电化学原理的综合应用（复习讲义）-2026年高考化学一轮复习原卷版

第04讲电化学原理的综合应用

目录

01考情解码•命题预警....-.......................2

02体系构建•思维可视..............................3

03核心突破•靶向攻坚..............................4

考点一电化学原理的综合应用.......................................................4

知识点1二次电池的解题流程.........................................................4

知识点2原电池中判断电极...........................................................5

知识点4充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断...................................5

知识点5燃料电池电极反应式的书写...................................................6

知识点6金属腐蚀快慢的判断方法.....................................................6

知识点7电解池电极反应式的书写步骤.................................................6

恳1考向1考查电极反应与物质变化分析..................................................7

思维建模电极反应与物方变化分析

考向2考查电化学装置的回路分析与粒子移动..........................................9

思维建模回路分析与粒子移动

考向3考查电化学装置中溶液性质的变化分析..........................................11

思维建模溶液性质的变化分析

考点二离子交换膜的类型及其应用................13

知识点1离子交换膜的种类..........................................................13

知识点2离子交换膜的应用及解题流程................................................14

考向1考查离子交换膜的类型与功能识别..............................................15

思维建模离子交换膜的应用分析

考向2考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析.......................................17

思维建模离子迁移方向及膜的选择

考向3考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计......................................19

思维建模离子交换膜的应用

考点三电化学综合计算....................................................21

知识点1计算依据——三个相等......................................................21

知识点2电化学计算的三种常用方法.......................................................21

知识点3分阶段电解计算技巧.............................................................22

考向1考查守恒法在电化学计算中的应用..................................................22

思维建模电子守恒法的应用

考向2考查电化学计算中复杂动态过程分析................................................24

思维建模复杂动态过程分析

考向3考查多池串联与混合体系的电化学计算.............................................26

思维建模多池串联与混合体系的电化学计算

04真题溯源•考向感知.............................................................28

01

考情解码•命题预警

考点要求考查形式2025年2024年2023年

电化学原理的综[3选择题河北卷TI0,3分江西卷TII,3分辽宁卷T7,3分

合应用□非选择题湖南卷T9,3分甘肃卷T7,3分全国乙卷T12,6分

禽子交换膜的类0选择题云南卷T13,3分福建卷T9,3分山东卷T11,3分

型及其应用□非选择题河南卷T12,3分重庆卷T9,3分河北卷T13,3分

0选择题重庆卷T10,3分广东卷T16,3分广东卷T16,3分

电化学综合计算

□非选择题广东卷T14,3分湖南卷T10,3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，同时乜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。

复习目忌

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也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。

02

体系构建•思维可视u

读题与标记—逐字逐句读题，标记有价值信息

装置类型判断—放电为,充电为

电极名称判断放电时正极为充电时____极，负极为极

电极反应书写—放电正极反应颠倒为反应，负吸同理

离子移动与pH变

离子移动方向和区域pH变化规律

化分析

通过反应类型判断------失电子为极，得电子为极

通过电子定向移

------电子流出为极，流入为极

原电池中判断动方向判断

（电极

通过离子移动方

------阻离子向极，阳离子向极

向判断

根据电极现象判断------溶解减轻为极，析出增加为极

直接书写------列物质得失电子，看配守恒

电化学原理的间接书写------目池总反应式分解为电极反应式

综合应用

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一反应；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：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电子流出的电极为一极，电子经外电路流入一极;

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一极。

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：电极反应物一产物及得失电子数.

