文档内容
备战2025年高考化学【二轮·突破提升】专题复习讲义
专题18 新型电化学装置及其应用
讲义包含四部分：把握命题方向►精选高考真题►高效解题策略►各地最新模拟
电化学是高考的热点，试题的背景较为新颖。近年的高考通常以新型燃料电池、比能量高的新型电池
为载体，考查原电池的工作原理，电解池的原理与物质的制备、金属的提纯、金属的防护等。复习时建议
关注以下几点：
(1)电极的判断、电极反应式的书写。
(2)电解质溶液pH的判断、电化学中的计算。
(3)隔膜电池中交换膜种类的判断、隔膜的作用。
(4)新型燃料电池、新型可充电电池的工作原理。
(5)利用电化学原理进行金属的防腐。
预计2025年高考选择题中，仍然以某一个新型电池为背景考查电化学知识，结合物质的制备、废弃物
的处理等内容进行考察，电极反应方程式的书写或正误判断、离子移动的方向、电极产物种类的判断与量
的计算等仍是考察的重点。
1．（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
2．（2024·广西·高考真题）某新型钠离子二次电池(如图)用溶解了NaPF 的二甲氧基乙烷作电解质溶液。
6放电时嵌入PbSe中的Na变成Na+后脱嵌。下列说法错误的是
A．外电路通过1mol电子时，理论上两电极质量变化的差值为23g
B．充电时，阳极电极反应为：
C．放电一段时间后，电解质溶液中的Na+浓度基本保持不变
D．电解质溶液不能用NaPF 的水溶液替换
6
3．（2024·福建·高考真题）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2molLi
D．放电时总反应：
4．（2024·江西·高考真题）我国学者发明了一种新型多功能甲醛﹣硝酸盐电池，可同时处理废水中的甲醛
和硝酸根离子(如图)。下列说法正确的是A．CuAg电极反应为2HCHO+2H O﹣4e﹣═2HCOO﹣+H ↑+2OH﹣
2 2
B．CuRu电极反应为 6HO+8e﹣═NH ↑+9OH﹣
2 3
C．放电过程中，OH﹣通过质子交换膜从左室传递到右室
D．处理废水过程中溶液pH不变，无需补加KOH
5．（2024·浙江·高考真题）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图
为两种对海水中钢闸门的防腐措施示意图：
下列说法正确的是
A．图1、图2中，阳极材料本身均失去电子
B．图2中，外加电压偏高时，钢闸门表面可发生反应：
C．图2中，外加电压保持恒定不变，有利于提高对钢闸门的防护效果
D．图1、图2中，当钢闸门表面的腐蚀电流为零时，钢闸门、阳极均不发生化学反应
6．（2024·江苏·高考真题）碱性锌锰电池的总反应为 ，电池构造示意
图如图所示。下列有关说法正确的是A．电池工作时， 发生氧化反应
B．电池工作时， 通过隔膜向正极移动
C．环境温度过低，不利于电池放电
D．反应中每生成 ，转移电子数为
7．（2024·新课标卷·高考真题）一种可植入体内的微型电池工作原理如图所示，通过CuO催化消耗血糖
发电，从而控制血糖浓度。当传感器检测到血糖浓度高于标准，电池启动。血糖浓度下降至标准，电池停
止工作。(血糖浓度以葡萄糖浓度计)
电池工作时，下列叙述错误的是
A．电池总反应为
B．b电极上CuO通过Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互转变起催化作用
C．消耗18mg葡萄糖，理论上a电极有0.4mmol电子流入
D．两电极间血液中的 在电场驱动下的迁移方向为b→a
8．（2024·全国甲卷·高考真题）科学家使用 研制了一种 可充电电池(如图所示)。电池工
作一段时间后， 电极上检测到 和少量 。下列叙述正确的是A．充电时， 向阳极方向迁移
B．充电时，会发生反应
C．放电时，正极反应有
D．放电时， 电极质量减少 ， 电极生成了
9．（2024·安徽·高考真题）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以
(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和 为电极，以 和 混合液为电解质溶液。下
列说法错误的是
A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为：
C．充电时，阴极被还原的 主要来自
D．放电时，消耗 ，理论上转移 电子
10．（2024·浙江·高考真题）破损的镀锌铁皮在氨水中发生电化学腐蚀，生成 和 ，下列说
法不正确的是
A．氨水浓度越大，腐蚀趋势越大
B．随着腐蚀的进行，溶液 变大
C．铁电极上的电极反应式为：D．每生成标准状况下 ，消耗
11．（2024·北京·高考真题）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正
确的是
A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时， 向负极方向移动
C． 发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为
12．（2023·辽宁·高考真题）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧 通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：
