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专题26 电化学中的离子交换膜
1．离子交换膜的类型与作用
(1)交换膜类型及特点
交换膜类型
允许通过的离子及移动方向
说明
通性
阳离子交换膜
阳离子移向电解池的阴极或原电池的正极
阴离子和气体不能通过
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
阴离子交换膜
阴离子移向电解池的阳极或原电池的负极
阳离子和气体不能通过
质子交换膜
质子移向电解池的阴极或原电池的正极
只允许H＋通过
双极膜
中间层中的H2O 解离出H＋和OH－，H＋移
向原电池的正极或电解池的阴极，OH－移
向原电池的负极或电解池的阳极
H＋移向阴极，OH－移
向阳极
(2)离子交换膜的作用
①平衡左、右两侧电荷，得到稳定电流
甲池中发生反应Zn－2e－＝Zn2＋，导致c(Zn2＋)增大，乙池中发生反应：Cu2＋＋2e－＝Cu，导致c(Cu2
＋)减小，而阳离子交换膜只允许阳离子和分子通过，故要得到稳定的电流，甲池中的Zn2＋通过离子
交换膜进入乙池，保持溶液中的电荷平衡，而阴离子并不通过交换膜，所以c(SO)保持不变
②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
电解饱和食
盐水
过程
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－＝Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH
分析
－，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
③制备某些特定产品
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
原理如图所示
图中离子移动的方向是Na＋(阳离子)穿过阳离子交换膜向左池移动，左池为阴极室，a 为阴极；SO(阴
离子)穿过阴离子交换膜向右池移动，右池为阳极室，b 为阳极， 左池中阴极电极反应式：
2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，导致阴极区域c(OH－)增大，放置阳离子交换膜可让Na＋向阴极定向移
动，从而产生高浓度的NaOH 溶液。右池中阳极电极反应式：SO－2e－＋H2O＝SO＋2H＋，阳极室中
阴离子交换膜可使SO 移向阳极，而发生上述反应，故在阳极区产生高浓度的硫酸
(3)离子交换膜的判断
判断
方法
首先判断隔膜的用途是制取物质还是避免电极产物之间发生反应，然后根据电解质溶液呈电
中性的原则，判断膜的类型。方法如下：先明确电极产物，写出阴、阳两极上的电极反应；
再依据电极反应式判断该电极附近哪种离子有剩余，结合溶液呈电中性的原则，判断离子移
动的方向，确定离子交换膜的类型
锌碘单液流电池，其原理如图所示
分析
负极：Zn－2e－===Zn2＋，阳离子浓度增大，为平衡电荷，Cl－移向A 区，M 为阴离子交换膜
正极：I2＋2e－===2I－，阴离子浓度增大，为平衡电荷，K＋移向B 区，N 为阳离子交换膜
(4)多膜电解池方程式书写及分析
①双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水)
阳极室
HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋
或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋
吸收液
(或污水)
Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSO 和SO 穿过阴膜
进入阴极室(右室)
阴极室
2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑、HSO＋OH－===SO＋H2O
产品
阳极室：较浓的硫酸；阴极室：左室亚硫酸钠
②三膜四室制备硼酸[H3BO3(一元弱酸)]
阳极室
2H2O－4e－===O2↑＋4H＋
阴极室
4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－
原料室
B(OH)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室
产品室
H＋＋B(OH)===H3BO3＋ H2O
2．双极膜：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。双极膜示意图：
3．解答含膜电池题的思维模板
(1)第一步：判断装置类型。根据有无外加电源，判断是电解池还是原电池
(2)第二步：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，判断隔膜允许哪种离子通过
(3)第三步：分析隔膜作用。根据题给信息分析隔膜的作用是平衡电荷，还是让离子选择性通过避免副反应，或
为了生成特定物质
(4)第四步：写出电极反应。根据电极类型，交换膜两侧离子变化，电荷变化或离子迁移方向等综合信息书写电
极反应式，最后做出综合推断或计算
1．目前可采用“双极膜组“电渗析法淡化海水，同时获得副产品A 和B，其模拟工作原理如图所示。M 和N
为离子交换膜，在直流电作用下(BP)复合层间的H2O 解离成H＋和OH－，作为H＋和OH－的离子源。下列说法
正确的是( )
A．X 电极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
B．“双极膜组”电渗析法可应用于从盐溶液(MX)制备相应的酸(HX)和碱(MOH)
C．M 为阳离子交换膜，N 为阴离子交换膜，BP 膜作用是选择性通过Cl－和Na＋
D．电路中每转移0.5 mol 电子，理论上获得副产品A 和B 各0.25 mol
2．某化学兴趣小组，根据电化学原理，设计出利用KCl、NaNO3为原料制取KNO3和NaCl 的装置如图。A、C
代表不同类别的选择性离子通过膜。下列有关说法正确的是( )
A．C 为阳离子交换膜 B．M 和N 均可采用纯铜作为电极材料
C．M 和N 电极产生气体的体积比为2∶1 D．电解总反应：KCl＋NaNO3=====KNO3＋NaCl
3．双膜碱性多硫化物空气液流二次电池可用于再生能源储能和智能电网的备用电源等，电极 Ⅰ 为掺杂Na2S2
的电极，电极 Ⅱ 为碳电极。电池工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．离子交换膜a 为阳离子交换膜，离子交换膜b 为阴离子交换膜
B．放电时，中间储液器中NaOH 的浓度不断变大
