大单元四 专题三 “多池、多室”电化学装置的分析【精讲精练】-2026届高三化学二轮复习●大概念专题突破（新高考通用）

该高中化学高考复习讲义聚焦“多池、多室”电化学装置分析专题，整合交换膜应用、串联装置分析等核心考点，按“真题再现-核心梳理-考点突破-限时训练”逻辑架构知识体系，通过考点梳理构建分析模型，方法指导提炼解题流程，真题训练强化应用能力，助力学生系统突破电化学难点。 资料以科学思维培养为核心，创新采用“真题案例-模型建构-分层训练”教学策略，如分析双极膜装置时引导学生结合离子迁移方向推理膜类型，培养证据推理与模型认知能力。设置基础巩固与能力提升分层练习，配合限时训练保障复习效率，既提升学生电化学综合解题能力，又为教师把控复习节奏提供清晰路径。

大单元四 电化学 专题三　“多池、多室”电化学装置的分析 【真题再现●明考向】 1.(2025·云南卷)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4]－＋H＋===B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是(　　) A.Pt电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B.外加电场可促进双极膜中水的电离 C.Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D.Ⅳ室每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3 【答案】C　 【解析】由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，A正确；水可微弱的电离出氢离子和氢氧根离子，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根离子往两侧移动，降低了浓度，可促进双极膜中水的电离，B正确；Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C错误；Ⅳ室每生成1 mol NaOH，则转移1 mol电子，有 1 mol氢离子移到Ⅱ室中，生成1 mol B(OH)3，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－⥫⥬[OCH2O]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(　　) 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 【答案】B　 【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，阳极总反应为2HCHO－2e－＋4OH－===2HCOO－＋H2↑＋2H2O，C不符合题意；PbCu电极为阴极，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，D不符合题意；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不符合题意；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符合题意。 3.(2025·河南卷)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.Ⅱ为阳离子交换膜 B.电极a附近溶液的pH减小 C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-＋e－===[Fe(CN)6]3- D.若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl 【答案】D　 【解析】根据电解池装置中电极上物质变化及实现海水淡化、以LiCl形式回收锂元素，对电解池进行如下具体分析： 为实现海水的淡化，海水中Na＋应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧，为以LiCl形式回收锂元素，海水中Cl－应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移，Li＋应通过离子交换膜Ⅲ向左侧迁移，故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A错误；由阴极反应知，电极a附近溶液的pH增大，B错误；由上述分析知，C错误；每脱除58.5 g(1 mol)NaCl，溶液中有1 mol Na＋、1 mol Cl－和1 mol Li＋迁移，所以可回收1 mol LiCl，D正确。 4.(2025·甘肃卷)我国科研工作者设计了一种Mg－海水电池驱动海水(pH＝8.2)电解系统(如图)。以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是(　　) A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B.在外电路中，电子从电极1流向电极4 C.电极3的反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D.