13．（2024·重庆·高考真题）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
14．（2024·广东·高考真题）一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程
中，下列说法不正确的是
A．阳极反应：
B．阴极区溶液中 浓度逐渐升高
C．理论上每消耗 ，阳极室溶液减少
D．理论上每消耗 ，阴极室物质最多增加
15．（2024·湖南·高考真题）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
16．（2024·山东·高考真题）以不同材料修饰的 为电极，一定浓度的 溶液为电解液，采用电解和催
化相结合的循环方式，可实现高效制 和 ，装置如图所示。下列说法错误的是A．电极a连接电源负极
B．加入Y的目的是补充
C．电解总反应式为
D．催化阶段反应产物物质的量之比
17．（2024·湖北·高考真题）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
18．（2024·吉林·高考真题）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合 高效制 的方法，装置如图所示。部分反应机理为：
。下列说法错误的是
A．相同电量下 理论产量是传统电解水的1.5倍
B．阴极反应：
C．电解时 通过阴离子交换膜向b极方向移动
D．阳极反应：
19．（2023·辽宁·高考真题）某无隔膜流动海水电解法制 的装置如下图所示，其中高选择性催化剂
可抑制 产生。下列说法正确的是
A．b端电势高于a端电势 B．理论上转移 生成
C．电解后海水 下降 D．阳极发生：
20．（2024·广东·高考真题）我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域
使用，其钢铁外壳镶嵌了锌块，以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是
A．钢铁外壳为负极 B．镶嵌的锌块可永久使用
C．该法为外加电流法 D．锌发生反应：【策略1】掌握原电池的原理及应用
1．原电池正、负极的判断方法
【注意】
①活泼性强的金属不一定作负极，对于某些原电池，如镁、铝和 NaOH溶液组成的原电池，Al作负
极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式
——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。
总反应 Cu＋4H＋＋2NO===Cu2＋＋2NO ↑＋2HO
2 2
Al——Cu (浓硝酸) 负极反应 Cu－2e－===Cu2＋
正极反应 4H＋＋2NO＋2e－===2NO ↑＋2HO
2 2
总反应 2Al＋2HO＋2OH－===2AlO－＋3H↑
2 2 2
Al——Mg (NaOH溶液) 负极反应 2Al－6e－＋8OH－===2AlO－＋4HO
2 2
正极反应 6HO＋6e－===3H↑＋6OH－
2 2
②电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。
③自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可以是电极与溶解的 O 等发生反
2
应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。
2．原电池原理的应用
(1)设计制作化学电源例：根据反应2FeCl ＋Cu===2FeCl ＋CuCl 设计原电池：
3 2 2
①不含盐桥 ②含盐桥
负极：Cu－2e－===Cu2＋
正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(2)加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率增大。如在 Zn与稀硫酸反应时加入少量
CuSO 溶液构成原电池，反应速率增大。
4
(3)比较金属的活动性强弱
原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属导体)作正极。
(4)用于金属的防护
使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导
线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
【策略2】熟悉常见的化学电源
1．一次电池——干电池
(1)碱性锌锰电池碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO ，电解质是KOH，其电极反应如下：
2
总反应：Zn＋2MnO ＋2HO===2MnO(OH)＋Zn(OH) 。
2 2 2
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH) ；
2
正极：2MnO ＋2e－＋2HO===2MnO(OH)＋2OH－；
2 2
特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。
