文档文本内容
3-5 电解应用——海水淡化
情境综合性强：常融合能源、环保、资源回收（如锂、酸碱制备）等实际应用。
图像信息量大：题干中通常配有包含电极、离子交换膜、溶液流向、物质进出等信息的示意图。
设问角度多样：涉及电极判断、离子交换膜类型、电极反应式书写、pH 变化、物料计算等。
多模块知识整合：需综合运用电解池原理、离子移动规律、氧化还原反应、电解质溶液等知识。
考查知识：
电解池工作原理（电极判断、电极反应式）
离子交换膜的类型与作用（阳离子膜、阴离子膜、双极膜）
离子在电场中的迁移规律
电子转移与离子迁移的定量关系
溶液pH 变化分析
简单化学计算（质量、物质的量）
考查能力：
图像信息提取与整合能力
逻辑推理与系统分析能力
氧化还原反应分析与电极反应式书写能力
定量计算与守恒思想（电子守恒、电荷守恒、质量守恒）
实际应用与知识迁移能力
考查方式：
通过真实或模拟的工艺流程图，设置多层次问题，逐步考查学生的理解深度和综合分析能力。
第一步 看图判电极
根据电源正负极或电子流向判断阴阳极。
若无电源，根据反应物判断原电池的正负极。
第二步 确定离子流向
阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。
注意离子交换膜的限制作用。
第三步 写出电极反应式
阳极：失去电子，发生氧化反应。
阴极：得到电子，发生还原反应。
注意介质（酸性、碱性、中性）对产物的影响。
第四步 分析膜的类型与作用
阳离子交换膜：只允许阳离子通过。
阴离子交换膜：只允许阴离子通过。
双极膜：水解离为H⁺和OH⁻，分别向两极移动。
第五步 判断溶液变化
根据离子进出、电极产物判断pH、浓度等变化。
第六步 进行相关计算
利用电子守恒、电荷守恒、质量守恒进行计算。
注意单位与状态（标准状况下气体体积）。
模块
关键点
电解池基础
阳极→失电子→氧化反应；阴极→得电子→还原反应
离子交换膜
阳膜：只允许阳离子通过；阴膜：只允许阴离子通过；双极膜：水解离为H⁺和OH⁻
电极反应
注意介质（酸性、碱性、中性）对产物的影响，如：
阴极：2H⁺ + 2e⁻ → H₂↑（酸性）
阳极：4OH⁻ - 4e⁻ → O₂↑ + 2H₂O（碱性）
电子守恒
转移电子数 = 迁移离子数（电荷守恒）
常用于计算脱盐量、产物质量等
常见误区
①膜类型与离子迁移方向一致
②气体体积未说明状态时不能直接用于计算
③注意“充电”“放电”模式切换时电极反应反转
错误类型
举例说明
对策建议
膜类型判断错
误
将“阳离子向阴极移动”误判为“通过阴
膜”
明确“膜的选择性”由膜自身性质决
定，与离子流向无关
电极反应书写
错误
在碱性介质中仍写H⁺得电子
先判断溶液酸碱环境，再写合理反应式
定量计算漏单
位
计算脱盐质量时未换算物质的量，或气体
体积未标况
统一单位，注意“标况”“常温”区别
图像信息漏读
忽略“双极膜”“微生物电极”等特殊说
明
审题时圈出关键词，结合图注理解
模式切换混淆
充电/放电、正接/反接时电极反应与离子
迁移方向可能反转
明确“电解池”与“原电池”模式切换
的逻辑
【典例】
【审题】
1．（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。
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
提取题干信息：液流电解池、海水淡
化、回收锂、示意图中有三个膜和两个
电极。
确定电极性质：根据“回收锂”和图示
信息，推断电极反应，确定a 为阴极
（得电子），b 为阳极（失电子）。
分析膜的类型：
Na⁺进入左侧→膜Ⅰ为阳膜
Li⁺进入中间→膜Ⅲ为阳膜
Cl⁻进入中间→膜Ⅱ为阴膜
逐项判断选项：
A：膜Ⅱ为阴膜→错误
B
：
阴
极
a
反
应
为
2H₂O+2e⁻=H₂↑+2OH⁻ ，OH⁻ 增多
可回收
【答案】D
【解析】由图可知，左侧为阴极，电极反应为
，右侧为阳极，电极反应为
，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海
水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透
过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与
膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ为阴
膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。
A．由分析可知，膜Ⅱ为阴膜， A 错误
B．a 电极的反应为
，pH 变大，B 错
误；
C．由分析可知，电极b 的反应为
，C 错误；
D．每脱除58.5gNaCl，转移电子数为1mol，有1molLi+和
1molCl-分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到
1molLiCl，D 正确；
故选D。
→pH 升高→错误
C：阳极b 反应为2Cl⁻−2e⁻=Cl₂↑→
错误
D：脱除58.5g NaCl（1mol），转
移1mol e⁻，可得1mol LiCl→正确
1．（2025·四川巴中·二模）某海水淡化装置如图所示，获得淡水的同时可生产盐酸、NaOH 等基本化工原
料。已知相同时间内产生气体P、Q 物质的量之比为
