10-第4章 聚焦突破10 多室、多池的电化学装置-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修一教用课件(人教版)

该高中化学课件聚焦电化学“多室”（离子交换膜类型、作用及解题步骤）与“多池”（串联模型及解题步骤）装置，从基础电化学原理出发，通过分类归纳（如离子交换膜四类）和步骤拆解（解题三步法）搭建学习支架，衔接前后知识脉络。 其亮点在于结合高考真题（如2024重庆卷CO₂制甲酸）和工业情境（海水提锂），以“科学思维”（模型建构、步骤推理）和“科学探究与实践”（真实问题解决）为核心，理论-实例结合的教学方法助力学生深化理解，教师可高效开展教学。

聚焦突破10 多室、多池的电化学装置 1 一、电化学“多室”装置 1.常见的离子交换膜（隔膜） 离子交换膜由特殊高分子材料制成，常见的离子交换膜分为四类： （1）阳离子交换膜，简称阳膜，只允许阳离子通过，即允许<m></m>和其他阳 离子通过，不允许阴离子通过。 （2）阴离子交换膜，简称阴膜，只允许阴离子通过，即允许<m></m>和其他 阴离子通过，不允许阳离子通过。 （3）质子交换膜，只允许<m></m>通过，不允许其他阳离子和阴离子通过。 （4）双极膜：阴、阳复合膜，能解离出<m></m>和<m></m>。 2 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）能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3 3.离子交换膜装置的解题步骤 第一步，分清离子交换膜类型。即离子交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜或 双极膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过。 第二步，写出电极反应式。判断离子交换膜两侧离子变化，推断电荷变化， 根据电荷平衡判断离子迁移方向。 第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是 提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。 4 二、电化学“多池”装置 1.两大模型图解 （1）外接电源与电解池的串联 有外接电源时，各电池均为电解池。 5 （2）原电池与电解池的串联 ①无外接电源，有活泼性不同电极的为原电池，活泼性相同或均为惰性电 极的为电解池。 ②无外接电源，如燃料电池、铅酸蓄电池在电池中作为电源，其他均为电 解池。 6 2.解题步骤 7 例1 （2024·重庆卷）我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可 将 电催化转化为甲酸，下图是电解装置示意图。下列说法正确的是 ( ) A.电解时电极上产生 B.电解时电极 上发生氧化反应 C.阴、阳离子交换膜均有两种离子通过 D.总反应为 √ 8 解析：电极 上二氧化碳得到电子发生还原反应和水生成甲酸根离子和氢 氧根离子： ，甲酸根离子和氢氧根离 子通过阴离子交换膜进入中间室，则电极是阴极，电极 是阳极，阳极 水失去电子发生氧化反应生成氧气： ，氢离 子通过阳离子交换膜进入中间室，氢氧根离子和氢离子生成水、甲酸根离 子和氢离子生成甲酸。由分析可知，电极 上发生反应： ，A错误；电极 上发生还原反应，B错误； 由分析可知，阳离子交换膜有一种离子通过，C错误；由分析可知，总反 应为二氧化碳和水生成甲酸和氧气，D正确。 9 例2 为了从海水中提取锂，某团队设计 了如下图所示的电解池。保持电源正负 极不变，每运行一段时间后，将电极1 与4取下互换，电极2与3取下互换，实 现锂的富集。下列说法正确的是( ) A.电路中电子的流向随着电极互换而改变 B.电极2上发生的反应为 C.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变 D.理论上，电路通过电子时，有 富集在右侧电解液中 √ 10 解析：为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为 ，故电极1为阴极，电极2为阳极，电极3为 阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应： ，实现了锂的提取。保持电源正负极不变， 则电子流向不变，故A错误；由分析可知，电极2为阳极，海水中有 ， 则电极2的电极反应式为 ，故B错误；由分析可知， 通过相同电量，电极1上附着的的量和电极4上失去的 的量相等，所 以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，故C正确；根据电子守恒， 电路中各处的电量相等，所以理论上，电路通过 电子时，有 富集在右侧电解液中，故D错误。 11 【突破集训】 1.（2025·牡丹江高二期末）关于如下图所示的装置的说法正确的是( ) A.甲池、丙池是原电池，乙池是电解池 B.甲池、乙池、丙池都是原电池 C.甲池、乙池是原电池，丙池是电解池 D.甲池是原电池，乙池是电解池，丙池是电 镀池 解析：选D。甲池中存在自发的氧化还原反应，能将化学能转化为电能， 所以甲池为原电池，乙池、丙池均为电解池，其中丙池中为阴极， 为阳极，可实现在 表面镀银，丙池也可视为电镀池，故D正确。 √ 12 2.