第04讲 电化学原理的综合应用（复习讲义）（黑吉辽蒙专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第04讲 电化学原理的综合应用 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 多池串联的模型及原理分析 知识点1 常见多池串联装置图 知识点2 多池串联装置类型的判断 电池和电解池串联装置 考向2 考查电解池串联装置 考点二 离子交换膜 电化学的计算 知识点1 离子交换膜的分类 知识点2 电化学的有关计算 考向1 考查离子交换膜的应用 【思维建模】有关离子交换膜的解题流程 考向2 考查电化学的计算 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 离子交换膜 选择题 非选择题 黑吉辽卷T12，3分 辽宁卷T11，3分 电化学的计算 选择题 非选择题 辽宁卷T7，3分 辽宁卷T12，3分 考情分析： 电化学是高考必考内容，命题情境较为新颖，侧重考查分析问题、解答问题及计算能力。通常考查新型电源、原电池、电解池的工作原理，电极的判断，电极反应式的书写，电子的转移或电流的方向和溶液中离子的移动方向的判断，溶液pH的变化，离子交换膜作用，电化学的有关计算等。 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。 3.理解离子交换膜在装置中的作用。 4.熟悉电化学综合计算中的常用方法。 考点一 多池串联的模型及原理分析 知识点1 常见多池串联装置图 1.外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联 ，相同时间内，各电极 电子数相等。 2.原电池与电解池的串联(如图甲、图乙) 甲、乙两图中，A均为 ，B均为 。 知识点2 多池串联装置类型的判断 1.装置类型的判断 原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。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。如图所示：B为 ，A为 。 2.分析常用规律 （1）多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。 （2）与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。 考向1 考查原电池和电解池串联装置 例1 （2025·吉林·二模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　) A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B.甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋ C.甲池和乙池中溶液的pH均减小 D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）利用氢氧燃料电池，以镍、铁作电极电解NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4，其在浓碱中稳定存在)的装置如图所示。已知固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下能传导O2－。下列说法正确的是(　　) A.电极b的电极反应为H2－2e－===2H＋ B.电极d材料是铁电极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 C.理论上，固体电解质中每迁移0.3 mol O2－，可以制得16.6 g Na2FeO4 D.为提高Na2FeO4的产率，应使用阳离子交换膜 【变式训练2】（2025·内蒙古·二模）利用甲醇燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，电极a和b都是石墨电极。该装置工作一段时间后，a电极没有气体放出，那么在这段时间内，下列说法正确的是（　　） A.硫酸铜溶液中Cu2＋浓度减小，若使CuSO4的浓度恢复原状可加入CuCO3 B.燃料电池工作时，负极反应式为CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋ C.a电极作电解池的阳极 D.同温同压下，b电极产生的气体与电池中消耗甲醇的物质的量之比为3∶1 考向2 电解池串联装置 例2 （2025·辽宁·一模）某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是(　　) A.乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极 B.甲池通入CH4的电极反应式为CH4+8e-+10OH-===C+7H2O C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原来的状态 D.甲池中消耗0.56 L(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生2.90 g固体 【变式训练1】（2025·黑龙江·二模）如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。 请回答下列问题： (1)A极是电源的________，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明_____________，在电场作用下向Y极移动。 (2)若甲、乙装置中的C、E电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。 (3)现用丙装置给铜件镀银，则G应是__________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________溶液。当乙中溶液的pH是12时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________。 【变式训练2】（2025·吉林·一模）如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题： (1)a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是________池。A池阳极的电极反应为______________________________________________________， C池阴极的电极反应为_______________________________。 (2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。 (3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________。 