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方向比努力更重要
研究考纲·辨明考向
在
膜
换
交
子
离
用
作
要
重
的
中
用
应
学
化
电
析
剖
2024届高考重难点突破
近几年全国卷的高考中，涉及离子交换膜的试题较多，且常考常新。离子交换膜是一种含有离子基团的、对溶液中离子具有选择性透过的高分子膜。根据透过的微粒类型，离子交换膜可以分为多种，在高考试题中，主要出现的是阳离子交换膜，阴离子交换膜，质子交换膜，双极隔膜等四种，其功能是在于选择性通过某些离子和阻断某些离子或隔离某些物质，从而制备、分离或提纯某些物质。
考情分析
真题再现·辨明考向
1．(2023年湖北卷)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。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xmol 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
2xmol h-1
√
解析：由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，阳极反应为4OH――4e－＝O2↑＋2H2O，电池总反应为2H2O 2H2↑＋O2↑，据此解答。
A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，A正确；
B．该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH――4e－＝O2↑＋2H2O，为保持OH－离子浓度不变，则阴极产生的OH－离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，B正确；
C．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE膜，为电解池补水，C正确；
D．由电解总反应可知，每生成1molH2要消耗1molH2O，生成H2的速率为xmol h-1，则补水的速率也应是xmol h-1，D错误；
2．(2023年广东卷)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1mol NH3 H2O，双极膜处有9mol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
解析：由信息大电流催化电解KNO3溶液制氨可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为NO＋8e－＋9H+＝NH3 H2O＋2H2O，电极b为阳极，电极方程式为4OH――4e－＝O2↑＋2H2O，“卯榫”结构的双极膜中的H+移向电极a，OH－移向电极b。
A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为KNO3＋3H2O＝NH3 H2O＋2O2↑＋KOH，故A正确；
B．每生成1mol NH3 H2O，阴极得8mol e－，同时双极膜处有8molH+进入阴极室，即有8mol的H2O解离，故B错误；
C．电解过程中，阳极室每消耗4molOH－，同时有4molOH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；
D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H+和OH－，可提高氨生成速率，故D正确；
3. (2023年重庆卷)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. H+从电极b移向电极a
C. 电极b发生的反应为：
D. 生成3mol半胱氨酸的同时生成1mol烟酸
4. (2023年全国甲卷)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(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1mol电子，阳极生成11.2L气体(标准状况)
√
解析：由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx－Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－＝O2↑＋4H+，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H+＋12e－＝C2H4＋4H2O、2CO2＋12H+＋12e－＝C2H5OH＋3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。
A．析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，故A错误；
B．离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl-不能通过，故B错误；
C．由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2＋12H+＋12e－＝C2H4＋4H2O，故C正确；
D．水在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－＝O2↑＋4H+，每转移1mol电子，生成0.25molO2，在标况下体积为5.6L，故D错误；
√
5. (2022年湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是
A. 海水起电解质溶液作用
B. N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑
C. 玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D. 该锂－海水电池属于一次电池
解析：锂海水电池的总反应为4Li+2H2O+O2＝4LiOH， M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li－e－＝Li+，N极为正极，电极反应为O2+2H2O+4e－＝4OH－。
A．海水中含有丰富的电解质，如氯化钠、氯化镁等，可作为电解质溶液，故A正确；
B．由上述分析可知，N为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，故B错误；
C．Li为活泼金属，易与水反应，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反应，并能传导离子，故C正确；
D．该电池不可充电，属于一次电池，故D正确；
√
7. (2022年新高考山东卷) 设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成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200mg，乙室Co2+增加300mg，则此时已进行过溶液转移
√
解析：由于乙室中两个电极的电势差比甲室大，所以乙室是原电池，甲室是电解池，然后根据原电池、电解池反应原理分析解答。