（2024·海南卷改编）电解溶液得到 ， 是早期制备 的重要步骤。某实验装置如下图所 示，电解过程流出液 中混有少量气泡。下列说法错 误的是( ) A.电解过程中阴极区的 不断迁移到阳极区 B.图中代表 C.回路中通过电子，产生的量小于 D.氧化成的电极反应为 √ 13 解析：选A。由题图可知，与电源正极相连的电极为阳极，电极反应式为 ，电解过程流出液 中混有少量气泡，说明发生副 反应 ；与电源负极相连的电极为阴极，电极反 应式为 。电解过程中，阴离子向阳极移动，但是 不能通过质子交换膜，即 不能从阴极区迁移到阳极区，A错误；由分 析可知，阴极区产生氢气，即 代表氢气，B正确；由于阳极区存在副反应， 因此当回路中通过电子时，产生的量小于 ，C 正确；由分析可知，阳极区发生氧化反应： ，D正 确。 14 3.（2025·枣庄高二月考）硼酸是一元弱酸， 常用于医药、玻璃等工业，并用作食物防 腐剂和消毒剂，工业上通过电解法制备硼 酸，工作原理如下图所示。下列说法不正 确的是( ) A.石墨Ⅰ电极的电极反应式： B.膜为阳离子交换膜，由原料室向 室迁移 C.产品室中反应的离子方程式： D.理论上每生成，、两室共产生 气体 √ 15 解析：选D。由题图可知，通过阴离子交换膜膜 进入产品室， 氢离子通过阳离子交换膜膜 进入产品室，生成硼酸，所以石墨Ⅰ为阳极， 与直流电源正极相连，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 ；石墨Ⅱ为阴极，与直流电源负 极相连,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 式为。原料室中通过阳离子交换膜膜 进入 室。气体所处温度、压强未知，无法确定气体体积，D项错误。 16 4.（2025·济南高二期末）钴 的合金材料广泛应用 于航空航天、机械制造等领域。下图为水溶液中电解 制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是( ) A.电势：电极 石墨电极 B.外电路中每通过 电子，Ⅲ室溶液质量理论上 减少 C.移除阳离子交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D.电解过程中，Ⅱ室盐酸浓度变小 √ 17 解析：选B。由题图可知，该装置为电解池，石墨电极为阳极，水在阳极 失去电子发生氧化反应生成氧气和氢离子，电极反应为 ，Ⅰ室中的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ 室移动；钴电极为阴极，钴离子在阴极得到电子发生还原反应生成钴，电 极反应为 ，Ⅲ室中的氯离子通过阴离子交换膜由Ⅲ室向 Ⅱ室移动，电解总反应的离子方程式为 。电解池中，阳极的电势高于阴极的 电势，即电势：石墨电极 电极，A错误；由分析可知，Ⅲ室中发生反 18 应 ，氯离子通过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，外电 路中每通过电子，有和 脱离Ⅲ室，故Ⅲ室溶 液质量理论上减少 ，B 正确；移除阳离子交换膜后，石墨电极上发生的反应变成氯离子失电子生 成氯气，C错误；由分析可知，氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动， 氯离子通过阴离子交换膜由Ⅲ室向Ⅱ室移动，故电解过程中，Ⅱ室盐酸浓 度变大，D错误。 5.（2025·郑州高二月考）我国科研人员以二硫化钼 作为电极催化 剂，研发出一种 电池系统，该电池同时具备合成氨和对外供电的 功能，工作原理如下图所示（双极膜可将水解离为和 ，并实现其 定向通过）。下列说法不正确的是( ) A.使用 电极能增大合成氨的速率 B. 电极反应式为 C.生成时，有 通过双极 膜右侧膜进入 溶液 D.电路中通过 电子时，理论上可以转 化的质量为 √ 20 解析：选D。 电极为负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为 ； 电极为正极，电极反应式为 。 是电极反应的催化剂，催化剂 能降低反应的活化能，增大合成氨的速率，故A正确；由分析可知， 电极为负极，电极反应式为 ，故 B正确；由分析可知，生成时，转移电子，有 向 正极移动，即有通过双极膜右侧膜进入 溶液，故C正确； 由分析可知，当电路中通过电子时，理论上可以转化 的质量为 ，故D错误。 21 6.（2024·辽宁卷）“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 作者设计耦合高效制 的方法， 装置如下图所示。部分反应机理 为 。 下列说法错误的是( ) 22 A.相同电量下 理论产量是传统电解水的1.5倍 B.阴极反应： C.电解时通过阴离子交换膜向 极方向移动 D.阳极反应： 解析：选A。该装置为电解池，由反应机理可知，电极上 转化为 ,发生失电子的氧化反应，电极 为阳极，电极反应为 ,电极 为阴极，电极 反应为 。传统电解水过程中每转移 电 √ 23 子可制得，耦合高效制过程中每转移 电子，阴、 阳极均可产生，故相同电量下 理论产量是传统电解水的2倍， A错误；由上述分析可知，阴极的电极反应为 ，B正确；由电极反应式可知，电解过程中 阴极生成，负电荷增多，阳极负电荷减少，为平衡电荷， 通过阴 离子交换膜向阳极移动，即向 极方向移动，C正确；由上述分析可知， 阳极的电极反应为 ， D正确。 $