理论上，每通过2 mol电子，可产生1 mol H2 【答案】D　 【解析】由题图可知，电极1上发生转化Mg→Mg(OH)2，则电极1为原电池的负极，电极2为原电池的正极，电极3与原电池正极相连，为电解池阳极，同理电极4为电解池阴极，结合题目信息海水pH＝8.2可得各电极的电极反应式，电极1：Mg ＋2OH－－2e－===Mg(OH)2；电极2：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；电极3：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；电极4：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－。将催化剂生长在泡沫镍电极上，可增大催化剂与反应物的接触面积，提高催化效率，A正确；由上述分析可知，电极1为原电池负极，故外电路中电子从电极1流向电极4，B正确；由电池分析可知，C正确；由得失电子守恒可知，理论上，电路中每通过2 mol 电子，电极2和电极4均产生1 mol H2，共产生2 mol H2，D错误。 【核心梳理●明方向】 1.电化学装置中的交换膜 (1)常见离子交换膜及其应用 (2)含“膜”多室电化学装置分析 以四室电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例(选自全国卷)，其工作原理如图所示： 分析如下： 2.电化学串联装置 (1)两类串联装置 有外接电源，两烧杯均为电解池，且串联电解，导线上转移的电子、通过的电流相等 无外接电源，二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左侧为原电池装置，右侧为电解装置 (2)串联类装置的解题流程 【考点突破●提能力】 1.(2025·安徽省合肥市二模)生物电化学系统可降解废水中的苯酚盐同时回收NH，工作一段时间后脱盐室中溶液浓度降低，装置如图所示，其中a、b均为惰性电极，M、N为离子交换膜，Q为气体。下列说法正确的是(　　) A.b电极为负极 B.气体Q中含有NH3 C.工作一段时间后，a电极区溶液质量减小 D.a电极反应：O－－27e－＋11H2O===6CO2↑＋26H＋ 【答案】B　 【解析】由题图可知，a电极上苯酚盐被氧化生成二氧化碳，则a电极为负极，b电极为正极，A错误；b电极是正极，铵根离子向正极移动，正极反应为O2＋4e－＋4NH===4NH3＋2H2O，则右侧气体Q中含有NH3，B正确；苯酚盐中碳元素化合价整体为－4，a电极上苯酚盐被氧化生成二氧化碳，整体为＋24，化合价上升28，失28e－，a电极反应为O－－28e－＋11H2O===6CO2↑＋27H＋，D错误；由a电极反应分析，28e－～6CO2～28Cl－，即a极区迁移进28 Cl－同时，生成6个CO2，所以质量增加，C错误。 2. (2025·贵州六盘水市一诊)采用电解法电解葡萄糖(C6H12O6)溶液可同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)，电解原理如图所示。已知双极膜中水解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是(　　) A.M极与电源的负极相连 B.双极膜产生的OH－会移向N极 C.阴极的电极反应：C6H12O6＋2e－＋2H＋===C6H14O6 D.每生成1 mol山梨醇，理论上共消耗1 mol葡萄糖 【答案】D　 【解析】由题图可知，M电极葡萄糖被还原为山梨醇，为阴极，电极反应式为C6H12O6＋2e－＋2H＋===C6H14O6，N电极溴离子失电子被氧化为溴，为阳极，电极反应式为2Br－－2e－===Br2，M电极为阴极，与电源的负极相连，A、C不符合题意；双极膜产生的OH－会移向N极，B不符合题意；阳极区制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6－2e－＋H2O===C6H12O7＋2H＋，根据得失电子守恒可知每生成1 mol山梨醇，转移2 mol电子，理论上共消耗2 mol葡萄糖，D符合题意。 3.(2025·辽宁省“点石联考”5月模拟)为了减少工业烟气中余热与CO2的排放，科研人员设计了一种热再生电池——二氧化碳电化学还原池系统，消除CO2的同时产生O2和CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.装置中A电极作正极 B.工作时，HCO从左向右移动 C.阴极的电极反应为3CO2＋2e－＋H2O===CO＋2HCO D.工作时，C电极生成2.24 L(标准状况)氧气，A电极质量减少12.8 g 【答案】C　 【解析】由装置图可知A电极上发生反应：Cu＋4CH3CN－e－===[Cu(CH3CN)4]＋，A电极作负极，B电极为正极，正极发生反应：Cu2+＋4CH3CN＋e－===[Cu(CH3CN)4]＋，则电极D为阴极，电极反应：3CO2＋2e－＋H2O===CO＋2HCO，C电极为阳极，电极反应：4HCO－4e－===O2↑＋2H2O＋4CO2↑，A错误，C正确；工作时，HCO由阴极向阳极移动，即从右向左移动，B错误；若C电极生成2.24 L(标准状况)O2，即生成0.1 mol氧气，转移电子0.4 mol，结合上述电极反应可知A电极消耗0.4 mol Cu，质量减少25.6 g，D错误。 4.(2025·八省联考陕西卷)为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。