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）（解析版）

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）（解析版），共45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 10
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 14
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 17
\l "_Tc9204" 知识点1 离子交换膜的种类 PAGEREF _Tc9204 \h 17
\l "_Tc24759" 知识点2 离子交换膜的应用及解题流程 PAGEREF _Tc24759 \h 18
\l "_Tc15567" 考向1 考查离子交换膜的类型与功能识别 PAGEREF _Tc15567 \h 19
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 22
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 26
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 29
\l "_Tc24180" 知识点1 计算依据——三个相等 PAGEREF _Tc24180 \h 29
\l "_Tc26736" 知识点2 电化学计算的三种常用方法 PAGEREF _Tc26736 \h 29
\l "_Tc16594" 知识点3 分阶段电解计算技巧 PAGEREF _Tc16594 \h 30
\l "_Tc9434" 考向1 考查守恒法在电化学计算中的应用 PAGEREF _Tc9434 \h 30
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 33
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 36
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 39
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
放电为原电池，充电为电解池。
第二步：判断电极名称
放电时的正极为充电时间阳极，放电时的负极为充电时的阴极。
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阳极反应；放电时的负极反应颠倒过来为充电时的阴极反应。
第四步：分析离子移动
由生成一极向消耗一极移动；区域pH变化：OH-生成区，H+消耗区，pH增大；OH-消耗区，H+生成区，pH减小。
知识点2 原电池中判断电极
1.通过反应类型判断
①失去电子的电极为负极，发生氧化反应；
②得到电子的电极为正极，发生还原反应。
2.通过电子定向移动方向和电流方向判断
①电子流出的电极为负极，电子经外电路流入正极；
②电流流出的电极为正极，电流经外电路流入负极。
3.根据离子移动方向判断
阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
4.根据电极现象判断
一般不断溶解、质量减轻的电极为负极；有固体析出、质量增加或不变或有气体产生的电极为正极。
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，遵守电荷守恒、质量守恒、得失电子守恒。
（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，写出电极的正极反应式。
第三步，负极反应式＝总反应式－正极反应式。
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→正极，阴离子→负极；
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极；
总之：阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。
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：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
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：电池的总反应式－电池的正极反应式＝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，腐蚀速率越快。
4.对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。
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惰性电极还是活性电极(除Au、Pt外的金属电极一般为活性电极)；
3.三写
（1）阳极
①活性电极：电极材料失电子，生成相应的金属阳离子；
②惰性电极：阴离子失电子，生成相应的单质或高价化合物。
（2）阴极:阳离子得电子，生成相应的单质或低价化合物
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.若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定；
2.若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池；
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自发氧化还原反应的装置为原电池。
4.可充电电池的判断：放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解池，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
【答案】B
【分析】由题干图示信息可知，放电时储罐甲的电极反应为：[H12(VO2)12(RC6H4PO3)8](4-x)-+xe-= [H12(VO2)12(RC6H4PO3)8]4-，发生还原反应，作正极，而储罐乙的电极反应为：，发生氧化反应，作负极，据此解答。
