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第04 讲 电化学原理综合运用
目录
01 课标达标练
题型01 原电池与电解池的串联
题型02 外接电源与电解池的串联
题型03 单膜电化学装置
题型04 双膜电化学装置
题型05 双极膜电化学装置
题型06 多种膜综合运用的电化学装置
题型07 电化学原理的相关计算
题型08 复杂有机物参与的电化学
题型09 晶体结构与电池相结合
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 原电池与电解池的串联
1. 利用浓差电池电解硫酸钠溶液可以制得氧气、氢气、硫酸和氢氧化钠，其装置如图所示(a、b 电极均为
石墨电极)。下列说法正确的是(已知：溶液A 为1 L 1 mol·L －1 AgNO3 溶液；溶液B 为1 L 4 mol·L －1
AgNO3溶液)( )
A.电池放电过程中Ag(1)为正极，电极反应为Ag＋＋e－===Ag
B.a 电极的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，b 电极上发生的是还原反应
C.c、d 离子交换膜依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜
D.电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得80 g 氢氧化钠
2. 利用光伏电池与膜电解法制备Ce(SO4)2溶液的装置如图所示，下列说法不正确的是( )
A.该光伏电池的P 电极为正极
B.该离子交换膜为阴离子交换膜，SO 由左池向右池迁移
C.电解池中阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
D.电路中有0.1 mol 电子通过时，阳极室生成33.2 g Ce(SO4)2
02 外接电源与电解池的串联
3. 如图所示装置中，a、b 都是惰性电极，通电一段时间后，b 极附近溶液呈蓝色。下列说法中不正确的是(
)
A．x 是负极，y 是正极
B．a 极产生氢气，b 极生成I2
C．a 极和Pt 电极都有气泡产生
D．U 形管中溶液的碱性减弱
4．某研究性学习小组利用以下装置探究氯碱工业和铜的精炼的工作原理( X是离子交换膜) ，下列说法正
确的是( )
A.甲装置中Fe 电极和C 电极位置可以互换
B.X 可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子交换膜
C.电解前后乙装置中硫酸铜浓度保持不变
D.电解一段时间后去掉X并将C 电极换成Mg电极继续通电，则Mg 电
极的电极反应式为Mg-2e
-+2OH
-
¿
03 单膜电化学装置
5. 氨气含氢量高，是一种安全、易储运的优良小分子储氢载体。利用电解原理，可将氨气转化为高纯氢气，
其装置如图所示：
已知：起始时两极电解质溶液质量相等，法拉第常数F(F＝96 500 C·mol－1)为阿伏加德罗常数与元电
荷的乘积。下列说法正确的是( )
A.a 为电源正极，阳极上的电极反应式为2NH3－6e－===N2＋6H＋
B.反应一段时间后，右室KOH 溶液中溶质的物质的量减小
C.当电源输出8 Ah 电量时，产生的氢气在标准状况下的体积约为3.34 L
D.忽略气体溶解产生的质量变化，当电路中有0.1 mol 电子通过时，两室电解质溶液的质量差为1.8 g
6. 用电解法可将CO2转化为工业原料C2H4、CO，原理如图所示，下列说法错误的是( )
A.离子交换膜为质子交换膜
B.若乙室产物只有1 mol CO 生成，则乙室质量增加18 g
C.若乙室生成CO、C2H4物质的量比为1∶1，则两电极产生气体的物质的量相同
D.电解过程中甲室稀硫酸浓度不断增大
04 双膜电化学装置
7. 我国科学家设计可同时实现H2制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。
下列说法不正确的是( )
A.电极a 是正极
B.电极b 的反应式：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O
C.每生成1 mol N2，有2 mol NaCl 发生迁移
D.离子交换膜c、d 分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜
8. 三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱的装置示意图如图，下列说法正确的是( )
