电化学原理综合应用（讲义）-2025年高考化学一轮复习（新教材新高考）

第04讲电化学原理综合应用

01考情透视目标导航

02知识导图思维引航

03考点突破•考法探究

考点一电解原理创新应用......................................................

知识点1电解原理................................................................

知识点2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判断.........................................

考点三离子交换膜装置........................................................

知识点1离子交换膜类型........................................................

知识点2含膜电解池装置分析.......................................................

考点四电化学综合计算........................................................

04真题练习•命题洞见.........................................................

04真题练习・命题洞见.........................................................

考点要求考题统计考情分析

2024•甘肃卷，7,3分；2024•辽吉黑卷，近年来，高考试题中电化学是重点内容之一，

12,3分；2024•山东卷，13,4分；2023«将原电池和电解池结合在一起，综合考查化学

浙江省1月选考，11,3分；2023•湖北省反应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验

电解创新应用

选择性考试，10,3分；2023•山东卷，11,和化学计算等知识，是高考试卷中电化学部分

3分；2022•重庆卷，12,4分；2022•湖北的重要题型。考查的电化学装置常啄用串闻装

卷，14,3分；2021•辽宁选择性考试，13,置，且常采用交换膜，特别是离子交换膜的应

3分；2021•海南选择性考试，9,4分；用及电解质介质对电极反应的影响的试题比较

2021•江苏卷，12,3分；多，且常考常新，该类题目的考查内容通常有

串联类连接装置2022•山东卷，13,4分；以下几个方面：电极的判断、电极反应式及电

2024•湖北卷，14,3分;2023•辽宁省选择池反应总方程式的书写、实验现象的描述、溶

性考试，11,3分；2023•全国甲卷，12,液中离子的移动、溶液pH的变化、电解质溶

6分；2023•浙江省6月选考，13,3分；液的恢复及运用得失电子守恒进行相关计算

2023•北京卷,5,3分；2023•广东卷，16,等。由于离子交换膜能将工业生产与化学知识

离子交换膜装置

4分；（2022•全国甲卷，10,6分；2022•浙有机的融合，实现资源的最优配置，考查学生

江省6月选考，21,2分；2021•全国甲卷，学以致用的能力，故近几年的电化学高考试题

13,6分；2021•广东卷，16,4分；2021«中年年涉及。通过陌生电化学的装置图，考查

湖北选择性考试，15,3分；学生接受、吸收、整合化学信息的能力，也体

2024•广东卷,16,3分;2021•天津现了对“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养

电化学综合计算

卷，11,3分;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

〃皿SM圉•里一帚肺学

足础问题

原

电

池

原电池原

理应用

注

意

总

界

电解食盐水.电伤和电解精炼铜和电解竹燎银

电解原

现应用电斛方法实现一咚特殊反应,如:

电

Cu+211.0»Cu(OH)J+H1t

解

池

期砒问题

㈤3

考点一电解原理创新应用

知识点1电解原理

1.电解池的工作原理(情性电极)

与电源正极相连与电源负极相连

氯化及牛IIIIJI发牛还原

反应f断离子fRI离子反应

叵风电解质溶液——尸“闷

2.电解池阴'阳极的判断方法

3.明确电解池的电极反应及离子放电顺序

活泼金属：电极材料本身失电r被氧

化

_阳♦M—nt--=M"'

「极

惜件电极：一般溶液中还原性强的阴

电

极

离子优先失去电子被辄化

；反

:应:

一般溶液中辄化性强的阳禽子优先得到

极电子被还原

(1)阳离子在阴极上的放电顺序：Ag->Hg-->Fe3->Cu*->H-(酸)>Pd->Fe^~>

Zn：->H-(水)。

(2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2->r>Br->Cr>OH->含氧酸根离子。

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。

考向洞察

多孔电极1固体电解质多孔电极2

A.电极1的多孔结构能增大与水蒸气的接触面积

2

B.电极2是阴极，发生还原反应：O2+4e-=2O-

C.工作时。2-从多孔电极1迁移到多孔电极2

D.理论上电源提供2moi片能分解ImolIhO

【答案】B

【解析】多孔电极1上H2O(g)发生得电子的还原反应转化成H2(g),多孔电极1为阴极，电极反应为

2

2H2O+4e-=2H2+2O-;多孔电极2上CP-发生失电子的氧化反应转化成02(g),多孔电极2为阳极，电极反应

为2O2--4e-=O2。A项，电极1的多孔结构能增大电极的表面积，增大与水蒸气的接触面积，A项正确；B

2

项，电极2为阳极，发生氧化反应：2O-4e=O2,B项错误；C项，工作时，阴离子02一向阳极移动，即0>

从多孔电极1迁移到多孔电极2,C项正确；D项，电解总反应为2H20(g)里雪H2+O2，分解2m0旧2。转

移4mol电子，则理论上电源提供2mol电子能分解ImolHzO,D项正确；故选B。

【变式训练】电化学修复技术是近年迅速发展的一种污染土壤绿色原位修复技术。处理土壤重金属污

染时，在污染土壤区域插入电极(下图)，土壤中污染物定向迁移，富集在电极区域，再通过其他方法(电镀、

沉淀/共沉淀、抽出、离子交换树脂等)去除。下列说法正确的是()

A.H+在阳极区反应

B.土壤中胶体粒子不带电

C.阴极区抽提物发生的是阴离子交换

D.金属离子在碱性区域去除

【答案】D

【解析】A项，H+在阴极区得电子产生氢气，A错误；B项，土壤中污染物定向迁移，说明土壤中胶

体粒子带电，B错误；C项，阳离子定向移动到了有极区，故阴极区抽提物发生的是阳离子交换，C错误；

D项，金属离子在碱性区域产生氢氧化物而去除，D正确；故选D。

考点二串联类连接装置

（知识固本J

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）

AB

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）

1_

«—O2

ZnC]T（磷赢电解质

H20H2O

三mr

稀硫酸稀硫酸含金属催化剂NaOHNaCl

AB的多孔电极溶液溶液

图甲AB

图乙

显然两图中，A均为原电池,B均为电解池。

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。

含金属催化剂的多孔电极NaCl溶液

AB

2.根据电池中的电极材料和电解质溶液判断

NaCl溶液稀硫酸

AB

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，如两个钳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。

⑥

A-1HBOLPLD

?一]l二:-“

NaCl、酚酸溶液CuS（）4溶液

甲乙

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。

【名师点晴】

主人+口广阳极：氧化反应、

有电源或看电极

电解池

电极材料相同匚阴极：还原反应\

先判断

装置类型君由蛆r*正极：还原反应」

电极活动性不同

原电池

或通入反应物一负极：氧化反应」

【例2】（2022•山东卷，13）设计如图装置回收金属钻。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐

生成C02,将废旧锂离子电池的正极材料LiCoCh转化为C02+,工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转

移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是（）

乙酸盐阳膜CoCl2乙酸盐阳膜盐酸

溶液溶液溶液

A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大

B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸

++2+

C.乙室电极反应式为LiCoO2+2H2O+e+4H=Li+Co+4OH-

D.若甲室C02+减少200mg,乙室C02+增加300mg,则此时已进行过溶液转移

【答案】BD

【解析】A项，依据题意右侧装置为原电池，电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被

氧化为C02气体，C02+在另一个电极上得到电子，被还原产生C。单质，CH3co0-失去电子后，Na+通过阳

膜进入阴极室，溶液变为NaCl溶液，溶液由碱性变为中性，溶液pH减小，A错误；B项，对于乙室，正

极上LiCoCh得到电子，被还原为C02+,同时得到Li+,其中的0与溶液中的H+结合H2O,因此电池工作一

段时间后应该补充盐酸，B正确；C项，电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH、乙室电极反应式为：

++2+2+

LiCoO2+e+4H=Li+Co+2H2O,C错误；D项，若甲室Co减少200mg,电子转移物质的量为

xx

«(e-)=5^^q12=0.0068mol,乙室Co2+增加300mg,转移电子的物质的量为n(e)=^||^1=0.005Imol,

说明此时已进行过溶液转移，D正确；故选BD。

【思维建模】

“串联”类电池的解题流程

【变式训练】中科院长春应化所张新波团队提出了一种独特的锂一氮电池(Li—Nz),该电池在放电过程

中消耗氮气，充电过程中释放氮气，实现氮气的循环，并对外提供电能。该电池在充电时发生反应：

2Li3N=N2T+6Lio现以该电池为电源进行如图所示实验，下列说法正确的是()

