第04讲 电化学原理的综合应用（复习讲义）（北京专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

该高中化学高考复习讲义聚焦电化学原理综合应用，涵盖电解原理创新、串联装置、离子交换膜、电化学计算等核心考点，按命题规律-思维建模-考点拆解-真题训练逻辑架构知识，通过考点梳理、方法指导、真题演练环节，帮助学生构建系统思维，突破电化学综合应用难点。 资料以北京化工生产与前沿科技为情境素材，创新采用“价-类”二维转化网络建模和考向破译策略，如离子交换膜类型识别与迁移分析，培养学生科学思维与模型建构能力。设置分层例题与解题妙招，如电子守恒法破解计算难题，高效提升学生信息提取与应考能力，为教师精准把控复习节奏提供实用指导。

第04讲 电化学原理的综合应用 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 电解原理创新应用 知识解构 知识点1 电解原理创新应用 考向破译 考向1 考查电解原理创新应用 考点 二 串联类电化学装置 知识解构 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的判断 考向破译 考向1 考查 串联类电化学装置 考点 三 离子交换膜的类型及其应用 知识解构 知识点1 离子交换膜的种类∣ 知识点2 离子交换膜的应用及解题流程 考向破译 考向1 考查离子交换膜的类型与功能识别 ∣ 考向2 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 考向 3 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 解题妙招 1 离子交换膜的应用分析 解题妙招 2 离子迁移方向及膜的选择 解题妙招 3 离子交换膜的应用 考点 四 电化学综合计算 知识解构 知识点1 电化学综合计算 考向破译 考向1 考查电化学原理综合计算 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--五年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 2023年 2022年 电化学原理的综合应用 T9 T14、T16（1） T3 T5 T15 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：(1) 依托北京本地化工生产（氯碱工业、金属精炼电镀、电化学污水处理、储能电源系统）与生活应用素材，以原电池、电解池、金属腐蚀防护为核心，融合氧化还原反应、离子迁移、隔膜应用与电化学定量计算，侧重考查电化学综合实际应用与变化观念核心素养；常结合工业流程设问，区分原电池、电解池装置在物质合成、污染物治理、能量转换、金属防护体系中的功能差异。 (2) 以新型储能电池、电催化合成、废旧电池回收、环境电化学治理等前沿科技与工业背景，围绕电源电解串联装置、双极膜体系、充放电循环、腐蚀防护耦合体系设置选择、工艺流程填空；突出原电池与电解池耦合体系的氧化还原、离子平衡综合定量分析，强化新情境下信息提取与化学建模能力。 (3) 依托古代金属冶炼、器物防腐、传统湿法工艺等古文史料、传统手工业操作，结合电化学综合转化流程考查产物推断、分离提纯、方案评价；融合中华传统文化考点，落实北京高考素养导向，依托传统工艺考查装置推断、实验操作评价，增强文化自信。 ►复习目标： 1. 明晰原电池、电解池、串联耦合装置的装置特征，熟记不同电化学体系的电极反应、总反应，梳理完整电化学 “价类” 二维转化网络，理清电子、离子、反应物、产物之间的转化逻辑。 2. 区分原电池、电解池、腐蚀防护体系的结构、氧化还原特性差异，熟练掌握多池串联装置的电极判断、电子与离子迁移规律，掌握隔膜选用、反应条件调控要点，能规避电化学相关NA计算陷阱。 3. 精准辨析不同电化学装置的电极行为、离子移动、反应限度差异，掌握电化学除杂、物质制备、防腐的规律与相互转化方法；理解电化学综合工艺的核心原理，能独立分析多池联用情境下的实验装置、操作步骤与反应流程。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 电解原理创新应用 知●识●解●构 知识点1 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●破●译 考向1 考查电解原理创新应用 例1（2025·北京·模拟预测）芬顿电化学可有效处理废水中的难降解有机物，一种甲烷-芬顿联合电池可有效处理废水中的邻苯二酚()，其装置如下图所示，已知邻苯二酚不参与电极反应，只与羟基自由基作用。下列说法正确的是 A．甲装置是原电池装置，交换膜M是质子交换膜 B．工作过程中，电子由b→X、Y→a C．Fe2+与生成的反应： D．每处理0.1 mol邻苯二酚，Y电极会消耗(标准状况下) 【答案】C 【详解】A．装置甲是甲烷燃料电池（原电池）：a电极上转化为，发生氧化反应为负极；b电极上得电子生成，为正极，负极反应为，正极反应为，负极消耗、正极生成，因此交换膜M应为允许通过的阴离子交换膜，不是质子交换膜，A错误； B．装置乙为电解池，与原电池负极a相连的X电极为阴极，与原电池正极b相连的Y电极为阳极，原电池中电子从负极流出、流入正极，电解池中电子从阳极流出、流入阴极，因此电子流向应为：、，B错误； C．该反应中，和在酸性条件下反应生成羟基自由基，根据氧化还原配平：失1个电子被氧化为，得1个电子，其中1个O转化为，另一个O结合生成，反应式，电荷、原子均守恒，C正确； D．邻苯二酚分子式为，被羟基自由基完全氧化为和时，C平均价态从价升高到+4价，1 mol邻苯二酚共失去26 mol电子，根据电子守恒，处理0.1 mol邻苯二酚需要转移2.6 mol电子，对应标准状况下消耗体积为，不是14.56 L； 故选C。 【变式1·变载体】（2025·北京·三模）工业上常使用电解法处理含废水的流程如下。将NO2、O2与KNO3制成燃料电池，并按下图所示的方法连接甲、乙两个装置。 下列说法不正确的是 A．Y为N2O5，石墨(Ⅱ)电极反应： B．还原的主要方式是： C．阴极区发生的电极反应包括：和 D．废水的pH过高或过低均不会降低铬的去除率 【答案】D 【详解】A．该燃料电池中，负极失电子生成，电极反应式为，因此为；正极得电子，与结合生成，电极反应式为，A正确； B．为活性阳极，失电子生成，生成的还原，该过程的离子方程式为，B正确； C．阴极区，得电子生成，同时也可直接在阴极得电子被还原为，两个电极反应均正确，C正确； D．若pH过高，会生成、沉淀，覆盖电极阻碍反应，降低去除率；若pH过低，酸性过强，优先在阴极得电子生成大量，降低的还原效率，因此过高或过低都会降低铬的去除率，D错误； 故选D。 【变式2】（2026·北京·三模）为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3(Ag电极或AgCl电极)取下互换，可实现锂的富集。下列说法正确的是 A．a为电源的正极 B．装置中电极2应选择Ag电极，电极反应为 C．互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应不同 D．理论上，电路通过1 mol电子时，有1 mol Li+富集在右侧电解液中 【答案】D 【详解】A．阳离子向阴极移动，由的移动方向可知向电极1移动，说明电极1为阴极，阴极连接电源负极，因此为电源负极，A错误； B．电极2为阳极，若发生反应，生成的会迁移至阴极发生还原析出，干扰提锂过程；实际电极反应为，B错误； C．互换前电极1（阴极）的反应为：，运行一段时间后，原电极4在右侧做阳极，反应为，因此原电极4最终转化为；互换后电极4移到原电极1的位置，仍接电源负极做阴极，反应同样为，和互换前电极1的反应相同，C错误； D．根据电子守恒，结合时，每转移电子，结合；互换后释放到右侧电解液时，每转移电子，恰好释放到右侧，同时电极3和4之间的阴离子交换膜阻止Li+迁出右侧电解室，因此释放的Li⁺在右侧富集，理论上电路通过电子时，有富集在右侧电解液中，D正确； 故选D。 【变式3】（2026·北京·三模）下图为氯碱工业与燃料电池组合新工艺示意图，离子交换膜均为阳离子交换膜。 下列说法不正确的是 A．为，为 B．燃料电池正极反应为： C．比较图中溶液浓度： D．理论上制备，可同时制备 【答案】C 【详解】A．电解饱和食盐水时，阳极放电生成，阴极放电生成，故X为，Y为，A正确； B．该燃料电池为碱性氢氧燃料电池，正极得电子与水反应生成，电极反应为，B正确； C．电解池阴极生成，通过阳离子交换膜进入阴极区，因此；燃料电池正极生成，移向正极，因此，浓度关系为，C错误； D．电解总反应为，生成1mol时同时生成2mol，D正确； 故选C。 考点二 串联类电化学装置 知●识●解●构 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) 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) 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．有外接电源电池类型的判断方法 分析思路 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池 甲为电镀池，乙、丙均为电解池 2．