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第03 讲 电解池、金属的腐蚀与防护 目录 01 课标达标练 题型01 考查电解池原理 题型02 考查电解池原理的应用 题型03 考查电解池中离子交换膜 题型04 考查原电池与电解池综合 题型05 考查金属的腐蚀与防护 02 核心突破练 03 真题溯源练 01 考查电解池原理 1.（2025·黑龙江·一模）电解法制 溶胶的装置如图(a、b 为惰性电极)所示，电解反应为 。下列叙述错误的是 A．a 为阳极，电极反应为 B．b 极反应： C．随着电解反应进行，溶液的pH 逐渐增大 D．随着电解反应进行，溶液导电性逐渐增强 【答案】D 【解析】由图可知，a 接电源的正极，a 为阳极，电极反应为 ，A 正确；b 接电源的负 极，b 为阴极，电极反应式为 ；B 正确；氯化铝是强酸弱碱盐，溶 液呈酸性，随着电解反应进行，溶液中氢离子浓度逐渐减小，溶液的pH 逐渐增大，C 正确；由电解总反 应 知，随着电解反应进行，溶液中离子浓度逐渐减小，溶 液导电性逐渐减弱，D 错误；故选D。 2.（2025·辽宁·三模）某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如图所示，其中高选择性催化剂PRT 可抑制O2 产生。下列说法正确的是 A．a 是电源的负极 B．电解后海水pH 上升 C．理论上转移2mole-生成4gH2 D．阳极发生：Cl-＋H2O＋2e-=HClO＋H＋ 【答案】B 【分析】结合图示可知，钛网上海水中 、 发生失电子的氧化反应生成 ，钛网为阳极； 钛箔上生成 ，钛箔为阴极。 【解析】钛网为阳极，钛网与电源的 极相连，则 极为电源正极，A 错误；电解的主要总反应为 ，电解后海水中 浓度减小， 上升，B 正确；钛箔上生成 的电极反 应为 ，理论上转移 生成 ，生成 的质量为 ，C 错误；高选择性催化剂 可抑制 产生，则阳极的(主要)电极反应为海水中 发生失电子的氧化反应生成 ，电极反应 式为 ，D 错误；故选B。 02 考查电解池原理的应用 3.（2025·吉林·一模）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH 的原理如题图所示。下 列有关说法正确的是 A．Pt 片接电源负极 B．Sn 片上发生的电极反应式为CO2＋ -2e−=HCOO−＋ C．每产生1mol HCOO−，阳离子交换膜中有4 mol K+通过 D．电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低 【答案】D 【分析】CO2、 中碳元素的化合价分别为+4、+2，阴极发生还原反应，电极（Sn 电极）反应为 ，阳极（Pt 电极）生成O2： ，据此分析解答。 【解析】由分析知Pt 片为阳极，接电源正极，A 错误；由分析知，Sn 片为阴极，发生得电子的还原反应， 电极反应式应为 ，B 错误；由 反应可 知，每产生1mol ，转移2mol 电子，，有电荷守恒得，阳离子交换膜中有2 mol K+通过，C 错误； 阳极发生反应 反应，产生氢离子，消耗KHCO3，使KHCO3溶液浓度降低，D 正 确；故选D。 4.（2025·内蒙古·一模）己二腈[ ]是合成尼龙-66 的原料。可用电解丙烯腈( )的 方法合成己二腈，装置如图。已知：阳／阴极反应物的还原／氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电 能越少。下列说法正确的是 A．在阳极获得己二腈 B．电解过程中， 通过质子交换膜向阳极区移动 C．制得1mol 己二腈的同时，理论上会产生 D．若要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂 【答案】D 【分析】用电解丙烯腈( )的方法合成己二腈 [ ]过程中，C 元素化合价降低， 发生还原反应，则丙烯腈在阴极（左侧电极）发生反应： ，右侧 电极为阳极，水失去电子发生氧化反应： ； 【解析】由分析可知，丙烯腈在阴极发生还原反应生成己二腈，A 错误； 带正电荷，在电解过程中， 通过质子交换膜向阴极区移动，B 错误；由电极反应式可知，制得1mol 己二腈时，转移 ，生成 ，即产生 (标况下)，题中未指明标准状况下，C 错误；根据题中所给已知信息：阳/阴 极反应物的还原/氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少；阳极室反应物具有还原性，发生氧化 反应，则要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂，D 正确；故选D。 03 考查电解池中离子交换膜 5.（2025·辽宁·一模）葡萄糖酸钙广泛用于食品、医药及水处理等领域，以葡萄糖 为原料，加入 少量NaBr，隔膜采用离子交换膜，石墨为电极，经电解后分批加入 可制得葡萄糖酸钙，反应原理 如图所示。下列说法错误的是 A．电极b 应与电源的负极相连 B．电池工作时， 由左池通过离子交换膜进入右池 C． 在电极a 上的电极反应式为 D．