新高考化学一轮复习考点培优讲义专题04 电化学原理的综合应用（2份，原卷版+解析版）

这是一份新高考化学一轮复习考点培优讲义专题04 电化学原理的综合应用（2份，原卷版+解析版），文件包含新高考化学一轮复习考点培优讲义专题04电化学原理的综合应用原卷版docx、新高考化学一轮复习考点培优讲义专题04电化学原理的综合应用解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共82页， 欢迎下载使用。
\l "_Tc1740838937" 1.高考真题考点分布 PAGEREF _Tc1740838937 \h 2
\l "_Tc962807431" 2.命题规律及备考策略 PAGEREF _Tc962807431 \h 2
二、 \l "_Tc615212672" 培优讲练 PAGEREF _Tc615212672 \h 3
\l "_Tc241650370" 考点01 电化学原理的综合应用3
\l "_Tc1465440675" 考向01 考查电极反应与物质变化分析4
\l "_Tc171477282" 考向02 考查电化学装置的回路分析与粒子移动5
\l "_Tc171477282" 考向03 考查电化学装置中溶液性质的变化分析6
\l "_Tc1964386124" 考点02 离子交换膜的类型及其应用9
\l "_Tc301662382" 考向01 考查离子交换膜的类型与功能识别11
\l "_Tc301662382" 考向02 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析12
\l "_Tc301662382" 考向03 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计14
\l "_Tc1964386124" 考点03 电化学综合计算17
\l "_Tc301662382" 考向01 考查守恒法在电化学计算中的应用18
\l "_Tc301662382" 考向02 考查电化学计算中复杂动态过程分析19
\l "_Tc1433897649" 好题冲关21
\l "_Tc456300109" 基础过关21
\l "_Tc144623712" 题型01 电化学原理的综合应用21
\l "_Tc144623712" 题型02 \l "_Tc144623712" 离子交换膜的类型及其应用26
\l "_Tc144623712" 题型03 电化学综合计算30
\l "_Tc407021787" 能力提升35
\l "_Tc1079758414" 真题感知42
高考真题考点分布
2.命题规律及备考策略
【命题规律】
将原电池和电解池结合在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考试卷中电化学部分的重要题型。考查的电化学装置常啋用串闻装置，且常采用交换膜，特别是离子交换膜的应用及电解质介质对电极反应的影响的试题比较多，且常考常新，该类题目的考查内容通常有以下几个方面：电极的判断、电极反应式及电池反应总方程式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、溶液pH的变化、电解质溶液的恢复及运用得失电子守恒进行相关计算等。由于离子交换膜能将工业生产与化学知识有机的融合，实现资源的最优配置，考查学生学以致用的能力。
【备考策略】
1、了解离子交换膜的分类及特点，理解离子交换膜在电化学装置中的作用。
2、掌握电化学的计算。
3、提升应用电化学原理解决工业生产、生活中实际问题的能力。
【命题预测】
预计近年高考会涉及到电化学的综合性运用。通过陌生电化学的装置图，考查学生接受、吸收、整合化学信息的能力，也体现了对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养考查。
考点01 电化学原理的综合应用
电解原理
电解原理常见的考查点
电解原理及应用是高考高频考点，该类试题往往与生产、生活及新科技等相联系，以装置图或流程图为载体呈现，题材广、信息新，题目具有一定难度。主要考查阴、阳极的判断、电极反应式、电解反应方程式的书写、溶液离子浓度变化及有关计算等。
3、“5点”突破电解综合应用题
(1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。
(2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
(3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。
(4)注意介质，正确判断反应产物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。
(5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。
考向01 考查电极反应与物质变化分析
【例1】（2025·河南·模拟预测）以催化剂作为负极、以为正极的液态燃料电池（DHHPFC）驱动装置的工作原理如图所示（在电场作用下，双极膜中水电离出离子向两极迁移，电解液均为水溶液）。下列叙述正确的是
A．电子流向：双极膜
B．a极反应式：
C．极附近电解质溶液升高
D．相同条件下，装置中生成的和体积相等
【答案】B
【详解】A．电子在外电路中迁移：，A项错误；
B．极为负极，发生氧化反应，B项正确；
C．、极电极反应式相同，消耗了，降低，C项错误；
D．根据电子守恒，，，D项错误；
故答案选B。
【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⁻）。
考向02 考查电化学装置的回路分析与粒子移动
【例2】（2025·江西萍乡·三模）利用电催化还原制取和的装置如图所示。下列说法正确的是
A．电子流向：a→电极Ⅰ→交换膜→电极Ⅱ→b
B．离子交换膜应选用阴离子交换膜
C．生成乙醇的电极反应：
D．在相同条件下，消耗的和生成的体积比为2:3
【答案】D
【详解】A．由分析可知，Ⅰ极为阴极，Ⅱ极为阳极，交换膜允许离子通过，电子不能通过交换膜，电子流向应为a→电极Ⅰ（阴极），电极Ⅱ（阳极）→b，A错误；
B．由分析可知，离子交换膜应选用阳离子交换膜，B错误；
C．由分析可知，Ⅰ极二氧化碳得到电子转变为乙醇，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O，C错误；
D．由分析可知，阳极电极方程式为：2H2O - 4e⁻ = O2↑ + 4H⁺，生成1ml O2失4ml e⁻，阴极电极方程式为：2CO2+12H++12e-=C2H5OH+3H2O、2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O，消耗1ml CO2得6ml e⁻，由电子守恒可知，消耗的和生成的物质的量比为2:3，相同条件下体积比为2:3，D正确；
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）。
考向03 考查电化学装置中溶液性质的变化分析
【例3】（2025·广东·模拟预测）某兴趣小组设计了如下两套装置探究铜离子与硫离子的反应，装置Ⅱ的盐桥中装有含饱和溶液的琼胶。实验过程中，装置Ⅰ中产生黑色沉淀，电流表指针无明显偏转；装置Ⅱ中甲烧杯中溶液变黄，乙烧杯中石墨电极上出现红色固体，电流表指针偏转。已知存在反应：（黄色），下列说法错误的是
A．装置Ⅰ中产生黑色沉淀的离子反应为
B．甲烧杯中发生的电极反应为
C．实验过程中，乙烧杯中的溶液pH会减小
D．实验说明与能发生复分解反应和氧化还原反应
【答案】C
【详解】A．装置Ⅰ中溶液和溶液直接混合，发生复分解反应生成黑色CuS沉淀，离子方程式为，A正确；
B．装置Ⅱ为原电池，甲烧杯为负极，被氧化为（黄色），中S为-2价，中S平均价态为，每个S原子失电子数为，x个S原子共失电子，电极反应式为，B正确；
C．装置Ⅱ乙烧杯为正极区，发生反应，水解使溶液显酸性（），随着被还原，水解平衡逆向移动，浓度减小，pH增大，C错误；
D．装置Ⅰ中与直接结合生成CuS，为复分解反应；装置Ⅱ中形成原电池，被还原为Cu，被氧化为，存在电子转移，为氧化还原反应，D正确；
故选C。
【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。‌
