電化學(xué)原理綜合應(yīng)用（講義）-2025年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)（新教材新高考）

第04講電化學(xué)原理綜合應(yīng)用

01考情透視目標(biāo)導(dǎo)航

02知識(shí)導(dǎo)圖思維引航

03考點(diǎn)突破?考法探究

考點(diǎn)一電解原理創(chuàng)新應(yīng)用......................................................

知識(shí)點(diǎn)1電解原理................................................................

知識(shí)點(diǎn)2電解原理創(chuàng)新應(yīng)用.......................................................

考點(diǎn)二串聯(lián)類電化學(xué)裝置......................................................

知識(shí)點(diǎn)1常見串聯(lián)裝置圖........................................................

知識(shí)點(diǎn)2多池串聯(lián)裝置中電池類型判斷.........................................

考點(diǎn)三離子交換膜裝置........................................................

知識(shí)點(diǎn)1離子交換膜類型........................................................

知識(shí)點(diǎn)2含膜電解池裝置分析.......................................................

考點(diǎn)四電化學(xué)綜合計(jì)算........................................................

04真題練習(xí)?命題洞見.........................................................

04真題練習(xí)?命題洞見.........................................................

考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析

2024?甘肅卷，7,3分；2024?遼吉黑卷，近年來(lái)，高考試題中電化學(xué)是重點(diǎn)內(nèi)容之一，

12,3分；2024?山東卷，13,4分；2023?將原電池和電解池結(jié)合在一起，綜合考查化學(xué)

浙江省1月選考，11,3分；2023?湖北省反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)

電解創(chuàng)新應(yīng)用

選擇性考試，10,3分；2023?山東卷，11,和化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，是高考試卷中電化學(xué)部分

3分；2022?重慶卷，12,4分；2022?湖北的重要題型?？疾榈碾娀瘜W(xué)裝置常啄用串聞裝

卷，14,3分；2021?遼寧選擇性考試，13,置，且常采用交換膜，特別是離子交換膜的應(yīng)

3分；2021?海南選擇性考試，9,4分；用及電解質(zhì)介質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)的影響的試題比較

2021?江蘇卷，12,3分；多，且常考常新，該類題目的考查內(nèi)容通常有

串聯(lián)類連接裝置2022?山東卷，13,4分；以下幾個(gè)方面：電極的判斷、電極反應(yīng)式及電

2024?湖北卷，14,3分;2023?遼寧省選擇池反應(yīng)總方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶

性考試，11,3分；2023?全國(guó)甲卷，12,液中離子的移動(dòng)、溶液pH的變化、電解質(zhì)溶

6分；2023?浙江省6月選考，13,3分；液的恢復(fù)及運(yùn)用得失電子守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算

2023?北京卷,5,3分；2023?廣東卷，16,等。由于離子交換膜能將工業(yè)生產(chǎn)與化學(xué)知識(shí)

離子交換膜裝置

4分；（2022?全國(guó)甲卷，10,6分；2022?浙有機(jī)的融合，實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置，考查學(xué)生

江省6月選考，21,2分；2021?全國(guó)甲卷，學(xué)以致用的能力，故近幾年的電化學(xué)高考試題

13,6分；2021?廣東卷，16,4分；2021?中年年涉及。通過陌生電化學(xué)的裝置圖，考查

湖北選擇性考試，15,3分；學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，也體

2024?廣東卷,16,3分;2021?天津現(xiàn)了對(duì)“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的學(xué)科核心素養(yǎng)

電化學(xué)綜合計(jì)算

卷，11,3分;考查。

復(fù)習(xí)目標(biāo)：

1.掌握多池連接的分析應(yīng)用。

2.了解離子交換膜的分類及特點(diǎn)，理解離子交換膜在電化學(xué)裝置中的作用。

3.掌握電化學(xué)的計(jì)算。

4.提升應(yīng)用電化學(xué)原理解決工業(yè)生產(chǎn)、生活中實(shí)際問題的能力。

^2

〃皿SM圉?里一帚肺學(xué)

足礎(chǔ)問題

原

電

池

原電池原

理應(yīng)用

注

意

總

界

電解食鹽水.電傷和電解精煉銅和電解竹燎銀

電解原

現(xiàn)應(yīng)用電斛方法實(shí)現(xiàn)一咚特殊反應(yīng),如:

電

Cu+211.0?Cu(OH)J+H1t

解

池

期砒問題

㈤3

考點(diǎn)一電解原理創(chuàng)新應(yīng)用

知識(shí)點(diǎn)1電解原理

1.電解池的工作原理(情性電極)

與電源正極相連與電源負(fù)極相連

氯化及牛IIIIJI發(fā)牛還原

反應(yīng)f斷離子fRI離子反應(yīng)

叵風(fēng)電解質(zhì)溶液——尸“悶

2.電解池陰'陽(yáng)極的判斷方法

3.明確電解池的電極反應(yīng)及離子放電順序

活潑金屬：電極材料本身失電r被氧

化

_陽(yáng)?M—nt--=M"'

「極

惜件電極：一般溶液中還原性強(qiáng)的陰

電

極

離子優(yōu)先失去電子被輒化

；反

:應(yīng):

一般溶液中輒化性強(qiáng)的陽(yáng)禽子優(yōu)先得到

極電子被還原

(1)陽(yáng)離子在陰極上的放電順序：Ag->Hg-->Fe3->Cu*->H-(酸)>Pd->Fe^~>

Zn：->H-(水)。

(2)陰離子在陽(yáng)極上的放電順序：S2->r>Br->Cr>OH->含氧酸根離子。

知識(shí)點(diǎn)2電解原理創(chuàng)新應(yīng)用

1.電解原理常見的考查點(diǎn)

電解原理及應(yīng)用是高考高頻考點(diǎn)，該類試題往往與生產(chǎn)、生活及新科技等相聯(lián)系，以裝置圖或流程圖

為載體呈現(xiàn)，題材廣、信息新，題目具有一定難度。主要考查陰、陽(yáng)極的判斷、電極反應(yīng)式、電解反應(yīng)方

程式的書寫、溶液離子濃度變化及有關(guān)計(jì)算等。

2.“5點(diǎn)”突破電解綜合應(yīng)用題

(1)分清陰、陽(yáng)極，與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極，兩極反應(yīng)為“陽(yáng)氧陰還”。

(2)剖析離子移向，陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極。

(3)注意放電順序，正確判斷放電的微?；蛭镔|(zhì)。

(4)注意介質(zhì)，正確判斷反應(yīng)產(chǎn)物，酸性介質(zhì)不出現(xiàn)OH，堿性介質(zhì)不出現(xiàn)H+；不能想當(dāng)然地認(rèn)為金

屬作陽(yáng)極，電極產(chǎn)物為金屬陽(yáng)離子。

(5)注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應(yīng)式。

考向洞察

多孔電極1固體電解質(zhì)多孔電極2

A.電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大與水蒸氣的接觸面積

2

B.電極2是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：O2+4e-=2O-

C.工作時(shí)。2-從多孔電極1遷移到多孔電極2

D.理論上電源提供2moi片能分解ImolIhO

【答案】B

【解析】多孔電極1上H2O(g)發(fā)生得電子的還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成H2(g),多孔電極1為陰極，電極反應(yīng)為

2

2H2O+4e-=2H2+2O-;多孔電極2上CP-發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化成02(g),多孔電極2為陽(yáng)極，電極反應(yīng)

為2O2--4e-=O2。A項(xiàng)，電極1的多孔結(jié)構(gòu)能增大電極的表面積，增大與水蒸氣的接觸面積，A項(xiàng)正確；B

2

項(xiàng)，電極2為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)：2O-4e=O2,B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，工作時(shí)，陰離子02一向陽(yáng)極移動(dòng)，即0>

從多孔電極1遷移到多孔電極2,C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，電解總反應(yīng)為2H20(g)里雪H2+O2，分解2m0舊2。轉(zhuǎn)

移4mol電子，則理論上電源提供2mol電子能分解ImolHzO,D項(xiàng)正確；故選B。

【變式訓(xùn)練】電化學(xué)修復(fù)技術(shù)是近年迅速發(fā)展的一種污染土壤綠色原位修復(fù)技術(shù)。處理土壤重金屬污

染時(shí)，在污染土壤區(qū)域插入電極(下圖)，土壤中污染物定向遷移，富集在電極區(qū)域，再通過其他方法(電鍍、

沉淀/共沉淀、抽出、離子交換樹脂等)去除。下列說(shuō)法正確的是()

