44第32讲　多池(或多室)电化学装置及分析（课件PPT）-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（鲁教版）

第32讲　多池(或多室)电化学装置及分析 第6章　化学反应与能量转化 考点一　多池串联装置及分析 阳极 阴极 Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 原电池 电解池 负极 正极 阴极 阳极 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 考点一　多池串联装置及分析 B 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 B 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 B 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 D 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点一　多池串联装置及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 平衡电荷 闭合回路 考点二　带隔膜的电池及分析 B 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 AC 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 C 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 C 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 D 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 考点二　带隔膜的电池及分析 BD 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 D 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 B 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 A 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 C 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 D 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 C 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 D 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 真题精研 衍生训练 请完成：跟踪练(32) 温馨提示 请完成：章末测试卷(6) 温馨提示 谢谢观看！ 复习目标 1.结合实例，掌握多池串联装置、多室电解装置的分析方法。 2.了解离子交换膜的分类及特点，掌握离子交换膜的判断方法及作用。 1．电解池的串联模型及分析 (1)A、B为两个串联电解池，相同时间内，通过各个电极的电子数相等。 (2)电极名称：Zn、Cu2电极是____，Fe、Cu1电极是____。 (3)电极反应式：Zn电极反应式为__________________________，Fe电极反应式为_______________________________。 2．原电池与电解池的串联模型及分析 (1)装置中无外加直流电源时，一般情况下，两极金属的活泼性相差较大的电池(或燃料电池)为______，其余为______。 (2)图甲中，A为原电池，Zn是____，Cu1是____；B是电解池，Fe是____，Cu2是____。 (3)图乙中通入O2的电极反应式为___________________________，b极的电极反应式为_______________________________。 考向1　电解池的串联及分析 【例1】 如图甲、乙为相互串联的两个电解池。下列说法正确的是(　　) A．甲池若为精炼铜的装置，A极材料是粗铜 B．Fe极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后石墨极附近变浅红色 D．若甲池为电镀铜的装置，阴极增重12.8 g，乙池阳极放出气体为4.48 L 解析：甲池中A为阴极、B为阳极，甲池若为精炼铜的装置，粗铜为电解池的阳极，则B极材料是粗铜，A错误；乙池中铁为阴极，石墨为阳极，水在阴极得到电子发生还原反应，生成H2和OH－，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B正确；乙池中铁为阴极，石墨为阳极，水在阴极得到电子发生还原反应，生成H2和OH－，Cl－在阳极失去电子发生氧化反应，生成Cl2，则乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后铁极附近变浅红色，C错误；未指明是否为标准状况下，无法计算甲池阴极增重12.8 g时，乙池阳极放出Cl2的体积，D错误。 考向2　原电池和电解池的串联及分析 【例2】 自由基因为化学性质不稳定往往不能稳定存在，羟基自由基(·OH)有极强的氧化性，其氧化性仅次于氟单质。