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第04 讲 电化学原理的综合应用
目录
01
考情解码·命题预警
02 体系构建·思维可视...........................................................................................................................
03 核心突破·靶向攻坚...........................................................................................................................
考点一 电解原理创新应用...............................................................................................................
知识点1 电解原理创新应用........................................................................................................................
考向1 考查电解原理创新应用....................................................................................................................
考点二 串联类电化学装置...............................................................................................................
知识点1 常见串联装置图..............................................................................................................................
知识点2 多池串联装置中电池类型的判断..................................................................................................
考向1 考查串联类电化学装置......................................................................................................................
【思维建模】“串联”类电池的解题流程
考点三 电化学离子交换膜的分析与应用.......................................................................................
知识点1 离子交换膜类型..............................................................................................................................
知识点2 含膜电解池装置分析......................................................................................................................
考向1 考查电化学离子交换膜的分析与应用..............................................................................................
【思维建模】“隔膜”电解池的解题步骤
考点四 电化学综合计算...................................................................................................................
知识点1 电化学综合计算..............................................................................................................................
考向1 考查电化学原理综合计算..................................................................................................................
04 真题溯源·考向感知............................................................................................................................
1
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
电解原理创新
应用
选择题
非选择题
9 题3 分
10 题3 分
串联类电化学
装置
选择题
非选择题
10 题3 分
电化学综合计
算
选择题
非选择题
考情分析：
1．从命题题型和内容上看：湖南卷通常以选择题的形式考查电化学原理综合运用通常考查电极的判断、
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、得失电子守恒进行相关计
算等。
2．从命题思路上看：将离子交换膜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，近几年的湖南卷都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。
复习目标：
1．掌握多池
接的分析
用。
连
应
2．了解离子交
膜的分
及特点，理解离子交
膜在
化学装置中的作用。
换
类
换
电
3．掌握
化学的
算。
电
计
4．提升
用
化学原理解决工
生
、生活中
的能力。
应
电
业
产
实际问题
2
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考点一 电解原理创新应用
知识点1 电解原理创新应用
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1．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。
2．“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 ，与电源负极相连的为 ，两极反应为“阳氧阴
还”。
(2)剖析离子移向，阳离子移向 ，阴离子移向 。
(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1 考查电解原理创新应用
例1（2024·湖南常德·三模）一种废水处理装置如图所示。直流电源先连结①④电极时可实现
的分离并在Ⅲ室中富集NH3(aq)，再切换电源连结②③电极可实现
电还原为NH3(aq)，电极均为惰性电
极。下列说法正确的是
A．a 为阳离子交换膜，b 为阴离子交换膜
B．电还原时，③接电源负极
C．电还原时，②的电极反应式为：
D．将1L 废水中的
完全转化为NH3时理论上转移的电子为0.09mol
【变式训练1】（2023·湖南湘西·二模）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
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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2】（2024·湖南岳阳·二模）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH 的原
理如题图所示。下列有关说法正确的是
A．Pt 片接电源负极
B．Sn 片上发生的电极反应式为CO2＋
-2e−=HCOO−＋
C．每产生1mol HCOO−，阳离子交换膜中有4 mol K+通过
D．电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低
考点二 串联类电化学装置
知识点1 常见串联装置图
将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，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，是高考中电化学部分的重要题型。解答该类试题时电池种类的判断是关
键，整个电路中各个电池工作时得失电子守恒是数据处理的法宝。
模型一 外接电源与电解池的串联(如图)
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A、B 为两个 ，相同时间内，各电极得失电子数 。
模型二 原电池与电解池的串联(如图)
显然两图中，A 均为 ，B 均为 。
知识点2 多池串联装置中电池类型的判断
1．有外接电源电池类型的判断方法
分析思路
有外接
源的各
池均
解池，若
池阳极材料与
解
溶液中的阳离子相同，
池
电
电
为电
电
电
质
则该电
池
为电镀
甲
池，乙、丙均
解池
为电镀
为电
2．无外接电源电池类型的判断方法
(1)直观判断
分析思路
题目中若有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时则为原电池，则其他装置为电解池
A 为原电池，B 为电解池
(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
分析思路
原电池的特点：自发进行的氧化还原反应，电极一般不相同
电解池的特点：电极材料可以相同可以不相同，不要求是不是自发反应
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A 为电解池，B 为原电池
(3)根据电极反应现象判断
分析思路
在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型
如图：若C 极溶解，D 极上析出Cu，B 极附近溶液变红，A 极上放出黄绿色气
体，则可知乙是原电池，D 是正极，C 是负极，甲是电解池，A 是阳极，B 是
