高考化学一轮复习-电化学原理的综合应用（复习讲义）（全国通用）（原卷版）

这是一份高考化学一轮复习-电化学原理的综合应用（复习讲义）（全国通用）（原卷版），共31页。
02 \l "_Tc6575" 体系构建·思维可视 PAGEREF _Tc6575 \h 3
03 \l "_Tc29647" 核心突破·靶向攻坚 PAGEREF _Tc29647 \h 4
\l "_Tc26178" 考点一 电化学原理的综合应用 PAGEREF _Tc26178 \h 4
\l "_Tc24991" 知识点1 二次电池的解题流程 PAGEREF _Tc24991 \h 4
\l "_Tc14298" 知识点2 原电池中判断电极 PAGEREF _Tc14298 \h 5
\l "_Tc23272" 知识点3 书写原电池电极反应式 PAGEREF _Tc23272 \h 5
\l "_Tc17519" 知识点4 充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断 PAGEREF _Tc17519 \h 5
\l "_Tc1020" 知识点5 燃料电池电极反应式的书写 PAGEREF _Tc1020 \h 6
\l "_Tc13406" 知识点6 金属腐蚀快慢的判断方法 PAGEREF _Tc13406 \h 6
\l "_Tc27593" 知识点7 电解池电极反应式的书写步骤 PAGEREF _Tc27593 \h 6
\l "_Tc27328" 考向1 考查电极反应与物质变化分析 PAGEREF _Tc27328 \h 7
思维建模 电极反应与物质变化分析
\l "_Tc16743" 考向2 考查电化学装置的回路分析与粒子移动 PAGEREF _Tc16743 \h 9
思维建模 回路分析与粒子移动
\l "_Tc14655" 考向3 考查电化学装置中溶液性质的变化分析 PAGEREF _Tc14655 \h 11
思维建模 溶液性质的变化分析
\l "_Tc15098" 考点二 离子交换膜的类型及其应用 PAGEREF _Tc15098 \h 13
\l "_Tc9204" 知识点1 离子交换膜的种类 PAGEREF _Tc9204 \h 13
\l "_Tc24759" 知识点2 离子交换膜的应用及解题流程 PAGEREF _Tc24759 \h 14
\l "_Tc15567" 考向1 考查离子交换膜的类型与功能识别 PAGEREF _Tc15567 \h 15
思维建模 离子交换膜的应用分析
\l "_Tc17682" 考向2 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 PAGEREF _Tc17682 \h 17
思维建模 离子迁移方向及膜的选择
\l "_Tc7059" 考向3 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 PAGEREF _Tc7059 \h 19
思维建模 离子交换膜的应用
\l "_Tc15202" 考点三 电化学综合计算 PAGEREF _Tc15202 \h 21
\l "_Tc24180" 知识点1 计算依据——三个相等 PAGEREF _Tc24180 \h 21
\l "_Tc26736" 知识点2 电化学计算的三种常用方法 PAGEREF _Tc26736 \h 21
\l "_Tc16594" 知识点3 分阶段电解计算技巧 PAGEREF _Tc16594 \h 22
\l "_Tc9434" 考向1 考查守恒法在电化学计算中的应用 PAGEREF _Tc9434 \h 22
思维建模 ‌电子守恒法的应用
\l "_Tc171" 考向2 考查电化学计算中复杂动态过程分析 PAGEREF _Tc171 \h 24
思维建模 复杂动态过程分析
\l "_Tc10028" 考向3 考查多池串联与混合体系的电化学计算 PAGEREF _Tc10028 \h 26
思维建模 多池串联与混合体系的电化学计算
04 \l "_Tc20663" 真题溯源·考向感知 PAGEREF _Tc20663 \h 28
考点一 电化学原理的综合应用
知识点1 二次电池的解题流程
第一步：读题
逐字逐句读，挖掘关键字，排除无效信息，找到对解题有价值的信息，并作标记。
第一步：确定装置类型
放电为 池，充电为 池。
第二步：判断电极名称
放电时的正极为充电时间 极，放电时的负极为充电时的 极。
第三步：写出电极反应
放电时的正极反应颠倒过来为充电时的 反应；放电时的负极反应颠倒过来为充电时的 反应。
第四步：分析离子移动
由生成一极向 一极移动；区域pH变化：OH-生成区，H+消耗区，pH ；OH-消耗区，H+生成区，pH 。
知识点2 原电池中判断电极
1.通过反应类型判断
①失去电子的电极为 极，发生 反应；
②得到电子的电极为 极，发生 反应。
2.通过电子定向移动方向和电流方向判断
①电子流出的电极为 极，电子经外电路流入 极；
②电流流出的电极为 极，电流经外电路流入 极。
3.根据离子移动方向判断
阴离子向 极移动，阳离子向 极移动。
4.根据电极现象判断
