第43講多池、多室的電化學裝置

［復習目標］1.了解串聯(lián)裝置的連接特點，了解離子交換摸的特點及作用。2.掌握多池、多室

問題分析的一般方法。3.能熟練用電子守恒、關(guān)系式法等進行有關(guān)電化學計算。

考點一多池串聯(lián)的兩大模型及原理分析

必各知識

1.常見多池串聯(lián)裝置圖

模型一外接電源與電解池的串聯(lián)（如圖）

F

稀硫酸稀破酸

B

A、B為兩個串聯(lián)電解池，相同時間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。

模型二原電池與電解池的串聯(lián)（如圖）

稀硫酸稀硫酸

AB

圖甲

o2

一-P磷血電解質(zhì)

含金屈催化劑NaOHNaCl

的多孔電極溶液溶液

AB

圖乙

甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。

2.二次電池的充電

⑴可充電電池原理示意圖

充電時，原電池負極與外接電源負極相連，原電池正極與外接電源正極相連，記作“正接正,

負接負”。

(2)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。充電、

放電不是可逆反應。

(3)放電時的負極反應和充電時的陰極反應相反，放電時的正極反應和充電時的陽極反應相

反。將負(正)極反應式變換方向并將電子移項即可得出俄(陽)極反應式。

例：Fe+Ni2O3+3H2O‘言Fe(OH)2+2Ni(OH)2,放電時負極的電極反應式為

允電

,則充電時陰極的電極反應式為O

3.電化學計算的三種方法

而無號巒電極反應式：再寫氾總反應式:

反應式一!最后根據(jù)總反應式列比例式計算

,:①用于串聯(lián)電路的陰、陽曲極產(chǎn)物,正、

根據(jù)轉(zhuǎn)移U負兩極產(chǎn)物,相同電量等類型的計算，

電子守恒:其依據(jù)是電路中轉(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算

而戢u就葩和夫山?尋近還豆J而近耳茉如露

系式U之間的關(guān)系，得出計算所需的關(guān)系式

如以電路中通過4mol廣為橋梁可構(gòu)建以下關(guān)系式:

4

4e?2c12（Br2）~C）2?2H,?2Cu~4Ag?一M

'-----二----'n

陽極產(chǎn)物

陰極產(chǎn)物

(式中M為金屬，〃為其離子的化合價數(shù)值)

該關(guān)系式具有總覽電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關(guān)系式便能快速解

答常見的電化學計算問題c

■專項突破關(guān)鍵能力

1.如圖所示，甲池的總反應式為N2H4+O2=N2+2H2。，卜.列關(guān)于該裝置工作時的說法正

確的是()

NM

A.該裝置工作時，Ag電極上有氣體生成

B.甲池中負極反應式為N2H4-4C=N2+4H+

C.甲池和乙池中溶液的pH均減小

D.當甲池中消耗3.2gN2H4時，乙池中理論上最多產(chǎn)生6.4g固體

2.鉛酸蓄電池是典型的可充電電池，正、負極是惰性材料，電池總反應式為Pb+PbO?+

2H2SO4皆2PbSO4+2H2O,回答下列問題(不考慮氫、氧的氧化還原)：

允電

外電源

30%H2sol

溶液

鉛酸蓄電池示意圖

(1)放電時，正極的電極反應式是_____________________________________________________

電解液中H2s04的濃度將變；當外電路通過Imol電子時，理論上負極板的質(zhì)量增

力口go

(2)在完全放電耗盡PbCh和Pb時，若按如圖連接，電解一段時間后，則在A電極上生成

,B電極上生成，此時鉛酸蓄電池的正、負極的極性將________(填“不變”

或“對換”)。

3.在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時，銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列問題。

-----------------|X電源Y|---------------

PtiniJPTCuiAg

KCI溶液CuSO、溶液、K2so，溶液AgNQ,溶液

ABC

(1)電源中X為直流電源的極。

(2)pH變化：A(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，B,C。

(3)通電5min時，B中共收集224mL(標準狀況下)氣體，溶液體積為200mL,則通電前CuSO4

溶液的物質(zhì)的量濃度為（設(shè)電解前后溶液體積無變化）。

（4）常溫下，若A中KC1足量且溶液的體積也是200mL,電解后，溶液的pH為（設(shè)

