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新高考化学二轮重点专题30讲2026版
第7讲-选择放行：离子交换膜在电化学中的应用
contents
目录
01
考向分析
01
02
03
知识重构
重温经典
04
模型建构
考向分析
PART 01
01
考点统计
卷别 年份 题号 题型 电化学模型 阳膜 阴膜 双极膜 离子迁移方向
原电池 电解池 充电电池 质子膜 阳膜 OH-膜 阴膜
全国 25 10 选择 √ √ √
云南 25 11 选择 √ √ √ √ √
西北 25 13 选择 √ √ √
山东 25 12 选择 √ √ √
广东 25 14 选择 √ √
25 16 选择 √ √
江苏 25 8 选择 √ √ √
湖南 25 9 选择 √ √ √
考点统计
卷别 年份 题号 题型 电化学模型 阳膜 阴膜 双极膜 离子迁移方向
原电池 电解池 充电电池 质子膜 阳膜 OH-膜 阴膜
河南 25 12 选择 √ √ √
四川 25 14 选择 √ √ √
福建 24 9 选择 √ √
重庆 24 9 选择 √ √ √
海南 24 13 选择 √ √ √
浙江6月 24 18 大题 √ √
江西 24 11 选择 √ √ √
广东 24 16 选择 √ √
考点统计
卷别 年份 题号 题型 电化学模型 阳膜 阴膜 双极膜 离子迁移方向
原电池 电解池 充电电池 质子膜 阳膜 OH-膜 阴膜
辽宁 24 12 选择 √ √ √
北京 24 16 大题 √ √
浙江1月 24 19 大题 √ √
江苏 24 8 选择 √ √ √
全国甲 23 12 选择 √ √ √
河北 23 13 选择 √ √ √ √
重庆 23 12 选择 √ √ √
浙江6月 23 13 选择 √ √
考点统计及考向分析
卷别 年份 题号 题型 电化学模型 阳膜 阴膜 双极膜 离子迁移方向
原电池 电解池 充电电池 质子膜 阳膜 OH-膜 阴膜
湖北 23 10 选择 √ √
辽宁 23 11 选择 √ √ √
山东 23 11 选择 √ √
广东 23 16 选择 √ √
题型：以选择为主，少量与反应原理大题结合；
情景：以电解池为主，少量原电池和充电电池；
膜类型：以阴膜、阳膜、质子膜为主，少量双极膜和OH-膜；
设问方式：重点考查离子的迁移方向和膜类型的判断。
知识重构
PART 02
02
电化学回顾
电化学
电(闭合回路、I)
化学(反应)
外电路
内电路
电极反应
电 解 质 溶 液
导电粒子：
e-
Mx+、Ny-
还原反应
得e-
氧化反应
失e-
＋
普通化学反应
导电
物理
化学
电化学
欧姆定律：R=U/I
焦耳定律：Q=I2Rt
氧化还原规律、金属活动性规律、沉淀溶解规律等。
氧化还原
原子守恒
带电粒子在电场移动规律
原电池和离子交换膜的引入
e-
CuSO4溶液
Zn
Cu
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
e-
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Zn2+
Cu2+
Cu2+
Cu2+
电势低
电势高
电势高
电势低
阳离子
阴离子
A
A
Zn2+
Zn2+
Zn-2e-=Zn2+
Cu-2e-=Cu2+
Cu2+
Cu2+
能量损耗
效率低
电流不稳
缺点：
饱和
KCl
易损耗
阻力大(电阻大)
缺点
负极
正极
原电池和离子交换膜的引入
e-
Zn
Cu
A
A
Zn=2e-+Zn2+
Cu=2e-+Cu2+
离子交换膜
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
隔离反应
提供离子通道，“导离子”
“导电”
SO42-
阴离子交换膜
截面大，阻力小
电解池和离子交换膜的引入
Cl2
电源
精制饱和
NaCl溶液
H2
H2O(含少量NaOH)
+
-
e-
电势低
电势高
电势高
电势低
e-
精制饱和
NaCl溶液
电势高
电势低
阳离子
阴离子
离子交换膜
阳离子交换膜
Cl-
H2O
Cl2、H2混杂，易爆炸
Cl2和NaOH反应
溶液中NaCl、NaClO、NaOH，难分离
淡盐水
NaOH溶液
Na+
阳极
阴极
OH-
认识离子交换膜
离子交换膜：含离子基团，对溶液中离子具有选择透过能力的高分子膜。
选择放行：
How？
电性：
同性相斥、异性相吸
-
-
-
-
Mx+
Ny-
电势低
电势高
阳离子交换膜
-
-
-
-
H+
电势低
电势高
质子交换膜
Mx+
Ny-
电势高
电势低
阴离子交换膜
电势高
电势低
OH-交换膜
+
+
+
+
OH-
+
+
+
+
认识离子交换膜
特殊的离子交换膜：
双极膜
-
-
-
-
H+
电势低
电势高
阴膜
H2O
阳膜
双极膜两端降低的电势差：
包含了水电离对应的电势差
(理论值0.828V)
本质：
电能转化为化学能
OH-
+
+
+
+
一般都用于电解池
认识离子交换膜
离子交换膜
种类
阳离子交换膜
质子交换膜：
一般阳离子交换膜：
阴离子交换膜
OH-交换膜：
一般阴离子交换膜：
双极膜：
允许H+和H2O通过
允许阳离子(含H+)和H2O通过
允许OH-和H2O通过
允许阴离子(含OH-)和H2O通过
H2O裂解为H+和OH-
功能
选择性“导离子”，形成闭合回路
作用
目的
隔离物质：
隔离阴极和阳极产物
制备特定产品：
如离子膜烧碱制备NaOH
物质分离提纯：
如海水淡化、电渗析
重温经典
PART 03
03
离子交换膜——原电池
(25江苏)8. 以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为2H2O 2H2↑+O2↑。下列说法正确的是
A. 电极a上发生氧化反应生成O2
B. H+通过质子交换膜从右室移向左室
C. 光解前后，H2SO4溶液的pH不变
D. 外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
质子膜
光电池，类比原电池
+
+
负极
正极
空穴
+
+
2H2O+4 =O2↑+4H+
2H2O-4e-=O2↑+4H+
4H++4e-=2H2↑
+
+
电极a材料+hv=e-+
A
H+
导“H+”，“导电”
光解消耗水，H2O ↓，c(H+) ↑，pH↓
0.005 mol H2
电极a失电子氧化：
水被氧化：
负极反应：
正极反应：
隔离两电极气体产物
离子交换膜——原电池
(24江西)11. 我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是
A. CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e-=2HCOO-+H2↑+2OH-
B. CuRu电极反应为NO3-+6H2O+8e-=NH3↑+9OH-
C. 放电过程中，OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D. 处理废水过程中溶液 pH 不变，无需补加 KOH
质子膜
负极
正极
化学氧化(自身氧化还原)：
2HCHO=2HCO(自由基)+H2↑
失电子氧化：
2HCO-2e-=2[HCO]+
原子守恒：
2[HCO]++4OH-=2HCOO-+2H2O
2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O
负极反应：
得电子还原：
原子守恒：
正极反应：
NO3-+8e-=N3-+3O2-
N3-+3H2O=NH3↑+3OH-
3O2-+3H2O=6OH-
NO3-+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-
左室c(OH-) ↓
c(H+) 浓度极低，导电效率很低
换OH-膜
OH-：右室→左室，减少左室
KOH补加量
B
合适吗？
8e-~消耗16OH-~生成9OH-
离子交换膜——原电池
(23山东)11. 利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
阴膜
浓差电池
Cu=2e-+Cu2+
Cu=2e-+Cu2+
Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
→
加NH3后：
负极
正极
负极反应：
Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+
正极反应：
Cu2++2e-=Cu
Cu2+来自于甲室
SO42-来自于乙室
SO42-
阴膜
导“SO42-”，“导电”
制备并浓缩“[Cu(NH3)4]SO4”
c(Cu2+) ↓，
Cu2++2e-=Cu
←
电动势↓
CD
隔离NH3
离子交换膜——原电池
(22全国甲)10. 一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示（KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42-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SO42-通过隔膜向 II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)42-+Mn2++2H2O
阴膜、阳膜，双膜
Zn-2e-=Zn2+
失电子氧化：
负极
原子守恒：
Zn2++4OH-=Zn(OH)42-
负极反应：
Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-
正极
得电子还原：
原子守恒：
正极反应：
MnO2+2e-=Mn2++2O2-
2O2-+4H+=2H2O
MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
隔离电解质和产物
阳离子
阴离子
K+
SO42-
A
阳膜
阴膜
A. 电解时，H+从右室向左室移动
B. 电解总反应：TY+H2O TQ+2H2↑
离子交换膜——电解池
(25西北)13. 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
C. 以 为 原料，也可得到TQ
D. 用18O标记电解液中的水，可得到
质子膜
阳极
阴极
4H++4e-=2H2↑
阴极反应：
H+
酚-OH对位C被氧化得到相应的醌
D
阳极反应：
TK+H2O-4e-=TQ+4H+
酚-OH脱H+
H2O脱H+
催化剂-O断
18O在甲基邻位
离子交换膜——电解池
(25湖南)9. 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，K+向左室迁移
