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本讲义包含：研真题→析考点→练模拟
考点15 新型电化学装置分析
本讲义包含：
研真题（15 题）→析考点→练模拟（20
题）
1．（2025·重庆·高考真题）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
2．（2025·湖北·高考真题）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
研真题
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
3．（2025·江苏·高考真题）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
4．（2025·河南·高考真题）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
5．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）一种基于
的储氯电池装置如图，放电过程中a、b 极均增重。若将
b 极换成Ag/AgCl 电极，b 极仍增重。关于图中装置所示电池，下列说法错误的是
A．放电时
向b 极迁移
B．该电池可用于海水脱盐
C．a 极反应：
D．若以Ag/AgCl 电极代替a 极，电池将失去储氯能力
6．（2025·浙江·高考真题）一种可充放电
电池的结构示意图如图所示。该电池放电时，产物为
和
，随温度升高Q(消耗
转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
A．熔融盐中
的物质的量分数影响充放电速率
B．充放电时，
优先于
通过固态电解质膜
C．放电时，随温度升高Q 增大，是因为正极区
转化为
D．充电时，锂电极接电源负极
7．（2025·四川·高考真题）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
8．（2025·浙江·高考真题）通过电化学方法制备
，进而由
与
反应合成
。为提高电流利
用效率，某小组设计电化学合成示意图如下，已知氧化性：
。下列说法不正确的是
A．电极A 与电源正极相连
B．电极B 的电极反应式为：
C．电解液中
可以用氢溴酸代替
D．原料足量的情况下，理论上电路中转移
可得到
9．（2025·全国卷·高考真题）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
10．（2025·湖南·高考真题）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：
11．（2025·广东·高考真题）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
12．（2025·云南·高考真题）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
13．（2025·河北·高考真题）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
14．（2025·广西·高考真题）尿素
为农业生产常用氮肥。回答下列问题：
Ⅱ．电催化合成
我国科研工作者以污染物
为氮源，用
纳米片电催化
与
合成尿素。下图为电催化合成尿素
的原理示意图。
(5)a 电极为 极。
(6)b 电极发生的电极反应式为 。
15．（2025·天津·高考真题）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成
CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。
Ⅲ．CO2的转化
(5)一定条件下，以CO2和CH3OH 为原料制备HCOOH 和甲酸盐，其装置原理如图。
①电极a 是 极，电极反应式为 ；
②电解过程中，电极b 一侧的溶液pH 将 (填“升高”“不变”或“降低”)；
③电解过程中通过阳离子交换膜的离子为 。
一、原电池
1．原电池的工作原理
名称
单液原电池
双液原电池
装置
相
同
点
电极名称
负极 (锌片，失去电子，发生氧化
反应)
正极 (铜片，得到电子，发生还原反应)
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋ (氧化反应)
Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应)
总反应
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
电子流向
电子由负极经导线流向正极：由Zn 沿导线流向Cu (电子不下水)
电流流向
电流由正极经导线流向负极：由Cu 沿导线流向Zn
不
同
点
离子迁移
方向
电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移 (离子不上岸)
Cu2＋移向正极，SO4
2－移向负极
盐桥含饱和KCl 溶液，K＋移向正极，Cl－移向负
极
能量转化
效率
还原剂Zn 与氧化剂Cu2 ＋直接接
触，既有化学能转化为电能，又有
化学能转化为热能，造成能量损
耗。
Zn 与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为
电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间
长。
盐桥的组
成和作用
①组成：盐桥中装有饱和KCl、KNO3等溶液和琼
胶制成的胶冻。
析考点
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.
