2026年高考化学二轮复习题型（全国）题型10 新型电化学装置分析 （解析版）

题型10新型电化学装置分析

目录

第一部分题型解码高屋建瓴，掌握全局

第二部分考向破译微观解剖，精细教学

典例引领方法透视变式演练

考向01依据原电池原理设计的新型电化学装置

考向02依据二次电池原理设计的新型电化学装置【重难】

考向03依据电解池原理设计的新型电化学装置【重难】

考向04多池串联电化学装置分析【重难】

考向05电化学装置中离子交换膜的分析

考向06电化学综合及其计算【重难】

第三部分综合巩固整合应用，模拟实战

新型电化学装置题是高考的“宠儿”，它完美考查了学生对原理的迁移应用能力。其核心特征是“去模板化”，

装置新颖陌生，但遵循的基本规律不变。新型电化学装置将更多源于液流电池、金属-空气电池、CO₂电催

化还原、水处理电解池等国家战略需求领域。设问将更侧重于离子交换膜的选择依据、某一室pH变化的原

因、或特定设计（如多孔电极）的目的，考查学生对装置设计的理解深度。膜的核心作用是选择性通过离

子以构成回路，同时隔离产物、防止副反应。分析时需明确离子移动方向是为了平衡哪一区域的电荷。可

能结合装置，考查电子转移数与气体体积/产物质量的计算，或提供电压-电流曲线，要求判断反应是否发生。

电极反应式书写是解题的最终落脚点。遵循电子守恒、电荷守恒和元素守恒。

考向01依据原电池原理设计的新型电化学装置

【例1-1】（2025·广东卷）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，其中获得第一个电子的过程最慢。由此可知，理论上

O2

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

【分析】该燃料电池为氢氧燃料电池，由图可知该原电池的电解质溶液为酸性，氢气发生氧化反应，做负

极，电极方程式为：；氧气发生还原反应，做正极，电极方程式为：。

−+−+

【解析】由分析可知H，2−氧2气e发=生2还H原反应，做正极，正极反应的催化剂是ⅰ，A错误O；2图+4ae中+，4ⅰ到Hⅱ过=程2H为2O

获得第一个电子的过程，根据题中信息，获得第一个电子的过程最慢，则ⅰ到ⅱ过程的活化能一定最高，OB2

错误；氢气发生氧化反应，做负极，电极O方2程式为：，同时，反应负极每失去1个电子，

−+

就会有一个H+通过质子交换膜进入正极室，故电池工H作2过−2程e中=，2负H极室的溶液质量保持不变，C正确；由

图a、c可知，氧气催化循环一次需要转移4个电子，氢气催化循环一次需要转移2个电子，相同时间内，

电极Ⅰ和电极Ⅱ上的催化循环完成次数不相同，D错误；故选C。

【例1-2】（2025·黑吉辽蒙卷）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Cu中2O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Na用于海水脱盐

