第六章化學(xué)反應(yīng)與能量變化第8講多池連接及電化學(xué)的相關(guān)計算目

錄Contents01考點(diǎn)多池連接及電化學(xué)的關(guān)計算02練習(xí)幫練透好題精準(zhǔn)分層

課標(biāo)要求核心考點(diǎn)五年考情能分析、解釋原電池和電解池的工作原理多池連接及電化學(xué)的相關(guān)計算2022山東，T13；2021北京，T15；2020全國Ⅲ，T12核心素養(yǎng)對接證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能分析、識別復(fù)雜的電解裝置并進(jìn)行推理命題分析預(yù)測1.多池串聯(lián)主要考查電極類型判斷、電極反應(yīng)式的書寫等；原電池和電解池的相關(guān)計算主要包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH的計算、根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量、根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量等。2.預(yù)計2025年高考仍會考查電池中利用得失電子守恒計算兩極產(chǎn)物的量，另外，電池的電流效率的計算也可能是熱點(diǎn)；電化學(xué)跨學(xué)科命題更能考查考生的綜合能力，是高考命題的重要趨勢

考點(diǎn)多池連接及電化學(xué)的相關(guān)計算

1.

原電池、電解池連接根據(jù)兩池電極材料活動性或兩池電極上的反應(yīng)物的還原性強(qiáng)弱判斷負(fù)極(還原性強(qiáng)的

為負(fù)極)；或根據(jù)兩池電極上的反應(yīng)物的氧化性強(qiáng)弱判斷正極(氧化性強(qiáng)的為正極)。裝置工作原理利用膜技術(shù)原理和電化學(xué)原

理制備少量硫酸和綠色硝化

劑N2O5，裝置如圖所示：

左池為[1]

，a極的電極反應(yīng)為[2]

?

、b極的電極反應(yīng)為

[3]

?。右池為[4]

，c極的電極反應(yīng)為[5]

?

、d極的電極反應(yīng)為

[6]

?原電池SO2－

電解池N2O4－

裝置工作原理左池總反應(yīng)為[7]

?；右池總反應(yīng)為

[8]

?。左池和右池中的隔膜分別為[9]

(填“陰”或“陽”，后同)離子交換膜、

[10]

?離子交換膜

陽陽2.

多個電解池串連裝置工作原理

甲池中陽極反應(yīng)式：[11]

?，陰極反應(yīng)式：

[12]

?。乙池中陽極反應(yīng)式：[13]

?，陰極反應(yīng)

式：[14]

?。丙池中陽極反應(yīng)式：[15]

?，陰極

反應(yīng)式：[16]

?當(dāng)電路中通過0.1mol電子時，乙池中溶液質(zhì)量減少[17]

g，丙池中溶液質(zhì)

量減少[18]

?g

3.65

4.0

注意判斷多個電解池串聯(lián)的每個池的陰、陽極時，應(yīng)找根源上直流電源的正、負(fù)

極，不要受旁邊串聯(lián)的電解池的影響。還要注意陽極的電極材料是否為活性電極。3.

電化學(xué)中有關(guān)得失電子守恒的計算在原電池或電解池電路中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量與各電極上轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量

相等。穿過膜的離子所帶電荷數(shù)也與轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。裝置工作原理新型的高比能量鋅－

碘溴液流電池

放電時，負(fù)極反應(yīng)式：[19]

?，正極反應(yīng)式：[20]

?。充電時，b電極增加0.65gZn時，a電極有[21]

?mol

I－被氧化成I2Br－

0.02

注意計算溶液質(zhì)量變化時除了看電極反應(yīng)外，還要注意穿過膜的離子引起的溶液

質(zhì)量的變化。如果電極上有副反應(yīng)，計算轉(zhuǎn)移電子總數(shù)時要把發(fā)生副反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電

子數(shù)計算在內(nèi)。

裝置工作原理

燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：[22]

?

?；電解池陰極反應(yīng)式：[23]

?燃料電池中負(fù)極消耗2.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CH4，且能量完全轉(zhuǎn)化為電能，電解池中回

收制得19.5gZn，則該裝置的電流效率η＝[24]

?

75％5.

能量密度

E

的計算

1.

