微專題35電化學(xué)“多池和多室”串聯(lián)問(wèn)題及計(jì)算

_j----------------------------------------

1考情分析）

原電池和電解池痛為電池，將多個(gè)電池串聯(lián)在一綜合考查電化學(xué)、

電化學(xué)-知識(shí)是近年來(lái)高考命題的熱點(diǎn)，該類題目能夠考查學(xué)生對(duì)解題方法的掌

“多池握情況，需要學(xué)生具有縝密的思維能力及巧妙的處理數(shù)據(jù)的能力。

和多室

“串聯(lián)

問(wèn)題及原電帆電解池的相關(guān)計(jì)算，主要包括兩妒物的算、相對(duì)原子

計(jì)算

質(zhì)量的計(jì)算、阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定的計(jì)算、溶液pH的計(jì)算，根據(jù)產(chǎn)物的

量求轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量及根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量求產(chǎn)物的量等。

1.（2023?湖北,統(tǒng)考高考真瓦）我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。

該裝置工作時(shí)陽(yáng)極無(wú)C"生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為.rmoLh-。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

離子交換膜

惰

惰

二-透汽不透液態(tài)水

-性

-性

Z-3--

至-

-

電

一

-電

-

三-

-極

三

-極

-

-30%KOH溶液

-ab

-

-

-

-海水

A.b電極反應(yīng)式為2H2。+2e-=H2T+2OH

B.離子交換膜為陰離子交換膜

C.電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過(guò)PTFE膜

D.海水為電解池補(bǔ)水的速率為2疝101小一

2.42022?山東?高考真事）設(shè)計(jì)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LiCoC）2（s）轉(zhuǎn)化為Co?*,工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)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(shuō)法正確的是

溶液溶液溶液

A.裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大

B.裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸

C.乙室電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2+2Hq+e-=Li++Co2++4OH-

D.若甲室Co?+減少200mg,乙室Co?+增力口300mg,則此時(shí)已進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移

，串聯(lián)”類電池的解題流程

漏補(bǔ)缺)

一、有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算

電化學(xué)的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，無(wú)論是單一電池還是串聯(lián)電解池,

均可抓住電子守恒計(jì)算。

i.解題關(guān)鍵

⑴電極名稱要區(qū)分清楚；

(2)電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確；

(3)各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循得失電子守恒。

2.三種計(jì)算方法

根據(jù)總免考訕而標(biāo)贏近「礪雨版贏演:京言

反應(yīng)式[根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算

1_____

[①用于串聯(lián)電路的陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極

根據(jù)電;產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電

子守恒二路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等

[②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算

演加M還壬二等冠蓬W日而"馬柒如

根據(jù)關(guān)

系式一1量之間的關(guān)系，得出計(jì)算所需的關(guān)系式

如以電路中通過(guò)4mol1為橋梁可構(gòu)建以下關(guān)系式：

,.4

4e~2ck(B「2、I2)~。2~2H2~2Cu~4Ag—~M

X________________，X________________Z

陽(yáng)極產(chǎn)物陰極產(chǎn)物

(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)

該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見(jiàn)的電化

學(xué)計(jì)算問(wèn)題。

提示：在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用Q=”和Q=n(e-)XNAXL60XUT1歸來(lái)計(jì)算電路中通過(guò)的電量。

二、多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷

將原電池和電解池結(jié)合在一起，或幾個(gè)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(jì)算等知識(shí)，是高考中電化學(xué)部分的重要題型。解答該類試題時(shí)電池種類的判斷是關(guān)

鍵，整個(gè)電路中各個(gè)電池工作時(shí)得失電子守恒是數(shù)據(jù)處理的法寶。

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(shí)，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

PtULPtZn」Leu

\II_ii)、II_n-)

NaCl溶液稀硫酸

AB

原電池一般是兩個(gè)不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極和一個(gè)碳棒電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，

如兩個(gè)鉗電極或兩個(gè)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。

f—1

AJ.17Bc71LD

NaCk酚醐溶液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(yáng)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)。

4.原電池和電解池的組合裝置的思維模型

L陽(yáng)極：氧化反應(yīng)r

有電源或看電極

電極材料相同'電解池

先判斷?陰極：還原反應(yīng)一

裝置類型一,正極：還原反應(yīng)一

電極活動(dòng)性不同看電極

原電池

或通入反應(yīng)物「負(fù)極：氧化反應(yīng)Q

三、綜合裝置中的有關(guān)計(jì)算

原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)就是得失電子守恒，分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：①串聯(lián)電路中各

支路電流相等；

②并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。

圖中裝置甲是原電池，裝置乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5g,Cu極上析出

H22.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），Pt極上析出Cl20.1mol,C極上析出Cu6.4go甲池中H卡被還原生成H2,溶液pH變大;

乙池中是電解CuCl2,電解后再加入適量CuCb固體可使溶液復(fù)原。

1.（如23?全國(guó)?統(tǒng)考高考真期）用可再生能源電還原CO?時(shí)，采用高濃度的K+抑制酸性電解液中的析氫反

應(yīng)來(lái)提高多碳產(chǎn)物（乙烯、乙醇等）的生成率，裝置如下圖所示。下列說(shuō)法正確的是

質(zhì)