C．a极反应：

−−+

D．若以Ag/AgCCul2电O+极2代H替2Oa+极Cl，电−池2e将=失C去u储2O氯H能3力Cl+H

【答案】D

【分析】放电过程中a、b极均增重，这说明a电极是负极，电极反应式为

−−

－+

，b电极是正极，电极反应式为NaTi2(PO4)3+2e+2Na=NaC3uT2i2O(P+O24)H3，2O据+此C解l答−。2e=

+

C【u解2O析H】3放Cl电+时Hb电极是正极，阳离子向正极移动，所以向b极迁移，A正确；负极消耗氯离子，正极

+

消耗钠离子，所以该电池可用于海水脱盐，B正确；a电极是Na负极，电极反应式为

−−

，C正确；若以Ag/AgCl电极代替a极，此时Ag失去电子，结Cu合2O氯+离2子H2生O成+氯Cl化−银2，e所=

+

C以u电2O池H不3会Cl失+去H储氯能力，D错误；故选D。

1.判断电极方程式是否正确

（1）看电极反应是氧化反应还是还原反应；

（2）看得反应是得电子还是失电子；

（3）看产物能否与溶液反应

①酸性溶液：方程式中不能出现OH-；②碱性溶液：方程式中不能出现H+。

③看电极产物能否和环境中的其他物质反应

22-

CH4酸性碱性CO3O

22

氧化产物CO2CO3HCO3CO3

O2酸性碱性中性CO2

2

还原产物H2OOH-OH-CO3

（4）看物质拆分是否正确

①强酸、强碱、可溶性盐溶液可拆

②非溶液和熔融状态下进行的反应不能写成离子方程式形式

③原子团不能拆分

（5）看有无隐含的酸碱性

+3+2+

①酸性溶液：产物是NH4、Fe、Cu等弱阳离子

②碱性溶液：有金属氧化物、氢氧化物参与的反应

2.新型化学电源中电极反应式的书写三步骤

【变式1-1】（2025·云南·模拟预测）海底沉积层微生物燃料是一种新型海洋可再生能源，用该燃料设计的

原电池产电原理如图所示。下列说法正确的是

A．a极电势低于极

B．b极发生还原反b应

C．海底沉积层产生的通过海水向极移动

+

D．理论上海底沉积层H中消耗a，电路中转移电子

2−

【答案】C0.1 molSO40.6 mol

【解析】a极反应生成了，发生了还原反应，极为正极，正极电势比负极高，A错误；在微生

2−

物作用下生成O2在H极2O生成了单质，极发a生了氧化反应，B错误；a是正极、b是负极SO，4阳离子

−−

移向正极，海底HS沉,积H层S产生b的通过海S水向正b极a极移动，C正确；理论上海底沉积层中消耗，

+2−

则有在极反应，H转移电子，D错误。故选C。0.1 molSO4

−

0.1 molHSb0.2 mol

【变式1-2】（2025·辽宁沈阳·二模）我国科技工作者研发的碱式混合硝酸锌电池工作原理如图所示。图中

双极膜中间层中的解离为和，并在电场作用下分别向两极迁移。下列说法中错误的是

+−

H2OHOH

A．M膜是阴离子交换膜

B．催化电极上的电势比锌电极上的高

C．负极区的反应为

−−2−

D．当正极区变化Z为n−2e时+，4O锌H电极=质Zn量(O会H)减4少

+

【答案】DH2mol65g

【分析】根据图中所示，锌电极中的Zn在碱性溶液中失去电子生成，故锌电极为负极；在

2−−

催化电极上发生反应转化为，N元素化合价降低，发生还原反应Z，n催O化H电4极为正极。根据电池放NO电3时，

+

阴离子移向负极，阳离子移向NH正4极，双极膜中的通过M膜向负极移动，则M膜为阴离子交换膜，

−+

通过N膜向正极移动，则N膜为阳离子交换膜。OHH

【解析】双极膜解离出的OH⁻需向负极区（锌电极区）迁移，M膜允许OH⁻通过，OH⁻为阴离子，故M膜

是阴离子交换膜，A正确；催化电极为正极，锌电极为负极，原电池中正极电势高于负极，故催化电极上

的电势比锌电极上的高，B正确；锌电极作负极，在碱性条件下失电子生成，反应式为

2−−

，C正确；正极反应为Z，n消O耗H410molH+时转Z移n−8m2oele⁻+，

−2−−−++

4则O双H极=膜Z中n(有OH8)m4olH+通过N膜转移至正极NO区3，+此8e时正+极10区H=变N化H4为+3H2O，锌电极质量会减少，D

+

错误；故选D。H2mol4×65g

考向02依据二次电池原理设计的新型电化学装置

【例2-1】（2025·重庆卷）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4molAgA的g同−时e将+消C耗l=AgCl

D．充电时，M极上反应为1molSb4O5Cl2

−+−

【答案】DSb4O5Cl2+12e+10H=4Sb+2Cl+5H2O

【分析】由图可知，放电时，N电极上发生得电子的还原反应，为正极，电极反应为：

−

，M电极为负极，电极反应为AgCl→Ag，充电时，N为A阳gC极l+，eM=A为g阴+

−−−+

C极l，电极反应与原电池相反，据此4解Sb答-1。2e+2Cl+5H2O=Sb4O5Cl2+10H

【解析】由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；由分析可知，放电时，N电极反应为：，

−−

B错误；由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4AmgoClAl+ge，=同A时g+消C耗l

