文档文本内容
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第04 讲 电化学原理综合应用
目录
01 考情解码·命题预警.......................................................................................错误: 引用源未找到
02 体系构建·思维可视.......................................................................................错误: 引用源未找到
03 核心突破·靶向攻坚.......................................................................................错误: 引用源未找到
考点一 电解原理创新应用 .............................................................................................................4
知识点1 电解原理......................................................................................................................................4
知识点2 电解原理的创新应用.................................................................................错误:
用源
引
未找到
考向 ............................................................................................................................................................. 5
考点二 串联类电化学装置..........................................................................................................7
知识点1 电解原理......................................................................................................................................7
知识点2 电解原理的创新应用..................................................................................................................8
考向 ............................................................................................................................................................. 9
思维建模 “串联”类电池的解题方法
考点三 离子交换膜装置.............................................................................................................11
知识点1 离子交换膜类型.........................................................................................................................11
知识点2 含膜电解装置分析....................................................................................................................12
考向 ........................................................................................................................................................... 14
思维建模 “隔膜”电解池的解题步骤
考点四 电化学综合计算..........................................................................................................16
知识点1 电化学综合计算........................................................................................................................16
考向 ........................................................................................................................................................... 17
思维建模 电化学中得失电子守恒
04 真题溯源·考向感知.......................................................................................................................19
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考点要求
考察形式
2025 年
2024 年
2023 年
2022 年
2021 年
电解创新应用
选择题
非选择题
T9
T8
T9
串联类连接装置
选择题
非选择题
T7(A)
离子交换膜装置
选择题
非选择题
T9
电化学综合计算
选择题
非选择题
T9
T8
T9
考情分析：
1．从命题题型和内容上看：福建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，近几年的福建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．掌握多池连接的分析应用。
2．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。
3．掌握电化学的计算。
4．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。
2
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考点一 电解原理创新应用
知识点1 电解原理
1.电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)
总反应式：CuCl2=====Cu＋Cl2↑
2.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。
3.电极产物判断
(1)阳极产物的判断
①活性电极(除Au、Pt 以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。
②惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。
阴离子的放电顺序：
活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子＞F-。
S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O 和O2。
(2)阴极产物的判断
直接根据阳离子放电顺序进行判断。
阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。
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①若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。
②放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。
知识点2 电解原理创新应用
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 电解原理创新应用
例1 （2025·山东济南·二模）我国科学家利用
和NiOOH 的协同作用实现了
和
电催
化合成
，反应装置及催化机理如图所示。下列说法错误的是
A．b 为电源正极
B．工作一段时间后e 极附近pH 减小
C．
和
均发生氧化反应
D．理论上每生成1mol 的C 气体，e 上有2mol 的
被氧化
【变式训练1·变载体】（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
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(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16mol 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
【变式训练2】（2025·浙江·二模）库伦仪可根据电路中消耗的电量来测定工业废气中
含量，装置如图。
测定前电解质溶液中
与
的比值保持恒定，电解池不工作；通入一定量待测气，其中
溶解并
还原
，库伦仪便立即工作至
与
比值重新恢复到原定值。下列说法不正确的是
A．a 电极连接直流电源的正极
B．库伦仪工作时，b 电极上有气泡生成
C．若废气中含有
等氧化性气体，会导致测定结果偏高
D．
发生反应的离子方程式为
【文化遗产保护与学科知识结合】【变式训练3】（2025·山西·三模）工业上用单池双膜三液装
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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
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)
A、B 为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。
模型二 原电池与电解池的串联(如图)
显然两图中，A 均为原电池，B 均为电解池。
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知识点2 多池串联装置中电池类型的判断