B. 电解过程中，左室中NO2-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. NO3-完全转化为NH3的电解总反应：NO3-+8Cl-+6H2O NH3↑ +9OH-+4Cl2↑
阳膜
阴极
得电子还原：
原子守恒：
阴极反应：
NO3-+8e-=N3-+3O2-
N3-+3H2O=NH3↑+3OH-
3O2-+3H2O=6OH-
NO3-+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-
阳极
阳极反应：
8Cl--8e-=4Cl2
K+
中间产物：先升后降
Cl2+H2O H++Cl-+HClO
B
传导“K+”，“导电”
隔离两电极气体产物
离子交换膜——电解池
(25全国)10. 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pH下降
B. OH-从阴极区向阳极区迁移
C. 阴极发生反应NO3-+7H2O+8e-=NH3·H2O+9OH-
D. 阴极转化1 mol NO3-，阳极将生成4 mol HOCH2COO-
阴膜
得电子还原：
原子守恒：
阴极反应：
N3-+4H2O=NH3·H2O+3OH-
3O2-+3H2O=6OH-
NO3-+8e-+7H2O=NH3·H2O+9OH-
NO3-+8e-=N3-+3O2-
阴极
阳极
失电子氧化：
原子守恒：碱性
阳极反应：
HOCH2CH2OH-4e-=[HOCH2CO]++3H+
3H++3OH-=3H2O
[HOCH2CO]++2OH-=HOCH2COO-+H2O
HOCH2CH2OH-4e-+5OH-=HOCH2COO-+4H2O
OH-
8e-~迁入8OH-~消耗10OH-
2 mol
D
传导“OH-”，“导电”
隔离原料和产物
离子交换膜——电解池
(25河南)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
阴膜、阳膜，多膜
阴极
阳极
1
2
3
4
[Fe(CN)6]3-+Li=[Fe(CN)6]4-+Li+
[Fe(CN)6]4--e-=[Fe(CN)6]3-
阳极反应：
Li+
LiCl
Cl-
阴极反应：
得电子还原：
原子守恒：
O2+4e-=2O2-
O2+4e-+2H2O=4OH-
2O2-+2H2O=4OH-
Na+
海水
淡化
NaOH
阳膜
阳膜
阴膜
Cl-守恒、电荷守恒
D
离子交换膜——电解池
(23广东)16. 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1 mol 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
双极膜
得电子还原：
原子守恒：
阴极反应：
N3-+4H2O=NH3·H2O+3OH-
3O2-+3H2O=6OH-
NO3-+8e-+7H2O=NH3·H2O+9OH-
NO3-+8e-=N3-+3O2-
阴极
阳极
阳极反应：
8OH--8e-=2O2↑+4H2O
H+
OH-
NO3-+8e-+8H+=NH3·H2O+H2O+OH-
8H2O=8H++8OH-
电荷守恒 1 mol NH3·H2O~8 mol e-~8 mol H2O
增加双极膜表面积
B
OH-量：电解消耗=双极膜迁移
离子交换膜——电解池
(25云南)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
阴膜、阳膜、双极膜，多膜
阳极
阴极
阳极反应：
4OH--4e-=O2↑+2H2O
阴极反应：
4H2O+4e-=2H2↑+4OH-
4H2O=4H++4OH-
双极膜反应：
除硼
盐水淡化
产氧
产氢
Na+
Cl-
阳膜
阴膜
提浓
电能→化学能(水的解离能)
1 mol NaOH~1 mol H+~1 mol B(OH)3
C
4H++4e-=2H2↑
离子交换膜——充电电池
(23辽宁)11. 某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
质子膜
铅酸电池
电极
放电：
正极
负极
Pb-2e-+SO42-=PbSO4↓
负极反应：
正极反应：
2Fe3++2e-=2Fe2+
H+
放电：
充电：
阳极
阴极
阴极反应：
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
阳极反应：
2Fe2+-2e-=2Fe3+
H+
充电：
PbSO4沉积
放电反应
PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+
充电反应：
B
离子交换膜——充电电池
(25广东)14. 一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移 1 mol 电子对应的理论容量为26.8 A·h。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：MnS-2e-=S+Mn2+
D. 充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
阳膜或阴膜
放电：
正极
负极
MnO2→Mn2+(aq)
得电子还原：
原子守恒：
正极反应：
MnO2+2e-=Mn2++2O2-
2O2-+4H+=2H2O
MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
负极反应：
MnS-2e-=S+Mn2+
阳极
阴极
阳膜or阴膜？
Mn2+、H+
阳膜
阴膜
SO42-
充电：
阴极反应：
S+2e-+Mn2+=MnS
阳极反应：
Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+
放电
放电
充电
充电
升高
0.5 mol S~1 mol e-~26.8 A·h
B
失电子氧化：
Mn2+-2e-=Mn4+
原子守恒：
Mn4++4H2O=Mn(OH)4+4H+
Mn(OH)4=MnO2+2H2O
得电子还原：
原子守恒：
S+2e-=S2-
S2-+Mn2+=MnS
离子交换膜——充电电池
(25四川)14. 最近，我国科学工作者制备了一种 Ni-CuO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NO3-为NH3，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NO3-逐步还原为NH3。下列说法错误的是
A. 放电时，负极区游离的OH-数目保持不变
B. 放电时，还原1.0 mol NO3-为NH3，理论上需要8.0 mol氢原子
C. 充电时，OH-从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D. 充电时，电池的总反应为：4[Al(OH)4]-=4Al+6H2O+4OH-+3O2↑
OH-膜
放电：
正极
负极
得电子还原：
8H2O+8e-=8H+8OH-
化学还原：
NO3-+8H=NH3·H2O+H2O+OH-
正极反应：
NO3-+8e-+7H2O=NH3·H2O+9OH-
失电子氧化：
原子守恒：
负极反应：
Al-3e-=Al3+
Al3++4OH-=[Al(OH)4]-
Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-
OH-
放电
充电：
阳极
阴极
阴极反应：
Al(OH)4]-+3e-=Al+4OH-
阳极反应：
2H2O-4e-=O2↑+4H+
24 e-~消耗32OH-~迁入24OH-
充电
OH-
4OH--4e-=O2↑+2H2O
×4
×3
A
离子交换膜——充电电池
(25山东)12. 全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为负极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+浓度均减小
D．理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加2 mol
阴膜
石墨
Fe/石墨
放电：
正极
负极
负极反应：
Fe-2e-=Fe2+
正极反应：
2Fe3++2e-=2Fe2+
隔离Fe3+
阴膜
充电
阴离子
充电：
阳极
阴极
阴极反应：
Fe2++2e-=Fe
阳极反应：
2Fe2+-2e-=2Fe3+
阴离子
放电
放电：
正极
负极
+ 1 mol
+0.5 mol
1.5 mol
BC
离子交换膜——充电电池
(23河北)13. 我国科学家发明了一种以 和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，
其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料 转化为 。下列说法错误的是
A. 充电时，b电极上发生还原反应
B. 充电时，外电源的正极连接b电极
C. 放电时，①区溶液中的SO42-向②区迁移
D. 放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O
阳膜、阴膜，双膜
放电：
类比加氧去氢，加氧去钾：
负极反应：氧化反应
(未配平)
正极反应：
MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
中性
强碱弱酸盐
碱性
酸性
碱性
负极
酸性
正极
MnO2
K+
SO42-
放电
充电
充电：
阳极
阴极
阴极反应：
阳极反应：
矛盾
B
模型建构
PART 04
04
模型建构——离子迁移方向和膜类型判断
电化学模型
判断离子迁移
目的
给出正负极
如25云南11题、25河南12题
给出膜类型
确定电极
膜类型
离子迁移方向
原电池
电解池
负氧正还
给出电源正负极
阳氧阴还
阳膜
阴膜
阳离子→正极
阴离子→负极
给出膜类型
阳膜
阴膜
阳离子→阴极
阴离子→阳极
未给出膜类型
膜类型判断
阳离子跨膜
阳膜
阴离子跨膜
阴膜
模型建构——教学策略
夯实氧化还原基础：电子得失、化合价变化、有机氧化还原、陌生方程式书写
熟练掌握电化学模型：原电池、电解池，电极方程式书写、带电粒子定向移动
综合运用知识：电学、化学、离子交换膜
夯实离子反应基础：气体、沉淀、配合物、弱电解质的生成和转化
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一、知识重构