−

，C错误；充电时，M极为阴极S，b电4O极5C反l2∼应1与2e原∼电1池2A相g反：

1−+

3molSb4O5Cl，2D正确；故选D。Sb4O5Cl2+12e+10H=4Sb+

−

2【C例l+2-25】H2（O2025·浙江卷）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Li电−子O2数)增大。下列说法不．正．确．的是Li2O

Li2O21molO2

A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率

B．充放电时，LiNO3优先于通过固态电解质膜

++

C．放电时，随温Li度升高QK增大，是因为正极区转化为

2−2−

D．充电时，锂电极接电源负极OO2

【答案】C

【分析】电池放电时，锂电极为负极，发生反应：，多孔功能电极为正极，低温时发生

-+

Li−O2Li−e=Li

反应：，随温度升高Q增大，正极区转化为；充电时，锂电极为阴极，得到电子，多

-2−2−2−

孔功能电O2极+2为e阳=O极2，或失去电子。O2O

2−2−

O2O放电放电

【解析】由分析可知，电池总反应方程式为：或，充放电时有参与或生

充电充电

+

O2+2Li⇌Li2O2O2+4Li⇌2Li2OLi

成，因此熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率，A正确；比的半径小，因此优先于

++++

通过固态电解质膜，LiNBO正3确；放电时，正极得到电子，中氧原子为Li-1价K，中氧原子为L-2i价，因此K随

2−2−

温度升高Q增大，正极区转化为，C错误；充电O时2，锂电极为阴极，连O接电源负极，D正确；故选

2−2−

C。O2O

1.二次电电池的特点

（1）放电时为原电池，电极属性为正负极

（2）充电时为电解池，电极属性为阴阳极

（3）阳极连正极，电极反应式相反，充电时变成阳极

（4）阴极连负极，电极反应式相反，充电时变成阴极

（5）充电时，电池上“-”极应接电源的负极

2.二次电池的充放电原理

3.二次电池的充放电规律

a.充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可

简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。

b.工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围

的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。

4.二次电池电极反应式的书写方法

a.标：先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，找出参与负极和正极反应的物质。

b.写：写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)