C．充电时，电极Ⅰ的电极反应式为2S－2e－===S
D．充电时，电路中每通过1 mol 电子，阳极室溶液质量理论上增加9 g
4．如图所示电解装置中，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 极电势低于b 极电势 B．交换膜c 为质子交换膜
C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变小 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，外电路中通过0.03 mol 电子
5．Adv.Mater 报道我国科学家耦合光催化/电催化分解水的装置如图，催化电极时产生电子和空穴(空穴指共价键
上流失一个电子留下空位的现象，用h＋表示)，下列有关说法错误的是( )
A．光催化装置实现了光能向化学能的转化
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电催化装置阳极电极反应式 4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑
D．光催化装置中，每生成 0.1 g 氢气，产生空穴h＋的数目为0.1NA
6．高锰酸钾是一种常用的强氧化剂，在临床医学上可以用作消毒剂，可以杀菌止痛。如图是电化学法制备高锰
酸钾的装置图。下列说法正确的是( )
A．中间的离子交换膜是阴离子交换膜
B．每转移1 mol 电子，Y 极放出112 mL 气体
C．X 极的电极反应式为MnO＋e－===MnO
D．当有2 mol 电子转移时，氧化产物与还原产物的比值为2 1∶
7．如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法不正确的是( )
A．电子由a 极经导线流向b 极 B．电池工作一段时间后，右室溶液的pH 增大
C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D．b 极发生还原反应
8．ClO2是国家卫健委专家推荐的高效、安全的消毒用品。某电解法制备ClO2的装置如图，下列有关说法错误
的是( )
A．离子交换膜为阳离子交换膜
B．生成NCl3和H2的物质的量之比为1 3∶
C．发生器中生成的X 溶液的主要溶质为NaCl 和NaOH
D．a 电极为电源的正极
9．退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，
也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的母液中的溶质主要是Na2SO4，可根据电化学原理
采用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)组合技术处理沉锂后的母液，实现废水的净化和资源回收(如图所示)。下
列说法错误的是( )
A．双极膜(BP)可有效阻隔Na＋和SO 的通过，膜A 为阴离子交换膜
B．阳极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高
D．当阳极上放出22.4 L(标准状况)气体时，该装置有2 mol H2SO4和4 mol NaOH 生成
10．以浓差电池(电解质溶液浓度不同造成电势差)为电源，用石墨作电极将NH3转化为高纯H2的装置如图。下
列说法错误的是( )
A．Cu(1)的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
B．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
C．工作时，M 电极附近溶液的pH 降低
D．电解停止时，理论上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g
11．电渗析法淡化海水装置示意图如下，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜相间排列，将电解槽分隔成多
个独立的间隔室，海水充满在各个间隔室中。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被
浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水的分离。下列说法正确的是( )
A．离子交换膜b 为阳离子交换膜
B．各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水
C．通电时，电极1 附近溶液的pH 比电极2 附近溶液的pH 变化明显
D．淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值
12．我国科学家设计了CO2与氯碱耦合电解池装置如图。这种方法的优点是可以得到氯气和氢氧化钠，实现与
氯碱工业的联合。下列说法正确的是( )
A．离子交换膜为阴离子交换膜
B．工作一段时间阴极附近溶液的pH 减小
C．电解总化学反应方程式为：CO2＋2NaCl＋H2O=====HCOONa＋Cl2＋NaOH
D．标准状况下，每生成2.24 L Cl2，溶液中通过的电子为0.2 mol
13．电解法制备Cu2O 的装置如图所示，已知生成Cu2O 的反应为Cu2Cl2＋2OH－===Cu2O＋H2O＋2Cl－，下列说
法错误的是( )
A．铂电极连接电源的负极 B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．铜电极反应为2Cu－2e－＋2Cl－===Cu2Cl2 D．制备7.2 g Cu2O，阴极区溶液质量减少0.1 g
14．八钼酸铵[(NH4)4Mo8O26]可用于染料、催化剂、防火剂等。该化合物可通过电渗析法获得，工作原理如图。
下列说法错误的是( )
A．a 连接电源正极 B．生成Mo8O 的反应为8MoO＋12H＋===Mo8O＋6H2O
C．电解一段时间后，b 极附近氨水的浓度减小 D．双极膜附近的OH－移向左侧
15．用锂硫电池处理含有氯化铵的废水装置如图，锂硫电池工作原理：16Li＋S8
8Li2S。下列说法正确的是
( )
A．a 电极与锂硫电池的正极相连
B．c、e 为阴离子交换膜，d 为阳离子交换膜
C．当锂硫电池中消耗32 g 硫时，N 室增加的离子总物质的量为4 mol
D．出口一和出口二物质分别为H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液
16．用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装的电解池可实现大电流催化电解氯化铵废水，同时制得盐酸和氨水
