2019版 专题6 专项突破13 “多池”组合装置分析与电化学计算

高三化学每天练习20分钟——电化学“多池和多室”串联问题及计算（有答案和详细解析）一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。

1．为一元中强酸，具有较强的还原性，可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。

下列叙述不正确的是()A．阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋B．产品室中发生反应H＋＋H2PO－2===H3PO2，该法还可得副产品NaOHC．原料室中H2PO－2向左移动，Na＋向右移动，该室pH升高D．阳膜1的主要作用是防止H2PO－2进入阳极室被氧化并允许H＋通过2．用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含Cr2O2－7的酸性废水，最终可将Cr2O2－7转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如下图。

下列说法正确的是()A．Fe(Ⅱ)为阳极B．M电极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO2－3＋6H2OC．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出D．电路中每转移6mol电子，最多有1mol Cr2O2－7被还原3．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Zn，其他电极均为Cu。

下列说法错误的是()A．电极Ⅰ发生氧化反应B．相同时间内，电极Ⅱ与电极Ⅳ的质量变化值相同C．电极Ⅲ的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2OD．电流方向：电极Ⅳ→电流表→电极Ⅰ4．由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。

根据如图所示装置，判断下列说法不正确的是()A．该装置中Cu极为阳极B．当铜片的质量变化了12.8g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24L C．该装置中b极的电极反应式是H2＋2OH－－2e－===2H2OD．该装置中a极为正极，发生氧化反应5．如图所示装置中，a、b、c、d、e、f均为惰性电极，电解质溶液均足量。

接通电源后，d 极附近显红色。

下列说法正确的是()A．电源B端是正极B．f极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电C．欲用丁装置给铜镀银，N应为Ag，电解质溶液为AgNO3溶液D．a、c电极均有单质生成，它们的物质的量之比为1∶2二、非选择题6．某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y都是铂电极，C、E是铁电极。

微专题电化学“多池和多室”串联问题及计算1(2023·湖北·统考高考真题)我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。

该装置工作时阳极无Cl2生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为xmol⋅h-1。

下列说法错误的是A.b电极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-B.离子交换膜为阴离子交换膜C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D.海水为电解池补水的速率为2xmol⋅h-1【答案】D【解析】由图可知，该装置为电解水制取氢气的装置，a电极与电源正极相连，为电解池的阳极，b电极与电源负极相连，为电解池的阴极，阴极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，阳极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，电池总反应为2H2O 通电=2H2↑+O2↑。

A．b电极反应式为b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-，故A正确；B．该装置工作时阳极无Cl 2生成且KOH浓度不变，阳极发生的电极反应为4OH--4e-=O2↑+2H2O，为保持OH -离子浓度不变，则阴极产生的OH -离子要通过离子交换膜进入阳极室，即离子交换膜应为阴离子交换摸，故B 正确；C ．电解时电解槽中不断有水被消耗，海水中的动能高的水可穿过PTFE 膜，为电解池补水，故C 正确；D ．由电解总反应可知，每生成1molH 2要消耗1molH 2O ，生成H 2的速率为xmol ⋅h -1，则补水的速率也应是xmol ⋅h -1，故D 错误；答案选D 。

2(2022·山东·高考真题)设计如图装置回收金属钴。

保持细菌所在环境pH 稳定，借助其降解乙酸盐生成CO 2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO 2(s )转化为Co 2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。

已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。

下列说法正确的是A.装置工作时，甲室溶液pH 逐渐增大B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为LiCoO 2+2H 2O +e -=Li ++Co 2++4OH -D.若甲室Co 2+减少200mg ，乙室Co 2+增加300mg ，则此时已进行过溶液转移【答案】BD【解析】A ．电池工作时，甲室中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO 2气体，同时生成H +，电极反应式为CH 3COO --8e -+2H 2O =2CO 2↑+7H +，H +通过阳膜进入阴极室，甲室的电极反应式为Co 2++2e -=Co ，因此，甲室溶液pH 逐渐减小，A 错误；B ．对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为C o 2+，同时得到Li +，其中的O 2-与溶液中的H +结合H 2O ，电极反应式为2LiCoO 2+2e -+8H +=2Li ++2Co 2++4H 2O ，负极发生的反应为CH 3COO --8e -+2H 2O =2CO 2↑+7H +，负极产生的H +通过阳膜进入正极室，但是乙室的H +浓度仍然是减小的，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B 正确；C ．电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH -，乙室电极反应式为：LiCoO 2+e -+4H +=Li ++Co 2++2H 2O ，C 错误；D ．若甲室Co 2+减少200mg ，则电子转移物质的量为n (e -)=0.2g 59g /mol ×2=0.0068mol ；若乙室Co 2+增加300mg ，则转移电子的物质的量为n (e -)=0.3g 59g /mol×1=0.0051mol ，由于电子转移的物质的量不等，说明此时已进行过溶液转移，即将乙室部分溶液转移至甲室，D 正确；故合理选项是BD 。