(2)银锌电池
银锌电池的负极是Zn，正极是Ag O，电解质是KOH，其电极反应如下：
2
总反应：Zn＋Ag O＋HO===Zn(OH) ＋2Ag。
2 2 2
负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH) ；
2
正极：Ag O＋2e－＋HO===2Ag＋2OH－；
2 2
特点：比能量大、电压稳定、储存时间长。
2．二次电池——充电电池或蓄电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称为可充电电池或蓄电池。
(1)铅酸蓄电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，由两组栅状极板交替排列而成，负极材料是 Pb，正极材料是
PbO ，电解质溶液为稀HSO ，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。
2 2 4
铅酸蓄电池总反应：Pb＋PbO ＋2HSO 2PbSO ＋2HO
2 2 4 4 2
①放电时的反应（原电池）
负极：Pb＋SO－2e－===PbSO；
4
正极：PbO ＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO＋2HO。
2 4 2
②充电时的反应（电解池）
阴极：PbSO ＋2e－===Pb＋SO；
4
阳极：PbSO ＋2HO－2e－===PbO＋4H＋＋SO。
4 2 2
(2)锂离子电池
一种锂离子电池，其负极材料为嵌锂石墨(LiC)，正极材料为 LiCoO (钴酸锂)，电解质溶液为
x y 2
LiPF (六氟磷酸锂)的碳酸酯溶液(无水)。放电时，Li＋从石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中，充电
6时，Li＋从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。这样在放电、充电时，锂离子往返于电池
的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。
其其放电时电极反应式为
总反应为LiC＋Li CoO LiCoO ＋C，
x y 1－x 2 2 y
①放电时的反应（原电池）
负极：LiC－xe－===xLi＋＋C；
x y y
正极：Li CoO＋xLi＋＋xe－===LiCoO。
1－x 2 2
②充电时的反应（电解池）
阴极：xLi＋＋C+xe－===LiC；
y x y
阳极：LiCoO －xe－===Li CoO＋xLi＋。
2 1－x 2
3．分析可充电电池问题“三注意”
(1)放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
(2)充电电池需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。
(3)充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应恰与放电时的正极反应相反，充电
时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。故二次电池充电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，
可充电电池的负极连接外接电源的负极。简单记为“正接正、负接负”。
(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。
(5)书写化学电源的电极反应式和总反应方程式时，关键是抓住氧化产物和还原产物的存在形式。
4．“高效、环境友好”的燃料电池①特点：连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能，电能转
化率超过80%，由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。燃
料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。通入
负极的物质为燃料，通入正极的物质一般为氧气。
②燃料电池常用的燃料：理论上来说，所有的燃烧反应均可设计成
燃料电池，所以燃料电池的燃料包括H 、CO、水煤气(CO和H)、烃(如
2 2
CH、C H)、醇(如CHOH)、肼(N H)、醚类(如CHOCH )、氨(NH )等。
4 2 6 3 2 4 3 3 3
如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
③燃料电池常用的电解质：
a. 酸性电解质溶液，如HSO 溶液，O2－在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H＋，生成HO；
2 4 2
b. 碱性电解质溶液，如NaOH溶液，O2－在水溶液中不存在，在碱性环境结合HO，生成OH－；
2
c. 中性电解质溶液，如NaCl溶液，O2－在水溶液中不存在，在中性环境结合HO，生成OH－；
2
d. 熔融氧化物：存在O2－。
e. 熔融碳酸盐，如KCO 等，一般利用电解质的阴离子配平电荷。
2 3