A.酸碱的浓度：进等于出
B.右侧电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑
C.装置工作一段时间后，n(a)∶n(b)＝2∶1
D.右侧离子交换膜为阴离子交换膜
05 双极膜电化学装置
9. 锌-二氧化碳(Zn-CO2)可充电电池不仅可以缓解CO2所带来的温室效应，同时还可获得增值化学品(如乙
酸、乙醇等)和额外电能。如图所示装置中，双极膜中水电离出的H＋和OH－在电场作用下可以向两极迁移。
下列说法正确的是( )
A.放电时，外电路中电流由Zn 流向Cu2P2O7纳米片
B.放电时，当外电路通过2 mol 电子时，理论上双极膜中水减少18 g
C.放电时，双极膜中H＋向Zn 电极迁移
D.充电时，阳极上的电极反应式为C2H5OH－12e－＋3H2O===2CO2↑＋12H＋
10. 我国科学家开发了一种基于双功能Au 正极上可充电的可逆水系Zn-CO2电池,其原理如图所示,放电时负
极生成[Zn(OH)4]2-(已知:生成物电流效率=生成物的转移电子数
转移电子总数
×100%,双极离子膜中水电离为H+和OH-)。
下列说法错误的是
( )
A.放电时,正极反应为CO2+2H++2e-
CO+H2O、2H++2e-
H2↑
B.多孔金多枝晶有利于增大CO2的吸收速率
C.放电时,若生成H2和CO 的物质的量之比为1 9∶,则生成CO 的电流效率为80%
D.充电时,KOH 溶液中OH-浓度增大
06 多种膜综合运用的电化学装置
11.某有色金属工业的高盐废水中主要含有H＋、Cu2＋、Zn2＋、SO、F－和Cl－，利用如图电解装置可回收
ZnSO4、CuSO4并尽可能除去F－和Cl－，其中双极膜(BP)中间层的H2O 解离为H＋和OH－，并在直流电场作
用下分别向两极迁移，M 膜、N 膜需在一价阴离子交换膜和阳离子交换膜中选择。下列说法错误的是(
)
A.BP 膜中H＋均向右侧溶液迁移，M 膜为一价阴离子交换膜
B.溶液a 的溶质主要为HF 和HCl，溶液b 的溶质主要为ZnSO4和CuSO4
C.当阳极产生22.4 L 气体(标准状况)时，有4 mol 离子通过N 膜
D.电解过程中，应控制高盐废水的pH 不能过高
12.有一种双极膜(将H2O 解离成H＋和OH－)电解合成NH3的反应器，其简化模型如图所示，已知：法拉第
常数F＝96 500 C·mol－1。下列说法错误的是( )
A.M 极电势低于N 极电势
B.电解合成过程中，K＋通过阳离子交换膜向左移动
C.阴极的电极反应式为NO＋6H2O＋8e－===NH3↑＋9OH－
D.理论上产生0.02 mol O2时，外电路流过的电量为3 860 C
07 电化学原理的相关计算
13. 人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素[CO(NH2 )2] ，原理如图丙。
电解结束后，阴极室溶液的pH 与电解前相比______（填“增大”“减小”或“不变”）；若收
集到2.24 L（标准状况）H 2，则通过质子交换膜的H
+ 数目为_______（忽略气体的溶解）。
14. 现用蓄电池[电池的总反应为Fe+NiO2+2H2O
Fe(OH)2+Ni(OH)2为电源,制取少量高铁酸钾。反应装置
如图乙所示:
(1)电解时,石墨电极连接的a 极上放电的物质为 (填“Fe”或“NiO2”)。
(2)当消耗掉0.1 mol NiO2时,生成高铁酸钾 g。
08 复杂有机物参与的电化学
15. 一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为KOH 和(CH3COO)2Zn 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图所示。下列说法正确的是( )
A.化学自充电时，c(OH－)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：Zn2＋＋2e－===Zn
D.放电时，外电路通过0.02 mol 电子，正极材料损耗0.78 g
16. 在K2Cr2O7存在下，利用微生物电化学技术实现含苯酚废水的有效处理，同时向外界提供电能，其工作
原理如图所示。下列说法正确的是( )
A.N 极为电池的正极，产生OH－
B.工作一段时间后，NaCl 溶液浓度增大
C.M 极的电极反应为
＋11H2O－23e－===6CO2↑＋23H＋
D.处理Cr2O 时，OH－从阴离子交换膜左侧向右侧移动
09 晶体结构与电池相结合
17.