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，装置如图所示(M、N 均
为惰性电极)。下列说法正确的是( )
A．a 膜是阳离子交换膜，b 膜是阴离子交换膜
B．Ⅰ室生成氨水，Ⅱ室生成盐酸
C．每生成0.1 mol HCl，双极膜处共有0.2 mol H2O 解离
D．与平面结构相比，“卯榫”结构双极膜表面积大，更有利于电子通过
17．粗镍中含有Ni 及少量Cu、Fe、Pb 和Ag、Au。工业上，用如图所示的流动隔膜式电解槽精炼粗镍，以硫
酸镍和少量氯化镍混合溶液作电解液，电解液中的Cl－能较有效地阻止电极钝化。已知：①实验条件下，
Fe、Ni 及少量Pb 以离子形式进入极液；②金属性：Fe＞Ni＞Pb。下列说法正确的是( )
A．“净化”的目的主要是除去Fe2＋ B．“隔膜”是阳离子交换膜，将两种极液隔开
C．“粗镍”与电源正极相连，“纯镍”与电源负极相连 D．电解相同时间，阴阳两极质量变化相等
18．一种FeBr2－Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。下列说法错误的是( )
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FeBr2
A．X 膜、Y 膜均为阴离子交换膜
B．充电过程中，Ⅱ室中的NaBr 溶液和Ⅲ室中的Br2溶液浓度均逐渐增大
C．放电过程的总反应为2FeBr2＋Br2===2FeBr3
D．放电时，Ⅲ室中1 mol Br2参加反应，此时Ⅰ室中c(Fe3＋)∶c(Fe2＋)＝1 3∶，则起始Ⅰ室中含8 mol FeBr2
19．在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O 解离为H＋和OH－。某技术人员利用双极膜(膜c、膜d)和离子
交换膜高效制备H2SO4和NaOH，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电势：N 电极＜M 电极
B．双极膜膜c 输出H＋，膜a、膜e 为阴离子交换膜
C．N 极电极反应式为2H2O＋2e－===H2＋2OH－
D．当电路中通过1 mol e－时，整套装置将制得1 mol H2SO4
20．利用微生物电化学处理有机废水，同时可淡化海水并获得酸碱。现以NaCl 溶液模拟海水、采用惰性电极，
用如图所示的装置处理有机废水(以含有机酸CH3COOH 溶液为例)，在直流电场作用下，双极膜间的水解离成
H＋和OH－。下列说法正确的是( )
A．阳极反应式为CH3COOH＋8OH－－8e－===2CO2↑＋6H2O
B．膜a 为阴离子交换膜，膜b 为阳离子交换膜
C．产品室生成的物质为NaOH
D．当阴极产生11.2 L 气体时，理论上可除去模拟海水中5.85 g NaCl
21．在直流电源作用下，双极膜中间层中的H2O 解离为H＋和OH－。某技术人员利用双极膜(膜c、膜d)和离子
交换膜高效制备H2SO4和NaOH，工作原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．电势：N 电极＜M 电极
B．双极膜膜c 输出H＋，膜a、膜e 为阴离子交换膜
C．N 极电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．当电路中通过1 mol e－时，整套装置将制得1 mol H2SO4
22．我国科学家开发出在碱性海水里直接电解制氢的技术，工作原理如图1 所示。MnOx隔水薄膜可以起到阻挡
Cl－与电极催化剂活性中心接触的作用，离子交换膜选择性透过在电极A 反应的物质，电极A 含有M 金属催
化剂，发生的电极反应过程如图2 所示。下列说法不正确的是( )
A．A 极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．每转移2 mol 电子，理论上电极B 产生0.5 mol 气体
D．去掉MnOx隔水薄膜后电极A 会产生Cl2
1．（2025·江苏卷）以稀
为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为
。下
列说法正确的是
A．电极a 上发生氧化反应生成
B．
通过质子交换膜从右室移向左室
C．光解前后，
溶液的
不变
D．外电路每通过
电子，电极b 上产生
2．（2025·广东卷）某理论研究认为：燃料电池(图b)的电极Ⅰ和Ⅱ上所发生反应的催化机理示意图分别如图a
和图c，其中
获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上
A．负极反应的催化剂是ⅰ
B．图a 中，ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最低
C．电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变
D．相同时间内，电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数相同
3．（2025·广东卷）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上
减少；电极材料每转移
1mol 电子，对应的理论容量为
。下列说法错误的是
A．充电时Ⅱ为阳极
B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH 降低
C．放电时负极反应为：
D．充电时16gS 能提供的理论容量为
4．（2025·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电解过程中，
向左室迁移
B．电解过程中，左室中
的浓度持续下降
C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b 处，试纸先变红后褪色
D．
完全转化为
的电解总反应：
5．（2025·云南卷）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
解离的
和
在电场
作用下向两极迁移。除硼原理：
。下列说法错误的是
A．Pt 电极反应：
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
，同时Ⅱ室最多生成
6．（2025·河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以
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
减小
C．电极b 上发生的电极反应式为