无外接电源电池类型的判断方法 (1)直观判断 分析思路 题目中若有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时则为原电池，则其他装置为电解池 A为原电池，B为电解池 (2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 分析思路 原电池的特点：自发进行的氧化还原反应，电极一般不相同 电解池的特点：电极材料可以相同可以不相同，不要求是不是自发反应 A为电解池，B为原电池 (3)根据电极反应现象判断 分析思路 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 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 3．多池串联装置的解题策略 有关概念的分析判断 在确定了原电池和电解池后，电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复等，只要按照各自的规律分析就可以了 综合装置中的有关计算 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：①串联电路中各支路电流相等；②并联电路中总电流等于各支路电流之和 分析：图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原 得分速记 考●向●破●译 考向1 考查串联类电化学装置 例1如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时，M、N 两个电极的质量都不减少，下列说法正确的是（   ） A．N 电极的材料是Fe B．甲烷在电极上发生的反应为 CH4+8OH--8e- ═ CO2+6H2O C．乙池的总反应是 4Ag++4OH- 4Ag +2H2O + O2↑ D．乙池中电极析出金属银 0.02 mol 时，甲池中理论上消耗氧气为112mL(标准状况下) 【答案】D 【详解】A．根据分析可知，N极的电极材料为石墨，A错误； B．甲烷为负极，电极反应式为CH4+10OH--8e- ═CO+7H2O，B错误； C．乙池中电解质溶液为AgNO3，总反应方程式为4Ag++2H2O4H++4Ag+O2↑，C错误； D．根据电极反应式，乙池中电极析出金属银 0.02 mol 时，转移0.02mol电子，则消耗0.005molO2，在标准状况下的体积为0.112L，即112mL，D正确； 答案选D。 解题妙招 “串联”类电池的解题流程 【变式1】如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(　　) A．X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极的电极反应是2Cl－－2e－=Cl2↑ C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 D．Pt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体 【答案】B 【详解】A．a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色，依据电解质溶液为含酚酞的氯化钠溶液，判断b电极是阴极，Y为电源负极，X为电源正极，A错误； B．a电极是氯离子失电子发生的氧化反应，电极反应为2Cl--2e-=Cl2↑，B正确； C．电解过程中CuSO4溶液中的氢氧根离子在阳极Pt电极失电子生成氧气，溶液中铜离子在Cu电极得到电子析出铜，溶液中氢离子浓度增大，溶液的pH逐渐减小，C错误； D．由Y为电源负极，X为电源正极，则Pt极为阳极没有Cu析出，D错误； 答案选B。 【变式2】（2026·北京大兴·三模）传统氯碱工业的阳极产物除外，还有。现有一种新型电解装置如图1，可将的选择性提高至98%，电极II上所发生反应的催化机理如图2所示。下列说法不正确的是 A．图1装置应使用阳离子交换膜 B．是生成的中间体，也是生成的催化剂 C．该装置每生成1 mol ，可制得1 mol D．图1左室加入少量NaOH可增强溶液的导电性，保证电解顺利进行 【答案】C 【详解】A．该电解目的是阴极制NaOH，阳极制Cl2，需要阳极的Na+迁移到阴极，同时阻止Cl-进入阴极，因此应使用阳离子交换膜，A正确； B．根据图b机理，生成O2​的过程中，Pt−O*是反应过程中生成、后续又被消耗的物质，属于生成O2​的中间体；生成Cl2​的循环中，Pt−O*参与反应，反应结束后重新生成，反应前后性质和质量不变，属于生成Cl2​的催化剂，B正确； C．生成1 mol H2​阴极转移电子的物质的量为2 mol，阳极除了生成Cl2​，仍有2%的O2​生成，每生成1 mol Cl2转移2 mol电子，每生成1 mol O2​转移4 mol电子，根据得失电子守恒有，已知，则，解得、，无法制得1 mol Cl2​，C错误； D．左室原料是纯水，导电性弱，加入少量NaOH可电离出自由移动的离子，增强溶液导电性，保证电解顺利进行，D正确； 故选C。 【变式3】（2026·北京·模拟预测）某光电化学装置工作原理如图所示(甲池含电对，乙池为 型半导体体系)，该装置可实现制备双氧水协同处理废气中硫化氢并回收高附加值的硫黄。 下列说法错误的是 A．甲池中， 发生反应： B．光照射下 型半导体为负极，发生的电极反应为 C．装置工作时，质子通过全氟磺酸膜从甲池向乙池迁移 D．若11.2 L(标准状况)参与反应，理论上生成16 g硫单质 【答案】C 【详解】A．甲池为正极，发生还原反应，被还原为，转化为，配平后反应为，原子、电荷均守恒，A正确； B．电子从电极流出，故该电极为负极，失去电子生成，电极反应书写正确，B正确； C．原电池中阳离子向正极（甲池碳棒）迁移，质子应从乙池向甲池迁移，不是从甲池向乙池迁移，C错误； D．标准状况下物质的量为，每个参与反应得，总转移电子，生成时每个失，故生成的物质的量为，质量为，D正确； 故选C。 考点三 离子交换膜的类型及其应用 知●识●解●构 知识点1 离子交换膜的种类 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) 4．双极膜 双极膜 由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源 知识点2 离子交换膜的应用及解题流程 1．电渗析法中的离子交换膜 将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn-为含氧酸根离子 2．有关离子交换膜的解题流程 第一步，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。 第二步，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。 第三步，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。 考●向●破●译 考向1 考查离子交换膜的类型与功能识别 例1（2026·北京顺义·二模）我国科研团队研发的一种高性能水系锌-硒可逆电池，在储能领域具有广阔应用前景，其原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．放电时，电极b为负极 B．充电时，电解质溶液中向电极a迁移 C．充电时，阳极反应为 D．离子交换膜类型为阴离子交换膜 【答案】B 【详解】A．放电时，在b极失电子生成，因此b为负极，A正确； B．充电时为电解池，电解池中阳离子向阴极移动，阴极是原负极（电极b），因此应向电极b迁移，不是a，B错误； C．充电时a为阳极，发生氧化反应，反应为，原子、电荷均守恒，C正确； D．放电时，b极生成，右侧正电荷过剩；a极消耗，左侧负电荷过剩，需要阴离子（）通过交换膜移动平衡电荷，、不需要跨膜，因此该离子交换膜为阴离子交换膜，D正确； 故选B。 解题妙招 离子交换膜的应用分析 1．‌阳离子交换膜‌：仅允许阳离子(如 Na+、H+)及水分子通过，拦截阴离子及气体(如 Cl-、O2)。 ‌应用场景‌：氯碱工业中隔离阳极室(Cl2)与阴极室(NaOH、H2)，防止副反应(Cl2+ 2NaOH=NaCl + NaClO + H2O)及爆炸风险(H2/Cl2混合)‌ 2．‌阴离子交换膜‌：仅允许阴离子(如 Cl-、OH-)通过，拦截阳离子及气体,‌典型应用‌：淀粉-KI 溶液电解中平衡 OH-迁移，辅助 I2生成。 3．‌质子交换膜‌：仅允许 H+(质子)及水分子通过,‌用途‌：燃料电池、电解制 H2O2/HCOOH 中定向传导 H⁺ 维持电荷平衡‌。 4．‌双极膜‌：特殊复合膜(阳膜+阴膜)，通直流电时膜内水解离为 H+和 OH_，分别移向阴极和阳极‌。 【变式1】（2026·北京海淀·二模）一种利用废气制取单质的循环工艺流程如下图。 已知：i．溶液中浓度较大时，单质可通过反应溶于其中。 ii．的；。 iii．电解时副产物主要为和。 (1)吸收装置中，生成的反应的离子方程式为_______。 (2)电解装置制备 ①电解池中所用离子交换膜为_______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ②阳极室中，放电生成单质，进而与反应生成流出。生成单质的电极反应式为_______。 (3)析硫装置制备单质：向析硫装置中通入将溶液酸化得到单质，反应的离子方程式为_______。 (4)上述工艺中，若不考虑副反应，阴极流出液中的循环利用即可满足所需，不需要外加，结合该工艺中转化的总反应说明理由：_______。 (5)为优化电解条件，实验室单独使用电解装置电解，阳极液为溶液。取不同电解时间的阳极液，用醋酸酸化，将转化为单质和，进而测定的转化率和单质收率。 ①理论上，电解前向阳极液中加少量可提高单质收率，结合的水解平衡分析可能的原因是_______。 ②其他条件相同时，用调节不同的阳极液，测得转化率和单质收率随时间变化如下图。实际生产时调控阳极液的为，支持这一调控措施的数据依据是_______。 ③下图中6 h后，转化率升高、单质收率下降。实际生产中采用上述循环工艺长时间电解，单质收率(用析硫装置中所得单质测定)没有明显下降，可能的原因是_______。 【答案】(1) (2)阳 (3) (4)总反应为，NaOH仅作循环吸收剂，不参与总反应 (5)水解平衡：，加入NaOH使c(OH−)增大，平衡左移，抑制水解，增大有利于S单质转化为可溶的 6h内，相同时间时pH=a的转化率与S单质收率的差值小于pH=b的 实际生产中循环利用，阳极室始终较高，使得S单质溶解进而析出(析硫装置中通入的，能将还原为S单质) 【详解】（1）吸收装置中，循环回来的NaOH溶液吸收生成，配平：。 （2）①电解时阳极室的需要迁移到阴极室，使阴极室得到NaOH循环回吸收装置，因此需要允许阳离子通过的阳离子交换膜。 ②阳极失电子生成S单质，电极反应式为：。 （3）通入酸化提供，结合已知i的可逆反应，逆反应为分解，与分解产生的结合为，同时析出S单质，配平：。 （4）由总反应可知，NaOH仅作循环吸收剂，不参与总反应，不会被消耗，因此不需要补充。 （5）①水解平衡：，加入NaOH使c(OH−)增大，平衡左移，抑制水解，增大有利于S单质转化为可溶的。 ②目标产物是S单质，转化率与S收率差值越小，调控效果越好，图像显示6h内，相同时间时pH=a的转化率与S单质收率的差值小于pH=b的。 ③单独电解时，生成的S长时间停留在阳极会被氧化为副产物导致收率下降，实际生产中循环利用，阳极室始终较高，使得S单质溶解进而析出(析硫装置中通入的，能将还原为S单质)。 【变式2】一种能在较低电压下获得氢气和氧气的电化学装置如图所示。下列说法不正确的是 A．隔膜为阴离子交换膜，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移 B．反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)6]3-+2H2O4[Fe(CN)6]4-+O2↑+4H+ C．该装置的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，气体N是H2 D．电极b与电源的负极相连，电极反应为DHPS+2H2O+2e-=DHPS-2H+2OH- 【答案】B 【详解】A．由上述分析可知，电极a为阳极，发生氧化反应，消耗氢氧根，电极b为阴极，发生还原反应，生成氢氧根，为维持碱溶液的浓度，保持电池的持续工作，隔膜应为阴离子交换膜，氢氧根由右室往左室移动，A正确； B．由图可知，装置中的反应皆在碱性环境中发生，故不可能有氢离子的生成，正确的反应方程式为4[Fe(CN)6]3-+4OH-4[Fe(CN)6]4-+O2↑+2H2O，B错误； C．由上述分析可知，气体N为氢气，该反应整体为电解水的反应，C正确； D．由上述分析可知，电极b为阴极，与电源负极相连，发生还原反应，电极反应为DHPS+2H2O+2e-=DHPS-2H+2OH-，D正确； 故选B。 【变式3】（2024·北京大兴·三模）用如图装置可以实现电解K2CrO4溶液制备K2Cr2O7和浓KOH溶液。下列说法不正确的是 A．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 B．a室中获得的产品有H2和浓KOH溶液 C．b室获得K2Cr2O7的过程中，涉及平衡的移动 D．取少量b室中电解后的溶液，加入乙醇，会看到溶液变绿色 【答案】A 【详解】A．由分析可知，装置中的离子交换膜为阳离子交换膜，K+由阳极室经离子交换膜进入阴极室，A错误； B．由分析可知，a电极为阴极，电极反应为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，钾离子由阳极室经过阳离子交换膜进入阴极室，a室中获得的产品有H2和浓KOH溶液，B正确； C．由分析可知，b电极为阳极，水在阳极上失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，铬酸根离子与生成的氢离子反应生成重铬酸根，b室获得K2Cr2O7的过程中，涉及平衡的移动，C正确； D．取少量b室中电解后的溶液含有K2Cr2O7，加入乙醇后，将被还原为Cr3+，故会看到溶液变绿色，D正确； 故答案为：A。 考向2 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 例2氯碱工业是化工产业的重要基础，其装置示意图如图。生产过程中产生的氯酸盐副产物需要处理。 已知：pH升高时，易歧化为和。 (1)电解饱和食盐水的离子方程式为___________。 (2)下列关于产生的说法中，合理的是___________(填序号)。 a．主要在阴极室产生 b．在电极上放电，可能产生 c．阳离子交换膜破损导致向阳极室迁移，可能产生 (3)测定副产物含量的方法如下图。 ①加入的目的是消耗水样中残留的和。若测定中未加入，则测得的水样中的浓度将___________(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。 ②滴定至终点时消耗酸性溶液，水样中的计算式为___________。 (4)可用盐酸处理淡盐水中的并回收。 ①反应的离子方程式为___________。 ②处理时，盐酸可能的作用是： i．提高，使氧化性提高或还原性提高； ii．提高，___________。 ③用如图装置验证i，请补全操作和现象：闭合K，至指针读数稳定后，___________。 【答案】(1) (2)bc (3)偏大 (4) 使还原性增强 先向左侧烧杯中加入少量硫酸，观察电压表示数是否变化，再向右侧烧杯中加入等量硫酸，观察电压表示数是否变化 【详解】（1）工业上电解饱和食盐水生成氢氧化钠、氢气和氯气，反应的离子方程式为； （2）a．氯元素都在阳极室，所以应该在阳极室生成，故a错误； b．氯离子在阳极发生氧化反应，化合价升高，有可能生成，故b正确； c．阳离子交换膜破损导致OH-向阳极室迁移，阳极室氢氧根浓度变大，阳极生成的氯气与氢氧根反应生成次氯酸根，当pH升高时，ClO-易歧化为和Cl-，故c正确； 答案选bc； （3）①加入过氧化氢消耗水样中残留的Cl2和ClO-，再加入硫酸亚铁，与氯酸根反应，最后计算出与氯酸根反应后剩余的亚铁离子。未加入过氧化氢，水样中残留的Cl2和ClO-也会在第二步中消耗亚铁离子，使亚铁离子消耗的量增大，这些消耗的亚铁离子也会认为是氯酸根消耗的，所以浓度将偏大。 ②高锰酸钾和硫酸亚铁反应的离子方程式为，则有关系式，因此与高锰酸钾反应的亚铁离子为，与亚铁离子反应的离子方程式为，则有关系式，与反应的亚铁离子的物质的量为， 设的物质的量为a， ，则； （4）①盐酸和反应生成，反应的离子方程式为； ②盐酸与的反应中，盐酸作还原剂，因此盐酸的作用可能是提高，使还原性增强； ③用如图装置验证i，具体的操作为：闭合K，至指针读数稳定后，先向左侧烧杯中加入少量硫酸，观察电压表示数是否变化，再向右侧烧杯中加入等量硫酸，观察电压表示数是否变化。 解题妙招 离子迁移方向及膜的选择 (1)‌迁移方向判断 ①‌电解池‌：阳离子→阴极，阴离子→阳极；‌原电池‌：阳离子→正极，阴离子→负极。 ②‌关键技巧‌：先写电极反应，确定电极区离子剩余情况(如阴极消耗 H⁺ 剩余 OH⁻，需阳离子迁入平衡电荷)。 ③根据电荷守恒判断膜类型(如阴极室需阳离子进入 → 选择阳膜)‌ (2)‌膜的选择依据‌ 目标需求 膜类型选择 实例说明 隔离产物防副反应 阳离子交换膜 氯碱工业防 Cl2接触 NaOH 平衡电荷+调控pH 双极膜 次磷酸(H3PO2)制备 定向传递 H+ 质子交换膜 CO2电解制HCOOH 【变式1】电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制甲酸盐(HCOO-)的原理如图所示。下列说法不正确的是 A．Pt片连接电源的正极 B．阴极发生的电极反应是2CO2+2e-+H2O=HCO+HCOO- C．阳极区的pH升高 D．K+从Pt电极区向Sn电极区迁移 【答案】C 【详解】A．根据以上分析，通入CO2的一极为阴极，连接电源的负极，则Pt片连接电源的正极，故A正确； B．阴极发生还原反应，电极反应为2CO2+2e-+H2O=HCO+HCOO-，故B正确； C．阳极的电极反应式为：2H2O+4e-= O2↑+4H+，生成H+，则阳极区的pH降低，故C错误； D．电解时，阳离子移向阴极，则K+从Pt电极区向Sn电极区迁移，故D正确； 答案选C。 【变式2】某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是 A．该装置工作时，H+从a极区向b极区迁移 B．该装置将化学能转化为光能和电能 C．a电极的反应式为3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2O D．