《学霸笔记 同步精讲》第四章 章末整合提升 体系构建 素养提升（讲解课件）人教版化学选择性必修1
文档属性
| 名称 | 《学霸笔记 同步精讲》第四章 章末整合提升 体系构建 素养提升（讲解课件）人教版化学选择性必修1 |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.9MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-04-03 00:00:00 | ||
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文档简介
(共53张PPT)
章末整合提升 体系构建 素养提升
目 录
体系构建
主题探究
真题体验
体系构建
主题探究
主题一 锂离子电池再探
如图是钴酸锂电池，其负极材料为嵌锂石墨，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）。
该电池的充、放电原理为LixCy＋Li1－xCoO2 LiCoO2＋Cy。
1. 上述锂离子电池放电时，电极a和电极b分别是哪一极？
提示：电极a为正极，电极b为负极。
2. 充电时，电极a、电极b分别接外电源的哪一极？写出充电时这两极的电
极反应式。
提示：充电时，电极a接电源的正极，则阳极反应式为LiCoO2－xe－
xLi＋＋Li1－xCoO2，电极b接电源的负极，则阴极反应式为Cy＋xLi＋＋xe
－ LixCy。
1. （2025·赤峰高二期末）一种锂离子电池的结构如图，该电池总反应为
Li1－xCoO2＋LixC LiCoO2＋C，下列说法正确的是（ ）
A. 隔膜为阴离子交换膜
B. 放电时，Li＋往石墨层移动
C. 充电时，a极与外接电源的正极相连
D. 充电时，b极质量会减少
√
解析： 根据总反应方程式可知，放电时Li作负极，故b极为负极，a
极为正极；充电时，a极与电源的正极相连，作阳极，b极与电源的负
极相连作阴极。Li＋需要通过隔膜，故隔膜为阳离子交换膜，A错误；
放电时，Li＋向正极移动，即向a极移动，B错误；a极与电源的正极相
连，C正确；充电时，b极的电极反应式为xLi＋＋xe－＋C LixC，b
极质量增加，D错误。
2. （2025·昆明高二检测）锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应
用领域占据主导地位。电池反应式为Li1－xMnO4＋LixCy LiMnO4＋
Cy，下列有关说法错误的是（ ）
A. 充电时，阴极电极反应式为Cy＋xLi＋＋xe－
LixCy
B. 充电时，电池上标有“－”的电极应与外接电源
的负极相连
C. 放电时，电池的正极反应为Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－ LiMnO4
D. 放电时，负极质量减少1.4 g，转移0.4 mol电子
√
解析： 结合电池反应，充电时，阴极反应为Cy＋xLi＋＋xe－
LixCy，A正确；充电时，电池上标有“一”的电极应与外接电源的负
极相连，B正确；放电时，电池的正极反应为Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－
LiMnO4，C正确；放电时，负极反应为LixCy－xe－ xLi＋＋
Cy，负极质量减少1.4 g，锂的物质的量减少0.2 mol，则转移0.2 mol
电子，D错误。
3. LiPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。如
图为其工作示意图，LiPON薄膜只允许Li＋通过，放电时Li＋移动方向如图
中所示，电池总反应为LixSi＋Li1－xCoO2 Si＋LiCoO2。下列有关说法
正确的是（ ）
A. a极电极电势高于b极
B. LiPON薄膜在充、放电过程中质量发
生变化
C. 放电时b极发生的反应为Li1－xCoO2＋
xe－＋xLi＋ LiCoO2
D. 导电介质c可以是Li2SO4溶液
√
解析： 由放电时Li＋移动方向可知，a极为负极，电极反应为LixSi－xe
－ xLi＋＋Si，b极为正极，电极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋
LiCoO2，C正确；放电时，a极（负极）电极电势低于b极（正极）电极电
势，A错误；LiPON薄膜在充、放电过程中仅仅起到传导Li＋的作用，并未
参与电极反应，故其质量不发生变化，B错误；由于2Li＋2H2O 2LiOH
＋H2↑，故导电介质c中不能有水，则不可以是Li2SO4溶液，D错误。
归纳总结
1. 锂离子电池与锂电池
（1）锂离子电池是一类电池，其正极材料除LiCoO2外，还有LiNiO2、
LiMnO4等，负极材料为锂—碳层间化合物LixC6（金属锂和碳的复合材
料），以溶有锂盐的LiPF6，LiAs6的有机导体或高分子材料为电解质。
（2）与锂有关的电池除锂离子电池外，还有一类称为锂电池，其负极是
金属锂，正极是 的盐，固体电解质为能够传导Li＋的LiI晶体，可将放电
时负极产生的Li＋传导到正极与碘的还原产物I－结合。
2. 二次电池原理分析的思维模型
主题二 电化学原理在环境治理与保护中的应用
（一）利用原电池原理处理有毒气体
硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国最近在太阳能光电
催化—化学耦合分解硫化氢的研究中获得新进展，相关装置如图所示。
1. 指出电极a、b的名称，并写出电极反应式。
提示：该装置是原电池装置，从电子流向判断a极为负极，电极反应式：
Fe2＋－e－ Fe3＋；b极为正极，电极反应式：2H＋＋2e－ H2↑。
2. 结合离子方程式分析H2S气体去除的原理。
提示：除去H2S的过程涉及两个反应步骤，第一步，Fe2＋在电极上发生反
应：Fe2＋－e－ Fe3＋；第二步，生成的铁离子氧化硫化氢生成硫单质，
离子方程式为2Fe3＋＋H2S 2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
（二）利用电解原理处理工业废水
采用电解法可以除去工业污水中的CN－，原理如图所示。通电前先向含
CN－的污水中加入适量的NaCl并调整其pH维持碱性（CN－不参与电极反
应）。
1. 判断电源X、Y极名称，并写出装置中a、b两电极的电极反应式。
提示：右侧Cl－→ClO－发生氧化反应，故b为阳极，因此电源Y为正极，X
为负极。
阳极反应式：Cl－－2e－＋2OH－ ClO－＋H2O；