c.减：在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。

【变式2-1】（2025·山东·二模）我国某研究团队近期研发了以双极膜(该膜可将水解离成H+和并定向通

−

过)为交换膜的酸碱隔离电解液新型可充电锌锰干电池，工作原理如图所示。下列说法正确的是OH

A．放电时，Zn电极电势比MnO2极电势高

B．放电时，双极膜中阴、阳离子分别向左、右移动

C．放电时，正极电极反应式为

−2+−

D．充电时，当电路中转移0.2mMonl电O2子−，2e电解+质2H溶2O液=1M质n量减+少4O6H.5g

【答案】B

【分析】如图，放电时为原电池，Zn电极为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为：

−

，MnO2为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为：Zn+4OH−

−2−−2+

2e=；Zn充O电H时4为电解池，Zn电极为阴极，得到电子，发生还原反应，电极反M应n式O2为+：2e+2H2O=Mn+

−2−−

4OH，MnO2电极为阳极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为ZnOH4+2e=，

−2+−−

Z据n此+4回O答H。Mn+4OH−2e=MnO2+2H2O

【解析】放电时为原电池，Zn电极为负极，为正极，原电池中负极电势比正极低，故Zn电极电势比

极电势低，A错误；放电时为原电池，双Mn极O膜2解离出H⁺（阳离子）和OH⁻（阴离子），原电池内电路

M中n，O阳2离子移向正极（右），阴离子移向负极（左），即阴离子OH⁻向左移动，阳离子H⁺向右移动，B正

确；由分析知，放电时，正极电极反应式为：，C错误；充电时阴极

−2+−

反应为，转移M0.2nmO2ol+电2子e生+成2H02.1Om=olMZn（6+.54gO，H沉积于电极），同时生成

2−−−

0.4molZnO。H但4充电+时2e双极=膜Zn中+4HO⁺H移向阴极，与反应生成水，溶液质量变化不仅涉及离子转化，还包

−−

括水的生OH成，实际减少量不等于6.5g，D错误；故O选HB。

【变式2-2】（2025·甘肃白银·二模）锌铁液流电池安全、稳定、电解液成本低。如图为以和

2−

作为电极氧化还原电对的碱性锌铁液流电池放电时工作原理示意图。ZnOH4/Zn

3−4−

FeCN6/FeCN6

已知：聚苯并咪唑(PBI)膜允许通过。下列说法正确的是

−

A．充电过程中，总反应为OH

3−−2−4−

B．放电过程中，左侧池中溶2F液epCHN逐6渐+减Zn小+4OH=ZnOH4+2FeCN6

C．充电过程中，当通过PBI膜时，导线中通过

−−

D．充电过程中，阴极2m的o电lO极H反应为1mole

2−−−

【答案】BZnOH4−2e=Zn+4OH

【分析】Zn是活泼电极，放电过程中Zn是负极，Zn失去电子生成，电极方程式为

2−

；惰性电极为正极，得到电子生成ZnOH4，电极方程式为：

--2-3−4−

Zn-2e+4OH=ZnOH4；放电过程中，总反应F为e：CN6FeCN6。

3--4-3--2-4-

F【e解CN析】6+充e电=过Fe程C中N，6总反应和放电总反应相反，为2FeCN6+Zn+4OH=ZnOH4+2FeCN6，A错误；

2-4-3--

放电时左侧为正极区，正极反应为ZnO，H右4+侧2负Fe极C反N应6为=2FeCN6+Zn+4OH，负极

3--4---2-

消耗，为维持电荷平衡，从Fe左C侧N向6右+e侧=移Fe动C，N左6侧池浓度减小，Znp-H2e逐+渐4O减H小=，ZnBO正H确4；

−−−

C．结OH合电子、电荷守恒，充电OH过程中，当通过PBIO膜H时，导线中通过，C错误；

−−

D．充电时阴极为锌电极，发生还原反应，电2m极o反lO应H应为2m，oDle错误；故选B。

2---

ZnOH4+2e=Zn+4OH

考向03依据电解池原理设计的新型电化学装置

【例3-1】（2025·北京卷）用电解溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取

溶液并用图2装置按i→iv顺序依次N完a2S成O实4验。Na2SO4

实验电极I电极Ⅱ电压/V关系

i石墨1石墨2a

ii石墨1新石墨b

iii新石墨石墨2c

a>d>c>b>0

iv石墨1石墨2d

下列分析不．正．确．的是

A．，说明实验i中形成原电池，反应为

B．a>0，是因为ii中电极Ⅱ上缺少作为还2原H剂2+O2=2H2O

C．b<d，说明iii中电极I上有发H生2反应

D．c>0，是因为电极I上吸附O2的量：iv>iii

【答d案>】cDH2

【分析】按照图1电解溶液，石墨1为阳极，发生反应，石墨1中会吸附

−+

少量氧气；石墨2为阴N极a，2S发O4生反应2H，2石O−墨42e中=会O吸2附↑+少4量H氢气；图2中电极Ⅰ

−−

为正极，氧气发生还原反应，电极Ⅱ为2负H2极O。+2e=H2↑+2OH

【解析】由分析可知，石墨1中会吸附少量氧气，石墨2中会吸附少量氢气，实验i会形成原电池，，

反应为2H2+O2=2H2O，A正确；因为ii中电极Ⅱ为新石墨，不含有H2，缺少作为还原剂，故导致a>0，

B正确；图2中，电极Ⅰ发生还原反应，实验iii中新石墨可能含有空气中的少H量2氧气，c＞0，说明iii中b<电d极

I上有发生反应，C正确；，实验iii与实验iv中电极Ⅰ不同，，是因为电极I上吸附的量：iv>iii，

D错误O；2故选D。d>cd>cO2

【例3-2】（2025·河北卷）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：LixCoO2(x<1)