每生成3 mol O2，有88 g CO2被还原 【答案】D 【详解】A. a与电源负极相连，所以a是阴极，而电解池中氢离子向阴极移动，所以H+从阳极b极区向阴极a极区迁移，A项错误； B. 该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，B项错误； C. a与电源负极相连，所以a是阴极，发生还原反应，电极反应式为：3CO2+18H++18e-=C3H8O+5H2O，C项错误； D. 电池总的方程式为：6CO2+8H2O2C3H8O+9O2，即生成9mol的氧气，阴极有6mol的二氧化碳被还原，也就是3mol的氧气，阴极有2mol的二氧化碳被还原，所以被还原的二氧化碳为88g，D项正确； 答案选D。 【变式3】研究人员采用双极膜将酸-碱电解液隔离，实现MnO2/Mn2+和Zn/的两个溶解/沉积电极氧化还原反应，研制出新型高比能液流电池，其放电过程原理示意图如下： 下列说法不正确的是 A．放电过程中，总反应方程式为Zn+MnO2+4OH-+4H+===+Mn2++2H2O B．放电过程中，当1molZn参与反应时，理论上有4molK+发生迁移 C．充电过程中，阴极的电极反应为+2e-===Zn+4OH- D．充电过程中，右侧池中溶液pH逐渐减小 【答案】B 【详解】A．放电过程中负极的电极反应式为Zn-2e-+4OH-=，正极的电极方程式为MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，总反应为Zn+MnO2+4OH-+4H+===+Mn2++2H2O，A正确； B．放电过程中每消耗1mol Zn会生成1mol ，即每消耗4mol负电荷生成2mol负电荷，电解质中减少2mol负电荷，因此有2mol K+发生迁移，B错误； C．根据分析，充电过程中阴极的电极方程式与放电过程中负极的电极方程式相反，阴极的电极方程式为+2e-===Zn+4OH-，C正确； D．充电过程中右侧Mn2+不断失去电子并结合水生成MnO2，同时生成大量H+，因此，右侧pH不断减小，D正确； 故选B。 考向3 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 例1生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用电解法从溶液中去除，电解装置如图1.除氮的原理如图2；除磷的原理是利用Fe2+将转化为Fe3(PO4)2沉淀。图3为某含C1-污水在氮磷联合脱除过程中溶液pH变化。 下列说法不正确的是 A．产生Fe2+的主要过程是：Fe- 2e-= Fe2+ B．除磷时阴极产物是H2 C．0-20min时，石墨与电源正极相连 D．在20-40 min时脱除的元素是氮元素 【答案】D 【详解】A. 由题干图1所示信息可知，当铁电极与电源正极相连作阳极时，即可产生Fe2+，该主要过程的电极反应为：Fe- 2e-= Fe2+，A正确； B. 除磷时，Fe作阳极，石墨作阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，除磷时阴极产物是H2，B正确； C. 根据图3中0～20min溶液pH的变化可知，脱除的元素是氮元素，此时石墨作阳极，铁作阴极，C正确； D. 除磷时，Fe作阳极，石墨作阴极，电极反应式为2H++2e-=H2↑，溶液pH会增大，则图3中20～40min溶液pH增大，所以20～40min脱除的元素是磷元素，D错误； 故答案为：D。 解题妙招 离子交换膜的应用 (1)‌氯碱工业 ①‌装置‌：阳离子交换膜电解槽。 ②‌膜作用‌：①允许Na+由阳极室→阴极室，与 OH—结合生成 NaOH5。 ②阻止 Cl-进入阴极室，避免生成 NaClO 杂质。 ③防止 H2与 Cl2混合爆炸。 (2)‌多膜耦合技术 ①‌应用‌：四室电渗析法制备次磷酸(H3PO2)。 ②‌膜组合‌：交替使用阳膜/阴膜控制 H2PO2-与H+定向迁移。 ③‌优势‌：高效分离产物，提升纯度。 (3)‌环保与资源回收 ①废水处理：阴离子交换膜回收重金属离子(如 CrO42-)。 ②海水淡化：离子交换膜辅助电渗析脱盐。 【变式1】我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)，重金属离子被电极吸附并发生电极反应。下列说法错误的是 已知：为铜基普鲁士蓝() A．CuHCF中的铁为+3价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱过程中元素化合价升高 D．溶液可电解再生电池负极 【答案】C 【详解】A．根据化合物电中性原则，CuHCF中Cu为+2价，整体为-1价，设Fe化合价为，则，解得，即铁为+3价，A正确； B．电极为负极，电极反应为，负极区正电荷增加，为避免进入右室污染污水，需通过交换膜进入左室平衡电荷，故交换膜为阴离子交换膜，B正确； C．洗脱时作为氧化剂，将吸附的0价氧化为，失去的电子全部被中-1价的得到生成，元素化合价不变，C错误； D．电解溶液时，阴极反应为，可得到单质再生电池负极，D正确； 故选C。 【变式2】一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极上发生氧化反应 B．海水中通过离子交换膜移向右室 C．外电路每通过，电极上产生(标况下) D．左室的降低 【答案】C 【详解】A．电极a为负极，失电子发生氧化反应，A正确； B．阳离子向正极移动，右室电极为正极，故海水中通过离子交换膜移向右室，B正确； C．根据正极反应式，每生成1mol 转移10mol电子，外电路通过2mol 时，生成的物质的量为，标况下体积为，C错误； D．左室负极反应生成，氢离子浓度增大，pH降低，D正确； 故选C。 考点四 电化学综合计算 知●识●解●构 知识点1 电化学综合计算 原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液的计算、相对原子质量的计算和阿伏伽德罗常数测定的计算、根据电荷守恒量求产物的量。电化学的反应本质是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。 1．解题关键 (1)电极名称要区分清楚； (2)电极产物要判断准确； (3)各产物间量的关系遵循得失电子守恒。 2．三种计算方法 (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： (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。 得分速记 在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。 考●向●破●译 考向1 考查电化学原理综合计算 例1（2026·北京·模拟预测）二羟基嘧啶(DHP)是一种难生物降解的有机污染物。利用惰性电极电解含DHP、NaCl的工业废水，可将DHP氧化为无毒的和，以实现完全无害化处理。DHP的分子结构与电解装置如下图所示。 下列说法正确的是 A．电极a与电源负极相连 B．i中每生成1 mol ，则DHP失去3 mol C．ii反应的离子方程式为 D．若完全无害化处理1 mol DHP，理论上b极至少产生16 g 【答案】D 【详解】A．电极a为阳极，应与电源正极相连，A错误； B．1mol DHP完全氧化生成4mol 时共失去16mol电子，故每生成1mol ，DHP失去4mol ，B错误； C．阳极区为酸性环境，不存在大量，ii反应的离子方程式为，C错误； D．处理1mol DHP时电路中转移16mol电子，b极生成的物质的量为，质量为，D正确； 故选 D。 【变式1】（2026·北京东城·二模）电解还原 的原理如图 1 所示，阴极两个反应的反应速率随电解液 的变化如图 2 所示，反应 的历程如图 3 所示。在图 2 所示的 范围内，以下说法不正确的是 A．反应 的电极反应式为 B．反应 的速率几乎与 无关，说明过程 比 慢 C． 越大，产物中 越大 D．若阳极产物只有 时，阳极每生成 ，阴极可生成 【答案】D 【详解】A．反应a为得到电子生成，电极反应式为，A正确； B．反应a的速率几乎不随pH变化，说明反应的决速步（慢步骤）不涉及；从图3可知，过程ⅰ只涉及电子转移，无参与，而过程ⅱ、ⅲ涉及参与；则过程 比 慢，即过程ⅰ是慢步骤，那么反应a的整体反应速率就由过程ⅰ决定，与pH无关，B正确； C．随着pH增大，反应a的速率随pH变化很小，则单位时间内生成的不变，反应b的速率随pH增大而显著减小，则单位时间内生成的降低；因此，pH越大，生成的减少，而生成的不变，所以产物中会增大，C正确； D．阳极反应：，生成，转移电子；时，从图2可知，反应a和反应b的速率相等，即阴极生成和的速率相同，说明阴极的电子同时参与了两个反应，生成的和的物质的量相等；设生成 和，生成H2的电极反应为2H++2e-=H2↑，每个反应均转移电子，根据得失电子守恒，列出计算式：，解得，即生成，而不是，D错误； 故选D。 【变式2】（2026·北京顺义·二模）以皮江法炼镁还原渣为原料(主要成分为，含有、等杂质)制备碳酸钙粉体的一种流程示意图如下。 已知：ⅰ、 物质 ⅱ、是一种粘稠的胶状物，难溶于水，温度高时可分解为粉末。 (1)酸浸过程中，溶于盐酸，有产生。 ①浸出时，可提高还原渣浸出率的措施有适当升温、______。 ②与盐酸反应的离子方程式为______。 ③一定条件下，相同时间测得温度对钙浸出率及盐酸利用率的影响如图。 温度升高，钙浸出率先减小后增大的原因是______。 (2)预处理过程中，需调节溶液，去除杂质得到电解液。