阴极反应式：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－。
2. 判断隔膜1、隔膜2是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？试用方程式表示
两隔膜间污水的去除原理。
提示：污水中的CN－透过隔膜2进入阳极室，阳极产生的ClO－将CN－氧化
成N2，故隔膜2为阴离子交换膜；阴极室H＋（水）放电产生OH－，所以Na
＋向左侧移动，故隔膜1是阳离子交换膜。用ClO－去除CN－的反应为5ClO－
＋2CN－＋H2O 5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－。
3. 当去除污水中26 g CN－时，线路中转移电子的物质的量是多少？
提示：根据阳极反应式：Cl－－2e－＋2OH－ ClO－＋H2O，ClO－氧化
CN－的反应：5ClO－＋2CN－＋H2O 5Cl－＋N2↑＋2OH－＋2CO2↑可知，
去除26 g CN－（1 mol），需要2.5 mol ClO－，线路中转移电子的物质的量
为2.5 mol×2＝5 mol。
4. 利用如图所示的电解池可以除去废水中的尿素[CO（NH2）2]。下列说法错误的是（ ）
A. b为直流电源的负极
B. 该电解池工作时，废水中NaCl的浓度保持不变
C. 该电解池工作时，H＋由M极区通过质子交换膜移向N极区
D. 若导线中通过6 mol电子，理论上可生成1 mol N2
√
解析： 由题图可知，N极区生成H2，N极作阴极，故b为直流电源的负
极，A项正确；该电解池工作时，阳极的电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，
溶液中发生反应：3Cl2＋CO（NH2）2＋H2O 6Cl－＋6H＋＋CO2＋N2，
由得失电子守恒可知，该过程中NaCl的物质的量不变，且消耗水，故废水
中NaCl的浓度增大，B项错误；电解池中，阳离子向阴极移动，故该电解
池工作时，H＋由M极区通过质子交换膜移向N极区，C项正确；由阳极区
发生的反应可知，若导线中通过6 mol电子，理论上可生成1 mol N2，D项
正确。
5. 某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用
铁板作阴、阳极，原理示意图如图。经过一段时间
后，有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀随废水排出，从
而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法错误的
是（ ）
A. 阴极区发生的电极反应：2H＋＋2e－ H2↑
B. 还原Cr2 的主要方程式是Cr2 ＋6Fe2＋＋14H＋ 2Cr3＋＋6Fe3＋
＋7H2O
C. 废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率
D. 电解槽工作时，Cr2 通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室
√
解析： 耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，在阴极，H＋得电子生成H2；在
阳极，Fe失电子生成Fe2＋，Fe2＋将Cr2 还原为Cr3＋，同时Fe2＋被氧化为
Fe3＋；Cr2 、OH－从阴极室进入阳极室，OH－与Fe3＋、Cr3＋反应生成Cr
（OH）3和Fe（OH）3沉淀。在阴极区，H＋得电子，发生的电极反应：2H
＋＋2e－ H2↑，A正确；在阳极区，Fe失电子生成的Fe2＋还原Cr2 ，
主要方程式是Cr2 ＋6Fe2＋＋14H＋ 2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B正确；
若废水的pH过高，会直接与Fe2＋反应生成Fe（OH）2沉淀，影响Cr2 的
还原，若pH过低，会将Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀溶解，故废水的pH过
高或过低都会降低铬的去除率，C正确；电解槽工作时，因为Cr2 要进入阳极区被Fe2＋还原，所以Cr2 通过阴离子交换膜从阴极室进入阳极室，D错误。
主题三 电有机合成再探
制造尼龙-66的原料己二腈[NC（CH2）4CN]用量很大，传统上以乙
炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法，则先以
丙烯为原料制备丙烯腈（CH2 CHCN），再用丙烯腈电合成己二腈，
已知电合成己二腈的总反应为2CH2 CHCN＋H2O NC（CH2）4CN
＋ O2↑，其装置如图。
1. 已知丙烯腈（CH2 CHCN）和己二腈[NC（CH2）4CN]中氮元素的
化合价为－3价，试判断电极a、电极b是电解池的阳极还是阴极？
提示：依据化合物中元素化合价的代数和为0的原则可知，丙烯腈中碳
元素的平均价态为0价，己二腈中碳元素的化合价为－ 价。故左室中
丙烯腈转化为己二腈，碳元素的化合价降低，发生还原反应，故a为阴
极，b为阳极。
2. 四甲基溴化铵[（CH3）4NBr]的作用是什么？试判断装置中的离子交换
膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？
提示：（CH3）4NBr可增加溶液中的离子浓度，故可增加溶液的导电性；
溶液中的H＋通过离子交换膜移向阴极，故为阳离子交换膜（或质子交换
膜）。
归纳总结
1. 在电有机合成中，有机物可在阳极生成，也可在阴极生成，还可以与电
极产物反应后生成。
2. 有机化合物中化合价分析：氢元素显＋1价，氧元素显－2价，按照化合
物中化合价的代数和为0求碳元素的化合价。
6. 制造尼龙-66的原料己二腈[NC（CH2）4CN]，传统上以乙炔和甲醛为原
料经过很长路线才能合成。近年来将丙烯氰电解生成己二腈的电有机合成
法在工业化生产中已经非常成熟。其总反应为4CH2 CHCN＋
2H2O 2NC（CH2）4CN＋O2↑。下列说法错误的是（ ）
A. 若电解过程有1 mol电子转移，理论上阳极生成0.25 mol气体
B. 阳极电极反应式为2CH2 CHCN＋2H＋＋2e－ NC（CH2）4CN
C. 很多不能自发进行的氧化还原反应可以通过电解法来实现
D. 与传统有机合成相比，电有机合成法反应条件温和、反应试剂纯净且
生产效率高
√
解析： 总反应为4CH2 CHCN＋2H2O 2NC（CH2）4CN＋O2↑，
O元素化合价从－2价升至0价，每转移4 mol电子生成1 mol氧气，则若电解