我国科学家设计的一种能将苯酚(C6H6O)氧化为CO2和H2O的原电池­电解池组合装置如图所示，该装置能实现发电、环保二位一体。下列说法错误的是(　　) A．该装置工作时，电流方向为电极b→ Ⅲ 室→ Ⅱ 室→ Ⅰ 室→电极a B．当电极a上有1 mol Cr(OH)3生成时，c极区溶液呈碱性 C．电极d的电极反应为H2O－e－===H＋＋·OH D．当电极b上有0.3 mol CO2生成时，电极c、d两极共产生气体22.4 L(标准状况) 解析：根据装置图，左边是原电池装置，右边是电解池装置，a处Cr从＋6价变成＋3价，化合价降低，得到电子，发生还原反应，a为正极，b为负极。苯酚废水在d处被氧化，d处水分子失去电子形成羟基自由基，发生氧化反应，d为电解池阳极，c为电解池阴极，据此分析解题。根据分析，a为正极，b为负极，该装置工作时，内电路电流由 b 极经 Ⅲ 、 Ⅱ 、 Ⅰ 室流向 a 极，A正确；a极每产生1 mol Cr(OH)3，转移3 mol电子，c极上的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成1.5 mol H2，与此同时，有3 mol H＋从阳极室透过质子交换膜进入 阴极室，因此c极区溶液仍为中性，B错误；d 极区为阳极区，电极反应式为H2O－e－===H＋＋·OH，C正确；电极b的电极反应式为C6H5OH－28e－＋11H2O===6CO2↑＋28H＋，电极c的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电极d为电解池阳极，电极反应式为H2O－e－===H＋＋·OH，·OH可进一步氧化苯酚，化学方程式为C6H5OH＋28·OH===6CO2↑＋17H2O，当电极b上有0.3 mol CO2生成时，电极c、d两极共产生气体22.4 L(标准状况)，D正确。 解答电池串联问题的思维流程 1．在如图串联装置中，通电片刻后发现乙装置左侧Pt电极表面出现红色固体，则下列说法不正确的是(　　) A．丙中Ag电极连接的是电源的正极 B．向乙中加入适量的Cu(OH)2固体，一定能使溶液恢复到电解前的状态 C．电解过程中丙中c(Ag＋)无变化 D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，丙中Cu电极质量可能增加21.6 g 解析：丙中Ag电极为阳极，连接的是电源的正极，A正确；乙池阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，电解后加入CuO，能使溶液恢复到电解前的状态，加入Cu(OH)2固体则不能，B错误；丙池为电镀池，电解过程中丙中溶液AgNO3的浓度保持不变，故溶液中c(Ag＋)无变化，C正确；标准状况下当甲中产生4.48 L气体时即产生的H2和Cl2的物质的量之和为 eq \f(4.48 L,22.4 L/mol)＝0.2 mol，则有n(H2)＝0.1 mol，转移的电子的物质的量为 0.2 mol，根据电极反应式，丙中Cu电极质量增加0.2 mol×108 g/mol＝21.6 g，D正确。 2．利用膜技术原理和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．电极a和电极d上都发生氧化反应 B．电极c上的电极反应式为N2O4＋H2O－2e－===N2O5＋2H＋ C．乙装置电极d附近溶液的pH增大 D．电路中每转移2 mol e－，甲池质子膜右侧溶液质量变化为18 g 解析：电极d为阴极，H＋在阴极得到电子发生还原反应生成H2，A错误；与正极相连的电极c为电解池的阳极，在无水硝酸作用下，N2O4在阳极失去电子发生氧化反应生成N2O5和H＋，电极反应式为N2O4＋2HNO3－2e－===2N2O5＋2H＋，B错误；电极d为阴极，H＋在阴极得到电子发生还原反应生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，阳极区的H＋通过阳离子交换膜进入阴极区，电极附近溶液pH不变，C错误；电极b为正极，酸性条件下，O2在正极得到电子发生还原反应生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，则电路中每转移2 mol e－，甲池质子膜右侧溶液质量变化为2 mol× eq \f(1,2)×18 g/mol＝18 g，D正确。 1．离子交换膜的种类 2．离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。 (2)能选择性通过离子，起到________、形成________的作用。 3．离子交换膜的应用 考向1　带隔膜的原电池及分析 【例1】 含氯苯的废水可通过加入适量乙酸钠，设计成微生物电池将氯苯转化为苯而除去，其原理如图所示。下列叙述正确的是(　　) A．氯苯被氧化生成苯 B．N极为电池的负极 C．M极的电极反应式为C6H5Cl＋e－===C6H6＋Cl－ D．每生成1 mol CO2，由N极区进入M极区的H＋为3 mol 解析：由图可知，H＋由N极移向M极，则M极是正极，氯苯被还原生成苯，A错误；CH3COO－在N极上被氧化生成CO2，则N极是电池的负极，B正确；M极是正极，电极反应式为C6H5Cl＋H＋＋2e－===C6H6＋Cl－，C错误；N极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋ 7H＋，则生成1 mol CO2时，消耗0.5 mol CH3COO－，同时生成3.5 mol H＋，为维持N极区溶液呈电中性，有4 mol H＋由N极区进入M极区，D错误。 