第十章 第37讲 多池、多室电化学装置【精讲精练】-2027届高三化学一轮复习讲义●专题突破（新高考通）

该高中化学讲义聚焦多池多室电化学装置高考核心考点，涵盖离子交换膜应用、多池连接分析及电化学计算三大模块，按考向预测、考点突破、真题演练逻辑架构知识，通过分类梳理膜类型与作用、总结串联装置规律、指导电子守恒计算等环节，帮助学生构建系统认知，突破电极判断、离子迁移等难点。 资料以化工电解、废水处理为情境载体，采用“情境问题-模型建构-定量分析”策略，如通过双极隔膜水解离及离子迁移分析培养科学思维，设置基础题、真题及综合题分层练习，配合限时训练提升解题效率，助力学生掌握反应书写与电量计算技能，为教师把控复习节奏提供精准指导。

第十章　化学反应与能量转化 第37讲　多池、多室电化学装置 【高考考向预测】 多池多室电化学装置融合原电池、电解池组合体系，需区分池体类型、判断电极极性，分析离子迁移、电极反应与电量计算；近三年为电化学重难点，选择填空及工艺流程大题均高频考查，区分度较高；预测2027 年仍侧重串联装置规律分析、隔膜作用判断，结合化工电解、废水处理情境，综合考查反应书写与定量运算。 【考点突破●明方向】 考点一　离子交换膜在电化学中的应用 1.离子交换膜的分类 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过功能的膜，通常由特殊高分子材料制成。 离子交换膜分为： (1)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。 (4)双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H+和OH-可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。 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，提高产品的纯度或避免不安全因素。 (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.分析方法 (1)根据膜的性质和离子在溶液中的迁移方向，画出离子透过膜的方向； (2)寻找迁出室溶液中浓度较大的迁移离子； (3)分析离子在迁入室的浓度增大和在迁出室的浓度减小，以及带来的实质变化。 【考点突破●明方向】 考向一、离子交换膜在原电池和新型电源中的应用 1.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl。下列说法错误的是(　　) A.负极的电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl B.放电时，H+从左向右通过阳离子交换膜 C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应不会改变 D.当电路中转移0.01 mol e-时，阳离子交换膜左侧溶液中约减少0.01 mol离子 【答案】D 【解析】负极是Ag，失去电子，化合价升高，电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl，A正确；放电时，溶液中的阳离子移向正极，所以溶液中的H+从左向右通过阳离子交换膜，B正确；根据电池总反应可知，钠离子和氢离子并未参与电极反应，所以用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不会改变，C正确；当电路中转移0.01 mol e-时，根据负极电极反应式可推知左侧溶液减少0.01 mol Cl-，同时会有0.01 mol H+从左向右通过阳离子交换膜，所以阳离子交换膜左侧的溶液中约减少0.02 mol离子，D错误。 2.(2025·广东，14)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　) A.充电时Ⅱ为阳极 B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C.放电时负极反应为MnS-2e-===S+Mn2+ D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h 【答案】B 【解析】根据题给已知信息可知，放电时，电极Ⅱ上MnO2减少，说明电极Ⅱ上MnO2得电子发生还原反应转化为Mn2+进入溶液中，故电极Ⅱ作正极，由于MnSO4溶液呈酸性，故电极反应式为MnO2+2e-+4H+===Mn2++2H2O，放电时电极Ⅰ为负极，电极反应式为MnS-2e-===S+Mn2+。结合上述分析可知，充电时电极Ⅱ为阳极，A正确；结合放电时电极Ⅱ上的反应可知，Ⅱ极室溶液中c(H+)减小，溶液pH升高，B错误；充电时，电极Ⅰ上发生的电极反应式为S+Mn2++2e-===MnS，16 g S的物质的量为0.5 mol，完全反应可转移1 mol 电子，结合题干信息可知，16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h，D正确。 3.(2025·长沙模拟)我国化学家通过对过渡金属基尖晶石氧化物(NiCo2O4)进行性能优化，成功开发锌⁃空气二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.