【解析】A．胶体的粒子直径为，故该胶体液流电池中较大离子直径约为，A正确；B．根据电池工作原理图储罐乙充电时，发生电极反应：，作阴极，接在直流电源的负极，B错误；C．根据电池工作原理图放电时，负极反应为：，C正确；D．转移1ml电子时，理论上有从右向左迁移，则储罐甲质量增加1g，D正确；故选B。
【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
【答案】A
【分析】由图可知，充电时石墨电极上被氧化为，石墨电极为阳极；In电极上被还原为，In电极为阴极，据此解答。
【解析】A．由分析可知，充电时，In电极为阴极，在电解池中，阴极接外电源负极，A正确；B．由分析可知，充电时石墨电极上被氧化为，电极反应式为：，B错误；C．放电时该装置作原电池，石墨电极作正极，In电极作负极，原电池中阳离子移向正极，则放电时从In电极向石墨电极迁移，C错误；D．放电时，In电极作负极，电极反应式为：，由电极反应式可知，每转移，In电极生成，其质量为16g，D错误；故选A。
【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
【答案】D
【分析】由图可知，M电极通入O2，发生反应生成自由基•OH，反应式为：O2+2e-+2H+=2•OH，M作阴极，N为阳极，以此解答。
【解析】A．M电极通入O2，发生反应生成自由基•OH，反应式为：O2+2e-+2H+=2•OH，M作阴极，故A正确；B．由上述分析可知，M作阴极，N为阳极，故电极电势：N>M，故B正确；C．甲醛与•OH反应生成CO2的反应：HCHO-4e-+4OH-+•OH=CO2+4H2O，6.0 g甲醛为0.2ml,有0.8ml H+透过膜b,故C正确；D．根据氧化还原反应规律，1ml甲醛生成CO2转移4mle-，1ml苯酚生成CO2转移28ml e-，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2物质的量之比为6：7，故D错误；答案选D。
【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
【答案】D
【分析】N极V化合价+5→+4，得电子，则N极为正极，电极反应式为，故M极为负极，电极反应式为：。生成的VO2+在NO、HNO3的催化下与氧气反应生成和H2O。
【解析】A．据分析，N极为正极，M极为负极，电子由M极通过外电路转移到N极，故A错误；B．据分析，M极的电极反应为，故B错误；C．由图示可知，通过通入氧气再生，循环利用，无需添加，故C错误；D．根据电子守恒，列出关系式：，故D正确；故答案为D。
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
【答案】A
【分析】由图可知，与直流电源正极相连的X极为电解池的阳极，在阳极失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为—e—=，放电生成的与反应生成，Y极为阴极，在阴极得到电子发生还原反应生成和氮气，电极反应式为+ e—=+N2↑。
【解析】A．由分析可知，与直流电源正极相连的X极为电解池的阳极，Y极为阴极，则电流流动方向为正极极电解质极负极，故A正确；B．由分析可知，Y极为阴极，在阴极得到电子发生还原反应生成和氮气，电极反应式为+ e—=+N2↑，故B错误；C．由分析可知，电解液中的阳离子为和，所以向阴极移动的离子为和，故C错误；D．由分析可知，Y极为阴极，在阴极得到电子发生还原反应生成和氮气，电极反应式为+ e—=+N2↑，则制得1ml时，理论上电路中转移电子的物质的量为=ml，故D错误；故选A。
【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
【答案】B
【分析】由图可知，P电极上，得到电子，被还原为Br-，发生还原反应，为阴极，则R极为阳极，外电源M极为负极，N极为正极，阳极上水失去电子，被氧化为氧气，据此分析作答。
【解析】A．由分析可知，P为阴极，R为阳极，M为负极，N为正极，电子不能经过电解质溶液，故电子流向：，，A错误；B．由分析可知，P为阴极，P极上发生还原反应，该电极的电极反应式为，B正确；C．由分析可知，N为正极，若电源为铅蓄电池，则极为PbO2电极，Pb电极是负极，C错误；D．由B项分析可知，每处理，电路上转移电子为6ml，则理论上阳极区释放出1.5mlO2，同时有6mlH+经过质子交换膜由阳极区进入阴极区，故溶液质量减少1.5ml×32g/ml+6ml×1g/ml=54g，D错误；故答案为：B。
【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：
【答案】D
【分析】由图，断开，闭合时，该装置为电解池，a为阳极，水失去电子发生氧化反应生成氧气：，b为阴极，水得到电子发生还原反应生成氢气：；一段时间后断开，闭合，则形成氢氧燃料电池，a极氧气发生还原反应，为正极，b极氢气发生氧化反应，为负极；
【解析】A．闭合时，该装置为电解池，阴离子向阳极a极移动，A正确；B．闭合时，b极为阴极，水得到电子发生还原反应生成氢气：，使得溶液显碱性，附近溶液变为红色，B正确；C．由分析，闭合时，电极a为正极，C正确；D．闭合后短时间内，电极b为负极，氢气失去电子发生氧化反应生成水：，D错误；故选D。
【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
【答案】D
【分析】电池工作时，a电极，Zn转化为[Zn(OH)4]2-，失电子发生氧化反应，则a极为负极；b电极，O2转化为OH-，得电子发生还原反应，b极为正极。
【解析】A．原电池工作时，正极的电极电势高于负极的电极电势，则放电过程中，b极的电极电势高于a极的电极电势，A正确；B．放电过程中，阴离子向负极移动，则OH-由b极区向a极区迁移，B正确；C．充电过程中，a极为阴极，[Zn(OH)4]2-得电子转化为Zn等，电极反应为：[Zn(OH)4]2-+ 2e-=Zn+4OH-，C正确；D．充电过程中，a极反应为[Zn(OH)4]2-+2e-=Zn+4OH-，b极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，则a、b电极附近溶液pH均发生改变，D错误；故选D。
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
【答案】C
【分析】由图可知，放电时，右侧电极是负极，发生氧化反应，负极反应为：V2+-e-=V3+，左侧为正极，发生还原反应，正极反应为：+2H++e-= VO2++H2O，充电时，左槽为阳极，发生氧化反应，右槽为阴极，发生还原反应；
