热点强化14 电化学“串联”装置的分析与应用-【优化探究】2026高考化学一轮复习高考总复习配套课件（苏教版）

优化探究 大单元四　化学反应原理 专题10　化学反应与能量 热点强化14　电化学“串联”装置的分析与应用　 【讲·热点归纳】 【练·热点突破】 2 【讲·热点归纳】 3 1.常见串联装置图 (1)外接电源与电解池的串联(如图) A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。 4 (2)原电池与电解池的串联(如图) 显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。 5 2.“串联”类装置的解题流程 6 【练·热点突破】 7 1.(2022·山东卷，改编)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。 2 3 4 5 1 8 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，乙室不需 要补充盐酸 C.乙室电极反应式为LiCoO2＋ 2H2O＋e－＋4H＋====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 2 3 4 5 1 D 9 解析：A项，左侧装置甲室的电极 反应式为Co2＋＋2e－====Co，细菌 室的电极反应式为CH3COO－＋2H2O －8e－====2CO2↑＋7H＋，氢离子、 金属阳离子通过阳膜移向甲室，故 甲室溶液pH减小，A错误；B项，对 于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，其中的O与溶液中的H＋结合H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸， 2 3 4 5 1 10 B错误；C项，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＋e－＋4H＋====Li＋＋ Co2＋＋2H2O，C错误；D项，若甲室 Co2＋减少200 mg，转移电子的物质 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。 2 3 4 5 1 11 2.(2025·江苏南京模拟)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。 2 3 4 5 1 12 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→电极b 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的电极反应式为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) 2 3 4 5 1 B 13 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元素从＋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。含苯酚废水在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 2 3 4 5 1 14 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。 2 3 4 5 1 15 3.(2025·湖北襄阳模拟)已知四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料，采用电渗析法合成(CH3)4NOH，工作原理如图。 2 3 4 5 1 16 下列说法错误的是(　　) A.光伏并网发电装置中N型半导体的电势比P型半导体低 B.a电极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－====2(CH3)4NOH＋H2↑ C.制备91 g四甲基氢氧化铵，两极共产生16.8 L气体(标准状况下) D.若合成(CH3)4NOH的同时得到较高浓度的NaCl溶液，则c为阳离子交换膜，d、e均为阴离子交换膜 2 3 4 5 1 D 解析：由图可知，左侧装置为电解池，NaCl溶液浓度增大，则电渗析法合成[(CH3)4NOH]的装置中，Cl－通过d膜从左向右移动，Na＋通过e膜从右向左移动，则b电极为阳极、与电源正极相接，a电极为阴极、与电源负极相接，即P型半导体为正极，N型半导体为负极，d膜为阴离子交换膜，(CH3)4N＋通过c膜移向阴极，所以c、e均为阳离子交换膜，阳极反应式为4OH－－4e－====O2↑＋2H2O，阴极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－====2(CH3)4NOH＋H2↑，据此分析。