【对点1】（2025·河北秦皇岛·模拟预测）电解苯酚的乙腈水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（），装置如图，其中电极材料均为石墨。下列说法错误的是
A．电极a为负极
B．装置工作时，乙室溶液pH减小
C．c的电极反应式为
D．合成1ml扑热息痛，理论上甲室质量增重64g
【答案】B
【详解】A．由分析知电极a是负极，A正确；
B．乙室是化学电源的正极室，工作时，H2O2在正极b上得到电子发生还原反应，电极反应式为：，反应时c(H+)减小，溶液pH增大，B错误；
C．电极c为阳极，CH3CN在电极c上失去电子发生氧化反应，并与苯酚反应生成扑热息痛，电极反应式为：，C正确；
D．根据阳极c的电极反应式，合成1ml扑热息痛，转移2ml电子，负极a发生反应：，生成1ml氧气，同时乙室转移1ml硫酸根离子到甲室，理论上甲室质量增重96g/ml×1ml-32g/ml×1ml=64g，D正确；
故选B。
【对点2】（2025·福建福州·二模）科学家开发了一种可植入体内的燃料电池，血糖(葡萄糖)过高时会激活电池，产生电能进而刺激人造胰岛细胞分泌胰岛素，降低血糖水平。电池工作时的原理如下图所示(代表葡萄糖)。
下列说法正确的是
A．该燃料电池是否工作与血糖的高低无关
B．工作时，电极Ⅰ附近pH下降
C．工作时，电子流向：电极Ⅱ→血液→电极Ⅰ
D．工作时，电极Ⅱ的电极反应式为
【答案】D
【详解】A．题目明确说明血糖过高时会激活电池，因此该燃料电池是否工作与血糖高低有关，A错误；
B．电极Ⅰ为正极，O₂在此得电子发生还原反应，可能的反应为O2+4e⁻+2H2O=4OH⁻，生成OH⁻使pH上升，B错误；
C．电子只能通过导线传递，不能通过血液（电解质溶液），电子流向应为电极Ⅱ（负极）→导线→电极Ⅰ（正极），C错误；
D．电极Ⅱ为负极，G-CHO（醛基）被氧化为G-COOH（羧基），每个醛基氧化失去2个电子，结合H2O生成羧基和H+，电极反应式正确，D正确；
故本题选D。
【对点3】（2025·广西·三模）我国研究人员开发了一种超快速的自充电水系电池，通过与电极的氧化还原反应及时补偿放电过程中的能量消耗，自充电的工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，向a电极移动
B．放电时，b电极的电极反应为
C．自充电时，每消耗电极质量增大46g
D．根据自充电的原理，将b电极暴露在环境中也可能实现自充电
【答案】D
【详解】A．放电时，阳离子向正极移动，Na⁺应向正极b移动，A错误；
B．放电时正极发生还原反应，B错误；
C．自充电时H2O2作氧化剂，1mlH2O2转移2ml电子，电极b此时为阳极，发生氧化反应：，转移2ml电子时失去2mlNa+，质量减小2 ml×23 g/ml=46 g，C错误；
D．自充电依赖氧化剂（H2O2）与电极的氧化还原反应，O2具有氧化性，可替代H2O2参与类似氧化还原反应，可能实现自充电，D正确；
故选D。
考点02 离子交换膜的类型及其应用
1、离子交换膜的含义和作用
(1)含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成
(2)作用
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT 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，如：在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的H2混合发生爆炸
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 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③用于物质的分离、提纯等
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④用于物质的制备，电解后溶液阴极区或阳极区得到所制备的物质
2、离子交换膜的类型
(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
3、离子交换膜类型的判断——根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型
4、离子交换膜在物质制备、分离提纯中的应用
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、多室等，以达到物质制备、浓缩、净化、提纯的目的
(1)两室电解池——工业上利用如图两室电解装置制备烧碱
(2)三室电解池——利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。
(3)多室电解池——利用“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示
(4)电渗析法
考向01 考查离子交换膜的类型与功能识别
【例1】（2025·江苏常州·模拟预测）浓差电池是利用两极电解质溶液中浓度不同引起的电势差放电的装置。下图是利用“海水河水”浓差电池(不考虑溶解氧的影响)制备和NaOH的装置示意图，其中均为复合电极，电极a、b均为石墨，下列说法不正确的是
A．电极Y是正极，电极反应为：
B．浓差电池工作时，通过阳离子交换膜向X极移动
C．c为阴离子交换膜，d为阳离子交换膜
D．相同条件下收集到的气体的体积比
【答案】B
【详解】A．根据分析，电极Y是正极，电极反应为：，A正确；
B．浓差电池内电路中，阳离子（Na⁺）向正极（Y极）移动，B错误；
C．由分析可知，硫酸钠溶液中的钠离子通过阳离子交换膜d进入阴极室，硫酸根离子通过阴离子交换膜c进入阳极室，C正确；
D．电解时阳极（a极）产生O2（M），阴极（b极）产生H2（N），根据电解水反应2H2O=2H2↑+O2↑，V(M):V(N)=1:2，D正确；
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‌。
考向02 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析
【例2】（2025·云南玉溪·三模）我国科学家设计了一种水系可充电电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，电极a的电势低
B．充电时，溶液中向电极a方向迁移
C．充电时，阳极附近溶液的pH增大
D．放电时，负极的电极反应：
【答案】D
【详解】A．放电时为原电池，电极a处MnO2放电生成Mn2+，发生还原反应，作正极，正极电势高于负极，故电极a电势高，A错误；
B．充电时为电解池，电极a为阳极（原正极），电极b为阴极（原负极），阳离子（Cu²⁺）向阴极（电极b）迁移，B错误；
C．充电时阳极反应为Mn2+失电子生成MnO2：Mn2+ + 2H2O-2e- = MnO2+ 4H+，生成H+使阳极附近pH减小，C错误；
D．放电时负极（电极b）Cu2S发生氧化反应，Cu+（+1价）→Cu2+（+2价）失1e-×2，S2-（-2价）→S（0价）失2e-，共失4e-，电极反应为，D正确；
故选D。
【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‌
考向03 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计
【例3】（2025·山东·一模）使用惰性电极及阳离子交换膜和阴离子交换膜电解磷酸钠溶液同时制备氢气、氧气、氢氧化钠溶液和磷酸溶液四种产品。是气体出口，下列说法错误的是
A．电极材料分别为石墨棒和铁棒
B．两口开始时分别输入稀磷酸溶液和稀氢氧化钠溶液
C．口输出的溶液，反应生成溶质的物质的量比为
D．若G口输入次磷酸钠溶液，则A口输出的是次磷酸溶液
【答案】A
【详解】A．题目明确使用惰性电极，铁棒为活性电极，若b电极为铁棒，阴极虽主要是H⁺放电，但题目要求“惰性电极”，故b电极不能为铁棒，A错误；
B．由分析可知，阳极区的产物为H3PO4，阴极区的产物为NaOH，两口开始时分别为稀磷酸溶液和稀氢氧化钠溶液，可增强溶液的导电性，B正确；
C．A口输出H3PO4，B口输出NaOH，由于电荷守恒，当电路中转移3 ml 电子时，有1 ml 穿过阴离子交换膜与H+结合生成1 ml H3PO4，同时，有3 ml Na+穿过阳离子交换膜与OH-结合生成3 ml NaOH，故生成H3PO4与NaOH的物质的量比为1:3，C正确；