消耗18g 葡萄糖，理论上电路转移0.1mol 电子 【答案】D 【分析】电极a 失电子，为阳极，电极反应： ，同时发生反应 ，阳极的总反应为 ，电极b 为阴极， 电极反应： ，据此分析； 【解析】电极是阴极，应与电源负极相连，A 正确；电解时阳极的总反应为 ， 与 反应生成葡萄糖酸钙，生成的 必须移向阴 极，即由左池经离子交换膜进入右池，B 正确； 在电极a 上反应式为 ，C 正确；由电解时阳极总反应 ， 葡萄糖为0.1mol，转移0.2mol 电 子，D 错误；故选D。 6.（2025·黑龙江·三模）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 【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 。 【解析】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； 极为阳极，电极反应式为 ，B 项正确；电子可从 导线过，电解质溶液不能传导电子，C 项错误；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。 04 考查原电池与电解池综合 7.（2025·吉林·二模）电有机合成可以缩短传统有机合成线路，以丙烯腈 为原料通过如下装 置合成己二腈 。下列说法正确的是 A．①室有无色气体产生 B．c 电极上发生还原反应 C．d 电极发生的反应为 D．每当b 电极消耗22.4L 气体，会有 由③室向④室迁移 【答案】C 【分析】由题干装置可知，左侧为CH3OCH3燃料电池，a 电极为负极，电极反应为：CH3OCH3-12e-+16OH- =2 +11H2O，b 电极为正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，c 与电源正极相连是阳极，电极反应 为：2H2O-4e-=4H++O2↑，d 与电源负极相连是阴极，电极反应为： ，据此分析解题。 【解析】由分析可知，a 电极为负极，电极反应为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2 +11H2O，故①室没有无 色气体产生，A 错误；由分析可知，c 与电源正极相连是阳极，则c 电极上发生氧化反应，B 错误；由分析 可知，d 与电源负极相连是阴极，d 电极发生的反应为 ，C 正 确；题干未告知气体所处的状态，无法计算气体的物质的量，D 错误；故选C。 8.（2025·辽宁·一模）钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电 池。一种钠离子储能电池原理如下图所示(电池工作前两电极的质量相等)。 下列说法错误的是 A．充电时，疏松多孔钠电极接电源负极 B．放电时，电流由疏松多孔钠电极经 有机溶液流向石墨电极 C．充电时，阳极电极反应式为 D．放电时，电路中通过1mol 电子，理论上疏松多孔钠电极比石墨电极质量少23g 【答案】D 【分析】当接通负载时，疏松多孔的钠电极为负极，发生反应 ，则石墨电极为正极；当接通 电源时，疏松多孔钠电极为阴极，石墨电极为阳极。 【解析】根据电池工作原理图可知，放电时，疏松多孔钠电极为负极，电极反应式为 ，石墨 电极为正极，电极反应式为 ，因此充电时，钠电极为阴 极，即疏松多孔钠电极接电源负极，A 项正确；放电时，电流由正极经外电路流向负极，再由负极经溶液 流向正极，故电流由疏松多孔钠电极经 有机溶液流向石墨电极，B 项正确；放电时，石墨电极为正 极，电极反应式为 ，则充电时、阳极电极反应式为 ，C 项正确；放电时，负极电极反应式为 ， 正极电极反应式为 ，电路中通过1mol 电子，理论上疏松 多孔钠电极质量减少1mol×23g/mol=23g，石墨电极质量增加1mol×23g/mol=23g，则钠电极比石墨电极质量 少23g-(-23g)=46g，D 项错误；故选D。 05 考查金属的腐蚀与防护 74.（2025·黑龙江·一模）广西西江海洋油气钢结构平台安装在水深98 米的大海上。下列有关钢结构桩架的 腐蚀与防护的说法错误的是 A．特种合金钢防腐蚀的能力比生铁强 B．海水全浸区腐蚀随深度增加有所加重 C．在桩架上镶锌块，可使桩架不易被腐蚀 D．将钢结构与电源负极相连，可使桩架不易被腐蚀 【答案】B 【解析】合金钢的抗腐蚀能力比成分金属强，A 正确；海水含氧量随腐蚀深度的增加而减少，故海水全浸 区的腐蚀随深度增加而减弱，B 错误；在桩架上镶锌块，铁、锌和海水构成原电池，由于锌比铁活泼，铁 作为正极被保护，不易被腐蚀，C 正确；将钢结构桩架与电源的负极相连，使桩架作阴极，可减缓钢结构 的腐蚀，D 项正确；故选B。 10.（2025·内蒙古·二模）如图装置可防止金属管道在潮湿土壤中的腐蚀。下列有关说法中正确的是 A．电流由镁块经导线流向管道 B．管道表面上发生氧化反应 C．该保护法为牺牲阳极保护法 D．将镁块换为钠块，则保护效果更好 【答案】C 【分析】Mg 的活泼性大于Fe，形成原电池Mg 为负极失去电子被氧化，Fe 为正极受到保护。 