【解析】A．根据图示信息，当左槽溶液逐渐由黄变蓝，则VO转化为VO2+，其电极反应式为VO+2H++e-=VO2++H2O，A不符合题意；B．充电过程中，右槽为阴极，发生还原反应：V3++e-=V2+，右槽溶液颜色逐渐由绿色变为紫色，B不符合题意；C．放电过程中溶液中的氢离子通过交换膜进入正极区，正极反应为：+2H++e-= VO2++H2O，所以氢离子的作用是参与正极反应、平衡电荷，C符合题意；D．充电时若转移的电子数为6.02×1023个、其物质的量为1ml，结合分析可知，左槽反应为：VO2++H2O-e-=+2H+，则生成2ml H+，同时有1 ml H+从左槽移出，所以左槽溶液中H+的物质的量实际增加了1 ml，左槽溶液中n(H+)的变化量为1ml，D不符合题意；故选C。
【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
【答案】D
【分析】由装置图可知，石墨电极上转化生成CO2，C元素化合价由0价升高为+4价，失电子发生氧化反应，则石墨电极为负极，发生电极反应：；不锈钢电极为正极，得到电子发生还原反应，电极反应：，据此分析；
【解析】A．该电池是原电池，正极反应：，负极反应：，石墨电极表面发生了氧化反应，A错误；B．不锈钢表面的电极反应为，B错误；C．微生物电池不适于在高温下工作，其工作环境通常是常温，以确保微生物的活性和电池的正常运行，C错误；D．左侧每消耗可以生成，但是有从左侧通过质子交换膜移向右侧，所以左侧废水的pH可能会升高，D正确；故选D。
【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
【答案】C
【分析】由图可知，Zn/ZnO电极为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O，MS2电极为正极，电极反应式为NO+5e-+5H+=NH3+H2O，两极区均有水生成，双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过，据此分析。
【解析】A．Zn/ZnO为负极，电极反应为，MS为正极，电极反应为，故双极膜中移向正极区溶液，移向NaOH溶液，A错误；B．由上述分析可知，M极反应应生成ZnO，B错误；C．电解过程中两极均生成，电解质溶液的浓度均减小，C正确；当M极质量增大16g，电路中转移2ml电子，在N极生成，标准状况下为8.96L，D错误；答案选C。
【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
【答案】B
【分析】M电极上发生还原反应生成NH3，M极为阴极；N极为阳极，OH-在N极失电子发生氧化反应生成O2。
【解析】A．太阳能转化为化学能时，有部分能量转化为热能，A错误；B．M极上得电子发生还原反应生成氨气，电极反应为，B正确；C．OH-在N极失电子发生氧化反应生成O2，电极反应式为，故N极区溶液pH降低，C错误；D．根据得失电子守恒，，同温同压下，气体体积之比等于其物质的量之比，生成时理论上逸出体积为，D错误；故答案选B。
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(只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过)
2.阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过)
3.质子交换膜(只允许H＋和水分子通过)
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
【答案】D
【分析】电极M区进入的稀硝酸，出来的是浓硝酸，则M为阳极，水被氧化得到氧气和氢离 子，A为氧气，硝酸根向左移动，左侧可制得硝酸，N为阴极，水放电产生氢气和氢氧根，B为氢气，铵根向右移动，二者反应得到浓氨水，以此解题。
【解析】A．由分析可知，Ⅰ室中电极产生，电极反应式为，发生氧化反应，电极M为阳极，接外电源的正极，A错误；B．由分析可知，电极N为阴极，电极反应式为，B错误；C．每当产生标准状况下，根据电子守恒，Ⅲ室溶液中就要生成，质量减少，同时依据电荷守恒，通过阳离子交换膜进入Ⅲ室，溶液质量增加，所以Ⅲ室溶液的质量理论上共增加，C错误；D．根据电解装置图中物质的进出以及所要制备的物质，可知Ⅱ室中的要进入Ⅰ室，所以离子交换膜Ⅰ为阴离子交换膜。要进入Ⅲ室，离子交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，D正确；故选D。
【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
【答案】C
【分析】在碱性条件下(电解质溶液为KOH溶液)，电催化还原生成，同时也被还原为，则M为阴极，电极反应式为：、，生成的和在催化剂作用下转化为，再转化为，最后再转化为达到处理废水目的，据此分析解答。
【解析】A．根据分析，M极为阴极，产生，N极为阳极，因电解质溶液为KOH溶液，则阳极会消耗，，损耗的需要从M极区交换到N极区进行反应，则离子交换膜为阴离子交换膜，A正确；B．根据分析，在M极上发生的反应其中之一为：，B正确；C．根据分析及电解图可知，每生成乙酰胺需要转移，则N极收集到标准状况下气体2.24L时，根据分析，N极产生的气体为，生成要转移，则M极理论上可制得乙酰胺的质量为：，C错误；D．根据根据分析及电解图可知，生成的与最终转化为乙酰胺，则说明与为制备乙酰胺的中间产物，D正确；故答案为：C。
【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
【答案】A
【分析】转化为CO需要得到电子，则M电极是阴极，N电极是阳极。
【解析】A．转化为CO需要得到电子，则M电极是阴极，连接电源的负极，A错误；B．N极是阳极，N极电极反应式为，B正确；C．碳元素化合价从+4降低到+2，所以制得1mlCO，理论上外电路中迁移了2ml电子，C正确；D．阳离子向阴极移动，则双极膜中间层中的在外电场作用下向M电极方向迁移，D正确；故选A。
【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
【答案】B
【分析】根据图示中氢离子的移动方向可知，N为阴极，则M为阳极，在阳极水失去电子生成氧气电极反应为：2H2O−4e−=4H++O2↑，氢离子结合硫酸根离子生成硫酸，缓冲室中的硫酸根离子通过膜a向左移动，缓冲室中的钠离子通过膜b向右移动，则膜a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜，通过膜c进入产品室，膜c是阴离子交换膜，以此解题；