考点二 离子交换膜 电化学的计算 知识点1 离子交换膜的分类 1.阳离子交换膜(只允许 和 通过，阻止 和 通过) 以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开 ①负极反应式：Zn-2e-=Zn2＋ ②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu ③Zn2＋通过阳离子交换膜进入 区 ④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) 2.阴离子交换膜(只允许 和 通过，阻止 和 通过) 以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开 ①阴极反应式：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- ②阳极反应式：2I-_2e-=I2 ③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3-＋5I-＋3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极) 3.质子交换膜(只允许H＋和 通过) 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2 ①阴极反应式：2H＋＋2e-=H2↑ ②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋ ③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 ④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) 知识点2 电化学的有关计算 1.根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2.根据电子守恒计算 (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)用于混合溶液中电解的分阶段计算。 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。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： 4e-~ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 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。 (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 考向1 考查离子交换膜的应用 例1 （2025·吉林·二模）三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱的装置示意图如图，下列说法正确的是(　　) A.酸碱的浓度：进等于出 B.右侧电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C.装置工作一段时间后，n(a)∶n(b)＝2∶1 D.右侧离子交换膜为阴离子交换膜 思维建模 有关离子交换膜的解题流程 1.分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜、阴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隔膜。 2.写出电极反应。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 3.分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 【变式训练1】（2025·辽宁·一模）一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是(　　) A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C.MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O D.电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）复分解电渗析(Electrodialysis Metathesis，EDM)具有重组和浓缩离子的独特性能，基于四隔室结构特点，通过离子重组可发生类似复分解反应，将少量的低溶解度(或不溶解)的盐类转化为高溶解度的盐。图中所示为复分解电渗析装置，以KCl和NaNO3为原料制备无氯钾肥(KNO3)并回收NaCl。下列说法错误的是(　　) A.浓缩B室中的产品为KNO3，为使产品纯净，该室进液口宜选择蒸馏水 B.阳极所选电解质溶液宜选择一定浓度的NaOH溶液，其电极反应方程式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C.阴极每产生11.2 L H2(标准状况下)，淡水A室有1 mol Cl－进入到浓缩A室中 D.该复分解电渗析装置中①③⑤选择阳离子交换膜为宜，②④选择阴离子交换膜为宜 考向2 考查电化学的计算 例2（2025·内蒙古·二模）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，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。下列说法错误的是(　　) A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小 B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C.乙室电极反应式为LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－ D.若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A.a是电源的负极 B.通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 【变式训练2】（2025·辽宁·二模）水系可逆Zn－CO2电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许H＋通过，b膜只允许OH－通过)层间的H2O解离成H＋和OH－，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，Zn－CO2电池工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.闭合K1时，右侧电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH B.闭合K1时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH左侧升高右侧降低 C.