1. 电化学回顾
电 ：电路作用 ？外电路、内电路，导电粒子分别为 ？
化学：电极反应为氧化还原，得电子 ，失电子 。
氧化还原产物与 溶液反应，得到稳定产物，为原子守恒。
电极反应=氧化还原+原子守恒。
2. 离子交换膜的引入
（1）原电池引入离子交换膜
① 简单Zn-Cu原电池存在什么缺点及原因
② 盐桥的成分及作用？有什么缺点？
③ 引入离子交换膜的功能、作用及优点是什么？离子交换膜是 (填“阴”、“阳”)交换膜。离子的迁移方向是 。
（2）电解池引入离子交换膜
① 无离子交换膜，电解饱和食盐水，存在什么缺点
② 引入离子交换膜的功能、作用是什么？离子交换膜是 (填“阴”、“阳”)交换膜。离子的迁移方向是 。
3. 认识离子交换膜
（1）选择放行
选择放行的主要实现方式是什么？
（2）特殊的离子交换膜——双极膜
①双极膜的构成是什么？
②双极膜中的能量转化： →
③一般情况下，双极膜应用于 (填“原电池”、“电解池”)，原因是什么？
（3）离子交换膜的分类、功能和作用
二、重温经典
1. 离子交换膜——原电池
（1）质子膜
（25江苏）8. 以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为2H2O2H2↑+O2↑。下列说法正确的是
A. 电极a上发生氧化反应生成O2
B. H+通过质子交换膜从右室移向左室
C. 光解前后，H2SO4溶液的pH不变
D. 外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
① 类比思维：光电池可类比为 。
② 负极反应过程及方程式为： ；正极反应过程及方程式为： 。
③ 质子迁移方向为： ；质子膜的作用为： 。
（2）质子膜？
（24江西）11. 我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是
A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e-=2HCOO-+H2↑+2OH-
B.CuRu电极反应为NO3-+6H2O+8e-=NH3↑+9OH-
C.放电过程中，OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D. 处理废水过程中溶液 pH 不变，无需补加 KOH
① 有机物的化学氧化为： 。
② 负极电氧化过程及方程式为： ；正极反应过程及方程式为： 。
③ 质子膜合适吗？能不能换成OH-膜？说明理由。
（3）阴离子交换膜
（23山东）11．利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是（ ）
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
① 浓差电池的形成原理是： 。
② 负极反应过程及方程式为： ；正极反应过程及方程式为： 。
③ 结合装置的目的，判断离子交换膜的类型为 ，功能及作用为 。什么离子向什么方向迁移？
（4）阴膜、阳膜，双膜
（22全国甲）10. 一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示（KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42-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SO42-通过隔膜向 II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)42-+Mn2++2H2O
① 负极反应过程及方程式为： ；正极反应过程及方程式为： 。
② 结合装置的电解质溶液的类型，判断左侧和右侧的离子交换膜的类型分别为 ，功能及作用为 。什么离子向什么方向迁移？
2. 离子交换膜——电解池
（1）质子膜
（25西北）13. 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，H+从右室向左室移动
B. 电解总反应：TY+H2OTQ+2H2↑
C. 以为原料，也可得到TQ
D. 用18O标记电解液中的水，可得到
① 阴阳极如何判断？
② 阴极反应过程及方程式为： ；阳极反应过程及方程式为： 。
③ 质子迁移方向为： ；质子膜的作用为： 。
④ 有机物催化电氧化过程中键的断裂和形成过程是 。
（2）阳离子交换膜
（25湖南）9. 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，K+向左室迁移
B. 电解过程中，左室中NO2-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. NO3-完全转化为NH3的电解总反应：NO3-+8Cl-+6H2ONH3↑ +9OH-+4Cl2↑
① 阴阳极如何判断？
② 阴极反应过程及方程式为： ；阳极反应过程及方程式为： 。
③ 阳离子迁移方向为： ；阳膜的作用为： 。
（3）阴离子交换膜
（25全国）10. 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pH下降
B. OH-从阴极区向阳极区迁移
C. 阴极发生反应NO3-+7H2O+8e-=NH3·H2O+9OH-
D. 阴极转化1 mol NO3-，阳极将生成4 mol HOCH2COO-
① 阴极反应过程及方程式为： ；阳极有机物氧化过程分析及方程式为： 。
② 阴膜的功能和作用为： 。
③ 对比上一题，说明不同离子交换膜对溶液pH的影响及电极方程式的差异。
（4）阴膜、阳膜，多膜
（25河南）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1mol LiCl
① Li的化学氧化过程为： 。
② 阴极反应过程及方程式为： ；阳极反应过程及方程式为： 。
③ 结合装置的目的，判断左侧、中侧和右侧的离子交换膜的类型分别为 ，功能及作用为 。什么离子向什么方向迁移？
④ 回收LiCl的区域为： ；脱盐的区域为： ；NaOH的制备区域为： 。
（5）双极膜
（23广东）16．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1 mol 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
① 阴阳极如何判断？
② 阴极反应过程及方程式为： ；阳极反应过程及方程式为： 。
③ 双极膜中离子迁移对阴极和阳极反应的影响是什么？
（6）阴膜、阳膜、双极膜，多膜
（25云南）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
① 阴阳极如何判断？
② 阴极反应过程及方程式为： ；阳极反应过程及方程式为： 。
③ 结合装置的目的，判断X、Y膜的类型分别为 ，功能及作用为 。什么离子向什么方向迁移？双极膜的作用是什么？
④ Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ室的功能分别是什么？
3. 离子交换膜——充电电池
（1）质子膜
（23辽宁）11.某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
① 放电过程分析及正负极反应分别是什么？
② 充电过程分析及正负极反应分别是什么？
③ 阴极、阳极，与负极、正极的对应关系及电极方程式的对应关系是什么？
④ 放电和充电过程中质子的迁移方向是什么？质子膜的作用为： 。
（2）阳膜或者阴膜
（25广东）14. 一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移 1 mol 电子对应的理论容量为26.8 A·h。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：MnS-2e-=S+Mn2+
D. 充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
① 充电过程分析及正负极反应分别是什么？
② 放电过程分析及正负极反应分别是什么？
③ 阴极、阳极，与负极、正极的对应关系及电极方程式的对应关系是什么？
④ 离子交换膜的类型为： 。若为阴膜，离子的迁移方向为： ；若为阳膜，离子的迁移方向为： 。
（3）OH-膜
（25四川）14. 最近，我国科学工作者制备了一种 Ni-CuO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NO3-为NH3，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NO3-逐步还原为NH3。
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，负极区游离的OH-数目保持不变
B. 放电时，还原1.0 mol NO3-为NH3，理论上需要8.0 mol氢原子
C. 充电时，OH-从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D. 充电时，电池的总反应为：4[Al(OH)4]-=4Al+6H2O+4OH-+3O2↑
① 放电过程中，电化学还原为： ；化学还原为： ；正极反应为： 。负极反应为： 。
② 充电过程分析及正负极反应分别是什么？
③ 充电时OH-离子交换膜对阳极反应的影响是什么？
（4）阴离子交换膜
25山东12. 全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为负极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+物浓度均减小
D．理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加2 mol
① 充电过程分析及正负极反应分别是什么？
② 放电过程分析及正负极反应分别是什么？
③ 阴极、阳极，与负极、正极的对应关系及电极方程式的对应关系是什么？
④ 离子交换膜的类型为： 。离子的迁移方向为： 。
（5）阴膜、阳膜，双膜
（23河北）13.我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。
下列说法错误是
A. 充电时，b电极上发生还原反应
B. 充电时，外电源的正极连接b电极
C. 放电时，①区溶液中的SO42-向②区迁移
D. 放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O
