第七章 第34讲　多池(或多室)电化学装置及分析 -【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（人教不定项版）

第七章　化学反应与能量 第34讲　多池(或多室)电化学装置及分析 课标引领 1.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 2．能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题。 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 栏目索引 考点一 多池串联装置及分析 考点二 带离子交换膜的电池及分析 1．原电池与电解池的串联模型及分析 考点一 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 (1)装置中无外加直流电源时，一般情况下，两极金属的活动性相差较大的电池(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的电极反应为_________________________，b电极反应为_________________________。 原电池 电解质 负极 正极 阴极 阳极 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 2．电解池的串联模型及分析 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 (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：Zn电极反应为_________________，Fe电极反应为 ________________。 阳极 阴极 Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 3．电化学计算的三种方法 (1)根据总反应计算：先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。 (2)根据得失电子守恒计算：①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 考向一　原电池和电解池的串联及分析 [例1](双选)(2025·河北邢台名校联考)利用氢氧燃料电池，以镍、铁作电极电解NaOH溶液制备高铁酸钠(Na2FeO4，其在浓碱中稳定存在)的装置如图所示。已知固体电解质是掺杂Y2O3的ZrO2晶体，在高温下能传导O2－。下列说法正确的是(　　) CD 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 A．电极b的电极反应为H2－2e－===2H＋ B．电极d的材料是铁电极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2 C．理论上，固体电解质中每迁移0.3 mol O2－，可以制得16.6 g Na2FeO4 D．为提高Na2FeO4的产率，应使用阴离子交换膜 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解答电池串联问题的思维流程 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 [练1] (2025·天津市部分区调研)某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行电解饱和食盐水，如图所示。下列说法正确的是(　　) D 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 考向二　电解池的串联及分析 [例2] (2025·湖南师大附中月考)钴酸锂电池是目前用量最大的锂离子电池，用它作电源按下图装置进行电解。通电后，a电极上一直有气泡产生；d电极附近先出现白色沉淀(CuCl)，后白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)。下列叙述正确的是(　　) D 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 A．已知钴酸锂电池放电时总反应为Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C，则m处Li1－xCoO2作负极，失去电子 B．当外电路中转移0.2 mol电子时，理论上装置 Ⅰ 中加入100 mL 2 mol/L盐酸可复原 C.d电极为阴极，电解过程中发生反应Cu＋Cl－－e－===CuCl D．随着电解的进行，U形管 Ⅱ 中发生转化：CuCl＋OH－===CuOH＋Cl－ 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 根据电池总反应Li1－xCoO2＋LixC6===LiCoO2＋6C，LixC6作负极失电子发生氧化反应，则Li1－xCoO2作正极，得到电子，A错误；盐酸中的水会稀释 Ⅰ 中的溶液，故不可复原，B错误；a电极一直有气泡，且a的材料为铜，故a极为阴极，d为阳极，d极反应为Cu＋Cl－－e－===CuCl，C错误；d电极先产生白色沉淀(CuCl)，白色沉淀逐渐转变成橙黄色沉淀(CuOH)，发生的反应是CuCl＋OH－===CuOH＋Cl－，D正确。 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 [练2] 如图甲、乙为相互串联的两个电解池。下列说法正确的是(　　) B 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 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 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 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氢气和氢氧根离子，电极反应为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氢气和氢氧根离子，氯离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，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；缺标准状况下，无法计算甲池阴极增重12.8 g时，乙池阳极放出氯气的体积，D错误。 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 考点二 1．离子交换膜的种类 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 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。 平衡电荷 闭合回路 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 3．离子交换膜的应用 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 考向　带离子交换膜的电解池及分析 [例](双选)(2025·河北省定州一中模拟)双极膜是由阳离子交换膜和阴离子交换膜复合而成的，其内层为水层，装置工作时水层中的H2O解离成H＋和OH－，分别向两侧发生迁移。CO2电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是(　　) AC 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 [练](双选)(2025·辽宁大连模拟)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(　　) AC 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 1．电解硫酸铵的废水可制备硫酸和化肥，电解装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 2．(2025·辽宁抚顺模拟)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(　　) D 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 A．电极a和电极d上都发生氧化反应 B．电极c上的电极反应为N2O4—2e－＋H2O===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 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 3．(双选)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。下列说法不正确的是(　　) BC 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 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＋)逐渐减少 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 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 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为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极电极反应：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固体则不一定，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错误；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 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，丙中Cu电极质量增加0.2 mol×108 g/mol＝21.6 g，D正确。 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 4．高铁酸钾(K2FeO4)是环保型水处理剂，以光伏电池为电源先制备高铁酸钠，再将其转化为高铁酸钾，装置如图所示。下列说法不正确的是(　　) D 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 A．石墨为阴极，铁电极发生氧化反应 B．a可能是H2，b为Na2FeO4溶液 C．铁电极反应为Fe－6e－＋8OH－===FeO2－4＋4H2O D．若电路中转移1 mol电子，则石墨电极区NaOH溶液质量增加23 g 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 依题意，本装置模拟制备高铁酸钠的工作原理，铁电极发生氧化反应生成高铁酸钠；石墨电极为阴极，发生还原反应，A正确；石墨电极的电极反应为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，a可能为H2、NaOH溶液，b为高铁酸钠溶液，B正确；铁电极发生氧化反应，浓氢氧化钠溶液中的OH－向右侧迁移，C正确；每转移1 mol电子，浓氢氧化钠溶液中有1 mol Na＋向左迁移，2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，石墨电极区的溶液质量净增22 g，D错误。 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 5．(2025·河北邯郸名校联考)电解精制的浓缩海水制备酸碱的工作原理如图所示。其中a、c为离子交换膜，BP为双极膜(在直流电场的作用下，双极膜内中间界面层的水会解离为H＋和OH－，分别迁移进入双极膜两侧)。下列说法正确的是(　　) B 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 A. a、c分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 B．电流流向：电源正极→电极X→电极Y→电源负极 C．若去掉电极X与a膜之间的双极膜，电极X区产物不变 D．若外电路中通过1 mol电子，双极膜内有4 mol H2O解离 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 该装置为电解池，根据浓缩海水中Na＋、Cl－移动方向可知，a膜为阴离子交换膜，c膜为阳离子交换膜，A错误；电极X为阳极、电极Y为阴极，阳极与电源正极相接、阴极与电源负极相接，则工作时电流流向：电源正极→电极X→电解质溶液→电极Y→电源负极，B正确；电极X为电解池的阳极，若去掉电极X与a膜之间的双极膜，放电能力： Cl－> OH－，Cl－放电生成Cl2，电极产物发生改变，C错误；水的电离方程式为H2O⥫⥬H＋＋OH－，外电路中通过1 mol电子，双极膜内定向移动的H＋、OH－各1 mol，即有1 mol H2O解离，D错误。 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 6．(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(　　) BD 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 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 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 7．(2023·广东卷)用一种具有“卯榫”结构的双极膜组装电解池(下图)，可实现大电流催化电解KNO3溶液制氨。工作时，H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－，有利于电解反应顺利进行。下列说法不正确的是(　　) B 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 A．电解总反应：KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH B．每生成1 mol NH3·H2O，双极膜处有9 mol H2O解离 C．电解过程中，阳极室中KOH的物质的量不因反应而改变 D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构可提高氨生成速率 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 解析： 返回导航 第1轮 化学 第七章　化学反应与能量 课时作业（34） 章末综合测试卷（七） 谢谢观看！ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值)。 装置图中，左侧装置为氢氧燃料电池，右侧装置为电解池。氢氧燃料电池中，负极反应为2H2＋2O2－－4e－===2H2O，正极反应为O2＋4e－===2O2－；电解池中，Fe电极(阳极)反应为Fe＋8OH－－6e－===FeO＋4H2O，Ni电极(阴极)反应为6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－。从图中箭头可知，电极c产生的H2流入电极b中，则电极c为Ni电极(阴极)，电极b为负极，电极a为正极，电极d为Fe电极(阳极)，A、B均正确； 理论上，固体电解质中每迁移0.3 mol O2－，电路中转移电子的物质的量为0.6 mol，可以制得0.1 mol Na2FeO4，质量为0.1 mol×166 g/mol＝16.6 g，C正确；阳极需要消耗OH－，阴极不断生成OH－，为提高Na2FeO4的产率，应使用阴离子交换膜，D正确。 A．燃料电池工作时，通入甲烷电极的电极反应为CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋ B．闭合开关K后，b电极上有Cl2生成 C．若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，理论上最多能产生氯气的体积为8 L(标准状况) D．电解饱和食盐水总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 通甲烷一极为负极，电解质为KOH溶液，故负极反应为CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O，A错误；电极a为阳极，根据电解原理，该极氯离子失去电子，产生氯气，B错误；根据得失电子守恒可得关系式：CH4～8e－～4Cl2，则若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，由于两个燃料电池串联，通过每个电极的电子数相同，故理论上最多能产生氯气的体积为4 L(标准状况)，C错误；电解饱和食盐水时，反应产生氢氧化钠、氢气和氯气，总反应的离子方程式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑，D正确。 A.催化电极上发生还原反应 B．石墨电极区溶液pH不变 C．H＋穿过b膜进入右室溶液 D．电解一段时间后，右室HCO的物质的量减少 催化电极上CO2转化为甲醇，碳元素化合价降低，发生还原反应，A正确；石墨电极上电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，双极膜水层中的H2O解离成H＋和OH－，OH－通过a膜向阳极(石墨电极)移动，石墨电极消耗的OH－与迁移过来的OH－数目相等，石墨电极区溶液中OH－物质的量不变，但电解过程中石墨电极区生成了水，溶液的pH减小，B错误；水电离的H＋通过b膜向阴极移动，进入右室溶液，C正确；催化电极上的电极反应为CO2＋6HCO＋6e－===CH3OH＋6CO＋H2O，通过b膜迁移过来的H＋与CO反应生成HCO，故HCO的物质的量不变，D错误。 分析“多室”电解池类题的思维流程 A．蓄电时，碳锰电极附近溶液pH增大 B．蓄电时，图中右侧电解池发生的总反应为2ZnO2Zn＋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 蓄电时即为电解池，Mn2＋失电子生成MnO2，电极反应为Mn2＋＋2H2O－2e－===MnO2＋4H＋，溶液pH减小，A错误；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2ZnO2Zn＋O2↑，B正确；放电时，碳锰电极为正极，电极反应为MnO2＋2e－＋4H＋===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H＋转移至左侧，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，氢离子浓度增大，OH－失电子生成O2，但实际也消耗了溶剂水，c(OH－)增大，则不需要不断补充H2SO4和KOH，D正确。 A．a极为电源的负极 B．NH通过阳膜移向N室 C．电解过程中原料室溶液pH升高 D．M室电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 电解硫酸铵的废水可制备硫酸和化肥，则NH通过阳膜移向N室，所以右边N室电极为阴极，左边M室电极为阳极，则a极为电源的正极，A错误；电解硫酸铵的废水可制备硫酸和化肥，则NH通过阳膜移向N室，B正确；电解过程中原料室溶液中NH通过阳膜移向N室，SO通过阴膜移向M室，原料室中(NH4)2SO4浓度降低，则溶液中pH升高，C正确；左边M室电极为阳极发生氧化反应，由于离子放电顺序为OH－＞SO，所以溶液中M室电极上水电离产生的OH－发生氧化反应，M室电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，D正确。 电极d为阴极，氢离子在阴极得到电子发生还原反应生成氢气，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，四氧化二氮在阳极失去电子发生氧化反应生成五氧化二氮和氢离子，电极反应为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氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，阳极区的H＋通过隔膜进入阴极区，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××18 g/mol＝18 g，D正确。 由题目所给条件可知，甲室是电解池，乙室是原电池。电池工作时，甲室中乙酸盐→CO2气体，Co2＋在另一个电极被还原为Co单质，CH3COO－失去电子后，金属阳离子、H＋通过阳膜进入阴极室，溶液pH减小，A错误；乙室正极上LiCoO2→Co2＋，同时得到Li＋，其中的O2－与溶液中的H＋结合成H2O，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－，乙室电极反应为LiCoO2＋e－＋4H＋===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－)＝×2≈0.006 8 mol ，乙室Co2＋增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝×1≈0.005 1 mol，说明此时已进行过溶液转移，D正确。 由信息“大电流催化电解KNO3溶液制氨”可知，在电极a处KNO3放电生成NH3，发生还原反应，故电极a为阴极，电极反应为NO＋8e－＋7H2O===NH3·H2O＋9OH－，电极b为阳极，电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，电解总反应为KNO3＋3H2O===NH3·H2O＋2O2↑＋KOH，A正确；生成1 mol NH3·H2O，阴极得8 mol e－，同时双极膜处有8 mol H＋进入阴极室，即有8 mol H2O解离，B错误；电解过程中，阳极室每消耗4 mol OH－，同时有4 mol OH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，C正确；相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H＋和OH－，可提高氨生成速率，D正确。 $$