A.H+在陽(yáng)極區(qū)反應(yīng)

B.土壤中膠體粒子不帶電

C.陰極區(qū)抽提物發(fā)生的是陰離子交換

D.金屬離子在堿性區(qū)域去除

【答案】D

【解析】A項(xiàng)，H+在陰極區(qū)得電子產(chǎn)生氫氣，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，土壤中污染物定向遷移，說(shuō)明土壤中膠

體粒子帶電，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陽(yáng)離子定向移動(dòng)到了有極區(qū)，故陰極區(qū)抽提物發(fā)生的是陽(yáng)離子交換，C錯(cuò)誤；

D項(xiàng)，金屬離子在堿性區(qū)域產(chǎn)生氫氧化物而去除，D正確；故選D。

考點(diǎn)二串聯(lián)類連接裝置

（知識(shí)固本J

知識(shí)點(diǎn)1常見串聯(lián)裝置圖

將原電池和電解池結(jié)合在一起，或幾個(gè)電解池串聯(lián)在一起，綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還

原反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，是高考中電化學(xué)部分的重要題型。解答該類試題時(shí)電池種類的判斷

是關(guān)鍵，整個(gè)電路中各個(gè)電池工作時(shí)得失電子守恒是數(shù)據(jù)處理的法寶。

模型一外接電源與電解池的串聯(lián)（如圖）

AB

A、B為兩個(gè)串聯(lián)電解池，相同時(shí)間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。

模型二原電池與電解池的串聯(lián)（如圖）

1_

?—O2

ZnC]T（磷贏電解質(zhì)

H20H2O

三mr

稀硫酸稀硫酸含金屬催化劑NaOHNaCl

AB的多孔電極溶液溶液

圖甲AB

圖乙

顯然兩圖中，A均為原電池,B均為電解池。

知識(shí)點(diǎn)2多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷

1.直接判斷

非常直觀明顯的裝置，如有燃料電池、鉛蓄電池等在電路中時(shí)，則其他裝置為電解池。

如圖：A為原電池，B為電解池。

含金屬催化劑的多孔電極NaCl溶液

AB

2.根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷

NaCl溶液稀硫酸

AB

原電池一般是兩個(gè)不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極和一個(gè)碳棒電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電

極，如兩個(gè)鉗電極或兩個(gè)碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng),

電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖：A為電解池，B為原電池。

3.根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷

在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。

⑥

A-1HBOLPLD

?一]l二:-“

NaCl、酚酸溶液CuS（）4溶液

甲乙

如圖：若C極溶解，D極上析出Cu,B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池,

D是正極，C是負(fù)極，甲是電解池，A是陽(yáng)極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。

【名師點(diǎn)晴】

主人+口廣陽(yáng)極：氧化反應(yīng)、

有電源或看電極

電解池

電極材料相同匚陰極：還原反應(yīng)\

先判斷

裝置類型君由蛆r*正極：還原反應(yīng)」

電極活動(dòng)性不同

原電池

或通入反應(yīng)物一負(fù)極：氧化反應(yīng)」

【例2】（2022?山東卷，13）設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鉆。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽

生成C02,將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoCh轉(zhuǎn)化為C02+,工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)

移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說(shuō)法正確的是（）

乙酸鹽陽(yáng)膜CoCl2乙酸鹽陽(yáng)膜鹽酸

溶液溶液溶液

A.裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大

B.裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸

++2+

C.乙室電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2+2H2O+e+4H=Li+Co+4OH-

D.若甲室C02+減少200mg,乙室C02+增加300mg,則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移

【答案】BD

【解析】A項(xiàng)，依據(jù)題意右側(cè)裝置為原電池，電池工作時(shí)，甲室中細(xì)菌上乙酸鹽的陰離子失去電子被

氧化為C02氣體，C02+在另一個(gè)電極上得到電子，被還原產(chǎn)生C。單質(zhì)，CH3co0-失去電子后，Na+通過陽(yáng)