一般不断溶解、质量减轻的电极为 极；有固体析出、质量增加或不变或有气体产生的电极为 极。
知识点3 书写原电池电极反应式
1.直接书写
（1）列物质标得失：电极反应物→产物及得失电子数。
（2）看环境配守恒：在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H+、OH-、H2O等是否参加反应，遵守 守恒、 守恒、 守恒。
（2）两式加验总式：两电极反应式相加，与总反应式对照验证。
2.间接书写
第一步，写出电池总反应式。
第二步，写出电极的 反应式。
第三步，负极反应式＝ 。
知识点4 充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
1.首先应分清电池是放电还是充电。
2.再判断出正、负极或阴、阳极。
放电：阳离子→ 极，阴离子→ 极；
充电：阳离子→ 极，阴离子→ 极；
总之：阳离子→发生 反应的电极；阴离子→发生 反应的电极。
知识点5 燃料电池电极反应式的书写
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下：
CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式： 。
第二步：写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同：
第三步： ＝电池的负极反应式。
知识点6 金属腐蚀快慢的判断方法
1.对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀。
2.对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中 弱电解质溶液中 非电解质溶液中。
3.活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀速率越 。
4.对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越 。
知识点7 电解池电极反应式的书写步骤
1.一判：判断电解池的阴、阳极；
2.二看：看清电解池的阳极材料是 电极还是 电极(除Au、Pt外的金属电极一般为 电极)；
3.三写
（1）阳极
①活性电极：电极材料 ，生成相应的 ；
②惰性电极：阴离子 ，生成相应的 或 化合物。
（2）阴极:阳离子 ，生成相应的 或 化合物
得分速记
通常电极反应可以根据阳极材料和电解质溶液的性质进行判断，但在高考题中往往需要结合题给信息进行判断。
知识点8 原电池、电解池、电镀池和可充电电池的判定
1.若 外接电源，可能是 池，然后根据 池的形成条件判定；
2.若 外接电源，两极 电解质溶液中，则可能是 池或 池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为 池；
3.若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生 的装置为原电池。
4.可充电电池的判断：放电时相当于 池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于 池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。
\l "_Tc17630" 考向1 考查电极反应与物质变化分析
例1 （2025·湖南·三模）胶体电池是铅酸蓄电池的一种发展分类，它是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态，具有使用寿命长、安全稳定等优点。如图是一种胶体液流电池工作原理，下列说法不正确的是
A．该电池中较大离子直径约为
B．充电时，储罐乙所在电极接直流电源正极
C．放电时，负极反应为
D．放电时，若外电路转移1ml电子，理论上储罐甲质量增加1g
【变式训练1·变载体】（2025·江苏扬州·模拟预测）新型锂硫电池能实现快速充电，其充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．充电时，In电极接外电源负极
B．充电时石墨电极发生的反应为：
C．放电时从石墨电极向In电极迁移
D．放电时每转移1ml电子，In电极生成32g硫
【变式训练2变考法】（2025·湖北武汉·二模）羟基自由基具有极强的氧化能力，它能有效地氧化降解废水中的有机污染物。在直流电源作用下，利用双极膜电解池产生羟基自由基处理含苯酚废水和含甲醛废水，原理如图所示。已知：双极膜中间层中的解离为和。下列说法错误的是
A．M极电极反应式：
B．电极电势：N>M
C．每处理甲醛，理论上有0.8mlH+透过膜b
D．通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成物质的量之比为7∶6
【变式训练3·】【新技术与学科知识结合】（2025·河北·一模）用于HMF()转化为FDCA()的液流燃料电池(LFFC)的结构和原理示意图如下图所示。该系统采用了酸性-碱性电解液的不对称设计，使用作为M极电解液，使用作为N极电解液。下列说法正确的是