可用于调节溶液的试剂是______填序号)。 a．    b．    c．盐酸 (3)电解制备粉体的示意图如图。 ①电极连接电源的______极。 ②结合电极反应解释粉体的生成______。 ③电解时，每通过1库仑电量。理论上生成的物质的量为______。已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑。 【答案】(1)粉碎还原渣(或搅拌、适当提高盐酸浓度、延长浸出时间) 低温区升温，生成的粘稠胶状物包裹还原渣阻碍反应，钙浸出率减小，温度继续升高，分解为粉末，包裹作用消失，且升温加快反应速率，钙浸出率增大 (2)a (3)正 a极（阴极）发生反应，通过阳离子交换膜进入左室，与反应生成，与反应生成碳酸钙 【详解】（1）①提高浸出率的常见措施有增大接触面积（粉碎、搅拌）、升温、提高盐酸浓度、延长浸出时间等； ②结合已知信息，与盐酸转化成和难溶于水的，反应的离子方程式为； ③由已知信息是一种粘稠的胶状物，难溶于水，低温升温时容易包裹在还原渣表面阻碍浸出，使浸出率下降，温度继续升高后，分解为粉末，包裹作用消失，且升温加快反应速率，浸出率升高； （2）浸出液预处理除杂是通过升高pH，将、转化成氢氧化物沉淀过滤除去，、能与酸溶液反应升高pH，但使用会引入新的杂质，使用盐酸会降低pH，所以，调节pH的试剂应选择，答案为a； （3）①是阳离子，在电解池中向阴极移动，装置左侧通入制备碳酸钙，应该向a极移动，则a极为电解池阴极，与电源负极相连，b极为电解池阳极，与电源正极相连； ②电解池阳极失电子氧化生成氯气，阳极反应式为，阴极反应为水得电子生成氢气和，阴极反应式为，与通入的反应生成，与反应生成碳酸钙； ③生成碳酸钙的反应方程式为，结合电解池阴极反应式，转移1 mol电子，生成1 mol，制得0.5 mol，转移1 mol电子产生96500库仑的电量，则通过1库仑电量，转移电子的物质的量为，生成的物质的量为。 【变式3】（2026·北京丰台·二模）是一种重要的工业原料，其合成工艺的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 (1)方法一：工业上主要采用氨氧化法制备，其设备与流程如下图所示。 ①转化器中氨氧化的化学方程式为________。 ②已知与转化器中相同温度、压强下两个反应的焓变 反应ⅰ： 反应ⅱ： 要计算转化器中氨氧化反应的焓变，还需要另一个反应________的焓变。 ③NO和进入热交换器后，NO转化率显著提高的原因是________。 ④从资源和能源利用的角度说明该工艺的优点：________。 (2)方法二：中国科学家在室温下用电解法将空气转化为硝酸，其原理示意图如下。 ①阴极石墨棒上转化为·OH的电极总反应为________。 ②是·OH与反应生成的中间产物，其结构式为________。 ③若将阳极产生的通入阴极参与反应，则该电解工艺生成最终消耗的物质的量为________。 【答案】(1) ，NO和O2进入热交换器后，降低温度，有利于平衡正向移动 通过热交换器预热原料气，同时为NO和O2降温；吸收塔中产生的NO等气体循环利用 (2) H-O-N=N-O-H 1.25mol 【详解】（1）①转化器中氨氧化反应为氨气和氧气催化氧化生成NO ：； ②已知与转化器中相同温度、压强下两个反应的焓变 反应ⅰ： 反应ⅱ： 反应ⅲ： 由盖斯定律，反应[ⅲ-2(ⅰ-ⅱ)]得到反应，故要计算转化器中氨氧化反应的焓变，还需要另一个反应的焓变； ③NO和进入热交换器后，NO转化率显著提高的原因是该反应是放热反应，降低温度使平衡向正反应方向移动，NO转化率提高； ④该工艺中NO、氧气可以循环利用，可以提高原料利用率，且使用热交换器对反应物进行预热，充分利用热能，提高反应效率； （2）①由图，阴极石墨棒上反应为在酸性条件下得到电子转化为·OH，同时生成水，反应为：。 ②是·OH与反应生成的中间产物，则氮分子中断裂1个氮氮键和·OH结合生成，其结构式为HO-N=N-OH。 ③该电解工艺的总反应为，该反应式已计入阳极产生的氧气在阴极的消耗，代表了净的物料变化。根据化学计量关系，生成最终消耗，则生成最终消耗的物质的量为。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·北京卷，9，3分）利用电化学-化学协同法将天然气中的转化为硫酸盐，实现资源化利用。原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．溶液的作用之一是吸收 B．极的电极反应式： C．工作一段时间后，阴极室的总浓度下降 D．理论上，阳极产生的大于阴极消耗的 【答案】D 【详解】A．溶液呈碱性，可与酸性气体发生反应，起到吸收的作用，A正确； B．a极为阴极，O2在碱性条件下得电子生成，电极反应式为：，B正确； C．阴极室中吸收H2S会消耗，假设处理：，消耗，生成，被氧化为消耗：，同时生成，为了生成需要转移8 mol电子：同时生成，同时双极膜中有向阴极迁移，并消耗（中和反应），综合来看，消耗，生成，因此总浓度下降，C正确； D．阳极反应为，每生成1 mol O2转移4 mol电子，阴极每消耗1 mol O2转移2 mol电子，相同转移电子数下，阳极产生的n(O2)小于阴极消耗的n(O2)，D错误； 故选D。 2．（2025·北京卷，14，3分）用电解溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 A．，说明实验i中形成原电池，反应为 B．，是因为ii中电极Ⅱ上缺少作为还原剂 C．，说明iii中电极I上有发生反应 D．，是因为电极I上吸附的量：iv>iii 【答案】D 【解析】A．由分析可知，石墨1中会吸附少量氧气，石墨2中会吸附少量氢气，实验i会形成原电池，，反应为2H2+O2=2H2O，A正确； B．因为ii中电极Ⅱ为新石墨，不含有H2，缺少作为还原剂，故导致，B正确； C．图2中，电极Ⅰ发生还原反应，实验iii中新石墨可能含有空气中的少量氧气，c＞0，说明iii中电极I上有发生反应，C正确； D．，实验iii与实验iv中电极Ⅰ不同，，是因为电极I上吸附的量：iv>iii，D错误； 故选D。 3．（2024·北京卷，3，3分）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向负极方向移动 C．发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为 【答案】D 【解析】A．酸性锌锰干电池，锌筒为负极，石墨电极为正极，故A错误； B．原电池工作时，阳离子向正极(石墨电极)方向移动，故B错误； C．发生得电子的还原反应，故C错误； D．锌筒为负极，负极发生失电子的氧化反应，故D正确； 故选D。 4．（2023·北京卷，5，3分）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。    下列说法不正确的是 A．废气中排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和 D．装置中的总反应为 【答案】C 【解析】A．是酸性氧化物，废气中排放到空气中会形成硫酸型酸雨，故A正确； B．装置a中溶液的溶质为，溶液显碱性，说明的水解程度大于电离程度，故B正确； C．装置a中溶液的作用是吸收气体，与溶液不反应，不能吸收，故C错误； D．由图可知一个电极亚硫酸根失电子生成硫酸根，另一个极二氧化碳和水转化为甲酸，装置b中总反应为，故D正确； 选C。 5．（2025·北京卷，16，10分）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阴极发生的电极反应为 。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗的物质的量为 。已知：转移电子所产生的电量为96500库仑。 ③作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力，参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中不氧化，氧化性弱与其结构有关，的空间结构是 。 ④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为 。 (2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将等物质转化为的过程中，步骤I加入溶液的目的是 。 ②步骤Ⅱ、Ⅲ中和作用分别是 。 (3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有 (填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 【答案】(1) 正四面体形 (2)使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解 H2O2的作用为还原剂，K2S2O8的作用为氧化剂 (3)ab 【解析】（1）①充电时，阴极发生还原反应，PbSO4得到电子变成Pb，其发生的电极反应为：； ②根据放电时的反应，每消耗1molH2SO4，转移1mol电子；产生a库伦电量，转移的电子为，故消耗H2SO4的物质的量为； ③的中心原子S原子的价层电子对数为，故其空间结构为正四面体形； ④Pb在H2SO4作用下与氧气反应，会生成PbSO4和水，反应的化学方程式为：。 （2）废旧铅酸电池通过预处理得到PbSO4、PbO、PbO2；加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2；若加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，电解后生成Pb；若加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2。 ①由以上分析可知，加入NaOH，使PbSO4转化为Pb(OH)2，过滤得到Pb(OH)2、PbO、PbO2，其目的是为了使硫酸铅转化为氢氧化铅，便于后续的溶解； ②由以上分析可知，加入H2O2，在酸性条件下生成含Pb2+溶液，说明PbO2被H2O2还原，故H2O2的作用为还原剂；加入K2S2O8，在碱性条件下可生成PbO2，说明Pb(OH)2、PbO被K2S2O8氧化，故K2S2O8的作用为氧化剂。 （3）由于负极会生成导电性差的大颗粒PbSO4，石墨可以导电，多孔碳可以增加负极材料的比表面积，故碳材料的作用可以增强负极的导电性，且有利于生成小颗粒PbSO4，故a、b正确； 负极的主要材料是Pb，且电解质环境为酸性，故负极不存在PbO2，碳材料不能使PbO2被还原，c错误； 故选ab。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 电化学原理的综合应用 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 电解原理创新应用 知识解构 知识点1 电解原理创新应用 考向破译 考向1 考查电解原理创新应用 考点 二 串联类电化学装置 知识解构 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的判断 考向破译 考向1 考查 串联类电化学装置 考点 三 离子交换膜的类型及其应用 知识解构 知识点1 离子交换膜的种类∣ 知识点2 离子交换膜的应用及解题流程 考向破译 考向1 考查离子交换膜的类型与功能识别 ∣ 考向2 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 考向 3 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 解题妙招 1 离子交换膜的应用分析 解题妙招 2 离子迁移方向及膜的选择 解题妙招 3 离子交换膜的应用 考点 四 电化学综合计算 知识解构 知识点1 电化学综合计算 考向破译 考向1 考查电化学原理综合计算 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--五年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 2023年 2022年 电化学原理的综合应用 T9 T14、T16（1） T3 T5 T15 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：(1) 依托北京本地化工生产（氯碱工业、金属精炼电镀、电化学污水处理、储能电源系统）与生活应用素材，以原电池、电解池、金属腐蚀防护为核心，融合氧化还原反应、离子迁移、隔膜应用与电化学定量计算，侧重考查电化学综合实际应用与变化观念核心素养；常结合工业流程设问，区分原电池、电解池装置在物质合成、污染物治理、能量转换、金属防护体系中的功能差异。 (2) 以新型储能电池、电催化合成、废旧电池回收、环境电化学治理等前沿科技与工业背景，围绕电源电解串联装置、双极膜体系、充放电循环、腐蚀防护耦合体系设置选择、工艺流程填空；突出原电池与电解池耦合体系的氧化还原、离子平衡综合定量分析，强化新情境下信息提取与化学建模能力。 (3) 依托古代金属冶炼、器物防腐、传统湿法工艺等古文史料、传统手工业操作，结合电化学综合转化流程考查产物推断、分离提纯、方案评价；融合中华传统文化考点，落实北京高考素养导向，依托传统工艺考查装置推断、实验操作评价，增强文化自信。 ►复习目标： 1. 明晰原电池、电解池、串联耦合装置的装置特征，熟记不同电化学体系的电极反应、总反应，梳理完整电化学 “价类” 二维转化网络，理清电子、离子、反应物、产物之间的转化逻辑。 2. 区分原电池、电解池、腐蚀防护体系的结构、氧化还原特性差异，熟练掌握多池串联装置的电极判断、电子与离子迁移规律，掌握隔膜选用、反应条件调控要点，能规避电化学相关NA计算陷阱。 3. 精准辨析不同电化学装置的电极行为、离子移动、反应限度差异，掌握电化学除杂、物质制备、防腐的规律与相互转化方法；理解电化学综合工艺的核心原理，能独立分析多池联用情境下的实验装置、操作步骤与反应流程。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 电解原理创新应用 知●识●解●构 知识点1 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 ，与电源负极相连的为 ，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向 ，阴离子移向 。 (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●破●译 考向1 考查电解原理创新应用 例1（2025·北京·模拟预测）芬顿电化学可有效处理废水中的难降解有机物，一种甲烷-芬顿联合电池可有效处理废水中的邻苯二酚()，其装置如下图所示，已知邻苯二酚不参与电极反应，只与羟基自由基作用。下列说法正确的是 A．甲装置是原电池装置，交换膜M是质子交换膜 B．工作过程中，电子由b→X、Y→a C．Fe2+与生成的反应： D．每处理0.1 mol邻苯二酚，Y电极会消耗(标准状况下) 【变式1·变载体】（2025·北京·三模）工业上常使用电解法处理含废水的流程如下。将NO2、O2与KNO3制成燃料电池，并按下图所示的方法连接甲、乙两个装置。 下列说法不正确的是 A．Y为N2O5，石墨(Ⅱ)电极反应： B．还原的主要方式是： C．阴极区发生的电极反应包括：和 D．废水的pH过高或过低均不会降低铬的去除率 【变式2】（2026·北京·三模）为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。保持电源正负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3(Ag电极或AgCl电极)取下互换，可实现锂的富集。下列说法正确的是 A．a为电源的正极 B．装置中电极2应选择Ag电极，电极反应为 C．互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应不同 D．理论上，电路通过1 mol电子时，有1 mol Li+富集在右侧电解液中 【变式3】（2026·北京·三模）下图为氯碱工业与燃料电池组合新工艺示意图，离子交换膜均为阳离子交换膜。 下列说法不正确的是 A．为，为 B．燃料电池正极反应为： C．比较图中溶液浓度： D．理论上制备，可同时制备 考点二 串联类电化学装置 知●识●解●构 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) A、B为两个 ，相同时间内，各电极得失电子数 。 模型二　原电池与电解池的串联(如图) 显然两图中，A均为 ，B均为 。 知识点2 多池串联装置中电池类型的判断 1．有外接电源电池类型的判断方法 分析思路 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池 甲为电镀池，乙、丙均为电解池 2．无外接电源电池类型的判断方法 (1)直观判断 分析思路 题目中若有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时则为原电池，则其他装置为电解池 A为原电池，B为电解池 (2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 分析思路 原电池的特点：自发进行的氧化还原反应，电极一般不相同 电解池的特点：电极材料可以相同可以不相同，不要求是不是自发反应 A为电解池，B为原电池 (3)根据电极反应现象判断 分析思路 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 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 3．多池串联装置的解题策略 有关概念的分析判断 在确定了原电池和电解池后，电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复等，只要按照各自的规律分析就可以了 综合装置中的有关计算 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：①串联电路中各支路电流相等；②并联电路中总电流等于各支路电流之和 分析：图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原 得分速记 考●向●破●译 考向1 考查串联类电化学装置 例1如图是一个甲烷燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时，M、N 两个电极的质量都不减少，下列说法正确的是（   ） A．N 电极的材料是Fe B．