④燃料电池电极反应式书写的常用方法
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：
CH＋2O===CO ＋2HO ①
4 2 2 2
CO＋2NaOH===Na CO＋HO ②
2 2 3 2
①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH＋2O＋2NaOH===Na CO＋3HO，其离子方程式为CH＋
4 2 2 3 2 4
2O＋2OH－===CO＋3HO。
2 2
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O ，因电解质溶液不同，故其电极反应
2
也会有所不同：
燃料电池电解质 正极反应式
酸性电解质 O＋4H＋＋4e－===2H O
2 2
碱性电解质 O＋2HO＋4e－===4OH－
2 2
固体电解质(高温下能传导O2－) O＋4e－===2O2－
2
熔融碳酸盐(如熔融KCO) O＋2CO＋4e－===2CO
2 3 2 2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，注意在将两个反应式相减时，要
约去正极的反应物O。
2
【策略3】掌握常考的新型化学电源
1．锂电池与锂离子电池
（1）锂电池
锂电池是一类由金属锂或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。工作时金属锂失去电子被
氧化为Li＋，负极反应均为Li－e－===Li＋，负极生成的Li＋经过电解质定向移动到正极。
（2）锂离子二次电池
①锂离子电池基于电化学“嵌入/脱嵌”反应原理，替代了传统的“氧化—还原”原理；在两极形成的
电压降的驱动下，Li＋可以从电极材料提供的“空间”中“嵌入”或“脱嵌”。
②锂离子电池充电时阴极反应式一般为C ＋xLi＋＋xe－===LiC ；放电时负极反应是充电时阴极反应的
6 x 6
逆过程：LiC －xe－===C ＋xLi＋。
x 6 6
③锂离子电池的正极材料一般为含 Li＋的化合物，目前已商业化的正极材料有 LiFePO 、LiCoO 、
4 2
LiMn O 等。
2 4
总反应
Li CoO＋LiC LiCoO ＋C (x＜1)
1－x 2 x 6 2 6
钴酸锂电池
负极反应 LiC －xe－===xLi＋＋C
x 6 6
正极反应 Li CoO＋xe－＋xLi＋===LiCoO
1－x 2 2
总反应
FePO ＋Li LiFePO
4 4
磷酸铁锂电
池 负极反应 Li－e－===Li＋
正极反应 FePO ＋Li＋＋e－===LiFePO
4 4
总反应
LixC6＋Li3-xNiCoMnO6 C6＋Li3NiCoMnO6
锰酸锂电池
负极反应 LiC －xe－===xLi＋＋C
x 6 6
正极反应 Li3-xNiCoMnO6 ＋xe－＋xLi＋===Li3NiCoMnO6
总反应 xLi＋LiV O===Li VO
3 8 1＋x 3 8
锂钒氧化物
负极反应 xLi－xe－=== xLi＋
电池
正极反应 xLi＋＋LiV O＋xe－===Li VO
3 8 1＋x 3 8
2．微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在
负极室厌氧环境下，有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递，并通过外电路传递到正极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到正
极，氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
3．物质循环转化型电池
根据物质转化中，元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域，阴离子移向负极区域)判断
电池的正、负极，是分析该电池的关键。
4．浓差电池
（1）在浓差电池中，为了限定某些离子的移动，常涉及到“离子交换膜”。
①常见的离子交换膜
阳离子交换膜 只允许阳离子(包括H＋)通过
阴离子交换膜 只允许阴离子通过
质子交换膜 只允许H＋通过
②离子交换膜的作用
a. 能将两极区隔离，阻止两极物质发生化学反应。
b. 能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
③离子交换膜的选择依据：离子的定向移动。
（2）“浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差，离子均是由“高
浓度”移向“低浓度”，依据阴离子移向负极区域，阳离子移向正极区域判断电池的正、负极，这是解题
的关键。
【策略4】熟练掌握电解池的原理及应用
1．电解过程的三个流向
①电子流向：电源负极→电解池阴极；电解池的阳极→电源的正极；
②离子流向：阳离子→电解池的阴极，阴离子→电解池的阳极。
③电流方向：电源正极→电解池阳极→电解质溶液→阴极→负极。
2．阴、阳两极上的放电顺序
在阳极上阴离子失去电子发生氧化反应，在阴极上阳离子得到电子发生还原反应的过程叫放电。离子
的放电顺序取决于离子本身的性质即离子得失电子的能力，另外也与离子的浓度及电极材料有关。