A．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，同时生成H+，电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O＝2CO2↑＋7H+，H+通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co2+＋2e－＝Co，因此，甲室溶液pH逐渐减小，A错误；
8. (2022年河北卷)科学家研制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。
√
√
解析：由图可知，a电极为阳极，碱性条件下[Fe(CN)6]4-离子在阳极失去电子发生氧化反应生成[Fe(CN)6]3—离子，催化剂作用下，[Fe(CN)6]3-离子与氢氧根离子反应生成[Fe(CN)6]4-离子、氧气和水，b电极为阴极，水分子作用下DHPS在阴极得到电子发生还原反应生成DHPS—2H和氢氧根离子，催化剂作用下，DHPS—2H与水反应生成DHPS和氢气，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动，则M为氧气、N为氢气。
A．由分析可知，b电极为电解池的阴极，故A错误；
B．由分析可知，氢氧根离子通过阴离子交换膜由阴极室向阳极室移动，则隔膜为阴离子交换膜，故B正确；
知识梳理 智能提升
一、隔膜简介与应用
1．常见的隔膜
隔膜又叫离子交换膜，离子交换膜是具有离子交换性能的，对溶液中的离子具有选择性透过能力的高分子特殊材料薄膜。1950年W 朱达首先合成了离子交换膜。1956年首次成功地用于电渗析脱盐工艺上。
离子交换膜在应用时，主要利用它的离子选择透过性，由于制膜的主要原料是离子交换树脂，故又称为离子交换(树脂)膜。
离子交换膜具有非常广泛的应用，它是分离装置、提纯装置以及电化学组件中的重要组成部分，在氯碱工业、水处理工业、重金属回收、湿法冶金以及电化学工业等领域都起到举足轻重的作用。
离子交换膜分四类：
(1)阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许H＋和其他阳离子通过，不允许阴离子或分子通过。
(2)阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子或分子通过。
(3)质子交换膜，只允许H＋通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。
(4)双极性膜，膜的一侧为阳膜，只允许阳离子通过，另一侧为阴膜，只允许阴离子通过。
2．隔膜的作用
(1)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。
(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。
3．离子交换膜选择的依据
离子的定向移动。
4．离子交换膜的应用
例如：用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？
提示：(1)平衡电荷，形成闭合回路；(2)防止Cl2和H2混合而引起爆炸；(3)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；(4)避免Cl－进入阴极区导致制得的NaOH不纯。
二、多室电解池
多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室等，以达到浓缩、净化、提纯以及电化学合成的目的。
1．两室电解池(单膜)
以惰性电极电解一定
浓度的Na2CO3溶液为
例，其原理如图所示：
【特别提醒】
(1)含离子交换膜的电解池的最大优点是能自动把产品(如该电解池产生的NaOH和NaHCO3)分离开，从而降低分离提纯成本。
(2)“阴阳相吸”是很多化学反应的微观基础。
“阴阳相吸”的含义：
①阴离子与阳离子相互吸引并发生迁移；
②阴极吸引电解液中的阳离子，阳极吸引电解液中的阴离子，并使阳离子与阴离子发生定向移动;③正极吸引自由电子，使电子经过金属导线由负极定向移动到正极。
2．三室电解池(双膜)
以三室电渗析法处理含KNO3的废水得到KOH和HNO3为例，其原理如图所示：
3．四室电解池(三膜)
以四室电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例，其工作原理如图所示：
题组一　离子交换膜在原电池中的应用
1.已知：电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。
下列说法正确的是
A.Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同
B.能量转化形式不同
C.Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率
D.5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质
√
题型突破 成竹在胸
解析：A．Ⅰ、Ⅱ装置中电极材料相同，电解质溶液部分相同，电池反应、负极反应和正极反应式相同，A项错误；
B．Ⅰ和Ⅱ装置的能量转化形式都是化学能转化成电能，B项错误；
C．Ⅰ装置中铜与氯化铁直接接触，会在铜极表面发生反应，导致部分能量损失(或部分电子没有通过电路)，电流效率降低，而Ⅱ装置采用阴离子交换膜，铜与氯化铜接触，不会发生副反应，放电过程中交换膜左侧负极的电极反应式为Cu－2e－==Cu2＋，阳离子增多，右侧正极的电极反应式为2Fe3＋＋2e－==2Fe2＋，负电荷过剩，Cl－从交换膜右侧向左侧迁移，电流效率高于Ⅰ装置， C正确；
D．放电一段时间后，Ⅰ装置中生成氯化铜和氯化亚铁，Ⅱ装置中交换膜左侧生成氯化铜，右侧生成了氯化亚铁，可能含氯化铁，D项错误。
2. 二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是
A.该装置能实现化学能100%转化为电能
B.电子移动方向为：a极→b极→质子交换膜→a极
C.a电极的电极反应式为：CH3OCH3＋3H2O－12e－==2CO2＋12H＋
D.当b电极消耗22.4 L O2时，质子交换膜有4 mol H＋通过
√
解析：A项，化学能转化为热能和电能，不可能100%转化为电能，错误；
B项，电子不能经过电解质溶液，所以电子由a极 b极，错误；
C项，a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：CH3OCH3－12e－＋3H2O===2CO2＋12H＋，正确；
D项，状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过H＋的物质的量不知，错误。
3.随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车族的“新宠”。某电动汽车使用的是钴酸锂(LiCoO2)电池，其工作原理如图所示，且电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许Li＋通过，电池反应式为LixC6＋Li1－xCoO2
C6＋LiCoO2。下列说法不正确的是
A.放电时，正极锂的化合价未发生改变
B.充电时Li＋移动方向：右室→左室
C.放电时负极的电极反应式：LixC6－xe－===
C6＋xLi＋