闭合K2时，OH－从复合膜流向Zn电极 D.闭合K2时，每生成65 g Zn，同时一定生成CO2气体11.2 L 1.（2024·黑吉辽卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A. 相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B. 阴极反应： C. 电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D. 阳极反应： 2.（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 3.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　) A.b端电势高于a端电势 B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C.电解后海水pH下降 D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 4.（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是 A. 放电时负极反应： B. 放电时透过多孔活性炭电极向中迁移 C. 放电时每转移电子，理论上吸收 D. 充电过程中，溶液浓度增大 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第04讲 电化学原理的综合应用 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 多池串联的模型及原理分析 知识点1 常见多池串联装置图 知识点2 多池串联装置类型的判断 电池和电解池串联装置 考向2 考查电解池串联装置 考点二 离子交换膜 电化学的计算 知识点1 离子交换膜的分类 知识点2 电化学的有关计算 考向1 考查离子交换膜的应用 【思维建模】有关离子交换膜的解题流程 考向2 考查电化学的计算 04 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 离子交换膜 选择题 非选择题 黑吉辽卷T12，3分 辽宁卷T11，3分 电化学的计算 选择题 非选择题 辽宁卷T7，3分 辽宁卷T12，3分 考情分析： 电化学是高考必考内容，命题情境较为新颖，侧重考查分析问题、解答问题及计算能力。通常考查新型电源、原电池、电解池的工作原理，电极的判断，电极反应式的书写，电子的转移或电流的方向和溶液中离子的移动方向的判断，溶液pH的变化，离子交换膜作用，电化学的有关计算等。 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。 3.理解离子交换膜在装置中的作用。 4.熟悉电化学综合计算中的常用方法。 考点一 多池串联的模型及原理分析 知识点1 常见多池串联装置图 1.外接电源与电解池的串联(如图) 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。 2.原电池与电解池的串联(如图甲、图乙) 甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 知识点2 多池串联装置类型的判断 1.装置类型的判断 原电池一般是两种活泼性不同的金属电极或一种金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。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。如图所示：B为原电池，A为电解池。 2.分析常用规律 （1）多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池。 （2）与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。 考向1 考查原电池和电解池串联装置 例1 （2025·吉林·二模）如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　) A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B.甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋ C.甲池和乙池中溶液的pH均减小 D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 【答案】C 【解析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，阴极上Cu2＋得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反应式不出现H＋，B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小。乙池的总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4 mol，产生0.2 mol Cu，质量为12.8 g，D错误。 【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）利用氢氧燃料电池，以镍、铁作电极电解NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4，其在浓碱中稳定存在)的装置如图所示。已知固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，在高温下能传导O2－。下列说法正确的是(　　) A.电极b的电极反应为H2－2e－===2H＋ B.电极d材料是铁电极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 C.理论上，固体电解质中每迁移0.3 mol O2－，可以制得16.6 g Na2FeO4 D.为提高Na2FeO4的产率，应使用阳离子交换膜 【答案】C 【解析】装置图中，左侧装置为氢氧燃料电池，右侧装置为电解池。氢氧燃料电池中，负极反应式为2H2＋2O2－－4e－===2H2O，正极反应式为O2＋4e－===2O2－；电解池中，Fe电极(阳极)反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，Ni电极(阴极)反应式为6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－。从图中箭头可知，电极c产生的H2流入电极b中，所以电极c为Ni电极(阴极)，电极b为负极；电极a为正极，电极d为Fe电极(阳极)。A.由分析可知，电极b为负极，电极反应式为2H2＋2O2－－4e－===2H2O，A不正确；B.电极d材料是铁电极，电极反应式为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，B不正确；C.