電解前后溶液體枳無變化）。

考點二多室裝置的分析

■歸納整合必備知識

為實現(xiàn)特定功能需求，在電化學裝置中增加離子交換膜，將原電池或電解池分隔成兩個或多

個相對獨立的室。

1.離子交換膜的分類和應用

由一張陽膜和一張陰膜復合制成

雙的陰、陽復合膜該膜的特點是

極在直流電的作用下，陰、陽膜狂

膜合層間的解離成H?和OH-并

分別通過陽膜和陰膜,作為H，

和OH-的曲子源

人口兄7,，*瞭J只允許陽離子通過，阻

分--［陽離子交換膜卜止陰離子和氣體通過

類

離T陰崗子交換膜卜只允許陰離子通過,阻

子止陽崗子和氣體通過

交T質(zhì)子交換膜卜只允許質(zhì)子（H］通過

換

膜「隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應

應一用于物質(zhì)的制備（電解后溶液陰極區(qū)或

用陽極區(qū)得到所制備的物質(zhì)）

「物質(zhì)分隅、提純

2.分析某室質(zhì)量變化的關(guān)鍵

分析某室質(zhì)后的變化，既要考慮該區(qū)（或該電極）的化學反應，又要考慮通過“交換膜”的離

子帶來的質(zhì)量變化。

■專項突破關(guān)鍵能力

1.鈉離子電池具有資源豐富、成本低、安全性好、轉(zhuǎn)換效率高等特點，有望成為鋰離子電池

之后的新型首選電池，如圖是一種鈉離子電池工作示意圖：

下列說法不正確的是（）

A.放電時，Na'通過交換膜向N極移動

B.充電時，光照可促進電子的轉(zhuǎn)移

C.充電時，TiCh光電極上發(fā)生的電極反應為3「一2-=虧

D.放電時，若負極室有2moi陰離子發(fā)生反應，則電路中轉(zhuǎn)移2moi電子

2.我國科學家開發(fā)出了一種Zn-N0電池系統(tǒng)，該電池具有同時合成氨和對外供電的功能,

其工作原理如圖所示,

A.電極電勢：Zn/ZnO電極VM0S2電極

B.Zn/ZnO電極的反應式為Zn—2€一+201<=ZnO+H2。

C.電池工作一段時間后，正極區(qū)溶液的pH減小

D.電子流向：Zn/ZnO電極->負載一M0S2電極

3.（2022?湖北重點中學聯(lián)考）以純堿溶液為原料，通過電解的方法可制備小蘇打，原理裝置圖

如下:

NaOH溶液Y

NaOH溶液Z

Na?交換膜

上述裝置工作時，下列有關(guān)說法正確的是（）

A.乙池電極接電源正極，氣體X為H2

B.Na由乙池穿過交換膜進入甲池

C.NaOH溶液Z的濃度比NaOH溶液Y的小

D.甲池電極反應為40FT—4e—=2H2O+O2f

4.（2022?四川南充模擬）污水資源化利用既可以緩解水的，共需矛盾，又可以減少水污染?；瘜W

工作者提出采用電解法除去工業(yè)污水中的NaCN,其原理如圖所示，通電前先向污水中加入

適量食鹽并調(diào)整其pH維持堿性（CN一不參與電極反應）。下列說法正確的是（）

b

濃NaOHJ

溶液

稀NaOH總

溶液售

隔膜1隔膜n

A.b為電源的負極

B.隔膜I為陰離子交換膜

C.X為H?，電極反應式為2H20+2?一=氏f+20H一

D.當生成2.24LN2時，電路中通過1mol電子

真題演練明確考向

1.（2022?山東，13改編）設(shè)計如圖裝置回收金屬鉆。保持細菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解

乙酸鹽生成CO?，將廢IH鋰離子電池的正極材料LiCoOX*）轉(zhuǎn)化為Co21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

說法錯誤的是（）

A.裝置工作時，甲室溶液pH逐漸減小

B.裝置工作一段時間后，乙室應補充鹽酸

+2+

C.乙室電極反應式為LiCoO,+2H2O+e-=Li+Co+40H-

D.若甲室C。2'減少2（）0mg,乙室C/增加3（X）mg,貝J此時已進行過溶液轉(zhuǎn)移

2.（2021?湖北，15）Na2Cr2Ch的酸性水溶液隨著H，濃度的增大會轉(zhuǎn)化為CrCh。電解法制備

CrO3的原理如圖所示。下列說法錯誤的是（）

5電源

酸性?

NaOH

NaCrOI

22:I水溶液

水溶液I

離子交換膜

A.電解時只允許H-通過離子交換膜

B.生成Ch和H2的質(zhì)量比為8：1

C.電解一段時間后陰極區(qū)溶液OH一的濃度增大

D.CrOs的生成反應為Cr2Or+2H^=2CrO34-H2O

3.（2021?河北，9）K-O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電

池，下列說法錯誤的是（）

有機電解質(zhì)1有機電解質(zhì)2

A.隔膜允許K"通過，不允許。2通過

B.放電時，電流由b電極沿導線流向a電極；充電時，b電極為陽極

C.產(chǎn)生1Ah電量時，生成K02的質(zhì)量與消耗02的質(zhì)量比值約為2.22

D.用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗39g鉀時，鉛酸蓄電池消耗09g