A．电子由N极通过外电路转移到M极
B．M极的电极反应为
C．理论上，随反应进行需要及时添加
D．理论上，当消耗时生成
思维建模 电极反应与物质变化分析
1.电极反应式书写与分析‌
‌①判断电极属性（正/负极、阴/阳极）及反应类型（氧化/还原）；
②依据电解质环境（酸碱性、离子浓度）书写半反应式，注意介质对产物的影响（如酸性环境阴极析H₂、碱性环境生成OH⁻）；‌
③‌典型考法‌：新型电池（燃料电池、可充电电池）的电极反应书写。‌
2.‌电极现象与产物判断‌
‌①观察电极质量变化（如精炼铜时阳极溶解、阴极增重）、气体生成（Cl₂、O₂、H₂）等；‌
②结合放电顺序分析离子反应优先级（如阳极：S²⁻ > I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > OH⁻）。
\l "_Tc17630" 考向2 考查电化学装置的回路分析与粒子移动
例1 （2025·河北·模拟预测）利用电解质高选择性传递自由基阳离子，通过电解可使苯并呋喃类有机物与乙烯基重氮化合物的环化成为可能，其工作原理如图所示，工作过程中电极上电子利用率只有60%。下列说法正确的是
A．电流流动方向：正极极电解质极负极
B．Y电极反应式为
C．工作过程中，移向Y电极的阳离子只有
D．当制得1ml时，理论上电路中转移
【变式训练1·变载体】（2025·河南开封·三模）摄取一定量的溴酸盐会使人出现恶心、腹泻等症状。某科研团队设计在RuCu/CNT上电催化处理的原理如图所示。下列说法正确的是

A．电子流向：电解质溶液
B．极上的电极反应式为
C．若电源为铅蓄电池，则极为电极
D．每处理，理论上阳极区溶液质量减少
【变式训练2·变考法】（2025·北京海淀·三模）简易氢氧燃料电池的实验装置如图所示。实验过程如下：先闭合，一段时间后断开，闭合。下列说法不正确的是
A．闭合时，向电极a迁移
B．闭合一段时间后，电极b附近溶液变为红色
C．闭合时，电极a为正极
D．闭合后短时间内，电极b的电极反应：
【变式训练3·】【电池技术与学科知识结合】（2025·贵州铜仁·模拟预测）锌-空气二次电池具有性能高、寿命长的可充电等优点，其原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电过程中，b极的电极电势高于a极的电极电势
B．放电过程中，OH-由b极区向a极区迁移
C．充电过程中，a极的电极反应为：[Zn(OH)4]2-+ 2e-=Zn +4OH-
D．充电过程中，a、b电极附近溶液pH均不变
思维建模 回路分析与粒子移动
1.电流与电子流向‌
（1）原电池：电子由负极→正极，电流由正极→负极；
（2）电解池：电子由电源负极→阴极，阳极→电源正极。‌
2.‌离子迁移方向‌
（1）原电池：阴离子移向负极，阳离子移向正极；
（2）电解池：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。‌
3.‌盐桥作用‌：平衡电荷、形成闭合回路（盐桥中离子定向移动）。‌
\l "_Tc17630" 考向3 考查电化学装置中溶液性质的变化分析
例3 （2025·黑龙江大庆·模拟预测）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，下列说法错误的是
A．当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为VO+2H＋+e-=VO2＋+H2O
B．充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色
C．放电过程中氢离子的作用只是参与正极反应
D．充电时若转移的电子数为6.02×1023个，左槽溶液中n(H＋)的变化量为1ml
【变式训练1·变载体】（2025·山西·模拟预测）微生物电池除去废水中的装置如图所示。下列说法正确的是
A．石墨电极的表面发生了还原反应
B．不锈钢表面的电极反应为
C．高温条件可以加快的除去速率
D．电池工作一段时间后，左侧废水的pH值可能会升高
【变式训练2·变考法】（2025·山西·二模）一种以二硫化钼作为电极催化剂的电池系统，将尾气中NO转化为的同时获得电能，其工作原理如图所示（双极膜可将水电离为和，并能定向通过）。下列说法正确的是
A．双极膜中移向溶液
B．M极的电极反应为
C．电解过程中两极室的电解质溶液的浓度均减小
D．当M极质量增大16g，则N极生成的在标准状况下的体积为11.2L
【变式训练3·】【新技术与学科知识结合】（2025·河南·二模）近日，浙江大学一课题组创建光电共轭聚合物网络用于太阳能驱动硝酸盐转化产氨和氧气。模拟装置如图所示。下列叙述正确的是
A．上述装置可实现太阳能全部转化成化学能
B．M极反应式为
C．装置工作一段时间后，N极区溶液pH升高
D．同温同压下，生成时理论上逸出
思维建模 溶液性质的变化分析
1.‌pH与离子浓度变化‌ 电解含氧酸盐溶液（如Na2SO4）时，pH不变；电解活泼金属含氧酸盐（如KNO3）类似 电解不活泼金属盐（如CuCl2）时，阳极析Cl2使pH上升，阴极析Cu使pH基本不变。‌