充电时，b电极与电源的正极相连 B.充电时，a电极的电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH- C.放电时，OH-通过阴离子交换膜从左室移向右室 D.放电过程中，a电极区附近溶液pH减小，b电极区附近溶液pH增大 【答案】C 【解析】放电时，碱性条件下Zn转化为[Zn(OH)4]2-，Zn的化合价升高，发生失电子的氧化反应，则a电极为原电池的负极，b电极为原电池的正极；充电过程与放电过程互为逆过程，则充电时b电极为阳极，与电源的正极相连，A项正确；充电时，a电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-，B项正确；放电时，阴离子向负极移动，OH-通过阴离子交换膜从右室(正极区)向左室(负极区)移动，C项错误；放电过程中，a电极电极反应式为Zn-2e-+4OH-===[Zn(OH)4]2-，消耗OH-，a电极区(负极)附近溶液pH减小，b电极电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-，产生OH-且消耗水，b电极区(正极)附近溶液pH增大，D项正确。 考向二、离子交换膜在电解池中的应用 4.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是食品级添加剂。工业上可用惰性电极电解Na2S2O3溶液得到焦亚硫酸钠，如图所示。下列说法正确的是(　　) A.得到焦亚硫酸钠(Na2S2O5)产品的电极反应式为S2-4e-+4OH-===S2+2H2O B.b为阳极 C.电解过程中需补充NaOH D.每转移2 mol电子，阴极生成22.4 L气体 【答案】A 【解析】根据电解目的及装置图可知，a极电极反应为S2-4e-+4OH-===S2+2H2O，a为阳极，b极电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，b为阴极，A正确、B错误；由阴、阳极的电极反应式可知，电解过程中不需要补充NaOH，C错误；电路中每转移2 mol电子，阴极生成1 mol气体，但未说明是否处于标准状况，无法计算气体的体积，D错误。 5.(2025·河南，12)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】电极a为阴极，发生反应：O2+4e-+2H2O===4OH-，电极b为阳极，发生反应：Li4[Fe(CN)6]-e-===Li3[Fe(CN)6]+Li+，C错误；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；每脱除58.5 g(1 mol)NaCl，转移电子1 mol，所以可回收1 mol LiCl，D正确。 考点二　多池连接电化学装置 1.外接电源与电解池的串联模型(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。 2.原电池与电解池的串联模型(如图) 1、 乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 3.电子转移计算 电路中，流过某截面的电子数=电极上得失电子的数目=电解质溶液中离子传输的电荷数。 由得失电子守恒建立各量间的关系。 ①根据电子守恒法计算：串联电路电极上得失电子数目相等。 ②根据电解方程式或电极反应式计算。 ③根据关系式计算，由得失电子守恒关系建立各量间的关系，如串联电池各电极产物的关系： O2~2Cl2~2Br2~4H+~4e-~2H2~2Cu~4Ag~4OH- 涉及气体体积计算，使用22.4 L·mol-1时务必看清条件(标准状况)，然后再进行计算。 【考点突破●明方向】 1.(2025·甘肃，12)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，电极4为电解池阴极，结合题目信息海水pH=8.2、电池和电解池中同时产生氢气，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；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。 2.(2022·山东，13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(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。下列说法错误的是(　　) A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小 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 【答案】C 【解析】电池工作时，左边装置中细菌上乙酸盐的阴离子失去电子被氧化为CO2气体：CH3COO--8e-+2H2O===2CO2↑+7H+，Co2+在另一个电极上得到电子，被还原产生Co单质，CH3COO-失去电子后，H+、金属阳离子通过阳膜移向甲室，甲室溶液pH减小，A正确；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2+，同时得到Li+，电极反应式为LiCoO2+e-+4H+===Li++Co2++2H2O，C错误；依据电子守恒，乙室消耗的H+比负极CH3COO-反应产生的H+多，因而需补充盐酸，B正确；根据转移电子守恒，可知没有进行溶液转移时，乙室Co2+增加的质量是甲室Co2+减少质量的2倍，而实际二者倍数为=1.5<2，故此时已进行过溶液转移，D正确。 