
- ===［Zn(OH )4 ］2-，Zn 电极作负极，A 正确；放电时，
消耗6.5 g(0.1 mol) Zn，转移0.2 mol 电子，Ⅰ区有0.2 mol K＋透过交换膜M 进入
中间K2SO4溶液，Ⅱ区有0.1 mol SO4
2-透过交换膜N 进入中间K2SO4溶液，中
间K2SO4溶液中增加0.1 mol(17.4 g)K2SO4，B 正确；充电时，Zn 电极为阴极，
电极反应式为［Zn(OH )4 ］2-＋2e－===Zn＋4OH－，故Ⅰ区溶液的pH 逐渐增
大，C 错误；充电时，惰性电极为阳极，Mn2+转化为MnO2，电极反应式为
Mn2+－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋，D 正确。
5．(2025·武汉调研)一种微生物燃料电池可将醋酸盐作为燃料转化为对环境
友好的产物，其原理如图所示。双极膜间的H2O 解离为H＋和OH－并分别向两
极迁移。
下列说法错误的是( )
A．电极b 的电势高于电极a 的电势
B．电池工作时，双极膜中H＋向电极a 迁移
C．电极a 的反应为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋
D．理论上，消耗的醋酸根离子与氧气的物质的量之比为1 2∶
解析：B 电极a 上醋酸盐转化为CO2，发生氧化反应，则电极a 为负极，
电极b 为正极，电极b 的电势高于电极a 的电势，A 正确；电池工作时，双极膜
中H＋向正极(电极b)迁移，B 错误；电极a 上醋酸盐转化为CO2，发生氧化反应，
电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，C 正确；消耗1 mol
CH3COO－失8 mol 电子，消耗1 mol O2得4 mol 电子，根据得失电子守恒，消耗
的醋酸根离子与氧气的物质的量之比为1 2∶，D 正确。
6．(2025·梅州一模)某实验小组利用如图所示装置制备Fe(OH)2。已知甲装
置的工作原理为：2Na2S2＋NaBr3===Na2S4＋3NaBr，电极a、b 采用石墨或Fe。
下列说法不正确的是( )
A．乙装置中电极a 应为Fe，b 电极为石墨
B．乙装置中可用CuCl2溶液代替NaCl 溶液
C．电极b 发生的反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．理论上每生成9.0 g Fe(OH)2，甲装置中将有0.2 mol Na＋向惰性电极Ⅱ移
动
解析：B 乙装置目的是制备Fe(OH)2，需要Fe2+，电极a 应为Fe 作阳极失
电子生成Fe2+，b 电极为阴极，可采用石墨，A 正确；若用CuCl2溶液代替NaCl
溶液，在阴极Cu2+得电子生成Cu，无法生成OH－，就不能生成Fe(OH )2，B 错
误；电极b 为阴极，溶液中的H2O 得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O＋
2e－===H2↑＋2OH－，C 正确；9.0 g Fe(OH)2的物质的量为n＝m
M ＝
9.0 g
90 g·mol
-1
＝0.1 mol ，根据Fe －2e －===Fe2+ ，Fe2+ ＋2OH －===Fe(OH)2↓，生成
0.1 mol Fe(OH )2，电路中转移0.2 mol 电子，甲装置中阳离子向正极(惰性电极
Ⅱ)移动，根据电荷守恒，有0.2 mol Na＋向惰性电极Ⅱ移动，D 正确。
7．(2025·八省联考陕、晋、青、宁卷)为了从海水中提取锂，某团队设计了
图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1 与4 取下
互换，电极2 与3 取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是( )
A．电路中电子的流向随着电极互换而改变
B．电极2 上发生的反应为：Ag－e－===Ag＋
C．理论上，电极1 与电极4 的质量之和保持不变
D．理论上，电路通过1 mol 电子时，有0.5 mol Li＋富集在右侧电解液中
解析：C 图示装置中互换前，电极1 作阴极，FePO4得电子与Li＋结合生
成LiFePO4，电极2 作阳极，Ag 失电子结合Cl－生成AgCl，电极3 作阴极，
AgCl 得电子脱去Cl－生成Ag，电极4 作阳极，LiFePO4 失电子脱去Li＋生成
FePO4。一段时间后将电极1 和电极4 互换，电极3 和电极2 互换，左侧装置与
右侧装置发生的反应不变，左侧装置中依旧是FePO4得电子，Ag 失电子，右侧
装置依旧是AgCl 得电子，LiFePO4失电子。
电极
电极属性
电极反应式
FePO4
阴极
FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4
Ag
阳极
Ag－e－＋Cl－===AgCl
AgCl
阴极
AgCl＋e－===Ag＋Cl－
LiFePO4
阳极
LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4
保持电源正负极不变，则电子流向不变，A 错误；由分析可知，电极2 为阳
极，海水中有Cl －且移向阳极，则电极2 的电极反应式为Ag－e －＋Cl －
===AgCl，B 错误；由电极反应式可知，电路中通过一定量的电子时，电极1 上
结合的Li＋数目和电极4 上失去的Li＋数目相等，故理论上，电极1 与电极4 的