突破02 电化学选择题（2）限时：35分钟1．Zn-ZnSO4-PbSO4-Pb电池装置如图，下列说法错误的是()A．SO2－4从右向左迁移B．电池的正极反应为Pb2＋＋2e－===PbC．左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变D．若有6.5 g锌溶解，有0.1 mol SO2－4通过离子交换膜【答案】B【解析】装置左侧电极为负极，右侧电极为正极，阴离子移向负极，即SO2－4从右向左迁移，A项正确；电池的正极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4，B项错误；负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，产生ZnSO4，左边ZnSO4浓度增大，右边ZnSO4浓度不变，C项正确；6.5 g锌溶解，转移0.2 mol e－，电解液中有0.2 mol 负电荷通过离子交换膜，即有0.1 mol SO2－4通过离2．最近，科学家研发出了“全氢电池”，其工作原理如图所示。

下列说法错误的是()A．右边吸附层中发生了氧化反应B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2OC．该电池总反应是H＋＋OH－===H2OD．电解质溶液中Na＋向右移动、ClO－4向左移动【答案】A【解析】由电子的流动方向可以得知左边吸附层为负极，发生氧化反应；右边吸附层为正极，发生还原反应，A项错误；负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O，B项正确；正极的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，根据正、负极的反应可知总反应为OH－＋H＋===H2O，C项正确；阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，D项正确。

3．如图是一种锂钒氧化物热电池装置，电池总反应为x Li＋LiV3O8===Li1＋x V3O8。

工作时，需先引发铁和氯酸钾反应使其晶体熔化，下列说法不正确的是()A．组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行B．整个过程的能量转化涉及化学能转化为热能和电能C．放电时LiV3O8电极反应为：x Li＋＋LiV3O8－x e－===Li1＋x V3O8D．充电时Cl－移向LiV3O8电极【答案】C【解析】 A.Li是活泼的金属，因此组装该电池应当在无水、无氧的条件下进行，A正确；B.整个过程的能量转化涉及化学能转化为电能以及化学能和热能之间的转化，B正确；C.放电时正极发生得电子的还原反应，即正极反应式为x Li＋＋LiV3O8＋x e－===Li1＋x V3O8，C错误；D.放电时Cl－移向负极，移向锂电极，因此充电时Cl－移向LiV3O8电极，D正确。

高中化学复习知识点：利用电子守恒法进行多池串联相关计算一、单选题1．有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，所用装置如图所示，下列说法正确的是A．图中的甲池为电解池，乙池为原电池B．a极发生的电极反应为SO2－2e－＋2H2O===SO42－＋4H＋C．N2O5在c极上产生，c极的电极反应为N2O4－2e－＋H2O===N2O5＋2H＋D．当消耗标况下2.24 L SO2时，若要维持硫酸的浓度不变则应补充水11.6 mL2．下图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有机物）。

已知储氢装置的电流效率生成目标产物消耗的电子数转移的电子总数η=×100%，下列说法不正确．．．的是A．采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失B．过程中通过C-H键的断裂实现氢的储存C．生成目标产物的电极反应式为C6H6+6e-+6H+===C6H12 D．若η=75%，则参加反应的苯为0.8mol3．如图是一套电化学装置，对其有关说法错误的是（）A．装置A是原电池，装置B是电解池B．反应一段时间后，装置B中溶液pH增大C．a若消耗1mol CH4，d可产生4mol气体D．a通入C2H6时的电极反应为C2H6-14e-+ 18OH-= 2CO32-+ 12H2O4．碱性硼化钒(VB 2)－空气电池工作时反应为：4VB2 ＋11O24B2O3 ＋2V2O5 。

用该电池为电源，选用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图所示。

当电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体（标况），则下列说法中正确的是A．VB 2电极发生的电极反应为： 2VB2＋11H2O – 22e−V2O5＋2B2O3＋22H+B．外电路中电子由c电极流向VB2电极C．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，然后有气泡产生D．若B装置内的液体体积为200mL，则CuSO4溶液的浓度为0.05mol/L5．烧杯A中盛放0.1mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1mol/L的的CuCl2溶液（两种溶液均足量），组成的装置如图所示。

化学反应与能量变化（含答案）多池连接及电化学的相关计算课标要求核心考点五年考情核心素养对接能分析、解释原电池和电解池的工作原理多池连接及电化学的相关计算2022山东，T13；2021北京，T15；2020全国Ⅲ，T12证据推理与模型认知：能分析、识别复杂的电解装置并进行推理命题分析预测1.多池串联主要考查电极类型判断、电极反应式的书写等；原电池和电解池的相关计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH 的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量求电荷量等。

