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

知識點(diǎn)1電解原理................................................................

知識點(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......................................................

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

知識點(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........................................................

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

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

考點(diǎn)四電化學(xué)綜合計算........................................................

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

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

DI

考情透視?目標(biāo)導(dǎo)航

考點(diǎn)要求考題統(tǒng)計考情分析

2024?甘肅卷，7,3分；2024?遼吉黑卷，近年來，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)計算等知識，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。考查的電化學(xué)裝置常味用串聞裝

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)對電極反應(yīng)的影響的試題比

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

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

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

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

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

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

離子交換膜裝置

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

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

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

2021?湖北選擇性考試，15,3分；查學(xué)生接受、吸收、整合化學(xué)信息的能力，也

2024.廣東卷，16,3分；2021?天津卷，體現(xiàn)了對“宏觀辨識與微觀探析”的學(xué)科核心

電化學(xué)綜合計算

11,3分；素養(yǎng)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。

特征：反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行、化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能

原形則電池條件分析、原電池原理分析

電

池

其他常做鋅電池、微型電池、燃料電池、

原電池隙用電池海水船電池、普通干電池等

理應(yīng)用

金屬曲腐

常電池

注研究切入點(diǎn):

意有關(guān)電解池、原電池的計算的極一液即

總(電子守忸原理的應(yīng)用)兩個電極電

介解質(zhì)溶液

電極反應(yīng)式的U寫

電解食鹽水.電傀和電解桶煤刷和電解和燎忸

電解原

理應(yīng)用電解方法實(shí)現(xiàn)一些特殊反應(yīng),如:

電CiH2H：0Tu(0H)mHJ

解

池

4冊問題

㈤3

考點(diǎn)突破?考法探究

考點(diǎn)一電解原理創(chuàng)新應(yīng)用

知識點(diǎn)1電解原理

1.電解池的工作原理(惰性電極)

與電源正極相連與電源負(fù)板相連

氯化及牛'IIII發(fā)牛還原

反應(yīng)愜離子f陽離于反應(yīng)

—電解質(zhì)溶液——'9向

2.電解池陰、防極的判斷方法

3.明確電解池的電極反應(yīng)及離子放電順序

活潑金屬：電極材料本身失電子?被虱

陽化,M—ne=^=M"

電極悟性電極：一般溶液中還原性強(qiáng)的陰

電

要離子優(yōu)先失去電子被輒化

圓明一般溶液中氮化性強(qiáng)的陽離子優(yōu)先得到

極電子被還原

(1)陽離子在陰極上的放電順序：Ag->Hg”>Fe3->Cu2->H-(酸)>Pb2->F4->

Zn：->H-(水)。

(2)陰離子在陽極上的放電順序：S2->1->Br->cr>OH->含氧酸根離子。

知識點(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)計算等。

2.“5點(diǎn)”突破電解綜合應(yīng)用題

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

(2)剖析離子移向，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。

(3)注意放電順序，正確判斷放電的微粒或物質(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

屬作陽極，電極產(chǎn)物為金屬陽離子。

（5）注意得失電子守恒和電荷守恒，正確書寫電極反應(yīng)式。

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

B.電極2是陰極，發(fā)生還原反應(yīng)：Ch+4e-=2O2-

C.工作時CP-從多孔電極1遷移到多孔電極2

D.理論上電源提供2moie「能分解ImolHzO

【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，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。下列說法正確的是（）

A.H+在陽極區(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

考點(diǎn)二串聯(lián)類連接裝置

-------

知識JJ

知識點(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)計算等知識，是高考中電化學(xué)部分的重要題型。解答該類試題時電池種類的判斷是

關(guān)鍵，整個電路中各個電池工作時得失電子守恒是數(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）

A、B為兩個串聯(lián)電解池，相同時間內(nèi),

模型二原電池與電解池的串聯(lián)（如圖）

1_

出上?—O2

C]T磷酸）電解質(zhì)

，二二?ZH2O-HQ

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，則其他裝置為電解池。

如圖：A為原電池，B為電解池。

2.根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷

r—?=n

Pt5」LPtZnX」，Leu

NaCl溶液稀硫酸

AB

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

極，如兩個鋁電極或兩個碳棒電極。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。

r—n

AxiJ7Bc71LD

NaC】酚I酸溶液CuSO；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】

_._廣陽極：氧化反應(yīng)）

有電源或看電極

電解池

電極材料相同f陰極：還原反應(yīng)