考向2　带隔膜的电解池及分析 【例2】 (双选)氢碘酸(HI)可用“四室式电渗析法”制备，其工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。下列叙述错误的是(　　) A．通电后，阴极室溶液pH减小 B．阳极电极反应式是2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ C．得到1 mol产品HI，阳极室溶液质量减少8 g D．通电过程中，NaI的浓度逐渐减小 解析：通电后阴极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，由于生成OH－，溶液的碱性增强，pH增大，A错误；阳极室溶液呈酸性，则阳极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B正确；原料室中I－透过阴膜进入产品室，阳极室中H＋透过阳膜进入产品室，得到1 mol产品HI时，电路中转移1 mol电子，则阳极产生0.25 mol O2，同时有1 mol H＋进入产品室，故阳极室溶液减少的质量为0.25 mol×32 g/mol＋1 mol× 1 g/mol＝9 g，C错误；电解过程中，Na＋不断进入阴极室，I－不断进入产品室，故NaI的浓度逐渐减小，D正确。 考向3　带双极膜的电解池及分析 【例3】 为适应可再生能源的波动性和间歇性，我国科学家设计了一种电化学装置，其原理如图所示。当闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态；当打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态。放电时，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－并分别向两侧迁移。下列有关该电化学装置工作时的说法不正确的是(　　) A．蓄电时，碳锰电极附近溶液pH减小 B．蓄电时，图中右侧电解池发生的总反应为2ZnO eq \o(=====,\s\up16(通电))2Zn＋ O2↑ C．放电时，每消耗1 mol MnO2，理论上有4 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移 D．理论上，该电化学装置运行过程中不需要补充H2SO4和KOH [思路剖析] ① 闭合K1和K3、打开K2时，装置处于蓄电状态，即为电解池 ② 打开K1和K3、闭合K2时，装置处于放电状态，即原电池 eq \o(——→,\s\up16(推测))锌电极为负极，碳锰电极为正极 解析：蓄电时即为电解池，Mn2＋失电子生成MnO2，电极反应式为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，溶液pH减小，A正确；蓄电时，右侧电解池中ZnO得电子生成Zn，OH－失电子生成O2，总反应为2ZnO eq \o(=====,\s\up16(通电))2Zn＋O2↑，B正确；放电时，碳锰电极为正极，电极反应式为MnO2＋4H＋＋2e－===Mn2＋＋2H2O，每消耗1 mol MnO2，需要消耗4 mol H＋，但碳锰电极只生成2 mol正电荷，剩余正电荷需要从双极膜间解离出的H＋得到，即理论上有2 mol H＋由双极膜向碳锰电极迁移， C错误；该电化学装置运行过程中H＋得电子生成H2，但实际过程为消耗了溶剂水，c(H＋)增大，OH－失电子生成O2，但实际也消耗了溶剂水，c(OH－)增大，则不需要补充H2SO4和KOH，D正确。 (1)判断离子交换膜种类的方法 ①判断离子交换膜的用途是制取物质，还是避免电极产物之间发生反应； ②根据电解质溶液呈电中性的原则，判断离子交换膜的种类。明确电极反应及产物，写出阴、阳极上的电极反应式； ③依据电极反应式判断该电极附近剩余哪种离子，考虑交换膜的用途，结合溶液呈电中性的原则，判断离子移动的方向，确定离子交换膜的种类。 (2)分析“多室”电解池类题的思维流程 1．铜锌原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列叙述正确的是(　　) A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析：铜锌原电池中，Zn比Cu活泼，Zn作负极，失电子被氧化成Zn2＋，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Cu作正极，溶液中Cu2＋在其表面得电子被还原生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，A错误。甲、乙两池中SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))均未参与电极反应，故甲池中c(SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)))不变，B错误。电池工作过程中，Cu2＋不断在Cu电极表面被还原，为维持溶液呈电中性，甲池中Zn2＋透过阳离子交换膜进入乙池，故乙池溶液的总质量增加，C正确。甲、乙池中间是阳离子交换膜，只允许阳离子和水分子通过，阴离子不能通过，Zn2＋透过阳离子交换膜进入乙池，保持两池溶液中电荷平衡，D错误。 2．双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－。利用双极膜电渗析法和惰性电极电解食盐水可获得淡水、NaOH溶液和盐酸，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是(　　) A．