过程有1 mol电子转移，理论上阳极生成0.25 mol气体，A正确；阳极发生
氧化反应，电极反应为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑，B错误；不能自发进行
的氧化还原反应，通过电解原理有可能实现，如铜和稀硫酸的反应，铜作
阳极被氧化，可生成硫酸铜，C正确；电有机合成是以电流产生的电子作
为氧化剂和还原剂，电子就是清洁的反应试剂，在反应体系中除原料和生
成物外通常不含其他试剂，产物易分离、纯度高、污染少、生产效率高，
D正确。
7. 医用口罩的外层喷有丙烯的聚合物聚丙烯。某科研机构在酸性条件下，
用石墨棒作电极，将CO2转化为丙烯（CH2 CH—CH3），原理如图所
示。下列有关叙述正确的是（ ）
A. a为电源正极
B. 左池的电极反应：3CO2－18e－＋18H＋ CH2
CH—CH3＋6H2O
C. H＋从右池通过质子交换膜进入左池
D. 若制取过程中转移3 mol电子，则产生11.2 L丙烯
√
解析： 左池电极CO2转化为丙烯，碳元素由＋4价降低为－2价，故左池
电极为阴极，电极反应为3CO2＋18e－＋18H＋ CH2 CH—CH3＋
6H2O，a极为负极，A、B错误；H＋通过质子交换膜从右池进入左池，C正
确；未指明是否为标准状况，无法计算丙烯的体积，D错误。
8. 电有机合成反应温和高效，体系简单，环境友好。电解合成1，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 该装置工作时，NaCl溶液的浓度不断减小
B. 液相反应中，C2H4转变为1，2-二氯乙烷的同时，CuCl转变为CuCl2
C. 该装置总反应为CH2 CH2＋2H2O＋2NaCl H2↑＋2NaOH＋
ClCH2CH2Cl
D. 离子交换膜X、Y分别为阴离子交换膜、阳离子交换膜
√
解析： 钠离子进入阴极区，氯离子进入阳极区，氯化钠浓度逐渐减
小，A、D正确；CuCl2能将C2H4氧化为1，2-二氯乙烷，B错误；以NaCl和
CH2 CH2为原料合成1，2-二氯乙烷中，CuCl CuCl2 CuCl，CuCl循环
使用，其实质是NaCl、H2O与CH2 CH2反应，所以总反应为CH2
CH2＋2H2O＋2NaCl H2↑＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl，C正确。
真题体验
1. （2024·河北高考13题）我国科技工作者
设计了如图所示的可充电Mg-CO2电池，以
Mg（TFSI）2为电解质，电解液中加入1，
3-丙二胺（PDA）以捕获CO2，使放电时
CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了
MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2＋的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
一、原电池原理及其应用
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，电池总反应为2CO2＋Mg MgC2O4
B. 充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C. 充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2＋向阴极迁移
D. 放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2
√
解析： 由题图知，该电池放电时CO2转化为MgC2O4，C元素化合价降
低发生还原反应，则多孔碳纳米管电极作正极，Mg电极作负极，Mg失电
子转化为Mg2＋。放电时，电池的总反应为2CO2＋Mg MgC2O4，A正
确；充电时多孔碳纳米管电极作阳极，与电源正极相连，B正确；充电
时，Mg电极作阴极，电子由阳极经外电路流向Mg电极，C错误；放电时，
CO2中C元素由＋4价降为＋3价，故转移1 mol电子时，理论上转化1 mol
CO2，D正确。
2. （2024·新课标卷12题）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所
示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血
糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。（血
糖浓度以葡萄糖浓度计）
A. 电池总反应为2C6H12O6＋O2
2C6H12O7
B. b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）
相互转变起催化作用
C. 消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D. 两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
电池工作时，下列叙述错误的是（ ）
√
解析： 由题图中的物质转化知，a极作正极，电极反应为2H2O＋O2＋4e
－ 4OH－，b极作负极，电极反应为C6H12O6＋2CuO C6H12O7＋
Cu2O，Cu2O＋2OH－－2e－ 2CuO＋H2O，该电池的总反应为2C6H12O6
＋O2 2C6H12O7，A正确；由题图可知，b电极上发生转化：
CuO→Cu2O→CuO，反应前后CuO的性质和数目不变，故b电极上CuO通过
Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用，B正确；根据负极的电极反应式
可知，当消耗18 mg（0.1 mmol）葡萄糖时，转移0.2 mmol电子，故理论
上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；电池中，阳离子向正极迁移，由分
析知，b电极为负极，a电极为正极，故两电极间血液中的Na＋在电场驱动
下的迁移方向为b→a，D正确。
二、电解原理及其应用
3. （2024·甘肃高考7题）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触
面积
B. 电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－
2O2－
C. 工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D. 理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