膜進(jìn)入陰極室，溶液變?yōu)镹aCl溶液，溶液由堿性變?yōu)橹行?，溶液pH減小，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，對(duì)于乙室，正

極上LiCoCh得到電子，被還原為C02+,同時(shí)得到Li+,其中的0與溶液中的H+結(jié)合H2O,因此電池工作一

段時(shí)間后應(yīng)該補(bǔ)充鹽酸，B正確；C項(xiàng)，電解質(zhì)溶液為酸性，不可能大量存在OH、乙室電極反應(yīng)式為：

++2+2+

LiCoO2+e+4H=Li+Co+2H2O,C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，若甲室Co減少200mg,電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量為

xx

?(e-)=5^^q12=0.0068mol,乙室Co2+增加300mg,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e)=^||^1=0.005Imol,

說(shuō)明此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移，D正確；故選BD。

【思維建?！?/p>

“串聯(lián)”類電池的解題流程

【變式訓(xùn)練】中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所張新波團(tuán)隊(duì)提出了一種獨(dú)特的鋰一氮電池(Li—Nz),該電池在放電過程

中消耗氮?dú)猓潆娺^程中釋放氮?dú)?，?shí)現(xiàn)氮?dú)獾难h(huán)，并對(duì)外提供電能。該電池在充電時(shí)發(fā)生反應(yīng)：

2Li3N=N2T+6Lio現(xiàn)以該電池為電源進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()

維隔板碳布

A.乙電極上的反應(yīng)為2Li3N—61=N2T+6Li+

B.充電過程Li+由甲電極遷移向乙電極，并在多孔碳布表面生成Li3N

C.石墨a電極和m、n處均可能有銅析出

D.鋰一氮電池為綠色固氮提供了一種可能

【答案】D

【解析】放電時(shí)，該原電池中鋰失電子作負(fù)極，氮?dú)獾秒娮幼髡龢O，故乙電極是正極，發(fā)生反應(yīng)：

Nz+6Li++6e-^=2Li3N,A項(xiàng)錯(cuò)誤；充電過程是電解池原理，Li卡由乙電極移向甲電極，多孔碳布表面LisN

分解生成N2和Li+,B項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨a是陽(yáng)極，陽(yáng)極電極反應(yīng)式：2H20-4e--4H++O2f,產(chǎn)生氧氣，C

項(xiàng)錯(cuò)誤；反應(yīng)N2+6Li=2Li3N屬于氮的固定，鋰一氮電池為綠色固氮提供了一種可能，D項(xiàng)正確。

考點(diǎn)三離子交換膜裝置

離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液里的離子具有選擇透過能力的高分子膜。因它對(duì)離子具有選

擇透過性，且電化學(xué)性能優(yōu)良，在涉及電化學(xué)的工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。

知識(shí)點(diǎn)1離子交換膜類型

（1）交換膜類型及特點(diǎn)

交換膜

陽(yáng)膜陰膜雙極膜特定的交換膜

類型

陽(yáng)離陰離

中間層中的H2O解離出H+只允許特定的離子

允許通子移向原電子移向原電

和OH」,H+移向原電池的正極（電或分子通過，如質(zhì)子交換

過的離子及池的正極池的負(fù)極

解池的陰極），OJT移向原電池的膜只允許H+通過，氯離

移動(dòng)方向（電解池的（電解池的

負(fù)極（電解池的陽(yáng)極）子交換膜只允許C「通過

陰極）陽(yáng)極）

無(wú)論是原電池還是電解池中，陽(yáng)離子均移向得電子的一極，陰離子均移向失電子的

通性

一極

（2）離子交換膜的功能：選擇性透過離子，平衡電荷，形成閉合回路。

（3）離子交換膜的作用及意義

①隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)，常用于物質(zhì)制備。

②限制某些離子的移動(dòng)，常用于物質(zhì)制備及純化。

③雙極膜：由一張陽(yáng)膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽(yáng)復(fù)合膜。該膜的特點(diǎn)是在直流電的作用下，陰、