D．若海水用
溶液模拟，则每脱除
，理论上可回收
7．（2025·陕西、山西青海、宁夏卷）我国科研人员采用图示的电解池，由百里酚(TY)合成了百里醌(TQ)。电
极b 表面的主要反应历程见图(灰球表示电极表面催化剂)，下列说法错误的是
A．电解时，
从右室向左室移动
B．电解总反应：
C．以
为原料，也可得到TQ
D．用
标记电解液中的水，可得到
8．(2024·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Li+有机溶液。放电过程中产生
(CF3SO2)2NLi，充电过程中电解LiCl 产生Cl2。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1 mol Cl2，需消耗2 mol Li
D．放电时总反应：6Li＋N2＋4CF3SO2Cl===2(CF3SO2)2NLi＋4LiCl
9．(2024·湖北卷)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
10．(2024·重庆卷)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将CO2电催化转化为甲酸，如图是电解装
置示意图。下列说法正确的是( )
A．电解时电极N 上产生OH－ B．电解时电极M 上发生氧化反应
C．阴、阳离子交换膜均有两种离子通过
D．总反应为2CO2＋2H2O=====2HCOOH＋O2
11．(2023·湖北卷)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Cl2生成且KOH 溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为x mol·h－1。下列说法错误的是( )
A．b 电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 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2x mol·h－1
12．(2023·广东卷)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( )
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KOH 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
13．(2022·全国甲卷)一种水性电解液Zn－MnO2离子选泽双隔膜电池如图所示(KOH 溶液中，Zn2+以Zn(OH)
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SO 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)＋Mn2+＋2H2O
答案及解析
1．B。解析：由BP 双极膜中H＋、OH－移动方向可知：X 电极为电解池的阳极，电极反应式为：2Cl－－2e－
===Cl2↑；Y 电极为阴极，电极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，电解总反应为2H2O＋2Cl－=====Cl2↑＋H2↑＋2OH
－。精制盐水中Na＋经过M 离子交换膜移向产品A 室，与BP 双极膜中转移过来的OH－结合生成NaOH，所以
M 膜为阳离子交换膜，盐室中Cl－经过N 离子交换膜移向产品B 室，与BP 双极膜中转移过来的H＋结合生成
HCl，所以N 膜为阴离子交换膜。A．由以上分析知，X 电极反应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑；Y 电极为阴极2H＋
＋2e－===H2↑，故A 错误；B.“双极膜组”电渗析法从NaCl 溶液获得酸(HCl)和碱(NaOH)，故B 正确；C.由题意
可知：精制盐水中Na＋经过M 离子交换膜移向产品A 室，Na＋与BP 双极膜中转移过来的OH －结合生成
NaOH，所以M 膜为阳离子交换膜，Cl－经过N 离子交换膜移向产品B 室，与BP 双极膜中转移过来的H＋结合
生成HCl，所以N 膜为阴离子交换膜，BP 膜作用是选择性通过H＋和OH－，故C 错误；D.阳极反应式为电极反
应式为：2Cl－－2e－===Cl2↑，电路中每生成1 mol Cl2，转移电子2 mol，理论上获得副产品A(NaOH 溶液)和
B(HCl 溶液)各2 mol，则电路中每转移0.5 mol 电子，理论上获得副产品A 和B 各0.5 mol，故D 错误；故选B。
2．C。解析：根据出口的溶液，电极M 为电解池的阴极，水在阴极放电生成氢气和氢氧根离子，电极附近阴离
子电荷数大于阳离子，氯离子通过阴离子交换膜C 进入左侧产品室C 和A 之间，导致流入硝酸钠溶液的原料室
中的钠离子通过阳离子交换膜A 进入左侧产品室C 和A 之间，硝酸根离子通过阴离子交换膜C 进入中间产品室
C 和A 之间，N 电极为电解池阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极附近阳离子电荷
数大于阴离子，钠离子通过阳离子交换膜A 进入右侧产品室C 和A 之间，导致流入氯化钾溶液的原料室中的氯
离子通过阴离子交换膜C 进入右侧产品室C 和A 之间，钾离子通过阳离子交换膜A 进入中间产品室A 和C 之
间，电解的总反应为2H2O=====2H2↑＋O2↑，M 电极生成氢气，N 电极生成氧气，产生气体的体积比为2 1∶，C
正确。
3．C。解析：由图分析可知，电极 Ⅱ 为碳电极，放电时，氧气发生还原反应生成氢氧根离子：O2＋2H2O＋4e
－===4OH－，为正极，则电极 Ⅰ 为负极，发生氧化反应：2S－2e－===S；正极区氢氧根离子向左侧移动，离子
交换膜b 为阴离子交换膜，负极区钠离子向右侧移动，离子交换膜a 为阳离子交换膜，中间储液器中NaOH 的
浓度不断变大，A、B 正确；充电时，电极 Ⅰ 为阴极，得到电子发生还原反应，C 错误；充电时，电极 Ⅱ 为
阳极，反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电路中每通过1 mol 电子，中间储液器有1 mol 氢氧根离子进入阳极
室，同时生成0.25 mol 氧气，阳极室溶液质量理论上增加17 g－8 g＝9 g，D 正确。
4．D。解析：由题意可知，石墨电极Ⅱ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，
氢离子通过质子交换膜c 进入中间室，与氧化铁反应生成铁离子和水，则a 为直流电源的负极、b 为正极，A、