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：Ag－e－===Ag＋ 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1 mol电子时，有0.5 mol Li＋富集在右侧电解液中 【答案】C　 【解析】为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4，则电极1为阴极，则电极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：LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4，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；电极2为阳极，海水中有Cl－，则电极2的电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，故B错误；通过相同电量，电极1上附着的Li＋的量和电极4上失去的Li＋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1 mol电子时，有1 mol Li＋富集在右侧电解液中，故D错误。 【限时训练】（限时：60分钟） 　“多池、多室”电化学装置的分析 (选择题每题5分，满分：50分) 1.如图所示为水系锌离子电池，它作为一种新型的二次电池，具有较高的能量密度和功率密度，下列说法不正确的是(　　) A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2- B.放电时，每转移1 mol e－，a电极理论上减少43.5 g C.充电时，K2SO4溶液的浓度不断增大 D.充电时，a电极附近溶液的pH减小 【答案】C　 【解析】由题图可知，放电时，右侧b电极为负极，碱性条件下锌失去电子发生氧化反应生成四羟基合锌离子，电极反应式为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2-，A不符合题意；放电时，溶液中钾离子通过阳离子交换膜进入中间区域，溶液中硫酸根离子通过阴离子交换膜进入中间区域，左侧a电极为正极，酸性条件下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成锰离子和水，电极反应式为MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2+＋2H2O，充电时，生成氢离子使a电极附近溶液的pH减小，D不符合题意；放电时，a极发生反应MnO2＋2e－＋4H＋===Mn2+＋2H2O，则外电路每转移1 mol e－时，a电极理论上减少1 mol××87 g·mol-1＝43.5 g，B不符合题意；充电时，与直流电源负极相连的右侧b电极做电解池的阴极，左侧a电极为阳极，中间区域的钾离子通过阳离子交换膜进入阳极区，硫酸根离子通过阴离子交换膜进入阴极区，则硫酸钾溶液的浓度减小，C符合题意。 2.(2025·湖南常德市一模)电催化还原技术是电镀废水的一种新型处理方法。某科研团队以铜、铂和镀铜废水构建电催化还原体系(如图所示)，处理含[Cu(NH3)4]2+、NO的镀铜废水，同时回收氨和铜资源。下列说法错误的是(　　) A.对处理后的铜片清洗、干燥和称量，发现铜片质量增加，可能是铜片上析出了铜单质 B.NO发生的电极反应式为NO＋8e－＋6H2O===NH3↑＋9OH－ C.膜M为阳离子交换膜 D.当有0.8 mol电子通过导线时，若NH3全部逸出，理论上可回收NH3的质量一定少于1.7 g 【答案】D　 【解析】由题图可知，铜为阴极，发生的电极反应为NO＋8e－＋6H2O===NH3↑＋9OH－，[Cu(NH3)4]2+＋2e－===Cu＋4NH3↑，Pt为阳极，发生的电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，A、B不符合题意；根据电极反应式，可知阴极区生成OH－，为了平衡电荷，阳极区的阳离子(如Na＋)需要通过膜M向阴极区移动，所以膜M为阳离子交换膜，C不符合题意；当有0.8 mol电子通过导线时，若NO完全反应，理论上生成0.1 mol NH3，质量为m＝0.1 mol×17 g·mol-1＝1.7 g，同时[Cu(NH3)4]2+放电也会释放出NH3，所以理论上可回收NH3的质量一定大于1.7 g，D符合题意。 3.(2025·广东省肇庆市模拟)如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法不正确的是(　　) A.电子由a极经导线流向b极 B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D.b极发生还原反应 【答案】C　 【解析】从题图中可以看出，在a极，CN－转化为CO和N2，CN－发生氧化反应，a极为负极；b极为正极，发生还原反应，则电子由a极经导线流向b极，A、D不符合题意；电池工作时，b极发生反应2H＋＋2e－===H2↑，溶液中H＋被消耗，右室溶液的pH增大，B不符合题意；a极消耗OH－，海水中的Cl－透过离子交换膜移向a极区，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，b极消耗H＋，海水中的Na＋透过离子交换膜移向b极区，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C符合题意。 4.(2025·贵州省铜仁市二模)电有机合成可以缩短传统有机合成线路，以丙烯腈(CH2===CHCN)为原料通过如下装置合成己二腈[NC(CH2)4CN]。下列说法正确是(　　) A.①室有无色气体产生 B.c电极上发生还原反应 C.d电极发生的反应为2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN D.