D.充电时阳极的电极反应式：Li1－xCoO2＋xLi＋
＋xe－===LiCoO2
√
解析：放电时，负极的电极反应式为LixC6－xe－===C6＋xLi＋，正极的电极反应式为Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－===LiCoO2，放电时正极上钴的化合价降低、锂的化合价不变，A、C项正确；
充电时左侧为阴极，右侧为阳极，阳极发生失电子的氧化反应，阳离子由阳极移向阴极，B项正确、D项错误。
C项，碳酸的酸性弱于盐酸，所以二氧化碳不与氯化钙反应，正确；
D项，溴水褪色说明有二氧化硫生成，证明了浓硫酸的强氧化性，错误。
4．微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如下图所示，下列说法正确的是
√
C．微生物的主要成分是蛋白质，若电池在高温下进行，蛋白质会发生变性，微生物的催化能力降低，电池的工作效率降低，故C错误；
D．由分析可知，正极的电极反应式为O2+4e—+4H+=2H2O，则当电池有0.4mol电子转移时，负极区有0.4mol氢离子通过质子交换膜加入正极区，故D错误；
在原电池中应用离子交换膜，起到替代盐桥的作用，一方面能起到平衡电荷、导电的作用，另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应，提高电流效率。
归纳总结
题组二　离子交换膜在电解池中的应用
5. 利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如下图所示。下列说法中正确的是
A.电极B连接电源正极
B.A极区电解液为LiCl溶液
C.阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D.每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离子交换膜
√
解析：由题意知，电解LiCl溶液制备LiOH，由于B电极生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所以B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液。电极B上产生氢气，所以B为阴极，B连接电源负极，A项错误；
阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；
每生成1 mol H2，有2 mol Li＋通过该离子交换膜，D项错误。
6. (2023届河北省唐山市摸底考试)以甲烷燃料电池为电源电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的工作原理如图所示，下列叙述错误的是
A. 燃料电池通入氧气的电极接电解池的Y电极
B．N室中：a%＞b%
C. 膜I、III为阳离子交换膜，膜II为阴离子交换膜
D. 理论上每生成1mol产品，需消耗甲烷的体积为2.8L (标况)
√
√
7. 普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是
A.电极a为粗铜，电极b为精铜
B.甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂
质进入阴极区
C.乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子
进入阴极区
D.当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g精铜
√
解析：由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；
甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；
乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；
当电路中通过1 mol电子时，可生成0.5 mol精铜，其质量为32 g，D项正确。
8. 用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的 ，模拟装置如图所示。下列说法正确的是
A.阳极室溶液由无色变成棕黄色
B.阴极的电极反应式为4OH－－4e－===
2H2O＋O2↑
C.电解一段时间后，阴极室溶液中的pH
升高
D.电解一段时间后，阴极室溶液中的溶
质一定是(NH4)3PO4
√
在电解池中使用选择性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动，避免电解质溶液中的离子或分子与电极产物反应，提高产品纯度或防止造成危险等。
归纳总结
9. 某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面
层发生水的解离，生成H＋和OH－。
下列说法错误的是
A. 电极a连接电源的正极
B. B为阳离子交换膜
C. 电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害
气体的产生
D. Ⅱ口排出的是淡水
√
题组三　双极膜在电化学中的应用
解析：根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所以电极a为阳极，连接电源的正极，A正确；
水在双极膜A解离后，氢离子吸引阴离子透过B膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；
电解质溶液采用Na2SO4溶液，电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；
海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从Ⅱ口排出，D正确。
10．利用双极膜制备磷酸和氢氧化钠的原理如图所示。已知双极膜是一种复合膜，在直流电作用下，双极膜中间界面内水解离为H+和OH ，并实现其定向通过。下列说法正确的是
A．若用铅蓄电池为电源，则X极与Pb电极相连
B．双极膜中a为H+，b为OH–
C．M膜为阴离子交换膜，N膜为阳离子交换膜
D．阴极区溶液pH减小
√
11．某同学利用我国科学研究工作者发明的Zn-CO2可充电电池模拟对铁表面电镀铜，如图所示。
已知：放电时发生反应：Zn＋CO2＝ZnO+CO，充电时发生反应：2ZnO＝2Zn+O2。
双极膜：阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-并分别通过阴膜和阳膜，作为H+和OH-离子源。
下列有关说法不正确的是
A．A池放电过程中，Ir@Au极可能有H2产生
B．A池充电过程中，Ir@Au极附近pH变小
C．A池放电过程中，Zn极电极反应为：Zn－2e﹣＋2OH﹣＝ZnO＋H2O
D．B池电镀过程中，硫酸铜溶液浓度保持不变
√
解析：A．Zn可能与H2O形成原电池，产生H2，A项正确；
B．A池充电过程中，Ir@Au极电极反应式为：CO2＋2e﹣＋2H﹢＝CO＋H2O，则附近pH变小，B项正确；
C．通过总反应式不难发现A池放电过程中，Zn极电极反应正确，C项正确；
D．电镀过程中，采用的是粗铜，优先放电的并非铜单质，当Zn单质等杂质放电时，阴极有Cu2+放电生成Cu单质，溶液中硫酸铜溶液浓度会略有降低，D项错误。