D．若G口输入次磷酸钠（NaH2PO2）溶液，次磷酸根（）穿过阴离子交换膜进入阳极区与H＋结合生成次磷酸（H3PO2），则A口输出次磷酸溶液，D正确；
故答案选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。‌
【对点1】（2025·山东·模拟预测）四乙基氢氧化铵在工业领域有广泛的用途。一种利用四乙基硝酸铵制备的装置如图所示(M、N均为惰性电极)。下列说法错误的是
A．a膜是阴离子交换膜，b膜是阳离子交换膜
B．阴极电极反应式为
C．移除a膜后，电解总反应式不变
D．当制备14.7g 时，阳极室溶液质量减少0.8g
【答案】AD
【详解】A．N电极连接电源的负极，是阴极，电解液是溶液，所以中间室中的进入阴极室和结合形成，所以a膜是阳离子交换膜。M电极连接电源的正极，是阳极，中间室中的进入阳极室，b膜是阴离子交换膜，A项错误；
B．由分析知，阴极电极反应式为，B项正确；
C．移除a膜后，阴极放电微粒种类不变，电解总反应式不变，C项正确；
D．制备14.7 g ，即0.1 ml ，则通过离子交换膜的为0.1 ml，电路中转移0.1 ml电子，阳极室放出0.025ml氧气，同时还有0.1ml 进入阳极室，所以阳极室溶液质量增加，D项错误；
故答案选AD。
【对点2】（2025·青海西宁·二模）科技工作者利用光催化原理[光照时，光催化电极a会产生和空穴]设计了一套高效光电化学燃料电池，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．该装置工作过程中仅有光能转化为电能
B．电池工作时，溶液中的会从右向左迁移
C．电池工作时，催化电极b上发生氧化反应
D．用空穴表示的光催化电极a反应为
【答案】D
【详解】A．该装置利用光催化产生电子和空穴，同时涉及化学反应（如有机物氧化），能量转化包括光能和化学能转化为电能，并非仅有光能转化为电能，A错误；
B．电池工作时，光催化电极a产生电子，为负极，催化电极b为正极，H+（阳离子）向正极（右侧）迁移，即从左向右迁移，B错误；
C．催化电极b为正极，正极发生还原反应，C错误；
D．光催化电极a上，反应物为HOOC-CH=CH-COOH（丁烯二酸，C4H4O4），空穴（h⁺）具有氧化性，将其氧化为CO2。反应中C元素从平均+1价升至+4价，4个C共失12e-，12h+得12e-，配平后方程式为C4H4O4+12h++4H2O=4CO2↑+12H+，D正确；
故答案选D。
【对点3】（2025·安徽池州·二模）我国科学家研究电化学降解甲醛，同时获得氢能源。原理如图所示，已知在溶液中，甲醛转化为，存在平衡。在电极上发生的电子转移反应为。下列说法错误的是
A．极与电源负极相连
B．电解时通过阴离子交换膜向极移动
C．电解过程中共制得氢气，理论上外电路上迁移电子
D．阳极总反应式为
【答案】C
【详解】A．根据分析，可知极与电源负极相连，故A正确；
B．m极和n极之间为阴离子交换膜，所以电解时向阳极移动，通过阴离子交换膜向极移动，故B正确；
C．根据分析可知，正负极都可以产生氢气，电解过程中共制得氢气，理论上外电路上迁移电子，故C错误；
D．由图可知，甲醛进去，生成HCOO-，所以阳极总反应式为，故D正确；
答案选C。
考点03 电化学综合计算
原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液的计算、相对原子质量的计算和阿伏伽德罗常数测定的计算、根据电荷守恒量求产物的量。电化学的反应本质是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。
1、解题关键
(1)电极名称要区分清楚；
(2)电极产物要判断准确；
(3)各产物间量的关系遵循得失电子守恒。
2、三种计算方法
(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。
如以电路中通过4 ml e－为桥梁可构建以下关系式：
(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，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
【易错提醒】
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。
考向01 考查守恒法在电化学计算中的应用
【例1】（2025·宁夏银川·一模）一种双阴极微生物燃料电池的工作原理如图所示(燃料为C2H4O2)。下列说法正确的是
A．放电时，缺氧阴极和好氧阴极相当于原电池的负极
B．若“厌氧阳极”转移1 ml电子，则理论上消耗C2H4O2为7.5 g
C．“缺氧阴极”的电极反应式为：
D．放电时，“缺氧阴极”区域质量增加，“好氧阴极”区域质量减轻
【答案】B
【详解】A．原电池中，阴极发生还原反应（得电子），为正极；负极发生氧化反应（失电子）。缺氧阴极和好氧阴极均为得电子的正极，A错误；
B．厌氧阳极中C2H4O2（摩尔质量60 g/ml）氧化为CO2，C元素从0价升至+4价，1分子C2H4O2含2个C，共失8e-。转移1ml电子时，消耗C2H4O2的物质的量为ml，质量为，B正确；
C．缺氧阴极还原为N2，N从+5价降为0价，2个N得10e-，结合质子交换膜（H+移动），反应式应为，而非生成OH-（碱性条件），C错误；
D．缺氧阴极：反应式应为，即进入，逸出气体，质量减轻；好氧阴极：O2和H+结合生成H2O，质量增加，D错误；
故答案选B。
【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）。‌
考向02 考查电化学计算中复杂动态过程分析
【例2】（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，其工作原理如图所示(微生物在强酸性条件下，活性会减弱)。下列说法正确的是
A．a极为阳极
B．a极区每产生1 ml ，c极区溶液质量减轻3 g
C．b极区消耗1 ml ，理论上外电路转移24 ml电子
D．N为阴离子交换膜，可防止阴极区酸性增强
【答案】D
【详解】A．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错误；
B．正极反应式为，a极区每产生1ml时转移3ml电子，通过质子交换膜移向阴极的ml，阴极反应式为，ml，mlg·ml-1g，即c极区溶液质量不变，B错误；
C．b电极为负极，负极反应式为，消耗1ml，理论上外电路转移28ml电子，C错误；
D．由b极区反应式知，随着反应进行，增大，通过N膜进入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；
故答案选D。
【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
【对点1】（2025·湖北武汉·三模）含和CH3COONa的工业废水可利用微化学电池去除，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．电极B的电势比电极A的低
B．负极电极反应式为
C．该电池不宜在高温环境下运行
D．每生成2 ml ，有0.5 ml CO2生成
【答案】D
【详解】A．A是正极、B是负极，所以B的电势比A低，故A正确；
B．负极CH3COO⁻失电子被氧化为CO2，C平均化合价从0→+4，电极反应式为CH3COO⁻ -8e⁻ +2H2O=2CO2↑+7H⁺，故B正确；
C．电池含微生物膜，高温会导致微生物失活，不宜在高温下运行，故C正确；
D．负极生成2CO2转移8e⁻；正极反应式为C6H4ClOH+2e⁻+H⁺→C6H5OH+Cl⁻，生成2ml Cl⁻转移4e⁻，所以每生成2 ml ，有1 ml CO2生成，故D错误；
选D。
【对点2】（2025·广东惠州·三模）科学家近年发明了一种新型水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料。下列说法正确的是
A．放电时，负极反应：
B．充电时，阴极区溶液中浓度逐渐降低
C．理论上每消耗，正极区的减少(标准状况下)
D．理论上每生成，转移的电子数为
【答案】C
【详解】A．由分析可知，放电时，负极上Zn被氧化生成，则负极反应为：，A错误；