1．直接判断
非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。
如图：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
原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电解池则一般都是两个惰性电
极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，
电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图：A 为电解池，B 为原电池。
3．根据电极反应现象判断
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。
得分速记
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考向 串联电电化学装置
例1 （2025·山东烟台·二模）我国科学家设计了一套电化学装置，能够同时实现苯酚的无害化处理和电催
化合成
，其工作原理如图。下列说法错误的是
A．膜Ⅰ为阳离子交换膜
B．电子由d 经外电路移动到a
C．c 极的电极反应为
D．
b 极区每消耗1mol 苯酚，可合成7mol
思维建模 “串联”类电池的解题流程
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【变式训练1】（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1mol 电子时，有
富集在右侧电解液中
【变式训练2】（2025·浙江·二模）某小组研究设计了如下装置示意图，联合制备硫酸、氯气和氢氧化钠。
该设计改变了传统氯碱工业能耗大的缺点，可大幅度降低能耗。
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下列说法不正确的是
A．甲池中，质子经内电路移向
极
B．理论上，甲池中消耗的
和乙池中生成的
的物质的量之比为
C．乙池应选用阳离子交换膜
D．乙池的总反应方程式：
【变式训练3】（2025·湖北·二模）科学家研发了一种基于
氧化还原循环系统
的电驱动膜分离技术，将
废水回收为高价值的
和
，双极膜中
解离的
和
在
电场作用下向两极迁移，简易工作原理如图。下列说法错误的是
A．电极a 与外接电源负极相连
B．装置中离子交换膜1 和3 均是阳离子交换膜
C．b 电极反应式为
D．浓缩池1 中得到的产品为
考点三 离子交换膜装置
知识点1 离子交换膜类型
(1)交换膜类型及特点
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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
( 电解池的
阴极)
阴
离
子移向原电
池的负极
( 电解池的
阳极)
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
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：
例如，工业上利用如图两室电解装置制备烧碱：
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阳极室中电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑，
阴极室中的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，
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。
2.三室电解池
例如，利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。
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
例如，“四室电渗析法”制备H3PO2(次磷酸)，其工作原理如图所示：
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
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阴极室，可得副产品NaOH。
4．离子交换膜类型的判断方法
(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应。
(2)依据电极反应确定该电极附近哪种离子剩余。
(3)根据电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向。
(4)根据离子移动的方向，确定离子交换膜的类型。
5．有“膜”条件下离子定向移动方向的判断方法
考向 离子交换膜装置
例1 （2025·海南·模拟预测）氢氧燃料电池具有能量转化率高、噪音低等优点，可应用于交通工具以及固
定电站等方面。用氢氧燃料电池电解精炼铜的工作原理如图所示。下列说法错误的是
A．a 电极为电池负极，
被氧化
B．多孔电极可增大电极反应速率
C．
穿过离子交换膜从正极区移向负极区
D．
电极的电极反应式：
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
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避免产物因发生反应而造成危险。
【变式训练1】（2025·浙江金华·二模）已知：将工业废气(主要成分
和
)通入足量
溶液获
得溶液A 和
，如下装置可实现污染治理和
、
的综合利用。下列说法不正确的是
A．装置①实现了化学能转化为电能
B．电极2 发生的反应为：
C．反应一段时间后，装置②的阳极区溶液pH 降低
D．治理过程中参与反应的
、
物质的量之比为1：1
【变式训练2】（2025·辽宁·模拟预测）糠酸和糠醇是化工重要原料，某发明以双极膜(中间夹层的
向
两极室提供
和
)技术，通过电解法利用糠醛制备糠醇和糠酸盐(
)的装置如图所示。下列说法错误的是
A．电极
与电源的负极连接
B．左侧电极室溶液
增大
C．右侧电极室的总反应为
D．若电路转移电子总数为
，则理论上至少消耗糠醛的质量为
【变式训练3】（2025·四川成都·二模）使用如图所示的单池双膜三液装置电解
可制得氨水及硝酸。
下列说法错误的是
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A．左池中加入稀硝酸是为了增强溶液的导电能力
B．M 的电极反应为
C．离子交换膜I 为阴离子交换膜
D．每当产生22.4L（标准状况）气体A，溶液中有
通过离子交换膜Ⅱ
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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得分速记
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 电化学原理综合计算
例1 （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
思维建模
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是得失电子守恒，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。在此基础上分析处理其他各种数据。
【变式训练1】（2025·全国·模拟预测）乙醛酸(OHCCOOH)可用作调香剂和定香剂，工业上可以利用如图
装置制备乙醛酸。下列说法错误的是
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A．电极电势：b＞a
B．左侧的电极反应式：HOOCCOOH+2H++2e-=OHCCOOH+H2O
C．若c 为稀硫酸，当生成1mol 乙醛酸时，阳极区质量减少16g
D．若c 为稀硫酸和乙二醛的混合溶液，制备乙醛酸的效率明显提高
【变式训练2】（2025·浙江宁波·模拟预测）卡尔·费休水分测定仪可精确测定某些物质中的水分含量，仪
器示意图如图，卡氏试剂由KI、SO2、C5H5N(吡啶)和CH3OH 组成。其工作原理是待测样品中的水与电解
产生的I2发生反应：
，直至水分耗尽，
电解自动停止，测定电解电路通过的电量即可计算水分含量。已知法拉第常数(1 mol 电子所带电量)为F。
下列说法不正确的是
A．B 极为阳极，电极反应：
B．测定过程中阳离子从B 极区移向A 极区
C．样品中水分质量m 与电解消耗电量Q 的关系为
D．若用于测定Na2CO3固体中的水分含量，测定结果将偏高
【变式训练3】（2025·河南·一模）钠离子电池有耐高温、安全的特点，现有从废水中回收钠的装置，如图
所示，中间室中电极材料具有选择性吸附，可将
转化为
，而脱出
转化为
（M 为
某过渡金属）的功能，废水中钠以
形式回收。下列有关说法错误的是
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A．第一步吸附钠时，应接通“电源1”
B．第二步脱出钠时，中间室电极反应式为
C．为完成钠离子的吸附/脱出，交换膜“a”“b”应选用阴离子交换膜
D．产品室每生成
，理论上标准状况下惰性电极1 上生成
体积为
1.（2024 年福建卷）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2molLi
D．放电时总反应：
2.（2023 年福建卷）一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由
和
形成熔点为
的共熔物)，其中氯铝酸根
起到结合或释放
的作用。
电池总反应：
。下列说法错误的是
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A．
含
个
键
B．
中同时连接2 个
原子的
原子有
个
C．充电时，再生
单质至少转移
电子
D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n 值小的
浓度越高
3.（2022 年福建卷）一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为
和
水溶液。将电
池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如下图所示。下列说法正
确的是
A．化学自充电时，
增大
B．化学自充电时，电能转化为化学能
C．化学自充电时，锌电极反应式：
D．放电时，外电路通过
电子，正极材料损耗
4.（2021 年福建卷）利用下列装置和试剂进行实验，不能达到实验目的的是
A
B
C
D
20
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比较Zn 与Cu 的金属性强弱
除去Cl2中的HCl 并干燥
制取乙酸乙酯(必要时可加沸
石)
实验室制取氯气
A．A
B．B
C．C
D．D
21