12．双极膜由阳离子交换膜、催化剂层和阴离子交换膜组合而成，在直流电场作用下可将水解离，在双极膜的两侧分别得到H+和OH－，将其与阳离子交换膜（阳膜）、阴离子交换膜（阴膜）组合，可有多种应用。
(1)海水淡化：
模拟海水淡化，双极膜组合
电解装置示意图如下。
①X极是______极（填“阴”或“阳”）。
②电解后可获得较浓的盐酸和较浓的NaOH溶液，上图中双极膜的右侧得到的是___(填“H+”或“OH－”)。
阳
H+
(2)钠碱循环法脱除烟气中的SO2，并回收SO2：
用pH>8的Na2SO3溶液作吸收液，脱除烟气中的SO2，至pH＜6时，吸收液的主要成分为NaHSO3，需再生。
Ⅰ．加热pH＜6时的吸收液使其分解，回收SO2并再生吸收液。
所得的再生吸收液对SO2的吸收率降低，结合离子方程式解释原因：______
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________。
Ⅱ．双极膜和阴膜组合电渗析法处理pH＜6时的吸收液，可直接获得再生吸收液和含较高浓度HSO3 的溶液，装置示意图如下。
①再生吸收液从______室流出(填“A”或“B”)。
②简述含较高浓度HSO的溶液的生成原理：
_____________________________________
___________________________________
_________________________________。
③与Ⅰ中的方法相比，Ⅱ中的优点是______(列出2条)。
B
B室中的SO32-和HSO3-在电场作用下通过阴膜进入A室，A室中双极膜产生的H+和溶液中的SO反应生成HSO3-，提高HSO3-的浓度
③与Ⅰ中的方法相比，Ⅱ中的优点是__________________________________
__________________________________________________________________
________________________________________________________(列出2条)。
Ⅱ中可直接获得再生吸收液，减少因加热氧化生成大量的SO42-，而降低再生吸收液对SO2的吸收率；Ⅱ中可获得较高浓度的HSO3-的溶液，进而获得比Ⅰ中浓度高的SO2。
拓展训练 巩固考点
1. (2024届成都第七中学)利用电化学原理控制反应条件能将CO2电催化还原为HCOOH，电解过程中还伴随着析氢反应，反应过程原理的示意图如图，下列有关说法正确的是
A. 玻碳电极发生还原反应
B. 铂电极发生的电极反应之一为CO2＋2H+＋2e－＝HCOOH
C. 电池工作时，电子由玻碳电极经电解质溶液到铂电极
D. 当电路中转移1mole 时，阳极室溶液的质量减少8g
√
解析：由图可知，铂电极为电解池的阴极，酸性溶液中，氢离子和二氧化碳在阴极得到电子生成氢气和甲酸，电极反应式分别为2H+＋2e－＝H2↑、CO2＋2H+＋2e－＝HCOOH，玻碳电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－＝O2↑+4H+。
A．由分析可知，玻碳电极为阳极，水分子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，故A错误；
B．由分析可知，铂电极为电解池的阴极，酸性溶液中，氢离子和二氧化碳在阴极得到电子生成氢气和甲酸，电极反应式分别为2H+＋2e－＝H2↑、CO2＋2H+＋2e－＝HCOOH，故B正确；
C．电池工作时，电解质溶液不能传递电子，故C错误；
D．当电路中转移1mol电子时，同时有1mol氢离子通过质子交换膜进入阴极室，则阳极室溶液的质量减少1mol×1/4×32g/mol+1mol×1g/mol＝9g，故D错误；
2．(2024年1月浙江省选考仿真)海水原位直接电解制氢技术是利用海水侧和电解质侧的水蒸气压力差使海水自然蒸发，并以蒸汽形式通过透气膜扩散到电解质侧重新液化，为电解提供淡水(工作时KOH溶液的浓度保持不变)。装置如图所示，下列叙述不正确的是
√
A．M电极反应式为4OH－―4e－＝O2↑＋2H2O
B．该技术避免了生成强氧化性的含氯粒子腐蚀电极
C．离子交换膜b为阳离子交换膜
D．当产生标准状况下33.6LH2时，有1.5molH2O(g)透过透气膜a
解析：A．M极生成氧气，M是阳极，M电极反应式为4OH－―4e－＝O2↑＋2H2O，故A正确；
B．氯离子不能通过透气膜a，所以该技术避免了生成强氧化性的含氯粒子腐蚀电极，故B正确；
C．M为阳极、N为阴极，若离子交换膜b为阳离子交换膜，钾离子会向右移动，右侧氢氧化钾浓度增大，根据题意，工作时KOH溶液的浓度保持不变，所以离子交换膜b为阴离子交换膜，故C错误；
D．当产生标准状况下33.6LH2时，阴极生成氢气的物质的量为1.5mol，阳极生成氧气的物质的量为0.75mol，电解水的物质的量为1.5，工作时KOH溶液的浓度保持不变，所以有1.5mol H2O(g)透过透气膜a，故D正确；
3. (2024届黑龙江大庆实验中学)羟基自由基( OH)是自然界中氧化性仅次于氟的氧化剂。我国科学家设计了一种能将苯酚氧化为CO2和H2O的原电池－电解池组合装置，实现了发电、环保两位一体。下列说法错误的是
√
解析：a极发生还原反应，a为原电池正极，b发生氧化反应，b是原电池负极，c极与负极相连，c是电解池阴极，d与原电池正极相连，d为电解池阳极。
A．电池工作时，苯酚发生氧化反应生成二氧化碳，b是负极，b极电极反应为C6H5OH－28e－＋11H2O＝6CO2↑＋28H+，故A正确；
C．右侧装置中，c极为阴极，发生反应2H+＋2e－＝H2↑，d极是阳极发生反H2O－e－＝H+＋ OH、C6H5OH＋28 OH＝6CO2↑＋17H2O，根据得失电子守恒，14H2～28e－～6CO2，应两极产生气体的体积比(相同条件下)为7∶3，故C正确；
D．羟基自由基对有机物具有极强的氧化能力， d极区苯酚被羟基自由基氧化的化学方程式为C6H5OH＋28 OH＝6CO2↑＋17H2O，故D正确；
4．(2024届成都外国语学校)我国科学家研制了Cu2P2O7催化剂建构Zn－CO2二次电池，实现了电还原CO2合成多碳产品(如乙酸，乙醇等)，装置如图所示。双极膜中水电离出的H＋和OH-在电场作用下可以分别向两极迁移。下列说法不正确的是
√
A. 放电时，双极膜中H＋向Cu2P2O7极迁移
B. 电势：Cu2P2O7极高于Zn极
C. 当外电路通过2mol电子时，理论上双极膜中水减少18g
D. 充电时，阳极上的电极反应式为C2H5OH－12e-＋3H2O＝2CO2↑＋12H＋
解析：由图可知，放电时为原电池，Zn发生失电子的氧化反应转化为[Zn(OH)4]2-，为负极，负极反应为Zn＋4OH-－2e-＝[Zn(OH)4]2-，Cu2P2O7纳米片为正极，发生还原反应，CO2发生得电子的还原反应转化为C2H5OH，正极反应为CO2＋12H+＋12e-＝C2H5OH＋3H2O，H2O电离出的H+和OH-分别由双极膜移向正极、负极；充电时为电解池，原电池正负极分别与电源正负极相接， 以此解答。
A．放电时为原电池，阳离子移向正极，阴离子移向负极，即双极膜中H+向Cu2P2O7极迁移，故A正确；
B．放电时为原电池，Zn为负极，Cu2P2O7纳米片为正极，即电势：Cu2P2O7极高于Zn极，故B正确；
C．双极膜中水电离的方程式为H2O=H++OH-，外电路通过2mol电子时，理论上有2molH+和OH-分别向正极、负极移向，即有2molH2O参与电离，质量减少18g/mol×2mol＝36g，故C错误；