甲烷在电极上发生的反应为 CH4+8OH--8e- ═ CO2+6H2O C．乙池的总反应是 4Ag++4OH- 4Ag +2H2O + O2↑ D．乙池中电极析出金属银 0.02 mol 时，甲池中理论上消耗氧气为112mL(标准状况下) 解题妙招 “串联”类电池的解题流程 【变式1】如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。下列说法正确的是(　　) A．X极是电源负极，Y极是电源正极 B．a极的电极反应是2Cl－－2e－=Cl2↑ C．电解过程中CuSO4溶液的pH逐渐增大 D．Pt极上有6.4 g Cu析出时，b极产生2.24 L(标准状况)气体 【变式2】（2026·北京大兴·三模）传统氯碱工业的阳极产物除外，还有。现有一种新型电解装置如图1，可将的选择性提高至98%，电极II上所发生反应的催化机理如图2所示。下列说法不正确的是 A．图1装置应使用阳离子交换膜 B．是生成的中间体，也是生成的催化剂 C．该装置每生成1 mol ，可制得1 mol D．图1左室加入少量NaOH可增强溶液的导电性，保证电解顺利进行 【变式3】（2026·北京·模拟预测）某光电化学装置工作原理如图所示(甲池含电对，乙池为 型半导体体系)，该装置可实现制备双氧水协同处理废气中硫化氢并回收高附加值的硫黄。 下列说法错误的是 A．甲池中， 发生反应： B．光照射下 型半导体为负极，发生的电极反应为 C．装置工作时，质子通过全氟磺酸膜从甲池向乙池迁移 D．若11.2 L(标准状况)参与反应，理论上生成16 g硫单质 考点三 离子交换膜的类型及其应用 知●识●解●构 知识点1 离子交换膜的种类 1．阳离子交换膜(只允许 通过，阻止 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-= ②正极反应式：Cu2＋＋2e-= 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 极(或电解池的 极) 2．阴离子交换膜(只允许 通过，阻止 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-= ②阳极反应式：2I-_2e-= ③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-= ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池 极(或原电池的 极) 3．质子交换膜(只允许 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-= ②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O= 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 极(或电解池的 极) 4．双极膜 双极膜 由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成 并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为 的离子源 知识点2 离子交换膜的应用及解题流程 1．电渗析法中的离子交换膜 将含AnBm的废水再生为HnB和A(OH)m的原理：已知A为金属活动顺序表H之前的金属，Bn-为含氧酸根离子 2．有关离子交换膜的解题流程 第一步，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。 第二步，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。 第三步，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。 考●向●破●译 考向1 考查离子交换膜的类型与功能识别 例1（2026·北京顺义·二模）我国科研团队研发的一种高性能水系锌-硒可逆电池，在储能领域具有广阔应用前景，其原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．放电时，电极b为负极 B．充电时，电解质溶液中向电极a迁移 C．充电时，阳极反应为 D．离子交换膜类型为阴离子交换膜 解题妙招 离子交换膜的应用分析 1．‌阳离子交换膜‌：仅允许阳离子(如 Na+、H+)及水分子通过，拦截阴离子及气体(如 Cl-、O2)。 ‌应用场景‌：氯碱工业中隔离阳极室(Cl2)与阴极室(NaOH、H2)，防止副反应(Cl2+ 2NaOH=NaCl + NaClO + H2O)及爆炸风险(H2/Cl2混合)‌ 2．‌阴离子交换膜‌：仅允许阴离子(如 Cl-、OH-)通过，拦截阳离子及气体,‌典型应用‌：淀粉-KI 溶液电解中平衡 OH-迁移，辅助 I2生成。 3．‌质子交换膜‌：仅允许 H+(质子)及水分子通过,‌用途‌：燃料电池、电解制 H2O2/HCOOH 中定向传导 H⁺ 维持电荷平衡‌。 4．‌双极膜‌：特殊复合膜(阳膜+阴膜)，通直流电时膜内水解离为 H+和 OH_，分别移向阴极和阳极‌。 【变式1】（2026·北京海淀·二模）一种利用废气制取单质的循环工艺流程如下图。 已知：i．溶液中浓度较大时，单质可通过反应溶于其中。 ii．的；。 iii．电解时副产物主要为和。 (1)吸收装置中，生成的反应的离子方程式为_______。 (2)电解装置制备 ①电解池中所用离子交换膜为_______(填“阳”或“阴”)离子交换膜。 ②阳极室中，放电生成单质，进而与反应生成流出。生成单质的电极反应式为_______。 (3)析硫装置制备单质：向析硫装置中通入将溶液酸化得到单质，反应的离子方程式为_______。 (4)上述工艺中，若不考虑副反应，阴极流出液中的循环利用即可满足所需，不需要外加，结合该工艺中转化的总反应说明理由：_______。 (5)为优化电解条件，实验室单独使用电解装置电解，阳极液为溶液。取不同电解时间的阳极液，用醋酸酸化，将转化为单质和，进而测定的转化率和单质收率。 ①理论上，电解前向阳极液中加少量可提高单质收率，结合的水解平衡分析可能的原因是_______。 ②其他条件相同时，用调节不同的阳极液，测得转化率和单质收率随时间变化如下图。实际生产时调控阳极液的为，支持这一调控措施的数据依据是_______。 ③下图中6 h后，转化率升高、单质收率下降。实际生产中采用上述循环工艺长时间电解，单质收率(用析硫装置中所得单质测定)没有明显下降，可能的原因是_______。 【变式2】一种能在较低电压下获得氢气和氧气的电化学装置如图所示。下列说法不正确的是 A．隔膜为阴离子交换膜，OH-从电解池的右室通过隔膜向左室迁移 B．反应器I中发生的反应为4[Fe(CN)6]3-+2H2O4[Fe(CN)6]4-+O2↑+4H+ C．该装置的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，气体N是H2 D．电极b与电源的负极相连，电极反应为DHPS+2H2O+2e-=DHPS-2H+2OH- 【变式3】（2024·北京大兴·三模）用如图装置可以实现电解K2CrO4溶液制备K2Cr2O7和浓KOH溶液。下列说法不正确的是 A．装置中的离子交换膜为阴离子交换膜 B．a室中获得的产品有H2和浓KOH溶液 C．b室获得K2Cr2O7的过程中，涉及平衡的移动 D．取少量b室中电解后的溶液，加入乙醇，会看到溶液变绿色 考向2 考查离子交换膜作用机制与离子迁移分析 例2氯碱工业是化工产业的重要基础，其装置示意图如图。生产过程中产生的氯酸盐副产物需要处理。 已知：pH升高时，易歧化为和。 (1)电解饱和食盐水的离子方程式为___________。 (2)下列关于产生的说法中，合理的是___________(填序号)。 a．主要在阴极室产生 b．在电极上放电，可能产生 c．阳离子交换膜破损导致向阳极室迁移，可能产生 (3)测定副产物含量的方法如下图。 ①加入的目的是消耗水样中残留的和。若测定中未加入，则测得的水样中的浓度将___________(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。 ②滴定至终点时消耗酸性溶液，水样中的计算式为___________。 (4)可用盐酸处理淡盐水中的并回收。 ①反应的离子方程式为___________。 ②处理时，盐酸可能的作用是： i．提高，使氧化性提高或还原性提高； ii．提高，___________。 ③用如图装置验证i，请补全操作和现象：闭合K，至指针读数稳定后，___________。 解题妙招 离子迁移方向及膜的选择 (1)‌迁移方向判断 ①‌电解池‌：阳离子→阴极，阴离子→阳极；‌原电池‌：阳离子→正极，阴离子→负极。 ②‌关键技巧‌：先写电极反应，确定电极区离子剩余情况(如阴极消耗 H⁺ 剩余 OH⁻，需阳离子迁入平衡电荷)。 ③根据电荷守恒判断膜类型(如阴极室需阳离子进入 → 选择阳膜)‌ (2)‌膜的选择依据‌ 目标需求 膜类型选择 实例说明 隔离产物防副反应 阳离子交换膜 氯碱工业防 Cl2接触 NaOH 平衡电荷+调控pH 双极膜 次磷酸(H3PO2)制备 定向传递 H+ 质子交换膜 CO2电解制HCOOH 【变式1】电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制甲酸盐(HCOO-)的原理如图所示。下列说法不正确的是 A．Pt片连接电源的正极 B．