（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-、FhO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I,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，写出电极的一反应式。

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，要结合电池总反应法行分析。

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：阳离子一＞_极，阴离子极；

充电：阳离子一一极，阴离子一_极；

总之：阳离子一发生—反应的电极；阴离子一发生—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+202=82+2H2。①

CCh+2NaOH=Na2CO3+H2O@

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02,因电解质溶液不同，故其耳极反应也会

有所不同：

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。2-）

熔融碳酸盐（如熔融K2c03）

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一电极还是—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情性电极：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

Q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，可能是一池，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

子相同则为一池；

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。

段］考向1考查电极反应与物质变化分析

瓯（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•种胶体液流电池工作原理，下列说法不正确的是

SO：

4

[H12(VO2)12(RC6H4PO,)J-

充电H+

电解液

®罐中、z

诉(VO2%(CRC6)H4POlJT

Oil质子交换膜

A.该电池中较大离子直径约为1x10凶~1x1CT,m

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［PW12040r—©'伊"?。*］

D.放电时，若外电路转移Imol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

££

In

Li电

极

rs,

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：31-+2e-=I；

C.放电时Li+从石墨电极向In电极迁移

D.放电时每转移Imol电了丁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(QH)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(QH)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H?O解离为H，和OHZ下列说法错误的是

直流电源

A.M极电极反应式：O2+2e+2H-=2OH

B.电极电势：N>M

C.每处理6.0g甲醛，理论上有0.8molH+透过膜b

D.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO?物质的量之比为7：6

【变式训练【新技术与学科知识结合】(2025•河北•一模)用于HMF(

O

为FDCA(HO)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lmol・L」KOH作为M极电解液，使用2moi•匕富上。"乍为N极电解液。

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HMF+6OH，+6e-=4H2O+FDCA

C.理论上，随反应进行需要及时添加HNOI

D.理论上，当消耗1.5mo。时生成ImolFDCA

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Hz、

碱性环境生成OFT）;

③典型考法：新型电池（燃料电池、可充甩电池）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、）等；

②结合放电顺序分析离子反应优先级（如阳极：S2->r>Br->CP>OH-）o

考向2考/电化学装置的回路分析与粒子移动

瓯（2025•河北•模拟预测）利用电解质高选择性传递自由基阳离子，通过电解可使苯并吠喃类有机物与乙

烯基重氮化合物的3+2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3X极-电解质-Y极一负极

C.工作过程中，移向Y电极的阳离子只有

D.当制得Imol理论上电路中转移Imole

E

【变式训练1♦变载体】（2025•河南开封•三模）摄取一定量的湿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BrO；的原理如图所示。下列说法正确的是

A.电子流向：MfP—电解质溶液fRfN

B.P极上的电极反应式为BrO；-+6e+6H*=Br+3H2O

C.若电源为铅蓄电池，则N极为Pb电极

D.每处理ImolBrO,理论上阳极区溶液质量减少48g

【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

下列说法不正确的是

B.闭合K1一段时间后，电极b附近溶液变为红色

C.闭合用时，电极a为正极

D.闭合&后短时间内，电极b的电极反应：H「2e-=2FT

【变式训练3♦‘询才脑）【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。卜.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，电流由正极一负极；

（2）电解池：电子由电源负极一阴极，阳极一电源正极。

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3考查电化学装置中溶液性质的变化分析

@（2025•黑龙江大庆•模拟预测）全钮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，卜.列说法错误的是

外接电源或负载

+

惰性[T^..…%一惰性

电极1，电极

溶液c（H）=2.0mol-L

阴离子为SC4

———-——-

离子的颜色为：

2

xvoi/vo^三茅可®'二V*紫色，丫黯绿色，

VO24蓝色，VO）黄色

交换膜（只允许通过）

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6.02x1（）23个，左槽溶液中n（H+）的变化量为Imol

【变式训练1•变载体】（2025•山西・模拟预测）微生物电池除去爰水中CH3co0一的装置如图所示。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[Fe（CN）J--e"=[Fe（CN订

C.高温条件可以加快CH3coeT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）一种以二硫化钳（MoS?）作为电极催化剂的电池系统，将尾气中