2.‌溶液复原策略‌ 电解CuSO4后加CuO恢复原浓度；电解NaCl后通HCl恢复原态。‌
考点二 离子交换膜的类型及其应用
知识点1 离子交换膜的种类
1.阳离子交换膜(只允许 通过，阻止 通过)
2.阴离子交换膜(只允许 通过，阻止 通过)
3.质子交换膜(只允许 通过)
4.双极膜
知识点2 离子交换膜的应用及解题流程
1.电渗析法中的离子交换膜
2.有关离子交换膜的解题流程
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜、阴离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。
第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。
\l "_Tc17630" 考向1 考查离子交换膜的类型与功能识别
例1 （2025·山西·三模）工业上用单池双膜三液装置(如下图)，依据电解原理电解制备和，下列说法正确的是
A．导线X接外电源的负极
B．N电极的电极反应方程式为
C．每当产生标准状况下气体A，Ⅲ室溶液的质量理论上减少
D．离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
【变式训练1·变载体】（2025·湖南·模拟预测）碱性条件下(电解质溶液为KOH溶液)，电催化共还原与制备乙酰胺是一种碳中和与废水处理有机结合的绿色电化学策略，其装置如图所示。
下列说法错误的是
A．离子交换膜为阴离子交换膜
B．M极存在电极反应：
C．理论上，N极收集到气体2.24L(标准状况下)，M极可制得乙酰胺的质量为5.9g
D．与为制备乙酰胺的中间产物
【变式训练2变考法】（2025·河南·三模）电催化还原制CO对减少温室气体排放具有重要意义，装置如图所示。图中的双极膜中间层中的解离为和，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法错误的是
A．M接电源正极
B．N极电极反应式为
C．制得1mlCO，理论上外电路中迁移了2ml电子
D．双极膜中间层中的在外电场作用下向M电极方向迁移
【变式训练3·】【环境保护与学科知识结合】（2025·湖南永州·模拟预测）利用在碱性条件下实现废水中（Ⅲ）的回收，铬的去除率大于，其装置如图所示。下列说法正确的是
A．膜a，膜b均为阳离子交换膜
B．废水室中反应的离子方程式为
C．反应一段时间后，阴极区溶液的pH减小
D．通电过程中石墨N极每产生33.6L气体，则双极膜内减少
思维建模 离子交换膜的应用分析
1.‌阳离子交换膜‌：仅允许阳离子（如 Na+、H+）及水分子通过，拦截阴离子及气体（如 Cl-、O2）。
‌应用场景‌：氯碱工业中隔离阳极室（Cl2）与阴极室（NaOH、H2），防止副反应（Cl2+ 2NaOH=NaCl + NaClO + H2O）及爆炸风险（H2/Cl2混合）‌
2.‌阴离子交换膜‌：仅允许阴离子（如 Cl-、OH-）通过，拦截阳离子及气体,‌典型应用‌：淀粉-KI 溶液电解中平衡 OH-迁移，辅助 I2生成。
3.‌质子交换膜‌：仅允许 H+（质子）及水分子通过,‌用途‌：燃料电池、电解制 H2O2/HCOOH 中定向传导 H⁺ 维持电荷平衡‌。
4.‌双极膜‌：特殊复合膜（阳膜+阴膜），通直流电时膜内水解离为 H+和 OH_，分别移向阴极和阳极‌。
‌作用‌：调控反应体系 pH，如电解法合成甘氨酸时提供酸碱性环境‌。
\l "_Tc17630" 考向2 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析
例3 （2025·河南·模拟预测）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH-，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是
A．铅电极的电势高于石墨电极的电势
B．阳极上的电极反应式为：＋2H＋＋2e-→＋H2O
C．制得2 ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了4ml电子
D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移
【变式训练1·变载体】（2025·广西柳州·模拟预测）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.下列说法错误的是
A．放电时，多孔碳纳米管电极反应为Mg2+ + 2CO2 + 2e— = MgC2O4
B．充电时，Mg2+通过阳离子交换膜从左室传递到右室
C．PDA会捕获CO2，让原本正极的气-液-固三相反应变为液-固两相反应，利于加快反应速率
D．放电时，每转移1ml电子，理论上可转化1ml CO2
【变式训练2变考法】（2025·河南·模拟预测）用单原子Ni和纳米Cu作串联催化剂，通过电解法可将CO2转化为乙烯，实验装置如图所示[已知：电解效率]。其中双极膜是由阳膜和阴膜制成的复合膜，在直流电场的作用下，双极膜复合层间的H2O电离出的H+和OH-可以分别通过膜移向两极。下列说法错误的是