B 正确；石墨电极Ⅰ为阴极，铜离子在阴极得到电子发生还原反应生成铜，氯离子通过阴离子交换膜进入中间
室，所以随着电解的进行，氯化铜溶液浓度变小，C 正确；氧化铁与氢离子反应生成铁离子和水，0.01 mol 氧
化铁溶解消耗氢离子的物质的量为0.06 mol，则0.01 mol 氧化铁溶解，外电路中通过0.06 mol 电子，D 错误。
5．B。解析：由图可知，光催化装置中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑、3I－＋2h＋===I，总反应为2H＋＋
3I=====H2↑＋I，电催化装置中与直流电源负极相连的电极为电解池的阴极，碘三离子在阴极得到电子发生还原
反应生成碘离子，与正极相连的电极为阳极，氢氧根离子在阳极得到空穴发生氧化反应生成氧气和水，阳极室
的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极室，光催化和电催化协同循环的总反应为碘离子做催化剂的作用下水光照
分解生成氢气和氧气。A．由分析可知，光催化装置中发生的总反应为2H＋＋3I－=====H2↑＋I，该装置实现了
光能向化学能的转化，故A 正确；B.由分析可知，电催化装置中，阳极室的阳离子通过阳离子交换膜进入阴极
室，故B 错误；C.由分析可知，电催化装置中，与正极相连的电极为阳极，氢氧根离子在阳极得到空穴发生氧
化反应生成氧气和水，电极反应式为4OH－＋4h＋===2H2O＋O2↑，故C 正确；D.由得失电子数目守恒可知，光
催化装置中，每生成 0.1 g 氢气，产生空穴的数目为×2×NA mol－1＝0.1NA，故D 正确；故选B。
6．D。解析：根据装置图可知，X 极由K2MnO4制备KMnO4，发生氧化反应，X 为阳极，电极反应式为MnO－
e－===MnO，C 错误；Y 为阴极，阴极发生还原反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，则K＋向Y 极移动，故离子交
换膜为阳离子交换膜，A 错误；由于未注明温度和压强条件，不能进行计算，B 错误；X 极由K2MnO4 生成
KMnO4，每生成1 mol KMnO4转移1 mol 电子，Y 极发生还原反应2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，每生成1 mol H2
转移2 mol 电子，故转移相等物质的量的电子，氧化产物与还原产物的比值为2 1∶，D 正确。
7．C。解析：从图中可以看出，在a 极，CN－转化为CO 和N2，CN－发生氧化反应，a 极为负极，则b 极为正
极，发生还原反应，则电子由a 极经导线流向b 极，A、D 正确；电池工作时，b 极发生反应2H＋＋2e－
===H2↑，溶液中H＋被消耗，右室溶液的pH 增大，B 正确；海水中的Cl－透过离子交换膜移向负极，则交换膜
Ⅰ为阴离子交换膜，海水中的Na＋透过离子交换膜移向正极，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C 错误。
8．A。解析：装置图右侧电极产生氢气，说明发生还原反应，应为阴极，则b 为电源负极，则a 连接的电极为
阳极，a 为电源正极，溶液中的Cl－通过离子交换膜移向左侧，则离子交换膜为阴离子交换膜，A 错误，D 正
确；电解池总反应为NH＋2H＋＋3Cl－=====NCl3＋3H2↑，则生成NCl3与H2的物质的量之比为1 3∶，B 正确；
NC13与NaClO2溶液反应的化学方程式为NCl3＋6NaClO2＋3H2O===6ClO2↑＋NH3↑＋3NaCl＋3NaOH，则发生器
中生成的X 溶液的主要溶质为NaCl、NaOH，C 正确。
9．D。解析：根据装置出口的溶液可知，利用双极膜(BP)与离子交换膜(A、C)之间生成硫酸和氢氧化钠，可实
现沉锂后的含硫酸钠的母液废水的净化和资源回收，则双极膜(BP)能有效阻隔Na＋和SO 的通过，根据图中
Na＋、SO 移动方向可知，膜A 为阴离子交换膜，膜C 为阳离子交换膜，A 正确；根据离子的放电顺序可知，阴
阳极上都是水放电，B 正确；阳极与直流电源的正极相连，阴极与直流电源的负极相连，阳极上的电势比阴极
上的高，C 正确；当阳极上放出22.4 L O2(标准状况)时，外电路中转移4 mol 电子，该装置中有2 个阴离子交换
膜和2 个阳离子交换膜，每个阴离子交换膜有2 mol SO 通过，每个阳离子交换膜有4 mol Na＋通过，即该装置
有4 mol H2SO4和8 mol NaOH 生成，D 错误。
10．B。解析：以浓差电池为电源，以石墨为电极将NH3转化为高纯H2，M 电极上，NH3转化为N2，N 元素化
合价升高，发生氧化反应，M 电极为阳极，则N 电极为阴极，Cu(1)为正极，Cu(2)为负极。Cu(1)为正极，正极
发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，故A 正确；M 电极为阳极，发生电极反应：2NH3－6e－＋6OH－===N2↑＋6H2O，
消耗了OH－，则丙室内阴离子浓度降低，N 电极为阴极，发生电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，丁室内阴
离子浓度增大，为保持两侧电荷守恒，可以是丙室中钾离子进入乙室，则离子交换膜为阳离子交换膜，也可以
是乙中氢氧根离子进入丙室，则离子交换膜可以为阴离子交换膜，故B 错误；电极M 为阳极，发生电极反应：
2NH3－6e－＋6OH－===N2↑＋6H2O，消耗了OH－，碱性减弱，pH 降低，故C 正确；电池从开始工作到停止放电，
正极区硫酸铜溶液的浓度同时由2.5 mol·L－1降低到1.5 mol·L－1，负极区硫酸铜溶液同时由0.5 mol·L－1升到1.5
mol·L－1，正极反应可还原Cu2＋的物质的量为2 L×(2.5－1.5) mol·L－1＝2 mol，正极质量增加128 g，电路中转移
4 mol 电子，负极反应：Cu－2e－===Cu2＋，转移4 mol 电子时，负极消耗2 mol Cu 单质，质量减少128 g，理论
上Cu(1)和Cu(2)电极的质量差为256 g，故D 正确。
11．B。解析：A 项，由题图分析可知，电极1 为电解池的阳极，氯离子放电生成氯气，电极反应为
2Cl－－2e－===Cl2↑，电极2 为阴极，溶液中氢离子得到电子生成氢气，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，
离子交换膜a 是阳离子交换膜，离子交换膜b 是阴离子交换膜，错误；B 项，结合阴、阳离子的移动方向可知，
各间隔室的排出液中，①③⑤⑦为淡水，正确；C 项，通电时，阳极电极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极电