理论上，固体电解质中每迁移0.3 mol O2－，电路中转移电子的物质的量为0.6 mol，可以制得0.1 mol Na2FeO4，质量为0.1 mol×166 g/mol＝16.6 g，C正确；D.由分析可知，阳极需要消耗OH－，阴极不断生成OH－，为提高Na2FeO4的产率，应使用阴离子交换膜，D不正确。 【变式训练2】（2025·内蒙古·二模）利用甲醇燃料电池为电源进行电解的实验装置如图所示，电极a和b都是石墨电极。该装置工作一段时间后，a电极没有气体放出，那么在这段时间内，下列说法正确的是（　　） A.硫酸铜溶液中Cu2＋浓度减小，若使CuSO4的浓度恢复原状可加入CuCO3 B.燃料电池工作时，负极反应式为CH3OH－6e－＋H2OCO2↑＋6H＋ C.a电极作电解池的阳极 D.同温同压下，b电极产生的气体与电池中消耗甲醇的物质的量之比为3∶1 【答案】A 【解析】由图可知，左侧为原电池、右侧为电解池，通入氧气的一极为正极，通入甲醇的一极为负极，则b为阳极、a为阴极。电解池中阳极生成氧气、阴极生成铜，电解池中总反应为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，CuCO3和硫酸反应生成硫酸铜、水和二氧化碳，则若使CuSO4的浓度恢复原状可加入CuCO3， A正确；燃料电池工作时为碱性环境，负极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－C＋6H2O，B错误；a电极作电解池的阴极，C错误；b为阳极，生成氧气，根据得失电子守恒可知3O2～12e－～2CH3OH，同温同压下，b电极产生的气体与电池中消耗甲醇的物质的量之比为3∶2，D错误。 考向2 电解池串联装置 例2 （2025·辽宁·一模）某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是(　　) A.乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极 B.甲池通入CH4的电极反应式为CH4+8e-+10OH-===C+7H2O C.反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原来的状态 D.甲池中消耗0.56 L(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生2.90 g固体 【答案】B 【解析】甲池为燃料电池，通入甲烷的是负极，通入氧气的是正极，电流由正极流出经过乙、丙池最终流向负极。乙、丙池是电解池，乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，丙池中，阳极是与乙池相连的电极，发生的是氯离子失去电子的氧化反应，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气。A.乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极，故A正确；B.甲池通入CH4的电极为负极，失去电子，电极反应式为CH4-8e-+10OH-===C+7H2O，故B错误；C.乙池发生的是电解池反应，两极析出的分别是Cu和O2，因此加入CuCO3或CuO后溶液能够复原，故C正确；D.甲池中正极电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-，0.56 L(标准状况下)O2物质的量为0.025 mol，转移电子0.1 mol，根据丙池中，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气，转移0.1 mol电子，减少0.1 mol氢离子，生成0.1 mol氢氧根离子，镁离子和氢氧根离子结合为氢氧化镁，理论上最多产生0.05 mol氢氧化镁，质量为0.05 mol×58 g·mol-1=2.90 g，故D正确。 【变式训练1】（2025·黑龙江·二模）如图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。 请回答下列问题： (1)A极是电源的________，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明_____________，在电场作用下向Y极移动。 (2)若甲、乙装置中的C、E电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。 (3)现用丙装置给铜件镀银，则G应是__________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________溶液。当乙中溶液的pH是12时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________。 【答案】(1)正极　颜色变浅　氢氧化铁胶体粒子带正电荷　(2)1∶2 (3)镀层金属　AgNO3　0.54 g　变小 (4)Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋ 【解析】将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极，据此分析解题。(1)由分析可知，A电极是电源的正极；在甲池中，电解硫酸铜的过程中，C电极为阳极，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，D为阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，则铜离子逐渐减少，导致溶液颜色变浅；Y极是阴极，该电极颜色逐渐变深，说明氢氧化铁胶体向该电极移动，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，所以氢氧化铁胶体粒子带正电荷；(2)由分析可知，C、E电极发生的电极反应分别为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑、2Cl－－2e－===Cl2↑，当各电极转移电子均为1 mol时，生成单质的量分别为0.25 mol、0.5 mol，所以单质的物质的量之比为1∶2；(3)电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件，G为镀层金属，电镀液是AgNO3溶液；当乙中pH是12时，即溶液的c(OH－)＝0.01 mol·L－1时(此时乙溶液体积为500 mL)时，根据电极反应2H＋＋2e－===H2↑，则放电的氢离子的物质的量为0.01 mol/L×0.5 L＝0.005 mol，当转移0.05 mol电子时，丙中镀件上析出银的质量＝108 g/mol×0.005 mol＝0.54 g；在甲池中电解硫酸铜生成了硫酸溶液，溶液的pH变小；(4)C电极换为铁属于活泼电极，则阳极铁失电子，阴极铜离子得电子，电解池反应为Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋。 【变式训练2】（2025·吉林·一模）如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题： (1)a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是________池。A池阳极的电极反应为______________________________________________________， C池阴极的电极反应为_______________________________。 (2)如果B池中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。 (3)如果A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________。 【答案】(1)负　电解　2Cl－－2e－===Cl2↑　Ag＋＋e－===Ag　(2)0.025 mol·L－1　(3)13 【解析】(1)根据已知条件通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，说明电极5作阴极，Ag＋放电，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，转移电子的物质的量为0.02 mol，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。则a是负极，b是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。(2)B池中电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，若转移0.02 mol电子时只收集到O2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005 mol，体积为112 mL(标准状况)＜224 mL，说明溶质CuSO4已耗完，然后电解水。设整个过程消耗CuSO4 x mol，H2O y mol，则有2x＋2y＝0.02，x＋y＝0.01，解得x＝y＝0.005 mol，则c(CuSO4)＝0.025 mol·L－1。(3)由于A池中电解液足量，A池中只发生反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根据关系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02 mol，则c(NaOH)＝＝0.1 mol·L－1，即溶液的pH＝13。 考点二 离子交换膜 电化学的计算 知识点1 离子交换膜的分类 1.阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过) 以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开 ①负极反应式：Zn-2e-=Zn2＋ ②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu ③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区 ④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) 2.阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过) 以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开 ①阴极反应式：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- ②阳极反应式：2I-_2e-=I2 ③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3-＋5I-＋3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极) 3.质子交换膜(只允许H＋和水分子通过) 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2 ①阴极反应式：2H＋＋2e-=H2↑ ②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋ ③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 ④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) 知识点2 电化学的有关计算 1.根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 2.根据电子守恒计算 (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)用于混合溶液中电解的分阶段计算。 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。 如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式： 4e-~ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 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。 (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 考向1 考查离子交换膜的应用 例1 （2025·吉林·二模）三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱的装置示意图如图，下列说法正确的是(　　) A.酸碱的浓度：进等于出 B.右侧电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C.装置工作一段时间后，n(a)∶n(b)＝2∶1 D.右侧离子交换膜为阴离子交换膜 【答案】B 【解析】三室膜电渗析分离硫酸锂并回收酸碱，由图可知，中间室离子向两侧迁移，右侧得到氢氧化锂、左侧得到硫酸，则右侧电极为阴极，水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子；左侧电极为阳极，水放电发生氧化反应生成氧气和氢离子。A.由分析可知，左室有生成氢离子和迁移过来的硫酸根离子，硫酸浓度变大；右室有生成的氢氧根离子和迁移过来的锂离子，氢氧化锂浓度变大，A错误；B.右侧电极水放电发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；C.由分析可知，a为生成的氧气、b为生成的氢气，根据电子守恒可知，生成气体n(a)∶n(b)＝1∶2，C错误；D.右侧离子交换膜可以让锂离子通过，为阳离子交换膜，D错误。 思维建模 有关离子交换膜的解题流程 1.分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜、阴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隔膜。 2.写出电极反应。判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。 3.分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 【变式训练1】（2025·辽宁·一模）一种水性电解液Zn－MnO2离子选择双隔膜电池如图所示[KOH溶液中，Zn2＋以Zn(OH)存在]。电池放电时，下列叙述错误的是(　　) A.Ⅱ区的K＋通过隔膜向Ⅲ区迁移 B.Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区迁移 C.MnO2电极反应：MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O D.电池总反应：Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O 【答案】A 【解析】根据图示的电池结构和题目所给信息可知，Ⅲ区Zn为电池的负极，电极反应为Zn－2e－＋4OH－===Zn(OH)，Ⅰ区MnO2为电池的正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，K＋从Ⅲ区通过隔膜向Ⅱ区迁移，A错误；Ⅰ区的SO通过隔膜向Ⅱ区移动，B正确；MnO2电极的电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2＋＋2H2O，C正确；电池的总反应为Zn＋4OH－＋MnO2＋4H＋===Zn(OH)＋Mn2＋＋2H2O，D正确。 【变式训练2】（2025·黑龙江·一模）复分解电渗析(Electrodialysis Metathesis，EDM)具有重组和浓缩离子的独特性能，基于四隔室结构特点，通过离子重组可发生类似复分解反应，将少量的低溶解度(或不溶解)的盐类转化为高溶解度的盐。图中所示为复分解电渗析装置，以KCl和NaNO3为原料制备无氯钾肥(KNO3)并回收NaCl。下列说法错误的是(　　) A.浓缩B室中的产品为KNO3，为使产品纯净，该室进液口宜选择蒸馏水 B.阳极所选电解质溶液宜选择一定浓度的NaOH溶液，其电极反应方程式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O C.阴极每产生11.2 L H2(标准状况下)，淡水A室有1 mol Cl－进入到浓缩A室中 D.该复分解电渗析装置中①③⑤选择阳离子交换膜为宜，②④选择阴离子交换膜为宜 【答案】A 【解析】由题干图示信息可知，左侧电极接电源的正极作阳极，右侧电极接电源的负极作阴极，电解质中的阳离子由左向右移动，阴离子由右往左移动，故离子交换膜③为阳离子交换膜，K＋进入浓缩B室，离子交换膜④为阴离子交换膜，硝酸根离子进入浓缩B室，②为阴离子交换膜，Cl－进入浓缩A室，⑤为阳离子交换膜，Na＋进入阴极室，①为阳离子交换膜，Na＋进入浓缩A室，据此分析解题。A.由分析可知，离子交换膜③为阳离子交换膜，K＋进入浓缩B室，离子交换膜④为阴离子交换膜，硝酸根离子进入浓缩B室，则浓缩B室中的产品为KNO3，由于蒸馏水导电性太差，为使产品纯净，该室进液口宜选择稀的KNO3溶液以增强导电性，而不选择蒸馏水，A错误；B.由分析可知，①为阳离子交换膜，Na＋进入浓缩A室，故阳极所选电解质溶液宜选择一定浓度的NaOH溶液，阳极发生氧化反应，故其电极反应方程式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，B正确；C.由分析可知，阴极电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，阴极每产生11.2 L即＝0.5 mol H2(标准状况下)，则电路上转移1 mol电子，故淡水A室有1 mol Cl－进入到浓缩A室中，C正确；D.由分析可知，该复分解电渗析装置中①③⑤选择阳离子交换膜为宜，②④选择阴离子交换膜为宜，D正确。 考向2 考查电化学的计算 例2（2025·内蒙古·二模）设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，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。下列说法错误的是(　　) A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小 B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C.乙室电极反应式为LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－ D.若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 【答案】C 【解析】电池工作时，左边装置中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体，Co2＋在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO－失去电子后，H＋、金属阳离子通过阳膜移向甲室，甲室溶液pH减小，A正确；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，C错误；依据电子守恒，乙室消耗的H＋比负极CH3COO－反应产生的H＋多，因而需补充盐酸，B正确；根据转移电子守恒，可知没有进行溶液转移时，乙室Co2＋增加的质量是甲室Co2＋减少质量的2倍，而实际二者倍数为＝1.5<2，故此时已进行过溶液转移，D正确。 换膜可以让锂离子通过，为阳离子交换膜，D错误。 【变式训练1】（2025·黑龙江·一模）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A.a是电源的负极 B.通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 【答案】C 【解析】根据题图，结合题意知，石墨电极Ⅱ上H2O发生氧化反应产生O2，故石墨电极Ⅱ是阳极，则b是电源的正极、a是电源的负极，A项正确；石墨电极Ⅱ上H2O放电产生O2和H＋：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，通电一段时间后，石墨电极Ⅱ附近溶液显酸性，能使石蕊显红色，B项正确；电解时，Cu2＋在石墨电极Ⅰ上放电生成Cu，左室中Cl－通过阴离子交换膜进入中间室，故CuCl2溶液的浓度减小，C项错误；由Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O和阳极反应式可得Fe2O3～O2，故产生O2的体积是×0.01 mol×22.4 L·mol－1×103 mL·L－1＝336 mL，D项正确。 