√
解析： 由题图可知，多孔电极1上H2O（g）发生还原反应生成H2
（g），则多孔电极1为阴极，电极反应式为2H2O＋4e－ 2H2＋2O2－；
多孔电极2上O2－发生氧化反应生成O2（g），多孔电极2为阳极，电极反应
式为2O2－－4e－ O2↑。多孔电极表面积大，可增大其与水蒸气的接触
面积，A项正确；电极2作阳极，O2－发生氧化反应，电极反应式为2O2－－
4e－ O2↑，B项错误；电解池中阴离子向阳极移动，即O2－从多孔电极1
向多孔电极2移动，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O＋4e－ 2H2＋
2O2－，则分解2 mol H2O时电路中通过4 mol电子，故理论上电源提供2 mol
电子能分解1 mol H2O，D项正确。
4. （2024·湖南高考10题）在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质
K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是
（ ）
A. 电解时，OH－向Ni电极移动
B. 生成C6 的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－
C6 ＋8H2O
C. 电解一段时间后，溶液pH升高
D. 每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16
√
解析： 由电解原理图可知，Ni电极产生H2，发生还原反应，作阴极，
电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－；Pt
电极C3N8H4被氧化生成C6 ，作阳极，电极反应为2C3N8H4＋8OH－－4e
－ C6 ＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH
－－4e－ O2↑＋2H2O。Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，
OH－向阳极即Pt电极移动，A错误；生成C6 的电极反应为2C3N8H4＋
8OH－－4e－ C6 ＋8H2O，B正确；
阳极主要反应为2C3N8H4－4e－＋8OH－ C6 ＋8H2O，阴极反应为
2H2O＋2e－ ，则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4
＋4OH－ C6 ＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段
时间后，溶液pH降低，C错误；由总反应：2C3N8H4＋4OH－ C6 ＋
4H2O＋2H2↑可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随
少量O2生成，发生电极反应：4OH－－4e－ O2↑＋2H2O，则生成1 mol
H2时得到的部分电子由OH－放电产生O2提供，所以生成K4C6N16小于0.5
mol，D错误。
三、复杂的新型电化学装置
5. （2024·山东高考13题）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，可实现高效
制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是
（ ）
A. 电极a连接电源负极
B. 加入Y的目的是补充NaBr
C. 电解总反应式为Br－＋3H2O Br ＋3H2↑
D. 催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）∶n（Br－）＝3∶2
√
解析： 电极b上Br－发生失电子的氧化反应转化成Br ，电极b为阳
极，电极反应为Br－－6e－＋3H2O Br ＋6H＋，则电极a为阴极，电
极a的电极反应为2H＋＋2e－ H2↑，电解总反应式为Br－＋3H2O Br ＋3H2↑，A、C项正确；催化循环阶段Br 被还原成Br－循环使用，同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2，电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段Br 被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；催化阶段，Br元素的化合价由＋5价降至－1价，生成1 mol Br－得到6 mol电子，O元素的化合价由－2价升至0价，生成1 mol O2失去4 mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n（O2）∶n（Br－）＝6∶4＝3∶2，D项正确。
6. （2024·吉林高考12题）“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 ＋ H2。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↑
√
解析： b极上HCHO在碱性溶液中被氧化为HCOO－，则b极为阳极，阳
极反应为2HCHO－2e－＋4OH－ 2HCOO－＋2H2O＋H2↑，阴极反应为
2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑。传统电解水过程中每转移4 mol e－，可制得2
mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e－，阴、阳极均可产生2
mol氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；阴极的
电极反应为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，B正确；综合图像中的离子交换
膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH－通过阴离子交换
膜向b极方向移动，C正确；由上述分析可知，D正确。
7. （2024·湖北高考14题）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
√
解析： 左侧PbCu电极的Pb表面HOOC—COOH转化为HOOC—CHO，
发生脱氧的还原反应，Cu表面HOOC—CH N—OH转化为HOOC—