NO转化为N&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H•和OH、并能定向通过）。

下列说法正确的是

NO

双极膜

A.双极膜中OFT移向Na2s0,溶液

B.M极的电极反应为Zn-2e-+2OFT=Zn（OH）2

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N&在标准状况下的体积为U.2L

【变式训练新情境】【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

电共扼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.MNO；+6H2O+8e-=NH,T+9OH'

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aLNH3时理论上逸出04（。2

思维建模溶液性质的变化分析

LpH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KN03）

类似电解不活泼金属盐（如CuClz）时，阳极析。2使pH上升，阴极析Cu使pH基本不变。

2.溶液芨原策略电解Cub。』后加CuO恢复原浓度；电解NaCl后逋HC1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

i.阳离子交换膜（只允许通过，阻止通过）

锌钢原电池

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.Cu

ud②正极反应式：_____________________

甲乙

--工③Zn?+通过阳离子交换膜进入—区

-1

1mol-L-'BM子1mobL

欠腴CuSO,(aq)④阳离子一透过阳离子交换膜-原电池—极（或电解池的一极）

7,父t

ZnSO4(aq)

2.阴离子交换膜（只允许通过，阻止通过）

-11—以P（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：_________________________________

<JJLL②阳极反应式：__________________

Pt、7Pl

三一二.

阴离子③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：______________________-

三

交换膜④阴离子一透过阴离子交换膜—电解池—极（或原电池的一极）

3.质子交换膜（只允许通过）

在微生物作用下电解有机废水（含CH.COOH）,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+T透过质子交换膜-原电池一极（或电解池的一极）

质子交换膜

4.双极膜

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H20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

双极膜

知识点2离子交换膜的应用及解题流程

第•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•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

产物因发牛反应而造成危险。

Q命Q❷

考向i考查离子交换膜的类型与功能识别

瓯（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NHQOj制备HNO,和

NH3H2O,下列说法正确的是

浓硝酸浓氨水

1

飞即ST一1t1-

稀硝酸交换膜1交换膜II稀氨水

A.导线X接外电源的负极

B.N电极的电极反应方程式为2NH：+2e-=2NH.T+%T

C.每当产生标准状况下22.4L气体A,HI室溶液的质量理论上减少4g

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CO?与

NO2制备乙酰胺（CH3coNHJ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：NO-+4e+4H,0=5OH-+NH2OH

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.CH£HO与NH20H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CO2制C0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H?O解离为H+和0HZ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40田-46.=02个+2通0

C.制得ImolCO,理论上外电路中迁移了2moi电子

D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向M电极方向迁移

【变式训练3•‘渔情境】【环境保护与学科知识结合】（2025・湖南永州•模拟预测）利用H?。?在碱性条

件下实现废水中Cr（III）的回收，格的去除率大于99.5%,其装置如图所示。下列说法正确的是

H2O2

宜流电源

产品室废水室

含Cr（I⑴的碱性废水

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2Cr（OH）3+3HQ?+4OH-=200；+8也0

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5包也0

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CW02）。

应用场景：氯碱工业中隔离阳极室（Ch）与阴极室（NaOH、H2）,防止副反应（Ch+2NaOH=NaCi+NaClO

+H2O）及爆炸风险（H2/C12混合）

2.阴离子交换膜：仅允许阴离子（如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I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0H-,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2考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析

函(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卜和OH,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正痈的是

--------------IW1--------------

OO0O

II1H-W-HBr

铅HO-C-C-H2

电，（乙醛酸）

极OO

HO-（5-d-OHHOWE

（乙二酸）（乙醛酸）

饱和乙二酸溶液双极膜乙二醛+KBi•溶液

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

H()—C—C—OHH()—C—C—H

C.制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了4mol电子

D.双极膜中间层中的不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(TFS»为电解质，电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CCh还原产物为MgCzO」.

下列说法错误的是

阳

多孔

离

（TFSI）-碳纳

Mg2子

Mg'（TFSiy）米智

电交

Mg"电极

极换Mgcq（s）J

膜

PDAPDA

A.放电时，多孔碳纳米管电极反应为Mg2++2CCh+2e—=MgCzO4

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1mol电子，理论上可转化ImolCCh

【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CO?