① 充电过程分析及正负极反应分别是什么？
② 放电过程分析及正负极反应分别是什么？
③ 阴极、阳极，与负极、正极的对应关系及电极方程式的对应关系是什么？
④ 三个区域的酸碱性为： 。离子的迁移方向为： 。
三、模型建构
1. 离子迁移方向和膜类型判断
（1）离子迁移方向的判断步骤：
①确定电化学模型；②确定电极(正负极或阴阳极)；③给出膜类型；④得出相应离子的迁移方向。
（2）膜类型的判断步骤：
①确定电化学模型；②确定电极(正负极或阴阳极)；③根据装置的目的确定跨膜离子的类型；④得出膜类型。阳离子跨膜，为阳膜；阴离子跨膜为阴膜。
2. 教学策略第7讲-选择放行：离子交换膜在电化学中的应用——真题演练
（25云南）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
【答案】C
【解析】
装置为电解池，电流由阳极→阴极，电流方向为正离子(H+)的移动方向。Pt电极为阳极。石墨电极为阴极。阳极发生氧化反应：Ⅰ室：4OH--4e-=O2↑+2H2O。双极膜迁移过来的H+发生反应：Ⅱ室：4[B(OH)4]-+4H+=4B(OH)3+4H2O，B(OH)3(硼酸)溶解度低，容易析出。阴极发生还原反应：Ⅴ室：4H2O+4e-=2H2↑+4OH-。双极膜迁移过来的H+发生反应：Ⅴ室：4H++4OH-=4H2O。选项A：综上分析，正确。选项B：双极膜中H2O解离需要能量，外加电场提供电能，促进双极膜中水的电离，正确。选项C：Ⅲ室中NaCl浓溶液处理后变成了稀溶液，Na+迁移方向与电流方向相同，通过Y膜进入Ⅳ室，Y为阳离子交换膜。Cl-迁移方向与电流方向相反，通过X膜进入Ⅱ室，Y为阴离子交换膜。错误。对选项D：Ⅳ室中，Ⅲ室迁移过来的Na+与双极膜中电离的OH-生成NaOH，根据电荷守恒，有：4Na++4OH-=4NaOH根据系数关系，正确。
（25西北）13. 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，H+从右室向左室移动
B. 电解总反应：TY+H2OTQ+2H2↑
C. 以为原料，也可得到TQ
D. 用18O标记电解液中的水，可得到
【答案】D
【解析】
电解池，发生强制的氧化还原反应，阳极氧化，阴极还原。观察电极b表面的主要反应历程，百里酚(TK)与H2O反应，过程中失电子被氧化生成百里醌(TQ)，同时生成H+，电极b为阳极。电极反应为：TK+H2O-4e-=TQ+4H+。电极a为阴极，发生还原反应：4H++4e-=2H2↑。选项A：电流方向为阳极到阴极，H+带正电荷，移动方向为阳极到阴极，即从右室→左室，正确。或者左室消耗H+，右室生成H+，H+通过质子交换膜向左室迁移。选项B：阳极反应和阳极反应相加，得到总反应。正确。选项C：根据有机物酚的性质，酚-OH及对位C被氧化生成相应的醌，被氧化，生成百里酚。正确。选项D：电极b表面的主要反应历程，H2O中的O进入百里酚，在甲基邻位C上，如下图标记。正确。
（25山东）12. 全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为负极
C．充电时，隔膜两侧溶液Fe2+物浓度均减小
D．理论上，Fe3+每减少1 mol，Fe2+总量相应增加2 mol
【答案】BC
【解析】
电化学的本质是氧化还原。放电时为原电池，是自发的氧化还原。负载铁的石墨电极，Fe发生氧化反应，为负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+。a 电极只有Fe2+，为负载铁的石墨电极。石墨电极为正极，Fe3+发生还原反应，为正极，电极反应为：2Fe3++2e-=2Fe2+
b 电极有Fe3+/Fe2+，为石墨电极。隔膜两侧要隔开Fe2+和Fe3+，隔膜为阴离子交换膜。放电时，阴离子由b极室通过隔膜向a极室迁移。选项A：综上分析，错误。选项B：a为负极，正确。选项C：充电过程与放电过程相反。a电极Fe2+→Fe，b电极Fe2+→Fe3+，隔膜两侧溶液Fe2+物浓度均减小，正确。选项D：Fe3+每减少1 mol，b极室增加2 molFe2+，a极室增加1 molFe2+，Fe2+总量相应增加3 mol。错误。
（25广东）14. 一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移 1 mol 电子对应的理论容量为26.8 A·h。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：MnS-2e-=S+Mn2+
D. 充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
【答案】B
【解析】
电化学的本质是氧化还原。放电时为原电池，是自发的氧化还原。电极Ⅱ上MnO2减少，MnO2被还原成2价Mn，以Mn2+形式进入电解质溶液，电极Ⅱ为正极。电极方程式为：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O由于消耗溶液中的H+，pH升高，选项B错误。电极Ⅰ为负极，发生氧化反应，MnS被氧化为S，Mn2+进入电解质溶液。电极方程式为：
MnS-2e-=S+Mn2+。选项C正确。充电时为原电池，是强制的氧化还原。过程与放电时相反，自己分析。选项A：充电时，Mn2+被氧化为MnO2，发生氧化反应，电极Ⅱ为阳极。正确。选项D：充电时，16 g S转移1 mol电子，根据题目信息，对应的理论容量为26.8 A·h。正确。
（25广东）16. 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O2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
【答案】C
【解析】
原电池，是自发的氧化还原。负氧正还。电极Ⅰ上，O2得电子，发生还原反应，为正极。电极Ⅱ上，H2失电子，发生氧化反应，为负极。选项A：催化剂i位于电极Ⅰ，为正极，不是负极反应的催化剂。错误。选项B：如图a所示，i到ii过程，O2得第一个电子，信息给出，此步骤最慢，其活化能较高，一定不是最低。错误。选项C：负极反应：H2-2e-=2H+。生成的H+通过质子交换膜迁移到了正极室。负极室溶液质量保持不变。正确。如图a所示，H+在电极Ⅰ上参与反应，生成H2O，正极室溶液质量增加。选项D：根据电荷守恒分析，电极Ⅰ催化循环一次，转移4个电子；电极Ⅱ催化循环一次，转移2个电子。电极Ⅱ上的催化循环次数是电极Ⅰ上的2倍。错误。
（25江苏）8. 以稀H2SO4为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为2H2O2H2↑+O2↑。下列说法正确的是
A. 电极a上发生氧化反应生成O2
B. H+通过质子交换膜从右室移向左室
C. 光解前后，H2SO4溶液的pH不变
D. 外电路每通过0.01 mol电子，电极b上产生0.01 mol H2
【答案】A
【解析】
装置为光电池电解水，电极a上流出电子，发生了氧化反应，为原电池的负极，电极反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。b电极接受电子，发生了还原反应，为原电池正极，电极反应为：4H++4e-=2H2↑。选项A：综上分析，正确。选项B：电池内部电离方向为负极a→正极b，H+带正电荷，移动方向与电流方向相同，从左室通过质子交换膜到右室。错误。选项C：整个过程为光电解水，H2O减少，H+浓度升高，pH变小。错误。选项D：根据阴极b上的反应方程式，0.01 mol 电子对应生成0.005 mol H2。错误。
（25湖南）9. 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，K+向左室迁移
B. 电解过程中，左室中NO2-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. NO3-完全转化为NH3的电解总反应：NO3-+8Cl-+6H2ONH3↑ +9OH-+4Cl2↑
【答案】B
【解析】
电解池，发生强制的氧化还原反应，阳极氧化，阴极还原。观察左边电极，NO3-逐次得电子，发生还原反应，生成NH3，该电极为阴极，电极方程式书写过程如下：
氧化还原：NO3-+8e-=N3-+3O2-，原子守恒：3O2-+3H2O=6OH-， N3-+3H2O=NH3+3OH-
电极方程式为：NO3-+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-。右边电极，Cl-失电子，发生氧化反应，生成Cl2，电极反应为：8Cl--8e-=4Cl2。选项A：阳离子K+与电流方向相同，从右室(阳极室)通过阳离子交换膜向左室(阴极室)迁移。正确。选项B：NO3-逐次还原过程中，NO2-为中间产物，反应刚开始时，先生成NO2-，此时NO3-浓度远高于NO2-，NO3-与电极的接触占优势，NO2-浓度先升高。随着NO3-的消耗浓度降低，NO2-浓度升高，NO2与电极的接触占优势，NO2-浓度开始降低。错误。中间产物的浓度一般都是先升高后降低。选项C：考查氯水的性质。Cl2+H2O H++Cl-+HClO，H+使石蕊试纸先变红，HClO使红色褪去。选项C正确。选项D：综上分析，阴极和阳极反应相加，得到总反应。正确。
（25河南）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58.5g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl
【答案】D
【解析】
离子膜将电解池分成4部分，紧扣电解装置的处理目的和效果，进行分析。
电解池，发生强制的氧化还原反应，阳极氧化，阴极还原。电极a与电源负极相连，为阴极，O2发生还原反应，电极方程式书写过程如下：氧化还原：O2+4e-=2O2-，原子守恒：2O2-+2H2O=4OH-，电极方程式为：O2+4e-+2H2O=4OH-。电极b，与电源正极相连，为阳极，[Fe(CN)6]4-发生氧化反应，电极方程式如下：4[Fe(CN)6]4--4e-=4[Fe(CN)6]3-。第4区域中的溶液，引入含锂废弃物，将Li氧化，化学方程式为：4[Fe(CN)6]3-+4Li=4[Fe(CN)6]4-+4Li+。第4区域中含有[Fe(CN)6]3-、[Fe(CN)6]4-、Li+，无法回收LiCl。Li+需要通过离子交换膜Ⅲ迁移至第3区域。离子交换膜Ⅲ为阳离子交换膜。第3区域回收LiCl，Cl-需要从第2区域通过离子交换膜Ⅱ迁入，离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜。第2区域，Cl-迁入第3区域，Na+通过离子交换膜Ⅰ迁入第1区域，NaCl减少，实现海水淡化。离子交换膜Ⅰ为阳离子交换膜。第1区域，第2区域迁移过来的Na+，与生成的OH-得到NaOH。选项A：综上分析，Ⅱ为阴离子交换膜。错误。选项B：综上分析，产生OH-，pH升高。错误。选项C：综上分析，失电子发生氧化反应，错误。选项D：综上分析，根据电荷守恒或元素守恒，脱除58.5 g NaCl，即所含的1 mol Cl-全部与Li+结合得到1 mol LiCl。正确。