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L：ixCoO2LiCoO2

−+

B．产Lix生Co标O2准状况下时，理Li论xC上oO可2+转x化e+xLi的=LiCoO2

1

C．再锂化过程中，5.6LO向2电极迁移1−xmolLixCoO2

2−

D．电解过程中，阳S极O附4近溶Lix液CopOH2升高

【答案】B

【分析】由装置图可知，该装置中有直流电源，为电解池，则转化为过程中，Co元

素化合价由降为+3，得电子发生还原反应，为L阴ixC极oO，2电(x极<反1)应式为LiCoO2）

−

（）+4−x，Pt电极Lix为Co阳O2极，失电子，发生氧化反应，电极反应式为LixCoO2+(1−xe+，

+−+

据此1−回x答。Li=LiCoO22H2O−4e=O2↑+4H

【解析】由分析知，电极上发生的反应：）（），A错误；

−+

由电极反应式可知，产L生ixC标oO准2状况下5.6L(即0.25mLioxlC)oO2时+转(1移−1xmoel电+子，1理−论x上L转i化=LiCoO2的，

1

B正确；为阴离子，应向阳极移动，即向Pt电极迁O移2，C错误；由阳极电极反应式可1−知xm，o电l解L过ixC程oO中2，

2−

阳极产生SO4、消耗，酸性增强，则阳极附近pH降低，D错误；故选B。

+

HH2O

1.电极产物判断

（1）阳极产物的判断

①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。

②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。

阴离子的放电顺序：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物

－

分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH放电，则得到H2O和O2。

（2）阴极产物的判断

直接根据阳离子放电顺序进行判断。

阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。

3＋＋

①若金属阳离子(Fe除外)放电，则得到相应金属单质；若H放电，则得到H2。

②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。

2.电极反应式、电解方程式的书写

（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。

（2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴离子、阳离子两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。

（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序：

阴极：阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。

阳极：活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。

（4）分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

（5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式，并注明“电解”条件。

3.分析电解过程的思维流程

【变式3-1】（2025·安徽合肥·模拟预测）次磷酸钴广泛用于化学镀钴，以金属钴和次磷酸钠

为原料，采用四室电渗析槽电解法制备，原理如图。C下o列H2说PO法2错2误的是

A．石墨与电源负极相连

B．A膜是质子交换膜

C．阴极反应式为

--

D．外电路转移2m2Hol2电O+子2e，=理H论2↑上+生2O成H1mol产品

【答案】B

【分析】Co电极为阳极，连接电源正极，Co被氧化生成Co2+，并向阴极移动，A为阳离子交换膜，石墨

-+

电极为阴极，H2O被还原生成H2，同时生成OH，原料室中Na向阴极区移动，最终阴极区得到浓NaOH

溶液，C膜为阳离子交换膜，原料室中带负电的次磷酸根向阳极区移动，B为阴离子交换膜，最终产品室由

于A、B膜的存在，得到次磷酸钴溶液，据此解答。

【解析】石墨为阴极，与电源负极相连，A正确；A膜需允许Co2+从阳极室进入产品室，应为阳离子交换

膜，而非仅允许H+通过的质子交换膜，B错误；阴极（石墨）在碱性条件下发生还原反应，水得电子生成

---2+-2+

H2和OH，反应式为2H2O+2e=H2↑+2OH，C正确；阳极Co失电子生成Co：Co-2e=Co，转移2mol

2+2+

电子生成1molCo，同时原料室中有2mol迁移至产品室，与Co结合生成1molCo(H2PO2)2，D

−

正确；故选B。H2PO2

【变式3-2】（2025·云南昆明·模拟预测）我国科研人员利用电化学将硝酸盐污染物转化为具有高附加值的

氨，为硝酸盐废水处理提供有效途径，其工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．电极a连接直流电源的正极