平衡电荷，使原电池能持续提供电流；c.可以提高
能量转化效率。
2．解题技巧
(1)原电池装置的分析方法
①判断电极：
负极：活泼金属、燃料、还原性物质等，物质中元素化合价升高，发生氧化反应。
正极：较活泼金属、O2、氧化性物质等，物质中元素化合价降低，发生还原反应。
【特殊情况】活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和NaOH 溶液组成的原电池，Al
作负极，Mg 作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维
定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。
Al——Cu
(浓硝酸)
总反应
Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O
负极反应
Cu－2e－===Cu2＋
正极反应
4H＋＋2NO＋2e－===2NO2↑＋2H2O
Al——Mg
(NaOH 溶液)
总反应
2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO2
－＋3H2↑
负极反应
2Al－6e－＋8OH－===2AlO2
－＋4H2O
正极反应
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
②电极反应：
负极：还原剂-ne-—→氧化产物；
正极：氧化剂+ne-—→还原产物。
③电子移动：电子从负极流出，经外电路流向正极。
④离子移动：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
(2)电极反应式书写的一般步骤
3．燃料电池
(1)燃料电池结构分析
(2)解答燃料电池题目的几个关键点
①要注意燃料电池的介质电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。
③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
(3)燃料电池电极反应式书写的常用方法
第一步，写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反
应。
如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH 溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步，写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其
电极反应也会有所不同：
①酸性电解质：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
)
②碱性电解质：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
③固体电解质(高温下能传导O2－)：O2＋4e－===2O2－。
④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步，电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。
二、一次电池
（1）碱性锌锰电池（干电池）
碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnO(OH)＋2OH－；
特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。
（2）酸性锌锰电池（干电池）
酸性锌锰电池的负极是Zn，正极是石墨棒，电解质是NH4Cl、ZnCl2 和H2O
等，其电极反应如下：
总反应：Zn + 2NH4
+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3↑。
负极：Zn－2e－ ===Zn2+；
正极：2MnO2 + 2NH4
+ + 2e‾ = 2MnO(OH) + 2NH3↑；
特点：优点携带方便；缺点电量小，污染大。
（3）银锌电池（纽扣电池）
银锌电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极反应如下：
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正极：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
特点：比能量大、电压稳定、储存时间长。
三、二次电池
1．二次电池的结构分析
2．解题技巧
3．二次电池——充电电池或蓄电池
（1）铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，由两组栅状极板交替排列而成，负极材料是Pb，正极材料是
PbO2，电解质溶液为稀H2SO4，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。
铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4
2PbSO4＋2H2O
①放电时的反应（原电池）
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO4；
正极：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O。
②充电时的反应（电解池）
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO；
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO。
（2）锂离子电池
一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LixCy)，正极材料为LiCoO2(钴酸锂)，电解质溶液为
LiPF6(六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)。放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电