A．电解池工作时，双极膜中H2O电离出的H+流向电极a
B．纳米Cu催化剂上发生的反应为
C．若乙烯的电解效率为60%，电路中通过1ml电子时，产生0.06ml乙烯
D．电解结束后双极膜右侧区域n(KOH)保持不变
【变式训练3·】【新技术与学科知识结合】（2025·黑龙江大庆·模拟预测）某大学实验室研究出一种微生物电解池产甲烷技术(原理如图所示)，它以微生物为催化剂，以外界输入的较小电能为能量来源，将乙酸、地沟油等有机物转化为甲烷，电解池工作时，下列叙述正确的是
A．该生物电解池在高温环境下能够加快反应速率
B．若有机物为乙酸，则a电极为阴极
C．a电极产生16ml电子时，b电极产生的甲烷气体少于32g
D．在电场驱动下由b电极通过中间隔膜迁移至a电极
思维建模 离子迁移方向及膜的选择
1.‌迁移方向判断
（1）‌电解池‌：阳离子→阴极，阴离子→阳极；‌原电池‌：阳离子→正极，阴离子→负极。
（2）‌关键技巧‌：先写电极反应，确定电极区离子剩余情况（如阴极消耗 H⁺ 剩余 OH⁻，需阳离子迁入平衡电荷）。
（3）根据电荷守恒判断膜类型（如阴极室需阳离子进入 → 选择阳膜）‌
2.‌膜的选择依据‌
\l "_Tc17630" 考向3 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计
例3 （2025·贵州毕节·二模）一种装载双原子双层带电膜（EM）电极材料可将硝酸盐还原为，为低浓度的硝酸盐污染提供高效实用的解决方案，工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．装置工作一段时间后，阳极区减小
B．阴极发生的反应为
C．相同条件下，阴阳两极产生气体的体积比为
D．带电膜阳极上的游离氯可将氧化为
【变式训练1·变载体】（2025·辽宁抚顺·二模）利用有机电化学合成1，2-二氯乙烷的装置如图所示。若该装置工作时中间室NaCl溶液的浓度通过调整保持不变，电解时阴极生成气体的速率为x ml·h-1，下列说法错误的是
A．电源中电势比较：b>a
B．离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜
C．合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl
D．中间室补充NaCl的速率为2x ml·h-1
【变式训练2·变考法】（2025·浙江绍兴·模拟预测）工业上以氨基丙醇（H2NCH2CH2CH2OH）和乙二酸为原料电解，制备氨基丙酸和乙醛酸（HOOC-CHO）。装置如图所示，两级室之间以能透过H+的阳离子交换膜隔开。电解过程中温度保持不变。下列说法不正确的是
A．Pb电极为阴极，H+通过离子交换膜从左室迁移至右室
B．反应过程中两室pH均变小
C．若将两电极材料互换，会使两种产品产量下降
D．PbO2电极上的电极反应：H2NCH2CH2CH2OH + H2O -4e-= H2NCH2CH2COOH + 4H+
【变式训练3·】【工业生产与学科知识结合】（2025·浙江·三模）电解法制取有广泛用途的，工作原理如图1所示。已知：只在强碱性条件下稳定。下列说法不正确的
A．离子交换膜应该选择阳离子交换膜
B．阳极的电极反应式为：
C．由图2可知，N点浓度低是由于过高，铁电极上可能有生成
D．电解产生（标况）时，电路中转移电子数目为
思维建模 离子交换膜的应用
1.‌氯碱工业
（1）‌装置‌：阳离子交换膜电解槽。
（2）‌膜作用‌：①允许Na+由阳极室→阴极室，与 OH—结合生成 NaOH5。 ②阻止 Cl-进入阴极室，避免生成 NaClO 杂质。 ③防止 H2与 Cl2混合爆炸。
2.‌多膜耦合技术
（1）‌应用‌：四室电渗析法制备次磷酸（H3PO2）。
（2）‌膜组合‌：交替使用阳膜/阴膜控制 H2PO2-与H+定向迁移。
（3）‌优势‌：高效分离产物，提升纯度。
3.‌环保与资源回收
（1）废水处理：阴离子交换膜回收重金属离子（如 CrO42-）。
（2）海水淡化：离子交换膜辅助电渗析脱盐。‌
考点三 电化学综合计算
知识点1 计算依据——三个相等
1.同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数 。
2.同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数 。
3.串联电路中的各个电极反应得、失电子数 。
上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要 ，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数 计算。
知识点2 电化学计算的三种常用方法
1.根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据 列出比例式计算。