B．由分析可知，充电时，阴极上被还原生成Zn，发生电极反应：，即生成，则阴极区溶液中浓度逐渐升高，B错误；
C．6.5 g Zn物质的量为0.1 ml，放电时，理论上每消耗失去0.2 ml e−，正极区的被还原生成，C元素化合价由+4价降低至+2价，则有0.1 ml 被还原，即正极区的减少(标准状况下)，C正确；
D．充电时，阳极上被氧化生成，理论上每生成(即1 ml)，转移的电子数为4 ml，即4NA，D错误；
故选C。
题型01 电化学原理的综合应用
1．（2025·广东·模拟预测）钠离子电池在大规模储能领域的应用得到广泛关注，钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，遵循脱嵌式的工作模式，主要依靠钠离子在正极和负极之间脱嵌来工作。一种钠离子电池的工作原理为，装置如图所示。下列有关说法正确的是
A．放电时，电极a为正极
B．充电时，钴元素的化合价升高，钠离子在阳极上嵌入
C．放电时，负极反应式为
D．充电时，外电路中转移，理论上阴极质量增加92 g
【答案】D
【详解】A．通过分析可知，放电时，电极a为负极，A错误；
B．充电时为电解池，总反应逆向进行，NaCO2转化为Na1−xCO2，C元素化合价从+3升高到3+x（氧化反应），故含C的电极b为阳极，阳极反应为NaCO2-xe−=Na1−xCO2+xNa+，Na+从阳极脱嵌而非嵌入，B错误；
C．放电时负极发生氧化反应，电极a为负极，反应式应为NaxCn-xe−=Cn+xNa+，C错误；
D．充电时阴极反应为Cn+xNa++xe−=NaxCn，转移xmle−时阴极结合xmlNa+，质量增加23x g，转移4ml e−时，增加4ml Na+，质量为4ml×23g/ml=92 g，D正确；
故选D。
2．（2025·浙江·一模）中国科大研究团队开发出一种锂-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Li+通过。下列说法不正确的是
A．放电时，电解质溶液质量减少
B．充电时，Li+移向惰性电极
C．充电时，阳极电极反应为
D．该锂-氢可充电电池对比传统锂离子电池的优势在于降低成本和提高安全性
【答案】A
【详解】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7g/ml×2ml-2g/ml×1ml=12g，即电解质溶液质量会增大，A错误；
B．充电时，阳离子向阴极移动，则Li+移向惰性电极，B正确；
C．由分析，充电时，阳极电极反应为，C正确；
D．传统锂离子电池依赖贵金属材料，成本高且安全性差，该电池用氢气作活性物质，可降低成本并提高安全性，D正确；
故选A。
3．（2025·甘肃白银·模拟预测）钠离子电池相对于锂电池具有更好的安全性能。下图是一种可充电钠离子电池的工作示意图，已知该电池的电解质溶液是溶液，化合物中Ni均显+2价。下列说法正确的是
A．放电过程中，通过阳离子交换膜向N极区移动
B．充电时，M极接电源正极
C．电池工作时，N极的电极反应为
D．若N极质量变化了23 g，则电路中转移的电子数为
【答案】B
【详解】A．由分析可知，放电时为原电池，M极为正极，N极为负极，阳离子向正极移动，通过阳离子交换膜向M极区移动，A错误；
B．充电时为电解池，原电池正极（M极）作阳极，接电源正极，B正确；
C．N极为负极，发生氧化反应（失电子），正确反应式应为Na2NiFe(CN)6−e−=NaNiFe(CN)6+Na+，C错误；
D．N极区Fe化合价升高为负极，其电极反应为：Na2NiFe(CN)6−e−=NaNiFe(CN)6+Na+，N极每转移1ml e-，失去1ml Na+（质量减少23g），故质量变化23g时转移电子数为，D错误；
故选B。
4．（2025·内蒙古·模拟预测）钠资源储量丰富，便于开采，价格便宜，钠离子电池有望成为下一代大规模储能电池。一种钠离子储能电池原理如下图所示(电池工作前两电极的质量相等)。下列说法错误的是
A．充电时，疏松多孔钠电极接电源负极
B．充电时，阳极电极反应式为
C．放电时，由疏松多孔钠电极经有机溶液移向石墨电极
D．放电时，电路中通过1ml电子，理论上疏松多孔钠电极比石墨电极质量少23g
【答案】D
【详解】A．充电时，原电池的负极(疏松多孔钠电极)作为电解池的阴极，需接电源负极，A正确；
B．充电时阳极发生氧化反应，为放电时正极反应的逆过程，放电时正极反应为，则充电阳极反应为，B正确；
C．放电时为原电池，由负极(疏松多孔钠电极)经电解质移向正极(石墨电极)，C正确；
D．放电时，负极(钠电极)反应式为，转移1ml电子时，负极质量减少23g（失去1ml Na），正极反应结合1ml ，质量增加23g，初始两电极质量相等，反应后负极比正极质量少，D错误；
故答案为D。
5．（2025·上海松江·一模）向含电解液的电池中，加入离子液体，可提高电池的性能。电池的总反应为：，其工作原理如下图所示：
(1)该电池放电时，正极反应式为 。
(2)关于该电池，下列说法正确的是_______。
A．电解液应选择非水溶剂
B．放电时，产物既是氧化产物也是还原产物
C．放电时，多孔电极附近有固体生成
D．充电时，锂离子的移动方向是锂电极→多孔电极
(3)碳捕集是我国实现碳中和目标的一种关键技术手段。离子液体能用于的捕获和电催化还原。捕获时，中的三个位置均可能与发生反应，其中的一种产物为。相较于，吸收效果不佳，结合上述信息，从结构角度解释原因 。
【答案】(1) (2)AC (3)环上连有甲基，使得活性点位减少
【详解】（1）放电时，多孔电极为正极，其电极反应为：；
（2）A．据题干反应方程式信息，锂作原电池的负极，多孔电极为正极，锂为活泼碱金属，易与水反应，故该电池不能用水溶液作为电解液，A正确；
B．根据总反应可知，放电时，Li被氧化为，则产物是氧化产物，B错误；
C．根据放电时多孔电极反应可知，二氧化碳被还原为碳单质，则多孔电极附近有固体碳单质生成，C正确；
D．充电时，锂离子向阴极移动，锂电极与电源负极相连为阴极，则锂离子的移动方向是多孔电极→锂电极，D错误；
故选AC；
（3）由题目信息可知，中的三个位置均可能捕获CO2，环上连有甲基，使得活性点位减少，故答案为：环上连有甲基，使得活性点位减少。
6．（2025·青海海东·模拟预测）铜阳极泥是许多贵金属及硫(Te)的主要来源，某有色金属冶炼厂处理铜阳极泥得到的酸性分金液中主要含有、、、、等离子，从该分金液中回收所有金属资源及硫的工艺流程如图所示：
回答下列问题：
(1)Te元素的原子序数为52，则其在元素周期表中的位置为 。
(2)“沉金”，时，发生反应的离子方程式为 。
(3)“沉金”，及“控电还原”，所得Au中常含少量Ag。所以得Au制成的粗金板和纯金板作电极，作电解液进行精炼时，粗金板表面因附着生成的AgCl发生钝化。可通过直流电叠加交流电进行不对称脉动电流电解，阳极上周期性出现正、负半周期。在正半周期，银发生极化形成钝化膜；在负半周期发生去极化，其电极反应式为 ；电解时将 (填“增大”，“减小”，或“不变”)。
(4)滤渣a的主要成分为 (填化学式)。
(5)“控电还原”时，试剂X可选择或，两者信息如下表所示。从价格上分析，最佳试剂为 (填化学式)，按处理年分金液的量计算，理论上每年可节约成本 万元。
(6)“电积”时，阴极的电极反应式为 ；“电积”后的电解液可用于工艺I的 工序。
【答案】(1)第五周期第VIA族 (2)；
(3) AgCl+e-=Ag+Cl- 变小 (4)Pt、Pd (5)SO2 3.6
(6) 置换
【详解】（1） 可知在第五周期第VIA族；
（2）与在溶液中发生氧化还原反应，反应为：；
（3）负半周期发生去极化时，AgCl做阴极，反应为：AgCl-e-=Ag+Cl-; 电解时氯离子变少，阴离子变少，所以c(HAuCl4)变小；
（4）酸溶过程中，不活泼金属不与酸反应，所以Pt、Pd形成滤渣；
（5）设处理1m3的分金液，Na2SO3的成本为:22×2.7=59.4元，SO2的成本为：13×4.2=54.6元，所以SO2省钱。节约成本为：（59.4-54.6）×7500=3.6万；
（6）电积时，阴极发生还原反应：；电积后的电解液的溶质含有NaOH，“电积”后的电解液可用于工艺I的置换。
题型02 离子交换膜的类型及其应用
1．（2025·福建漳州·三模）一种新型的H2-Pb燃料电池如图所示(其中B电极表面有催化材料和气体扩散层)。
下列说法错误的是
A．电池工作时A电极为正极，X为Na+
B．A电极电极反应式为
C．右室通入2.24 L(标准状况下)H2时，有0.3 mlX通过交换膜