时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池
的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。其放电时电极反应式为
总反应为LixCy＋Li1－xCoO2
LiCoO2＋Cy，
①放电时的反应（原电池）
负极：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极：Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2。
②充电时的反应（电解池）
阴极：xLi＋＋Cy+xe－===LixCy；
阳极：LiCoO2－xe－===Li1－xCoO2＋xLi＋。
四、电解池
1．电解池的工作原理
2．电解池中阴、阳极的判断方法
3．电子和离子的移动方向(惰性电极)
4．阴、阳极放电离子的判断
（1）阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。
阳离子放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+( 指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+( 指水电离
的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔
融状态下的物质中会放电)
反应物
阴极金属阳离子(H+)
产物
金属(H2)
（2）阳极：
①若是活性电极(银以前包括银在内的金属)作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，电极被
溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；
反应
物
阳极活性金属电极
产物
金属离子
②若是惰性电极(如：Pt、石墨、Au 等)作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序
为：金属(Au、Pt 除外)电极>S2－>SO3
2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
(3)阴、阳极放电后的产物
反应物
S2
－
I
－
Br
－
Cl
－
OH－
产物
S
I2
Br2
Cl2
O2、H2O
五、电解原理的应用
1、氯碱工业
习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业（制烧碱、氯气和氢气），其设备装置如下：
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，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。
装置
离子交换膜电解槽
阳极
钛网 (涂有钛、钌等氧化物涂层)：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)；
阴极
碳钢网：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(还原反应)。
总反应
①化学方程式：2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
②离子方程式：2Cl－＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
阳离子交换膜
①将电解槽隔成阳极室和阴极室，只允许阳离子通过，阻止Cl2、H2、
OH－通过，这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引
起爆炸，又能避免Cl2和NaOH 溶液反应Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋
H2O 而影响烧碱的质量。
加入物质
a、b、c、d 加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl 溶液、含少量
NaOH 的水、淡盐水、NaOH 溶液；X、Y 分别是Cl2、H2。
2．电解精炼粗铜：
（1）阳极材料是粗铜，阴极材料是精铜，电解质溶液是
CuSO
4溶液
（
或
Cu(NO
3)2 溶液
）
。
（2）粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动
性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni 等，也会同时放电：
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋，
位于金属活动性顺序铜之后的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu 弱，难以在阳极失去电子
变成阳离子溶解下来，而以阳极泥的形式沉积下来，
阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料
，这样可
得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜。【电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，
而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积(如：精炼镍时Cu 也会沉积】
在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比
Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。
电解精炼铜
示意图
电极反应
阳极
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2
＋。
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的浓度变小
（3）长时间电解后，CuSO4溶液的浓度变小
，
电解质溶液必须补充
，阳极减少的质量和阴极增加的质量
不相等。
3．电镀：