(1)阴极：阴极上放电的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。
阳 离 子 放 电 顺 序 为 Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+( 指 酸 电 离 的 )>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+( 指 水 电 离
的)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。(在溶液中Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等是不会在阴极上放电的，但在熔
融状态下的物质中会放电)(2)阳极：
①若是活性电极(银以前包括银在内的金属)作阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应，电极被
溶解变成离子而进入溶液，溶液中的阴离子不能失电子；
②若是惰性电极(如：Pt、石墨、Au等)作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电，常见阴离子的放电顺序
为：金属(Au、Pt除外)电极>S2－>SO2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。
3
(3)阴、阳极放电后的产物
S2 I Br Cl
反应物 阴极金属阳离子(H+) 阳极活性金属电极 OH－
－ － － －
产物 金属(H ) 金属离子 S I Br Cl O、HO
2 2 2 2 2 2
3．电解后电解质溶液的复原
电解后电解质溶液复原遵循“少什么补什么”原则，先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应，再
将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：
①NaCl溶液：通HCl气体(不能加盐酸)；
②AgNO 溶液：加Ag O固体；
3 2
③CuCl 溶液：加CuCl 固体；
2 2
④KNO 溶液：加HO；
3 2
⑤CuSO 溶液：加CuO或CuCO[不能加Cu O、Cu(OH) 、Cu (OH) CO]。
4 3 2 2 2 2 3
4．电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
电镀是一种特殊的电解，要求镀件必须作阴极，镀层金属作阳极，含镀层金属离子的可溶性盐溶液作
电解质溶液（作为电镀液）。在直流电的作用下，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极
获得电子被还原成金属，在镀件表面覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。
特征：①阳极本身放电被氧化，不断溶解；
②宏观上看无新物质生成；
③电解液的总量、浓度、pH均不变。
④阳极减少的质量和阴极增加的质量相等。
电镀
示意图
电极反应 阳极 Cu－2e－===Cu2＋阴极 Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化 CuSO 溶液的浓度不变
4
5．电解精炼粗铜：
① 阳极材料是粗铜，阴极材料是精铜，电解质溶液是 CuSO 溶液 （ 或 Cu(NO ) 溶液 ） 。
4 3 2
②粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种杂质，当含杂质的铜在阳极不断溶解时，位于金属活动
性顺序铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时放电：
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋，
位于金属活动性顺序铜之后的金、银等金属杂质，因为失去电子能力比Cu弱，难以在阳极失去电子
变成阳离子溶解下来，而以 阳极泥的形式沉积下来， 阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料 ，这样可
得符合电气工业要求的纯度达99.95%～99.98%的铜。
在阴极，由于溶液中的Zn2+、Fe2+、Ni2+、H+等离子得到电子的能力均比Cu2+弱，且物质的量浓度均比
Cu2+小，所以只有Cu2+在阴极获得电子而析出Cu，这样，在阴极就得到了纯铜。
③长时间电解后，CuSO 溶液的浓度变小 ， 电解质溶液必须补充。
4
④阳极减少的质量和阴极增加的质量不相等；
电解精炼铜
示意图
Zn－2e－= Zn2+、Fe－2e－= Fe2+、
阳极
电极反应 Ni－2e－= Ni2+、Cu－2e－= Cu2＋。
阴极 Cu2＋＋2e－===Cu
电解质溶液的浓度变化 CuSO 溶液的浓度变小
4
【微点拨】电解精炼中，比需要精炼的金属活泼的杂质溶解，而不比需要精炼的金属活泼的杂质会沉积
(如：精炼镍时Cu也会沉积)。
6．氯碱工业——电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业，其设备装置如下：
阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl↑，阴极室中的电极反应：2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，阴极区H