先判斷

裝置類型委由加廣正極：還原反應(yīng)」

電極活動性不同

原電池

或通入反應(yīng)物f負(fù)極：氧化反應(yīng)」

-------------tHHHbu

考向洞察」

【例2】（2022?山東卷，13）設(shè)計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CO2,將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoCh轉(zhuǎn)化為C02+,工作時保持厭氧環(huán)境，并定時將乙室溶液轉(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。下列說法正確的是（）

、f

乙酸鹽陽膜CoCl2乙酸鹽陽膜鹽酸

溶液溶液溶液

A.裝置工作時，甲室溶液pH逐漸增大

B.裝置工作一段時間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸

++2+

C.乙室電極反應(yīng)式為LiCoO2+2H2O+e+4H=Li+Co+4OH-

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

【思維建模】

“串聯(lián)”類電池的解題流程

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

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

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

甲卜石墨a________石墨b

”*N五三f#_稀硫酸

I、1生

Li玻璃纖多孔銅珠

維隔板碳布

A.乙電極上的反應(yīng)為2Li3N—6e-=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

考點(diǎn)三離子交換膜裝置

/-------------------LTU-LTU-U.

f知識固本」

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

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。

知識點(diǎn)1離子交換膜類型

（1）交換膜類型及特點(diǎn)

交換膜

陽膜陰膜雙極膜特定的交換膜

類型

陽離陰離

中間層中的H20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），0H一移向原電池的膜只允許H+通過，氯離

移動方向（電解池的（電解池的

負(fù)極（電解池的陽極）子交換膜只允許Cr通過

陰極）陽極）

無論是原電池還是電解池中，陽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，常用于物質(zhì)制備及純化。

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

膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OIF并分別通過陽膜和陰膜，作為H+和OP的離子源。

【名師點(diǎn)晴】

使離子選擇性定向移動，平衡整個溶液的

離子濃度或電荷

只允許陽窗子通過，阻

陽離子交換膜f

離止陰離子和氣體通過

子

交只允詐陰離子通過，阻

陰離子交換膜

換止陽離子和氣體通過

膜

」質(zhì)子交換膜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

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

類的類型：

型(1)首先寫出兩電極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電

判極反應(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，判斷出離子移動的

方向，從而確定離子交換膜的類型。

知識點(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:

ntTXT；r

精制飽和I陽離子'H2O(含少

NaQ溶液交換膜量NaOH)

陽極室中電極反應(yīng)：2c「一2e-=CbT，

陰極室中的電極反應(yīng)：2H2O+2e--H2T+2OH，

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

為保持電荷守恒，陽極室中的Na+通過陽離子交換膜與陰極室中生成的OIF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。

交換膜NH4NO3稀溶液交換膜

+

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

+

陽極的NO被氧化為NO,：NO-3e+2H2O=NOr+4H,NO］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NH4NO3=

(3)多室電解池

例如，“四室電滲析法”制備H3Po2(次磷酸)，其工作原理如圖所示：

陽離子陽離子

石墨1?交換膜交換膜交換膜?1石墨

-

H3P。2NaH2P。2NaOH

稀硫酸稀溶液濃溶液稀溶液

陽極室產(chǎn)品室原料室陰極室

+

電解稀硫酸的陽極反應(yīng)：2H2O-4e-=O2T+4H,產(chǎn)生的H卡通過陽離子交換膜進(jìn)入產(chǎn)品室，原料室

中的H2P02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)H3P02；

-

電解NaOH稀溶液的陰極反應(yīng)：4H2O+4e=2H2T+4OH-,原料室中的Na+通過陽離子交換膜進(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的方向。

(4)根據(jù)離子移動的方向，確定離子交換膜的類型。

4.有“膜”條件下離子定向移動方向的判斷方法

電

）；

正極

池的

原電

極（或

解池陰

移向電

池陽離子

動

向移

的定

離子

斷陰

會阻

換膜

子交

裝陽離

置

）；

負(fù)極

池的

原電

極（或

解池陽

移向電

陰離子

動

向移

的定

離子

斷陽

會阻

換膜

子交

陰離

lO-u

tHH

-------

-------

」

洞察

考向

化

0H電

NH2

。4和

H2c2

，用

化劑

u電催

PbC