【解析】电流由钢铁管道(正极)经导线流向镁块(负极)，A 错误；管道表面上发生 得电子的还原反应，B 错误；该保护法牺牲镁块（原电池的负极，发生氧化反应），故称为牺牲阳极保护法，C 正确；钠太活 泼，极易直接与空气中 及 等反应，不能为管道提供电子，无法保护管道，D 错误；故选C。 11.（2025·吉林·二模）为了更好模拟在 的混合溶液中钢铁电化学腐蚀的过程，利用压强传感器、氧 气传感器进行数字化实验，得出相应的图像数据如图所示。下列说法错误的是 A． 内平均反应速率 B．反应初期氧气减少，总压增大，说明初期以析氢腐蚀为主，不受其他因素影响 C．以析氢腐蚀为主时， 越小，腐蚀越快 D． 后，碳粉表面发生的主要电极反应是 【答案】B 【解析】由图可知 时氧气的压力为 ， 时氧气的压力为 ， 内压力变化了 ， 内平均反应速率 ，A 正确；反应初期总压增大还可能受温度影响，铁 的腐蚀是放热反应，B 错误； 越小，氢离子的浓度越大，腐蚀速率越快，C 正确；40s 后总压和氧气的 压力均减小，此时主要发生了吸氧腐蚀，D 正确；故选B。 12.（2025·黑龙江·一模）在铜基配合物的催化作用下，利用电化学原理可将 还原为碳基燃料(包括烷烃 和羧酸等)，其装置原理如图所示。下列叙述正确的是 A．电势： B．该装置工作时， 通过质子交换膜从右向左移动 C．该装置工作过程中，图中Pt 电极附近溶液的pH 减小 D．外电路每转移 ，阴极室电解质溶液质量增加44g 【答案】C 【分析】电解池工作过程中，Pt 电极上H2O 转化为O2，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为 ；阴极上CO2得电子被还原，结合氢离子转化为HCOOH，电极反应式为 。 【解析】Pt 电极为阳极、石墨烯为阴极，则a 为正极、b 为负极，电势： ，A 错误；H+移向阴极，因 而从左向右移动，B 错误；Pt 电极为阳极，水放电生成H+和O2，故电极附近溶液的pH 减小，C 正确；外 电路每转移 ， 阴极区增加除了1molCO2，还有从阳极迁移来的2 mol H+，因此阴极室电解质溶液质 量增加46 g，D 错误；故选C。 13.（2025·辽宁·一模）某全钒液流电池的工作原理如图，下列说法错误的是 A．放电时，正极反应式为 B．充电时，电极m 接直流电源的正极 C．电池总反应为 D．充电时，H+穿过质子交换膜进入电极m 区 【答案】B 【分析】由全钒液流电池工作原理图可知，实线箭头表示放电过程，该装置为原电池。在n 电极上 得 到电子被还原，发生还原反应变为VO2+，故n 极为正极；m 极为负极，在负极m 上，V2+失去电子变为 V3+；虚线箭头表示的是充电过程，该装置为电解池，m 极连接电源负极作阴极，n 极连接电源正极，作阳 极，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。 【解析】由全钒液流电池工作原理图可知：图示表示的实线箭头表示放电过程，装置为原电池。结合元素 化合价的变化可知，放电时，电极n 上 发生还原反应，故n 极为正极，电极反应式为 ，A 正确；根据上述分析可知：在充电时，电极m 为阴极，应该与直流电源的负 极连接，B 错误；放电时，电池负极m 上发生的电极反应式为V2+-e-=V3+，正极上发生还原反应： ，则电池总反应为 ，C 正确；充电时，阳 离子移向阴极m 极，故H+穿过质子交换膜进入电极m 区，D 正确；故选B。 14.（2025·内蒙古·一模）有机电化学合成是一种有前景的绿色合成技术，利用锂离子电池为电源电化学合 成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室 溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴 极生成气体的速率为 ，下列说法错误的是 A．电解过程中，锂离子电池中 向锂电池的端移动 B．离子交换膜I 为阳离子交换膜，离子交换膜II 为阴离子交换膜 C．合成室内发生的反应为 D．中间室补充 的速率为 【答案】D 【分析】由图可知，右侧电极上Cu 的化合价由+1 价升高为+2 价，发生氧化反应，则电极N 为阳极，电极 b 为正极，所以电极M 为阴极，电极a 为负极，M 处电极反应为： ，N 处电极反应 为： ，据此分析作答； 【解析】锂离子电池中a 为负极，b 为正极， 向锂电池的端移动，A 正确；由图可知，中间室内的 通过离子交换膜Ⅱ，进入右室，最终和 生成 ，左室水中H+得到电子生成H2，OH-浓度增大，与 中间室移动过来的Na+结合，生成NaOH，所以离子交换膜I 为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B 正 确；根据原子守恒可知，合成室内发生的反应为： ，C 正确； 电解时阴极生成气体的速率为 ，阴极反应： ，根据电荷守恒可知，中间室 移动过来的Na+的速率为 ，故中间室补充NaCl 的速率为 ，D 错误；故选D。 15.（2025·黑龙江·一模）一种利用硝酸盐和甘油绿色、连续合成氨气和甲酸的电化学装置如图。下列说法 错误的是 A．b 电极应接电源正极 B．a 电极的电极反应为 C．理论上，每消耗0.1mol ，同时生成0.3mol （忽略水解） D．