电镀是一种特殊的电解，利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。要求镀件
必须作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作电解质溶液（作为电镀液）。在直流电
的作用下，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在镀件表面覆
盖上一层均匀光洁而致密的镀层。
电镀
示意图
电极反应
阳极
Cu－2e－===Cu2＋（阳极本身不断溶解）
阴极
Cu2＋＋2e－===Cu（阴极本身不断增重）
总反应
宏观上看无新物质生成
电解质溶液的浓度变化
CuSO4溶液的总量、浓度、pH 均不变
阴、阳极质量变化
阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。
4．电冶金
本质为Mn＋＋ne－===M，利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al
等。
总方程式
阳极、阴极反应式
冶炼钠
2NaCl(熔融)=====2Na＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：2Na＋＋2e－===2Na
冶炼镁
MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑
阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极：Mg2＋＋2e－===Mg
冶炼铝
2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑
阳极：6O2－－12e－===3O2↑
阴极：4Al3＋＋12e－===4Al
①电解熔融MgCl2冶炼镁，而不能电解熔融MgO 冶炼镁，因MgO 的熔点很高。
②电解熔融Al2O3冶炼铝，而不能电解AlCl3冶炼铝，因AlCl3是共价化合物，其熔融态不导电。
六、金属的腐蚀与防护
对同一电解质溶液来说，腐蚀由快到慢：电解原理引起的腐蚀(即电解池的阳极)＞原电池原理引起的
腐蚀(即原电池的负极)＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀(即电解池的阴极、原电池的正极及加有镀层的金属
等)。
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属与其表面接触的一些物质(如O2、
Cl2、SO2等)直接反应而引起的腐蚀
不纯金属与电解质溶液接触发生原
电池反应
现象
无电流产生
有微弱电流产生
本质
金属被氧化
较活泼金属被氧化
联系
两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型
析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出)
吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气)
条件
水膜酸性较强(pH≤4.3)，
如：NH4Cl 溶液、稀H2SO4等
水膜酸性很弱或呈中性，
且溶有一定量氧气
电极
反应
负极
Fe－2e－===Fe2＋
正极
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应式
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
易错提醒
钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生
的反应为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)＋(3－x)H2O。
联系
吸氧腐蚀更普遍
3．金属的防护
金属防护效果比较：外加电流法防腐＞牺牲阳极法防腐＞有一般防护条件的防腐。
（1）电化学保护法
①牺牲阳极法——原电池原理
②外加电流法——电解原理
负极：比被保护金属活泼的金属；
正极：被保护的金属设备。
阴极：被保护的金属设备；
阳极：惰性金属。
七、多池串联电化学装置的分析
（1）外接电源与电解池的串联：所有都为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该
电池为电镀池。
A、B 为两个串联电解池，相同时间内，各电极
得失电子数相等。
甲为电镀池，乙、丙均为电解池。
（2）直接判断：非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。
A 为原电池，B 为电解池
（3）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：
原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性
电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反
应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。
A 为电解池，B 为原电池
（4）根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。
如图：若C 极溶解，D 极上析出Cu，B 极附近溶液变红，A 极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电
池，D 是正极，C 是负极，甲是电解池，A 是阳极，B 是阴极。B、D 极发生还原反应，A、C 极发生氧化
反应。
八、多池串联装置的综合计算
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：
①串联电路中各支路电流相等；
②并联电路中总电流等于各支路电流之和。
在此基础上分析处理其他各种数据。
图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol 电子转移，则Zn 极溶解6.5 g，Cu 极上析出
H2 2.24 L(标准状况)，Pt 极上析出Cl2 0.1 mol，C 极上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶
液pH 变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH 微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固
体可使溶液复原。
九、常见的离子交换膜
1．离子交换膜的含义和作用
含义
离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。
作用
** 错误的表达式 **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。如：在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴
极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯，防止与阴极产生的H2混合发生爆炸；
②能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用；
** 错误的表达式 **用于物质的分离、提纯等；
** 错误的表达式 **用于物质的制备，电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物
质；
2．离子交换膜的种类及作用
阳离子交换膜
①只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过。
阳离子
透过阳离子交换膜
原电池正极(或电解池的阴极)
②以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开：
负极：Zn－2e－===Zn2＋
正极：Cu2＋＋2e－===Cu
Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区
阴离子交换膜
①只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过。
阴离子
透过阴离子交换膜
电解池阳极(或原电池的负极)
②以Pt 为电极电解淀粉KI 溶液，中间用阴离子交换膜隔开：
阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
阳极：2I－－2e－===I2
阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物
反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O
质子交换膜
①只允许H＋和水分子通过，不允许其他阳离子和阴离子透过。
H＋
透过质子交换膜
原电池正极(或电解池的阴极)
②在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2：
阴极：2H＋＋2e－===H2↑
阳极：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H
＋
阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极
双极膜
由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳
膜复合层间的H2O 解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移
动，作为H＋和OH－的离子源。
1．（2025·广东·模拟预测）氢能作为前沿新兴产业被写入《政府工作报告》。如图所示为一种新型“全氢
电池”的简易示意图(起始时两侧溶液质量相等)。下列说法不正确的是
A．电极电势：吸附层
吸附层
B．该电池工作时总反应的方程式为
C．吸附层a 为负极，电极反应式为
D．标准状况下，右侧电池产生
时，理论上两侧电解质溶液质量差88 g
2．（2025·陕西西安·模拟预测）下列装置由甲、乙两部分组成（如图所示），甲是将废水中乙二胺[
]转化为无污染气体的化学电源；乙是利用装置甲模拟工业电解法间接处理含
废
水。当电池工作时，下列说法正确的是
A．甲中H+透过质子交换膜由右向左移动
B．若溶液中减少了0.1 mol
，则甲中至少消耗标况下6.72 L 的O2
C．甲中M 极消耗1 mol
，理论上外电路有16 mol 电子从Fe 电极流出
D．电池工作一段时间后，M 和Fe 电极附近pH 均增大
练模拟
3．（2025·广东江门·一模）一种水基电解液
离子选择双隔膜电池示意图如图。已知：
溶
液中，
以
存在；电极材料每转移
电子，对应的理论容量为
。电池放电时，下
列叙述错误的是
A．该装置能把化学能转化为电能
B．Ⅱ区中的
溶液浓度变小，
变大
C．Ⅰ区的电极反应：
D．每消耗
能提供的理论容量为
4．（2025·湖南郴州·一模）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，可高效制
和
，装置如图所示。下列说法错误的是
A．电极b 连接电源正极
B．电解总反应式为
C．电解池中电子从电极a 经电解质溶液流向电极b
D．催化阶段反应产物的物质的量之比
5．（2025·山东潍坊·模拟预测）低品位热（温度低于150 ℃）是一种丰富且广泛存在的可持续能源，一种
新型的37 ℃热富集铂电极电池如图所示。利用从热区至冷区的pH 梯度驱动对苯醌和对苯二酚的转换：
。下列说法错误的是
A．左侧电极为冷端电极
B．工作中热端电极的电极反应式为
-2e-=
+2H+
C．工作中无需补充对苯醌或对苯二酚
D．该电池可反复充放电使用
6．（2025·浙江·一模）研究人员研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电池。该电池分别
以铝和石墨为电极，用
和有机阳离子构成的电解质溶液作为离子导体，其放电工作原理如图所示。下
列说法不正确的是
A．放电时负极电极反应式：
B．充电时石墨电极与电源正极相连
C．放电时有机阳离子向铝电极方向移动
D．离子液体有良好的导电性和难挥发的优点，可用作电化学研究的电解质
7．（2025·广东·模拟预测）钠离子电池在大规模储能领域的应用得到广泛关注，钠离子电池与锂离子电池
工作原理相似，遵循脱嵌式的工作模式，主要依靠钠离子在正极和负极之间脱嵌来工作。一种钠离子电池
的工作原理为
，装置如图所示。下列有关说法正确的是