原電池與電解池串聯(lián)裝置如圖所示。(1)甲池中負(fù)極反應(yīng)式為

?。(2)向乙池U形管中滴入酚酞溶液，現(xiàn)象是

。乙池左側(cè)NaOH

溶液中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

?。

U形管右側(cè)溶液變紅

(1)電源正極為

(填“A”或“B”)，陰極反應(yīng)式為

?

?。(2)若電解過程中轉(zhuǎn)移2mol電子，則陽極室的質(zhì)量減少

g。A

N2↑＋12OH－

18

3.

工業(yè)上電解精煉銀時，電解液的pH為1.5~2，電流強(qiáng)度為5~10A，若電解液pH太

小，電解精煉過程中在陰極除了Ag＋放電，還會發(fā)生

(寫電

極反應(yīng)式)，若用10A的電流電解60min后，得到32.4gAg，則該電解池的電解效率

為

％。(保留小數(shù)點(diǎn)后一位；通過一定電量時陰極上實(shí)際沉積的金屬質(zhì)量與

通過相同電量時理論上應(yīng)沉積的金屬質(zhì)量之比叫電解效率；法拉第常數(shù)為96500

C·mol－1)

80.4

4.

二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于甲醇直接燃料

電池(5.93kW·h·kg－1)。若電解質(zhì)為酸性，二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)

為

，1mol二甲醚分子經(jīng)過電化學(xué)氧

化，可以產(chǎn)生

mol電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20V，能量密度

E

＝

(列式計算，能量密度＝電

池輸出電能/燃料質(zhì)量，1kW·h＝3.6×106J，

F

＝96500C·mol－1)。

12

命題點(diǎn)1

原電池與電解池串聯(lián)1.

[2022山東]設(shè)計如圖裝置回收金屬鈷。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LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為Co2＋，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(

B

)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D.

若甲室Co2＋減少200mg，乙室Co2＋增加300mg，則此時已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移B123[解析]根據(jù)右側(cè)裝置為原電池，乙酸鹽降解為二氧化碳，發(fā)生氧化反應(yīng)，LiCoO2

轉(zhuǎn)化為Co2＋，發(fā)生還原反應(yīng)，知右側(cè)裝置左電極為負(fù)極，右電極為正極；左側(cè)裝置

為電解池，左電極為陽極，乙酸鹽轉(zhuǎn)化為CO2氣體，右電極為陰極，Co2＋轉(zhuǎn)化為Co

單質(zhì)。123

123命題點(diǎn)2

根據(jù)得失電子守恒計算2.

某甲醇燃料電池的工作原理如圖所示，質(zhì)子交換膜(只有質(zhì)子能夠通過)左右兩側(cè)

的溶液均為1L2mol·L－1H2SO4溶液。當(dāng)電池中有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，左右兩側(cè)

溶液的質(zhì)量之差為

g(假設(shè)反應(yīng)物耗盡，忽略氣體的溶解)。12

123

電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時，左側(cè)還有1molH＋通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，即左側(cè)減

少1gH＋，右側(cè)增加1gH＋，故Δ

m

左＝3g，Δ

m

右＝9g，兩側(cè)溶液的質(zhì)量之差為Δ

m

右＋Δ

m

左＝9g＋3g＝12g。123命題點(diǎn)3

電流效率(η)的計算3.

[重慶高考]一定條件下，如圖所示裝置可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的電化學(xué)儲氫(忽略其他有機(jī)

物)。(1)導(dǎo)線中電子移動方向?yàn)?/p>

。(用A、D表示)[解析]由裝置圖可知，電解池左邊電極D上發(fā)生的反應(yīng)是“苯加氫還原”，則

電極D是陰極，故導(dǎo)線中電子移動方向?yàn)锳→D。A→D

123(2)生成目標(biāo)產(chǎn)物的電極反應(yīng)式為

?。

123

64.3％123

123

1.

[2022遼寧]如圖，c管為上端封口的量氣管，為測定乙酸溶液濃度，量取10.00mL

待測樣品加入b容器中，接通電源，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是(

A

)B.

實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，b中溶液紅色恰好褪去C.