B．电极b的反应有

−−+

C．阳极区产生与N阴O极3+区8消e耗+9H的物=质N的H3量+相3等H2O

++

D．若废水酸性H较强，则电极b生H成，且易发生析氢副反应

+

【答案】CNH4

【分析】由图可知，H2O在电极a失去电子生成O2，电极a为阳极，电极b为阴极，以此解答。

【解析】电极a发生氧化反应，为阳极，连接直流电源的正极，A正确；电极b为阴极，硝酸根得到电子

生成氨气，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，B正确；

−−+

H2O在电极a失去电子生成O2，根据得失电子守恒和电荷守恒配N平O3电+极8方e程+式9为H：=NH3+3H2O，

−+

转移相同物质的量电子时，阳极区产生与阴极区消耗的物质的量不相等，C2H错2误O−；4若e废=水O酸2性↑+较4强H，

++

则电极b反应有H，且易H发生副反应，D正确；故选C。

−−+++−

3422

NO+8e考+1向0H0=4NH多+池3H串O联电化学装置2H分+析2e=H↑

【例4-1】（2025·甘肃卷）我国科研工作者设计了一种Mg-海水电池驱动海水()电解系统(如下图)。

以新型为催化剂(生长在泡沫镍电极上)。在电池和电解池中同时产pH生=氢8气.2。下列关于该系统

的说法错Mo误N的iN是iMoO4

A．将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率

B．在外电路中，电子从电极1流向电极4

C．电极3的反应为：

−−

D．理论上，每通过2m4OolH电子−，4e可=产2生H2O+O2↑

【答案】D1molH2

【分析】由图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1为负极，发生氧化反应，电极反应式为：

----

Mg-2e+2OH=Mg(OH)2，电极2为正极发生还原反应，电极反应式为：2H2O+2e=H2↑+2OH，右侧为电解池，

电极3为阳极，产生氧气，电极4产生阴极，产生氢气。

【解析】催化剂生长在泡沫镍电极上可加快电解速率，提高催化效率，A正确；根据分析，电极1是负极，

电极4为阴极，电子从电极1流向电极4，B正确；由分析可知，电极3为阳极，发生氧化反应，生成氧气，

电极3的反应为：，C正确；根据分析可知，电极2和电极4均产生氢气，理论

−−

上，每通过2mol电4O子H，可−产4e生=2m2Hol2HO2，+DO2错↑误；故选D。

【例4-2】（2025·河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以形式回收含锂废弃物中

的锂元素，其工作原理如图所示。LiCl

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pH反应式为

4--3-

D．若海水用溶液模拟，则每F脱e(除CN)6+e=，Fe理(C论N)上6可回收

【答案】DNaCl58.5gNaCl1molLiCl

【分析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为，右侧为阳极，电极反应为

−−4-

－﹣，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，O钠2+离4子e透+过2膜H2ⅠO进=入4阴O极H区得到氢氧化钠，氯离子透过Fe膜CⅡN进6入

3-

e=FeCN6

膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ为阴膜，膜Ⅲ

为阳膜，据此解答。

【解析】由分析可知，膜Ⅱ为阴膜，A错误

B．a电极的反应为，pH变大，B错误；由分析可知，电极b的反应为－

−−4-

﹣，CO错2+误4；e每+脱2除H2O58=.5g4NOaHCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和1molCl-分别透F过eC离N子6交换