【解析】A．由分析可知，膜a为阴离子交换膜，膜b均为阳离子交换膜，A错误；B．依据图中物质，废水室中Cr3+在碱性条件下被H2O2氧化生成，反应的离子方程式为，B正确；C．由分析可知，N为阴极，在阴极氢离子得到电子生成氢气，但是同时双极膜中的氢离子向阴极移动，则反应一段时间后，阴极区溶液的不变，C错误；D．没有给出气体所处的条件，无法计算氢气的物质的量，则无法计算减少的质量，D错误；故选B。
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
【答案】D
【分析】乙二酸还原为乙醛酸，发生还原反应，则左侧电极为阴极，而Br-氧化为Br2，发生氧化反应，右侧电极为阳极，生成的Br2再氧化乙二醛生成乙醛酸，电解池工作时阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则双极膜的左侧膜为阳离子交换膜，右侧膜为阴离子交换膜；
【解析】A．乙二酸的分子式为C2H2O4，乙醛酸的分子式为C2H2O3，碳原子的化合价由乙二酸的+3价变为乙醛酸的+2价，化合价降低得到电子发生还原反应，则铅电极与电源负极相连，为电解池的阴极，铅电极的电势低于石墨电极的电势，A项错误；B．右侧为阳极，发生氧化反应，电极反应为2Br--2e-=Br2，B项错误；C．阳极区和阴极区均有乙醛酸生成，且1ml乙二酸转化为1ml乙醛酸、与1ml乙二醛转化为1ml乙醛酸均转移2ml电子，根据电子守恒，则制得2ml乙醛酸，理论上外电路中迁移了2ml电子，C项错误；D．阳离子向阴极移动，则H＋向铅电极移动，D项正确；故选D。
【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
【答案】B
【分析】放电时CO2转化为MgC2O4，碳元素化合价由+4价降低为+3价，发生还原反应，所以放电时，多孔碳纳米管电极为正极，电极方程式为：、Mg电极为负极，电极方程式为：，则充电时多孔碳纳米管电极为阳极，电极方程式为：，Mg电极为阴极，电极方程式为：，据此分析；
【解析】A．根据分析，放电时，多孔碳纳米管电极反应为，A正确；B．根据分析，充电时左室为阴极，Mg2+应从右室通过阳离子交换膜到左室，B错误；C．根据题意可知，电解液中加入1，3-丙二胺（PDA）可以捕获CO2，使气相CO2进入液相的PDA中，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，C正确；D．根据放电时的电极反应式可知，每转移2ml电子，有2mlCO2参与反应，因此每转移1ml电子，理论上可转化1mlCO2，D正确；故选B。
【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
【答案】C
【分析】惰性电池a中，碳元素的化合价降低，则该电极上发生还原反应，可知电极a为电解池的阴极，因此电极b为电解池的阳极，据此分析作答。
【解析】A．电极a为电解池的阴极，电极b为电解池的阳极，则双极膜中H2O电离出的H+流向电极a，A项正确；B．由图可知，一氧化碳在纳米铜上得到电子生成乙烯，发生的反应为，B项正确；C．若乙烯的电解效率为60%，电路中通过1ml电子时，根据公式可知生成乙烯所用的电子的物质的量为1ml×60%=0.6ml，二氧化碳转化为乙烯的总电极反应为，则当生成乙烯所用的电子的物质的量为0.6ml时，电极a上产生0.05ml乙烯，C项错误；D．电解池工作时，b电极上消耗多少，双极膜中复合层间的H2O就会电离出等量的补充到阳极区，故电解结束后双极膜右侧区域保持不变，D项正确；答案选C。
【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
【答案】C
【解析】A．高温环境下生物催化剂活性细菌失去活性，不具有催化作用，反应速率会降低，A错误；B．乙酸生成CO2发生氧化反应，a电极为阳极，B错误；C．b极上发生CO2+8H++8e-=CH4+2H2O和8H++8e-=4H2两个反应，若只有CO2+8H++8e-=CH4+2H2O反应发生，16ml电子生成2mlCH4，质量为32g，还有8H++8e-=4H2发生，故生成的甲烷的质量少于32g，C正确；D．电解过程中阳离子向阴极移动，H+通过交换膜向b电极迁移，D错误；答案选C。
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
【答案】C
【分析】由图，电解装置中左侧为阳极，水失去电子被氧化为氧气，右侧EM电极上硝酸盐还原为，且带电膜阳极上氨气分子被游离氯氧化为；
【解析】A．左侧为阳极，水失去电子被氧化为氧气，工作一段时间后，阳极区溶液酸性增强，减小，A正确；B．由图，阴极发生的反应为硝酸根离子得到电子发生还原反应生成氮气：，B正确；
C．由分析，阳极水失去电子被氧化为氧气，右侧EM电极上硝酸盐还原为，存在关系，由于带电膜阳极上氨气分子也会被游离氯氧化为，则相同条件下，阴阳两极产生气体的体积比不为，C错误；D．由图，带电膜阳极上氨气分子被游离氯氧化为，氨气发生氧化反应，D正确；故选C。
【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
【答案】B
【分析】由图可知，右侧电极上Cu的化合价由+1价升高为+2价，发生氧化反应，则电极N为阳极，电极b为正极，所以电极M为阴极，电极a为负极，据此分析作答。
【解析】A．根据上述分析可知，a为电源的负极，b为正极，故电源中电势比较：b>a ，A正确；B．由图可知，中间室内的氯离子通过离子交换膜Ⅱ，进入右室，最终和CuCl生成CuCl2，左室H+得到电子，生成H2，OH-浓度增大，与中间室移动过来的Na+结合，生成NaOH，所以离子交换膜I为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，B错误；C．根据原子守恒可知，合成室内发生的反应为：CH2=CH2+2CuCl2→CH2ClCH2Cl+2CuCl，C正确；D．电解时阴极生成气体的速率为xml•h-1，根据阴极反应：2H++2e-=H2↑，根据电荷守恒可知，中间室移动过来的Na+的速率为2xml•h-1，故中间室补充NaCl的速率为2xml•h-1，D正确；故答案为：B。
【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+