D．充电时为电解池，阴阳极反应与原电池负正极反应相反，正极反应为CO2＋12H+＋12e－＝C2H5OH＋3H2O，则阳极反应为C2H5OH－12e－＋3H2O＝2CO2↑＋12H+，故D正确；
5. (2024届浙江绍兴诊断)以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]水溶液为原料，利用光伏并网发电装置制备四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]，下列叙述不正确的是
√
A．a极电极发生还原反应
B. 保持电流恒定，增大NaCl稀溶液浓度，制备(CH3)4NOH的反应速率增大
C．c为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜
D．b极收集2.24L(标况)气体时，溶液中有0.4mol离子透过交换膜
解析：据de池中浓度变化得出，钠离子从b极池通过e膜，氯离子从cd池通过d膜，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则a为阴极，b为阳极，a与N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极，以此解答。
A．由题中信息可知，a为阴极，发生得电子的还原反应，A正确；
B．保持电流恒定，则单位时间a极得到的电子数目是恒定的，增大NaCl的浓度，电极反应的速率不变，B错误；
C．由题中图示信息可知， Cl－通过d膜，(CH3)4N+通过c膜，所以c膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，C正确；
D．b极电极反应式为4OH-－4e-＝O2↑＋2H2O，收集氧气0.1mol时，转移电子0.4mol，Na+离子通过e膜，Cl－通过d膜，(CH3)4N＋通过c膜，这些离子均带1个单位电荷，通过的离子的物质的量为0.4mol，D正确；
6．(2024届重庆南开中学)工业上用双阴极微生物燃料电池处理含NH＋4和CH3COO-的废水。废水在电池中的运行模式如图1所示，电池的工作原理如图2所示。已知Ⅲ室中O2除了在电极上发生反应，还在溶液中参与了一个氧化还原反应。下列说法不正确的是
√
7．(2024届重庆第八中学)废水处理是重要课题，某实验小组利用如图 所示微生物电池将污水中的乙二胺[H2N(CH2)2NH2]转化为无毒无害的物质并产生电能(M、N 均为石墨电极)。下列说法错误的是
A. 该电池不适宜在高温环境下工作
B. M极的电极反应式为H2N(CH2)2NH2－16e－＋4H2O＝2CO2↑＋N2↑＋16H+
C. 每消耗标准状况下22.4L O2时，理论上能处理含 15g 乙二胺的废水
D. 电池工作过程中，正极区的 pH降低
√
解析：A．微生物电池，说明该电池不适宜在高温环境下工作，故A正确；
B．M极为负极，N极为正极，则M极的电极反应式为H2N(CH2)2NH2－16e－＋4H2O＝2CO2↑＋N2↑＋16H+，故B正确；
C．每消耗标准状况下22.4L O2时，转移4mol电子，则消耗0.25mol乙二胺，理论上能处理含 0.25mol×60g mol 1=15g 乙二胺的废水故C正确；
D．电池工作过程中，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H+＝2H2O，氢离子消耗，正极区的 pH增大，故D错误。
√
8．(2024年1月浙江选考仿真模拟03)通过NO协同耦合反应，实现了NO的电催化歧化，并同时合成了双氮产物(NH3和硝酸盐)是实现可持续固氮的一种极具潜力的方法，装置如图。下列说法正确的是
A．电解液E为阳极电解液，呈酸性
B．电极B的电极反应：NO＋2H2O－3e－
＝HNO3＋3H+
C．中间层的OH－、H+分别透过选择性离
子膜向A、B极迁移
D．若电解一段时间后，取两极所有产物
于溶液中反应，可得硝酸盐和硝酸
9．(2024届广州部分学校段考)近期科技工作者开发了一套CO和甘油(C3H8O3)的共电解装置，如图所示。下列说法正确的是
A．催化电极b连接电源的负极
B．电解过程中K+从阳极区移向阴极区
C．阴极区的电极反应为2CO+8e﹣+6H2O＝C2H4+8OH﹣
D．电解前后溶液的pH不变
√
解析：A．根据分析可知，连接电源的正极；
B．根据分析可知2CO+8e﹣+6H2O＝C2H4+8OH﹣，则电解过程中OH﹣从阴极区移向阳极区，K+为阳离子，不能通过阴离子交换膜；
C．根据原子守恒，阴极区的电极反应为2CO+8e﹣+6H2O＝C2H4+3OH﹣，故C正确；
D．根据分析可知，右室溶液的pH变小；
10. (2024届四川双流棠湖中学)储氢材料是当前新能源领域研究的一类热门材料。在一定条件下，以Cu－Zn原电池作电源，利用图所示装置可实现有机物的储氢，下列有关说法正确的是
√
A. 在Cu－Zn原电池装置工作时，盐桥内的Cl－向铜电极一端移动
B. 电极C为阳极，在电极D 上发生还原反应
C. 气体X的主要成分是H2
D. H+透过高分子膜从右室进入左室，在电极C 上发生还原反应
解析：A. 在Cu－Zn原电池装置工作时，锌为负极，铜为正极，阴离子向负极移动，因此盐桥内的Cl- 向锌电极一端移动，故A错误；
B. 锌为负极，铜为正极，因此电极C为阴极，电极D为阳极，阳极上发生氧化反应，故B错误；
C. 电极D为阳极，阳极上发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子放电生成氧气，故C错误；
D. 电解池工作时，阳离子从阳极室移向阴极室，H+透过高分子膜从右室进入左室，在电极C 上发生还原反应，故D正确。
11．(2024届华南师大附中)LiOH是生产航空航天润滑剂的原料。清华大学首创三室膜电解法制备氢氧化锂，其模拟装置如图所示。下列有关说法正确的是
A．a极为电源的负极，Y极上发生氧化反应
B．X极的电极反应式为2H2O－4e－＝4H+＋O2↑
C．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜
D．每转移2mol电子，理论上生成24g LiOH
√
解析：该电解池实质是电解水，根据图知：X极导出的是浓硫酸，则X极应为水电离出的OH-放电，则X极为阳极，阳极反应式为2H2O－4e－＝4H+＋O2↑，气体1为O2。Y极导出的浓LiOH，则Y极是水电离出的氢离子放电生成H2、生成OH－，则Y为电解池的阴极，气体2为H2，阴极电极反应式为2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑；据此分析解答。
A．根据分析，X极为阳极，所以a极为正极，b极为负极，则Y极为阴极，发生还原反应，A错误；
B．根据分析，X极上水电离产生的OH－失去电子发生氧化反应产生O2，电极反应式为：2H2O－4e－＝4H+＋O2↑，B正确；
C．根据分析，X极为阳极，导出的是硫酸，则SO向阳极移动，膜1为阴离子交换膜，Y极为阴极，导出的LiOH，则Li+向阴极移动，膜2为阳离子交换膜，C错误；
D．Y极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，每转移2 mol电子，理论上有2 mol Li+向Y极迁移形成2 mol LiOH，其质量是48 g，D错误；