2.预计2025年高考仍会考查电池中利用得失电子守恒计算两极产物的量，另外，电池的电流效率的计算也可能是热点；电化学跨学科命题更能考查考生的综合能力，是高考命题的重要趋势考点多池连接及电化学的相关计算1.原电池、电解池连接根据两池电极材料活动性或两池电极上的反应物的还原性强弱判断负极（还原性强的为负极）；或根据两池电极上的反应物的氧化性强弱判断正极（氧化性强的为正极）。

要受旁边串联的电解池的影响。

还要注意阳极的电极材料是否为活性电极。

3.电化学中有关得失电子守恒的计算在原电池或电解池电路中转移的电子的物质的量与各电极上转移的电子的物质的量相等。

穿过膜的离子所带电荷数也与转移的电子数目相等。

计算溶液质量变化时除了看电极反应外，还要注意穿过膜的离子引起的溶液质量的变化。

如果电极上有副反应，计算转移电子总数时要把发生副反应转移的电子数计算在内。

4.电流效率η的计算η＝生成目标产物消耗的电子数×100％。

先根据电极反应式计算出生成目标产物需要的电子的物质转移的电子总数的量，再代入该公式进行计算。

E＝电池输出电能，1kW·h＝3.6×106J，电能公式W＝UQ。

燃料质量1.原电池与电解池串联装置如图所示。

（1）甲池中负极反应式为H2－2e－2H＋。

（2）向乙池U形管中滴入酚酞溶液，现象是U形管右侧溶液变红。

乙池左侧NaOH溶液中发生反应的离子方程式为Cl2＋2OH－Cl－＋ClO－＋H2O。

第21讲多池、多室的电化学装置复习目标1．掌握多池连接的分析应用；2.了解离子交换膜的分类及特点；3.理解离子交换膜在装置中的作用；4.熟悉电化学综合计算中的常用方法。

考点一多池串联的模型及原理分析必备知识整理1.有外接电源电池类型的判断方法有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。

如图：则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。

2．无外接电源电池类型的判断方法(1)直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。

如图所示：A为原电池，B为电解池，甲池为原电池，其余为电解池。

(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断原电池一般是两种不同的金属电极或一个金属电极一个碳棒电极；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。

原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。

如图所示：B 为原电池，A为电解池。

(3)根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。

如图所示：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。

B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。

[思维建模]串联电路的解题流程对点题组训练1.某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是（）A ．电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→电极ⅠB ．电极Ⅰ发生还原反应C ．电极Ⅱ逐渐溶解D ．电极Ⅲ的电极反应式：Cu 2＋＋2e －===Cu2．一种用铅蓄电池进行电絮凝净水装置如图所示，回答下列问题：（1）装置Ⅰ中Y 电极的电极材料是（填化学式），工作时S O 42−向（填“X”或“Y”）电极移动；Y 电极的电极反应式为__________________________________。

第六章 化学反应与能量李仕才第三节电解池 金属的电化学腐蚀与防护考点二 电解原理的应用 多池组合装置1．电解饱和食盐水 (1)电极反应阳极：2Cl －－2e －===Cl 2↑(反应类型：氧化反应)， 阴极：2H ＋＋2e －===H 2↑(反应类型：还原反应)。

(2)总反应方程式：2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑。

离子方程式：2Cl －＋2H 2O=====电解2OH －＋H 2↑＋Cl 2↑。

(3)应用：氯碱工业制烧碱、氢气和氯气阳极：钛网(涂有钛、钌等氧化物涂层)。

阴极：碳钢网。

阳离子交换膜：①只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过。

②将电解槽隔成阳极室和阴极室。

2．电解精炼铜3．电镀铜4．电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．用铜作阳极、石墨作阴极电解CuCl 2溶液时，阳极电极反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑。

( × )2．电解MgCl 2溶液所发生反应的离子方程式为：2Cl －＋2H 2O=====电解Cl 2↑＋H 2↑＋2OH －。

( × )3．氯碱工业用阳离子交换膜把阴极室和阳极室分开。

( √ )4．Cu ＋H 2SO 4===CuSO 4＋H 2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池。

( √ ) 5．粗铜电解精炼时，若电路中通过2 mol e －，阳极减少64 g 。

( × ) 6．电解冶炼镁、铝可电解熔融的MgO 和AlCl 3。

( × )1．粗铜中含有的相对活泼的物质也会失去电子，不活泼的金、铂形成阳极泥，而溶液中只有Cu 2＋得到电子生成Cu ，故c(Cu 2＋)将减小，并且阴极增重质量，不等于阳极减小的质量。

2．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。