D．B电极表面使用催化材料和气体扩散层可提升电池效率
【答案】C
【详解】A．燃料电池中燃料（H2）在负极反应，B电极通入H2，故B为负极，A为正极；阳离子向正极移动，X为Na+，A正确；
B．A为正极，中2价Pb得电子被还原为Pb，电极反应式为，电荷与原子守恒，B正确；
C．若无泄压阀装置，右室通入0.1 ml H2（2.24L标准状况），H2在负极失电子：H2 - 2e- + 2OH- = 2H2O，转移0.2 ml电子，Na+向正极移动，通过交换膜的Na+为0.2 ml，但图示上有泄压阀，通入的H2过量，故无法以通入的H2量进行计算，C错误；
D．催化材料加快反应速率，气体扩散层促进H2扩散，可提升电池效率，D正确；
故选C。
2．（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
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
D．充电时，当电路中转移0.2ml电子，电解质溶液1质量减少6.5g
【答案】B
【详解】A．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；
B．放电时为原电池，双极膜解离出H⁺（阳离子）和OH⁻（阴离子），原电池内电路中，阳离子移向正极（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；
C．由分析知，放电时，正极电极反应式为：，C错误；
D．充电时阴极反应为，转移0.2ml电子生成0.1ml Zn（6.5g，沉积于电极），同时生成0.4ml 。但充电时双极膜中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，还包括水的生成，实际减少量不等于6.5g，D错误；
故选B。
3．（2025·安徽·三模）利用电化学从Ⅰ室中富集锂和从Ⅱ室中制备氢醌(氮元素的化合价不发生变化)的装置如图所示。当断开K1、闭合K2时，Li+进入MnO2中形成LixMn2O4；当断开K2、闭合K1时，使LixMn2O4中的Li+脱出形成MnO2。下列说法正确的是
A．电极b、电源中c电极均为正极，交换膜a为阳离子交换膜
B．为让装置持续运作，先断开K2、闭合K1，一段时间后，再断开K1、闭合K2
C．断开K1、闭合K2时，理论上每生成1 ml氢醌，同时生成的1 ml LixMn2O4中x=2
D．断开K2、闭合K1时，需要往电极a通O2，理论上每消耗1 ml O2，Ⅰ室增重32 g
【答案】C
【详解】A．断开K1、闭合K2时，电极b为负极（苯胺氧化为氢醌，失电子）；当断开K2、闭合K1时，电源c极连接阴极（电极a）应为负极；交换膜a允许通过为阳离子交换膜，但电极b和c电极判断错误，A错误；
B．装置需先闭合K2使Li+进入MnO2富集（形成），再闭合K1使Li+脱出到Ⅰ室，B中顺序相反，B错误；
C．断开K1、闭合K2时，Ⅱ室苯胺氧化为氢醌，苯胺中的C平均价态升高，1ml氢醌生成转移2ml电子；阴极MnO2生成，转移x ml电子，电子守恒得x=2，C正确；
D．断开K2、闭合K1时，脱Li+（氧化反应），电极a通O2为正极，电极反应为：，1ml O2转移4ml电子，生成4ml Li+进入Ⅰ室，增重，D错误；
故选C。
4．（2025·江苏宿迁·模拟预测）己二腈[]是合成尼龙-66的原料。可用电解丙烯腈()的方法合成己二腈，装置如图。已知：阳／阴极反应物的还原／氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少。下列说法正确的是
A．在阳极获得己二腈
B．电解过程中，通过质子交换膜向阳极区移动
C．制得1ml己二腈的同时，理论上会产生
D．若要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂
【答案】D
【详解】A．由分析可知，丙烯腈在阴极发生还原反应生成己二腈，A错误；
B．带正电荷，在电解过程中，通过质子交换膜向阴极区移动，B错误；
C．由电极反应式可知，制得1ml己二腈时，转移，生成，即产生 (标况下)，题中未指明标准状况下，C错误；
D．根据题中所给已知信息：阳/阴极反应物的还原/氧化性越强，电解所需电压越小，消耗的电能越少；阳极室反应物具有还原性，发生氧化反应，则要降低电解丙烯腈的能耗，可向阳极室中加入强还原剂，D正确；
故选D。
5．（2025·江苏南京·模拟预测）一种二次储能电池的构造示意图如图所示。下列说法正确的是
A．放电时，电能转化为化学能
B．放电时，发生还原反应
C．充电时，右侧通过质子交换膜向左侧电极移动
D．充电时，每生成，转移电子数为
【答案】C
【详解】A．放电时该装置是原电池，是化学能转化成电能，故A错误；
B．放电时作负极，电极反应式为，发生氧化反应，是氧化产物，故B错误；
C．充电时该装置是电解池，作阴极，溶液中的阳离子移向阴极，故通过质子交换膜向左侧电极移动，故C正确；
D．充电时，右侧阳极的电极反应式为，每生成，转移电子数为，故D错误；
故答案为：C。
6．（2025·甘肃金昌·二模）我国科学家通过在双功能Ru/C催化剂上耦合热催化甲醇，实现了高纯度H2和CO的高效生产。
下列叙述正确的是
A．b极与电源的正极连接
B．一段时间后，左侧电解质溶液pH升高
C．a极的电极反应为CH3OH-4e-=CO↑+4H+
D．生成11.2 L气体X，必有1 ml质子由交换膜左侧向右侧迁移
【答案】C
【详解】A．由分析可知，b极为阴极与电源的负极连接，A错误；
B．a极发生的电极反应为CH3OH-4e-=4H++CO↑，生成4 ml H+的同时，有4 ml H+从左侧溶液进入右侧，H+的浓度保持不变，溶液pH保持不变，B错误；
C．a极为阳极，发生氧化反应，a极的电极反应为CH3OH-4e-=CO↑+4H+，C正确；
D．没有注明是否处于标准状况，无法计算H2的物质的量，则无法计算迁移的质子数，D错误；
答案选C。
题型03 电化学综合计算
1．（2025·四川南充·三模）科研人员采用如图装置处理污水中的(经测定污水中含量为)，原理是利用将还原成。下列说法错误的是
A．该装置将电能转化为化学能
B．右侧电极连接电源负极
C．阳极区附近发生反应：
D．完全处理3kg该污水，理论上阳极区溶液质量增重308g
【答案】D
【详解】A．该装置有直流电源，属于电解池，电解池将电能转化为化学能，A正确；
B．右侧电极产生，得电子被还原生成，为阴极，阴极连接电源负极，B正确；
C．左侧电极为阳极，发生失电子的氧化反应，生成的将还原为，发生反应为，C正确；
D．3kg污水中质量为，， 阳极区反应，反应时，进入阳极区的（电路中转移12ml），从阳极区逸出的为，同时有通过阳离子交换膜进入阴极区，理论上阳极区溶液质量增重，D错误；
故答案选D。
2．（2025·重庆·三模）南开中学化学创新实验小组制作了简易的伏打电堆，并将其用于溶液的浓度测定，原理如图所示。量取待测液于乙槽中并滴入酚酞，连接装置开始实验，当乙槽中溶液恰好由浅红色变为无色时，停止实验。下列说法正确的是
A．用导线连接1与3，2与4
B．盐桥中装有含饱和溶液的琼胶
C．若实验结束时电极质量变化了，则待测溶液的浓度为
D．将锌片换为铅片可提高伏打电堆的输出电压
【答案】C
【详解】A．伏打电堆中锌为负极（2）、铜为正极（1）；电解池中乙槽NaOH被消耗（酚酞褪色），需OH⁻在阳极放电，故石墨（4）为阳极接正极（1），Ag电极（3）为阴极接负极（2），应连接1-4、2-3，A错误；
B．盐桥中KCl的Cl⁻会与甲槽AgNO3中的Ag+反应生成AgCl沉淀，无法起到平衡电荷作用，B错误；
C．Ag电极（阴极）反应：Ag++e⁻=Ag，2.16gAg的物质的量为0.02ml，转移电子0.02ml；乙槽阳极（石墨）反应：4OH⁻-4e⁻=O2↑+2H2O，消耗OH⁻的物质的量=电子转移量=0.02ml，故c(NaOH)==2.00ml/L，C正确；
D．锌比铅活泼，电极电势更低，换成铅后原电池电动势（输出电压）降低，D错误；
故选C。
3．（2025·重庆·三模）电有机合成反应条件温和，生产效率高。电解合成1，2-二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法正确的是
A．电极a为阳极，发生还原反应
B．离子交换膜X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜
C．阴极的电极反应为