12. (2024届浙江义乌五校联考)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
解析：根据图示，A电极二氧化碳得电子发生还原反应生成CO、B电极甲醇失电子发生氧化反应生成甲酸，A是阴极、B是阳极。
A．A电极二氧化碳得电子生成CO、B电极甲醇失电子生成甲酸，电解总反应为2CO2+CH3OH 2CO+HCOOH+H2O，故A正确；
B．A是阴极、B是阳极，理论上若有44gCO2被转化，则电路中转移2mol电子，根据电荷守恒，则有2molH+从右侧向左侧迁移，故B错误；
C．使用Ni-TPP时反应活化能小，所以与Ni8-TET催化剂相比，使用Ni-TPP时催化效果更好，故C正确；
D．A是阴极、B是阳极，铅蓄电池中PbO2为正极、Pb为负极，若以铅蓄电池为电源，B极应与PbO2极相连接，故D正确；
13. (2024届四川外国语大学附属学校)盐酸羟胺(NH2OH HCl)在水中完全电离为NH3OH+和Cl ，可利用如下装置来制备盐酸羟胺。以盐酸为离子导体，向两电极分别通入NO和H2。下列说法正确的是
A. 铂电极为正极
B. 离子交换膜为阴离子交换膜，
Cl 从左室移向右室
C. 含铁催化电极上的反应为：
NO＋3e ＋4H+＝NH3OH+
D. 每生成1mol盐酸羟胺电路中转移4mol e
√
解析：该装置的目的是制备盐酸羟胺，所以NO会被还原为NH3OH+，则通入NO的电极为正极，通入氢气的电极为负极，酸性环境中氢气被氧化为H+。
A．铂电极上通入氢气，发生氧化反应，为负极，A错误；
B．根据分析可知左侧电极上产生NH3OH+，与Cl 结合生成盐酸羟胺，而Cl 有向右(负极)移动的趋势，未避免Cl 都移动到右侧，离子交换膜应选用阳离子交换膜，B错误；
C．该装置工作时含铁催化电极上NO被还原为NH3OH+，根据电子守恒、元素守恒可得电极反应式为NO＋3e ＋4H+＝NH3OH+，C正确；
D．含Fe的催化电极反应式为NO＋3e ＋4H+＋Cl－＝NH2OHHCl,每生成1mol盐酸羟胺电路中转移3mol e ，D错误；
14. (2024届广西南宁武鸣高级中学)浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备磷酸二氢钠，用浓差电池为电源完成电渗析法制备磷酸二氢钠。下列说法错误的是
√
A. 电极a应与Ag(II)相连
B. 电渗析装置中膜b为阳离子交换膜
C. 电渗析过程中左、右室中H2SO4和NaOH的浓度均增大
D. 电池从开始到停止放电，理论上可制备2.4gNaH2PO4
解析：电化学题目重点在于电极的判断，浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，则Ag(I)为负极，Ag(II)正极。
A．浓差电池中由于右侧AgNO3，浓度大，则Ag(I)为负极，Ag(II)正极；电渗析法制备磷酸二氢钠，左室中的氢离子通过膜a进入中间室，中间室中的钠离子通过膜b进入右室，则电a为阳极，电极b为阴极；电极a应与Ag(II)相连，故A正确；
B．左室中的氢离子通过膜a进入中间室，中间室中的钠离子通过膜b进入右室，膜b为阳离子交换膜，故B正确；
C．阳极中的水失电子电解生成氧气和氢离子，氢离子通过膜a进入中间室，消耗水，硫酸的浓度增大；阴极水得电子电解生成氢气，中间室中的钠离子通过膜b进入右室NaOH的浓度增大，故C正确；
D．电池从开始到停止放电时，则浓差电池两边AgNO3浓度相等，所以正极析出0.02mol银，电路中转移0.02 mol电子，电渗析装置生成0.01 mol NaH2PO4，质量为1.2g，故D错误；
15. (2024届河北石家庄第十七中)在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基(·OH)处理含苯酚废水和含甲醛废水的原理如图。已知：双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH－。下列说法错误的是
√
A. 双极膜将水解离为H+和OH－的过程是物理变化
B. 阴极电极反应式为O2 ＋2e－＋2H+＝2 OH
C. 每处理9.4g苯酚，理论上有2.8molOH－透过膜a
D. 通电一段时间后，苯酚和甲醛转化生成CO2的物质的量之比为7∶6
解析：A．水解离为H+和OH-是个电离过程，为物理过程，A正确；
B．M极上O2得电子生成羟基自由基(·OH)，说明M极为阴极，连接电源的负极，N极为阳极；M为阴极，阴极上O2得电子生成羟基自由基(·OH)，电极反应式为O2 ＋2e－＋2H+＝2 OH，B正确；
C．每1mol苯酚转化为CO2，转移电子为28mol，则每处理9.4g苯酚(即0.1mol)，理论上有2.8mol电子转移，则有2.8molOH-透过膜a，C正确；
D．根据电子守恒C6H6OH～6CO2～28e－～7HCHO～7CO2，则通电一段时间后，苯酚和甲醛转化生成CO2的物质的量之比为6∶7，D错误；
16. (2023届河北秦皇岛昌黎一中调研)四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作光刻显影剂。以四甲基碳酸氢铵[(CH3)4NHCO3]水溶液为原料，电解制备(CH3)4NOH的装置如图所示。直流电源采用乙烷－空气碱燃料电池。下列说法不正确的是
√
√
18. (2023届西安中学联考)某化学兴趣小组将两个完全相同的铜片分别放入体积相同、浓度不同的CuSO4溶液中形成浓差电池(如图所示)，当两极附近电解质溶液浓度相等时停止放电。下列说法正确的是
√
A．Cu(2)极发生还原反应
B．Cu(1)极附近Cu2+通过膜1向右迁移
C. 放电过程中，两膜之间的c(CuSO4)理论上保持不变
D. 当Cu(2)极附近c(CuSO4)变为1mol·L-1时，该电池停止放电
解析：依题意，浓差电池放电时，高浓度的电解质溶液中离子浓度逐渐降低，低浓度的电解质溶液中离子浓度逐渐增大，当二者浓度相等时停止反应。
A．铜(1)极附近硫酸铜溶液浓度大于铜(2)极，故铜(1)极的电解质浓度降低[即铜(1)极为正极]，铜(2)极为负极，发生氧化反应，电极反应为Cu－2e－＝Cu2+，A项错误；
B．铜(1)极的电极反应式为Cu2+＋2e－＝Cu，为了维持电荷平衡，SO通过膜1向右迁移，B项错误；
C．理论上两膜之间的硫酸铜浓度基本保持不变，C项正确；
D．理论上正、负两极硫酸铜溶液浓度均为055mol·L－1时，该电池停止放电，D项错误。
19．(2023届江苏南通市海门区二诊)工业上通过惰性电极电解Na2SO4浓溶液来制备氢氧化钠和硫酸，a、b为离子交换膜，装置如下图所示，下列说法正确的是
A．c电极与外接电源负极相连
B．a为阴离子交换膜
C．从d端注入的是稀NaOH溶液
D．生成标状况下22.4L的O2，将有
2molNa+穿过阳离子交换膜
√
解析：由题干电解装置图可知，c电极区产生O2，故说明该电极区发生氧化反应，电极方程式为：2H2O－4e－＝4H+＋O2↑，故c电极区为阳极区，c电极与外接电源的正极相连，左侧区为阴极区，发生还原反应，电极反应为：2H2O＋2e－＝2OH－＋H2↑，又知电解池中阳离子移向阴极区，阴离子移向阳极区，故Na+经过阳离子交换膜a进入左侧区，左侧区进入口d进入的稀NaOH，出口为浓NaOH，硫酸根离子经过阴离子交换膜b进入右侧阳极区，故右侧区进入的是稀硫酸，流出的为浓硫酸，据此分析解题。
A．由分析可知，c电极与外接电源正极相连，A不符合题意；
