电解池、金属的腐蚀与防护（讲义）-2025年高考化学一轮复习（新教材新高考）

第03讲电解池、金属的腐蚀与防护

自录

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..................................................................

知识点1电解池模型.....................................................................

知识点2电解规律........................................................................

知识点3电解池电极反应式的书写........................................................

考向1电解规律及电极产物的判断.........................................................

考向2电极反应的书写...................................................................

考点二电解原理的应用...........................................................

次口识点1氯碱工业..........................................................................

知识点2电冶金...........................................................................

知识点3电镀..............................................................................

考向1电解原理的应用...................................................................

考向2交换膜在电化学中的应用...........................................................

考向3有关电化学计算...................................................................

考点三金属的腐蚀与防护.........................................................

次口识点1腐蚀''两比较"...................................................................

知识点2两种保护方法...................................................................

考向1金属的腐蚀........................................................................

考向2金属腐蚀的防护...................................................................

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

W

考点要求考题统计考情分析

2024•甘肃卷7题，3分；2024•广东卷16题，

3分；2023浙江1月选考11题，3分；2023

本讲是历年高考热点，主要在选择题中

电解原理辽宁卷7题，3分；2022广东卷10题，2分；

电化学题、工艺流程题、原理综合题中出现。

2022北京卷13题，3分；2021海南卷9题，

主要包含金属的精炼、氯碱工业、活泼金属

4分；2021天津卷11题，3分；

的制取、有关电解产物的判断和计算等内容。

2024•湖北卷，14题3分;2024•山东卷13题，

必须熟悉微粒在各种电极上的放电次序，这

4分；2024•山东卷13题，4分；2024•辽吉黑

样才能准确地判断出相关的电解产物，然后

卷12题，3分；2023湖北卷10题，3分；2023

进行有关的计算。有关电解的计算通常可根

全国甲卷13题，6分；2023浙江6月选考13

据电解方程式或电极反应式列比例求解或是

题，3分；2023北京卷5题，3分；2023广东

利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列

电解原理综合卷13题，4分；2023广东卷16题，4分；2022

等式求解。备考时注重实物图分析、新型电

应用重庆卷12题，4分；2022海南卷9题，4分；

解装置分析，从氧化还原反应的角度认识电

2022湖北卷14题，3分；2022湖南卷8题，

化学，注重与元素化合物、有机化学、电解

3分；2022浙江1月选考21题，2分；2022

质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联

浙江6月选考21题，2分；2021全国甲卷13

系。关注氯碱工业、电镀和粗铜的电解精炼

题，6分；2021广东卷16题，4分；2021湖

等，通过新的电解装置的应用，能对与化学

北卷15题，3分；2021辽宁卷13题，3分；

有关的热点问题作出正确的价值判断，能参

2024•广东卷5题，2分；2024•浙江6月卷13

与有关化学问题的社会实践。

金属的腐蚀与题，3分；2024•浙江1月卷13题，3分；2022-

防护广东选择性考试11题，4分；2021•全国乙卷

12题，6分；

复习目标：

1.理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。

2.了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能

量中的具体应用。

3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。

匐2

定义：把电能转化为化学能的装置

原理：使电流通过电解质溶液或熔融电

解质，在阴、阳两极发生氧化还原

反应的过程__________________

阴极：电解质溶液中的阳离子得

电极电子发生还原反应________________

电反应阳极：还原性微粒或活泼阳极本

解

.身失电子发生氧化反应

池

氯碱工业：电解饱和食盐水制取

烧碱、氯气和氢气

应用铜的精炼：精铜作阴极，粗铜作一

------,阳极_______________________________

电镀、电冶金

f—化学腐蚀与电化学腐蚀

金属的腐蚀与防护--析氢腐蚀与吸氧腐蚀

电化学防护：牺牲阳极法、

外加电流法

考点一电解原理

知识点1电解池模型

1.电极名称和电极反应式

2.