为实现电解池连续稳定工作，隔膜应为阳离子交换膜 【答案】D 【解析】由图可知，a 电极上 → ，N 元素化合价由+5→-3，发生得电子的还原反应，a 电极是电解 池的阴极，与电源的负极相连，故b 电极与电源的正极相连，A 正确；a 电极的电极反应为 ，B 正确； →3 共失去8mol e-，结合B 项可知，忽略水 解，理论上每消耗0.1mol ，同时生成0.3mol ，C 正确；b 电极的电极反应为 ，隔膜左侧区域生成 ，右侧区域消耗 ，则为实现电解池连续 稳定工作，隔膜应为阴离子交换膜，D 错误；故选D。 16.（2025·辽宁·三模）一种废水处理装置如图所示。直流电源先连结①④电极时可实现 的分离 并在Ⅲ室中富集NH3(aq)，再切换电源连结②③电极可实现 电还原为NH3(aq)，电极均为惰性电极。下 列说法正确的是 A．a 为阳离子交换膜，b 为阴离子交换膜 B．电还原时，③接电源负极 C．电还原时，②的电极反应式为： D．将1L 废水中的 完全转化为NH3时理论上转移的电子为0.09mol 【答案】D 【分析】 分离阶段：直流电源先连结①④电极时可实现 的分离并在Ⅲ室中富集 NH3(aq)，则④电极发生的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，为阴极， 向Ⅲ室移动与产生的OH-作用富集 NH3(aq)，①电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+， 向Ⅰ室迁移，从而实现 的分 离，a 为阴离子交换膜，b 为阳离子交换膜； 电还原阶段：切换电源连结②③电极可实现 电还原为NH3(aq)，则②电极为阴极，电极反应式为 ，OH-向Ⅱ室迁移，③电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，H+向 Ⅱ室迁移。 【解析】由分析可知a 为阴离子交换膜，b 为阳离子交换膜，A 错误；电还原时，③为阳极，接电源正 极，B 错误；电还原时②电极为阴极，电极反应式为 ，C 错误；1L 废水中的 的物质的量均为0.01mol/L×1L=0.01mol， 转化为NH3(aq)时需要0.01molOH-，根据此阶段 阴极电极反应式2H2O+2e-=H2↑+2OH-可知转移0.01mol 电子，电还原阶段 转化为NH3(aq)时由阴极电极 反应式 可知转移0.08mol 电子，故 完全转化为NH3时理论上转移 的电子为0.09mol，D 正确；故选D。 17.（2025·吉林·一模）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。 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。 【解析】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；根据分析，在M 极上发生的反应其中之一为： ，B 正确；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；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；故选C。 18.（2025·黑龙江·一模）利用不同氢源(D2O 和HCHO)在两个Pd 膜电极上同时对同一有机物进行双边加氢 的原理如图所示(以NaOH 溶液为电解质溶液，—H 可用H 表示)。下列说法正确的是 A．电子的流向：电源负极→M 极→电解质溶液→N 极→电源正极 B．电解一段时间后，阳极室溶液pH 升高 C．消耗1mol ，有4mol 阴离子通过交换膜 D．若无论电解多久N 极区产物中也不会有 ，则存在反应： 【答案】D 【分析】由图可知，M 为阴极，右侧N 为阳极，N 电极反应方程式为HCHO-e-+2OH-=HCOO-+H+H2O，M 极反应为 ；两极的 均被加H 还原，当1mol 被加氢还原，则相当 于阴阳两极各有0.5mol 被还原，需要H 或D 的物质的量为0.5mol×4=2mol，根据电极反应方 程式可知，转移电子2mol； 【解析】电子在外电路移动，而不会进入内电路，A 错误；由分析中的电极反应可知，当转移1mol 电子 时，阳极消耗2mol 氢氧根离子，同时会有1mol 氢氧根从阴极通过离子交换膜向阳极移动，且阳极还会生 成水，则阳极室氢氧根离子浓度降低，pH 降低，B 错误；由分析可知，1mol ~2mole-，若消耗 1mol ，转移电子2mol，对应的阴离子交换膜转移2mol 阴离子，C 错误；中间是阴离子交换 膜，导致左侧产生的 ，会进入右侧溶液参与放电，若无论电解多久N 极产物中也不会含有 ，说明产生的H 来自于HCHO，即反应为 ，D 正确；故选D。 19.（2025·辽宁沈阳·一模）某科研小组以硝基苯为原料电催化合成 的装置如图所示，M 极 和N 极为覆盖催化剂的惰性电极，装置工作时定时将N 电极室溶液转移至M 电极室。 下列说法正确的是 A．装置工作时， 通过离子交换膜移向N 极 B．阳极反应式：2 C．N 极每消耗1mol ，转移 D．