B．由分析可知，a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜，B不符合题意；
C．由分析可知，从d端注入的是稀NaOH溶液，C符合题意；
20．(2023届四川南充二模)污水资源化利用既可以缓解水的供需矛盾，又可以减少水污染。化学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加入适量食盐并调整其pH维持碱性(CN－不参与电极反应)。下列说法正确的是
A．b为电源的负极
B．隔膜I为阴离子交换膜
C．x为H2，电极反应为：
2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－
D．当生成2.24LN2时，电路中
通过1mol电子
√
解析：A．右侧氯离子放电得到次氯酸根离子，次氯酸根离子再氧化CN-为氮气，所以右侧电极为阳极， b为电源的正极，故A错误；
B．由A知b为电源的正极，则a为电源的负极，左侧电极为阴极，发生2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阴离子增加，污水中的钠离子会通过隔膜I进入左侧，形成氢氧化钠溶液，所以隔膜I为阳离子交换膜，故B错误；
C．由A、B可知左侧电极反应为：2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，则x为H2，故C正确；
D．生成的2.24LN2未标明条件，无法求得电路中通过电子的量，故D错误；
√
A．b膜是阳离子交换膜
B．A极室产生气泡并伴有少量沉淀生成
C．淡化工作完成后A、B、C三室中pH大小为pHAD．B极室产生的气体可使湿润的KI 淀粉试纸变蓝
解析：A．因为阴极是阳离子反应，所以b膜为阳离子交换膜，A正确；
B．A极室Cl－在阳极失电子产生氯气，但不产生沉淀，B错误；
C．淡化工作完成后，A室Cl－失电子产生氯气，部分溶于水溶液呈酸性，B室H＋得电子产生氢气，OH－浓度增大，溶液呈碱性，C室溶液呈中性，pH大小为pHAD．B极室H＋得电子产生氢气，不能使湿润的KI 淀粉试纸变蓝，D错误。
√
22．普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。下列有关叙述中正确的是
A．电极a为粗铜，电极b为精铜
B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮
物杂质进入阴极区
C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳
离子进入阴极区
D．当电路中通过1 mol电子时，可生成
32 g精铜
解析：A．由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为精铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；
B．甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；
C．乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；
D．当电路中通过1 mol电子时，可生成0.5 mol精铜，其质量为32 g，D项正确。
√
23．采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。如图是利用此法制备ZnC2O4的示意图(电解液不参与反应)。下列说法中正确的是
A．Zn与电源的负极相连
B．ZnC2O4在交换膜右侧生成
C．电解的总反应为2CO2＋Zn ZnC2O4
D．通入11.2 L CO2时，转移0.5 mol电子
24．科学家用氮化镓材料与铜组装成如图所示的人工光合系统，利用该装置成功地实现了以CO2和H2O合成CH4。下列关于该电池叙述错误的是
A．电池工作时，是将太阳能转化为电能
B．铜电极为正极，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋===CH4＋2H2O
C．电池内部H＋透过质子交换膜从左向右移动
D．为提高该人工光合系统的工作效率，可向装置中加入少量硝酸溶液
√
解析：A．根据图示可知，该装置将太阳能转化为电能，A正确；
B．根据电子流向知，Cu是正极，正极上CO2得电子和H＋反应生成甲烷，电极反应式为CO2＋8e－＋8H＋==CH4＋2H2O，B正确；
C．放电时，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以装置中的H＋由左向右移动，C正确；
D．由于硝酸易挥发，生成的甲烷中会混有HNO3气体，而且铜电极会溶于硝酸，应加入硫酸，D错误。
√
25．最近有研究人员利用隔膜电解法处理高浓度的乙醛(CH3CHO)废水转化为乙醇和乙酸。实验室以一定浓度的乙醛 Na2SO4溶液为电解质溶液，模拟乙醛废水的处理过程，其装置如图所示。下列说法不正确的是
A．直流电源a端连接的电极发生氧化反应
B．若以氢氧燃料电池为直流电源，燃料电池的a极应
通入H2
C．反应进行一段时间，电极Y附近溶液的酸性减弱
D．电解过程中，阳极区生成乙酸，阴极区生成乙醇
解析：A．根据H＋、Na＋的移动方向判断，电极X是阳极，电极Y是阴极，则X电极发生氧化反应，A正确；
B．X是阳极，则电源的a极是正极，b极是负极，氢氧燃料电池的负极通入H2，即b极通入H2，B错误；
C．电极Y的电极反应式为CH3CHO＋2H＋＋2e－==CH3CH2OH，反应消耗
H＋，电极Y附近溶液的酸性减弱，C正确；
D．乙醛被氧化生成乙酸，乙醛被还原生成乙醇，故阳极区生成乙酸，阴极区生成乙醇，D正确。
26．用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH，模拟装置如图所示。下列说法正确的是
A．阳极室溶液由无色变成棕黄色
B．阴极的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C．电解一段时间后，阴极室溶液中的pH升高
D．电解一段时间后，阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4
√
27．二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图，有关叙述正确的是
A．该装置能实现化学能100%转化为电能
B．电子移动方向为：a极→b极→质子交换膜→a极
C．a电极的电极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋
D．当b电极消耗22.4 L O2时，质子交换膜有4 mol H＋通过
√
√
28．氢碘酸(HI)可用“四室电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是
A．通电后，阴极室溶液的pH增大
B．阳极电极反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
C．得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g
D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小
解析：A．通电后，阴极电极反应式为2H2O＋2e－==2OH－＋H2↑，则溶液的pH增大，故A正确；