导线上（外电路）电子从电源的负极流出，经导线流向电解池的阳极。电解池的阳极上产生的电子经导线

流入电源的正极。溶液中（内电路）阴离子移向阳极，阳离子移向阳极。

【名师提醒】

1.放电指的是电极上的得、失电子。

2.活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。

3.阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电，注意离子

导体（电解质）是水溶液还是非水状态。

4.电解水溶液时，K+〜AF+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、

Al等金属。

5.书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要

写成分子式。

6.电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应（离子共存）。

7.要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。

知识点2电解规律

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>$2->含氧酸根离子。

S2,r,B「、C「放电，产物分别是S、I2、Bn、Cl2；若OH一放电，则得到H?。和。2。

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+>CM+>H+（酸）>Fe2+>Zd+>H*（水）>Al3+>Mg2+o

（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。

3.用惰性电极电解电解质溶液的四种类型

阴离子

■s2-

放H2生碱型1电解阻解质型

（如NaCl、MgBQ等）,BL（如Cu。、HC1等）

-ci-

Fe2"H*...阳离子

Na+M^Zn^OH-Cu2+Fe3+Ag+

-NOJ

电解水型放Oz生酸型

（如HzSO,、NaOH、SO.（如CuSO,、AgNC）3等4

NazSO,等）

【方法技巧］

类型电极反应特点电解质溶液电解质浓度pH电解质溶液复原

+强碱增大增大加水

阴极:4H+4e-=2H2T(酸性),(NaOH)

电解2H2O+2e=H2T+2OH-(碱性)含氧酸(H2sO4)增大减小加水

水型阳极：2H2O-4e=4H++O2T(酸性)，活泼金属的最高价含

增大不变加水

4OH；4e=2H2O+O2T(碱性)氧酸盐(Na2so4)

电解无氧酸(HC1)减小增大通入HC1气体

电解质电离出的阴、阳离子分别

电解不活泼金属的无氧酸

在两极放电减小——加氯化铜

质型盐(CuCb)

放H2阴极：H2。放H2生成碱活泼金属的无氧酸盐生成新电解

增大通入HCl(g)

生碱型阳极：电解质阴离子放电(NaCl)质

放。2阴极：电解质阳离子放电不活泼金属的最高价生成新电解

减小加氧化铜

生酸型阳极：H2。放。2生成酸含氧酸盐(CuS04)质

知识点3电解池电极反应式的书写

1.基本电极反应式的书写

由解

总反应：2NaCl+2H2。三22NaOH+CI2T+H2T

用惰性电极电解

阳极2Cr-2e-=C12?

NaCl溶液

+

阴极2H20+21=H2T+2OIT(或2H+2e-=H2T)

申角星

总反应：2CUSO4+2H2O叁22Cu+02?+2H2SO4

用惰性电极电解

阳极2H2O-4b=。2丁+4H+(或40H-4e-==2HO+O2T)