维隔板碳布

A.乙电极上的反应为2Li3N—61=N2T+6Li+

B.充电过程Li+由甲电极迁移向乙电极，并在多孔碳布表面生成Li3N

C.石墨a电极和m、n处均可能有铜析出

D.锂一氮电池为绿色固氮提供了一种可能

【答案】D

【解析】放电时，该原电池中锂失电子作负极，氮气得电子作正极，故乙电极是正极，发生反应：

Nz+6Li++6e-^=2Li3N,A项错误；充电过程是电解池原理，Li卡由乙电极移向甲电极，多孔碳布表面LisN

分解生成N2和Li+,B项错误；石墨a是阳极，阳极电极反应式：2H20-4e--4H++O2f,产生氧气，C

项错误；反应N2+6Li=2Li3N属于氮的固定，锂一氮电池为绿色固氮提供了一种可能，D项正确。

考点三离子交换膜装置

离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。因它对离子具有选

择透过性，且电化学性能优良，在涉及电化学的工业生产中广泛应用。

知识点1离子交换膜类型

（1）交换膜类型及特点

交换膜

阳膜阴膜双极膜特定的交换膜

类型

阳离阴离

中间层中的H2O解离出H+只允许特定的离子

允许通子移向原电子移向原电

和OH」,H+移向原电池的正极（电或分子通过，如质子交换

过的离子及池的正极池的负极

解池的阴极），OJT移向原电池的膜只允许H+通过，氯离

移动方向（电解池的（电解池的

负极（电解池的阳极）子交换膜只允许C「通过

阴极）阳极）

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

通性

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H20解离成H和0H.并分别通过阳膜和阴膜，作为H+和OH」的离子源。

【名师点晴】

I便离子选择性定向移动，平衡整个溶液的

I离子浓度或电荷

只允许阳离子通过，阻

L阳离子交换膜一

离止阴离子和气体通过

子

交只允许阴离子通过，阻

阴离子交换腰一

换止阳离子和气体通过

膜

」阿壬交携旗f只允许质子(H+)通过

隔离某些物质，防止发生反应

用于物质的制备

K物质分离、提纯

|根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜

肉的类型：

JM_(1)首先写出两电极上的电极反应，依据电

判一极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。

|断|(2)根据溶液呈电中性，判断出离子移动的

I方向，从而确定离子交换膜的类型。

知识点2含膜电解池装置分析

⑴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=ChT,

阴极室中的电极反应：2H2O+2b=H2f+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C「放电，使溶液中的c(C「)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一结合，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NH1：NO+5e+6H=NH4+H2O,NHt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,NO3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+7H2。里鲤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NH4NO3o

(3)多室电解池

例如，“四室电渗析法”制备H3P02(次磷酸)，其工作原理如图所示:

I阳离子阴离子阳离子I

石墨・交换膜交换膜交换膜・石墨

HPO,NaH2PO2NaOH

稀硫酸稀3溶液浓溶液稀溶液

阳极室产品室原料室阴极室

电解稀硫酸的阳极反应：2H20—4e-==O2f+4H+,产生的H卡通过阳离子交换膜进入产品室，原料室

中的H2P05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+4b==2H2T+40H,原料室中的Na卡通过阳离子交换膜进入阴

极室，可得副产品NaOH。

3.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。

4.有“膜”条件下离子定向移动方向的判断方法

电

极）;

池的正

原电

极（或

解池阴

移向电

池阳离子

动

向移

的定

离子

断阴

会阻

换膜

子交

装阳离

置

极）；

池的负

原电

极（或

解池阳

移向电

阴离子

动

向移

的定

离子

断阳

会阻

换膜

子交

阴离

电化

H20H

和N

c2。4

用H2

剂，

电催化

bCu

位点P

种双