根据分析，P型半导体为正极，N型半导体为负极，N型半导体的电势比P型半导体低，A正确；a电极 2 3 4 5 1 为阴极，阴极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－====2(CH3)4NOH＋H2↑，B正确；91 g (CH3)4NOH的物质的量为=1 mol，阳极反应式为4OH－－4e－====O2↑＋2H2O，阴极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－====2(CH3)4NOH＋H2↑，则生成1 mol (CH3)4NOH的同时生成0.25 mol O2、0.5 mol H2，标准状况下总体积为(0.5 mol＋0.25 mol)× 22.4 L·mol－1=16.8 L，C正确；由上述分析可知，图中c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，D错误。 2 3 4 5 1 4.某研究性学习小组利用如图装置探究氯 碱工业和铜的精炼的工作原理(X是离子交 换膜)，下列说法正确的是(　　) A.甲装置Fe电极和C电极位置可以互换 B.X可以是阳离子交换膜，也可以是阴离子 交换膜 C.若电解后乙装置精铜质量增加6.4 g，则Fe电极处能收集到2.24 L气体 D.电解一段时间后去掉X并将C电极换成 Mg电极继续通电，则Mg电极的电极反应式为Mg－2e－＋2OH－====Mg(OH)2↓ 2 3 4 5 1 D 20 解析：乙装置为铜的精炼，则粗铜作阳极， 精铜作阴极；电源的右侧与粗铜相连，为电 池的正极，左侧为负极，所以甲装置的Fe电 极为阴极，C电极为阳极。由分析可知，甲 装置的Fe电极为阴极，C电极为阳极，若将 Fe电极和C电极位置互换，则Fe电极作阳极，通电后，阳极Fe失电子生成Fe2＋进入溶液，溶液中的Cl－就不可能在阳极失电子生成Cl2，同样，阴极区可能会生成Fe(OH)2沉淀，也难以得到NaOH，达不到进行氯碱工业生产的目的，A不正确；电池工作时，C电极上Cl－失电子生成Cl2， 2 3 4 5 1 Fe电极水中的氢离子得电子生成氢气和氢氧 根离子，则阳极区的Na＋沿离子交换膜进入 右侧Fe电极附近，所以此离子交换膜只可以 是阳离子交换膜，B不正确；由得失电子守 恒，可建立如下关系式：Cu~H2，若电解后 乙装置精铜质量增加 6.4 g ，则Fe电极处能收集到 0.1 mol H2，题中未指明是否为标准状况，所以收集到气体的体积不一 定为2.24 L，C不正确；电解一段时间后去掉X并将C电极换成 Mg电极 继续通电，则Mg电极失电子生成Mg2＋，与溶液中的OH－反应生成 Mg(OH)2沉淀，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－====Mg(OH)2↓，D正确。 2 3 4 5 1 5.(2025·山东烟台模拟)一种“氯介导电化学pH变化”系统可通过调节海水的pH去除海水中的CO2，工作原理：Bi＋3AgCl＋H2O BiOCl＋3Ag＋2H＋＋2Cl－。该装置由甲、乙两系统串联而成，可实现充放电的交替运行。 2 3 4 5 1 23 甲系统放电时的原理如图所示，下列说法错误的是(　　) A.甲系统充电时，电路中每通过2 mol电子，m电极质量增加71 g B.甲系统放电时，a电极的电极反应式为Bi＋H2O＋Cl－－3e－====BiOCl＋2H＋ C.乙系统放电时，海水中的Na＋从n电极移向m电极 D.乙系统充电时，若电路中通过3 mol电子，理论上可产生标准状况下44.8 L CO2 2 3 4 5 1 D 解析：由图知，甲系统放电时，a电极为负极，电极反应式为Bi＋H2O＋Cl－－3e－====BiOCl＋2H＋，b电极为正极，电极反应式为AgCl＋e－====Ag＋Cl－，乙系统充电时，m电极为阳极，电极反应式为Ag＋Cl－－e－====AgCl，n电极为阴极，电极反应式为BiOCl＋2H＋＋3e－====Bi＋H2O＋Cl－，据此解答。甲系统充电时，m电极的电极反应式为Ag＋Cl－－e－====AgCl，电路中每通过2 mol电子，m电极质量增加71 g，A 2 3 4 5 1 正确；由分析知，甲系统放电时，a电极的电极反应式为Bi＋H2O＋Cl－－3e－====BiOCl＋2H＋，B正确；乙系统放电时，海水中的Na＋从负移向正极移动，故从n电极移向m电极，C正确；乙系统充电时，若电路中通过3 mol电子，由电极反应式Bi＋H2O＋Cl－－3e－====BiOCl＋2H＋，以及甲系统溶液中的反应H＋＋HC====H2O＋CO2↑、2H＋＋C====H2O＋CO2↑，可知理论上可产生标准状况下CO2的体积小于44.8 L，D错误。 2 3 4 5 1 $$