质量之和保持不变，C 正确；理论上，电路通过1 mol 电子时，有1 mol Li＋富集
在右侧电解液中，D 错误。
8．(2025·广东大联考)废水中镍和钴的分离回收有着重要意义，工业上可通
过如图所示的装置将废水中的Co2+和Ni2+分离。已知Co2+和乙酰丙酮不反应，
下列说法不正确的是( )
A．电源m 极为正极，膜b 为阳离子交换膜
B．电解过程中Ⅳ室内硫酸的物质的量不因反应而改变
C
．
Ⅲ
室
中
Ni2+
参
与
的
反
应
为
Ni
2+ +2CH 3COCH 2COCH 3+2OH
- ===∋(CH 3COCHCOCH 3)2＋2H2O
D．通电过程中石墨N 极每产生11.2 L(标准状况)气体，双极膜处有2 mol
H2O 解离
解析：D 氢离子移向Ⅳ室，根据溶液中离子移动方向，左侧石墨M 为阳
极，右侧石墨N 为阴极，Ⅱ室为原料室，膜b 为阳离子交换膜，Co2+、Ni2+进入
Ⅲ室，Co2+和乙酰丙酮不反应，Ni2+和乙酰丙酮反应。M 为阳极，右侧石墨N 为
阴极，则电源m 极为正极，Co2+、Ni2+进入Ⅲ室，膜b 为阳离子交换膜，A 正确；
石墨N 为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Ⅳ室内消耗的H＋与转移过
来的H＋数量相等，所以硫酸的物质的量不因反应而改变，B 正确；由题中信息
可知，Ⅲ室中Ni2+ 参与的反应为Ni2+ ＋2CH3COCH2COCH3 ＋2OH －
===Ni(CH3COCHCOCH3)2＋2H2O，C 正确；通电过程中石墨N 极每产生11.2
L(标准状况)气体，即0.5 mol H2，则有1 mol 氢离子移向阴极，理论上双极膜处
有1 mol H2O 解离，D 错误。
9．(2025·潍坊一模)利用H2O2在碱性条件下实现废水中Cr(Ⅲ)的回收，铬的
去除率大于99.5%，其装置如图所示。下列说法错误的是( )
A．膜a 为阴离子交换膜，膜b 为阳离子交换膜
B．废水室中反应的离子方程式为2Cr(OH)3＋3H2O2＋4OH
- ===2CrO4
2-＋
8H2O
C．反应一段时间后，阴极区溶液的pH 不变
D．通电过程中石墨N 极每产生33.6 L(标准状况)气体，则双极膜内减少27
g H2O
解析：D 根据溶液中的离子移动方向，OH－移向阳极，左侧石墨M 为阳
极，右侧石墨N 为阴极，Na＋通过膜b 进入产品室，为阳离子交换膜，膜a 要阻
止其他阳离子进入缓冲室，为阴离子交换膜，CrO4
2-通过膜c 进入产品室，膜c
是阴离子交换膜。由上述分析可知，A 正确；依据图中物质，废水室中Cr3+在
碱性条件下被H2O2 氧化生成CrO4
2-，反应的离子方程式为2Cr(OH)3＋3H2O2＋
4OH
- ===2CrO4
2-＋8H2O，B 正确；根据溶液中的离子移动方向，OH－移向阳
极，左侧石墨M 为阳极，右侧石墨N 为阴极，阴极的电极反应为2H＋＋2e－
===H2↑，阴极区消耗的H＋的物质的量与双极膜中进入此区的H＋的物质的量
相等，所以反应一段时间后，阴极区溶液的pH 不变，C 正确；通电过程中石墨
N 极每产生33.6 L(标准状况)气体，即1.5 mol H2，则双极膜内有3 mol H＋进入
阴极室，同时有3 mol OH－进入废水室，故双极膜内减少3 mol H2O，即减少54
g H2O，D 错误。
10．(2025·衡水中学综合测评)富集海水中锂的电化学系统如图所示，工作
步骤如下：
①启动电源1，MnO2所在腔室的Li＋进入MnO2结构而形成LixMn2O4。
②关闭电源1 和海水通道，启动电源2，使LixMn2O4中的Li＋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n(MnO2)与生成的n(O2)之比为20 3∶，可得
LixMn2O4中的x＝1.2
C．启动电源2 时MnO2电极反应式为xLi＋＋2MnO2＋xe－===LixMn2O4
D．电化学系统降低了腔室2 中LiOH 的浓度
解析：B 由①可知，启动电源1，MnO2所在腔室的Li＋进入MnO2结构而
形成LixMn2O4，可知MnO2中Mn 元素的化合价降低，为阴极，电极反应式为
xLi＋＋2MnO2＋xe－===LixMn2O4，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LixMn2O4中的Li＋脱出进入腔室2，可知，电极2
为阴极，电极反应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－；阳极的电极反应式为：
LixMn2O4－xe－===xLi＋＋2MnO2。由以上分析可知，腔室1 中电极1 连接电源1
的正极，作阳极，发生氧化反应，A 错误；启动至关闭电源1，转化的n(MnO2)
与生成的n(O2)之比为20 3∶，设生成的氧气为3 mol，转移电子为12 mol，根据阳
极的电极反应式：LixMn2O4－xe－===xLi＋＋2MnO2，结合电子守恒，可知2 mol
MnO2生成时转移1.2 mol 电子，可得LixMn2O4中的x＝1.2，B 正确；启动电源2
时，MnO2电极是阳极，电极反应式为：LixMn2O4－xe－===xLi＋＋2MnO2，C 错
误；启动电源2，使LixMn2O4中的Li＋脱出进入腔室2，电极2 为阴极，电极反
应式为：2H2O＋O2＋4e－===4OH－，提高了腔室2 中LiOH 的浓度，D 错误。