（25四川）14. 最近，我国科学工作者制备了一种 Ni-CuO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NO3-为NH3，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NO3-逐步还原为NH3。
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，负极区游离的OH-数目保持不变
B. 放电时，还原1.0 mol NO3-为NH3，理论上需要8.0 mol氢原子
C. 充电时，OH-从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D. 充电时，电池的总反应为：4[Al(OH)4]-=4Al+6H2O+4OH-+3O2↑
【答案】A
【解析】
放电过程，为原电池，自发的氧化还原，负氧正还。电催化剂Ni-CuO表面有电子，发生还原反应，为正极。电极方程式书写过程如下：电化学过程：8H2O+8e-=8H+8OH-
，化学过程：NO3-+8H=NH3↑+2H2O+OH-。H的作用是传递电子，类似催化剂的作用，写电极方程式时可不出现。联立以上两个方程式，得：NO3-+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-。Al电极，失去电子，发生氧化反应，电极反应为：Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]-。充电过程，为电解池，强制的氧化还原，阳氧阴还。电催化剂Ni-CuO表面H2O被氧化生成O2，发生氧化反应，为阳极。按图所示电极方程式如下：2H2O-4e-=O2↑+4H+。电流方向为阳极Ni-CuO→阴极Al。OH-带负电，与电流方向相反，穿过离子交换膜迁移向阳极室。发生反应：4H++4OH-=4H2O。实际电极方程式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O。Al电极，发生还原反应，为阴极，电极反应为：[Al(OH)4]-+3e-=Al+4OH-。选项A：放电时，根据电荷守恒，得失24e-时，正极区生成27OH-，负极区消耗32OH-，正极区的24OH-通过OH-离子交换膜迁移到阴极区。阴极区OH-数目减少。错误。阳极区OH-数目增加。选项B：综上电极反应分析，正确。选项C：充电时，电流方向为阳极Ni-CuO→阴极Al。OH-带负电，与电流方向相反。正确。选项D：综上分析，电荷守恒，阴极反应×4+阳极反应×3，得到总反应4[Al(OH)4]-=4Al+6H2O+4OH-+3O2↑。正确。
（25全国）10. 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pH下降
B. OH-从阴极区向阳极区迁移
C. 阴极发生反应NO3-+7H2O+8e-=NH3·H2O+9OH-
D. 阴极转化1 mol NO3-，阳极将生成4 mol HOCH2COO-
【答案】D
【解析】
电解池，发生强制的氧化还原反应，阳极氧化，阴极还原。左边电极，与电源负极相连，为阴极。NO3-逐次得电子，发生还原反应，生成NH3，该电极为阴极，电极方程式书写过程如下：氧化还原：NO3-+8e-=N3-+3O2-，原子守恒：3O2-+3H2O=6OH-，N3-+4H2O=NH3·H2O+3OH-，电极方程式为：NO3-+8e-+7H2O=NH3·H2O+9OH-。生成的OH-通过阴离子交换膜迁移至阳极区。右边电极，与电源正极相连，为阳极。HOCH2CH2OH失电子，被氧化为HOCH2COO-，电极反应为：氧化还原：HOCH2CH2OH-4e-=[HOCH2CO]++3H+，原子守恒：3H++3OH-=3H2O， [HOCH2CO]++2OH-=HOCH2COO-+H2O。电极反应方程式为：
HOCH2CH2OH-4e-+5OH-=HOCH2COO-+4H2O。选项A：综上分析，阳极区消耗OH-，电荷守恒条件下，消耗10个OH-，迁入8个OH-，OH-浓度降低，pH下降。正确。选项B：综上分析，正确。选项C：NH3易溶于水，中性废水碱性不太强的情况下，生成NH3·H2O。正确。选项D：综上分析，根据电荷守恒，1 mol NO3-，阳极将生成2 mol HOCH2COO-。错误。
（24福建）9. 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
【答案】D
【解析】
电化学的本质是氧化还原。放电时为原电池，是自发的氧化还原。Li电极失电子，为负极。负极反应为：Li-e-=Li+。Ni-Pt电极为正极，N2得电子，转变为2个N3-。N2+6e-=2N3-，N3-与迁移过来的Li+反应，得到Li3N。离子交换膜必须为阳离子交换膜。选项A错误。
正极电化学反应为：N2+6e-+6Li+=2Li3N。Li3N与CF3SO2Cl发生化学反应：Li3N+2CF3SO2Cl=(CF3SO2)2NLi+2LiCl。放电时总反应为：6Li+N2+4CF3SO2Cl=2(CF3SO2)2NLi+4LiCl。选项D正确。选项B：电解时，需要将Li+还原为Li。若采用LiCl水溶液，根据放电顺序，H2O优先放电，生成H2，无法实现Li+还原。错误。选项C：生成Cl2，是在电解阶段，同时生成Li，而不是消耗Li。错误。电解过程方程式比较简单，可自行分析。
（24重庆）9.我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将电催化转化为甲酸，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+2H2O2HCOOH+O2
【答案】D
【解析】
目的是：制备甲酸HCOOH。原料是：CO2、H2O产物是：HCOOH、O2电解池，是强制的氧化还原。阳氧阴还。先看M电极：CO2被还原为HCOOH，发生还原反应，为阴极。电极方程式为：CO2+2e-+H2O=HCOO-+OH-系数×2后：2CO2+4e-+2H2O=2HCOO-+2OH-生成的HCOO-、OH-通过阴离子交换膜进入中间室。N电极：H2O被电解2H2O-4e-=4H++O2↑。生成的H+通过阳离子交换膜进入中间室。在中间室发生反应：2HCOO-+2OH-+4H+=2HCOOH+2H2O，总方程式为：2CO2+2H2O2HCOOH+O2。选项A：综上分析，N电极产生H+。错误。选项B：M电极发生还原反应，错误。选项C：综上分析，通过阴离子交换膜有2种离子。通过阳离子交换膜有1种离子。错误。选项D：综上分析，正确。
（24海南）13.电解NH4HSO4溶液得到S2O82-，是早期制备H2O2的重要步骤。某实验装置如图所示。电解过程流出液b中混有少量气泡。下列说法错误的是
A. 电解过程中阴极区的SO42-不断迁移到阳极区
B. 图中a代表H2
C. 回路中通过1mol 电子产生0.5 mol (NH4)2S2O8
D. SO42-氧化成S2O82-的电极反应为2SO42--2e-=S2O82-
【答案】AC
【解析】
电解池，是强制的氧化还原。阳氧阴还。本题若知道S2O82-(过硫酸根，有过氧键)结构，如下图。会更容易解答。
先看阳极：阳极发生氧化反应，SO42-中的O失电子，化合价升高(-2→-1)，电极反应为：2SO42--2e-=S2O82-b中的少量气泡为O2。发生副反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑。H+通过质子交换膜，从阳极室迁移到阴极室，起导电作用。阴极：阴极发生还原反应，根据放电顺序，H+得电子，化合价降低，电极反应为：2H++2e-=H2↑。选项A：SO42-不能穿过质子交换膜。错误。选项B：综上分析，正确。选项C：不发生副反应的条件下，正确。但是有副反应发生，生成的(NH4)2S2O8小于0.5 mol。错误。选项D：综上分析，正确。
（24浙江6月）18 .矿物资源的综合利用有多种方法，如铅锌矿（主要成分为PbS、ZnS）的利用有火法和电解法等。
已知：②电解前后ZnS总量不变。
（2）下列说法正确的是__________。A．电解池中发生的总反应是PbS=Pb+S（条件省略）
【答案】A
【解析】
电解法是电化学和化学联用。Pb电极为阴极，发生还原反应：Pb2++2e-=Pb。惰性电极为阳极，发生氧化反应，如示意图：2Fe2+-2e-=2Fe3+。ZnS量不变，Fe3+氧化PbS，2Fe3++PbS=2Pb2++2Fe2++S，两个电极方程式和一个化学方程式组合，电解法总方程式为：
PbS=Pb+S。Cl-通过阴离子交换膜从阴极到阳极，起导电作用。
（24江西）11. 我国学者发明了一种新型多功能甲醛-硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是
A.CuAg电极反应为2HCHO+2H2O-4e-=2HCOO-+H2↑+2OH-
B.CuRu电极反应为NO3-+6H2O+8e-=NH3↑+9OH-
C.放电过程中，OH-通过质子交换膜从左室传递到右室
D. 处理废水过程中溶液 pH 不变，无需补加 KOH
【答案】B
【解析】
电化学的本质是氧化还原。原电池为自发的氧化还原。NO3-为氧化剂，HCHO为还原剂。HCHO失电子，被氧化为HCOO-，反应所在的CuAg电极为负极。氧化是通过脱H和失电子方式进行，生成H2。电极方程式为：不一定完全符合真实反应历程，便于思考。2HCHO=2HCO(自由基)+H2↑，2HCO-2e-=2[HCO]+，2[HCO]++4OH-=2HCOO-+2H2O
合并以上方程式，得到负极电极方程式为：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O或8HCHO-8e-+16OH-=8HCOO-+4H2↑+8H2O。CuRu电极为正极，发生还原反应：