阴极发生的电极反应是2CO2+2e-+H2O=HCO+HCOO- C．阳极区的pH升高 D．K+从Pt电极区向Sn电极区迁移 【变式2】某模拟“人工树叶”电化学实验装置如图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是 A．该装置工作时，H+从a极区向b极区迁移 B．该装置将化学能转化为光能和电能 C．a电极的反应式为3CO2＋18H＋－18e－=C3H8O＋5H2O D．每生成3 mol O2，有88 g CO2被还原 【变式3】研究人员采用双极膜将酸-碱电解液隔离，实现MnO2/Mn2+和Zn/的两个溶解/沉积电极氧化还原反应，研制出新型高比能液流电池，其放电过程原理示意图如下： 下列说法不正确的是 A．放电过程中，总反应方程式为Zn+MnO2+4OH-+4H+===+Mn2++2H2O B．放电过程中，当1molZn参与反应时，理论上有4molK+发生迁移 C．充电过程中，阴极的电极反应为+2e-===Zn+4OH- D．充电过程中，右侧池中溶液pH逐渐减小 考向3 考查离子交换膜在工业中的应用与装置设计 例1生活污水中的氮和磷主要以铵盐和磷酸盐形式存在，可用电解法从溶液中去除，电解装置如图1.除氮的原理如图2；除磷的原理是利用Fe2+将转化为Fe3(PO4)2沉淀。图3为某含C1-污水在氮磷联合脱除过程中溶液pH变化。 下列说法不正确的是 A．产生Fe2+的主要过程是：Fe- 2e-= Fe2+ B．除磷时阴极产物是H2 C．0-20min时，石墨与电源正极相连 D．在20-40 min时脱除的元素是氮元素 解题妙招 离子交换膜的应用 (1)‌氯碱工业 ①‌装置‌：阳离子交换膜电解槽。 ②‌膜作用‌：①允许Na+由阳极室→阴极室，与 OH—结合生成 NaOH5。 ②阻止 Cl-进入阴极室，避免生成 NaClO 杂质。 ③防止 H2与 Cl2混合爆炸。 (2)‌多膜耦合技术 ①‌应用‌：四室电渗析法制备次磷酸(H3PO2)。 ②‌膜组合‌：交替使用阳膜/阴膜控制 H2PO2-与H+定向迁移。 ③‌优势‌：高效分离产物，提升纯度。 (3)‌环保与资源回收 ①废水处理：阴离子交换膜回收重金属离子(如 CrO42-)。 ②海水淡化：离子交换膜辅助电渗析脱盐。 【变式1】我国学者设计了一种新型去除工业污水重金属离子的电池(如图)，重金属离子被电极吸附并发生电极反应。下列说法错误的是 已知：为铜基普鲁士蓝() A．CuHCF中的铁为+3价 B．交换膜为阴离子交换膜 C．洗脱过程中元素化合价升高 D．溶液可电解再生电池负极 【变式2】一种微生物电池可用于净化污水和淡化海水，工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．电极上发生氧化反应 B．海水中通过离子交换膜移向右室 C．外电路每通过，电极上产生(标况下) D．左室的降低 考点四 电化学综合计算 知●识●解●构 知识点1 电化学综合计算 原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液的计算、相对原子质量的计算和阿伏伽德罗常数测定的计算、根据电荷守恒量求产物的量。电化学的反应本质是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。 1．解题关键 (1)电极名称要区分清楚； (2)电极产物要判断准确； (3)各产物间量的关系遵循得失电子守恒。 2．三种计算方法 (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： (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。 得分速记 在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。 考●向●破●译 考向1 考查电化学原理综合计算 例1（2026·北京·模拟预测）二羟基嘧啶(DHP)是一种难生物降解的有机污染物。利用惰性电极电解含DHP、NaCl的工业废水，可将DHP氧化为无毒的和，以实现完全无害化处理。DHP的分子结构与电解装置如下图所示。 下列说法正确的是 A．电极a与电源负极相连 B．i中每生成1 mol ，则DHP失去3 mol C．ii反应的离子方程式为 D．若完全无害化处理1 mol DHP，理论上b极至少产生16 g 【变式1】（2026·北京东城·二模）电解还原 的原理如图 1 所示，阴极两个反应的反应速率随电解液 的变化如图 2 所示，反应 的历程如图 3 所示。在图 2 所示的 范围内，以下说法不正确的是 A．反应 的电极反应式为 B．反应 的速率几乎与 无关，说明过程 比 慢 C． 越大，产物中 越大 D．若阳极产物只有 时，阳极每生成 ，阴极可生成 【变式2】（2026·北京顺义·二模）以皮江法炼镁还原渣为原料(主要成分为，含有、等杂质)制备碳酸钙粉体的一种流程示意图如下。 已知：ⅰ、 物质 ⅱ、是一种粘稠的胶状物，难溶于水，温度高时可分解为粉末。 (1)酸浸过程中，溶于盐酸，有产生。 ①浸出时，可提高还原渣浸出率的措施有适当升温、______。 ②与盐酸反应的离子方程式为______。 ③一定条件下，相同时间测得温度对钙浸出率及盐酸利用率的影响如图。 温度升高，钙浸出率先减小后增大的原因是______。 (2)预处理过程中，需调节溶液，去除杂质得到电解液。可用于调节溶液的试剂是______填序号)。 a．    b．    c．盐酸 (3)电解制备粉体的示意图如图。 ①电极连接电源的______极。 ②结合电极反应解释粉体的生成______。 ③电解时，每通过1库仑电量。理论上生成的物质的量为______。已知：转移1 mol电子所产生的电量为96500库仑。 【变式3】（2026·北京丰台·二模）是一种重要的工业原料，其合成工艺的发展体现了化学科学与技术的不断进步。 (1)方法一：工业上主要采用氨氧化法制备，其设备与流程如下图所示。 ①转化器中氨氧化的化学方程式为________。 ②已知与转化器中相同温度、压强下两个反应的焓变 反应ⅰ： 反应ⅱ： 要计算转化器中氨氧化反应的焓变，还需要另一个反应________的焓变。 ③NO和进入热交换器后，NO转化率显著提高的原因是________。 ④从资源和能源利用的角度说明该工艺的优点：________。 (2)方法二：中国科学家在室温下用电解法将空气转化为硝酸，其原理示意图如下。 ①阴极石墨棒上转化为·OH的电极总反应为________。 ②是·OH与反应生成的中间产物，其结构式为________。 ③若将阳极产生的通入阴极参与反应，则该电解工艺生成最终消耗的物质的量为________。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·北京卷，9，3分）利用电化学-化学协同法将天然气中的转化为硫酸盐，实现资源化利用。原理示意图如下。 下列说法不正确的是 A．溶液的作用之一是吸收 B．极的电极反应式： C．工作一段时间后，阴极室的总浓度下降 D．理论上，阳极产生的大于阴极消耗的 2．（2025·北京卷，14，3分）用电解溶液(图1)后的石墨电极1、2探究氢氧燃料电池，重新取溶液并用图2装置按i→iv顺序依次完成实验。 实验 电极I 电极Ⅱ 电压/V 关系 i 石墨1 石墨2 a ii 石墨1 新石墨 b iii 新石墨 石墨2 c iv 石墨1 石墨2 d 下列分析不正确的是 A．，说明实验i中形成原电池，反应为 B．，是因为ii中电极Ⅱ上缺少作为还原剂 C．，说明iii中电极I上有发生反应 D．，是因为电极I上吸附的量：iv>iii 3．（2024·北京卷，3，3分）酸性锌锰干电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 A．石墨作电池的负极材料 B．电池工作时，向负极方向移动 C．发生氧化反应 D．锌筒发生的电极反应为 4．（2023·北京卷，5，3分）回收利用工业废气中的和，实验原理示意图如下。    下列说法不正确的是 A．废气中排放到大气中会形成酸雨 B．装置a中溶液显碱性的原因是的水解程度大于的电离程度 C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的和 D．装置中的总反应为 5．（2025·北京卷，16，10分）铅酸电池是用途广泛并不断发展的化学电源。 (1)十九世纪，铅酸电池工作原理初步形成并延续至今。 铅酸电池工作原理： ①充电时，阴极发生的电极反应为 。 ②放电时，产生a库仑电量，消耗的物质的量为 。已知：转移电子所产生的电量为96500库仑。 ③作为电解质溶液性质稳定、有较强的导电能力，参与电极反应并有利于保持电压稳定。该体系中不氧化，氧化性弱与其结构有关，的空间结构是 。 ④铅酸电池储存过程中，存在化学能的缓慢消耗：电极在作用下产生的可将电极氧化。氧化发生反应的化学方程式为 。 (2)随着铅酸电池广泛应用，需要回收废旧电池材料，实现资源的再利用。回收过程中主要物质的转化关系示意图如下。 ①将等物质转化为的过程中，步骤I加入溶液的目的是 。 ②步骤Ⅱ、Ⅲ中和作用分别是 。 (3)铅酸电池使用过程中，负极因生成导电性差的大颗粒，导致电极逐渐失活。通过向负极添加石墨、多孔碳等碳材料，可提高铅酸电池性能。碳材料的作用有 (填序号)。 a．增强负极导电性 b．增大负极材料比表面积，利于生成小颗粒 c．碳材料作还原剂，使被还原 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $