第六章化學反應(yīng)中的能量變化第22講多池、多室的電化學裝置復習要點

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。3.理解離子交換膜在裝置中的作用。4.熟悉電化學綜合計算中的常用方法。第3頁考點1多池串聯(lián)原理分析A基礎(chǔ)知識重點疑難1.

有外接電源電池類型的判斷方法有外接電源的電池均為電解池，若電池陽極材料與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同，則該電池為電鍍池。如圖所示，甲為電鍍池，乙、丙均為電解池。筆記：甲、乙、丙池為串聯(lián)電路，轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同，書寫電極反應(yīng)進行現(xiàn)象分析和計算2.

無外接電源電池類型的判斷方法②甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。筆記：①依據(jù)電極材料和電解質(zhì)溶液，能有自發(fā)氧化還原反應(yīng)的為原電池②特征原電池判斷：如燃料電池、鉛蓄電池等B題組集訓提升能力題組一

無外接電源的多池裝置1.

（2025·武漢模擬）利用濃差電池電解硫酸鈉溶液可以制得氧氣、氫氣、硫酸和氫氧化鈉，其裝置如圖所示（a、b電極均為石墨電極）。下列說法正確的是（已知：溶液A為1

L

1

mol·L－1

AgNO3溶液；溶液B為1

L

4

mol·L－1

AgNO3溶液）（

B

）C.c、d離子交換膜依次為陽離子交換膜和陰離子交換膜D.

電池從開始工作到停止放電，電解池理論上可制得80

g氫氧化鈉B

A.

該光伏電池的P電極為正極D.

電路中有0.1

mol電子通過時，陽極室生成33.2

g

Ce（SO4）2B

3.

在如圖所示的裝置中，若通直流電5

min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16

g。試回答下列問題。（1）電源中X為直流電源的

負極。（2）pH變化：A

增大（填“增大”“減小”或“不變”，下同），B

減小，C

不變。負增大減小不變題組二

有外接電源的多池裝置（3）通電5

min時，B中共收集224

mL（標準狀況下）氣體，溶液體積為200

mL，則通電前CuSO4溶液的濃度為

0.025

mol·L－1

（設(shè)電解前后溶液體積無變化）。（4）常溫下，若A中KCl足量且溶液的體積也是200

mL，電解后，溶液的pH為

13

（設(shè)電解前后溶液體積無變化）。0.025

mol·L－1

13

第13頁考點2隔膜在電化學中的應(yīng)用A基礎(chǔ)知識重點疑難1.

交換膜類型①及特點（1）交換膜類型允許通過的離子及移動方向①陽膜

②陰膜

③雙極膜中間層中的H2O解離出H＋和OH－③，H＋移向原電池的正極（電解池的陰極），OH－移向原電池的負極（電解池的陽極）。④特定的交換膜只允許特定的離子或分子通過，如質(zhì)子交換膜只允許H＋通過，氯離子交換膜只允許Cl－通過。筆記：①使用交換膜的目的：（1）溶液中電荷守恒；（2）制備純凈的物質(zhì)，不引入雜質(zhì)離子；（3）保證電解質(zhì)溶液的純凈②移動陽離子個數(shù)判斷：得失電子個數(shù)＝nRn＋＝mRm－，即電荷守恒③相當于提供H＋（酸性環(huán)境）、OH－（堿性環(huán)境）（2）通性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一極。筆記：原電池的正極、電解池的陰極2.

離子遷移方向的判斷（1）離子從“生成區(qū)”移向“消耗區(qū)”（以電解CO2制HCOOH為例，其原理如圖所示）

（2）離子從“原料區(qū)”移向“產(chǎn)品區(qū)”（以電滲析法制備H3PO2為例，其原理如圖所示）

（3）離子從“濃→稀”的溶液區(qū)移出，移向“稀→濃”的溶液區(qū)（以電化學制備K2Cr2O7為例，其原理如圖所示，其中a、b均為石墨電極）

B題組集訓提升能力題組一

離子交換膜在原電池中的應(yīng)用1.

（2024·江西化學）我國學者發(fā)明了一種新型多功能甲醛－硝酸鹽電池，可同時處理廢水中的甲醛和硝酸根離子（如圖）。下列說法正確的是（

B

）C.

放電過程中，OH－通過質(zhì)子交換膜從左室傳遞到右室D.

處理廢水過程中溶液pH不變，無需補加KOHB

2.

（2025·東北三四市模擬一）SO2的脫除與H2O2的制備反應(yīng)自發(fā)協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置如圖所示（在電場作用下，雙極膜中間層的H2O解離為OH－和H＋并向兩極遷移；忽略溶液體積的變化，b極區(qū)域O2濃度保持不變）。下列說法正確的是（

B

）A.