阴极。B、D 极发生还原反应，A、C 极发生氧化反应
3．多池串联装置的解题策略
有关概念的
分析判断
在确定了原电池和电解池后，电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液
中离子的移动、pH 的变化及电解质溶液的恢复等，只要按照各自的规律分析就可以了
综合装置中
的有关计算
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两
点：①串联电路中各支路电流相等；②并联电路中总电流等于各支路电流之和
分析：图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有
0.2 mol 电子转移，则Zn 极溶解6.5 g，Cu 极上析出H2
2.24 L(标准状况)，Pt 极上析出Cl2 0.1 mol，C 极上析出
Cu6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶溶液pH 变
大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液
pH 微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复
原
得分速记
考向1 考查串联类电化学装置
例1 （2023·湖南·模拟预测）我国科学家开发了一种自充电水系
电池，电池电能耗尽
后，无需外接电源，可通过
实现电池自充电，电池工作原理如图。下列说法错误的是
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A．该电池装置负极材料需足量
B．放电时，
向Zn 电极移动
C．放电时，右侧电极反应为：
D．自充电时，每消耗
，溶液中增加
思维建模 “串联”类电池的解题流程
【变式训练1】（2024·湖南衡阳·模拟预测）如图所示，甲池的总反应式为
，下列
关于该装置工作时的说法正确的是
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A．该装置工作时，
电极上有气体生成
B．甲池中负极反应式为
C．甲池和乙池中溶液的
均减小
D．当甲池中消耗
时，乙池中理论上最多产生
固体
【变式训练2】（2024·湖南长沙·一模）利用铝
电池电解
溶液制备
的装置如图所示。N
极为铝电极，其余电极为石墨电极，下列说法错误的是
A．双极膜产生的
移向M 极
B．Q 极端的电势高于P 极端
C．装置工作时，消耗的气体与生成的气体的物质的量相等
D．外电路中通过
时，氢氧化钠溶液的质量增加2.7g
考点三 电化学离子交换膜的分析与应用
知识点1 离子交换膜类型
1、交换膜类型及特点
交换膜类型
阳膜
阴膜
双极膜
特定的交换膜
允许通过的
离子及移动
方向
阳离子移向
原电池的正
极( 电解池
阴离子移向
原电池的负
极( 电解池
中间层中的H2O 解离出H ＋和
OH－，H＋移向原电池的正极(电
解池的阴极)，OH－移向原电池
的负极(电解池的阳极)
只允许特定的离子或分
子通过，如质子交换膜
只允许H＋通过，氯离子
交换膜只允许Cl－通过
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的阴极)
的阳极)
通性
无论是原电池还是电解池中，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极
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、离子交换膜的作用及意义
①隔离某些物质，防止发生反应，常用于物质制备。
②限制某些离子的移动，常用于物质制备及纯化。
③双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成的阴、阳复合膜。该膜的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－并分别通过阳膜和阴膜，作为H＋和OH－的离子源。
得分速记
知识点2 含膜电解池装置分析
1、两室电解池——工业上利用如图两室电解装置制备烧碱
已知反应：2CrO(黄)＋2H＋
Cr2O(橙)＋H2O，设计图示装置(均为惰
性电极)电解Na2CrO4溶液制取Na2Cr2O7
过程
电解Na2CrO4就是电解水，阴极反应：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－，阳极反应：2H2O－4e－
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分析
===O2↑＋4H＋，阳极产生的H＋使2CrO(黄)＋2H＋
Cr2O(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
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。
装置图
过程分析
阴极的NO 被还原为NH：NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，NH 通过阳
离子交换膜进入中间室；阳极的NO 被氧化为NO：NO－3e －＋
2H2O===NO＋4H＋，NO 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＋7H2O=====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
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
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H2PO 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
4、电渗析法
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
考向1 考查电化学离子交换膜的分析与应用
例1（2024·湖南张家界·调研）我国学者研发的一种高能全硫水系电池示意图如下。该电池具有较高的比
容量，放电时M 电极附近 Ca²⁺浓度增大。下列说法正确的是
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A．N 电极为电池的负极
B．该电池需使用阳离子交换膜
C．充电时N 极的电极反应为：
D．当x=3 时，CaS3的电子式为
思维建模 “隔膜”电解池的解题步骤
第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。
第二步，写出电极反应式，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。
【变式训练1】（2025·湖南彬州·调研）我国科研团队研发的强酸单液流电池通过多电子转移，提高了电池
的安全性和能量密度，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．放电时，电极
的电势高
B．放电时，每消耗
，右室有
生成
C．充电时，
向电极
区移动，阴极区
减小
D．充电时，阳极区存在反应：
【变式训练2】（2025·湖南常德·三模）一种从高炉气回收
制储氢物质HCOOH 的综合利用示意图如下
所示。已知：物质B 的电解效率
(生产B 所用的电子)/n(通过电极的电子)。下列说法中不正确的是
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A．在分解池中发生的化学反应为
B．玻碳电极为阳极，电极反应式为
C．离子交换膜为质子交换膜
D．若生成HCOOH 的电解效率为60%，当电路中转移1mol 电子时，阴极室溶液的质量增加14.2g
考点四 电化学综合计算
知识点1 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 mol 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。
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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1 考查电化学原理综合计算
例1（2025·湖南湘西·调研）一种利用硝酸盐和甘油绿色、连续合成氨气和甲酸的电化学装置如图。下列
说法错误的是
A．b 电极应接电源正极
B．a 电极的电极反应为
C．理论上，每消耗0.1mol
，同时生成0.3mol
（忽略水解）
D．为实现电解池连续稳定工作，隔膜应为阳离子交换膜
【变式训练1】（2025·湖南湘潭·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1mol 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
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【变式训练2】（2025·湖南株洲·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
1．（2022·湖南·高考真题）海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列
说法错误的是
A．海水起电解质溶液作用
B．N 极仅发生的电极反应：
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能
D．该锂-海水电池属于一次电池
2.（2025·江苏·高考真题）以稀
为电解质溶液的光解水装置如图所示，总反应为
。下列说法正确的是
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A．电极a 上发生氧化反应生成
B．
通过质子交换膜从右室移向左室
C．光解前后，
溶液的
不变
D．外电路每通过
电子，电极b 上产生
3.（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1mol 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
4．（2025·河南·高考真题）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。
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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
17