M膜为阳离子交换膜 B．出口2的产物是盐酸 C．若去掉双极膜(BP)，阳极室会有Cl2生成 D．电路中每转移1 mol电子，两极共得到0.5 mol气体 解析：该装置为电解池，M膜为阳离子交换膜，A正确；出口2的产物为盐酸，B正确；若去掉双极膜，浓NaCl溶液中的Cl－会在阳极上失去电子发生氧化反应生成Cl2，则阳极室会有Cl2生成，C正确；H＋在阴极上得到电子发生还原反应生成H2，OH－在阳极上失去电子发生氧化反应生成O2，若电路中每转移1 mol电子，由得失电子数目守恒可得两极共得到气体的物质的量为1 mol× eq \f(1,2)＋1 mol× eq \f(1,4)＝0.75 mol，D错误。 1.(双选)(2022·山东卷)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CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，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(　　) 角度 多池串联装置及分析 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LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－ D．若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 [思路剖析] ① 右侧装置为原电池，乙酸盐→CO2，发生氧化反应；LiCoO2→Co2＋，发生还原反应 eq \o(——→,\s\up16(推测))原电池中左侧为负极，右侧为正极 ② 结合电极连接方式 eq \o(——→,\s\up16(推测))电解池中左侧是阳极，右侧是阴极 解析：左侧是电解池，甲室发生Co2＋生成Co反应，则甲室所在电极为阴极，乙酸盐溶液所在电极为阳极，阳极电极反应式为CH3COO－＋2H2O－8e===2CO2↑＋7H＋，生成的H＋移向甲室，甲室溶液pH减小，A错误；乙室为正极，正极上LiCoO2→Co2＋，同时得到Li＋，电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH－，乙室电极反应式为LiCoO2＋4H＋＋e－===Li＋＋Co2＋＋2H2O，C错误；若甲室Co2＋减少200 mg，电子转移物质的量为n(e－)＝ eq \f(0.2 g,59 g/mol) ×2≈0.006 8 mol，乙室Co2＋增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝ eq \f(0.3 g,59 g/mol)×1≈0.005 1 mol，说明此时已进行过溶液转移，D正确。 如图1所示为铅蓄电池，图2所示为用铅蓄电池做电源，石墨做电极，电解CuCl2溶液，Z为盐桥。下列说法正确的是(　　) INCLUDEPICTURE "C:\\Documents and Settings\\Administrator\\Application Data\\Microsoft\\Word\\2026版优化指导.高考总复习.第1轮.化学（配鲁科版）教用\\251LLKHXA132.TIF" \* MERGEFORMAT 　 A．X连B极，Y连A极 B．铅蓄电池放电时，负极得电子被氧化，电极析出PbSO4，质量越来越大 C．将Z换成阴离子交换膜，电解一小段时间后，X极区和Y极区溶液浓度均变小 D．将Z换成铜片，电解一小段时间，Z的质量几乎不变 解析：用铅蓄电池做电源，石墨做电极，电解CuCl2溶液，Z为盐桥，铅蓄电池中铅为负极、氧化铅为正极，正极连接图2的Y极，负极连接图2的X极，Y极上氯离子失电子产生氯气，X极上铜离子得电子产生铜。A为负极，B为正极，即X连A极，Y连B极，A错误；负极失电子被氧化，B错误；若Z是阴离子交换膜，Y为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，同时左边溶液转移相同个数的Cl－到右边，X为阴极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以左边CuCl2溶液浓度减小，理论上右边CuCl2溶液浓度不变，C错误；若将Z换成铜片，相当于两 个串联的电解池，X为阴极(电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu)，Z左侧为阳极(电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋)，Z右侧为阴极(电极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu)，Y为阳极(电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑)，理论上Z的质量不变，D正确。 2.(2024·湖北卷)我国科学家设计了一种双位点PbCu电催化剂，用H2C2O4和NH2OH电化学催化合成甘氨酸，原理如图，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。已知在KOH溶液中，甲醛转化为HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－ [COH2O]2－＋H2O。Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H·。