CH2—N＋H3，发生脱氧、加氢的还原反应，因此PbCu电极为阴极；根据题
干信息，右侧Cu电极上发生失电子的氧化反应，因此Cu电极为阳极。根据
题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－
HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2－＋H2O、[OCH2O]2－－e－
HCOO－＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－
2e－ 2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；
根据阳极总反应可知，每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，
双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c（OH－）减小，A正确；据工
作原理图知，阴极反应过程：首先Pb上：H2C2O4＋2e－＋2H＋
HOOC—CHO＋H2O，然后：HOOC—CHO＋H3N＋OH HOOC—
CH NOH＋H2O＋H＋，Cu上：HOOC—CH NOH＋4e－＋5H＋
HOOC—CH2N＋H3＋H2O，故阴极总反应为H2C2O4＋H3N＋OH＋6e－＋6H＋
H3N＋CH2COOH＋3H2O，由阴极总反应知，理论上生成1 mol H3N＋
CH2COOH消耗6 mol H＋，双极膜中有6 mol H2O解离提供出6 mol H＋，B错
误；D中所述反应即为阴极反应过程中Pb上发生的反应，D正确。
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目 录
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主题探究
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主题探究
主题一 锂离子电池再探
如图是钴酸锂电池，其负极材料为嵌锂石墨，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）。
该电池的充、放电原理为LixCy＋Li1－xCoO2 LiCoO2＋Cy。
1. 上述锂离子电池放电时，电极a和电极b分别是哪一极？
提示：电极a为正极，电极b为负极。
2. 充电时，电极a、电极b分别接外电源的哪一极？写出充电时这两极的电
极反应式。
提示：充电时，电极a接电源的正极，则阳极反应式为LiCoO2－xe－
xLi＋＋Li1－xCoO2，电极b接电源的负极，则阴极反应式为Cy＋xLi＋＋xe
－ LixCy。
1. （2025·赤峰高二期末）一种锂离子电池的结构如图，该电池总反应为
Li1－xCoO2＋LixC LiCoO2＋C，下列说法正确的是（ ）
A. 隔膜为阴离子交换膜
B. 放电时，Li＋往石墨层移动
C. 充电时，a极与外接电源的正极相连
D. 充电时，b极质量会减少
√
解析： 根据总反应方程式可知，放电时Li作负极，故b极为负极，a
极为正极；充电时，a极与电源的正极相连，作阳极，b极与电源的负
极相连作阴极。Li＋需要通过隔膜，故隔膜为阳离子交换膜，A错误；
放电时，Li＋向正极移动，即向a极移动，B错误；a极与电源的正极相
连，C正确；充电时，b极的电极反应式为xLi＋＋xe－＋C LixC，b
极质量增加，D错误。
2. （2025·昆明高二检测）锰酸锂离子电池在混合动力车等大型蓄电池应
用领域占据主导地位。电池反应式为Li1－xMnO4＋LixCy LiMnO4＋
Cy，下列有关说法错误的是（ ）
A. 充电时，阴极电极反应式为Cy＋xLi＋＋xe－
LixCy
B. 充电时，电池上标有“－”的电极应与外接电源
的负极相连
C. 放电时，电池的正极反应为Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－ LiMnO4
D. 放电时，负极质量减少1.4 g，转移0.4 mol电子
√
解析： 结合电池反应，充电时，阴极反应为Cy＋xLi＋＋xe－
LixCy，A正确；充电时，电池上标有“一”的电极应与外接电源的负
极相连，B正确；放电时，电池的正极反应为Li1－xMnO4＋xLi＋＋xe－
LiMnO4，C正确；放电时，负极反应为LixCy－xe－ xLi＋＋
Cy，负极质量减少1.4 g，锂的物质的量减少0.2 mol，则转移0.2 mol
电子，D错误。
3. LiPON薄膜锂离子电池是目前研究最广泛的全固态薄膜锂离子电池。如
图为其工作示意图，LiPON薄膜只允许Li＋通过，放电时Li＋移动方向如图
中所示，电池总反应为LixSi＋Li1－xCoO2 Si＋LiCoO2。下列有关说法
正确的是（ ）
A. a极电极电势高于b极
B. LiPON薄膜在充、放电过程中质量发
生变化
C. 放电时b极发生的反应为Li1－xCoO2＋
xe－＋xLi＋ LiCoO2
D. 导电介质c可以是Li2SO4溶液
√
解析： 由放电时Li＋移动方向可知，a极为负极，电极反应为LixSi－xe
－ xLi＋＋Si，b极为正极，电极反应为Li1－xCoO2＋xe－＋xLi＋
LiCoO2，C正确；放电时，a极（负极）电极电势低于b极（正极）电极电
势，A错误；LiPON薄膜在充、放电过程中仅仅起到传导Li＋的作用，并未
参与电极反应，故其质量不发生变化，B错误；由于2Li＋2H2O 2LiOH
＋H2↑，故导电介质c中不能有水，则不可以是Li2SO4溶液，D错误。
归纳总结
1. 锂离子电池与锂电池
（1）锂离子电池是一类电池，其正极材料除LiCoO2外，还有LiNiO2、
LiMnO4等，负极材料为锂—碳层间化合物LixC6（金属锂和碳的复合材
料），以溶有锂盐的LiPF6，LiAs6的有机导体或高分子材料为电解质。
（2）与锂有关的电池除锂离子电池外，还有一类称为锂电池，其负极是
金属锂，正极是 的盐，固体电解质为能够传导Li＋的LiI晶体，可将放电
时负极产生的Li＋传导到正极与碘的还原产物I－结合。
2. 二次电池原理分析的思维模型
主题二 电化学原理在环境治理与保护中的应用
（一）利用原电池原理处理有毒气体
硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的有毒气体，我国最近在太阳能光电
催化—化学耦合分解硫化氢的研究中获得新进展，相关装置如图所示。
1. 指出电极a、b的名称，并写出电极反应式。
提示：该装置是原电池装置，从电子流向判断a极为负极，电极反应式：
Fe2＋－e－ Fe3＋；b极为正极，电极反应式：2H＋＋2e－ H2↑。
2. 结合离子方程式分析H2S气体去除的原理。
提示：除去H2S的过程涉及两个反应步骤，第一步，Fe2＋在电极上发生反
应：Fe2＋－e－ Fe3＋；第二步，生成的铁离子氧化硫化氢生成硫单质，
离子方程式为2Fe3＋＋H2S 2Fe2＋＋S↓＋2H＋。
（二）利用电解原理处理工业废水
采用电解法可以除去工业污水中的CN－，原理如图所示。通电前先向含
CN－的污水中加入适量的NaCl并调整其pH维持碱性（CN－不参与电极反
应）。
1. 判断电源X、Y极名称，并写出装置中a、b两电极的电极反应式。
提示：右侧Cl－→ClO－发生氧化反应，故b为阳极，因此电源Y为正极，X
为负极。
阳极反应式：Cl－－2e－＋2OH－ ClO－＋H2O；
阴极反应式：2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－。
2. 判断隔膜1、隔膜2是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？试用方程式表示
两隔膜间污水的去除原理。
提示：污水中的CN－透过隔膜2进入阳极室，阳极产生的ClO－将CN－氧化
成N2，故隔膜2为阴离子交换膜；阴极室H＋（水）放电产生OH－，所以Na
＋向左侧移动，故隔膜1是阳离子交换膜。用ClO－去除CN－的反应为5ClO－
＋2CN－＋H2O 5Cl－＋2CO2↑＋N2↑＋2OH－。
3. 当去除污水中26 g CN－时，线路中转移电子的物质的量是多少？
提示：根据阳极反应式：Cl－－2e－＋2OH－ ClO－＋H2O，ClO－氧化
CN－的反应：5ClO－＋2CN－＋H2O 5Cl－＋N2↑＋2OH－＋2CO2↑可知，
去除26 g CN－（1 mol），需要2.5 mol ClO－，线路中转移电子的物质的量
为2.5 mol×2＝5 mol。
4. 利用如图所示的电解池可以除去废水中的尿素[CO（NH2）2]。下列说法错误的是（ ）
A. b为直流电源的负极
B. 该电解池工作时，废水中NaCl的浓度保持不变
C. 该电解池工作时，H＋由M极区通过质子交换膜移向N极区
D. 若导线中通过6 mol电子，理论上可生成1 mol N2
√
解析： 由题图可知，N极区生成H2，N极作阴极，故b为直流电源的负
极，A项正确；该电解池工作时，阳极的电极反应为2Cl－－2e－ Cl2↑，
溶液中发生反应：3Cl2＋CO（NH2）2＋H2O 6Cl－＋6H＋＋CO2＋N2，
由得失电子守恒可知，该过程中NaCl的物质的量不变，且消耗水，故废水
中NaCl的浓度增大，B项错误；电解池中，阳离子向阴极移动，故该电解
池工作时，H＋由M极区通过质子交换膜移向N极区，C项正确；由阳极区
发生的反应可知，若导线中通过6 mol电子，理论上可生成1 mol N2，D项
正确。
5. 某工厂采用电解法处理含铬废水，耐酸电解槽用
铁板作阴、阳极，原理示意图如图。经过一段时间
后，有Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀随废水排出，从
而使废水中铬含量低于排放标准。下列说法错误的
是（ ）
A. 阴极区发生的电极反应：2H＋＋2e－ H2↑
B. 还原Cr2 的主要方程式是Cr2 ＋6Fe2＋＋14H＋ 2Cr3＋＋6Fe3＋
＋7H2O
C. 废水的pH过高或过低均会降低铬的去除率
D. 电解槽工作时，Cr2 通过阴离子交换膜从阳极室进入阴极室
√
解析： 耐酸电解槽用铁板作阴、阳极，在阴极，H＋得电子生成H2；在
阳极，Fe失电子生成Fe2＋，Fe2＋将Cr2 还原为Cr3＋，同时Fe2＋被氧化为
Fe3＋；Cr2 、OH－从阴极室进入阳极室，OH－与Fe3＋、Cr3＋反应生成Cr
（OH）3和Fe（OH）3沉淀。在阴极区，H＋得电子，发生的电极反应：2H
＋＋2e－ H2↑，A正确；在阳极区，Fe失电子生成的Fe2＋还原Cr2 ，
主要方程式是Cr2 ＋6Fe2＋＋14H＋ 2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，B正确；
若废水的pH过高，会直接与Fe2＋反应生成Fe（OH）2沉淀，影响Cr2 的
还原，若pH过低，会将Cr（OH）3和Fe（OH）3沉淀溶解，故废水的pH过
高或过低都会降低铬的去除率，C正确；电解槽工作时，因为Cr2 要进入阳极区被Fe2＋还原，所以Cr2 通过阴离子交换膜从阴极室进入阳极室，D错误。
主题三 电有机合成再探
制造尼龙-66的原料己二腈[NC（CH2）4CN]用量很大，传统上以乙
炔和甲醛为原料经过很长路线才能合成己二腈。如改用电合成法，则先以
丙烯为原料制备丙烯腈（CH2 CHCN），再用丙烯腈电合成己二腈，
已知电合成己二腈的总反应为2CH2 CHCN＋H2O NC（CH2）4CN
＋ O2↑，其装置如图。
1. 已知丙烯腈（CH2 CHCN）和己二腈[NC（CH2）4CN]中氮元素的
化合价为－3价，试判断电极a、电极b是电解池的阳极还是阴极？
提示：依据化合物中元素化合价的代数和为0的原则可知，丙烯腈中碳
元素的平均价态为0价，己二腈中碳元素的化合价为－ 价。故左室中
丙烯腈转化为己二腈，碳元素的化合价降低，发生还原反应，故a为阴
极，b为阳极。
2. 四甲基溴化铵[（CH3）4NBr]的作用是什么？试判断装置中的离子交换
膜是阳离子交换膜还是阴离子交换膜？
提示：（CH3）4NBr可增加溶液中的离子浓度，故可增加溶液的导电性；
溶液中的H＋通过离子交换膜移向阴极，故为阳离子交换膜（或质子交换
膜）。
归纳总结
1. 在电有机合成中，有机物可在阳极生成，也可在阴极生成，还可以与电
极产物反应后生成。
2. 有机化合物中化合价分析：氢元素显＋1价，氧元素显－2价，按照化合
物中化合价的代数和为0求碳元素的化合价。
6. 制造尼龙-66的原料己二腈[NC（CH2）4CN]，传统上以乙炔和甲醛为原
料经过很长路线才能合成。近年来将丙烯氰电解生成己二腈的电有机合成
法在工业化生产中已经非常成熟。其总反应为4CH2 CHCN＋
2H2O 2NC（CH2）4CN＋O2↑。下列说法错误的是（ ）
A. 若电解过程有1 mol电子转移，理论上阳极生成0.25 mol气体
B. 阳极电极反应式为2CH2 CHCN＋2H＋＋2e－ NC（CH2）4CN
C. 很多不能自发进行的氧化还原反应可以通过电解法来实现
D. 与传统有机合成相比，电有机合成法反应条件温和、反应试剂纯净且
生产效率高
√
解析： 总反应为4CH2 CHCN＋2H2O 2NC（CH2）4CN＋O2↑，