2.根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数 。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
3.根据关系式计算
根据 守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4mle-为桥梁可构建如下关系式:
4e-~2Cl2(Br2、I2)~O2阳极产物~2H2~2Cu~4Ag~4nM阴极产物
(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
知识点3 分阶段电解计算技巧
1.离子放电顺序优先级‌
（1）阴极：
（2）阳极： 。
‌注意‌：实际放电受离子浓度影响，如高浓度 Fe2+可能优先于H+放电。
2.‌溶液恢复原状的策略：加入 ‌CuO‌ 或 ‌Cu(OH)2‌：补充电解消耗的铜和氧元素，使溶液复原。
3.高效解题步骤
\l "_Tc17630" 考向1 考查守恒法在电化学计算中的应用
例1 （2025·河北·模拟预测）二氧化氯（）气体是一种对环境无二次污染的高效水处理剂。催化电解制备的装置示意图如图所示。下列说法不正确的是
A．电极a为阳极，发生氧化反应
B．阴极区溶液中浓度逐渐增大
C．理论上电路中每转移1ml，阳极室溶液质量减少67.5g
D．理论上阴极室和阳极室生成气体的物质的量之比为1：2
【变式训练1·变载体】（2025·陕西·模拟预测）可充电水系锌-二氧化碳电池，当闭合时，其原理如图所示。已知复合膜(由、膜复合而成，膜只允许通过，膜只允许通过)层间的解离成和，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。下列有关说法错误的是
A．闭合，锌电极反应式为
B．闭合，一段时间后，阴极区的不变
C．闭合，从电极流向复合膜
D．闭合，若理论上阳极生成的体积换算为标况标准下，其数值为，则外电路转移电子
【变式训练2变考法】（2025·内蒙古乌兰察布·二模）水系钠离子电池有望代替锂离子电池和铅酸电池，工作原理如图所示，以光电极作辅助电极，充电时光电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下转化为。下列说法错误的是
A．充电时，极的电极反应式为：
B．放电时，N极为该电池的负极
C．充电时，每生成，有通过钠离子交换膜进入电极室
D．充电效率与光照产生的电子和空穴量有关
【变式训练3·】【电池技术与学科知识结合】（2025·河北石家庄·三模）我国科学工作者研究了一种高度稳定的富锂正极材料。当电池充电至和时，在正极材料中分别检测到和，至充电结束时正极未检测到其他形态的物质。下列说法错误的是
A．充电过程中的电势高于
B．放电时，固体电解质中的质量分数不变
C．放电时，正极存在电极反应式：
D．充电时，正极有和生成时，负极质量增加
思维建模 ‌电子守恒法的应用‌
1.串联电路中转移电子数相等，关联阴阳极产物或不同电极物质变化量（如阴极析出0.2mlCu对应转移0.4 mle-）‌
2.核心公式‌：n(e-)=Q/F(F≈96,500 C/ml) 其中 Q 为电量，用于关联电流强度与时间（Q=I⋅t）。‌
\l "_Tc17630" 考向2 考查电化学计算中复杂动态过程分析
例2 （24-25高三上·新疆·期中）以惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液，两电极上产生的气体(标准状况下测定)体积如下图所示，下列有关说法正确的是
A．a表示阴极上产生的气体，t1前产生的为H2
B．常温下若t2时溶液的体积为1L，此时溶液的pH为13
C．原溶液中CuSO4和NaCl物质的量之比为1∶1
D．若原溶液体积为1L，则原溶液中的物质的量浓度为0.2ml/L
【变式训练1·变载体】（2025高三·全国·月考）用a、b两个质量相等的Pt电极电解AlCl3和CuSO4的混合溶液[n(AlCl3)∶n(CuSO4)=1∶9]。t1时刻a电极得到混合气体,其中Cl2在标准状况下为224 mL(忽略气体的溶解);t2时刻Cu全部在电极上析出。下列判断正确的是
A．a电极与电源的负极相连
B．t2时,两电极的质量相差3.84 g
C．电解过程中,溶液的pH不断增大
D．t2时,b的电极反应是4OH--4e-=2H2O+O2↑
【变式训练2变考法】（24-25高三上·广西·期末）用石墨作电极电解500 mL K2SO4和CuSO4的混合溶液，当通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是
A．阳极析出0.1mlCu
B．上述电解过程中共转移0.2 ml电子
C．往电解后得到的溶液加入0.1mlCuO可恢复原来的浓度
D．电解后溶液中c(H＋)为0.4ml·L-1
【变式训练3·】【电池新技术与学科知识结合】（2025·全国·模拟预测）我国科学家最新开发的基于四电子反应的可快充(硒)电池，工作原理如图所示(aq代表水溶液，代表以石墨烯为载体的吸附硒)。已知充放电时的变化过程为。下列说法不正确的是
A．放电过程中由右侧流向左侧
B．充电时的电极总反应为