電子從b電極經(jīng)導線流向a電極B.

電路中轉(zhuǎn)移1

mol電子，理論上正極區(qū)域溶液增重17

gC.

兩極參與反應(yīng)的SO2與O2的物質(zhì)的量之比為2∶1D.

雙極膜中H2O的解離可不斷提供OH－和H＋，故無需補加NaOHB

A.

電解一段時間后陽極區(qū)c（OH－）減小B.

理論上生成1

mol

H3N＋CH2COOH雙極膜中有4

mol

H2O解離B題組二

離子交換膜在電解池中的應(yīng)用

A.

相同電量下H2理論產(chǎn)量是傳統(tǒng)電解水的1.5倍C.

電解時OH－通過陰離子交換膜向b極方向移動A

5.

（2025·八省聯(lián)考四川卷）我國科學家發(fā)明了一種高儲能、循環(huán)性能優(yōu)良的水性電池，其工作示意圖如下。下列說法錯誤的是（

D

）DA.

放電時，K＋從負極向正極遷移

第32頁考點3電化學原理的相關(guān)計算A基礎(chǔ)知識重點疑難1.

電化學計算的三種方法

該關(guān)系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運用關(guān)系式便能快速解答常見的電化學計算問題。筆記：①（2023海南）鋁、海水、溶解氧組成電池，每消耗1

kg

Al，電池最多向外提供37

mol電子的電量（×）②陰、陽極微粒反應(yīng)的先后順序2.

計算膜兩側(cè)溶液質(zhì)量變化時，切勿忽略離子遷移的影響計算原電池或電解池中膜兩側(cè)溶液質(zhì)量變化時，要注意氣體的排放或吸收、沉淀的析出或固體的溶解，尤其不能忽略離子通過膜的轉(zhuǎn)移對溶液質(zhì)量的影響。

B題組集訓提升能力題組一

電化學綜合計算1.

（2025·濟寧質(zhì)檢）用電解法可將CO2轉(zhuǎn)化為工業(yè)原料C2H4、CO，原理如圖所示，下列說法錯誤的是（

C

）A.

離子交換膜為質(zhì)子交換膜B.

若乙室產(chǎn)物只有1

mol

CO生成，則乙室質(zhì)量增加18

gC.

若乙室生成CO、C2H4物質(zhì)的量之比為1∶1，則兩電極產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量相同D.

電解過程中甲室稀硫酸濃度不斷增大C

2.

（2025·保定模擬）我國科學家借助于氨氧化反應(yīng)和析氫反應(yīng)的雙功能催化劑Mo2C/NiCu@C，制備了可再充電的Zn－NH3電池，實現(xiàn)高效、連續(xù)的由NH3到H2的轉(zhuǎn)化，裝置如圖所示，下列敘述錯誤的是（

C

）A.

放電時，電極電勢：a＞bC.

放電時，收集11.2

L（標準狀況）H2有2

mol

OH－向b電極遷移D.

充電時，b電極凈增重39

g時a極上有0.4

mol氨氣發(fā)生氧化反應(yīng)C

題組二

跨學科電化學計算3.

（2025·衡陽模擬）有一種雙極膜（將H2O解離成H＋和OH－）電解合成NH3的反應(yīng)器，其簡化模型如圖所示，已知：法拉第常數(shù)F＝96

500

C·mol－1。下列說法錯誤的是（

D

）A.M極電勢低于N極電勢B.

電解合成過程中，K＋通過陽離子交換膜向左移動D.

理論上產(chǎn)生0.02

mol

O2時，外電路流過的電量為3

860

CD

4.

（1）維持電流為0.5

A，以CH4燃料電池（如圖1所示）作為電源，持續(xù)工作5

min，理論上消耗CH4

3.2×10－3

g。（結(jié)果保留2位有效數(shù)字，已知F＝96

500

C·mol－1）圖13.2×10－3

圖293.75

題組三

“多池組合”的綜合應(yīng)用5.

（雙選）（2022·山東化學）設(shè)計如圖裝置回收金屬鈷。保持細菌所在環(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（

BD

）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)補充鹽酸D.

若甲室Co2＋減少200

mg，乙室Co2＋增加300

mg，則此時已進行過溶液轉(zhuǎn)移BD

6.

（雙選）羥基自由基（·OH）是自然界中氧化性僅次于氟的氧化劑。我國科學家設(shè)計了一種能將苯酚氧化為CO2和H2O的原電池—電解池組合裝置，實現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保兩位一體。下列說法錯誤的是（

AC

）B.