D．阴极产生22.4L气体(标准状况下)，理论上可生成，2-二氯乙烷
【答案】D
【详解】A．由分析可知，电极a为阳极，阳极发生氧化反应，A错误；
B．电极a上被氧化为，即阳极区需要参与反应，中间NaCl溶液中的通过X膜进入阳极区，则X为阴离子交换膜；电极b上被还原生成，同时生成，需要通过Y膜进入阴极区生成NaOH，则Y为阳离子交换膜，B错误；
C．电极b为阴极，被还原生成，同时生成，电极反应为：，C错误；
D．阴极产生22.4 L气体(标准状况下)，即阴极产生1 ml，转移2 ml电子，则电极a上有2 ml被氧化生成2 ml，液相反应为：，则理论上2 ml，可生成1,2-二氯乙烷，D正确；
故选D。
4．（2025·辽宁·三模）一种原位电化学沉淀技术制备纳米碳酸钙的方法是：向过饱和溶液中通入，实验室模拟该方法制备纳米碳酸钙的装置如图所示。下列说法正确的是
A．电流方向为电极a→外电路→电极b→电解质溶液→电极a
B．X、Y、Z对应的物质依次是块状大理石、
C．离子交换膜为阴离子交换膜
D．理论上外电路每通过电子，则内电路有离子通过交换膜
【答案】A
【详解】该技术是采用电解原理实现制备纳米碳酸钙，结合图示可知左侧圆底烧瓶中制取二氧化碳，二氧化碳通入电解池左侧，用于生成碳酸钙，则电解池中右侧的钙离子应通过离子交换膜进入左侧，由此可知离子交换膜为阳离子交换膜，且电极a为阴极，电极b为阳极，电极a 上反应为，电极b上氯离子放电生成氯气，氯气进入溶液Z中被吸收，Z可以为，据此分析解答。
A．据分析，电极a为阴极，电极b为阳极，则电流方向为电极a→外电路→电极b→电解质溶液→电极a ，A正确；
B．X如果是块状大理石，则会与稀硫酸反应生成微溶的覆盖在大理石表面，阻止反应进行，不利于的生成，B错误；
C．由分析可得，电解池中右侧的钙离子应通过离子交换膜进入左侧，由此可知离子交换膜为阳离子交换膜，C错误；
D．电路中每通过2ml电子，则溶液中通过交换膜的电荷也为2ml，由以上分析可知通过离子交换膜，则通过的物质的量为1ml，D错误；
故答案选A。
5．（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
【详解】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。
6．（2025·湖北·调研）锌是一种应用广泛的金属。以闪锌矿(主要成分为ZnS，还含有SiO2和少量FeS、CdS、PbS杂质)为原料，制备金属锌的流程如图所示：
回答下列问题：
(1)“焙烧”过程产生大量的SO2，可用氨水吸收再氧化得到一种氮肥，该氮肥的主要成分为 。
(2)①用稀硫酸完全溶浸后，过滤所得滤渣1的主要成分为 。滤渣1、滤渣2、滤渣3均需洗涤，证明三种滤渣洗涤干净的共同方法是 。
②常温下，有关金属离子沉淀的pH如下表所示(当离子浓度小于1.0×10-5ml/L时认为沉淀完全)。
“氧化除杂”中调pH的范围是 。
(3)“还原除杂”中反应的离子方程式为 。
(4)“还原除杂”后的滤液经操作 、过滤，洗涤，干燥，可得ZnSO4·7H2O晶体。
(5)用惰性电极电解硫酸锌溶液，如阴极生成10mlZn，理论上阳极产物的物质的量为 ml。电解后的电解液可返回 工序继续使用。
【答案】(1)硫酸铵 或 (NH4)2SO4
(2)二氧化硅、硫酸铅 取少量最后一次的洗涤液于试管中，先加足量的稀盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，不产生白色沉淀，说明滤渣已洗涤干净 3.3 ≤ pH < 6.2
(3)Zn+Cd2+=Zn2++Cd (4)蒸发浓缩，降温结晶 (5)5 溶浸
【详解】（1）“焙烧”产生的SO2和氨水反应生成亚硫酸铵，再氧化生成硫酸铵；
（2）①稀硫酸完全溶浸后，SiO2不和稀硫酸反应，“焙烧”产生的PbO和稀硫酸反应生成难溶于水的硫酸铅，所以过滤所得滤渣1的主要成分为二氧化硅、硫酸铅。
根据工业流程可知滤渣1、滤渣2、滤渣3表面的杂质都含有硫酸根，所以可以通过检验硫酸根来判断滤渣是否洗净，具体操作为：取少量最后一次的洗涤液于试管中，先加足量的稀盐酸酸化，再滴加氯化钡溶液，不产生白色沉淀，说明滤渣已洗涤干净；
②根据金属离子沉淀的pH表，要保证铁离子完全沉淀，而锌离子不沉淀，则PH范围为3.3 ≤ pH < 6.2；
（3）根据工业流程还原除杂是出去Cd2+，所以离子方程式为Zn+Cd2+=Zn2++Cd；
（4）从溶液中要得到硫酸锌晶体则需要蒸发浓缩，降温结晶，过滤，洗涤，干燥；
（5）阴极生成10 mlZn则转移的电子为20 ml，阳极的电极反应为2H2O-4e- = O2 ↑+ 4H+，根据得失电守恒阳极失去20 ml电子生成5 ml O2；阳极反应生成了H+并且溶液存在，可以返回溶浸工序继续使用。
1．（2025·山东青岛·一模）热再生电池堆电化学还原池系统可减少工业烟气中的排放并利用余热，其工作原理如图。下列说法正确的是
A．气体是
B．离子交换膜为阳离子交换膜
C．泡沫铜为负极，电极反应：
D．阴极的电极反应：
【答案】CD
【详解】A．据分析，气体是和二氧化碳的混合气体，A项错误；
B．电解时，阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，由于阴极反应生成碳酸氢根，阳极反应消耗碳酸氢根，则离子交换膜为阴离子交换膜，使碳酸氢根从右侧向左侧移动，故B错误；
C．据分析，泡沫铜为负极，电极反应：，故C正确；
D．据分析，阴极的电极反应：，故D正确；
选CD。
2．（2025·山东·一模）利用氢氧燃料电池可实现由白磷电解法制备Li[P(CN)2]，并能实现H2的循环利用，其工作原理如图所示(已知Me为甲基，电极均为石墨电极)，下列说法正确的是
A．电池工作时电极a连接电极c
B．通电一段时间后，当生成9g Li[P(CN)2]时，电极a消耗H2的体积(标准状况)为2.24L
C．若隔膜e为阳离子交换膜，则燃料电池的放电会使左侧溶液pH减小
D．电极c的电极反应式为P4-4e-+8LiCN=4Li[P(CN)2]+4Li+
【答案】CD
【详解】A．由分析可知，电池工作时，右侧装置为电解池，电极a为负极，与电极a连接的电极d为阴极，故A错误；
B．由分析可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，通入氢气的电极a为负极，氢气在负极失去电子生成氢离子：H2-2e-=2H+，右侧装置为电解池，电极c为阳极，氰化锂作用下白磷在阳极失去电子发生氧化反应生成Li[P(CN)2]和锂离子，由得失电子数目守恒可知，标准状况下，生成9g Li[P(CN)2]时，电极a消耗氢气的体积为，故B正确；
C．由分析可知，左侧装置为氢氧燃料电池装置，通入氢气的电极a为负极，氢气失去电子生成H+，K+或H+离子通过阳离子交换膜进入正极区，则通电一段时间后，左侧H+浓度增大，pH减小，故C正确；
D．由分析可知，右侧装置为电解池，通入氧气的电极b为正极，与电极b连接的电极c为阳极，氰化锂作用下白磷在阳极失去电子发生氧化反应生成Li[P(CN)2]和锂离子，电极反应式为P4-4e-+8LiCN=4Li[P(CN)2]+4Li+，故D正确；
答案选CD。
3．（2025·河南·一模）我国福州大学和清华大学学者研制组装的乙醇电池系统具有良好的充放电循环稳定性，工作原理如图所示，可以实现污水脱硝、能源转化以及化学品合成的协同增效。下列说法错误的是
A．放电时，正极的电极反应式：
B．充电时，通过离子交换膜由左侧移向右侧
C．充放电过程中，储液罐甲的液流体系中可分离出
D．充电时，阴极的电极反应式：
【答案】B
【详解】A．由分析可知，放电时，正极的电极反应式：，A正确；
B．由分析可知，充电时通过离子交换膜由右侧移向左侧，B错误；
C．充放电过程中，分别产生氨气和醋酸，二者反应生成，故储液罐甲的液流体系中可分离出，C正确；
D．由分析可知，充电时，被还原为Zn，则阴极的电极反应式：，D正确；
故选B。
4．（2025·安徽滁州·一模）我国科学家发明了一种以和为电极材料的新型电池，内部结构如下图所示，其中①区②区③区电解质溶液的酸碱性不同。放电时电极材料转化为。下列说法错误的是
A．充电时，外电源的负极连接b电极
B．充电时，①区溶液中的向②区迁移
C．放电时，转移个电子时②区溶液增重174g
D．放电时，a电极的电极反应式为
【答案】B
【详解】A．充电时，外电源负极连接原电池负极，即连接b电极，A正确；
B．由分析知，放电时，①区溶液中的硫酸根离子向②区迁移，则充电时，硫酸根迁移方向与放电时相反，B错误；
C．由分析及电极反应式，放电时，转移2NA个电子，有2mlK+和1ml硫酸根进入②区，故②区溶液增重174g，C正确；
D．由分析，放电时，a电极的电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，D正确；
故本题选B。
5．（2025·江西萍乡·一模）一种新型的铅锂电池的充、放电示意图如图所示，下列说法错误的是
A．放电时，向电极a方向迁移
B．充电时，中Mn元素被氧化
C．放电时，正极反应式为
D．充电时，每转移1ml，a极增重103.5g
【答案】D
【详解】A．放电时，阴离子向负极迁移，由分析知放电时a极为负极，向电极a方向迁移，故A正确；
B．充电时b极为阳极， 转化为，Mn元素化合价升高，中Mn元素被氧化，故B正确；
C．有分析知放电时，b极为正极，电极反应式为：，故C正确；
D．充电时a极为阴极，电极反应式为，生成的进入电解质溶液中，外电路每转移1ml，a极质量减轻48g，D项错误；
故答案选D。
6．（2025·海南·一模）清华大学学者团队研发了一种“生物质电池”，该电池放电时产生糠酸，充电时产生糠醇，实现了供电过程中生产高附加值化学品的目的。该电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是
A．放电或充电时均需源源不断地输入糠醛
B．是充电时的阴极反应
C．每生成1ml ，理论上外电路中通过1ml电子
D．充电时的总反应：
【答案】AD
【详解】A．由分析可知，放电或充电时糠醛均被消耗，均需源源不断地输入糠醛，A正确；
B．由分析可知，充电时，右侧电极为阳极，碱性条件下C0.2Ni0.8(OH)2在阳极失去电子发生氧化反应生成和水，电极反应式为C0.2Ni0.8(OH)2-e-+OH-=+H2O，B错误；
C．由分析可知，碱性条件下在负极失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为-2e-+2OH-=+H2O，每生成1ml ，理论上外电路中通过2ml电子，C错误；
D．由分析可知，充电时和C0.2Ni0.8(OH)2反应生成和，总反应为：+2C0.2Ni0.8(OH)2=+，D正确；
故选AD。
7．（2025·湖北黄冈·二模）北京大学庞全全团队2025年在《自然》发表的研究中，开发了一种新型玻璃相硫化物固态电解质材料，其结构中引入了氧化还原活性碘，可通过氧化还原介导加速硫的固-固转化反应。该电池正极采用MOFs衍生的三维碳纳米笼(HCNC)负载硫()，负极为锂金属，电解质为LBPSI。装置示意图如下
关于该全固态锂硫电池，以下说法错误的是
A．放电时，正极反应有：
B．充电时，电路中每转移1ml电子，有16g的硫被氧化
C．固态电解质LBPSI中，通过氧化还原反应相互转化促进硫转化
D．衍生碳纳米笼的主要作用是吸附多硫化物并提供电子传导路径
【答案】B
【详解】A．放电时，正极发生还原反应，得到电子与结合生成，根据得失电子守恒和电荷守恒，正极反应式为，A正确；
B．充电时，阳极反应为，每转移16ml电子，有8mlS（即256g）被氧化，所以电路中每转移1ml电子，被氧化的硫的质量为，但这里是中的硫被氧化，不是单质硫直接被氧化，B错误；
C．由题中信息可知，固态电解质LBPSI中，通过氧化还原反应相互转化，可加速硫的固-固转化反应，C正确；
D．MOFs衍生的三维碳纳米笼(HCNC)负载硫()作正极，其具有高比表面积，能吸附多硫化物并提供电子传导路径 ，D正确；
故选B。
8．（2025·上海·三模）一种从高炉气回收制储氢物质的综合利用示意图如图所示：
1．某温度下，当吸收池中溶液的时，此时该溶液中 [已知：该温度下，，]。
2．利用电化学原理控制反应条件能将电催化还原为，电解过程中还伴随着析氢反应。
(1)阴极室发生反应为 和。
(2)若生成的电解效率为，当电路中转移时，阴极室溶液的质量增加 g[B的电解效率]。
【答案】1．4 2． 55.2
【详解】1．某温度下，当吸收池中溶液的时，此时该溶液中；
2．根据图知，该装置中使用质子交换膜，说明溶液呈酸性，则铂电极上得电子和反应生成，阴极反应式为；若生成的电解效率为80%，当电路中转移时，，生成氢气的电解效率为20％，，阴极室发生反应为和，根据电极反应式知，吸收的，生成的，生成的，所以阴极室溶液的质量增加为。
1．（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的为，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的逐步还原为。
下列说法错误的是
A．放电时，负极区游离的数目保持不变
B．放电时、还原为，理论上需要氢原子
C．充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D．充电时，电池总反应为
【答案】A
【详解】A．放电时，负极铝失去电子和氢氧根离子结合生成四羟基合铝酸根：，当转移3ml电子时，消耗，同时正极区会有通过离子交换膜进行补充，净消耗1ml，故负极区游离的数目会减少，故A错误；
B．氢原子将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，还原为，由化合价变化可知，得到8ml电子，所以理论上需要氢原子，故B正确；
C．充电时，阴离子向阳极移动，所以充电时，从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区，故C正确；
D．充电时，电池阴极反应式为，阳极反应式为，总反应为，故D正确；
答案选A。
2．（2025·广东·高考真题）一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上减少；电极材料每转移1ml电子，对应的理论容量为。下列说法错误的是
A．充电时Ⅱ为阳极
B．放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低
C．放电时负极反应为：
D．充电时16gS能提供的理论容量为
【答案】B
【详解】A．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，故充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；
B．由分析可知，放电时电极Ⅱ为正极，正极反应为：，反应消耗，溶液的pH升高，B错误；
C．由分析可知，放电时电极Ⅰ为原电池负极，负极反应为：，C正确；
D．根据放电时负极反应，可知充电时阴极反应为，每消耗16gS，即0.5mlS，转移1ml电子，据题意可知，能提供的理论容量为26.8A⋅h，D正确；
故选B。
3．（2025·北京·高考真题）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顺序依次完成实验。
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．，是因为ii中电极Ⅱ上缺少作为还原剂
C．，说明iii中电极I上有发生反应
D．，是因为电极I上吸附的量：iv>iii
【答案】D
【详解】A．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；
B．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，B正确；
C．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量氧气，c＞0，说明iii中电极I上有发生反应，C正确；
D．，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；
故选D。
4．（2025·山东·高考真题）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是
A．隔膜为阳离子交换膜
B．放电时，a极为负极
C．充电时，隔膜两侧溶液浓度均减小
D．理论上，每减少总量相应增加
【答案】BC
【详解】A．隔膜为阴离子交换膜，若为阳离子交换膜，铁离子移向左侧时会与电极反应，A错误；
B．根据分析，放电时，a极为负极，b极为正极，B正确；
C．充电时，a接电源负极，为阴极，电极反应式为Fe2++2e-=Fe，b接电源正极，为阳极，发生的电极反应式为：Fe2+-e-=Fe3+，两极的Fe2+均减少，C正确；