O元素化合价从－2价升至0价，每转移4 mol电子生成1 mol氧气，则若电解
过程有1 mol电子转移，理论上阳极生成0.25 mol气体，A正确；阳极发生
氧化反应，电极反应为2H2O－4e－ 4H＋＋O2↑，B错误；不能自发进行
的氧化还原反应，通过电解原理有可能实现，如铜和稀硫酸的反应，铜作
阳极被氧化，可生成硫酸铜，C正确；电有机合成是以电流产生的电子作
为氧化剂和还原剂，电子就是清洁的反应试剂，在反应体系中除原料和生
成物外通常不含其他试剂，产物易分离、纯度高、污染少、生产效率高，
D正确。
7. 医用口罩的外层喷有丙烯的聚合物聚丙烯。某科研机构在酸性条件下，
用石墨棒作电极，将CO2转化为丙烯（CH2 CH—CH3），原理如图所
示。下列有关叙述正确的是（ ）
A. a为电源正极
B. 左池的电极反应：3CO2－18e－＋18H＋ CH2
CH—CH3＋6H2O
C. H＋从右池通过质子交换膜进入左池
D. 若制取过程中转移3 mol电子，则产生11.2 L丙烯
√
解析： 左池电极CO2转化为丙烯，碳元素由＋4价降低为－2价，故左池
电极为阴极，电极反应为3CO2＋18e－＋18H＋ CH2 CH—CH3＋
6H2O，a极为负极，A、B错误；H＋通过质子交换膜从右池进入左池，C正
确；未指明是否为标准状况，无法计算丙烯的体积，D错误。
8. 电有机合成反应温和高效，体系简单，环境友好。电解合成1，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 该装置工作时，NaCl溶液的浓度不断减小
B. 液相反应中，C2H4转变为1，2-二氯乙烷的同时，CuCl转变为CuCl2
C. 该装置总反应为CH2 CH2＋2H2O＋2NaCl H2↑＋2NaOH＋
ClCH2CH2Cl
D. 离子交换膜X、Y分别为阴离子交换膜、阳离子交换膜
√
解析： 钠离子进入阴极区，氯离子进入阳极区，氯化钠浓度逐渐减
小，A、D正确；CuCl2能将C2H4氧化为1，2-二氯乙烷，B错误；以NaCl和
CH2 CH2为原料合成1，2-二氯乙烷中，CuCl CuCl2 CuCl，CuCl循环
使用，其实质是NaCl、H2O与CH2 CH2反应，所以总反应为CH2
CH2＋2H2O＋2NaCl H2↑＋2NaOH＋ClCH2CH2Cl，C正确。
真题体验
1. （2024·河北高考13题）我国科技工作者
设计了如图所示的可充电Mg-CO2电池，以
Mg（TFSI）2为电解质，电解液中加入1，
3-丙二胺（PDA）以捕获CO2，使放电时
CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了
MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍，同时改善了Mg2＋的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。
一、原电池原理及其应用
下列说法错误的是（ ）
A. 放电时，电池总反应为2CO2＋Mg MgC2O4
B. 充电时，多孔碳纳米管电极与电源正极连接
C. 充电时，电子由Mg电极流向阳极，Mg2＋向阴极迁移
D. 放电时，每转移1 mol电子，理论上可转化1 mol CO2
√
解析： 由题图知，该电池放电时CO2转化为MgC2O4，C元素化合价降
低发生还原反应，则多孔碳纳米管电极作正极，Mg电极作负极，Mg失电
子转化为Mg2＋。放电时，电池的总反应为2CO2＋Mg MgC2O4，A正
确；充电时多孔碳纳米管电极作阳极，与电源正极相连，B正确；充电
时，Mg电极作阴极，电子由阳极经外电路流向Mg电极，C错误；放电时，
CO2中C元素由＋4价降为＋3价，故转移1 mol电子时，理论上转化1 mol
CO2，D正确。
2. （2024·新课标卷12题）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所
示，通过CuO催化消耗血糖发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血
糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停止工作。（血
糖浓度以葡萄糖浓度计）
A. 电池总反应为2C6H12O6＋O2
2C6H12O7
B. b电极上CuO通过Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）
相互转变起催化作用
C. 消耗18 mg葡萄糖，理论上a电极有0.4 mmol电子流入
D. 两电极间血液中的Na＋在电场驱动下的迁移方向为b→a
电池工作时，下列叙述错误的是（ ）
√
解析： 由题图中的物质转化知，a极作正极，电极反应为2H2O＋O2＋4e
－ 4OH－，b极作负极，电极反应为C6H12O6＋2CuO C6H12O7＋
Cu2O，Cu2O＋2OH－－2e－ 2CuO＋H2O，该电池的总反应为2C6H12O6
＋O2 2C6H12O7，A正确；由题图可知，b电极上发生转化：
CuO→Cu2O→CuO，反应前后CuO的性质和数目不变，故b电极上CuO通过
Cu（Ⅱ）和Cu（Ⅰ）相互转变起催化作用，B正确；根据负极的电极反应式
可知，当消耗18 mg（0.1 mmol）葡萄糖时，转移0.2 mmol电子，故理论
上a电极有0.2 mmol电子流入，C错误；电池中，阳离子向正极迁移，由分
析知，b电极为负极，a电极为正极，故两电极间血液中的Na＋在电场驱动
下的迁移方向为b→a，D正确。
二、电解原理及其应用
3. （2024·甘肃高考7题）某固体电解池工作原理如图所示，下列说法错误的是（ ）
A. 电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触
面积
B. 电极2是阴极，发生还原反应：O2＋4e－
2O2－
C. 工作时O2－从多孔电极1迁移到多孔电极2
D. 理论上电源提供2 mol e－能分解1 mol H2O
√
解析： 由题图可知，多孔电极1上H2O（g）发生还原反应生成H2
（g），则多孔电极1为阴极，电极反应式为2H2O＋4e－ 2H2＋2O2－；
多孔电极2上O2－发生氧化反应生成O2（g），多孔电极2为阳极，电极反应
式为2O2－－4e－ O2↑。多孔电极表面积大，可增大其与水蒸气的接触
面积，A项正确；电极2作阳极，O2－发生氧化反应，电极反应式为2O2－－
4e－ O2↑，B项错误；电解池中阴离子向阳极移动，即O2－从多孔电极1
向多孔电极2移动，C项正确；阴极的电极反应式为2H2O＋4e－ 2H2＋