2 2 2
＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减小，为保持电荷守
恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶液。
装置 离子交换膜电解槽
阳极 钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)：2Cl－－2e－===Cl↑(氧化反应)；
2
阴极 碳钢网：2HO＋2e－===H ↑＋2OH－(还原反应)。
2 2
①化学方程式：2NaCl＋2HO=====2NaOH＋H↑＋Cl↑。
2 2 2
总反应
②离子方程式：2Cl－＋2HO=====2OH－＋H↑＋Cl↑。
2 2 2
①只允许阳离子通过，阻止Cl 、H 、OH－通过，这样既能防止阴极产
2 2
生的H 和阳极产生的Cl 相混合而引起爆炸，又能避免Cl 和NaOH溶
2 2 2
阳离子交换膜
液反应Cl＋2OH－===Cl－＋ClO－＋HO而影响烧碱的质量。
2 2
②将电解槽隔成阳极室和阴极室。
a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和 NaCl溶液；含少量
加入物质
NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl、H。
2 2
7．电解计算中常用的方法
(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)根据得失电子守恒计算
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4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：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。
【策略5】牢记金属的腐蚀与防护方法
1．化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类型 化学腐蚀 电化学腐蚀
金属与其表面接触的一些物质(如O、 不纯金属与电解质溶液接触发生原
2
条件
Cl、SO 等)直接反应而引起的腐蚀 电池反应
2 2
现象 电流产生 有微弱电流产生
本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化
联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍
2．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较
以钢铁的腐蚀为例进行分析：
类型 析氢腐蚀(腐蚀过程中不断有氢气放出) 吸氧腐蚀(反应过程吸收氧气)
水膜酸性较强(pH≤4.3)，如：NH Cl溶 水膜酸性很弱或呈中性，且溶有一定
4
条件
液、稀HSO 等 量氧气
2 4
负极 Fe－2e－===Fe2＋
电极
反应
正极 2H＋＋2e－===H ↑ O＋2HO＋4e－===4OH－
2 2 2
总反应式 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H↑ 2Fe＋O＋2HO===2Fe(OH)
2 2 2 2
①钢铁暴露在潮湿空气中主要发生的是吸氧腐蚀，铁锈的形成过程中主要发生的
反应为：
4Fe(OH) ＋O＋2HO===4Fe(OH) ，
2 2 2 3
2Fe(OH) ===Fe O·xHO(铁锈)＋(3－x)H O。
3 2 3 2 2
易错提醒
②纯度越高的金属，腐蚀得越慢。
③不纯的金属或合金，在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下
的腐蚀速率。
④两种腐蚀正极的现象不同：析氢腐蚀正极产生H，气体压强变大，pH增大；
2
吸氧腐蚀正极吸收O，气体压强变小，pH增大。
2联系 吸氧腐蚀更普遍
3．金属的防护
(1)电化学保护法
①牺牲阳极法——原电池原理
a．负极：比被保护金属活泼的金属；
b．正极：被保护的金属设备。
②外加电流法——电解原理
a．阴极：被保护的金属设备；
b．阳极：惰性金属。
【策略6】能进行隔膜多室电池装置的分析
1．电化学中的离子交换膜
(1)离子交换膜的种类及作用
阳离子交换膜 只允许阳离子透过，不允许阴离子或某些分子透过
阴离子交换膜 只允许阴离子透过，不允许阳离子或某些分子透过
质子交换膜 只允许H＋透过，不允许其他阳离子和阴离子透过
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
双极膜 膜复合层间的HO解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移
2
动，作为H＋和OH－的离子源
(2)离子交换膜的功能：选择性透过离子，平衡电荷，形成闭合回路。
(3)离子交换膜的应用
①隔离某些物质，防止发生反应。
②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)。
③物质分离、提纯。