O1S04溶液2

阴极2Cu2++4e-=2Cu

总反应：MgCb(熔融)叁些Mg+CLT

用惰性电极电解熔

阳极2C1—2e=Cl2T

融MgC12

阴极Mg2++2e-=Mg

2.提取“信息”书写电极反应式

由球

铝材为阳极，在H2s04溶液4

总反应：2Al+3H2O=^^A12O3+3H2T

中电解，铝材表面形成氧化+

阳极2A1—6b+3H2。==A12O3+6H

月莫

阴极6H++6e-==3H2T

总反应：2K2MnO4+2H2O^^2KMnO4+H2?+2K0H

用惰性电极电解KzMnCU溶

阳极2MnOZ—2e=2MnO4

液能得到化合物KMnO4

阴极2H2O+2b=H2T+20IT

有机阳离子、Al2cl「和A1C14阳极Al—3b+7A1C1I=4A12C17

组成的离子液体作电解液

阴极-

4Al2C17+3e=Al+7AlCU

时，可在钢制品上电镀铝。

3.多膜电解池方程式书写及分析

（1）双膜三室处理吸收液（吸收了烟气中的schX或污水）

电极a电极b

-+

阳极室：HSO3—2屋+H20-S0F+3H+或SOf-2e+H2O=SOF+2H

吸收液（或污水）：Na+穿过阳膜进入阴极室（左室）；HSO9和SO工穿过阴膜进入阴极室（右室）。

阴极室：2H2。+4-=2OH-+H2T

HSO；+OH=SOF+H2O

产品：阳极室较浓的硫酸阴极室左室亚硫酸钠

（2）三膜四室制备硼酸［H3BC>3（一元弱酸）］

ab

阳极室产品室原料室阴极室

-+

阳极室：2H2O-4e=O2T+4H

+

产品室：H+B（OH）4=H3BO3+H20

原料室：B（OH）4穿过阴膜进入产品室，Na+穿过阳膜进入阴极室

阴极室：4H2O+4e-=2H2T+40H-

（考向洞察J

考向1电解规律及电极产物的判断

【例1】）用石墨作电极电解溶有物质的量之比为3：1的NaCl和H2s。4的水溶液。根据反应产物，电

解可明显分为三个阶段，下列叙述不正确的是（）

A.电解的最后阶段为电解水

B.阳极先逸出氯气后逸出氧气

C.阴极逸出氢气

D.电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7

【答案】D

【解析】根据离子放电顺序可知，电解此混合溶液时，在阳极，阴离子放电的先后顺序为C「、OH，

SOF,在阴极，H+放电，所以整个电解过程分三个阶段：电解HC1溶液、电解NaCl溶液、电解H?。，最

后溶液呈碱性，D错误。

【思维建模】

明确阳极是惰性电极还是活泼电极

找全离子（包括水电离的H+和OH-）,

并按阴、阳离子分组

排出阴、阳离子在两极的放电顺序，确

定优先放电的微粒

判断电极产物，注意溶液的酸碱性、

产物的溶解性

解答有关离子浓度、pH、电极产物量

的变化，溶液的复原等问题

【变式训练】

1.用如图所示装置（X、Y是直流电源的两极）分别进行下列各组实验，下表中各项所列对应关系均正确

的是（）

直流电源

选项X极实验前U形管中的溶液通电后现象及结论

A正极Na2s。4溶液U形管两端滴入酚酬后，a处附近溶液呈红色

B正极AgNCh溶液b处电极反应为4OH--4e-=O2T+2H2O

C负极CuCb溶液b处有气体逸出

D负极NaOH溶液溶液pH减小

【答案】C

【解析】电解Na2s04溶液时，阳极上0H-失电子，发生氧化反应，即a处0H-放电，酸性增强，酸遇

酚麟不变色，即a处无明显变化，A项错误；电解AgNCh溶液时，阴极上Ag+得电子，发生还原反应，即b

处电极反应为Ag++e=Ag,B项错误；电解CuCL溶液时，阳极上CJ失电子，发生氧化反应，即b处C1放

电，产生Cb,C项正确；电解NaOH溶液时，阴极上是H+放电，阳极上是放电，实际上电解的是水，

导致NaOH溶液的浓度增大，碱性增强，pH增大，D项错误。

考向2电极反应的书写

【例2】化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()

A.氢氧燃料电池的负极反应为O2+2H2O+4e=4OH-

B.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应为Fe-2e=Fe2+

C.粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，电极反应为Cu-2e=Cu2+

D.铅酸蓄电池充电时，标示“+”的接线柱连电源的正极，电极反应为

+2

PbSO4(s)-2e+2H2O(l)=PbO2(s)+4H(aq)+SO4-(aq)

【答案】D

【解析】氢氧燃料电池中，负极上燃料失电子，A项错误；钢铁发生电化学腐蚀时，负极上铁失电子

发生氧化反应，电极反应为Fe-2e=Fe2+,B项错误；粗铜精炼时，与电源正极相连的是粗铜，C项错误；铅

酸蓄电池充电时，标示“+”的接线柱连电源的正极，作阳极，失电子发生氧化反应，电极反应为

+

PbSO4(s)-2e-+2H2O(l)=PbO2(s)+4H(aq)+S04”(aq),D项正确。

【名师点晴】

1.书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成

,电解

分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H++2「=H2f,总反应式为2cr+2H2O^=2OH

-+H2T+CI2T。

2.阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。

3.电解水溶液时，K+〜AF+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、

Al等金属。

4.“四步法”书写电极总反应的规律：①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④

两式加、验忌式。

【变式训练】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池，放电时电池的总反应为

Lii..CoO2+LixC6=LiCoO2+C6（x<1）□下列关于该电池的说法不正琥的是（）

A.放电时，Li+在电解质中由负极向正极迁移

+

B.放电时，负极的电极反应为Li.TC6-xe-=xLi+C6

C.充电时，若转移1mole:石墨（C6）电极将增重7xg

D.充电时，阳极的电极反应为LiCoO2-xe-=Lii*CoO2+xLi+

【答案】C

【解析】放电时，负极反应为LiK6-xe=xLi++C6，正极反应为Lii*CoO2+xe-+xLi+=LiCoO2,A、B两项

正确；充电时，阴极反应为xLi++C6+xe-=Li*C6,转移1mole-时，石墨（C6）电极将增重7g,C项错误；充电

+

时，阳极反应为放电时正极反应的逆反应：LiCoO2-xe-Lii-xCoO2+xLi,D项正确。

考点二电解原理的应用

知识点1氯碱工业

1.电极反应

阳极：2c「一2e-=CbT（反应类型：氧化反应）;