下列说法错误的是(　　) 角度 带隔膜的电池及分析 A．电解一段时间后阳极区c(OH－)减小 B．理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有4 mol H2O解离 C．阳极总反应式为2HCHO＋4OH－－2e－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O D．阴极区存在反应H2C2O4＋2H＋＋2e－===CHOCOOH＋H2O 解析：在KOH溶液中HCHO转化为HOCH2O－：HCHO＋OH－―→HOCH2O－，存在平衡HOCH2O－＋OH－ [OCH2O]2－＋H2O，Cu电极上发生的电子转移反应为[OCH2O]2－－e－===HCOO－＋H·，H·结合生成H2，Cu电极为阳极；PbCu电极为阴极，首先HOOC—COOH在Pb上发生得电子的还原反应转化为OHC—COOH：H2C2O4＋2e－＋2H＋===OHC—COOH＋H2O，OHC—COOH与HO—N＋H3反应生成HOOC—CH===N—OH：OHC—COOH＋HO—N＋H3→HOOC—CH===N—OH＋H2O＋H＋，HOOC—CH===N—OH发生得电子的还原 反应转化成H3N＋CH2COOH：HOOC—CH===N—OH＋4e－＋5H＋===H3N＋CH2COOH＋H2O。根据分析，电解过程中，阳极区消耗OH－、同时生成H2O，故电解一段时间后阳极区c(OH－)减小，A正确；根据分析，阴极区的总反应为H2C2O4＋HO—N＋H3＋6e－＋6H＋===H3N＋CH2COOH＋3H2O，1 mol H2O解离成1 mol H＋和1 mol OH－，故理论上生成1 mol H3N＋CH2COOH双极膜中有6 mol H2O解离，B错误；根据分析，结合装置图，阳极总反应式为2HCHO－2e－＋4OH－=== 2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C正确；根据分析，阴极区的Pb上发生反应H2C2O4＋2e－＋2H＋===OHC—COOH＋H2O，D正确。 (1)(2024·黑吉辽卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法，装置如图所示。部分反应机理为： A．相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍 B．阴极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．电解时OH－通过阴离子交换膜向电极b方向移动 D．阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑ (2)(2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(下图)，可用于湿法冶铁的研究。电解过程中，下列说法不正确的是(　　) A．阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑ B．阴极区溶液中OH－浓度逐渐升高 C．理论上每消耗1 mol Fe2O3阳极室溶液减少213 g D．理论上每消耗1 mol Fe2O3阴极室物质最多增加138 g (3)(2023·湖北卷)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x mol/h。下列说法错误的是(　　) A．b电极反应式：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2x mol/h (4)(2023·全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．析氢反应发生在IrOx­Ti电极上 B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx­Ti电极 C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O D．每转移1 mol电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况) (5)(经典高考题)钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　　) A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B．生成1 mol Co, Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D．电解总反应：2Co2＋＋2H2O eq \o(=====,\s\up16(通电))2Co＋O2↑＋4H＋ 解析：(1)据图示可知，电极b上HCHO 转化为HCOO－，而HCHO 转化为HCOO－为氧化反应，所以电极b为阳极，电极a为阴极，HCHO为阳极反应物，由反应机理 INCLUDEPICTURE "../../../Application%20Data/Microsoft/Word/2026版优化指导.高考总复习.第1轮.化学（配鲁科版）教用/26YHYLHXLK147.TIF" \* MERGEFORMAT 可知：反应后生成的转化为HCOOH。