考点三　电化学计算 1.电化学计算的三种方法 (1)根据总反应计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 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用于混合溶液电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒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。 如以电路中通过4 mol e-为桥梁可构建以下关系式： 4e-~~ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 2.电流效率η的计算 η=×100%。 先根据电极反应式计算出生成目标产物需要的电子的物质的量，再代入该公式进行计算。 3.计算电路中通过的电量或电子的物质的量 Q=I·t，Q=n(e-)×NA×1.60×10-19C，F(法拉第常数)=96 500 C·mol-1，即1 mol电子的电荷量。 【考点突破●明方向】 考向一、电极产物量的计算 1.(2021·天津，11)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A.a是电源的负极 B.通电一段时间后，向石墨电极 Ⅱ 附近滴加石蕊溶液，出现红色 C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 【答案】C 【解析】通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则b为电源的正极，a为电源的负极，石墨电极Ⅰ为阴极，故A正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗0.06 mol氢离子，根据阳极电极反应式2H2O-4e-===O2↑+4H+，产生0.015 mol氧气，体积为336 mL (折合成标准状况下)，故D正确。 2.NO⁃空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图。下列说法错误的是(　　) A.b膜为阳离子交换膜 B.乙池中总反应的离子方程式为5SO2+2NO+8H2O+8NH310N+5S C.当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L-1的盐酸时，M室溶液的质量变化为18 g(溶液体积变化忽略不计) D.若甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为15.68 L 【答案】A 【解析】NO⁃空气质子交换膜燃料电池中，通入空气的一极为原电池的正极，通入NO的一极为负极。乙和丙池均为电解池。M室发生反应：2H2O-4e-===O2↑+4H+，产生的H+通过a膜和N室的Cl-通过b膜在浓缩室形成HCl，所以b膜为阴离子交换膜，A项错误；乙池中SO2被氧化为，NO被还原为N，总反应的离子方程式为5SO2+2NO+8H2O+8NH310N+5S，B项正确；浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol· L-1的盐酸即增加H+的物质的量为4 L×(0.6-0.1) mol·L-1=2 mol，M室发生反应：2H2O-4e-===O2↑+4H+，转移2 mol H+时水减少的物质的量为1 mol，质量为1 mol×18 g·mol-1=18 g，C项正确；虽未给出气体所处的压强与温度，但可根据体积求算，总体积为15.68 L，D项正确。 考向二、电极或溶液质量变化量计算 3.用两块相同的纯铜片作为电极，电解硫酸铜溶液，电解时，若电流强度为0.5 A，电解时间为10 min，每个电子的电量为1.60×10-19 C，NA=6.02×1023 mol-1。 (1)电路中通过的电量Q=　　　　 C。  (2)两块铜片质量相差了　　　　 g。  【答案】(1)300　(2)0.2 【解析】(1)根据Q=It可知，电路中通过的电量Q=0.5 A×10×60 s=300 C。(2)因每个电子的电量为1.60×10-19 C，电解10 min时，转移的电子数目N==1.875×1021，转移电子的物质的量为=≈0.003 11 mol，由阴极的电极反应式：Cu2++2e-===Cu可知，阴极上析出铜的质量为×64 g·mol-1≈0.1 g，阳极的电极反应式为Cu-2e-===Cu2+，此时作阳极的铜片质量减少0.1 g，则两块铜片质量相差了0.2 g。 4.某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1 L 2 mol·L-1 H2SO4溶液。当电池中有1 mol电子发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为　　　　 g。