B．阳极上发生氧化反应，电极反应式为2H2O－4e－==4H＋＋O2↑，故B正确；
C．根据阳极电极反应式可知得到1 mol产品HI，则转移1 mol电子，阳极室溶液质量减少9 g，故C错误；
D．通电过程中，原料室中的Na＋移向阴极室，I－移向产品室，所以NaI的浓度逐渐减小，故D正确。
29．高铁酸钾(K2FeO4)是环保型水处理剂，以光伏电池为电源先制备高铁酸钠，再将其转化为高铁酸钾，装置如图所示。下列说法不正确的是
√
解析：A．依题意，本装置模拟制备高铁酸钠的工作原理，铁电极发生氧化反应生成高铁酸钠；石墨电极为阴极，发生还原反应，A项正确；
B．石墨电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，a可能为H2、NaOH溶液，b为高铁酸钠溶液，B项正确；
C．铁电极发生氧化反应，浓氢氧化钠溶液中的OH－向右侧迁移，C项正确；
D．每转移1 mol电子，浓氢氧化钠溶液中有1 mol Na＋向左迁移，2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，石墨电极区的溶液质量净增22 g，D项错误。
30．电渗析法淡化海水装置如图所示，电解槽中阴离子交换膜和阳离子交换膜交替排列，将电解槽分隔成多个独立的间隔室，海水充满各个间隔室。通电后，一个间隔室的海水被淡化，而其相邻间隔室的海水被浓缩，从而实现了淡水和浓缩海水的分离。下列说法正确的是
√
A．离子交换膜b为阳离子交换膜
B．①③⑤⑦间隔室的排出液为淡水
C．通电时，电极1附近溶液的pH比电极2附近溶液的pH变化明显
D．淡化过程中，得到的浓缩海水没有任何使用价值
解析：A．电极2上H＋→H2，所以电极2为阴极，电极1为阳极，阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过，Na＋需通过阳离子交换膜向电极2移动，则离子交换膜a为阳离子交换膜，离子交换膜b为阴离子交换膜，A项错误；
B．①③⑤⑦中的阴、阳离子分别透过阴、阳离子交换膜移向相邻间隔室，海水被淡化，而相邻间隔室②④⑥中的海水被浓缩，B项正确；
C．电极1上Cl－放电生成Cl2，电极2上H＋放电生成H2，故电极2附近溶液的pH变化明显，C项错误；
D．浓缩海水中含有很丰富的元素，有很大的使用价值，D项错误。
31．用Na2SO3溶液吸收硫酸工业尾气中的二氧化硫，将所得的混合液进行电解循环再生，这种新工艺叫再生循环脱硫法。其中阴、阳离子交换膜组合循环再生机理如图所示，下列有关说法中不正确的是
A．X为直流电源的负极，Y为直流电源的
正极
B．阳极反应为4OH－－4e－===2H2O＋
O2↑
C．图中的b>a
D．该过程中的产品主要为H2SO4和H2
√
√
A．当电路中通过1 mol电子时，可得到
1 mol H3BO3
B．将电源的正负极反接，工作原理不变
C．阴极室的电极反应式为2H2O－4e－==
O2↑＋4H＋
D．B(OH)4-穿过阴膜进入阴极室，Na＋穿过阳膜进入产品室
33．(2024届北京牛栏山一中节选)回答下列问题：
(4)研究人员用Ni、Fe作电极电解浓KOH溶液制备K2FeO4，装置示意图如下。
① Ni电极作_____(填“阴”或“阳”)极。
② Fe电极上的电极反应式为
______________________________。
③ A溶液为KOH溶液，请结合化学
用语解释其生成过程：____________
________________________________
________________________________
________________________________。
阴极
A区发生反应2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，生成OH-，又K+由B区移向A区，故A区形成KOH溶液
34．(2024届成都联考)电解原理在化学工业中有广泛应用。
(1)用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示。(电极材料为石墨)
b极的电极反应式为_______________________________________________。
(2)电解法处理含氮氧化物废气，可回收硝酸，具有较高的环境效益和经济效益。实验室模拟电解法吸收NOx的装置如图所示(图中电极均为石墨电极)。若用NO2气体进行模拟电解法吸收实验。
①写出电解时NO2发生反应的电极反应式
___________________________________。
②若有标准状况下2.24 L NO2被吸收，通过阳离子交换膜(只允许阳离子通过)的H＋为________mol。
0.1
(3)SO2和NOx是主要大气污染物，利用下图装置可同时吸收SO2和NO。
①a是直流电源的________极。
②已知电解池的阴极室中溶液的pH在4～7之间，阴极的电极反应为________________________________________________。
③用离子方程式表示吸收NO的原理____________________________________。
负
35．(1)硝酸铵钙晶体[5Ca(NO3)2·NH4NO3·10H2O]极易溶于水，是一种绿色的复合肥料，生产硝酸铵钙工厂的废水中常含有硝酸铵，净化方法有反硝化净化法和电解法。
①NO3-在酸性条件下可转化为N2，该反硝化方法可用半反应(同电极反应式)表示_________________________________。
②目前常用电解法净化，工作原理如图
所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、
阴离子通过)。
阳极的电极反应式为_____________________________。Ⅰ室可回收的产品为________(填名称)。Ⅲ室可回收到氨气，请结合方程式和文字解释其原因__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
________________________________。
2H2O－4e－==4H＋＋O2↑
硝酸
(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子发生氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的，其装置原理如图：
①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为___________________________。
②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由________色变为________色。
③放电过程中氢离子的作用是_____________和__________________________
____________；充电时若转移的电子数为3.01×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为________。
绿
紫
参与正极反应
通过交换膜定向移动使溶液成电中性
0.5 mol
同学们，别忘记训练巩固哦!
认
真
备
考
THANK YOU

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