A．放电时，电极a 为正极
B．充电时，钴元素的化合价升高，钠离子在阳极上嵌入
C．放电时，负极反应式为
D．充电时，外电路中转移
，理论上阴极质量增加92 g
8．（2025·山东潍坊·模拟预测）水系铵根离子可充电电池具有成本低、安全、无污染等优点，其中
电极含V、C、N 元素，电解质溶液中主要存在团簇离子
，放电时的工作原理如图所
示。下列说法错误的是
A．放电时，电极电势：
B．充电时，
向
极方向移动
C．放电时，Y 极的电极反应式为
D．充电时，电解质溶液中
每增加
极质量减少
9．（2025·四川广安·模拟预测）某双离子电池如图。该电池以并五苯四酮（PCT）和石墨为电极，以室温
离子液体
、
为电解液，离子可逆地嵌入电极或从电极上脱离返回电解液中。已知充电时，
PCT 电极发生还原反应。下列说法错误的是
A．1 molPCT 完全反应，理论上有2 mol
嵌入石墨电极
B．放电时，石墨电极电势高于PCT 电极
C．
嵌入电极时，电池处于充电过程
D．充电时，PCT 电极反应式为
10．（2025·山西·三模）一种新型醌类(
)酸碱混合电池具有高能量密度和优异的循环稳定
性。该电池工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，a 极周围溶液的pH 减小
B．c 为阴离子交换膜，d 为阳离子交换膜
C．充电时，若用铅酸蓄电池作为电源，a 极接Pb 电极
D．充电时，b 极反应式为
=
11．（2025·安徽·三模）哈尔滨工业大学研发的直接甲醇无膜微流体燃料电池，利用多股流体在微通道内
平行层流的特性，自然地将燃料和氧化剂隔开，无需使用传统燃料电池中的交换膜，且使用氧化剂
可确保电池工作过程中无固体析出附着在电极表面问题(原理图如下所示)。下列有关说法正确
的是
A．a 电极的电势比b 电极的电势高
B．电极a 上发生的反应为：
C．电极b 上发生的反应为：
D．电池工作时，若电路上转移
电子，理论上消耗
12．（2025·河南·三模）我国科学家将纳米级
嵌入电极材料，能大大提高可充电铝离子电池的容量，
其放电工作原理如图所示。其中有机离子导体主要含
，隔膜仅允许含铝元素的微粒通过。
下列说法正确的是
A．电极电势：
B．放电时，
可经过隔膜进入左极室中
C．放电时，电池的负极反应式为
D．若
从电极表面脱落，则电池单位质量释放电量增加
13．（2025·重庆·三模）某大学教授团队揭示了
用于二氧化碳电还原时，自身会发生还原重构，该团
队还通过电化学原位拉曼光谱、X 射线吸收光谱等技术对
在电化学还原条件下的活性物种进行了研
究。设计以
与辛胺为原料用电化学方法实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如图。下列
说法错误的是
A．在现代化学中，利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素的种类
B．若以铅酸蓄电池为电源，则
极应与铅酸蓄电池的
极相连
C．工作时，每转移
电子，
极溶液的质量增加
D．
极上发生的电极反应为
14．（2025·山西临汾·一模）我国科研人员研制出以钠箔和多壁碳纳米管为电极的可呼吸“
”二
次电池，其工作原理如图所示。工作过程中，
与C 均沉积在多壁碳纳米管电极。下列叙述正确的
是
A．充电时，
向多壁碳纳米管电极方向移动
B．放电时，正极反应式为
C．放电时，电路中转移
，多壁碳纳米管电极增重
D．可用乙醇代替四甘醇二甲醚作有机溶剂以降低成本
15．（2025·河南漯河·三模）新能源电动汽车电池大致可以分为五种类型，分别是铅酸电池、镍氢电池、
锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元锂电池。某磷酸铁锂电池工作时的总反应为
，原理如图所示。下列说法正确的是
A．电极电势：
B．放电时，负极的电极反应为
C．充电时，
移动方向不变
D．该电池的电解质可选择
溶液以增强导电性
16．（2025·安徽合肥·模拟预测）水合肼
化学性质稳定，价廉易得，可以实现在温和可控的条
件下催化产氢，在车载、便携式移动氢能方面的应用潜力巨大。水合肼分解反应时，其中的水分子不参与
反应，可按如下
两条竞争性路径进行：
I．
Ⅱ．
回答下列问题：
(5)肼—双氧水燃料电池由于绿色环保且具有较高的能量密度而被广泛使用，其工作原理如图所示。试写出
负极的电极反应式： 。
17．（2025·陕西·模拟预测）研究一定条件下
、
与
反应生成
等有机化工产
品，对实现“双碳目标”具有重要的现实意义。
(4)科学家利用如图所示装置可以将
转化为气体燃料
(电解质溶液为稀硫酸)。
N
①
极的电极反应式为 。
②假设外电路有
电子转移，若溶液体积不变，
极电解质溶液的
(填“增大”“减小”
或“不变”)。
18．（2025·上海松江·一模）向含
电解液的
电池中，加入
离子液体，可提高电池的
性能。
电池的总反应为：
，其工作原理如下图所示：
(1)该电池放电时，正极反应式为 。
(2)关于该电池，下列说法正确的是_______。
A．电解液应选择非水溶剂
B．放电时，产物
既是氧化产物也是还原产物
C．放电时，多孔电极附近有固体生成
D．充电时，锂离子的移动方向是锂电极→多孔电极
19．（2025·上海崇明·一模）二氧化碳氧化乙烷制乙烯。
将C2H6和CO2按物质的量之比为1 1∶通入反应器中，发生如下反应：
C
①
2H6(g)
C2H4(g) + H2(g) ΔH1=+136.4kJ·mol−1
CO
②
2 (g) + H2 (g)
CO(g) + H2O(g) ΔH2=+41.2kJ·mol−1
C
③
2H6(g) + CO2(g)
C2H4(g) + CO(g) +H2O(g) ΔH3
(4)利用质子传导型固体氧化物电解池将乙烷转化为乙烯，示意图如图：
①电极a 与电源的 极相连。
②电极b 的电极反应式是 。
(5)若以乙烷-空气燃料电池(电解质溶液是20～30％的KOH 溶液)给以上装置提供电源，电池工作时负极的
电极反应式为 。
20．（2024·吉林延边·一模）利用
催化加氢制二甲醚，可以实现
的再利用，涉及以下主要反应：
I．
Ⅱ．
回答下列问题：
(3)如图所示是绿色电源“二甲醚(
)燃料电池”的工作原理示意图(a、b 均为多孔性
电极)。负极
是 (填写“a”或“b”)，该电极的电极反应式是 ，若有
氢离子通过质子交换膜，则b 电极
在标准状况下吸收
氧气。