子

可

IrO.-Ti交Cu

A再KC1、

換電極

生電極H2SO4溶液H3PO4溶液

膜

能

源

C2H4,C2H50H

A.析氫反應(yīng)發(fā)生在kO,-Ti電極上

B.CT從Cu電極遷移到kO,-Ti電極

+

C.陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2+12H+12e*=C2H4+4H2O

D.每轉(zhuǎn)移lmol電子，陽(yáng)極生成11.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）

2.(2023?北京?統(tǒng)考高考真）回收利用工業(yè)廢氣中的CO?和sc?2,實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。

co2

含co?和fNaHCO,I—電源一IV

SO2的廢氣溶液JI__11_

裝置a仁---------

SO3-

NaHCO3和

Na2sCh溶液

pH-8>1II^HCOOII

SO5

離子交換膜裝置b

下列說(shuō)法不正確的是

A.廢氣中SO?排放到大氣中會(huì)形成酸雨

B.裝置a中溶液顯堿性的原因是HCO；的水解程度大于HCO；的電離程度

C.裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的C0?和SO?

D.裝置b中的總反應(yīng)為SO：+CO2+H2O—HCOOH+SOj

1.（2023?全國(guó)?高三專題練習(xí)）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，將電解池與燃料電池串聯(lián)組合的新工藝可節(jié)能，裝

置如圖所示。已知：空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20%。下列敘述錯(cuò)誤的是

A.X為Cl?,Y為

B.c>a>b

C.標(biāo)準(zhǔn)狀況下，若生成22.4LX,則消耗空氣56L

D.燃料電池中陽(yáng)離子的移動(dòng)方向是從右側(cè)移向左側(cè)

2.（2023春?河北石家莊?高三校聯(lián)考階段練習(xí)）我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種利用廢水中的Cr2O；-將苯酚氧化為CO?

和H2。的原電池—電解池組合裝置（如圖），實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保二位一體。已知：羥基自由基（QH）的氧化性

僅次于氟氣。下列說(shuō)法正確的是

A.電子轉(zhuǎn)移方向：c電極玲導(dǎo)線玲b電極

B.d電極的電極反應(yīng)為H2O+e.，OH+H+

C.右側(cè)裝置中，c、d兩電極產(chǎn)生氣體的體積比(相同條件下)為7:3

D.若a電極上有ImolCrQL參與反應(yīng)，理論上NaCl溶液中有6moicT通過(guò)陰離子膜進(jìn)入a電極區(qū)溶液

3.(卜023?全國(guó)?模擬預(yù)測(cè))利用含有機(jī)化合物的廢水［廢水中的有機(jī)化合物表示為(C6H1°C)5)n，發(fā)電原理為

(CHO)+MnO+H+fCO?T+M^+H?。侏配平)］發(fā)電，電解KI溶液制備KIO3的工作裝置如圖所示。

6105n4

下列說(shuō)法正確的是

c極d極

質(zhì)子交換膜離子交換膜

甲池乙池

A.a極為原電池正極,c極為電解池陰極

B.裝置工作時(shí)，當(dāng)甲池質(zhì)子交換膜通過(guò)1moiH+時(shí)，負(fù)極生成5.6LC02

C.團(tuán)室為酸性KM11O4溶液，國(guó)室為KI溶液

D.裝置工作一段時(shí)間后，回室需補(bǔ)充KOH,X為

4.(向23?全國(guó)?高三專題練習(xí))現(xiàn)代膜技術(shù)可使某種離子具有單向通過(guò)能力，常用于電解池、原電池中。電

解NaB(0H)4溶液可制備H3BO3,其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

B.N室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2個(gè)+20H

C.去掉a膜，陽(yáng)極區(qū)用稀硫酸作電解液，不影響H3BO3的純度

D.a、c膜均為陽(yáng)離子交換膜，b膜為陰離子交換膜

下列說(shuō)法錯(cuò)集的是

A.圖中的X為H?

B.電解池能實(shí)現(xiàn)原電池的燃料和氧化劑再生

C.原電池中負(fù)極電極反應(yīng)式是。2+2比0+4-=4（汨一

D.該系統(tǒng)中存在著太陽(yáng)能、電能、化學(xué)能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化

6.（2023秋?黑龍江哈爾濱?高二哈師大附中校考期末）已知某反應(yīng)中的四種物質(zhì):FeCl2、FeCl3、CuCl2、

Cu,將該反應(yīng)設(shè)計(jì)成的原電池如圖甲所示、設(shè)計(jì)成的電解池如圖乙所示。乙燒杯中金屬陽(yáng)離子的物質(zhì)的量

與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量關(guān)系如圖丙，下列判斷正確的是

A.溶液X中含有Fed?和FeC"