M 电极消耗的 和N 电极产生的相等 【答案】B 【分析】由图可知， 在N 极发生还原反应生成 ，N 极为阴极，M 极为阳极，以 此解答。 【解析】由分析可知，N 极为阴极，M 极为阳极，则装置工作时， 通过离子交换膜移向M 极，A 错 误；M 极为阳极， 在阳极失去电子生成 ，根据得失电子守恒和电荷守恒 配平电极方程式为：2 ，B 正确； 在N 极发生还原反应生成 ，阴极电极方程式为： +6e-+4H2O= +6OH-，N 极每消耗1mol ，转移 ，C 错误；阳极电极方程式为：2 -4e-+4OH-= +4H2O，阴极电极方程式为： +6e-+4H2O= +6OH-，每转移相 同电子，M 电极消耗的 大于N 电极产生的 ，D 错误；故选B。 20.（2025·黑龙江·二模）羟基自由基 具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染 物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基 处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如 图所示。已知：双极膜中间层中的 解离为 和 。下列说法错误的是 A．M 极电极反应式： B．电极电势：N>M C．每处理 甲醛，理论上有0.8molH+透过膜b D．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成 物质的量之比为7 6∶ 【答案】D 【分析】由图可知，M 电极通入O2，发生反应生成自由基•OH，反应式为：O2+2e-+2H+=2•OH，M 作阴 极，N 为阳极，以此解答。 【解析】M 电极通入O2，发生反应生成自由基•OH，反应式为：O2+2e-+2H+=2•OH，M 作阴极，故A 正 确；由上述分析可知，M 作阴极，N 为阳极，故电极电势：N>M，故B 正确；甲醛与•OH 反应生成CO2的 反应：HCHO-4e-+4OH-+•OH=CO2+4H2O，6.0 g 甲醛为0.2mol,有0.8mol H+透过膜b,故C 正确；根据氧化还 原反应规律，1mol 甲醛生成CO2转移4mole-，1mol 苯酚生成CO2转移28mol e-，理论上苯酚和甲醛转化生 成CO2物质的量之比为6：7，故D 错误；故选D。 1.（2024·黑吉辽卷）“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 【解析】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-。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；阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O-2e-=H2↑+2OH-，故B 正 确；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；由以上分析可知，阳极反应涉 及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+ H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2 得阳极反应为： ，故D 正确；故选A。 2.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT 可抑制O2产 生。下列说法正确的是( ) A.b 端电势高于a 端电势 B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C.电解后海水pH 下降 D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 【答案】D 【解析】由图可知，钛网电极上在PRT 的抑制下，Cl－放电生成HClO，电极反应为Cl－＋H2O－2e－ ===HClO＋H＋，故钛网电极为阳极，a 为正极，b 为负极，钛箔电极为阴极，该电极上水放电生成氢气， 电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电解池总反应为NaCl＋H2O=====NaClO＋H2↑，以此解题。A.由 分析可知，a 为正极，b 为负极，则a 端电势高于b 端电势，A 错误；B.右侧电极上产生氢气的电极方程式 为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则理论上转移2 mol e－生成2 g H2，B 错误；C.由分析知，电解后得到 NaClO 溶液，水解呈碱性，溶液的pH 升高，C 错误；D.由分析可知，阳极上的电极反应为：Cl－＋H2O－ 2e－===HClO＋H＋，D 正确。 3.（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 【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。 