【电化学和晶胞空位相结合】水溶液锌电池(图1)的电极材料是研究热点之一，一种在晶体
MnO 中嵌入Zn2＋的电极材料充放电过程的原理如图2 所示。下列叙述中正确的是( )
图1
图2
A.①为MnO 活化过程，其中Mn 的价态不变
B.该材料在锌电池中作为负极材料
C.②代表电池放电过程
D.③中1 mol 晶体转移的电子数为0.61 mol
17．磷酸铁锂电池在充放电过程中表现出了良好的循环稳定性，具有较长的使用寿命，放电时的反应为
LixC6＋Li1－xFePO4===6C＋LiFePO4。图1 为某磷酸铁锂电池的切面，图2 为LiFePO4晶胞充放电时Li＋脱出
和嵌入的示意图。其中O 围绕Fe 和P 分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链
结构。下列说法错误的是( )
图1
图2
A.放电时，负极反应：LixC6－xe－===xLi＋＋6C
B.(a)过程中1 mol 晶胞转移的电子数为NA
C.(b)代表放电过程，Li＋脱离石墨，经电解质嵌入正极
D.充电时的阳极反应：LiFePO4－xe－===Li1－xFePO4＋xLi＋
1．（2025•四川八市联考•一模）过氧化氢溶液为氧化性消毒剂，能发挥抗菌作用。我国一科研团队用如图
装置制取H2O2
(已知：H2O2+OH
-⇌HO2
-+ H2O，电极上都覆盖有催化剂)。下列说法正确的是
A．电极a 是负极，发生还原反应
B．A 膜是阴离子交换膜，B 膜是阳离子交换膜
C．电极b 的电极反应为：O2+ 4e
-+2H2O= 4 OH
-
D．电解质中发生的反应为：HO2
-+OH
-+2H
+= H2O2+ H2O
2．（2025•四川泸州•一模）中国科学院福建研究所制备了一种新型铋基ZMOF(Bi－ZMOF)材料，将其用做
Zn－CO2电池的电极，可提高电池放电效率，电池结构如图所示，双极膜中H2O 解离的H＋和OH－在电场作
用下向两极移动。下列有关说法正确的是
A．锌电极的电势高于Bi－ZMOF 电极的电势
B．放电时，每消耗0.2mol Zn，双极膜内解离3.6g H2O
C． Bi－ZMOF 电极的反应式为：CO2＋2H＋－2e－=HCOOH
D． Bi－ZMOF 电极具有吸附CO2，并催化CO2转化为HCOOH 的作用
3．
【电化学和坐标图像相结合】（2025•四川德阳•一模）NiCo-LDHs 电催化HMF(
)，NiCo-LDHs 电极的物质转化过程为OHMF→HMFCA→FFCA→FDCA(
)，其工作原理如图1 所示，各物质含量的动态变化如图2 所示。下列说法正确的是
A．NiCo-LDHs 电极电势低于石墨烯电极电势
B．HMFCA 转化为FFCA 是整个转化过程的决速步
C．石墨烯电极产物为O2
D．一段时间后，两电极室pH 均减小
4．（2025•四川遂宁射洪学校•一模）我国科学家设计了一种利用废水中的Cr2O7
2-将苯酚氧化为CO2
和H2O
的原电池—电解池组合装置(如图所示)。已知：水分子不能透过离子交换膜。羟基自由基(⋅OH)的氧化性仅
次于氟气。下列说法错误的是
A．电流方向为a 电极→d 电极→c 电极→b 电极→a 电极
B．b 电极的电极反应为C6 H5OH -28e
-+11H2O=6CO2↑+28 H
+
C．电解池中流出的溶液X 呈碱性
D．电路中每转移28mole-，消耗2mol 苯酚
5．
【钠电池的开发】（2025•四川宜宾叙州区•一模）2023 年星恒电源发布“超钠F1”开启钠电
在电动车上产业化元年。该二次电池的电极材料为Na2Mn[Fe(CN)6](普鲁士白)和NaxC y
(嵌钠硬碳)。下列
说法中错误的是
A．放电时，左边电极电势高
B．放电时，负极的电极反应式可表示为：Na(x +1)Cy-e
-= Nax Cy+ Na
+
C．充电时，电路中每转移1mol电子，阳极质量增加23g
D．比能量：锂离子电池高于钠离子电池
6. （2025•四川南充•二模）某研究团队利用东海海水和长江江水来制作渗析电池装置如图(不考虑溶解氧的
影响)，其中电极均为Ag/AgCl 金属难溶盐电极，下列说法正确的是