B.原電池工作時(shí)，鹽橋中的陰離子不斷進(jìn)入X溶液中

C.圖丙中③線是Fe3+的變化

D.甲、乙兩裝置中的Cu電極上均發(fā)生氧化反應(yīng)

7.(2021?浙江?高考真題)銀鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，Ki、Q為開(kāi)關(guān)，a、b

為直流電源的兩極)。

下列說(shuō)法不正確的是

A.斷開(kāi)L、合上Ki,銀鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能玲電能

B.斷開(kāi)L、合上心，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)

C.電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過(guò)程中，溶液中KOH濃度不變

_放電

D.銀鎘二次電池的總反應(yīng)式：Cd+2NiOOH+2H2O^Cd(OH)2+2Ni(OH)2

充電

8.(2021?湖南?高考真題］鋅澳液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能

電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅澳液流電池工作原理如圖所:

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.放電時(shí)，N極為正極

B.放電時(shí)，左側(cè)貯液器中ZnBr2的濃度不斷減小

C.充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-=Zn

D.隔膜允許陽(yáng)離子通過(guò)，也允許陰離子通過(guò)

9.（2021?天津?高考真題）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極團(tuán)上有5生成，F(xiàn)ezO3逐漸溶解，下列判斷

第送的是

陰離子交換膜質(zhì)子交換膜

A.a是電源的負(fù)極

B.通電一段時(shí)間后，向石墨電極回附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色

C.隨著電解的進(jìn)行，CuCL溶液濃度變大

D.當(dāng)O.OlmolFezOs完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL（折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

10.（2021?廣東?高考真題）|鉆（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電

解制備金屬鉆的裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是

A.工作時(shí)，回室和回室溶液的pH均增大

B.生成1molCo,回室溶液質(zhì)量理論上減少16g

C.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變

2++

D.電解總反應(yīng)：2Co+2H2O=2Co+O2T+4H

屋升練

1.（2021?全國(guó)?高考真題）|乙醛酸是一種重要的化工中間體，可用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙

極膜中間層中的H?O解離為H+和OH,并在直流電場(chǎng)作用下分別向兩極遷移。下列說(shuō)法正確的是

電源

oO?O

IIHII

HO—C—C—H：—C—H

鉛Br2

電（乙醛酸）（乙二醛）、

極

OOO0，'4

IIIIII||2Br

HO—C—C—OHHO—C—C—H

（乙二酸）（乙醛酸）

飽和乙二酸溶液雙極膜乙二醛+KBr酸溶液

A.KBr在上述電化學(xué)合成過(guò)程中只起電解質(zhì)的作用

oo

=n

B.陽(yáng)極上的反應(yīng)式為:ce+2H++2e=III+H0

-2

HO-C-C-H

C.制得2moi乙醛酸，理論上外電路中遷移了Imol電子

D.雙極膜中間層中的H+在外電場(chǎng)作用下向鉛電極方向遷移

2.（2021?天津?高考真題）［如下所示電解裝置中，通電后石墨電極團(tuán)上有。2生成，F(xiàn)ezO3逐漸溶解，下列判斷

簿誤的是

陰離子交換膜質(zhì)子交換膜

A.a是電源的負(fù)極

B.通電一段時(shí)間后，向石墨電極回附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色

C.隨著電解的進(jìn)行，CuCb溶液濃度變大

D.當(dāng)。OlmolFGOs完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL（折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）

3.（2021?廣東?高考真題）鉆（Co）的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解

制備金屬鉆的裝置示意圖。下列說(shuō)法正確的是

A.工作時(shí)，13室和團(tuán)室溶液的pH均增大

B.生成1molCo,回室溶液質(zhì)量理論上減少16g

C.移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變

2++

D.電解總反應(yīng)：2Co+2H,O=2Co+O2T+4H

4.（2021,江蘇借考真題通過(guò)下列方法可分別獲得Hz和。2：①通過(guò)電解獲得NiOOH和出（如圖）；②在

90回將NiOOH與H20反應(yīng)生成Ni（OH）2并獲得O2o下列說(shuō)法正確的是

A.電解后KOH溶液的物質(zhì)的量濃度減小

B.電解時(shí)陽(yáng)極電極反應(yīng)式：Ni（OH）2+OH--e=NiOOH+H2O

通電

C.電解的總反應(yīng)方程式:2H2。2H2個(gè)+。2個(gè)

D.電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移4moi電子，理論上可獲得22.4L5

5.（2023春?湖北武漢?高二華中師大一附中校考期中）某研究性學(xué)習(xí)小組用下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究

原電池、電解池和電解精煉鉆的工作原理。一段時(shí)間后裝置甲的兩極均有氣體產(chǎn)生，且X極處溶液逐漸變

成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)觀察到鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及所查資料，回答下列問(wèn)

題：

查閱資料：高鐵酸根FeO》在溶液中呈紫紅色。

X(Fe)石墨陽(yáng)離子陰離子

XCo

交換膜交換膜

+

Hcr

sojcr

ZnSO；

H+Co2+CuSO

溶液4

隔膜溶液

N