2．含膜电解池装置分析
(1)两室电解池：
例如，工业上利用如图两室电解装置制备烧碱：阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl↑，
2
阴极室中的电极反应：2HO＋2e－===H ↑＋2OH－，
2 2
阴极区H＋放电，破坏了水的电离平衡，使OH－浓度增大，阳极区Cl－放电，使溶液中的c(Cl－)减
小，为保持电荷守恒，阳极室中的Na＋通过阳离子交换膜与阴极室中生成的OH－结合，得到浓的NaOH溶
液。利用这种方法制备物质，纯度较高，基本没有杂质。
阳离子交换膜的作用：只允许Na＋通过，而阻止阴离子(Cl－)和气体(Cl )通过。这样既防止了两极产生
2
的H 和Cl 混合爆炸，又避免了Cl 和阴极产生的NaOH反应生成NaClO而影响烧碱的质量。
2 2 2
(2)三室电解池
例如，利用三室电解装置制备NH NO ，其工作原理如图所示。
4 3
阴极的NO被还原为NH：NO＋5e－＋6H＋===NH＋HO，NH通过阳离子交换膜进入中间室；
2
阳极的NO被氧化为NO：NO－3e－＋2HO===NO＋4H＋，NO通过阴离子交换膜进入中间室。
2
根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7HO=====3NH NO ＋2HNO ，为使电解产物全
2 4 3 3
部转化为NH NO ，补充适量NH 可以使电解产生的HNO 转化为NH NO 。
4 3 3 3 4 3
(3)多室电解池
例如，“四室电渗析法”制备HPO (次磷酸)，其工作原理如图所示：
3 2电解稀硫酸的阳极反应：2HO－4e－===O ↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室
2 2
中的HPO穿过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质HPO ；
2 3 2
电解NaOH稀溶液的阴极反应：4HO＋4e－===2H ↑＋4OH－，原料室中的Na＋通过阳离子交换膜进入
2 2
阴极室，可得副产品NaOH。
(4)电渗析法
将含AB 的废水再生为HB和A(OH) 的原
n m n m
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。
1．（2024·广东湛江·一模）镁合金中添加稀土元素会形成一种长周期堆垛有序( )结构，这种特殊结
构可以显著提高镁合金的耐腐蚀性能。下列说法正确的是
A．该防腐蚀保护法为外加电流法
B．镁合金被腐蚀时， 发生氧化反应
C．负极反应可能为：
D．添加 、 等金属一定也能提升镁合金的耐腐蚀性
2．（2024·上海·三模）在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是A．与纯铁相比，钢铁的硬度大，熔点高
B．金属 的活动性比 的活动性弱
C．钢铁设施表面因积累大量电子而被保护
D．没有金属 时，钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快
3．（2024·浙江·模拟预测）城镇地面下常埋有纵横交错的金属管道，当金属管道或铁轨在潮湿土壤中形成
电流回路时，就会引起这些金属制品的腐蚀。为了防止这类腐蚀的发生，某同学设计图所示的装置。下列
有关说法中正确的是
A．电流由 经过导线流向钢铁制品
B． 块表面随着时间的进行，会有 产生
C．钢铁管道与电源正极相连的保护法是外加电流保护法
D．应选用电阻率小的导体，比如 来避免能量损耗
4．（2024·湖北·一模）港珠澳大桥的设计使用寿命高达120年，主要的防腐方法有：①钢梁上安装铝片；
②使用高性能富锌(富含锌粉)底漆；③使用高附着性防腐涂料；④预留钢铁腐蚀量。下列分析不合理的是
A．若将钢梁与直流负极相连，也可减慢腐蚀速率
B．防腐过程中铝和锌均作为负极，失去电子
C．方法①②③只能减缓钢铁腐蚀，未能完全消除
D．钢梁在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
5．（2024·河南·模拟预测）利用如图电化学装置可将 转化为 ，同时获得 。下列说法错误的是
A．催化电极Ⅱ与电源的正极相连
B．工作时，质子通过交换膜由催化电极Ⅱ室移向催化电极Ⅰ室
C．催化电极Ⅰ的电极反应式：
D．理论上每消耗 ，生成
6．（2024·浙江·模拟预测）目前新能源汽车多采用三元锂电池，某三元锂电池的工作原理如图所示，下列
说法正确的是
A．充电时，需连接 ， ，且B极为阴极
B．放电时，A极发生的反应为：
C．放电时，电子流向为A极→用电器→B极→电解质溶液→A极
D．外电路每通过 时，通过隔膜的 质量为
7．（2024·北京·模拟预测）我国科学家在可充放电式锌-空气电池研究方面取得重大进展。电池原理如图
所示，该电池的核心组分是驱动氧化还原反应(ORR)和析氧反应(OER)的双功能催化剂，KOH溶液为电解
质溶液，放电的总反应式为2Zn+O +4OH-+2H O=2[Zn(OH) ]2-。下列有关说法不正确的是
2 2 4A．放电时电解质溶液中K+向正极移动
B．放电时锌电池负极反应为Zn-2e-+4OH-=[Zn(OH) ]2-
4
C．充电时催化剂降低析氧反应(OER)的活化能
D．充电时阴极生成6.5gZn的同时阳极产生2.24LO (标准状况)