2O2－，则分解2 mol H2O时电路中通过4 mol电子，故理论上电源提供2 mol
电子能分解1 mol H2O，D项正确。
4. （2024·湖南高考10题）在KOH水溶液中，电化学方法合成高能物质
K4C6N16时，伴随少量O2生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是
（ ）
A. 电解时，OH－向Ni电极移动
B. 生成C6 的电极反应：2C3N8H4＋8OH－－4e－
C6 ＋8H2O
C. 电解一段时间后，溶液pH升高
D. 每生成1 mol H2的同时，生成0.5 mol K4C6N16
√
解析： 由电解原理图可知，Ni电极产生H2，发生还原反应，作阴极，
电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为2H2O＋2e－ H2↑＋2OH－；Pt
电极C3N8H4被氧化生成C6 ，作阳极，电极反应为2C3N8H4＋8OH－－4e
－ C6 ＋8H2O，同时，Pt电极还伴随少量O2生成，电极反应为4OH
－－4e－ O2↑＋2H2O。Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，
OH－向阳极即Pt电极移动，A错误；生成C6 的电极反应为2C3N8H4＋
8OH－－4e－ C6 ＋8H2O，B正确；
阳极主要反应为2C3N8H4－4e－＋8OH－ C6 ＋8H2O，阴极反应为
2H2O＋2e－ ，则电解过程中发生的总反应主要为2C3N8H4
＋4OH－ C6 ＋4H2O＋2H2↑，反应消耗OH－，生成H2O，电解一段
时间后，溶液pH降低，C错误；由总反应：2C3N8H4＋4OH－ C6 ＋
4H2O＋2H2↑可知，每生成1 mol H2，生成0.5 mol K4C6N16，但Pt电极伴随
少量O2生成，发生电极反应：4OH－－4e－ O2↑＋2H2O，则生成1 mol
H2时得到的部分电子由OH－放电产生O2提供，所以生成K4C6N16小于0.5
mol，D错误。
三、复杂的新型电化学装置
5. （2024·山东高考13题）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，可实现高效
制H2和O2，装置如图所示。下列说法错误的是
（ ）
A. 电极a连接电源负极
B. 加入Y的目的是补充NaBr
C. 电解总反应式为Br－＋3H2O Br ＋3H2↑
D. 催化阶段反应产物物质的量之比n（Z）∶n（Br－）＝3∶2
√
解析： 电极b上Br－发生失电子的氧化反应转化成Br ，电极b为阳
极，电极反应为Br－－6e－＋3H2O Br ＋6H＋，则电极a为阴极，电
极a的电极反应为2H＋＋2e－ H2↑，电解总反应式为Br－＋3H2O Br ＋3H2↑，A、C项正确；催化循环阶段Br 被还原成Br－循环使用，同时生成O2，实现高效制H2和O2，即Z为O2，电解过程中消耗H2O和Br－，而催化阶段Br 被还原成Br－循环使用，故加入Y的目的是补充H2O，维持NaBr溶液为一定浓度，B项错误；催化阶段，Br元素的化合价由＋5价降至－1价，生成1 mol Br－得到6 mol电子，O元素的化合价由－2价升至0价，生成1 mol O2失去4 mol电子，根据得失电子守恒，反应产物物质的量之比n（O2）∶n（Br－）＝6∶4＝3∶2，D项正确。
6. （2024·吉林高考12题）“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 ＋ H2。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↑
√
解析： b极上HCHO在碱性溶液中被氧化为HCOO－，则b极为阳极，阳
极反应为2HCHO－2e－＋4OH－ 2HCOO－＋2H2O＋H2↑，阴极反应为
2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑。传统电解水过程中每转移4 mol e－，可制得2
mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e－，阴、阳极均可产生2
mol氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；阴极的
电极反应为2H2O＋2e－ 2OH－＋H2↑，B正确；综合图像中的离子交换
膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH－通过阴离子交换
膜向b极方向移动，C正确；由上述分析可知，D正确。
7. （2024·湖北高考14题）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
√
解析： 左侧PbCu电极的Pb表面HOOC—COOH转化为HOOC—CHO，
发生脱氧的还原反应，Cu表面HOOC—CH N—OH转化为HOOC—
CH2—N＋H3，发生脱氧、加氢的还原反应，因此PbCu电极为阴极；根据题
干信息，右侧Cu电极上发生失电子的氧化反应，因此Cu电极为阳极。根据
题干信息可知，Cu电极所在的阳极区先后发生反应：HCHO＋OH－
HOCH2O－、HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2－＋H2O、[OCH2O]2－－e－
HCOO－＋H·，H·可转化为H2，则阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－
2e－ 2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；
根据阳极总反应可知，每消耗4个OH－，电路中通过2e－，根据电荷守恒，
双极膜中有2个OH－向阳极迁移，即阳极区c（OH－）减小，A正确；据工
作原理图知，阴极反应过程：首先Pb上：H2C2O4＋2e－＋2H＋
HOOC—CHO＋H2O，然后：HOOC—CHO＋H3N＋OH HOOC—
CH NOH＋H2O＋H＋，Cu上：HOOC—CH NOH＋4e－＋5H＋
HOOC—CH2N＋H3＋H2O，故阴极总反应为H2C2O4＋H3N＋OH＋6e－＋6H＋
H3N＋CH2COOH＋3H2O，由阴极总反应知，理论上生成1 mol H3N＋
CH2COOH消耗6 mol H＋，双极膜中有6 mol H2O解离提供出6 mol H＋，B错
误；D中所述反应即为阴极反应过程中Pb上发生的反应，D正确。
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