【变式训练2】（2025·辽宁·二模）水系可逆Zn－CO2电池在工作时，复合膜(由a、b膜复合而成，a膜只允许H＋通过，b膜只允许OH－通过)层间的H2O解离成H＋和OH－，在外加电场中可透过相应的离子膜定向移动。当闭合K1时，Zn－CO2电池工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A.闭合K1时，右侧电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH B.闭合K1时，电池工作一段时间，复合膜两侧溶液的pH左侧升高右侧降低 C.闭合K2时，OH－从复合膜流向Zn电极 D.闭合K2时，每生成65 g Zn，同时一定生成CO2气体11.2 L 【答案】A 【解析】A.由图可知，闭合K1时，右侧的物质转化为CO2→HCOOH，则右侧电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，故A正确；B.由A分析知，闭合K1时，右侧电极反应为CO2＋2H＋＋2e－===HCOOH，左侧电极反应为Zn＋4OH－－2e－===[Zn(OH)4]2－，复合膜层间的H2O解离成H＋和OH－，移动向两极的H＋和OH－的物质的量相等，两电极转移电子数相等，则右侧消耗的氢离子少，左侧消耗的氢氧根离子多，故复合膜两侧溶液的pH左侧降低，右侧不变，故B错误；C.闭合K2时，该装置为电解池，左侧为阴极，右侧为阳极，OH－从Zn电极流向复合膜，故C错误；D.没有标明为标准状况，无法计算CO2的体积，故D错误。 1.（2024·辽宁卷）“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合高效制的方法，装置如图所示。部分反应机理为：。下列说法错误的是 A. 相同电量下理论产量是传统电解水的1.5倍 B. 阴极反应： C. 电解时通过阴离子交换膜向b极方向移动 D. 阳极反应： 【答案】A 【解析】据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，而HCHO 转化为HCOO-为氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H-，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，而生成的H-在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H--2e-=H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O-2e-=H2↑+2OH-。由以上分析可知，阳极反应：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，阴极反应2H2O-2e-=H2↑+2OH-，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下理论产量是传统电解水的2倍，故A错误；阴极水得电子生成氢气，阴极反应为2H2O-2e-=H2↑+2OH-，故B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由以上分析可知，阳极反应涉及到：①HCHO+OH--e-→HCOOH+H2，②HCOOH+OH-=HCOO-+H2O，由(①+②)×2得阳极反应为：，故D正确；故选A。 2.（2023·辽宁卷）某低成本储能电池原理如下图所示。下列说法正确的是（ ） A. 放电时负极质量减小 B. 储能过程中电能转变为化学能 C. 放电时右侧通过质子交换膜移向左侧 D. 充电总反应： 【答案】B 【解析】该储能电池放电时，Pb为负极，失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3+得电子转化为Fe2+，充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2+失电子生成Fe3+，PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸。放电时负极上Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4附着在负极上，负极质量增大，A错误；储能过程中，该装置为电解池，将电能转化为化学能，B正确；放电时，右侧为正极，电解质溶液中的阳离子向正极移动，左侧的H+通过质子交换膜移向右侧，C错误；充电时，总反应为PbSO4+2Fe2+=Pb+SO42-+2Fe3+，D错误；故选B。 3.(2023·辽宁卷)某无隔膜流动海水电解法制H2的装置如下图所示，其中高选择性催化剂PRT可抑制O2产生。下列说法正确的是(　　) A.b端电势高于a端电势 B.理论上转移2 mol e－生成4 g H2 C.电解后海水pH下降 D.阳极发生：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋ 【答案】D 【解析】由图可知，钛网电极上在PRT的抑制下，Cl－放电生成HClO，电极反应为Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，故钛网电极为阳极，a为正极，b为负极，钛箔电极为阴极，该电极上水放电生成氢气，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电解池总反应为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑，以此解题。A.由分析可知，a为正极，b为负极，则a端电势高于b端电势，A错误；B.右侧电极上产生氢气的电极方程式为：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，则理论上转移2 mol e－生成2 g H2，B错误；C.由分析知，电解后得到NaClO溶液，水解呈碱性，溶液的pH升高，C错误；D.由分析可知，阳极上的电极反应为：Cl－＋H2O－2e－===HClO＋H＋，D正确。 4.（2022·辽宁卷）某储能电池原理如图。下列说法正确的是 A. 放电时负极反应： B. 放电时透过多孔活性炭电极向中迁移 C. 放电时每转移电子，理论上吸收 D. 充电过程中，溶液浓度增大 【答案】A 【解析】放电时负极反应：，正极反应：Cl2+2e-=2Cl-，消耗氯气，放电时，阴离子移向负极，充电时阳极：2Cl--2e-=Cl2，由此解析放电时负极失电子，发生氧化反应，电极反应：，故A正确；放电时，阴离子移向负极，放电时透过多孔活性炭电极向NaCl中迁移，故B错误；放电时每转移电子，正极：Cl2+2e-=2Cl-，理论上释放，故C错误；充电过程中，阳极：2Cl--2e-=Cl2，消耗氯离子，溶液浓度减小，故D错误；故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$