3-

e膜Ⅲ=、Fe膜CⅡN，6可得到1molLiCl，D正确；故选D。

【变式4-1】（2025·山西晋城·模拟预测）科学家设计了一种能产生羟基自由基()的原电池—电解池组合

装置，能将苯酚氧化为和，实现发电、环保二位一体，其工作原理如⋅O图H所示(微生物在强酸性条

件下，⋅活O性H会减弱)。下列说C法O2正确H2的O是

A．a极为阳极

B．a极区每产生1mol，c极区溶液质量减轻3g

C．b极区消耗1molCrOH，3理论上外电路转移24mol电子

C6H5OH

D．N为阴离子交换膜，可防止阴极区酸性增强

【答案】D

【分析】根据a极区转化为，Cr元素化合价从+6降低到+3，发生还原反应，可推测a电极

2-

为正极，则b电极为C负r2极O，7即c为C阴r极O，Hd3为阳极，据此解答。

【解析】a极区转化为，Cr元素化合价从+6降低到+3，发生还原反应，故a电极为正极，A

2-

错误；正极反应C式r2为O7CrOH3，a极区每产生1mol时转移3mol

2−−−

电子，通过质子交换膜C移r2O向7阴+极6的e+7H2O=m2oCl，r阴O极H反3↓应+式8O为HCrOH，3mol，

+−−

molg·mol-1g，即�Hc极区=溶3液质量不变，B错误2H；2Ob+电2极e为=负H极2，↑+负2极OH反应�式H为2=1.5

�H2=1.5×2=3，消耗1mol，理论上外电路转移28mol电子，C错误；由C6bH极5O区H反−

−+

2应8式e知+，11随H着2O反=应6进CO行2，↑+28H增大，通C过6HN5O膜H进入b极区，可防止溶液酸性增强，故N膜为阴离子交

+−

换膜，D正确；故选D。�HOH

【变式4-2】（2025·贵州遵义·一模）科学家们从耐盐碱植物中获得灵感，设计了一种用于提取、存储和释

放锂离子的装置，如图所示，盐水池中主要为LiCl溶液。下列说法正确的是

A．电势最高的电极是a

B．右室电极释放到淡水中

+

C．c电极的反应式Li为

+−

D．左室内的盐水浓度A高g于+盐e水=池A内g浓度

【答案】B

【分析】该装置为电解池，连接电源正极的电极d为阳极，连接电源负极的电极a为阴极，电极b为阳极，

电极c为阴极，据此作答。

【解析】电势最高的电极是电源正极连接的电极，装置中d电极（LiFePO4）为阳极（连接电源正极），电

势最高，a为阴极（连接电源负极），电势最低，A错误；右室d电极（LiFePO4）作为阳极，发生氧化反

-++

应：LiFePO4-e=FePO4+Li，释放Li到淡水中，B正确；c电极是Ag/AgCl电极，作为阴极应发生AgCl

得电子的还原反应：AgCl+e-=Ag+Cl-，而非Ag++e-=Ag（Ag+在溶液中不存在，电极材料为Ag/AgCl），

++--

C错误；左室中Li向阴极a（FePO4）移动被消耗（FePO4+Li+e=LiFePO4），Cl向阳极b（Ag/AgCl）

移动被消耗（Ag+Cl--e-=AgCl），左室盐水浓度反应之后降低，故左室盐水浓度低于盐水池内浓度，D

错误；故选B。

考向05电化学装置中离子交换膜的分析

【例5-1】（2025·云南卷）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H误2O的是HOH

−+

BOH4+H=BOH3+H2O

A．Pt电极反应：

−−

B．外加电场可促进4O双H极−膜4中e水=的O电2离↑+2H2O

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

【答案】C1molNaOH1molBOH3

【分析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反

应为：，阴极发生的反应为：，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说

−−+−

明钠离子4O往H阴−极4方e向=移O动2↑，+氯2H离2子O往阳极方向移动，据此2解H答+。2e=H2↑

【解析】由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为：，A正确；水可微弱

−−

的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和4氢O氧H根−往4两e侧=移O动2↑，+降2H低2O了浓度，可促进双极

膜中水的电离，B正确；由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳

极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，

则X膜为阴离子交换膜，C错误；Ⅳ室每生成，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，

生成，D正确；故选C。1molNaOH

【例15-m2】olB（O20H253·湖南卷）一种电化学处理硝酸盐产氨的工作原理如图所示。下列说法错误的是

A．电解过程中，向左室迁移

+

B．电解过程中，左K室中的浓度持续下降

−

C．用湿润的蓝色石蕊试纸NO置2于b处，试纸先变红后褪色

电解

D．完全转化为的电解总反应：

−−−−

NO3NH3NO3+8Cl+6H2ONH3↑+9OH+4Cl2↑

【答案】B

【分析】由图可知，左侧发生，N元素化合价下降，则左侧是阴极区，右侧发生，

−−−

Cl元素化合价上升，则右侧是NO阳3极→区N，O2据−此N解H答3；Cl→Cl2

【解析】电解池中，阳离子向阴极移动，则，向左室迁移，A正确；电解过程中，先生成，再消耗，

+−

是中间产物，其浓度增大还是减小，取决于生K成速率与消耗速率，无法得出其浓度持续NO下2降的结论，B错

误；b处生成氯气，与水反应生成盐酸和次氯酸，盐酸能使蓝色石蕊试纸变红，次氯酸能使变红的试纸褪色，

故能看到试纸先变红后褪色，C正确；左侧阴极总反应是，右侧阳极总反

−−−

应是，将两电极反应相加即可得到总反应NO，3D+正8e确；+故6H选2OB=。NH3↑+9OH

−−

8Cl-8e=4Cl2↑

1.离子交换膜的分类和应用

2.含离子交换膜电化学装置题的解题步骤

【变式5-1】（2025·山西大同·三模）用如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还可以淡化

−

海水(主要成分