每当b电极消耗22.4 L气体，会有4 mol H＋由③室向④室迁移 【答案】C　 【解析】由题干装置可知，左侧为CH3OCH3燃料电池，a电极为负极，电极反应为CH3OCH3－12e－＋16OH－===2CO＋11H2O，b电极为正极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，c与正极相连是阳极，发生氧化反应，电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，d与负极相连是阴极，电极反应为2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN，故①室没有无色气体产生，A、B错误，C正确；题干未告知气体所处的状态，无法计算气体的物质的量，D错误。 5.(2025·广东深圳二模)化学镀镍废水经分离处理后得到含磷废液(主要含NaH2PO2)和含镍废液(主要含NiCl2)，分别通入如图所示电解装置的两极室回收磷、镍。已知：H3PO2是一元中强酸；25 ℃时，H3PO4的Ka1＝6.9×10-3、Ka2＝6.2×10-8、Ka3＝4.8×10-13。电解过程中，下列说法不正确的是(　　) A.阳极的主要反应为H2PO＋2H2O－4e－===H2PO＋4H＋ B.Ⅰ室溶液的pH逐渐增大，Ⅱ室溶液的pH逐渐减小 C.理论上，每生成1 mol Ni，同时处理0.5 mol H2PO D.理论上，电路中每转移1 mol e－，Ⅲ室溶液质量减少65 g 【答案】B　 【解析】由题图可知，阴极镍离子得到电子被还原为镍单质；阳极H2PO失去电子被氧化为H2PO，反应为H2PO＋2H2O－4e－===H2PO＋4H＋，A不符合题意；Ⅰ室反应为H2PO＋2H2O－4e－===H2PO＋4H＋，氢离子通过质子交换膜进入Ⅱ室，H3PO2是一元中强酸，生成的H2PO以电离为主[水解平衡常数为Kh＝＝＝＝1.4×10-12＜Ka2]，溶液呈酸性，Ⅰ室溶液的pH逐渐减小；Ⅲ室反应为Ni2+＋2e－===Ni，氯离子通过阴离子交换膜进入Ⅱ室，由以上分析可知Ⅱ室溶液的pH逐渐减小，B符合题意；结合B分析和电子守恒，理论上，每生成1 mol Ni，电路中转移 2 mol电子，则同时处理0.5 mol H2PO，C不符合题意；理论上，电路中每转移1 mol e－，Ⅲ室中减少0.5 mol NiCl2，则溶液质量减少65 g，D不符合题意。 6.(2025·吉林省长春市二模)一种SnBr2­Br2双膜二次电池，其示意图如下。下列说法正确的是(　　) 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；②起始时Ⅰ室(含储液罐)溶液中只含a mol SnBr2。 A.M极为电池的正极 B.充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液浓度逐渐增大 C.X膜、Y膜均为阴离子交换膜 D.放电后，Ⅰ室中c(Sn4+)∶c(Sn2+)＝4∶1时，导线中传导0.4a mol电子 【答案】C　 【解析】由题图可知，外电路连接用电器，为原电池，即放电，M极Sn2+失去电子发生氧化反应生成Sn4+，M为负极，N极溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，N为正极，Ⅲ室中溴离子进入Ⅱ室，并继续向Ⅰ室迁移，电池总反应为SnBr2＋Br2===SnBr4；充电时，负极接外电源负极做阴极，即M为阴极，N为阳极，A错误；放电时，Ⅲ室溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，Ⅲ室中溴离子进入Ⅱ室，并继续向Ⅰ室迁移，保证Ⅰ室中溶液电中性，充电过程则相反，故充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液浓度不变，B错误；N极溴单质得到电子发生还原反应生成溴离子，N为正极，Ⅲ室中溴离子进入Ⅱ室，并继续向Ⅰ室迁移，故X膜、Y膜均为阴离子交换膜，C正确；起始时Ⅰ室(含储液罐)溶液中只含a mol SnBr2，放电后，Ⅰ室中c(Sn4+)∶c(Sn2+)＝4∶1时，有 a mol Sn2+转化为Sn4+，转移电子a mol，D错误。 7.(2025·山东省实验中学一模)调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的pH为该氨基酸的pI(等电点)。已知：谷氨酸的pI为3.22，丙氨酸的pI为6.02，赖氨酸的pI为9.74。利用如图装置分离这三种氨基酸，a、b为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法错误的是(　　) A.阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B.a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 C.原料室的pH应控制在6.02 D.在产品室1中，可以收集到赖氨酸 【答案】D　 【解析】由题干的电解池装置图可知，阳极室电解H2SO4溶液，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，阴极室为电解NaOH溶液，电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，H＋经a膜进入产品室1，OH－经b膜进入产品室2，则a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，结合三种氨基酸的pI值可知，产品室1显酸性则为谷氨酸，产品室2显碱性则为赖氨酸，丙氨酸留在原料室，A、B正确，D错误；丙氨酸留在了原料室，根据丙氨酸的pI值可知，原料室的pH应控制在6.02，C正确。 8.(2025·陕西西安一模) 研究人员利用电化学原理吸收废气中的NO2，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.b电极为正极，d电极为阴极 B.d电极的电极反应式为NO＋8H＋＋6e－===NH＋2H2O C.反应一段时间后，c极区溶液pH增大 D.每吸收6 mol NO2，理论上可以得到1 mol NH 【答案】C　 【解析】由题图知，锌电极a为原电池负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2+，惰性电极b为原电池正极，电极反应式为NO2＋e－===NO，惰性电极c与电源正极相连，为电解池阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，氢离子经过质子交换膜移向惰性电极d，惰性电极d与电源负极相连，为阴极，电极反应式NO＋6e－＋8H＋===NH＋2H2O，A、B不符合题意；每转移4 mol电子，有4 mol H＋通过质子交换膜进入d极区，但c极区溶液中的水被消耗，因此pH减小，C符合题意；理论上，每吸收6 mol NO2生成6 mol NO，转移6 mol电子，电极上电子数目守恒，得到 1 mol NH，D不符合题意。 9.(2025·湖北省八市3月模拟)科学家研发了一种基于Na3[Fe(CN)6]/Na4[Fe(CN)6]氧化还原循环系统的电驱动膜分离技术，将Na2SO4废水回收为高价值的H2SO4和NaOH，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移，简易工作原理如图。下列说法错误的是(　　) A.电极a与外接电源负极相连 B.装置中离子交换膜1和3均是阳离子交换膜 C.b电极反应式为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3- D.浓缩池1中得到的产品为NaOH 【答案】D　 【解析】由题图中两电极的物质变化可判断出a、b分别为阴极、阳极。双极膜中H2O解离的H＋和OH－分别移向浓缩池1和浓缩池2；阳极区的Na＋通过离子交换膜3(阳离子交换膜)定向移动到浓缩池2，并在浓缩池2中生成NaOH；淡化池中的SO通过离子交换膜2(阴离子交换膜)进入浓缩池1，并在浓缩池1中生成硫酸；淡化池中的Na＋经离子交换膜1(阳离子交换膜)进入阴极区，生成Na4[Fe(CN)6]，B不符合题意，D符合题意；a为阴极，故与电源负极相连，A不符合题意；b为阳极，[Fe(CN)6]4-失电子发生氧化反应生成[Fe(CN)6]3-，故电极反应式为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3-，C不符合题意。 10.(2025·四川名优校联盟3月联考)光伏电池具有体积小、寿命长、无污染等优点，下图为光伏并网发电装置，此光伏电池为直流电源，采用电渗析法合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH，M＝91 g·mol-1]。原料为四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]，其工作原理如图所示(a、b均为惰性电极)。下列叙述错误的是(　　) A.c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜 B.若两极共产生3.36 L气体，则可制备18.2 g (CH3)4NOH C.a极电极反应式：2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑ D.若将光伏并网发电装置改为铅酸蓄电池，电极b应与PbO2电极相连 【答案】B　 【解析】根据第三个池中浓度变化得出，钠离子从第四个池通过 e膜进入第三个池，氯离子从第二个池通过d膜进入第三个池，由电解池中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，则 a为阴极，b为阳极，a与N型半导体相连，b与P型半导体相连，所以N型半导体为负极，P型半导体为正极，Na＋通过e膜，Cl－通过d膜，(CH3)4N＋通过c膜，所以c、e膜为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，A不符合题意；没有指明气体的温度和压强，无法计算其物质的量，B符合题意；由题中信息可知，a为阴极，发生得电子的还原反应，其电极反应式为2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑，C不符合题意；b为阳极，则充电时应该和外接电源的正极相连，即电极b应与PbO2电极相连，D不符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元四 电化学 专题三　“多池、多室”电化学装置的分析 【真题再现●明考向】 1.(2025·云南卷)一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4]－＋H＋===B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是(　　) A.Pt电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B.