极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电极2 附近溶液的pH 比电极1 附近溶液的pH 变化明显，错误；D 项，
淡化过程中，得到的浓缩海水可以提取氯化钠、镁、溴等，有使用价值，错误。
12．C。解析：由图示可知，阴极的电极反应式为：CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－，阳极的电极反应式
为：2Cl－－2e－===Cl2↑，电解总化学反应方程式为：CO2＋2NaCl＋H2O=====HCOONa＋Cl2＋NaOH，C 正确；
阴极区域生成OH－，Na＋从阳极区域通过交换膜进入阴极区，所以该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴
离子通过，采用阳离子交换膜，可以提高NaOH 的产量和纯度，A 错误；阴极产生OH－，工作一段时间阴极附
近pH 变大，B 错误；电子不能通过溶液，D 错误。
13．D。解析：由题意可知，铜电极为电解池的阳极，氯离子作用下，铜在阳极失去电子发生氧化反应生成
Cu2Cl2，铂电极为阴极，水分子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，放电生成的氢氧根离子
通过阴离子交换膜进入阳极区。铂电极为连接电源负极的阴极，故A 正确；电解池工作时，氢氧根离子通过阴
离子交换膜进入阳极区，故B 正确；铜电极为电解池的阳极，氯离子作用下，铜在阳极失去电子发生氧化反应
生成Cu2Cl2，电极反应式为2Cu－2e－＋2Cl－===Cu2Cl2，故C 正确；结合得失电子数目守恒可知，电解制备得
到7.2 g 氧化亚铜时，阴极区溶液减少水的质量为2××18 g·mol-1＝1.8 g，故D 错误。
14．C。解析：由图可知，b 为阴极，水放电生成氢气和氢氧根离子，a 为阳极，连接电源正极，水放电生成氧
气和氢离子，A 正确；双极膜解离出的氢离子向阴极移动和MoO 反应生成Mo8O：8MoO＋12H＋===Mo8O＋
6H2O，B 正确；电解一段时间后，b 极附近生成的氢氧根离子和左侧迁移过来的铵根离子结合生成一水合氨，
氨水的浓度增大，C 错误；阴离子向阳极迁移，双极膜附近的OH－移向左侧，D 正确。
15．C。解析：电池放电时，Li 电极失去电子变为Li＋，发生氧化反应，则Li 为负极，硫为正极，正极发生的
电极反应为S8＋16e－===8S2-，由图可知，N 室氯化钠浓度变大，故b 极区钠离子向N 室移动，M 室氯离子向N
室移动，e 为阳离子交换膜，d 为阴离子交换膜，b 为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，故出口二
物质为硫酸，a 为阴极，与锂硫电池的负极相连，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，铵根离子从M 室向左侧迁
移，c 为阳离子交换膜，A、B 错误；根据正极电极反应式可知，消耗32 g 硫，转移2 mol 电子，有2 mol 钠离
子和2 mol 氯离子向N 室移动，N 室增加的离子总物质的量为4 mol，C 正确；出口一和出口二物质分别为铵
盐、硫酸，D 错误。
16．C。解析：A.阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，氯离子透过a 膜进入Ⅰ室，铵根离子透过b 膜进入Ⅱ
室，a 膜是阴离子交换膜、b 膜是阳离子交换膜，故A 错误；B.阳离子向阴极移动、阴离子向阳极移动，氯离子
透过a 膜进入Ⅰ室，铵根离子透过b 膜进入Ⅱ室，可知在Ⅰ、Ⅱ两室分别得到盐酸和氨水，故B 错误；C.生成
0.1 mol HCl，Ⅰ室处双极膜有0.1 mol H2O 解离、Ⅱ室处双极膜有0.1 mol H2O 解离，所以双极膜处共有0.2 mol
H2O 解离，故C 正确；D.与平面结构的双极膜相比，“卯榫”结构增大双极膜面积，可提高产品生成速率，电
子不能通过双极膜，故D 错误。
17．C。解析：A.由于氧化性：Ni2＋>Fe2＋，Fe2＋在阴极不放电，阴极的电极反应为Ni2＋＋2e－===Ni，故Fe2＋不
需要除去，A 错误；B.使用隔膜电解槽的主要目的是防止进入极液Ⅰ的少量Pb2＋直接在阴极放电，将极液Ⅰ除
去Pb2＋净化后，再回到阴极，可得到更纯的Ni，故不能使用阳离子交换膜，B 错误；C.由A 项分析知，“粗
镍”与电源正极相连，“纯镍”与电源负极相连，C 正确；D.阳极质量减少是因为Fe、Ni、Pb 溶解，而阴极质
量增加是因为Ni 析出，二者质量不相等，D 错误。
18．B。解析：由图可知，放电时，M 极亚铁离子失去电子发生氧化反应生成铁离子，为负极；N 极溴单质得
到电子发生还原反应生成溴离子，为正极；充电时M 为阴极、N 为阳极；A.起始时Ⅰ室(含储液罐)中只含
FeBr2，则在反应过程中，应该为溴离子通过X、Y 膜使得各室中溶液呈电中性，故X 膜、Y 膜均为阴离子交换
膜，A 正确；B.充电过程中，阴极M 极铁离子得到电子发生还原反应、阳极N 极溴离子失去电子发生氧化反应，
总反应为2Fe3＋＋2Br－===2Fe2＋＋Br2，溴离子由阴极向阳极迁移，则Ⅱ室中的NaBr 溶液浓度不变、Ⅲ室中的
Br2溶液浓度逐渐增大，B 错误；C.由分析可知，放电过程的总反应为2FeBr2＋Br2===2FeBr3，C 正确；D.放电
时，Ⅲ室中1 mol Br2参加反应，则转移2 mol 电子，M 极反应为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋，生成2 mol 铁离子，此
时Ⅰ室中
c(Fe3＋)∶c(Fe2＋)＝1 3∶，则亚铁离子为6 mol，那么根据铁元素守恒可知，起始Ⅰ室中含2 mol＋6 mol＝8 mol
FeBr2，D 正确。
19．D。解析：装置中电极反应和离子迁移情况如图所示：
根据上述分析知，M 极为阴极，N 极为阳极，则电势：N 电极>M 电极，A、B、C 错误；根据上述分析知，当
电路中通过1 mol e－时，N 极生成0.5 mol H2SO4，同时在膜b 和膜c 之间的区域生成0.5 mol H2SO4，故整套装置
将制得1 mol H2SO4，D 正确。
20．A。解析：由题图知，阳极上CH3COOH 失去电子生成CO2，阴极上氢离子得电子生成氢气，该电解池是利
用微生物电化学处理有机废水，同时可淡化海水并获得酸碱，则氢离子通过双极膜进入产品室，氯离子通过膜
b 进入产品室，则膜b 为阴离子交换膜，产品室生成的物质为盐酸；膜a 为阳离子交换膜，钠离子从此进入阴极，