阴极：2H++2e-=H2f（反应类型：还原反应）。

检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝,证明生成了C12。电解时向食盐

水中滴加酚酥，阳极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。

2.电解方程式

由解

化学方程式：2NaCl+2H2。一2NaOH+H2T+CLT；

离子方程式：2c-+2H2O=^2OH-+H2T+CI2T。

3.阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图

阳离子交换膜

（1）阳离子交换膜的作用：阻止QH2进入阳极室与CL发生副反应：2NaOH+CL==NaCl+NaClO+

H2O,阻止阳极产生的Cb和阴极产生的七混合发生爆炸。

（2）a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀食盐水、浓NaOH溶液:X、

Y分别为雪、旦2。

【名师提醒】

阳离子交换膜（以电解NaCl溶液为例），只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl\OH）和分子（CL）

通过，这样既能防止H2和CL混合爆炸，又能避免CL和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。

知识点2电冶金

1.电解精炼铜

te-

（1）电极材料：阳极为粗铜,阴极为纯铜。

（2）电解质溶液：含CM+的盐溶液。

（3）电极反应式

阳极：Zn—2e-^=Zn2+>Fe—2e-=Fe2+^Ni-2e-==Ni2+^Cu—2e-=Cu2+；

阴极：Cif+2e—^=Cu。

④阳极泥的形成

粗铜中不活泼的杂质（金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等）在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失

去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。

2.利用电解熔融盐（或氧化物）的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

总方程式阳极、阴极反应式

冶炼钠2NaCl（熔融）.S=2Na+CLt2C1~2e=C12T>2Na++2e-=2Na

冶炼镁MgCb（熔融）空建Mg+Cl2t2c「一2-=C12f、Mg2++2e-=Mg

6O2——12e-、4A13++12e-

冶炼铝2Al2。3（熔融泮窘4Al+302T

=4A1

【名师提醒】

工业上不能电解熔融MgO、AlCb制Mg和Al。MgO的熔点较高，MgCb的熔点较低，工业上电解熔

融MgCb制Mg。由于AlCb为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解熔点很高的氧化

铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石（NasAlFe）;而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所

以石墨电极需定期检查并及时更换补充。

知识点3电镀

应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。

P

'I!

一

一

三/阴极:待镀的金属制品

三

4三

・电镀液:含有镀层金属离子的溶液

实例——电镀铜

阳极（铜片）：Cu—2e—=Cu?+；

阴极（待镀铁件）：Ci?++2e-=Cu。

【名师提醒】

1.电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极--阳极；电极质量增大的电极必为阴极，即溶

液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。

2.电解精炼铜时，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子变成金属阳离子进入溶液，金属活

动性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会减小。

3.电镀时，阳极（镀层金属）失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，电镀液的浓度

保持不变。

考向1电解原理的应用

[例1]（2024・湖北卷，14）我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2c2。4和NH20H电化学

催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H+和OH-在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液

中，甲醛转化为HOCH2。，存在平衡HOCHzCr+OH-[OCH2OF-+H2O。Cu电极上发生的电子转移反

应为[OCH2O]"e-=HCOO-+H-。下列说法错误的是（）

A.电解一段时间后阳极区c（OH-）减小

+

B.理论上生成lmolH3NCH2COOH双极膜中有4molH2O解离

C.阳极总反应式2HCHO-2e+4OH-=2HCOO-+H2T+2H2O

D.阴极区存在反应H2c2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O

【答案】B

【解析】在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O1HCHO+OH-^HOCH2O-,存在平衡

2

HOCH2O+OH[OCH2O]+H2O,CU电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2-e-=HCOO+HrH•结合

成H2,Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为

OHC—COOH：H2c2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O,OHC—COOH与HO—N+H3反应生成