【答案】B
【分析】左室为氨基丙醇电解生成氨基丙酸，电极方程式为H2NCH2CH2CH2OH-4e-+H2O=H2NCH2CH2COOH+4H+，反应失电子，为阳极；右室为乙二酸电解产生乙醛酸，电极方程式为HOOCCOOH+2e-+2H+=HOOC-CHO+H2O，反应得电子，为阳极。据此解答：
【解析】A．Pb电极表面乙二酸得电子，为阴极，左室产生H+、右室消耗H+，H+通过离子交换膜从左室迁移至右室，故A正确；B．左室产生H+，pH降低，右室消耗H+，pH增加，故B错误；C．若将两电极材料互换，原料与电极吸附能力会改变，影响电极与反应物之间的电子转移，会使两种产品产量下降，故C正确；D．据分析，PbO2电极（左室）上的电极反应为H2NCH2CH2CH2OH + H2O -4e-= H2NCH2CH2COOH + 4H+，故D正确；故答案为B。
【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
【答案】A
【分析】图1中，Fe电极为阳极，此处Fe被氧化为，阳极式为；Ni为阴极，此处水中的被还原为H2，阴极式为；则中间的离子交换膜为阴离子交换膜，经交换膜从右侧进入左侧。
【解析】A．结合分析知，经交换膜从右侧进入左侧，中间的离子交换膜为阴离子交换膜，A错误；B．结合分析知，阳极处Fe被氧化为，阳极式为，B正确；C．Na2FeO4只在强碱性条件下稳定，M点对应的c(OH−)低，Na2FeO4稳定性差；N点对应的c(OH−)过高，铁电极上可能有生成而使Na2FeO4产率降低，C正确；D．的物质的量为0.3ml，结合阴极式可知，则电路中转移电子数目为，D正确；故选A。
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、失电子数相等。
2.同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。
3.串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。
上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。
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，最后根据总反应式列出比例式计算。
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相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
3.根据关系式计算
根据得失电子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：Ag+> Fe3+> Cu2+> H⁺ > ……
（2）阳极：S2-> I-> Br-> Cl->OH-> 含氧酸根。
‌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
【答案】C
【分析】装置图为电解池，则左侧失电子为阳极，电极反应：，右侧电极为阴极，得电子，电极反应：，中间为阳离子交换膜，Na+由阳极移向阴极，据此分析；
【解析】A．电极a为阳极，失电子，发生氧化反应，A正确；B．阴极区电极反应：，溶液中浓度逐渐增大，B正确；C．理论上电路中每转移1ml，阳极室溶液质量减少1ml和1mlNa+，质量为90.5g，C错误；D．根据分析中电极反应可知，理论上阴极室和阳极室生成气体的物质的量之比为1：2，D正确；故选C。
【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
【答案】D
【分析】闭合K1，该装置为化学电源，电极表面变化可知，Zn为负极，负极电极反应式为，Pd材料为正极，电极反应式为，闭合K2，该装置为电解装置，锌电极为阴极，Pd为阳极，据此分析。
【解析】A．由图可知，闭合时，左侧电极反应为，右侧电极反应为，故A正确；B．电化学上规定：发生氧化反应的一极为阳极，发生还原反应的一极为阴极，即左池为阳极区、右池为阴极区，闭合时，复合膜层间的解离成和，移动向两极的和的物质的量相等，两电极转移电子数相等，阳极区消耗的氢氧根离子大于阴极区消耗的氢离子，即阳极区溶液的降低，阴极区溶液的不变，故B正确；C．闭合时，左池为电解池阴极区，右侧为电解池阳极区，从电极流向复合膜，故C正确；D．闭合，电解池阳极电极反应式为，若理论上阳极生成的体积换算为标况下，其数值为，则阳极转移电子为，外电路转移电子，故D错误；答案选D。
【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
【答案】B
【分析】充电时TiO2光电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下NaI转化为NaI3，由图可知，充电时，N极为阳极，电极反应式为3I--2e-=，M极为阴极，电极反应式为+6e-=4S2-，放电时，M极为负极，电极反应式为4S2--6e-═，N极为正极，据此作答。
【解析】A．由分析可知，充电时，M极为阴极，电极反应式为+6e-=4S2-，故A正确；B．由分析可知，放电时，M极为负极，故B错误；C．充电时，N极为阳极，电极反应式为3I--2e-=，生成1mlNaI3，转移2ml电子，由电荷守恒可知，有2mlNa+转移到M电极室，故C正确；D．充电时TiO2光辅助电极受光激发产生电子和空穴，空穴作用下NaI转化为NaI3，充电效率与光照产生的电子和空穴量有关，故D正确；答案选B。
【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
【答案】C
【分析】电池工作原理为：放电时，负极金属锂失去电子变成锂离子，锂离子通过固体电解质嵌入正极材料；充电时，正极材料失去电子，时电极反应方程式为：，时电极反应方程式为：，负极中锂离子得到电子生成锂单质，电极反应方程式为：。
【解析】A．充电过程中电极连接电源正极，作阳极，发生氧化反应，电极连接电源负极，作阴极，发生还原反应，因此电极的电势高于电极，A正确；B．放电时，负极金属锂失去电子变成，通过固体电解质嵌入正极材料，根据电子守恒，负极生成的与正极材料嵌入的物质的量相等，因此固体电解质只是起到传递作用，固体电解质中的质量分数不变，B正确；C．放电时，正极发生还原反应，得到电子，根据元素守恒，可能存在电极反应式：，C错误；D．充电时，正极有和生成时，根据电极反应方程式：和，转移的电子数为，根据电子守恒，负极发生反应，质量增加为，D正确；故选C。
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
【答案】C
【分析】以惰性电极电解CuSO4和NaCl 的混合溶液，阳极依次发生 、 ；阴极依次发生 、 。根据图象可知，生成的氯气是112ml，物质的量是0.005ml，转移电子是0.01ml。则氯化钠是0.01ml；t2时铜离子恰好放电完毕，此时生成氧气是168ml－112ml＝56ml，物质的量是0.0025ml，则转移电子是0.01ml，所以根据电子得失守恒可知，析出铜是0.01ml，因此硫酸铜是0.01ml。
【解析】A．由分析可知，a表示阳极上产生的气体，t1前产生的为Cl2，A错误；B．由t2时4OH--4e-=O2↑+2H2O～4H+，n(H+)=0.0025ml×4=0.01ml，则溶液的c(H+)=0.01ml/L，pH=2，B错误；C．根据以上分析，原溶液中CuSO4和NaCl物质的量之比为0.01ml: 0.01ml=1:1，C正确；D．若原溶液体积为1L，则原溶液中的物质的量浓度为0.01ml=0.01ml/L，D错误。故选C。
【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↑
【答案】B
【解析】A．Pt电极电解AlCl3和CuSO4的混合溶液，阳极首先是Cl－失去电子生成氯气，然后是OH－放电生成氧气，所以a电极与电源的正极相连，A错误；B．阴极先是Cu2＋放电析出铜，然后H＋放电生成氢气。氯气是0.01ml，则原溶液中CuSO4是0.06ml，析出铜的质量是3.84g，即B正确；C．电解的第一阶段相当于电解氯化铜，pH不变，D错误；D．第二阶段电解硫酸铜和水，pH减小。第三阶段电解水，pH减小。b是阴极，t2时，b的电极反应是2H＋＋2e-＝H2↑，D错误，答案选B。
【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
【答案】D
【分析】石墨做电极，阳极的电极反应为：，阴极的电极反应先后为：，，根据两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)即生成了0.1mlH2和0.1mlO2，可知电解过程中转移0.4 ml电子,同时阴极析出0.1mlCu。
【解析】A．据分析阴极析出0.1mlCu，故A错误；B．据分析上述电解过程中共转移0.4 ml电子，故B错误；C．电据分析解过程中既析出了0.1mlCu又生成了0.1mlH2和0.1mlO2，需要往电解后得到的溶液加入0.1ml可恢复原来的浓度，故C错误；D．电解过程中转移0.4 ml电子,根据阳极反应可知生成0.4 ml H＋，阴极消耗0.2 ml H＋，电解后溶液体积仍为500 mL，则电解后溶液中c(H＋)为0.4ml·L-1，故D正确；故选D。
【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
【答案】C
【分析】由图可知，放电时，Zn失去电子生成Zn2+，Zn电极为负极，为正极，充放电时的变化过程为，以此解答。
【解析】A．放电时阴离子向负极移动，据分析，放电过程中由右侧流向左侧，A正确；B．放电时，Se在电极得到电子生成Cu2Se，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应为，则充电时的电极总反应为，B正确；C．放电时发生四电子转移，正极总反应为，过程中铜的化合价降低，是上述中的某一步反应，则放电时的电极反应为，C错误；D．若中间物质中，则其化学式为，假设化学式为，则，得，即与的个数之比为，D正确；故选C。
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
【答案】D
【分析】结合题干信息，装置I为原电池，装置II为电解池，装置I中，Li+移向X电极，故X为正极，Y为负极；为阴极，为阳极，W电极反应为，Z电极反应为。
【解析】A．根据分析可知，装置I中Li+移向正极，故A正确；B．根据分析可知，电极W为阳极，故B正确；C．根据分析可知，Z电极反应为，故C正确；D．装置II中的W电极生成氯气1ml，转移电子的物质的量为，结合得失电子守恒，故装置I中电极生成，则装置中可制得，D错误。故选D。
【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
【答案】C
【分析】由装置图可知A电极上发生反应：，A电极作负极，B电极为正极，正极发生反应：，则电极D为阴极，电极反应：，C电极为阳极，电极反应：，据此分析解答。
【解析】A．装置中A电极上发生反应：，A电极作负极，A错误；
B．工作时，由阴极向阳极移动，即从右向左移动，B错误；C．根据分析可知，阴极的电极反应为，C正确；D．若C极生成2.24L (标准状况)，即生成0.1ml氧气，转移电子0.4ml，结合上述电极反应可知A电极消耗0.4mlCu，质量减少25.6g，D错误；故选C。
【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
【答案】C
【分析】该装置晚间通过转化储存电力，则晚间对应电解池原理，将电能转化为化学能，B为阴极，与电源的负极相连，A为阳极，与电源的正极相连；白天制氢为原电池，将化学能转化为电能，A为正极，B为负极。
【解析】A．由分析可知，晚间储电时对应电解池原理，A为阳极，与电源的正极相连，A错误；B．白天制氢时是原电池，A为正极，B为负极，溶液中为阳离子，从右室向左室移动，B错误；C．储电时，阳极发生：，阴极发生，则总反应为，C正确；D．，每生成，转移的电子为2ml，由知，溶液中减少的，对应的=32g，D错误；故选C。
【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
【答案】D
【分析】为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为：FePO4+e-+Li+=LiFePO4，则电极1为阴极，则电极2为阳极，电极材料为Ag，电极方程式为：Ag-e-+Cl-=AgCl；电极3为阴极，电极材料为AgCl，电极方程式为：AgCl+e-= Ag+Cl-，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：LiFePO4-e-= FePO4+Li+，实现了锂的富集。
【解析】A．电极1为阴极，因此a为电源的负极，b为电源的正极，电极电势b高于a，故A错误；B．由分析可知，电极2为阳极，应选择Ag电极，海水中有Cl-，则电极2的电极反应式为：Ag-e-+Cl-=AgCl，故B错误；C．电极4放电一段时间后转化成为FePO4，所以互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应相同，故C错误；D．根据电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过1ml电子时，有1mlLi+富集在右侧电解液中，故D正确；故答案为：D。
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
【答案】C
【分析】金属锂易失去电子，则放电时，惰性电极为负极，气体扩散电极为正极，电池在使用前需先充电，目的是将解离为和，则充电时，惰性电极为阴极，电极的反应为：，阳极为气体扩散电极，电极反应：，放电时，惰性电极为负极，电极反应为：，气体扩散电极为正极，电极反应为，据此解答。
【解析】A．放电时，会通过固体电解质进入电解质溶液，同时正极会生成进入储氢容器，当转移2ml电子时，电解质溶液质量增加，即电解质溶液质量会增大，A错误；B．放电时，由分析中的正、负电极反应可知，总反应为，B错误；C．充电时，向阴极移动，则向惰性电极移动，C正确；D．充电时每转移电子，会有与结合生成，但不知道电解液体积，无法计算降低了多少，D错误；故选C。
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：
【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，则右侧是阳极区，据此解答；
【解析】A．电解池中，阳离子向阴极移动，则，向左室迁移，A正确；B．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，取决于生成速率与消耗速率，无法得出其浓度持续下降的结论，B错误；C．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；D．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，D正确；故选B。
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
【答案】D
【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，充电时，N为阳极，M为阴极，电极反应与原电池相反，据此解答。
【解析】A．由分析可知，放电时，M电极为负极，A错误；B．由分析可知，放电时，N电极反应为：，B错误；C．由分析可知，建立电子转移关系式：，由此可知，消耗4mlAg，同时消耗，C错误；D．充电时，M极为阴极，电极反应与原电池相反：，D正确；故选D。
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
【答案】D
【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，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过膜Ⅱ进入膜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】A．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；C．由分析可知，电极b的反应为，C错误；D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1ml，有1mlLi+和1mlCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1mlLiCl，D正确；故选D。
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：
【答案】D
【分析】放电过程中产生，由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极；【解析】A．放电过程中负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成，A错误；B．锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B错误；C．充电过程中电解LiCl失去电子发生氧化反应产生：，锂离子在阴极得到电子发生还原生成锂单质：，则每生成，同时生成2ml Li；放电过程中，消耗6ml Li，同时生成4ml LiCl，则整个充放电过程来看，理论上每生成，需消耗1ml Li，C错误；D．由分析，放电过程中，正极氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为和LiCl，负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，总反应为，D正确；故选D。
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
【答案】D
【分析】催化电极M上二氧化碳得到电子发生还原反应和水生成甲酸根离子和氢氧根离子：，甲酸根离子和氢氧根离子通过阴离子膜加入中间室，氢氧根离子和氢离子生成水、甲酸根离子和氢离子生成甲酸，则M是阴极，那么N是阳极，阳极水失去电子发生氧化反应生成氧气：，氢离子通过阳离子膜进入中间室；
【解析】A．酸性条件下，电解时电极N上水失去电子发生氧化反应生成氧气：，A错误；B．催化电极M上二氧化碳得到电子发生还原反应生成甲酸，B错误；C．由分析，阳离子交换膜有1种离子通过，C错误；D．由分析，总反应为二氧化碳和水生成甲酸和氧气，D正确；故选D。
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
【答案】B
【分析】多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g)，多孔电极1为阴极，电极反应为2H2O+4e-=2H2+2O2-；多孔电极2上O2-发生失电子的氧化反应转化成O2(g)，多孔电极2为阳极，电极反应为2O2--4e-=O2。
【解析】A．电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；B．根据分析，电极2为阳极，发生氧化反应：2O2--4e-=O2，B项错误；C．工作时，阴离子O2-向阳极移动，即O2-从多孔电极1迁移到多孔电极2，C项正确；D．根据分析，电解总反应为2H2O(g)2H2+O2，分解2mlH2O转移4ml电子，则理论上电源提供2ml电子能分解1mlH2O，D项正确；答案选B。
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
【答案】B
【分析】由电解原理图可知，Ni电极产生氢气，作阴极，发生还原反应，电解质溶液为KOH水溶液，则电极反应为：；Pt电极失去电子生成，作阳极，电极反应为：，同时，Pt电极还伴随少量生成，电极反应为：。
【解析】A．由分析可知，Ni电极为阴极，Pt电极为阳极，电解过程中，阴离子向阳极移动，即向Pt电极移动，A错误；B．由分析可知，Pt电极失去电子生成，电解质溶液为KOH水溶液，电极反应为：，B正确；C．由分析可知，阳极主要反应为：，阴极反应为：，则电解过程中发生的总反应主要为：，反应消耗，生成，电解一段时间后，溶液pH降低，C错误；D．根据电解总反应：可知，每生成1ml，生成0.5ml，但Pt电极伴随少量生成，发生电极反应：，则生成1mlH2时得到的部分电子由OH-放电产生O2提供，所以生成小于0.5ml，D错误；故选B。
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
【答案】B
【分析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O-：HCHO+OH-→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∙，H∙结合成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，OHC—COOH与HO—N+H3反应生成HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3→HOOC—CH=N—OH+H2O+H+，HOOC—CH=N—OH发生得电子的还原反应转化成H3N+CH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e-+5H+=H3N+CH2COOH+H2O。
【解析】A．根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH-、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH-)减小，A项正确；B．根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4+HO—N+H3+6e-+6H+= H3N+CH2COOH+3H2O，1mlH2O解离成1mlH+和1mlOH-，故理论上生成1mlH3N+CH2COOH双极膜中有6mlH2O解离，B项错误；C．根据分析，结合装置图，阳极总反应为2HCHO-2e-+4OH-=2HCOO-+H2↑+2H2O，C项正确；D．根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O，D项正确；答案选B。
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
【答案】B
【分析】由信息大电流催化电解溶液制氨可知，在电极a处放电生成，发生还原反应，故电极a为阴极，电极方程式为，电极b为阳极，电极方程式为，“卯榫”结构的双极膜中的H＋移向电极a，OH－移向电极b。
【解析】A．由分析中阴阳极电极方程式可知，电解总反应为，故A正确；B．每生成，阴极得8mle－，同时双极膜处有8ml进入阴极室，即有8ml的解离，故B错误；C．电解过程中，阳极室每消耗4ml，同时有4ml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，有利于被催化解离成和，可提高氨生成速率，故D正确；故选B。
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
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
碱性电解质
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
固体电解质(高温下能传导O2－)
O2＋4e－===2O2－
熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)
O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)
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：Zn-2e-=Zn2＋
②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu
③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区
④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极)
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：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH-
②阳极反应式：2I-_2e-=I2
③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3-＋5I-＋3H2O
④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极)
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：2H＋＋2e-=H2↑
②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋
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→原电池正极(或电解池的阴极)
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H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－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