(假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)  【答案】12 【解析】根据电极反应式，结合得失电子守恒和差量法进行计算。通入甲醇的一极为负极，电极反应式为 CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+ Δm 6 mol　　　　　　　　44 g-32 g=12 g 1 mol　　　　　　　　2 g 通入氧气的一极为正极，电极反应式为 O2+4e-+4H+===2H2O　Δm 4 mol　　　　　32 g 1 mol　　　　　8 g 当有1 mol电子发生转移时，左侧还有1 mol H+通过质子交换膜进入右侧，故Δm左(减少)=3 g，Δm右(增加)=9 g，左右两侧溶液的质量之差为Δm右(增加)+Δm左(减少)=9 g+3 g=12 g。 计算原电池或电解池中“膜”两侧溶液质量变化时，要注意气体的排出或吸收、沉淀的析出或溶解，尤其不能忽略离子的转移对溶液质量的影响。 【限时训练】 （40分钟） (1~12题，每小题6分) 1.(2020·海南，11改编)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　) A.电池可用于乙醛的制备 B.b电极为正极 C.电池工作时，a电极附近pH降低 D.a电极的反应式为O2-4e-+4H+===2H2O 【答案】A 【解析】该燃料电池中，乙烯和水发生氧化反应，所以通入乙烯和水的电极是负极，氧气得电子发生还原反应，所以通入氧气的电极是正极，由图可知，负极上乙烯和水生成乙醛和氢离子，氢离子移向正极，正极上氧气和氢离子反应生成水，X为水，由此分析解题。电池工作时，氢离子移向正极，a电极的反应式为O2+4e-+4H+===2H2O，a电极附近pH升高，故C、D不符合题意。 2.如图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2===N2+2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　) A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B.甲池中负极反应式为N2H4-4e-===N2+4H+ C.甲池和乙池中溶液的pH均减小 D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 【答案】C 【解析】该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，阴极上Cu2+得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反应式不出现H+，B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小，乙池的总反应式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4 mol，产生0.2 mol Cu，质量为12.8 g，D错误。 3.(2025·北京东城一模)一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子()和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。下列分析正确的是(　　) A.a侧CO2在薄膜表面发生还原反应 B.电子和在薄膜中移动方向相同 C.理论上b侧每消耗1 mol H2同时生成2 mol CO2 D.总反应中元素的化合价均未发生变化 【答案】C 【解析】该分离装置本质上是氢氧燃料电池，a侧为正极，氧气被还原，电极反应式为O2+4e-+2H2O+4CO2===4，b侧为负极，氢气被氧化，电极反应式为H2-2e-+2HC===2H2O+2CO2。CO2在a侧转化为，没有发生得电子的还原反应，A错误；H2在b侧被氧化，则电子应从b侧流向a侧；而则是由a侧向b侧迁移，二者方向相反，B错误；1 mol H2在b侧被氧化生成2 mol H+，与2 mol HC在b侧反应生成2 mol CO2，C正确；反应中氢、氧元素的化合价发生了变化，D错误。 4.有学者研制出可持久放电的Cu⁃PbO2双极膜二次电池，其工作原理示意图如图。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移。 已知：Cu电极的电极反应式为Cu+2OH--2e-===Cu(OH)2。 下列说法正确的是(　　) A.膜p适合选用阴离子交换膜 B.放电时，理论上硫酸和NaOH溶液的浓度均不变 C.放电时，两极上均有气体生成 D.导线中通过1 mol e-，理论上两极质量变化之差为15 g 【答案】D 【解析】因为Cu电极的电极反应式为Cu+2OH--2e-===Cu(OH)2，是负极，PbO2是正极，电极反应为PbO2+4H++S+2e-===PbSO4+2H2O，氢离子通过膜p向正极移动，氢氧根离子通过膜q向负极移动，膜p适合选用阳离子或质子交换膜，A错误；放电时，由正、负极的电极反应式结合双极膜的作用可知，硫酸的浓度减小，NaOH溶液的浓度不变，B错误；放电时，两极上均无气体生成，C错误；导线中通过1 mol e-，理论上负极质量增加17 g，正极质量增加32 g，两极质量变化之差为15 g，D正确。 