由原子守恒和电荷守恒可知，在生成HCOOH的同时还生成了H－，生成的HCOOH再与氢氧化钾酸碱中和：HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，而生成的 H－在阳极失电子发生氧化反应生成氢气，即2H－－2e－===H2↑，阴极水得电子生成氢气：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。由以上分析可知，阳极反应：①HCHO＋OH－－e－―→HCOOH＋ eq \f(1,2)H2，②HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，阴极反应2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，即转移2 mol电子时，阴、阳两极各生成1 mol H2，共2 mol H2，而传统电解水：2H2O eq \o(=====,\s\up16(电解))2H2↑＋O2↑，转移2 mol电子，只有阴极生成1 mol H2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；阴极水得电子 生成氢气，阴极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH－，负电荷增多，阳极负电荷减少，要使电解质溶液呈电中性，OH－通过阴离子交换膜向阳极移动，即向电极b方向移动，C正确；由以上分析可知，阳极反应涉及：①HCHO＋OH－－e－―→HCOOH＋ eq \f(1,2)H2，②HCOOH＋OH－===HCOO－＋H2O，由(①＋②)×2得阳极反应为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋2H2O＋H2↑，D正确。 (2)右侧溶液为饱和食盐水，右侧电极产生气体，则右侧电极为阳极，Cl－放电产生Cl2，电极反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑；左侧电极为阴极，发生还原反应，Fe2O3在碱性条件下转化为Fe，电极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－；中间为阳离子交换膜，Na＋由阳极向阴极移动。由分析可知，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，A正确；由分析可知，阴极反应为Fe2O3＋6e－＋3H2O===2Fe＋6OH－，消耗水产生OH－，阴极区溶液中OH－ 浓度逐渐升高，B正确；由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，产生3 mol Cl2，同时有6 mol Na＋由阳极转移 至阴极，则阳极室溶液减少3×71 g＋6×23 g＝351 g，C错误；由分析可知，理论上每消耗1 mol Fe2O3，转移6 mol电子，有6 mol Na＋由阳极转移至阴极，阴极室物质最多增加6×23 g＝138 g，D正确。 (3)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 eq \o(=====,\s\up16(通电))2H2↑＋O2↑，据此解答。b电极为阴极，发生还原反应，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确；该装置工作时阳极无Cl2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膜，B正确；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，C正确；由电解总反应可知，每生成1 mol H2要消耗1 mol H2O，生成H2的速率为x mol/h，则补水的速率也应是x mol/h，D错误。 (4)由图可知，该装置为电解池，与直流电源正极相连的IrOx­Ti电极为电解池的阳极，水在阳极失去电子发生氧化反应，生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应，生成乙烯、乙醇等，电极反应式为2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O、2CO2＋12H＋＋12e－===C2H5OH＋3H2O，电解池工作时，氢离子通过质子交换膜由阳极室进入阴极室。析氢反应为还原反应，应在阴极发生，即在铜电极上发生，A错误；离子交换膜为质子交换膜，只允许氢离子通过，Cl－不能通过， B错误；由分析可知，铜电极为阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应，生成乙烯、乙醇等，电极反应式有2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2O，C正确；水在阳极失去电子发生氧化反应，生成氧气和氢离子，电极反应式为2H2O－4e—===O2↑＋4H＋，每转移1 mol电子，生成0.25 mol O2，在标准状况下体积为5.6 L，D错误。 (5)放电生成的H＋通过阳离子交换膜由 Ⅰ 室向 Ⅱ 室移动，使 Ⅱ 室中H＋浓度增大，溶液pH减小，A错误；阴极生成1 mol钴，阳极有1 mol水放电，则 Ⅰ 室溶液质量减少18 g，B错误；若移除离子交换膜，氯离子的放电能力强于水，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应，生成氯气，则移除离子交换膜，石墨电极的电极反应会发生变化，C错误；电解的总反应的离子方程式为2Co2＋＋2H2O eq \o(=====,\s\up16(通电))2 Co＋O2↑＋4H＋，D正确。 $$