2
8．（2024·湖南永州·模拟预测）利用电解原理，采用中性红试剂直接捕获空气中的二氧化碳的装置图如
下：
已知：中性红NR： ， ：
下列说法不正确的是
A．若用铅蓄电池进行电解，a极接铅蓄电池的Pb极
B．电解时，b极的电极反应式为：
C．装置中离子交换膜为阳离子交换膜
D．左储液罐发生反应的离子方程式为：
9．（2024·江西·一模）水系电池具有成本低廉、安全性高等优点，某水系碱性镍-锌二次电池的工作原理
如图所示。下列叙述错误的是
A．放电时，a极为负极
B．放电时，b极反应式为
C．充电时，b极与电源正极连接
D．充电时，a极生成 时转移 电子
10．（2024·广西·模拟预测）利用下图所示装置可合成己二腈[ ]。充电时生成己二腈，放电
时生成 ，其中a、b是互为反置的双极膜，双极膜中的 会解离出 和 向两极移动。下列说法
正确的是
A．放电时M极为负极，发生氧化反应
B．放电时，双极膜中 向N极移动
C．放电时，每生成 ，双极膜解离
D．充电时，N极的电极反应式为
11．（2024·吉林长春·一模）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以
Zn−TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO 和KI混合液为电解质
4
溶液。下列说法错误的是A．标注框内所示结构中存在共价键和配位键
B．电池总反应为： +Zn Zn2++3I−
C．充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自电解质溶液
D．放电时，外电路转移0.2mol电子，理论上电池负极消耗6.5gZn
12．（2024·陕西榆林·一模）新型太阳能氢气面板可以直接从空气中提取水、利用光电解水产生氢气，将
氢气储存，可用于燃料电池。工作原理如图所示：
下列说法不正确的是
A．太阳能电池光伏板工作原理与硅原子电子跃迁有关
B．电解水的阳极反应是
C．燃料电池的正极反应是
D．燃料电池生成的水从负极一侧流场板层排出
13．（2024·江西上饶·模拟预测）科学家成功研制出一种可在一分钟内完成充放电的超常性能铝离子电
池。该电池内部的 和有机阳离子构成电解质溶液，其放电工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．放电时，铝为负极，石墨为正极
B．充电时， 向石墨电极移动
C．放电时，负极的电极反应式为
D．充电时，电子从石墨电极直接经导线流入铝电极，然后再经电解质溶液流回石墨电极
14．（2024·浙江·模拟预测）一种清洁、低成本的氯碱工业双联装置工作原理如图所示，浓缩海水可以造
成溶液中离子浓度差异，使离子从高浓度区域向低浓度区域迁移，从而产生离子电流。下列说法不正确的
是
A．电极Y为负极，可以在X、Z电极上收集到H
2
B．与传统氯碱工业相比，该双联装置的优点是可避免使用离子交换膜
C．装置Ⅱ中的电极质量每变化mg，装置I中可制得 LiCl
D．随着装置的运行，电极Z附近溶液的pH增大，电极W附近有白色沉淀出现
15．（2024·全国·模拟预测）我国科学家发明了一种新型短路膜电池，利用 分离 的装置如图所示。
下列说法中正确的是A．正极反应为
B．正极反应消耗22.4L ，理论上需要转移2mol电子
C．该装置用于空气中 的捕获， 最终由出口A流出
D．该电池中电子由负极经短路膜流向正极
16．（2024·四川达州·一模）碱性锌锰干电池的总反应为： ，电池构
造示意图如图所示。下列有关说法正确的是
A． 电极电势高
B．电池工作时， 被氧化
C．电池工作时， 通过隔膜向正极移动
D．反应中每生成 ，消耗
17．（2025·河北·模拟预测）清华大学尹斓副教授、熊巍博士提出了一种可完全生物降解的锌-钼( )
原电池，是实现生物可吸收电子药物的重要电源，结构如图所示。已知电池使用过程中在 表面形成一
层 薄膜，下列说法正确的是A． 作原电池负极，其质量逐渐减小
B．该电池在放电过程中，水凝胶的 不变
C． 表面发生的电极反应：
D．电路中转移 电子时，理论上消耗
18．（2025·河南·模拟预测）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．充电时，电极b为阳极
B．充电时，阳极附近溶液的pH增大
C．放电时，负极的电极反应：
D．放电时，溶液中 向电极b方向迁移
19．（2025·福建泉州·模拟预测）一种 打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收 溶液的
有机高聚物为固态电解质，电池总反应为：
。下列说法不正确的是
A．放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极B．充电时， 移向锌膜，锌元素发生还原反应
C．充电时，阴极反应：
D．该有机高聚物可通过加聚反应制得
20．（2024·河南·二模）研究表明，以辛胺 和 为原料高选择性地合成辛腈
和甲酸盐的工作原理如图1所示(忽略气体的溶解)；碱性锌-铁液流电池具有电压高、成
本低的优点，工作原理如图2所示，该电池的总反应为
。图1图2下列说法错误的是
A． 极与电源的负极相连
B． 极上发生的反应为
C．充电时，M极的电极反应式为
D．外电路中转移 电子时，图1阴极区溶液质量增加 ，图2负极区溶液质量增加