若c中收集氣體11.20mL，則樣品中乙酸濃度為0.1mol·L－1D.

把鹽橋換為U形銅導(dǎo)線，不影響測定結(jié)果A12

122.

[2022河北改編]科學(xué)家研制了一種能在較低電壓下獲得氧氣和氫氣的電化學(xué)裝

置。工作原理示意圖如圖。下列說法正確的是(

D

)DA.

電極b為陽極B.

隔膜為陽離子交換膜C.

生成氣體M與N的物質(zhì)的量之比為2∶112

12

1.

[2023青島調(diào)研]設(shè)計如圖裝置處理含甲醇的廢水并進(jìn)行粗銅的精煉。下列說法正

確的是(

D

)A.

甲電極增加的質(zhì)量等于乙電極減少的質(zhì)量B.

裝置工作一段時間后，原電池裝置中溶液的pH不變C.

理論上每產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下1.12LCO2，甲電極增重6.4gD123456789[解析]由題意可知，該裝置中左池為原電池，右池為電解池。123456789

1234567892.

[濃差電池][2024河北衡水二中考試]利用濃差電池電解Na2SO4溶液(a、b電極均為

石墨電極)，可制得O2、H2、H2SO4和NaOH，反應(yīng)原理如圖所示。下列說法正確的

是(

B

)B.

c、d分別為陽離子交換膜和陰離子交換膜D.

當(dāng)陰極產(chǎn)生2.24L氣體時，電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子B123456789

123456789

A.

若η＝75％，則參加反應(yīng)的苯為0.8molB.

過程中通過C—H鍵的斷裂實(shí)現(xiàn)氫的儲存C.

采用多孔電極增大了接觸面積，可降低電池能量損失B123456789

1234567894.

[2024浙江名校聯(lián)考]以某鋰離子電池、丙烯腈電合成己二腈[NC(CH2)4CN]的裝置

如圖所示(電極均為石墨)。該鋰離子電池的總反應(yīng)是Li

x

C

y

＋Li1－

x

FePO4

C

y

＋

LiFePO4。下列說法不正確的是(

B

)C.

石墨電極C產(chǎn)生O2，稀硫酸的作用為增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性D.

當(dāng)電路中通過1mole－時，陽極室溶液質(zhì)量減少9g(不考慮氧氣溶解)B123456789

1234567895.

[2024山東滕州測試](1)NH3的燃燒反應(yīng)可設(shè)計成燃料電池，工作原理如圖甲所

示。電極a為

(填“正極”或“負(fù)極”)；電極b上的電極反應(yīng)為

?

。當(dāng)共消耗1.568L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體時，通過負(fù)載的電子的物質(zhì)的

量為

mol。圖甲負(fù)極O2＋4e－＋

0.12

123456789

123456789(2)一種肼(N2H4)燃料電池的工作原理如圖乙所示。圖乙①a極的電極反應(yīng)式為

；電池中Fe2＋→Fe3＋的離子方

程式為

?。

123456789

123456789②若利用該電池給鉛酸蓄電池充電，當(dāng)消耗3.2gN2H4時，PbO2電極質(zhì)量

?

(填“增加”或“減少”)

g。

減

少12.8

圖乙123456789

A.

充電時，[(FH)

n

F]－移向Ce/CeF3電極B.

用鉛酸蓄電池為該電池充電時，每生成1molCeF3，Pb極增

重9.6gC.

CuF2/Cu電極每減少3.8g，該電池輸出的電荷量為4825CD123456789[解析]放電時負(fù)極的電極反應(yīng)較復(fù)雜，但正極反應(yīng)式已給出，電池總反應(yīng)很容易

書寫，則選用“加減法”：123456789

1234567897.

[2024山東棗莊八中考試改編]利用CH4燃料電池電解制備Ca(H2PO4)2并得到副產(chǎn)物

NaOH、H2、Cl2，裝置如圖所示。下列說法錯誤的是(

D

)B.

A膜和C膜均為陽離子交換膜C.

X室為陽極室D.

b極上消耗2.24LO2，Y室中Na＋增加0.4molD123456789[解析]甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為負(fù)極，通入氧氣的一極為正極。

1234567898.

[能量密度][全國Ⅰ高考]