D．根据总反应方程式2Fe3++Fe=3Fe2+可知，Fe3+减少1ml，Fe2+增加1.5ml，D错误；
答案选BC。
5．（2025·重庆·高考真题）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
【详解】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。
6．（2025·福建·高考真题）一种无膜电合成碳酸乙烯酯()的工作原理如图。下列说法正确的是
A．电源a极为负极
B．反应中的物质的量不断减少
C．总反应为
D．“反应Ⅱ”为
【答案】C
【详解】A．由分析可知，电源a极为正极，A错误；
B．从整个反应过程来看，在电极a转化为Br2后，又经反应I、Ⅱ等量产生（反应I为：），故的物质的量未发生变化，B错误；
C．以整个电解池为研究对象，反应物为C2H4、CO2和H2O，生成物为C3H4O3和H2，总反应为，C正确；
D．“反应Ⅱ”反应物为CO2和BrCH2CH2OH，生成物为C3H4O3和，题干中“无膜”及图中阴极产生OH-可知，“反应Ⅱ”是在碱性介质中进行，故“反应Ⅱ”应为，D错误；
故选C。
7．（2025·浙江·高考真题）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(消耗转移的电子数)增大。下列说法不正确的是
A．熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率
B．充放电时，优先于通过固态电解质膜
C．放电时，随温度升高Q增大，是因为正极区转化为
D．充电时，锂电极接电源负极
【答案】C
【详解】A．由分析可知，电池总反应方程式为：或，充放电时有参与或生成，因此熔融盐中的物质的量分数影响充放电速率，A正确；
B．比的半径小，因此优先于通过固态电解质膜，B正确；
C．放电时，正极得到电子，中氧原子为-1价，中氧原子为-2价，因此随温度升高Q增大，正极区转化为，C错误；
D．充电时，锂电极为阴极，连接电源负极，D正确；
答案选C。
8．（2024·重庆·高考真题）高辛烷值的汽油可提升发动机的抗爆震性能，异构烷烃具有较高的辛烷值。
(1)在密闭容器中，(正戊烷)发生异构化反应，可同时生成(异戊烷)和(新戊烷)，其平衡常数随温度的变化如下表所示。
①体系平衡后，增加压强，反应1的平衡 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
②平衡时，和的体积比值为 。
③根据上表数据推断为吸热反应，其推断过程是 。
(2)加入后，在双功能催化剂/分子筛上发生异构化反应且选择性高，主要产物为，其反应机理如下(表示分子筛固体酸催化剂)：
对于反应，下列说法正确的是_______。
A．只能催化脱氢反应，不能催化加氢反应
B．的加入增大了平衡常数，有利于反应的进行
C．分子筛固体酸催化剂酸性越强，越有利于的形成
D．的加入促进了的加氢反应，减少了副反应的发生
(3)(四乙基铅)能提高汽油的辛烷值，可电解合成。电解池的阳极为，阴极为碳钢，电解液为溶有格氏试剂()的有机体系。
①阳极上生成的电极反应式为 。
②为了实现阴极产物的循环利用，电解一段时间后，需在阴极区不断加入适量的，其原理是 。
③为减少铅污染，被限制使用。是一种潜在替代品，其电解合成的原理如图所示(为催化剂)。总反应化学方程式为 ；外电路转移电子时，理论上可生成的物质的量为 。
【答案】(1)不移动 2 由盖斯定律可知，反应1-反应2得，根据上表数据，、、，升高温度，K值增大，反应正向进行
(2)C
(3) 阴极得到电子发生还原反应生成镁单质：，在阴极区不断加入适量的，发生反应，实现阴极产物的循环利用 0.5
【详解】（1）①反应1为气体分子数不变的反应，体系平衡后，增加压强，反应1的平衡不移动。
②由盖斯定律可知，反应1-反应2得，则平衡时，，则和的体积比值为2；
③由盖斯定律可知，反应1-反应2得，根据上表数据，、、，升高温度，K值增大，反应正向进行，则为吸热反应；
（2）A．反应为可逆反应，由图可知能催化脱氢反应，也能催化加氢反应，错误；
B．平衡常数受温度影响，的加入不改变平衡常数，错误；
C．分子筛固体酸催化剂酸性越强，氢离子浓度越大，越有利于的形成，正确；
D．的加入促进了的加氢反应，但是也会和加成，副反应也会增多，错误；
故选C；
（3）①电解池的阳极为，阳极上Pb失去电子发生氧化反应生成，电极反应式为。
②阴极得到电子发生还原反应生成镁单质：，在阴极区不断加入适量的，发生反应，实现阴极产物的循环利用；
③由图，A极二氧化碳得到电子发生还原生成CO和：，CO和再和Pt2+反应生成：，则总反应为二氧化碳和甲醇反应生成和水：；反应中电子转移为，则外电路转移电子时，理论上可生成的物质的量为0.5。
考点内容
考点分布
电化学原理的综合应用
2025河北卷，2025湖南卷，2024江西卷，2024甘肃卷，2023辽宁卷，2023全国乙卷
离子交换膜的类型及其应用
2025云南卷，2025河南卷，2024福建卷，2024重庆卷，2023河北卷，2023山东卷
电化学综合计算
2025重庆卷，2025广东卷，2024广东卷，2024湖南卷，2023广东卷，2023全国乙卷
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－===IOeq \\al(－,3)＋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)
方法与
技巧
(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余
(2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型
实例分析电解饱和食盐水
分析方法
电解饱和食盐水时，阴极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则阴极区域破坏水的电离平衡，OH－有剩余，阳极区域的Na＋穿过离子交换膜进入阴极室，与OH－结合生成NaOH，故电解食盐水中的离子交换膜是阳离子交换膜
已知反应：2CrOeq \\al(2－,4)(黄)＋2H＋Cr2Oeq \\al(2－,7)(橙)＋H2O，设计图示装置(均为惰性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7
过程
分析
电解Na2CrO4就是电解水，阴极反应：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阳极产生的H＋使2CrOeq \\al(2－,4)(黄)＋2H＋Cr2Oeq \\al(2－,7)(橙)＋H2O正向移动，根据电荷守恒的规律，Na＋经过Na＋离子交换膜向左侧迁移，推知左边为阴极，右边为阳极
装置图
过程分析
阴极的NO被还原为NHeq \\al(＋,4)：NO＋5e－＋6H＋===NHeq \\al(＋,4)＋H2O，NHeq \\al(＋,4)通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的NO被氧化为NOeq \\al(－,3)：NO－3e－＋2H2O===NOeq \\al(－,3)＋4H＋，NOeq \\al(－,3)通过阴离子交换膜进入中间室。根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3
装置图
过程分析
电解稀硫酸的阳极反应：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2POeq \\al(－,2)穿过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室
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
消耗物料
消耗量/
单价/元
22.0
2.7
13.0
4.2
Fe3+
Zn2+
Cd2+
开始沉淀pH
2.3
6.2
7.4
沉淀完全pH
3.3
8.7
9.4
实验
电极I
电极Ⅱ
电压/V
关系
i
石墨1
石墨2
a
ii
石墨1
新石墨
b
iii
新石墨
石墨2
c
iv
石墨1
石墨2
d
异构化反应
反应1
2.80
2.50
2.31
反应2
1.40
1.00
0.77