【解析】由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A 错误；a 电极的反应为 ，pH 变大，B 错 误；由分析可知，电极b 的反应为 ，C 错误；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。 4.（2025·四川卷）最近，我国科学工作者制备了一种 电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电 池，用于还原污水中的 为 ，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催 化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的 逐步还原为 。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的 数目保持不变 B．放电时、还原 为 ，理论上需要 氢原子 C．充电时， 从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区 D．充电时，电池总反应为 【答案】A 【分析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根， ， 正极水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的 逐步还原 为 ，正极区发生反应为 (注意此反应不是电极反应)，充电时，金属铝为 阴极， 电极为阳极，据此解答。 【解析】放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根： ， 当转移3mol 电子时，消耗 ，同时正极区会有 通过 离子交换膜进行补充， 净 消耗1mol，故负极区游离的 数目会减少，故A 错误；氢原子将吸附在电催化剂表面的 逐步还原 为 ，还原 为 ，由化合价变化可知，得到8mol 电子，所以理论上需要 氢原子， 故B 正确；充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时， 从阴极区穿过 离子交换膜进入阳极区，故 C 正确；充电时，电池阴极反应式为 ，阳极反应式为 ，总反应为 ，故D 正确；故选A。 5.（2025·全国卷）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将废塑料 (PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。 电解时，下列说法错误的是 A．阳极区 下降 B． 从阴极区向阳极区迁移 C．阴极发生反应 D．阴极转化 ，阳极将生成 【答案】D 【分析】根据图示，电解时，左侧电极连接电源负极，为阴极区，发生还原反应，电极反应式为： ；右侧电极连接电源正极，为阳极区，发生氧化反应，电极反应式为： 。 【解析】根据分析，阳极区消耗了 ， 下降，A 正确；阴极区生成了 ，阳极区消耗了 ，按 照离子移动方向， 从阴极区通过阴离子交换膜向阳极区迁移，B 正确；根据分析阴极发生还原反应， 电极反应式为： ，C 正确；阴极转化 ，转移 ，此时阳极 将生成 ，D 错误；故选D。 6.（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： 【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； 【解析】电解池中，阳离子向阴极移动，则， 向左室迁移，A 正确；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；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；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。 7.（2025·重庆卷）下图为AgCl-Sb 二次电池的放电过程示意图如图所示。 下列叙述正确的是 A．放电时，M 极为正极 B．放电时，N 极上反应为 C．充电时，消耗4 mol Ag 的同时将消耗 D．充电时，M 极上反应为 【答案】D 【分析】由图可知，放电时，N 电极上 发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为： ，M 电极为负极，电极反应为 ，充电时，N 为阳 极，M 为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。 【解析】由分析可知，放电时，M 电极为负极，A 错误；由分析可知，放电时，N 电极反应为： ，B 错误；由分析可知，建立电子转移关系式： ，由此可知，消 耗4molAg，同时消耗 ，C 错误；充电时，M 极为阴极，电极反应与原电池相反： ，D 正确；故选D。 8.（2025·湖北卷）某电化学制冷系统的装置如图所示。 和 在电极上发生相互转 化，伴随着热量的吸收或释放，经由泵推动电解质溶液的循环流动 实现制冷。 