文档文本内容
3-8 电解应用——环保方面
情境真实：以废水处理、资源回收、污染物转化等环保技术为背景，体现化学知识的实际价值。
装置复杂：常涉及多室电解、离子交换膜、双极膜、光催化等新型装置，考查学生对复杂系统的分析
能力。
综合性强：融合电极反应、离子迁移、物料守恒、电子守恒、pH 变化、能量转化等多个考点。
信息图文结合：题干常配装置示意图，信息分散在文字、图示、反应式中，需整合理解。
考查维度
具体内容
考查方式
知识层面
电解池基本原理、电极反应式书写、离
子交换膜作用、电子守恒计算、pH 变化
判断
通过装置图推断电极性质、离子迁移方向、
反应产物，并进行定量计算或定性判断
能力层面
信息提取与整合能力、图像分析能力、
逻辑推理能力、知识迁移能力
要求学生从陌生情境中识别已知模型，将教
材知识迁移到新装置中进行分析
素养层面
科学探究与创新意识、科学态度与社会
责任
通过环保技术背景，引导学生关注化学在解
决环境问题中的作用
第一步：判断装置类型
是否有外接电源？有→电解池；无→原电池
注意“光阳极”“可充电电池”等提示词
第二步：分析电极与反应
确定阴、阳极（正、负极）
写出电极反应式（注意介质：酸性、碱性、中性）
关注是否有“双极膜”“离子交换膜”影响离子路径
第三步：分析离子迁移与交换膜
根据电极反应判断离子浓度变化
推断离子移动方向（异性相吸，同性相斥）
判断交换膜类型（阳离子膜、阴离子膜、双极膜）
第四步：定量计算与结论判断
运用电子守恒（n(e⁻)一致）
注意“每生成…同时生成…”类问题
结合物料守恒判断pH 变化、产物量等
知识点
关键内容
电解池基本构成
阳极（氧化）、阴极（还原）、电解质、外接电源
电极反应式书写
注意介质（H⁺/OH⁻/H₂O 参与反应）、化合价变化、电荷守恒
离子交换膜
阳离子膜（只允许阳离子通过）、阴离子膜（只允许阴离子通过）、双极膜（水解
离出H⁺和OH⁻）
电子守恒计算
转移电子数相等→串联电路中各电极反应电子数一致
pH 变化判断
消耗H⁺→pH 升高；生成H⁺或消耗OH⁻→pH 降低
环保中常见转化
NO₃⁻→NH₃、CO₂→有机物、重金属离子沉淀、有机污染物降解等
易错点
错误示例或说明
电极判断错误
将“光阳极”误认为阴极；忽略“双极膜”中水解离的方向
离子迁移方向混淆
误以为阴离子向阳极迁移是“向正极”，忽略电解池中阳极是正极
电子守恒计算忽略介质
在涉及H⁺/OH⁻迁移时，未考虑离子交换膜对离子路径的影响，导致计
算错误
对“双极膜”理解不透
未意识到双极膜中水解离出的H⁺和OH⁻分别向两侧迁移，促进反应进
行
忽略“可充电电池”的双重身
份
放电时为原电池，充电时为电解池，电极反应相反
图像信息提取不全
未注意图示中箭头方向、离子符号、浓度变化提示等细节信息
【典例】
【审题】
1．（2025·云南·高考真题）一种用双极膜电渗析法卤水除硼
的装置如图所示，双极膜中
解离的
和
在电
场作用下向两极迁移。除硼原理：
。下列说法错误的是
A．Pt 电极反应：
B．外加电场可促进双极膜中水的电离
C．Ⅲ室中，X 膜、Y 膜分别为阳离子交换膜和阴离子交
换膜
D．Ⅳ室每生成
，同时Ⅱ室最多生成
1.
读题干抓关键：
o
“双极膜电渗析法”→提示有双
极膜，会水解离出H⁺和OH⁻。
o
“除硼原理”→给出反应式，提
示硼酸与OH⁻反应。
o
图示中有H⁺和OH⁻迁移箭头，Pt
电极和石墨电极。
2.
分析电极与反应：
o
H⁺向右迁移→右侧为阴极，H⁺应
移向阴极（得电子），但图中H⁺
向左进入Ⅱ室，OH⁻向右进入Ⅳ
室。
o
因此左侧电极为阳极（H⁺生成并
进入Ⅱ室），右侧为阴极（OH⁻生
成并进入Ⅳ室）。
o
阳极反应：4OH-− 4e⁻ → O₂↑ +
2H2O（A 选项）。
o
阴极反应：2H++2e⁻ → H₂↑。
3.
分析膜与离子迁移：
o
Ⅲ室中NaCl 浓度降低→Na⁺向右
（阴极）、Cl⁻向左（阳极）迁
移。
o
故X 膜（左）为阴离子膜（过
Cl⁻），Y 膜（右）为阳离子膜
（过Na⁺）。
o
选项中C 说“X 为阳离子膜、Y 为
阴离子膜”错误。
4.
定量判断：
o
Ⅳ室生成1 mol O₂ ，转移4 mol
e⁻。
o
Ⅱ室中H⁺进入，与硼酸反应生成
B(OH)₄⁻，每4 mol e⁻对应生成4
mol H⁺ ，最多生成4 mol
B(OH)₄⁻。
o
D 选项说“每生成1 mol O₂，同时
Ⅱ室最多生成4 mol B(OH)₄⁻” 正
确。
结论： C 错误。
1．（2016·全国I 卷·高考真题）三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、
cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO4
2-可通过离子交换膜，而两端隔室中
离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是
A．通电后中间隔室的SO4
2-离子向正极迁移，正极区溶液pH 增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH 和H2SO4产品
C．负极反应为2H2O–4e–=O2+4H+，负极区溶液pH 降低
D．当电路中通过1mol 电子的电量时，会有0.5mol 的O2生成
2．（2025·全国卷·高考真题）某研究小组设计如下电解池，既可将中性废水中的硝酸盐转化为氨，又可将
废塑料(PET)碱性水解液中的乙二醇转化为羟基乙酸盐，实现变废为宝。
电解时，下列说法错误的是
A．阳极区
下降
B．
从阴极区向阳极区迁移
C．阴极发生反应
D．阴极转化
，阳极将生成
3．（2025·四川·高考真题）最近，我国科学工作者制备了一种
电催化剂，并将其与金属铝组装成
可充电电池，用于还原污水中的
为
，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的
氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的
逐步还原为
。
下列说法错误的是
A．放电时，负极区游离的
数目保持不变
B．放电时、还原
为
，理论上需要
氢原子
C．充电时，
从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D．充电时，电池总反应为
4．（2024·贵州·高考真题）一种太阳能驱动环境处理的自循环光催化芬顿系统工作原理如图。光阳极发生
反应：
，
。体系中
与Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)
发生反应产生的活性氧自由基可用于处理污水中的有机污染物。
下列说法错误的是
A．该芬顿系统能量转化形式为太阳能
电能
化学能
B．阴极反应式为
C．光阳极每消耗
，体系中生成
D．
在Mn(Ⅱ)/Mn(Ⅳ)的循环反应中表现出氧化性和还原性