得到产品氢氧化钠，据此分析作答。由题图知，阳极上CH3COOH 失去电子生成CO2，电极反应式为CH3COOH
＋8OH－－8e－===2CO2↑＋6H2O，故A 正确；由分析可知，膜a 为阳离子交换膜，膜b 为阴离子交换膜，故B 错
误；氢离子通过双极膜进入产品室，氯离子通过膜b 进入产品室，产品室生成的物质为盐酸，故C 错误；未说
明11.2 L 气体所处的温度和压强，无法计算其物质的量，故D 错误。
21．D。解析：该电解池可以高效制备H2SO4和NaOH，则M 极区得到NaOH，N 极区得到H2SO4。故M 极的电
极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，膜a 是阳离子交换膜，Na＋通过膜a 进入M 极区，膜b 是阴离子交换
膜，SO 通过膜b 进入膜b 和膜c 之间的区域与双极膜膜c 输出的H＋结合生成H2SO4；N 极的电极反应式为2H2O
－4e－===4H＋＋O2↑，膜f 是阴离子交换膜，SO 通过膜f 进入N 极区，膜e 是阳离子交换膜，Na＋通过膜e 进入
膜e 和膜d 之间的区域与双极膜膜d 输出的OH－结合，生成NaOH。根据上述分析知，M 极为阴极，N 极为阳
极，则电势：N 电极>M 电极，A、B、C 错误；根据上述分析知，当电路中通过1 mol e－时，N 极生成0.5 mol
H2SO4，同时在膜b 和膜c 之间的区域生成0.5 mol H2SO4，故整套装置将制得1 mol H2SO4，D 正确。
22．C。解析：由图2 可知，M 金属催化剂催化OH－在电极A 上发生失电子的氧化反应，电极反应式为4OH－
－4e－===O2↑＋2H2O，A 正确；电极A 为阳极，电极B 为阴极，根据电解的目的是制H2知阴极反应为2H2O＋
2e－===H2↑＋2OH－，故离子交换膜应允许参与电极A 反应的OH－通过，为阴离子交换膜，B 正确；每转移2
mol 电子，理论上电极B 产生1 mol H2，C 错误；去掉MnOx隔水薄膜，海水中的Cl－会在电极A 上失去电子生
成Cl2，D 正确。
1.【答案】A
【分析】光解过程中，电极a 上电子流出，发生氧化反应，a 为负极，电极反应式为：
；
电极b 上电子流入，发生还原反应，b 为正极，电极反应式为：
。
【详解】A．根据分析，电极a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为：
，生成物有
O2，A 正确；
B．原电池中阳离子向正极移动，电极a 上生成
，电极b 上消耗
，
通过质子交换膜从左室移向右室，B
错误；
C．在探究溶液浓度变化时，不仅要关注溶质的变化，也要关注溶剂的变化，在光解总反应是电解水，
溶液中
减少，
溶液浓度增大，pH 减小，C 错误；
D．生成
，转移2mol 电子，外电路通过0.01mol 电子时，电极b 上生成
，D 错误；
答案选A。
2.【答案】C
【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负极，
电极方程式为：
；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：
。
【详解】A．由分析可知，氧气发生还原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A 错误；
B．图a 中，ⅰ到ⅱ过程为
获得第一个电子的过程，根据题中信息，
获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到
ⅱ过程的活化能一定最高，B 错误；
C．氢气发生氧化反应，做负极，电极方程式为：
，同时，反应负极每失去1 个电子，就会有一
个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工作过程中，负极室的溶液质量保持不变，C 正确；
D．由图a、c 可知，氧气催化循环一次需要转移4 个电子，氢气催化循环一次需要转移2 个电子，相同时间内，
电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D 错误；
故选C。
3.【答案】B
【分析】放电时，电极Ⅱ上
减少，说明MnO2转化为Mn2+，化合价降低，发生还原反应，为原电池的正
极，由于电解质溶液为MnSO4，故电解质应为酸性溶液，正极反应为：
；则电
极Ⅰ为原电池负极，MnS 失去电子生成S 和Mn2+，负极反应为：
。
【详解】A．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A 正确；
B．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：
，反应消耗
，溶液的
pH 升高，B 错误；
C．由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：
，C 正确；
D．根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为
，每消耗16gS，即0.5molS，转移1mol
电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A h
⋅，D 正确；
故选B。
4.【答案】B
【分析】由图可知，左侧发生
，N 元素化合价下降，则左侧是阴极区，右侧发生
，
Cl 元素化合价上升，则右侧是阳极区，据此解答；
【详解】A．电解池中，阳离子向阴极移动，则，
向左室迁移，A 正确；
B．电解过程中，
先生成，再消耗，是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生成速率与消耗速率，无
法得出其浓度持续下降的结论，B 错误；
C．b 处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，故
能看到试纸先变红后褪色，C 正确；
D．左侧阴极总反应是
，右侧阳极总反应是
，将两电极反应相
加即可得到总反应，D 正确；
故选B。
5.【答案】C
【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt 电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为：
，阴极发生的反应为：
，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴
极方向移动，氯离子往阳极反向移动，据此解答。
【详解】A．由分析可知，Pt 电极为阳极，阳极发生的反应为：
，A 正确；
B．水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，降低了浓度，可