外加电场可促进双极膜中水的电离 C.Ⅲ室中，X膜、Y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜 D.Ⅳ室每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3 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－⥫⥬[OCH2O]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(　　) 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 3.(2025·河南卷)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。 下列说法正确的是(　　) A.Ⅱ为阳离子交换膜 B.电极a附近溶液的pH减小 C.电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4-＋e－===[Fe(CN)6]3- D.若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5 g NaCl，理论上可回收1 mol LiCl 4.(2025·甘肃卷)我国科研工作者设计了一种Mg－海水电池驱动海水(pH＝8.2)电解系统(如图)。以新型MoNi/NiMoO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)，在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该系统的说法错误的是(　　) A.将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率 B.在外电路中，电子从电极1流向电极4 C.电极3的反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ D.理论上，每通过2 mol电子，可产生1 mol H2 【核心梳理●明方向】 1.电化学装置中的交换膜 (1)常见离子交换膜及其应用 (2)含“膜”多室电化学装置分析 以四室电渗析法制备H3PO2(次磷酸)为例(选自全国卷)，其工作原理如图所示： 分析如下： 2.电化学串联装置 (1)两类串联装置 有外接电源，两烧杯均为电解池，且串联电解，导线上转移的电子、通过的电流相等 无外接电源，二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置)，为电解装置提供电能，其中两个电极活动性差异大者为原电池装置，即左侧为原电池装置，右侧为电解装置 (2)串联类装置的解题流程 【考点突破●提能力】 1.(2025·安徽省合肥市二模)生物电化学系统可降解废水中的苯酚盐同时回收NH，工作一段时间后脱盐室中溶液浓度降低，装置如图所示，其中a、b均为惰性电极，M、N为离子交换膜，Q为气体。下列说法正确的是(　　) A.b电极为负极 B.气体Q中含有NH3 C.工作一段时间后，a电极区溶液质量减小 D.a电极反应：O－－27e－＋11H2O===6CO2↑＋26H＋ 2. (2025·贵州六盘水市一诊)采用电解法电解葡萄糖(C6H12O6)溶液可同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)，电解原理如图所示。已知双极膜中水解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移。下列说法错误的是(　　) A.M极与电源的负极相连 B.双极膜产生的OH－会移向N极 C.阴极的电极反应：C6H12O6＋2e－＋2H＋===C6H14O6 D.每生成1 mol山梨醇，理论上共消耗1 mol葡萄糖 3.(2025·辽宁省“点石联考”5月模拟)为了减少工业烟气中余热与CO2的排放，科研人员设计了一种热再生电池——二氧化碳电化学还原池系统，消除CO2的同时产生O2和CO，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.装置中A电极作正极 B.工作时，HCO从左向右移动 C.阴极的电极反应为3CO2＋2e－＋H2O===CO＋2HCO D.工作时，C电极生成2.24 L(标准状况)氧气，A电极质量减少12.8 g 4.(2025·八省联考陕西卷)为了从海水中提取锂，某团队设计了图示的电解池。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：Ag－e－===Ag＋ 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1 mol电子时，有0.5 mol Li＋富集在右侧电解液中 【限时训练】（限时：60分钟） 　“多池、多室”电化学装置的分析 (选择题每题5分，满分：50分) 1.如图所示为水系锌离子电池，它作为一种新型的二次电池，具有较高的能量密度和功率密度，下列说法不正确的是(　　) A.放电时，负极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2- B.放电时，每转移1 mol e－，a电极理论上减少43.5 g C.充电时，K2SO4溶液的浓度不断增大 D.充电时，a电极附近溶液的pH减小 2.(2025·湖南常德市一模)电催化还原技术是电镀废水的一种新型处理方法。