,、〃（生成B所用电子）

转化为乙烯，实验装置如图所示［己知：电解效率〃（B）=〃/通过电极的电子jxlOO%］。其中双极膜是由阳膜

和阴膜制成的亚合膜，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

双极膜?

\

惰

惰

性

性

电

电

极

极

八b

KOH溶液

A.电解池工作时，双极膜中HzO电离出的H+流向电极a

B.纳米Cu催化剂上发生的反应为2CO+8e-+6H2O=C2H4+8OFT

C.若乙烯的电解效率为60%,电路中通过Imol电子时，产生0.06mol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•‘而情面一】【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

------R

电源一口

产甲烷菌

中间隔膜

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16moi电子时，b电极产生的甲烷气体少于32g

D.H1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：阳离子一阴极，阴离子一阳极；原电池：阳离子一正极，阴离子一负极。

（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0H-,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一选择阳膜）

2.膜的选择依据

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C12接触NaOH

平衡电荷+调控pH双极膜次磷酸（H3P02）制备

定向传递H+质子交换膜CO2电解制HCOOH

考向3考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计

瓯（2025.贵州毕节•二模）一种装载Sn双原子双层带电膜（EM）电极材料可将硝酸盐还原为N2,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pH减小

B.阴极发生的反应为2NO；+10e+12H*=N2T+6H2O

C.相同条件下，阴阳两极产生气体的体积比为5:2

D.带电膜阳极上的游离氯可将NH,氧化为N?

【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，电解时羽极生成气体的速率为xmolh1,下列说法

错误的是

ab

电源

惰

惰

性

性CuCl,

电

电乙烯

NaOHNaCl合成室

极

极

溶液M溶液N1,2-二氯乙烷

CuCl

离子交换金I离心换膜II

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H为阳离子交换膜

C.合成室内发生的反应为CH2=CH2+2CUC12^CH2C1CH2C1+2CUC1

D.中间室补充NaCl的速率为2xmolh-1

【变式训练2•变考法】（2025•浙江绍兴•模拟预测）工业上以氨基丙醉（H2NCH2CH2CH2OH）和乙二酸为

原料电解，制备氨基丙酸和乙醛酸（HOOCCHO）。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

—直流电源一

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+H20-4e-H2NCH2CH2COOH+4H

【变式训练3•‘形情境】【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

Na2FeO4,工作原理如图1所示。已知：Na?FeO4只在强碱性条件下稳定。下列说法不亚硕的

图1图2

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：Fe-6e+8OH=FeO；-4-4H2O

C.由图2可知，N点Na?FeO4浓度低是由于c（OH）过高，铁电极上可能有F&OH%生成

D.电解产生6.72LH?（标况）时，电路中转移电子数目为0.6$

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+由阳极室一阴极室，与OH一结合生成NaOH5o②阻止进入阴极室，避免生

成NaClO杂质。③防止也与。2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H2P6-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

2

（1）废水处理：阴离子交换膜回收重金属离子（如CrO4）。

（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

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—O

2.同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数一o

3.串联电路中的各个电极反应得、失电子数一。

上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失甩子数要一，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己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4mole为桥梁可构建如下关系式：

4

2Q2（B=2、12）〜02〜2H2〜2Cu〜4Ag，M

■WJ..................."

阳极产物阴极产物

（式中M为金属,〃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=N和Q=〃（e-）xNAX1.60xl（T9c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：o

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

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

考向1考查守恒法在电化学计算中的应用

瓯|（2025•河北•模拟预测）二箱化氯（CO?）气体是一种对环境无二次污染的高效水处理剂。催化电解

NaCIO?制备CIO2的装置示意图如图所示。下列说法不正确的是

电源

电

极

b

应

化反

生