5.工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。下列有关说法错误的是(　　) A.N表示阴离子交换膜 B.甲室流出的为氢氧化钠溶液 C.电解总反应：NaCl+H2ONaOH+HCl D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保 【答案】C 【解析】由图可知，左边石墨电极为阴极，右边石墨电极为阳极，Na+由乙室向甲室迁移，OH-由双极膜向甲室迁移，甲室流出的为氢氧化钠溶液，M为阳离子交换膜，氯离子由乙室向丙室迁移，氢离子由双极膜向丙室迁移，丙室流出的是盐酸，N为阴离子交换膜，A、B项正确；电解总反应为2H2O2H2↑+O2↑，C项错误；相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法无氯气产生，更环保，D项正确。 6.(2025·河南开封模拟)摄取一定量的溴酸盐会使人出现恶心、腹泻等症状。某科研团队设计在RuCu/CNT上电催化处理的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电子流向：M→P→电解质溶液→R→N B.P极上的电极反应式为Br+6e-+6H+===Br-+3H2O C.若电源为铅蓄电池，则N极为Pb电极 D.每处理1 mol Br，理论上阳极区溶液质量减少48 g 【答案】B 【解析】由图可知，P电极上Br得到电子被还原为Br-，为阴极，则R极为阳极，外电源M为负极，N为正极，阳极上水失去电子，被氧化为氧气。电子流向：M→P，R→N，A错误；P为阴极，发生还原反应：Br+6e-+6H+===Br-+3H2O，B正确；N为正极，若电源为铅蓄电池，则N极为PbO2电极，C错误；由B项分析可知，每处理1 mol Br，电路中转移电子为6 mol，则理论上阳极区释放出1.5 mol O2，同时有6 mol H+经过质子交换膜由阳极区进入阴极区，故溶液质量减少1.5 mol×32 g·mol-1+6 mol×1 g·mol-1=54 g，D错误。 7.(2026·河北保定阶段性测试)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为NaCl，还含有Na2SO4等杂质)。下列说法错误的是(　　) A.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C.a极电极反应式：2CN-+12OH--10e-===2C+N2↑+6H2O D.若将含有26 g CN-的废水完全处理，可除去NaCl的质量为292.5 g 【答案】D 【解析】如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，在a极，CN-失去电子，被氧化为N2和，a极为负极，电极反应式为2CN-+12OH--10e-===2C+N2↑+6H2O，则b极为正极，H+得电子被还原为H2，电极反应式为2H++2e-===H2↑，海水中的阴离子通过交换膜Ⅰ向左移动，阳离子通过交换膜Ⅱ向右移动。26 g CN-的物质的量为1 mol，根据分析可知，消耗1 mol CN-时转移5 mol电子，根据电荷守恒可知，可同时处理5 mol NaCl，其质量为292.5 g，但是海水中还含有S等杂质离子，故除去NaCl的质量小于292.5 g，D错误。 8.(2025·山东临沂模拟)一种电化学处理氨氮污染废水的装置如图所示。已知：Cl·与HO·为自由基，自由基之间结合生成的分子也可将N氧化为N2。下列说法正确的是(　　) A.电极电势：a电极<b电极 B.自由基HO·氧化N的离子方程式为6HO·+2N===N2↑+2H++6H2O C.相同数目的自由基结合生成的分子不同，标准状况下产生N2的体积不同 D.左室溶液pH下降，说明参加反应的Cl-数目大于H2O的数目 【答案】B 【解析】由图可知a电极上Cl-转化为Cl·、H2O转化为HO·，均发生失电子的氧化反应，所以a为阳极，b为阴极。阳极电极电势高于阴极，即电极电势：a电极>b电极，A错误；HO·氧化生成N2，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，离子方程式为6HO·+2N===N2↑+2H++6H2O，B正确；2Cl·===Cl2、2HO·===H2O2，Cl2、H2O2氧化N时，根据得失电子守恒，相同数目的自由基结合成的分子，氧化N生成N2的物质的量相同，标准状况下体积也相同，C错误；左室中Cl-与Cl·、H2O与HO·循环转化，无论N与Cl·还是HO·反应，左室中的总反应方程式均为2N-6e-===N2↑+8H+，电路中每转移6 mol电子，左室中生成8 mol H+，其中有6 mol H+通过质子交换膜进入右室，则左室pH下降，与参与反应的Cl-或H2O的数目无关，D错误。 9.电解Na2SO4溶液制取某电池正极材料的前驱体[NCM(OH)2]，其工作原理如图所示，已知交换膜A为阴离子交换膜，下列说法正确的是(　　) A.工业过程中，纯钛电极会不断溶解 B.通电一段时间，Ⅰ室pH减小 C.撤去交换膜B，纯钛电极端前驱体的产率不会受到影响 D.