電池工作時，b極附近pH減小C.

右側(cè)裝置中，c、d兩極產(chǎn)生氣體的體積比（相同條件下）為2∶1AC

解題感悟“多池組合”的解題流程第53頁限時跟蹤檢測1.

（2025·德州診斷）水系鋅錳二次電池放電時存在電極MnO2剝落現(xiàn)象，造成電池容量衰減。研究發(fā)現(xiàn)，加入少量KI固體能很大程度恢復“損失”的容量，原理如圖。已知PBS膜只允許Zn2＋通過。下列說法錯誤的是（

B

）A.

放電時，0.6

mol

I－參加反應(yīng)，理論上負極減少13

gB.

充電時，電路中每通過2

mol

e－，陽極區(qū)溶液減少87

gD.PBS膜的優(yōu)點是能有效抑制電池的自放電B1234567891011

12345678910112.

（2025·滄州模擬）我國科學家研發(fā)了一種可逆電池裝置，充電時該裝置可吸收CO2合成甲酸，其具體工作原理如圖所示。已知將陰離子、陽離子復合組成雙極膜，雙極膜中間層中的H2O解離為H＋和OH－，并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法錯誤的是（

D

）A.L膜是陰離子膜，P膜是陽離子膜C.

放電時，電子由a流向M極D.

充電時，外電路中每通過1

mol電子，理論上復合膜層間有0.5

mol

H2O解離D1234567891011

1234567891011

A.N膜為陽離子交換膜B.

產(chǎn)品室2中溶液pH逐漸增大D.

雙極膜共解離4

mol

H2O時，理論上鉛酸蓄電池中生成2

mol

PbSO4D1234567891011

1234567891011

A.

膜a、c是陰離子交換膜，膜b是陽離子交換膜B.

電池的e極連接電解池的h極D.

生成0.5

mol

Ni（H2PO2）2時，理論上電解池中不銹鋼電極附近溶液質(zhì)量增加22

gA1234567891011

12345678910115.

（2025·泰安一模）利用微生物電化學處理有機廢水，同時可淡化海水并獲得酸、堿。現(xiàn)以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用如圖所示的裝置處理有機廢水（以含有機酸CH3COOH溶液為例），在直流電場作用下，雙極膜間的水解離成H＋和OH－。下列說法正確的是（

A

）B.

膜a為陰離子交換膜，膜b為陽離子交換膜C.

產(chǎn)品室生成的物質(zhì)為NaOHD.

當陰極產(chǎn)生11.2

L氣體時，理論上可除去模擬海水中5.85

g

NaClA1234567891011

12345678910116.

（2025·成都第二次聯(lián)考）為實現(xiàn)碳達峰、碳中和，某研究團隊設(shè)計了以下裝置，用SO2和O2反應(yīng)提供電能，電解CO2制取HCOO－，實現(xiàn)CO2資源化利用。下列說法正確的是（

D

）A.a電極應(yīng)通入O2，b電極應(yīng)通入SO2B.

外電路電子的流向為d→a，b→cD.

電解一段時間后，B裝置左池中KHCO3溶液濃度降低D1234567891011

12345678910117.

（2025·北京豐臺區(qū)一模）用電解法從含MnSO4廢水中提取Mn和H2SO4的原理如圖所示，陰極室中會加入適量（NH4）2SO4。已知：ⅰ.電解時，適當減慢反應(yīng)速率，有利于得到致密的金屬錳。

下列說法不正確的是（

D

）DB.

離子交換膜為陰離子交換膜C.

陰極室產(chǎn)生的NH3可與Mn2＋形成配合物，c（Mn2＋）降低，利于形成致密的金屬錳D.

若η（Mn）＝80％，當析出1

mol

Mn時，產(chǎn)生O2的體積為8.96

L（標準狀況）1234567891011

12345678910118.

（2025·菏澤模擬）Zn－CO2可充電電池不僅可以緩解CO2所帶來的溫室效應(yīng)，同時還可獲得增值化學品（如乙酸、乙醇等）和額外電能。如圖所示裝置中，雙極膜中水電離出的H＋和OH－在電場作用下可以向兩極遷移。下列說法正確的是（

D

）A.

放電時，外電路中電流由Zn流向Cu2P2O7納米片B.

放電時，當外電路通過2

mol電子時，理論上雙極膜中水減少18

gC.

放電時，雙極膜中H＋向Zn電極遷移D1234567891011

12345678910119.

（2025·中衛(wèi)模擬）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