某科研团队以铜、铂和镀铜废水构建电催化还原体系(如图所示)，处理含[Cu(NH3)4]2+、NO的镀铜废水，同时回收氨和铜资源。下列说法错误的是(　　) A.对处理后的铜片清洗、干燥和称量，发现铜片质量增加，可能是铜片上析出了铜单质 B.NO发生的电极反应式为NO＋8e－＋6H2O===NH3↑＋9OH－ C.膜M为阳离子交换膜 D.当有0.8 mol电子通过导线时，若NH3全部逸出，理论上可回收NH3的质量一定少于1.7 g 3.(2025·广东省肇庆市模拟)如图所示的新型电池可以处理含CN－的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法不正确的是(　　) A.电子由a极经导线流向b极 B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C.交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D.b极发生还原反应 4.(2025·贵州省铜仁市二模)电有机合成可以缩短传统有机合成线路，以丙烯腈(CH2===CHCN)为原料通过如下装置合成己二腈[NC(CH2)4CN]。下列说法正确是(　　) A.①室有无色气体产生 B.c电极上发生还原反应 C.d电极发生的反应为2CH2===CHCN＋2H＋＋2e－===NC(CH2)4CN D.每当b电极消耗22.4 L气体，会有4 mol H＋由③室向④室迁移 5.(2025·广东深圳二模)化学镀镍废水经分离处理后得到含磷废液(主要含NaH2PO2)和含镍废液(主要含NiCl2)，分别通入如图所示电解装置的两极室回收磷、镍。已知：H3PO2是一元中强酸；25 ℃时，H3PO4的Ka1＝6.9×10-3、Ka2＝6.2×10-8、Ka3＝4.8×10-13。电解过程中，下列说法不正确的是(　　) A.阳极的主要反应为H2PO＋2H2O－4e－===H2PO＋4H＋ B.Ⅰ室溶液的pH逐渐增大，Ⅱ室溶液的pH逐渐减小 C.理论上，每生成1 mol Ni，同时处理0.5 mol H2PO D.理论上，电路中每转移1 mol e－，Ⅲ室溶液质量减少65 g 6.(2025·吉林省长春市二模)一种SnBr2­Br2双膜二次电池，其示意图如下。下列说法正确的是(　　) 已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；②起始时Ⅰ室(含储液罐)溶液中只含a mol SnBr2。 A.M极为电池的正极 B.充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液浓度逐渐增大 C.X膜、Y膜均为阴离子交换膜 D.放电后，Ⅰ室中c(Sn4+)∶c(Sn2+)＝4∶1时，导线中传导0.4a mol电子 7.(2025·山东省实验中学一模)调节pH可使溶液中的氨基酸主要以两性离子的形式存在，两性离子整体呈电中性，此时溶液的pH为该氨基酸的pI(等电点)。已知：谷氨酸的pI为3.22，丙氨酸的pI为6.02，赖氨酸的pI为9.74。利用如图装置分离这三种氨基酸，a、b为离子交换膜，电极均为惰性电极。下列说法错误的是(　　) A.阴极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ B.a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 C.原料室的pH应控制在6.02 D.在产品室1中，可以收集到赖氨酸 8.(2025·陕西西安一模) 研究人员利用电化学原理吸收废气中的NO2，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.b电极为正极，d电极为阴极 B.d电极的电极反应式为NO＋8H＋＋6e－===NH＋2H2O C.反应一段时间后，c极区溶液pH增大 D.每吸收6 mol NO2，理论上可以得到1 mol NH 9.(2025·湖北省八市3月模拟)科学家研发了一种基于Na3[Fe(CN)6]/Na4[Fe(CN)6]氧化还原循环系统的电驱动膜分离技术，将Na2SO4废水回收为高价值的H2SO4和NaOH，双极膜中H2O解离的H＋和OH－在电场作用下向两极迁移，简易工作原理如图。下列说法错误的是(　　) A.电极a与外接电源负极相连 B.装置中离子交换膜1和3均是阳离子交换膜 C.b电极反应式为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3- D.浓缩池1中得到的产品为NaOH 10.(2025·四川名优校联盟3月联考)光伏电池具有体积小、寿命长、无污染等优点，下图为光伏并网发电装置，此光伏电池为直流电源，采用电渗析法合成电子工业清洗剂四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH，M＝91 g·mol-1]。原料为四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]，其工作原理如图所示(a、b均为惰性电极)。下列叙述错误的是(　　) A.c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜 B.若两极共产生3.36 L气体，则可制备18.2 g (CH3)4NOH C.a极电极反应式：2(CH3)4N＋＋2H2O＋2e－===2(CH3)4NOH＋H2↑ D.若将光伏并网发电装置改为铅酸蓄电池，电极b应与PbO2电极相连 学科网（北京）股份有限公司 $