NO3-+8e-=N3-+3O2-，N3-+3H2O=NH3↑+3OH-，3O2-+3H2O=6OH-。合并以上方程式，得到正极电极方程式为：NO3-+8e-+6H2O=NH3↑+9OH-。选项A：综上分析，错误。选项B：综上分析，正确。选项C：OH-不能通过质子交换膜。错误。选项D：反应过程中左室消耗OH-，需要补加KOH。或者整体上，按传递8e-，左室消耗16个OH-，右室产生9个OH-，消耗的比产生的多，需要补加KOH。错误。
（24广东）16. 一种基于氯碱工艺的新型电解池，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是
A. 阳极反应:2Cl--2e-＝Cl2↑
B. 阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高
C. 理论上每消耗1 mol Fe2O3，阳极室溶液减少213 g
D. 理论上每消耗1 mol Fe2O3，阴极室物质最多增加138 g
【答案】C
【解析】
电解池，是强制的氧化还原。题目信息是：湿法冶铁，需要在液体环境中将Fe2O3还原为Fe。阴极发生还原反应，所以Fe所在的电极为阴极，电极反应为：先氧化还原：Fe2O3+6e-=2Fe+3O2-，再原子守恒：碱性环境下，3O2-+3H2O=6OH-，阴极总电极方程式为：Fe2O3+6e-+3H2O=2Fe+6OH-。阳极发生氧化反应，右边的电极为阴极，为电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl--2e-＝Cl2↑，或按得失电子守恒：6Cl--6e-＝3Cl2↑。总方程式为：
Fe2O3+6Cl-+3H2O=2Fe+3Cl2↑+6OH-。选项A：综上分析，正确。选项B：综上，根据阴极反应，生成OH-，OH-浓度升高。正确。选项C：阳极室的减重分为两部分，一部分为Cl-转化为Cl2；另一部分为Na+通过阳离子交换膜进入阴极室，用来实现导电。实质就是损失多少溶质NaCl。根据总方程式：Fe2O3~6Cl-~6NaCl。阳极室减重：6×58.5=351 g。选项C错误。选项D：阴极室的增重，为过来的Na+，增重为：6×23=138g。正确。
（24辽宁） 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↑
【答案】A
【解析】
电解池，是强制的氧化还原。阳氧阴还。b电极上HCHO被氧化为HCOO-，发生氧化反应，为阳极，结合所给的反应机理，电极反应为：2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+2H2O+H2↑
HCHO的氧化可看成两部分，一部分是失电子被氧化，一部分是脱氢被氧化。a电极为阴极，发生还原反应，H2O放电，电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑。在电场作用下，OH-通过阴离子交换膜，从阴极室(a室)迁移到阳极室(b室)，起导电作用。选项A：传统电解水的阴极反应与本方法相同，通过2e-，产生1H2。本方法的阳极反应，生成1H2。共2H2，理论产量是传统电解水的2倍。错误。选项B：综上分析，正确。选项C：综上分析，正确。选项D：综上分析，正确。
（24北京）16.（3）方法三：研究表明可以用电解法以N2为氨源直接制备HNO3，其原理示意图如下。
①电极a表面生成NO3-的电极反应式：__________________。
②研究发现：N2转化可能的途径为N2NONO3-。电极a表面还发生iii．H2O→O2。iii的存在，有利于途径ii，原因是_____________________________。
【答案】① N2-10e-+6H2O=2NO3-+12H+
② 反应iii生成O2，将NO氧化成NO2，NO2更易转化成NO3-。
【解析】
①电解池，是强制的氧化还原反应。阳氧阴还。电极a，先氧化还原，N2的2N化合价升高10价，失去10个e-。N2-10e-→2NO3-。6个O来在于溶液中的6个H2O，右边加12个H+，方程式如下：N2-10e-+6H2O=2NO3-+12H+。②途径ii为NO→NO3-，制硝酸过程中需要用将NO氧化为NO2，NO2与H2O反应生成硝酸。正好途径iii产生O2。
可回答：反应iii生成O2，将NO氧化成NO2，NO2更易转化成NO3-。
（24浙江1月）19.(1)某研究小组采用电化学方法将CO2转化为HCOOH，装置如图1。电极B上的电极反应式是 。
【答案】CO2+2e-+2H+=HCOOH
【解析】
有电源，为电解池。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。CO2被还原为HCOOH，B电解为阴极。先氧化还原：CO2+2e-→HCOOH。需要确定HCOOH中H的来源。电解池中有质子交换膜，只有H+能透过，起到导电作用。电流方向A→B，B室有大量H+。电极方程式为：CO2+2e-+2H+=HCOOH。阳极A的电极反应为电解水。
（24江苏）8.碱性锌锰电池的总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH，电池构造示意图如图所示．下列有关说法正确的是（ ）
A．电池工作时，MnO2发生氧化反应
B．电池工作时，OH-通过隔膜向正极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为2×6.02×1023
【答案】C
【解析】
电化学的本质是氧化还原。原电池，为自发的氧化还原反应，为放电过程。锌锰碱性电池，Zn具有还原性，发生氧化反应，为负极；MnO2具有氧化性，发生还原反应，所在电极为正极。选项A错误。KOH溶液为电解质。选项B：在电池内部，电流方向为负极→正极。OH-带负电荷，运动方向与电流方向相反。OH-通过隔膜向负极移动。选项错误。选项C：环境温度过低，溶液中的粒子移动和碰撞速率降低，化学反应速率下降，不利于电池放电。正确。选项D：根据总反应方程式可得：Zn~2 mol e-~2 mol MnOOH。反应中每生成1 mol MnOOH，转移电子数为6.02×1023。错误。
（23河北）13.我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型电池，其内部结构如下图所示，其中①区、②区、③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料转化为。
下列说法错误是
A. 充电时，b电极上发生还原反应
B. 充电时，外电源的正极连接b电极
C. 放电时，①区溶液中的SO42-向②区迁移
D. 放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O
【答案】B
【解析】
先按考场做法，得出答案。再从平时学习角度分析整个过程。充电时，为强制氧化还原。阳氧阴还。选项A，b电极发生还原反应为阴极；选项B，外电源正极接b电极，b为阳极。二者矛盾，必有一个错误。单选题，选项C、D正确。放电时，为自发的氧化还原反应，负氧正还，a电极发生还原反应，为正极。此时b电极为负极，发生氧化反应。充电和放电过程相反，那么充电时，b电极要发生还原反应，b为阴极。选项B错误。可以选答案了。
放电时：电极材料转化为，该电极材料为有机物，有机物去H(实际去K，去掉1个还原性粒子。分析时K可换成H，-OH变为-C=O，去H)，发生了氧化反应，该电极材料为负极。结合上述分析，该材料位于b电极。电极方程式(示意，未配平)：-e-→+K+
b电极所在的③区为碱性(弱酸强碱盐)，电流(正电荷)方向为③→②，脱下来的K+通过阳离子交换膜进入②区。
a电极：电极反应：MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O
①区为酸性(根据电极方程式推断)，电流(正电荷)方向为②→①，受阴离子交换膜所限，SO42-方向为①→②。选项C正确。
②区为K2SO4溶液，为中性。充电过程正好相反，可自己推断粒子迁移方向，电极方程式。
（23重庆）12.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. H+从电极b移向电极a
C. 电极 b 发生的反应为：
D. 生成3 mol半胱氨酸的同时生成1 mol烟酸
【答案】D
【解析】
电解池为强制的氧化还原，阳氧阴还，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。有机物的氧化还原特点：加氧去氢为氧化，加氢去氧为还原。观察惰性电极b上的反应：3-甲基吡啶转化为烟酸，-CH3被氧化为-COOH，发生氧化反应，b电极为阳极。对应的a电极为阴极，选项A正确。酸性介质(H+)，电流的方向为阳极(b)到阴极(a)，H+带正电，与电流方向相同，会从b穿过离子交换膜进入到a，选项B正确。选项C：b电极的方程式，先氧化还原再原子守恒来配平。介质：H+、H2O，确定C化合价变化：反应前后，杂环不变，与C相连，不引起化合价变化。-CH3含3个H，C为-3价；-COOH中O为-2价，H为+1价，C变为+3价。C化合价升高6价，需要失去6个电子。氧化还原(单纯写甲基变化)：-CH3 - 6e-→-C3++3H+再原子守恒：-C3++3H2O→-C(OH)3+3H+， -C(OH)3上含多个羟基，不稳定，脱1个H2O-C(OH)3→-COOH+H2O。上述3个方程式合并，总方程式为：，选项C正确。选项D：胱氨酸中-S-S-键断裂，形成半胱氨酸2个-SH键。胱氨酸的2个S，共得到2个H，被还原，化合价降低2价，得2个电子。电极方程式：胱氨酸+2e-+2H+=2半胱氨酸。根据得失电子守恒及系数关系，有：1烟酸~6e-~3胱氨酸~6半胱氨酸， 生成3 mol半胱氨酸的同时生成0.5 mol烟酸。
（23浙江6月）13．氯碱工业能耗大，通过如图改进的设计可大幅度降低能耗，下列说法不正确的是
A．电极A接电源正极，发生氧化反应
B．电极B的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C．应选用阳离子交换膜，在右室获得浓度较高的NaOH溶液
D．改进设计中通过提高电极B上反应物的氧化性来降低电解电压，减少能耗
【答案】B
【解析】
电解池为强制的氧化还原。阳极发生氧化反应，电极A Cl-失电子，被氧化为Cl2，A为阳极，接电源正极。选项A正确。电极B为阴极，发生还原反应。图示给出的被还原物质是O2，O2得电子生成2个O2-，2个O2-与2个H2O作用生成4个OH-。电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，选项B错误。选项C：选用阳离子交换膜，Na+通过阳离子交换膜向阴极室(右室)迁移，右室得到较高浓度的NaOH溶液。正确。选项D：氧化剂氧化性越强，越容易得到电子，电解需要的电压越低。正确。大学教材上的电极反应，均标明氧化还原电位。
（23湖北）10.我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制务氢气技术的绿色化。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
【答案】D
【解析】
本题考查电解池，本质是氧化还原，带电粒子的定向移动。b电极与电源负极连接，为阴极，阴极发生还原反应。电极反应为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑，选项A正确。a电极为阳极，发生氧化反应。电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，其中2个OH-参与还原反应，2个OH-参与中和反应。离子交换膜两侧的电解质浓度不变，阴极室生成OH-，阳极室消耗OH-，阴极室的OH-通过阴离子交换膜进入阳极室。选项B正确。选项C：电解装置实质是电解水，电解质浓度不变，需要海水补充电解池中的水。PTFE膜不透液态水，透汽，动能高的水分子形成水蒸汽穿过PTFE膜为电解池补水。正确。选项D：电解水：2H2O=2H2↑+O2↑根据方程式系数关系，H2的生成速率与电解池的补水速率相同。均为x mol·h-1。错误。
（23辽宁）11.某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A. 放电时负极质量减小
B. 储能过程中电能转变为化学能
C. 放电时右侧H+通过质子交换膜移向左侧
D. 充电总反应：Pb+SO42-+2Fe3+=PbSO4+2Fe2+
【答案】B
【解析】
电化学的本质是氧化还原。本题从储能原理直接选出答案。电化学装置用来储能，就是将电能转变为化学能。选项B正确。平时学习时要分析整个过程。先确定PbSO4和Fe3+的氧化性强弱。金属活动性顺序表：Pb在前，还原性强Cu；Pb2+氧化性弱于Cu2+。熟悉的反应：Fe3+能氧化Cu，Fe3+的氧化性强于Cu2+。氧化性：Fe3+氧化性强于Pb2+，由于PbSO4为沉淀，电离出的Pb2+浓度更低，Fe3+氧化性强于PbSO4。放电时，为自发的氧化还原，是原电池，负氧正还：负极：Pb失电子被氧化为Pb2+，与介质SO42-作用形成PbSO4而沉积在负极，负极质量增加。选项A错误。Pb-2e-+SO42-=PbSO4↓正极反应(按得失电子守恒)：2Fe3++2e-=2Fe2+，总反应：Pb+2Fe3++SO42-=PbSO4↓+2Fe2+。分析H+移动方向，可以从两个角度：电流角度：化学电源内部电流由负极流向正极，从左到右；溶液电中性角度：左侧有多余的H+，正电荷多；右侧正电荷减少，仍是从左到右。选项C错误。选项D：充电时总反应与放电时完全相反，错误。自己分析充电过程。
（23全国甲）12用可再生能源电还原 CO2时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(Z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 IrOx -Ti电极上
B. Cl-从Cu 电极迁移到IrOx -Ti 电极
C. 阴极发生的反应有：2CO2+12H++12e-=C2H4 +4H2O
D. 每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
【答案】C
【解析】
电解池，目的为CO2还原合成有机物。阳氧阴还。CO2所在Cu电极为阴极，IrOx-Ti为阳极。H+可能在阴极发生还原反应析出H2，A错误。选项B：质子交换膜只允许H+通过，Cl-不能通过。错误。选项C：氧化还原：2CO2+12e-=[C2]4-+4O2-，原子守恒[C2]4-+4H+=C2H4，4O2-+8H+=4H2O。反应有：2CO2+12H++12e-=C2H4 +4H2O，正确。选项D：阳极氧化反应，H2O放电，失去电子生成O2，标况下，1mol电子，对应0.25 mol O2，5.6 L。错误。
（23山东）11．利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是（ ）
A. 甲室Cu电极为正极
B. 隔膜为阳离子膜
C. 电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D. NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
【答案】CD
【解析】
本题考查的是浓差电池。结合题目信息分析。目的是CuSO4浓缩再生，从甲室出去的溶液中含Cu浓度升高。加足量氨水后，Cu2+与NH3形成[Cu(NH3)4]2+，甲室Cu2+浓度大幅降低，原电池开始工作，发生了氧化还原反应，导致甲室Cu浓度(总铜，非Cu2+)升高。Cu溶解到了溶液中，甲室发生氧化反应，甲室为负极。选项A错误。负极电极反应为：Cu-2e-+4NH3=[Cu(NH3)4]2+。乙室为正极，发生还原反应，电极反应为：Cu2++2e-=Cu。总电池反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+选项C正确。甲室有多余的含Cu阳离子，乙室有多余的SO42-，需要SO42-移动到甲室，实现导电和含Cu物质的浓缩。隔膜为阴离子膜。选项B错误。选项D：NH3扩散到乙室后生成[Cu(NH3)4]2+，导致Cu2+浓度降低，电源电动势降低。极端点，当乙室同样加入足量氨水后，电池电动势降为0。正确。
（23广东）16．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1 mol 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
【答案】B
【解析】
电解为强制的氧化还原。阳氧阴还。NO3-得电子发生还原反应，生成NH3，a电极为阴极，电极反应按氧化还原配平：N由+5价降低到-3价，得8个电子。以下为原子守恒：1个NO3-脱掉3个O2-，中性条件下1个O2-与1个H2O作用得到2OH-；1个N3-与4H2O反应得到1个NH3·H2O和3个OH-。总共消耗7个H2O，生成9个OH-。NO3-+8e-+7H2O=NH3·H2O+9OH-双极膜界面的H2O分解生成H+和OH-，起到导电(传递电荷作用)。根据电荷守恒，需要传递8个元电荷，只能由8个H2O分解为8个H+和8个OH-。
8个H+移向a电极，与生成的OH-反应生成8个H2O。b为阳极，发生氧化反应，OH-放电，电极反应(按电荷守恒写)为：8OH--8e-=2O2↑+4H2O。 双极膜产生的8个OH-移动到阳极室，阳极室中KOH的物质的量不变。 总反应为：KNO3+3H2O=NH3·H2O+2O2↑+KOH。结合上述分析，看选项。选项A：正确。选项B：每生成1mol NH3·H2O，双极膜处有8 mol的H2O解离。错误。选项C：正确。选项D："卯榫”结构增加了双极膜的表面积，有利于H+和OH-的生成，可提高氨生成速率。正确。
（22山东）13. 设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助共降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是
A. 装置工作时，甲室溶液pH 逐渐增大
B. 装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸
C. 乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e- =Li+ +Co2++4OH-
D. 若甲室Co2+减少200 mg，乙室Co2+增加300 mg，则此时已进行过溶液转移
【答案】BD
【解析】
本题很新颖，同一个题目中考查了原电池和电解池，原电池作为电解池的电源。要结合题目所给的信息，紧扣实验目的“回收Co”，抓“氧化还原”的本质来解答问题。右侧为原电池，“负氧正还”。细菌所在的电极将CH3COOH降解为CO2，C元素的化合价由0价升高到+4价，失去电子发生氧化反应，细菌所在电极为负极。电极反应为：CH3COO--8e-+2H2O=CO2+7H+。乙室电极LiCoO2为正极，发生还原反应，+3价Co得电子变为+2价Co2+。乙室的电解质为HCl，电极反应为：LiCoO2+e-+4H+=Li++Co2++2H2O选项C错误。C本身的离子方程式就是错误的，会有Co(OH)2沉淀。负极产生的H+会透过阳膜进入乙室。但是，根据得失电子守恒，负极生成7个H+，乙室消耗32个H+，乙室需要补充盐酸。选项B正确。左侧为电解池，“阳氧阴还”。细菌所在电极为阳极，电极反应与原电池相同。甲室电极发生还原反应，回收Co。电极反应为：Co2++2e-=Co。阳极产生的H+会透过阳膜进入甲室。甲室pH逐渐降低。选项A错误。整个电路中得失电子守恒，假设溶液未发生交换，根据电子得失守恒，甲室减少200 mg Co，乙室需要增加400 mg Co。与假设矛盾。必然发生交换。选项D正确。
（22湖南）16 （2）一种脱除和利用水煤气中CO,方法的示意图如下：
③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极反应式为 。
【答案】 2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O
【解析】
③反应物：CO2；产物：C2H4，发生还原反应。右侧阳极发生氧化反应，H2O电解生成O2和H+；H+通过质子交换膜进入到左侧阴极。2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O。实质是氧化还原方程式配平，电荷守恒、原子守恒。
（22全国乙）12. Li-O2电池比能量高，在汽车、航天领域具有良好的应用前景。近年来科学家研究了一种充电Li-O2电池（如图所示）。光照时，光催化电极产生电子（e-）和空穴（h+），驱动阴极反应（Li++e-=Li）和阳极反应（Li2O2+2h+=2Li++O2）对电池进行充电。下列叙述错误的是（ ）
A. 充电时，电池的总反应：Li2O2=2Li+O2
B. 充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
C. 放电时，Li+从正极穿过离子交换膜向负极迁移
D. 放电时，正极发生反应O2+2Li++2e-=Li2O2
【答案】 C
【解析】
电池放电时，为原电池，自发的氧化还原反应。金属锂电极为负极，发生氧化反应：Li-e-=Li+。光催化电极为正极，发生还原反应，根据所给的信息，O2还原为过氧根（O22-）：
O2+2e-=O22-，O22-与Li+形成沉淀：O22-+2Li+=Li2O2。正极总反应为：O2+2Li++2e-=Li2O2，选项D正确。放电总反应为：O2+2Li=Li2O2。在电池内部电流的方向为从负极到正极，Li+带正电荷，迁移方向与电流方向相同，Li+从负极极穿过离子交换膜向正极迁移。选项C错误。电池充电时，为强制的氧化还原反应。光照时，光催化电极产生电子（e-）和空穴（h+）起到了外加电源的作用。充电总反应是放电总反应的逆过程，将放电总反应反过来写就行，不再详细分析：Li2O2=2Li+O2，选项A正确。选项B：从所给的充电电极反应信息，电子（e-）和空穴（h+）参与电极反应。单位时间内光照产生的电子（e-）和空穴（h+）数量越多，充电越快，充电效率越高，正确。
（22全国甲）10. 一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示（KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)42-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SO42-通过隔膜向 II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)42-+Mn2++2H2O
【答案】 A
【解析】
原电池，为自发的氧化还原反应，负极和正极分别发生氧化反应和还原反应。Zn具有较强的还原性，为负极：先氧化还原：Zn-2e-=Zn2+，再与电解质溶液KOH作用：Zn2++4OH-=Zn(OH)42-，电极反应为：Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-。MnO2具有较强的氧化性，为正极：先氧化还原：MnO2+2e-=Mn2++2O2-，再与电解质溶液H2SO4作用：2O2-+4H+=2H2O。电极反应为：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O选项C正确。电池内的电流方向为由III到II到I，观察II区生成K2SO4溶液，K+带正电荷，与电流方向相同，应该从III区迁移到II区。选项A错误。SO42-带负电，与电流方向相反，应该从I区迁移到II区。选项B正确。左侧离子选择隔膜允许阴离子通过，右侧离子选择隔膜允许阳离子通过，K2SO4在II区生成。将负极和正极反应合并，得到总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)42-+Mn2++2H2O选项D正确。
（22河北）12. 科学家研究了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装置，工作原理示意图如图：
下列说法正确的是
A. 电极 b为阳极
B. 隔膜为阴离子交换膜
C. 生成气体M与N的物质的量之比为2:1
D. 反应器|中反应的离子方程式为4[Fe(CN)6]3-+4OH- 4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O
【答案】 BD
【解析】
电化学反应和化学反应联用，最后总的效果为电解水，生成氢气和氧气。观察左侧，在电极a，Fe的化合价由+2变为+3，发生氧化反应，a为电解池阳极。那么b为阴极，选项A错误。在反应器I中，Fe的化合价由+3变为+2，溶液中有物质失电子被氧化，-2价氧被氧化生成氧气。M为氧气。则N为氢气。根据得失电子守恒，物质的量之比为1：2。选项C错误。选项D：反应物：[Fe(CN)6]3- ，产物：[Fe(CN)6]4-、O2，介质：OH-、H2O。化合价升降平衡：4[Fe(CN)6]3-→4[Fe(CN)6]4-+O2↑，-2价的O来自于OH-，原子守恒：4[Fe(CN)6]3-+4OH-=4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O加上反应条件，选项D正确。选项B：左侧消耗OH-，右侧OH-通过隔膜进入左侧，选项B正确。右侧没有分析，尝试自己分析一下。
（21天津）11.如下所示电解装置中，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是电源的负极
B. 通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色
C. 随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大
D. 当0.0l mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体 336 mL(折合成标准状况下)
【答案】 C
【解析】
电解池，本质为氧化还原反应。阳氧阴还。石墨电极Ⅱ产生O2，发生氧化反应，为阳极。电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑。由于产生H+，石墨电极Ⅱ附近加石蕊，溶液变红。选项B正确。H+通过质子交换膜进入到中间部分，与电流方向相同。根据方程式，溶解0.01 mol Fe2O3需要0.06 mol H+，对应产生0.015 mol O2，标况下体积为336 mL。电解过程中，H+需要从阳极附近迁移到中间部分，等Fe2O3完全溶解时，此时产生的气体体积大于336 mL。至少产生336 mL 气体。选项D正确。石墨电极Ⅰ为阴极，发生还原反应。电极反应(按得失电子守恒写)为：2Cu2++4e-=2Cu↓，与阴极相连的a是电源的负极，选项A正确。随着电解的进行，CuCl2溶液的浓度变小，选项C错误。多出的Cl-通过阴离子交换膜进入中间部分，与电流方向相反。
（21山东）17(4)利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr207的总反应方程式为:4Na2CrO4+4H2O2Na2Cr2O7+4NaOH+2H2↑+O2↑。
则Na2Cr2O7在 (填“阴”或“阳”)极室制得，电解时通过膜的离子主要为 。
【答案】 阳，Na+
【解析】
（4）电解池为强制氧化还原，观察变价元素，只有H和O。实质是电解水。利用生成的H+实现酸化目的，使CrO42-转化为Cr2O72-。阳氧阴还，H2O在阳极发生氧化反应，生成H+和O2，Na2Cr2O7在阳极室制得。阳极产生的H+被消耗，为高效传递电流，Na+通过离子交换膜进入阴极室。
（21湖北）15. Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H+浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 电解时只允许H+通过离子交换膜
B. 生成O2和H2的质量比为8：1
C. 电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大
D. CrO3的生成反应为：Cr2O72-+2H+=2CrO3+H2O
【答案】 A
【解析】
结合题目信息和图像，首先分析电解池的阴阳极。右室+1价的H转变为0价H，发生还原反应，为阴极区，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-。阴极区生成OH-，电解一段时间后阴极区溶液OH-的浓度增大，选项C正确。左室-2价的O转变为0价O，发生氧化反应，为阳极区，电击反应为：2H2O-4e-=O2↑+4H+。随着H+浓度增大，酸性增强，会发生化学反应：Cr2O72-+2H+=2CrO3+H2O，选项D正确。阳极区Na+过剩，为保持溶液电中性，Na+会通过离子交换膜进入阴极区，阴极区NaOH浓度升高（本题中NaOH为反应产物之一）。选项A错误。结合阴极和阳极的电化学反应，实际为电解水，生成O2和H2的摩尔比为1:2，O2和H2的质量比为8:1。选项B正确。
（21广东）16. 钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A. 工作时，I室和II室溶液的pH均增大
B. 生成1 mol Co，I室溶液质量理论上减少16 g
C. 移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D. 电解总反应：2Co2++2H2O=2Co+O2↑+4H+
【答案】 D
【解析】
抓目的：制备金属Co。电解池，“阳氧阴还”，I室石墨阳极发生氧化反应：根据阴离子放电顺序，H2O电离出的OH-优先放电：2H2O-4e-=O2↑+4H+。III室Co阴极发生还原反应：Co2++2e-=Co。电流方向由石墨阳极流向Co阴极，在阳离子交换膜、阴离子交换膜作用下，I室电解产生的H+迁移至II室；III室过剩的Cl-迁移至II室，在II室生成盐酸。选项A：综上分析，I室电解产生的H+并向II室移动，pH均降低。错误。选项B：根据得失电子守恒，生成1 mol Co，需要得到2 mol电子。I室的水需要失去2 mol电子，生成0.5 mol O2逸出，质量减少16 g；同时又有2 mol H+迁移出I室，质量减少2 g，总质量减少18 g。错误。选项C：移除两交换膜后，Cl-在石墨阳极优先放电，生成Cl2，反应改变，错误。选项D：将阴极和阳极电极反应结合，得失电子守恒，得到总方程式。正确。
（21全国甲）13. 乙醛酸是一种重要的化工中间体，可以用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中H2O的解离为H+和OH-，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是（）
A. KBr在上述电化学合成过程中只起到电解质作用
B. 阳极上的反应为：
C. 制得2 mol 乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol 电子
D. 双极膜中间层中的H+在外电场的作用下向铅电极方向迁移
【答案】 D
【解析】
观察所给的原理图，存在外加电源，为电解池：石墨电极直接发生的电化学反应为：2Br--2e-=Br2发生氧化反应，为阳极。在阳极室：乙二醛+Br2+OH-=乙醛酸+2Br-，总的反应为：乙二醛-2e-+OH-=乙醛酸，选项B错误。选项A：KBr作用有二，一导电；二通过Br-和Br2的转换（传递电子），氧化乙二醛。错误。选项C：根据阳极室的方程式，生成1 mol乙醛酸，需要转移2 mol电子，错误。选项D：内电路中，电流方向为石墨电极（阳极）到铅电极（阴极），H+带正电荷，同样向铅电极移动。正确。