(BPM 为双极膜，在直流电场的作用下，可作
为
和
离子源)。下列说法正确的是
A．若装置与外接电源正负极反接，也能起到海水淡化的作用
B．
可通过膜1 到M 溶液中，
可通过膜2 到N 溶液中
C．每生成标况下2.24L P 气体，理论上除盐(以NaCl 计)11.7g
D．阳极发生的电极反应为
【答案】C
【解析】据“相同时间内产生气体 P、Q 物质的量之比为2:1”，可知X 为阴极、Y 为阳极，气体P 为H2，
气体Q 为O2，2 个BPM 膜均是
向左移动、
向右移动，海水中（假设主要溶质为
）
通过膜1 向左移动、
通过膜2 向右移动（即膜1 为阳离子交换膜、膜2 为阴离子交换膜），M 为
溶液、N 为盐酸，若装置与外接电源正负极反接，将X 变为阳极、Y 变为阴极。A．若电源正
负极反接，电极极性改变，阴离子应向阳极移动、阳离子向阴极移动，但膜1 为阳离子交换膜、膜2
为阴离子交换膜，反接后离子无法通过对应膜迁移，不能淡化海水，A 错误；B．膜1 为阳离子交换
膜，允许Na+通过进入M 溶液（NaOH 溶液），Cl－不能通过膜1；膜2 为阴离子交换膜，允许Cl－通
过进入N 溶液（盐酸溶液），Na+不能通过膜2，B 错误；C．P 为H2，标况下2.24L 为0.1mol，阴极
反应：2H++2e⁻=H2↑，转移电子0.2mol。海水淡化时，Na+和Cl－分别通过膜1、膜2 迁移，迁移的
Na+和Cl－均为0.2mol（电荷守恒），即除盐0.2mol NaCl，质量为0.2mol×58.5g/mol=11.7g，C 正确；
D．阳极发生氧化反应，电极反应应为4OH－－4e－=O2↑+2H2O，选项中电子符号错误，D 错误；故选
C。
2．（2024·山东泰安·一模）利用微生物电化学处理有机废水，同时可淡化海水并获得酸碱。现以NaCl 溶
液模拟海水、采用惰性电极，用如右图所示的装置处理有机废水(以含有机酸
溶液为例)，
在直流电场作用下，双极膜间的水解离成
和
。下列说法正确的是
A．阳极反应式为：
B．膜a 为阴离子交换膜，膜b 为阳离子交换膜
C．产品室生成的物质为NaOH
D．当阴极产生
气体时，理论上可除去模拟海水中
【答案】A
【解析】由图知，阳极上
失去电子生成CO2，阴极上氢离子得电子生成氢气，该电解池是利用
微生物电化学处理有机废水，同时可淡化海水并获得酸碱，则氢离子通过双极膜进入产品室，氯离子
通过膜b 进入产品室，则膜b 为阴离子交换膜，产品室生成的物质为盐酸；膜a 为阳离子交换膜，钠
离子从此进入阴极，得到产品氢氧化钠，据此分析作答。A．由图知，阳极上
失去电子生
成CO2，电极反应式为：
，故A 正确；B．由分析可知，膜a
为阳离子交换膜，膜b 为阴离子交换膜，故B 错误；C．氢离子通过双极膜进入产品室，氯离子通过
膜b 进入产品室，产品室生成的物质为盐酸，故C 错误；D．未说明
气体所处的温度和压强，无
法计算其物质的量，故D 错误；故选A。
3．（2024·广东·二模）一种金属钠电极配合运用钠离子及氯离子交换膜设计的氧化还原液流装置能够实现
海水的淡化，其工作原理如图所示。下列说法正确的是
A．a 为电源负极
B．N 为氯离子交换膜，M 为钠离子交换膜
C．充电时，总反应式为
D．放电时，每转移2mol 电子，理论上Ⅱ池溶液质量增加117g
【答案】D
【解析】由图知，
移向左侧电极，失电子得到
，所以左侧电极为阳极，右侧为阴
极，则a 为电源正极，b 为电源负极，阳极反应式：
，阴极反应式：
。A．由分析知，a 为电源正极，A 错误；B．该装置能够实现海水的淡化，钠离子向阴
极移动，氯离子向阳极移动，所以M 为氯离子交换膜，N 为钠离子交换膜，B 错误；C．由分析知，
充电时总反应为
，C 错误；D．放电时，每转移2mol 电子，理
论上有2mol 钠离子、2mol 氯离子进入Ⅱ池，所以溶液质量增加
，D 正
确； 故选D。
4．（2024·吉林·模拟预测）微生物脱盐电池既可以处理废水中的乙酸和铵盐，又可以实现海水淡化，原理
如图所示。下列说法正确的是
A．离子交换膜a 为阳离子交换膜，b 为阴离子交换膜
B．出口R 处一定为纯水
C．生成CO2的电极反应式为CH3COOH+2H2O-8e- = 2CO2↑+8H+
D．M 极每生成0.1mol CO2，理论上可以从模拟海水中除去117gNaCl
【答案】C
【解析】该装置为原电池，废水中的CH3COOH 转化为CO2，发生氧化反应，则电极M 为负极，电极N 为
正极；原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，即海水中的Na+通过阳离子交换膜b 移向
N 极，Cl-通过阴离子交换膜a 移向M 极，可实现海水淡化，出口R 为淡水。A．由分析可知，a 为阴
离子交换膜，b 为阳离子交换膜，A 项错误；B．出口R 为淡水，B 项错误；C．废水中的CH3COOH
失去电子生成CO2，电极反应式为CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，C 项正确；D．M 电极反应式为
CH3COOH+2H2O-8e-=2CO2↑+8H+，M 极每生成0.1mol CO2的同时生成0.4mol H+，则有0.4mol Cl-移向
M 极，可从海水中除去0.4mol NaCl，其质量为23.4g，D 项错误；答案选C。