A. 工作一段时间后，ad 两区NaCl 溶液的浓度差减小
B. 内电路中，
由c 区向b 区迁移
C. d 区发生的电极反应式为
D. 电路中转移
时，理论上d 区东海海水的质量减少23g
7. （2025•四川资阳安岳中学•二模）含有乙酸钠和对氯苯酚(
)的废水可以通过膜电池除
去，其原理如图所示，下列说法不正确的是
A. 当外电路中有
转移时，a 极区增加的
的个数为
B. a 为电池的正极，发生还原反应
C. 该电池工作时受环境温度的影响
D. b 极的电极反应式为
8. （2025•四川雅安•二模）科学家为消除酸性工业废水中甲醛的危害，利用驱动耦合电催化实现了
与
转化为高附加值的产品
。下图是耦合电催化反应系统原理图示。下列有关说法不正确的
是
A.
管负载
纳米绒电极为阴极
B. 反应过程中
从左极室向右极室移动
C. 电路中通过2mol 电子时，在装置中可生成1mol
D. 阳极的电极反应式为
9.
【电化学和能量图像相结合】（2025•成都石室中学•二模）华南师范大学兰亚乾教授课题组
从催化剂结构与性能间关系的角度，设计了一种催化剂同时作用在阳极和阴极，用于CH3OH 氧化和CO2还
原反应耦合的混合电解，工作原理如图甲所示。不同催化剂条件下CO2→CO 电极反应历程如图乙所示。下
列说法不正确的是
A. 电解总反应为2CO2+CH3OH
2CO+HCOOH+H2O
B. 理论上若有44gCO2被转化，则有2molH+从左侧向右侧迁移
C. 与Ni8-TET 催化剂相比，使用Ni-TPP 时催化效果更好
D. 若以铅蓄电池为电源，则B 极应与PbO2极相连接
10.（2025•四川乐山第一中学•二模）离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴、阳离子所
组成的盐，也称为低温熔融盐。一种以LiAlCl4离子液体为电解质的铝-磷酸铁锂二次电池放电时工作原理如
图所示。下列说法正确的是
A. 放电时，铝电极的电极反应式为：Al-3e-+7AlCl =4Al2Cl
B. 放电时，磷酸铁锂电极中锂元素被氧化
C. 充电时，电子由Al 电极经离子液体流向磷酸铁锂电极
D. 充、放电时，磷酸铁锂电极中铁元素质量、价态均保持不变
11.（2025•四川宜宾第三中学•二模）浓差电池是利用电解质溶液浓度不同而产生电流的一类电池。学习小
组以浓差电池为电源，用如图所示装置从含
的浆液中分离得到含
的溶液并制备NaOH．
下列说法错误的是
A. 起始加入的
溶液浓度：
B. 膜a 和膜b 均适合选用阴离子交换膜
C. 工作时，
溶液质量减小、NaOH 稀溶液质量增加
D. 导线中通过1 mol
，理论上电解池中两极共生成0.75 mol 气体
1. （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
2. （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：
3. （2024·湖北卷）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
C. 阳极总反应式
D. 阴极区存在反应
4. （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：
5．（2023·全国甲卷）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
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
反应有：
D. 每转移
电子，阳极生成
气体(标准状况)
6．（2023·重庆卷）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
7．（2023·新课标卷）一种以
和
为电极、
水溶液为电解质的电池，其示意图如下
所示。放电时，
可插入
层间形成
。下列说法错误的是
A. 放电时
为正极
B. 放电时
由负极向正极迁移
C. 充电总反应：
D. 充电阳极反应：