HOOC—CH=N—OH：OHC—COOH+HO—N+H3-HOOC—CH=N—OH+H2O+H+,HOOC—CH=N—OH发

+++

生得电子的还原反应转化成H3NCH2COOH：HOOC—CH=N—OH+4e+5H=H3NCH2COOH+H2O=A项，

电解过程中，阳极区消耗OH、同时生成H2O,故电解一段时间后阳极区c（OH）减小，A正确；B项，阴极

+++

区的总反应为H2C2O4+HO—NH3+6e-+6H=H3NCH2COOH+3H2O,lmolH2O解离成lmolH+和ImolOH',

故理论上生成ImolfhN+CH2coOH双极膜中有6m0IH2C）解离，B错误；C项，结合装置图，阳极总反应为

2HCHO-2e+4OH=2HCOO-+H2T+2H2O,C正确；D项，阴极区的Pb上发生反应

H2c2O4+2e-+2H+=OHC—COOH+H2O,D正确；故选B。

【变式训练】（2024•山东省潍坊市二模）天津大学张兵团队合成了高曲率的NiCOz。4纳米针尖电极催化

剂，实现了澳自由基介导的环氧氯丙烷无膜电合成。其工作原理如图所示。己知：NiCOz。”具有较低的QH

和Br生成能垒、较高的QH氧化的能垒和固定的Br吸附位点，同时抑制析氧和析澳竞争反应。

下列说法错误的是（

A.电极a接电源的正极

B.n可能为C1

C.由n生成环氧氯丙烷的方程式为丫八6H+0H-=+x-+H0

Xo2

D.当合成Imol环氧氯丙烷时，至少有22.4LH2（标准状况）生成

【答案】B

【解析】由图可知，右电极上H2O被还原生成H2,即右电极作阴极，则左电极作阳极，阳极上X和

OH-同时且等量放电：X-e=X>OH-e=OHoA项，左边电极a为阳极，所以电极a接电源的正极，A正

OH

确；B项，根据图示，I与-OH结合生成n,所以n只能是1一X，B错误；c项，根据图示，由n生成环

C1

氧氯丙烷的方程式为+OH-+H,o,c正确；D项，当合成Imol环氧氯

Xo2

丙烷时，阳极上X-和OH-各失去Imol电子，共转移2moi电子，根据2H2O+2e=2OH-+H2T，转移2moi电子

时，生成ImolHz，即22.4LH2（标准状况），D正确；故选B。

考向2交换膜在电化学中的应用

【例2】（2024•辽宁省沈阳市模拟预测）在直流电场作用下双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-,

并分别向两极迁移。如图所示装置，可将捕捉的二氧化碳转化为CaC03而矿化封存，减少碳排放，同时得

到氧气、氢气、高浓度盐酸等产品。下列说法正确的是（）

A.CaCCh在碱室形成

B.两个双极膜中间层的H+均向右移动

C.向碱室中加入NaHCCh固体，有利于C02的矿化封存

D.b极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2f+4H+

【答案】D

【解析】右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电极b上发生还原反应生成02,所以b为

阳极，左侧双极膜中氢氧根离子进入碱室，与二氧化碳反应生成碳酸根离子，氢离子左移在电极a上发生

还原反应生成H2,所以a为阴极。A项，由图可知，CO32-通过左侧阴离子交换膜进入中间室内与Ca2+结合

形成碳酸钙，CaCCh在中间室形成，A错误；B项，由图可知，右侧双极膜中氢离子进入酸室生成盐酸，

左侧双极膜中氢离子左移在电极a上发生还原反应生成H2,B错误；C项，碱室中二氧化碳和碱反应生成

碳酸根离子，碳酸根离子通过左侧阴离子交换膜进入中间室内，与Ca2+结合形成碳酸钙，加入NaHCCh固

体会消耗氢氧根不利于C02的吸收，C错误；D项，右侧双极膜中氢离子进入酸室，氢氧根离子右移在电

极b上发生还原反应生成。2，所以b为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=O2f+4H+,D正确；故选D。

【思维建模】

使离子选择性定向移动，平衡

整个溶液的离子浓度或电荷

「隔离某些物质，防止阴极与阳极产

离

子物之间发生反应

交用于物质的制备（电解后溶液阴极

换区或阳极区得到所制备的物质）

膜

一」物质分离、提纯

L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）

—质子交换膜（只允许H+通过）

双极膜（BP）（阴、阳复合膜，能解

离出H+和OFT）

“隔膜”电解池的解题步骤:

分清交换膜类型：即交换膜属于阳离子交换膜、阴

第一步离子交换膜或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪

种离子通过交换膜

0--------

写出电极反应式，判断交换膜两侧离子的变化，推

第二步

断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移的方向

分析交换膜的作用：在产品制备中，交换膜作用主

第三步

要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应

【变式训练】（2024•湖南省邵阳市三模）退役锂离子电池正极材料中有价金属的回收利用，是解决新能

源汽车产业环境污染和资源短缺的有效方法，也是该产业可持续发展的关键。回收过程中产生的沉锂后的

母液中的溶质主要是Na2s04,可根据电化学原理采用双极膜（BP）与离子交换膜（A、C）组合技术处理沉锂后

的母液，实现废水的净化和资源回收（如图所示）。下列说法错误的是（）

A.双极膜(BP)可有效阻隔Na+和SCV-的通过，膜C为阳离子交换膜

B.阳极的电极反应为2H2O-4e-=O2f+4H+,阴极的电极反应为2H2O+2e=H2T+208

C.阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高

D.当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，该装置有2moiH2so4和4moiNaOH生成

【答案】D

【解析】右侧为电解池的阴极，电极反应式为2H++2e-=H2f,左侧为阳极，电极反应式为

40HMe=ChT+2H2。，硫酸钠溶液中Na+经过C离子交换膜移向动，与BP双极膜中转移过来的OJT结合生

成NaOH,所以C膜为阳离子交换膜，盐室中SCU2-经过A离子交换膜移动，与BP双极膜中转移过来的H+

结合生成硫酸，所以A膜为阴离子交换膜。A项，根据图中Na+、SO42-移动方向可知，膜A为阴离子交换

膜，膜C为阳离子交换膜，A正确；B项，阳极的电极反应为2H2O-4e-=O2f+4H+,阴极的电极反应为

2H2O+2e-=H2t+2OH-,B正确；C项，阳极与直流电源的正极相连，阳极上的电势比阴极上的高，C正确；

D项，当阳极上放出22.4L(标准状况)气体时，外电路中转移4moi电子，该装置中有2个阴离子交换膜和2

个阳离子交换膜，每个阴离子交换膜有2moiSO42-通过，每个阳离子交换膜有4moiNa+通过，即该装置有

4moiH2s04和8moiNaOH生成，D错误。故选D。

考向3有关电化学计算

【例2】500mLKN03和Cu(NC>3)2的混合溶液中c(NO5)=0.6mol-Lr,用石墨作电极电解此溶液，当

通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确

的是()

A.原混合溶液中c(K+)为0.2mol-L-1

B.上述电解过程中共转移0.2mol电子

C.电解得到的Cu的物质的量为0.05mol

D.电解后溶液中c(H+)为0.2mol-L1

【答案】A

【解析】石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH--4e--2H2O+O2f,阴

2++

极先后发生两个反应：Cu+2e-=Cu,2H+2e-=H2to从收集到。2为2.24L可推知上述电解过程中共

转移0.4mol电子，而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子，所以CM卡共得到0.4mol—0.2moi=0.2

mol电子，电解前Ci?+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。电解前后分别有以下守恒关

系：c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO9),C(K+)+C(H+)=C(NOD，不难算出：电解前c(K+)=0.2moll，电解后c(H

+)=0.4molL'o

【思维建模】

1.计算原理——三个相等。

(1)同一原电池的正、负极的电极反应中得失电子数相等。

(2)同一电解池的阴、阳极的电极反应中得失电子数相等。

(3)串联电路中的各个电极反应得失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应时，得失电子数要相

等，在计算电解产物的量时，应按得失电子数相等计算。

2.计算方法——三种常用方法。

(1)根据总反应计算。先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。

(2)根据得失电子守恒计算。

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用于混合溶液中分阶段电解的计算。

(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。

如以通过4mole-为桥梁可构建如下关系式：

4e-〜2c上出功、切〜。2〜2H2〜2Cu〜4Ag-：M(式中M为金属，"为其离子的化合价数值)

极产物"阴极产物

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，灵活运用关系式便能快速解答常见的电

化学计算问题。

【变式训练】用惰性电极电解一