C．放电时的电极反应为
D．若中间物质中，则中与的个数之比为
思维建模 复杂动态过程分析
1.‌分阶段电解计算——依据离子放电顺序分步计算电子转移：
①‌阴极‌：Ag+> Cu2+> H+> ……
②‌阳极‌：活性电极>S2+>I-> Br->Cl->OH-‌
③‌示例‌：电解含 Cu2+和 Fe2+的混合液，阴极先析出 Cu 后析出 Fe，需分段计算电量‌
2.‌溶液复原计算——恢复电解后溶液成分的策略
①电解 CuSO₄ 溶液：加 ‌CuO‌ 或 ‌Cu(OH)2补充消耗的 Cu 和 O 元素。
②电解 NaCl 溶液：通 ‌HCl‌ 气体恢复 Cl⁻ 浓度‌①纯净物：有固定的组成和结构；有固定的熔沸点；保持一种物质的性质
\l "_Tc17630" 考向3 考查多池串联与混合体系的电化学计算
例3 （2025·广西南宁·二模）一种清洁、低成本的双联装置工作原理如图所示，浓缩海水形成的离子浓度差会驱动离子从高浓度区域向低浓度区域迁移，进而产生离子电流。下列说法错误的是
A．装置I中Li+移向X电极
B．装置II中电极W为阳极
C．装置II中电极反应为
D．装置II中电极W产生标准状况下22.4L气体时，装置I中可制得42.5gLiCl
【变式训练1·变载体】（2025·辽宁·模拟预测）为了减少工业烟气中余热与的排放，科研人员设计了一种热再生电池——二氧化碳电化学还原池系统，消除的同时产生和CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．装置中A电极作正极
B．工作时，从左向右移动
C．阴极的电极反应为
D．工作时，C电极生成2.24L(标准状况)氧气，A电极质量减少12.8g
【变式训练2变考法】（2025·江苏·三模）一种储电制氢装置如图所示，该装置晚间通过转化储存电力，为白天制氢提供能量。下列说法正确的是
A．晚间储电时，电极A应与电源的负极相连
B．白天制氢时，溶液中从左室向右室移动
C．储电时的总反应为
D．理论上生成，溶液中减少64g
【变式训练3·】【工业生产与学科知识结合】（2025·河南·二模）为从海水中提取锂，某团队设计了如下图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3(Ag电极或AgCl电极)取下互换，可实现锂的富集。
下列说法正确的是
A．a为电源的正极，电极电势a高于b
B．装置中电极2应选择电极，电极反应为
C．互换电极前后，与电源a极相连的电极所发生的电极反应不同
D．理论上，电路通过1ml电子时，有富集在右侧电解液中
思维建模 多池串联与混合体系的电化学计算
①利用总电子转移守恒关联各池产物（如原电池消耗Zn的物质的量=电解池析出Ag的物质的量×2）‌
典型模型‌：电解池与原电池串联，阴极增重6.4g（析出 Cu0.1ml），则原电池负极溶解 Zn 0.1 ml‌。
②浓度变化影响:离子浓度改变放电顺序（如高浓度 Fe2+优先于H+放电）
1．（2025·安徽卷）研究人员开发出一种锂-氢可充电电池(如图所示)，使用前需先充电，其固体电解质仅允许通过。下列说法正确的是
A．放电时电解质溶液质量减小
B．放电时电池总反应为
C．充电时移向惰性电极
D．充电时每转移电子，降低
2．（2025·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，左室中的浓度持续下降
C．用湿润的蓝色石蕊试纸置于b处，试纸先变红后褪色
D．完全转化为的电解总反应：
3．（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4 ml Ag的同时将消耗
D．充电时，M极上反应为
4．（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。
下列说法正确的是
A．Ⅱ为阳离子交换膜
B．电极a附近溶液的减小
C．电极b上发生的电极反应式为
D．若海水用溶液模拟，则每脱除，理论上可回收
5．（2024·福建卷）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含有机溶液。放电过程中产生，充电过程中电解LiCl产生。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，需消耗2mlLi
D．放电时总反应：
6．（2024·重庆卷）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
7．（2024·甘肃卷）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：
C．工作时从多孔电极1迁移到多孔电极2
D．理论上电源提供能分解
8．（2024·湖南卷）在水溶液中，电化学方法合成高能物质时，伴随少量生成，电解原理如图所示，下列说法正确的是
A．电解时，向Ni电极移动
B．生成的电极反应：
C．电解一段时间后，溶液pH升高
D．每生成的同时，生成