促进双极膜中水的电离，B 正确；
C．由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极反向移动，即钠离子
往右侧移动，通过Y 膜，则Y 膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X 膜，则X 膜为阴离子交换膜，C
错误；
D．Ⅳ室每生成
，则转移1mol 电子，有1mol 氢离子移到Ⅱ室中，生成
，D 正确；
故选C。
6.【答案】D
【分析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为
，右侧为阳极，电极反应为
，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子
透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ
为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。
【详解】A．由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A 错误
B．a 电极的反应为
，pH 变大，B 错误；
C．由分析可知，电极b 的反应为
，C 错误；
D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到
1molLiCl，D 正确；
故选D。
7.【答案】D
【分析】电极b 发生TY→TQ，发生加氧去氢的反应，发生氧化反应，b 为阳极，a 为阴极，阴极上氢离子得电
子生成H2，以此解题。
【详解】A．电解时阳离子向阴极移动，H+从右室向左室移动，A 正确；
B．根据转化关系图可知，电极b 中TY 是反应物，TQ 是生成物，电极a 上H+得电子生成H2，总反应方程式为：
，B 正确；
C．将TY(
)换成
为原料，仍然能够得到TQ(
)，C 正确；
D．根据右图可知，用
标记电解液中的水，可得到的18O 在环上甲基的邻位上
，D 错误；
答案选D。
8．D。解析：放电过程中产生(CF3SO2)2NLi，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(CF3SO2)2NLi 和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极；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(CF3SO2)2NLi，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Cl2：2Cl－－2e－＝
Cl2↑，锂离子在阴极得到电子发生还原生成锂单质：2Li+－2e－＝2Li，则理论上每生成1 mol Cl2，同时生成2
mol 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
(CF3SO2)2NLi 和LiCl ，负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，总反应为6Li ＋N2 ＋
4CF3SO2Cl===2(CF3SO2)2NLi＋4LiCl，D 正确；故选D。
9．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．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1
mol H+和1 mol OH－，故理论上生成1 mol H3N+CH2COOH 双极膜中有6 mol H2O 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。
10．D。解析：催化电极M 上二氧化碳得到电子发生还原反应和水生成甲酸根离子和氢氧根离子：CO2＋2e－＋
H2O===HCOO－＋2OH－，甲酸根离子和氢氧根离子通过阴离子膜加入中间室，氢氧根离子和氢离子生成水、甲
酸根离子和氢离子生成甲酸，则M 是阴极，那么N 是阳极，阳极水失去电子发生氧化反应生成氧气：2H2O－4e
－===O2↑＋4H＋，氢离子通过阳离子膜进入中间室；A．酸性条件下，电解时电极N 上水失去电子发生氧化反应
生成氧气：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A 错误； B．催化电极M 上二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸，
B 错误；C．由分析，阳离子交换膜有1 种离子通过，C 错误； D．由分析，总反应为二氧化碳和水生成甲酸
和氧气，D 正确；故选D。
11．D。解析：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。A 项，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 项，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 项，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 项，由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗
1molH2O，生成H2的速率为x mol·h－1，则补水的速率也应是x mol·h－1，故D 错误；故答案选D。
12．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NO＋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。
13．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)，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SO 向Ⅱ区移动，Ⅲ区消耗OH －，生成
Zn(OH)，Ⅱ区的SO 向Ⅲ区移动或Ⅲ区的K+向Ⅱ区移动。据此分析答题。A．根据分析，Ⅱ区的K+只能向Ⅰ区
移动，A 错误；B．根据分析，Ⅰ区的SO 向Ⅱ区移动，B 正确；C．MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋
4H＋===Mn2＋＋2H2O，C 正确；D．电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D 正
确；故答案选A。