装置只通过热交换区域Ⅰ和Ⅱ与环境进行传热，其他区域绝热。下列描述错误的是 A．阴极反应为 B．已知②处的电解液温度比①处的低，可推断 比 稳定 C．多孔隔膜可以阻止阴极区和阳极区间的热交换 D．已知电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。热效应主要来自于电子转移后 和 离子结构的改变 【答案】B 【分析】由图可知，左侧电极发生反应 ，则左侧为阳极，右侧电极反应 为 ，则右侧电极为阴极，据此解答。 【解析】由分析可知，阴极反应为 ，A 正确；已知②处的电解液温度比 ①处的低，则可推断 是吸热反应，则可推断 的能量更低， 比 稳定，B 错误；多孔隔膜可以阻止两电极区的溶液对流，可阻止热交换，C 正确；题干明确指出电子转移过程非常快，物质结构来不及改变。这意味着电子转移（即氧化还原反应） 本身不会直接导致结构变化，热效应实际上来源于电子转移完成后，新生成的离子： 和 因配位环境或电荷分布变化引起的结构重组导致热量变化，D 正确；故选B。 9.（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 【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： 。 【解析】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；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；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；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。 10.（2025·北京卷）用电解 溶液(图1)后的石墨电极1、2 探究氢氧燃料电池，重新取 溶液并 用图2 装置按i→iv 顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 A． ，说明实验i 中形成原电池，反应为 B． ，是因为ii 中电极Ⅱ上缺少 作为还原剂 C． ，说明iii 中电极I 上有 发生反应 D． ，是因为电极I 上吸附 的量：iv>iii 【答案】D 【分析】按照图1 电解 溶液，石墨1 为阳极，发生反应 ，石墨1 中会吸附 少量氧气；石墨2 为阴极，发生反应 ，石墨2 中会吸附少量氢气；图2 中电极Ⅰ 为正极，氧气发生还原反应，电极Ⅱ为负极。 【解析】由分析可知，石墨1 中会吸附少量氧气，石墨2 中会吸附少量氢气，实验i 会形成原电池， ，反应为2H2+O2=2H2O，A 正确；因为ii 中电极Ⅱ为新石墨，不含有H2，缺少 作为还原剂，故导致 ，B 正确；图2 中，电极Ⅰ发生还原反应，实验iii 中新石墨可能含有空气中的少量氧气，c＞0，说明 iii 中电极I 上有 发生反应，C 正确； ，实验iii 与实验iv 中电极Ⅰ不同， ，是因为电极I 上吸附 的量：iv>iii，D 错误；故选D。 11.（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 【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。 【解析】由分析可知，Pt 电极为阳极，阳极发生的反应为： ，A 正确；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；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；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。 12.（2025·河北卷）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料 再锂化的电化学装置，其示意 图如下： 已知：参比电极的作用是确定 再锂化为 的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 A． 电极上发生的反应： B．产生标准状况下 时，理论上可转化 的 C．再锂化过程中， 向 电极迁移 D．电解过程中，阳极附近溶液pH 升高 【答案】B 【分析】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则 转化为 过程中，Co 元素化合价由 降为+3， 得电子发生还原反应，为阴极，电极反应式为 ，Pt 电极为阳极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为 ，据此回答。 【解析】由分析知， 电极上发生的反应： ，A 错误；由 电极反应式可知，产生标准状况下5.6L(即0.25 mol) 时转移1 mol 电子，理论上转化 的 ，B 正确； 为阴离子，应向阳极移动，即向Pt 电极迁移，C 错误；由阳极电极反应式可知， 电解过程中，阳极产生 、消耗 ，酸性增强，则阳极附近pH 降低，D 错误；故选B。