9．（2024·湖北卷）我国科学家设计了一种双位点电催化剂，用和电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中解离的和在电场作用下向两极迁移。已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是
A．电解一段时间后阳极区减小
B．理论上生成双极膜中有解离
C．阳极总反应式为
D．阴极区存在反应
10．（2023·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溶液制氨。工作时，在双极膜界面处被催化解离成和，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：
B．每生成，双极膜处有的解离
C．电解过程中，阳极室中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
考点要求
考查形式
2025年
2024年
2023年
电化学原理的综合应用
选择题
非选择题
河北卷T10，3分
湖南卷T9，3分
江西卷T11，3分
甘肃卷T7，3分
辽宁卷T7，3分
全国乙卷T12，6分
离子交换膜的类型及其应用
选择题
非选择题
云南卷T13，3分
河南卷T12，3分
福建卷T9，3分
重庆卷T9，3分
山东卷T11，3分
河北卷T13，3分
电化学综合计算
选择题
非选择题
重庆卷T10，3分
广东卷T14，3分
广东卷T16，3分
湖南卷T10，3分
广东卷T16，3分
全国甲卷T12，6分
考情分析：
电化学内容是高考试卷中的常客，是氧化还原反应知识的应用和延伸，命题在继续加强基本知识考查的基础上，更加注重了试题题材的生活化、实用化、情境化，同时也加强了不同知识间的相互渗透与融合，试题的背景较为新颖，侧重考查分析判断、获取信息解答问题及计算能力。题型有以新型电池为背景的选择题和以电极反应式书写为主的填空题，通常考查的知识点是从闭合回路的形成角度分析原电池、电解池的工作原理，电极的判断，电极反应式的书写，电子的转移或电流的方向和溶液中离子的移动方向的判断，溶液pH的变化，离子交换膜作用，有关计算，理解原电池和电解池原理的实际应用等，难度一般偏大。解题时要求掌握“结合反应原理，根据元素化合价变化，正确判断电极发生的反应和书写电极反应方程式”的方法。
复习目标：
1.能以变化观念认识电化学反应的本质是氧化还原反应,能多角度、动态分析电化学反应,并运用电化学原理解决实际问题。
2.能运用原电池、电解池模型示意图解释电极及电池反应现象,揭示“放电”“充电”时现象的本质与规律。培养证据推理意识
3.能够发现和提出有探究价值的新型化学电源、确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究,能根据实验现象总结规律,培养科学探究与创新意识。
4.通过原电池和电解池等电化学问题在环境污染与防治应用，以培养学生科学态度与社会责任。
燃料电池电解质
正极反应式
酸性电解质
碱性电解质
固体电解质(高温下能传导O2－)
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开
①负极反应式：
②正极反应式：
③Zn2＋通过阳离子交换膜进入 区
④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池 极(或电解池的 极)
以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开
①阴极反应式：
②阳极反应式：
③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：
④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池 极(或原电池的 极)
在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2
①阴极反应式：
②阳极反应式：
③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极
④H＋→透过质子交换膜→原电池 极(或电解池的 极)
双极膜
由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成 并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为 的离子源
将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn-为含氧酸根离子
目标需求
膜类型选择
实例说明
隔离产物防副反应
阳离子交换膜
氯碱工业防 Cl2接触 NaOH
平衡电荷+调控pH
双极膜
次磷酸（H3PO2）制备
定向传递 H+
质子交换膜
CO2电解制HCOOH
步骤
操作要点
①‌审题定向
区分原电池/电解池，明确电极材料与电解质组成
②‌写电极反应
结合放电顺序和介质条件，书写半反应式
③‌选计算模型
根据问题类型（产物质量、pH 变化等）选择总反应式、电子守恒或关系式法
④‌守恒列式
优先用电子守恒构建等式，避免分步计算误差