陽(yáng)膜復(fù)合層間的H20解離成H和0H.并分別通過陽(yáng)膜和陰膜，作為H+和OH」的離子源。

【名師點(diǎn)晴】

I便離子選擇性定向移動(dòng)，平衡整個(gè)溶液的

I離子濃度或電荷

只允許陽(yáng)離子通過，阻

L陽(yáng)離子交換膜一

離止陰離子和氣體通過

子

交只允許陰離子通過，阻

陰離子交換腰一

換止陽(yáng)離子和氣體通過

膜

」阿壬交攜旗f只允許質(zhì)子(H+)通過

隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)

用于物質(zhì)的制備

K物質(zhì)分離、提純

|根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則，判斷膜

肉的類型：

JM_(1)首先寫出兩電極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電

判一極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余。

|斷|(2)根據(jù)溶液呈電中性，判斷出離子移動(dòng)的

I方向，從而確定離子交換膜的類型。

知識(shí)點(diǎn)2含膜電解池裝置分析

⑴兩室電解池：

例如，工業(yè)上利用如圖兩室電解裝置制備燒堿:

陽(yáng)極室中電極反應(yīng)：2cl-2e=ChT,

陰極室中的電極反應(yīng)：2H2O+2b=H2f+2OH-,

陰極區(qū)H+放電，破壞了水的電離平衡，使OH-濃度增大，陽(yáng)極區(qū)C「放電，使溶液中的c(C「)減小,

為保持電荷守恒，陽(yáng)極室中的Na+通過陽(yáng)離子交換膜與陰極室中生成的OH一結(jié)合，得到濃的NaOH溶液。

利用這種方法制備物質(zhì)，純度較高，基本沒有雜質(zhì)。

(2)三室電解池

例如，利用三室電解裝置制備NH4NO3,其工作原理如圖所示。

-+

陰極的NO被還原為NH1：NO+5e+6H=NH4+H2O,NHt通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入中間室;

-+

陽(yáng)極的NO被氧化為NO：NO-3e+2H2O=NO；+4H,NO3通過陰離子交換膜進(jìn)入中間室。

根據(jù)電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可得電解總反應(yīng)：8NO+7H2。里鯉3NH4NO3+2HNO3,為使電解產(chǎn)物全部

轉(zhuǎn)化為NH4NO3,補(bǔ)充適量NH3可以使電解產(chǎn)生的HNO3轉(zhuǎn)化為NH4NO3o

(3)多室電解池

例如，“四室電滲析法”制備H3P02(次磷酸)，其工作原理如圖所示:

I陽(yáng)離子陰離子陽(yáng)離子I

石墨?交換膜交換膜交換膜?石墨

HPO,NaH2PO2NaOH

稀硫酸稀3溶液濃溶液稀溶液

陽(yáng)極室產(chǎn)品室原料室陰極室

電解稀硫酸的陽(yáng)極反應(yīng)：2H20—4e-==O2f+4H+,產(chǎn)生的H卡通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室

中的H2P05穿過陰離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，與H+結(jié)合生成弱電解質(zhì)H3Po2；

電解NaOH稀溶液的陰極反應(yīng)：4H2O+4b==2H2T+40H,原料室中的Na卡通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入陰

極室，可得副產(chǎn)品NaOH。

3.離子交換膜類型的判斷方法

(1)首先寫出陰、陽(yáng)兩極上的電極反應(yīng)。

(2)依據(jù)電極反應(yīng)確定該電極附近哪種離子剩余。

(3)根據(jù)電極附近溶液呈電中性，從而判斷出離子移動(dòng)的方向。

(4)根據(jù)離子移動(dòng)的方向，確定離子交換膜的類型。

4.有“膜”條件下離子定向移動(dòng)方向的判斷方法

電

極）;

池的正

原電

極（或

解池陰

移向電

池陽(yáng)離子

動(dòng)

向移

的定

離子

斷陰

會(huì)阻

換膜

子交

裝陽(yáng)離

置

極）；

池的負(fù)

原電

極（或

解池陽(yáng)

移向電

陰離子

動(dòng)

向移

的定

離子

斷陽(yáng)

會(huì)阻

換膜

子交

陰離

電化

H20H

和N

c2。4

用H2

劑，

電催化

bCu

位點(diǎn)P

種雙