当产生0.1 mol的NCM(OH)2时，纯钛电极上至少产生标准状况下4.48 L气体 【答案】B 【解析】由图可知，前驱体在Ⅲ室生成，则Ⅱ室的金属阳离子进入Ⅲ室，交换膜B为阳离子交换膜，则右侧纯钛电极为阴极，电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，OH-与金属阳离子结合得到前驱体，纯钛电极不会溶解，故A错误；左侧石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-===4H++O2↑，交换膜A为阴离子交换膜，S进入Ⅰ室，H+浓度不断增大，Ⅰ室pH减小，故B正确；撤去交换膜B，相当于纯钛电极直接放入Ⅱ室，Ni2+、Co2+、Mn2+会在阴极得到电子生成金属单质，影响前驱体的产率，故C错误；每生成0.1 mol的NCM(OH)2，钛电极上要生成0.2 mol OH-，由电极反应式2H2O+2e-===H2↑+2OH-可知，会生成0.1 mol H2，在标准状况下的体积为2.24 L，故D错误。 10.(2024·黑吉辽，12)“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： 。下列说法错误的是(　　) 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b极方向移动 D.阳极反应：2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑ 【答案】A 【解析】据图示可知，b电极上HCHO 转化为HCOO-，HCHO发生氧化反应，所以b电极为阳极，a电极为阴极，HCHO为阳极反应物，阳极反应：①HCHO+OH--e-===HCOOH+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：2H2O2H2↑+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，故A错误、B正确；由电极反应式可知，电解过程中阴极生成OH-，OH-通过阴离子交换膜向阳极移动，即向b极方向移动，故C正确；由分析可知阳极反应为2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑，故D正确。 11.(2025·安徽模拟)液流电池具有使用寿命长、储能规模大、深度放电、安全性高等优点，它广泛应用于储能领域。钒液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电池放电时，电解液中H+由Ⅰ室通过质子交换膜移向Ⅱ室 B.充电时电极M发生的电极反应为+e-+2H+===VO2++H2O C.在硫酸溶液中用草酸还原V2O5制备电解液，反应的离子方程式为V2O5++6H+===2VO2++2CO2↑+3H2O D.采用电解VO溶液可以制得五价钒离子电解液和三价钒离子电解液，阴极发生的电极反应为VO2++e-+2H+===V3++H2O 【答案】D 【解析】由电池工作原理图可知，放电时电极M发生还原反应：+2H++e-===VO2++H2O，则M为正极，N为负极，电解液中H+由负极区移向正极区，即由Ⅱ室通过质子交换膜移向Ⅰ室，故A错误；充电时，电极M为阳极，发生氧化反应，电极反应为VO2++H2O-e-===+2H+，故B错误；草酸是弱酸，反应的离子方程式应为V2O5+H2C2O4+4H+===2VO2++2CO2↑+3H2O，故C错误；电解时，阴极发生还原反应，电极反应为VO2++e-+2H+===V3++H2O，故D正确。 12.(2024·安徽，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn⁃TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为+ZnZn2++3I- C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn⁃TCPP D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 【答案】C 【解析】由标注框内所示结构可知，其结构中存在碳碳单键、碳碳双键等多种共价键，还有由N提供孤电子对、Zn2+提供空轨道形成的配位键，A项正确；由图可知，该新型水系锌电池的负极是锌，正极是超分子材料，负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为Zn2++2e-===Zn；正极电极反应式为+2e-===3I-，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为3I--2e-===，则该电池总反应为+ZnZn2++3I-，B项正确；充电时，阴极电极反应式为Zn2++2e-===Zn，被还原的Zn2+主要来自电解质溶液，C错误；放电时，负极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，因此消耗0.65 g(即0.01 mol) Zn，理论上转移0.02 mol电子，D正确。 13.(12分)电解法合成氨反应装置如图所示： (1)b极为　　　　　(填“阴”或“阳”)极，a极的电极反应式为　　　　　。  (2)电解装置中质子交换膜的作用为　　　　　。  (3)若b极产生的O2在一定条件下的体积为336 L，a极中通入相同条件下N2的总体积为672 L，则N2的转化率为　　　　　%(结果保留两位有效数字)。  【答案】(1)阳　N2+6e-+6H+===2NH3　(2)为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴、阳两极产物接触　(3)33 【解析】(1)根据图示可知，在b极上H2O中O元素失去电子发生氧化反应生成O2，因此b极为阳极；a极上N2得到电子发生还原反应生成NH3，因此a极为阴极，其电极反应式为N2+6e-+6H+===2NH3。(3)b极的电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，根据氧化还原反应得失电子守恒得物质间关系式为2N2~3O2，生成O2和通入N2的体积比为3∶2，由题知生成O2的体积为336 L，因此N2的转化率为×100%≈33%。 14.(16分)某研究性学习小组用如图所示的装置进行实验，探究原电池、电解池和电解制备钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验，观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。请根据实验现象及所查资料，回答下列问题： 查阅资料：高铁酸根离子(Fe)在溶液中呈紫红色。 (1)上述装置中，发生还原反应的电极有　　　　(填字母)。  A.X(Fe) B.Y(C) C.Co D.Zn (2)丙池中的S　　　　(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动。  (3)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除O2外，还可能有　　　　　　。  (4)乙池是电解制备金属钴的装置图，相比电解前，电解完成后理论上Ⅰ室中n(H+)　　　(填“变大”“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是　　　　　　。  (5)反应过程中，X极处发生的电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑和　　　　　。  (6)一段时间后，若X极质量减小1.12 g，Y极收集到2.24 L气体，则在X极收集到的气体体积为 　 　　 mL(均已折算为标准状况时的气体体积)。  【答案】(1)BC　(2)从右向左　(3)Cl2 (4)不变　2CoCl2+2H2O2Co+O2↑+4HCl (5)Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O (6)448 【解析】从图中可知，丙装置构成原电池结构，Zn电极为负极，失电子生成Zn2+，Cu电极为正极，Cu2+得电子生成Cu，则甲中X电极为阳极，Fe失电子结合氢氧根离子生成高铁酸根离子，此外氢氧根离子也会失电子生成氧气，Y电极为阴极，水得电子生成氢气和氢氧根离子，乙中石墨电极为阳极，Co电极为阴极，Co2+得电子生成Co。 (1)上述装置中，Y电极为阴极、Co电极为阴极，均得电子发生还原反应，而X电极为阳极，Zn电极为负极，均失电子发生氧化反应，因此答案选B、C。(2)丙池为原电池，原电池电解质溶液中的阴离子向负极移动，则硫酸根离子从右向左移动。(3)乙中石墨电极为阳极，若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，则氯离子可在石墨电极上失电子生成氯气。(4)Ⅰ室中水失电子生成氧气和氢离子，电极反应为2H2O-4e-===4H++O2↑，但是生成的氢离子通过阳离子交换膜进入Ⅱ室内，因此n(H+)不变。阴极上Co2+得电子生成Co，则电解池总反应为2CoCl2+2H2O2Co+O2↑+4HCl。(6)X电极质量减小1.12 g，减小的质量为铁的质量，根据电极反应式Fe-6e-+8OH-===Fe+4H2O可知，消耗Fe 0.02 mol，转移电子0.12 mol，Y电极收集到标准状况下2.24 L气体，该气体为氢气，根据电极反应2H2O+2e-===2OH-+H2↑，生成0.1 mol氢气，转移0.2 mol电子，根据得失电子守恒，则X电极上生成氧气转移0.08 mol电子，生成0.02 mol氧气，标准状况下体积为448 mL。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章　化学反应与能量转化 第37讲　多池、多室电化学装置 【高考考向预测】 多池多室电化学装置融合原电池、电解池组合体系，需区分池体类型、判断电极极性，分析离子迁移、电极反应与电量计算；近三年为电化学重难点，选择填空及工艺流程大题均高频考查，区分度较高；预测2027 年仍侧重串联装置规律分析、隔膜作用判断，结合化工电解、废水处理情境，综合考查反应书写与定量运算。 【考点突破●明方向】 考点一　离子交换膜在电化学中的应用 1.离子交换膜的分类 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过功能的膜，通常由特殊高分子材料制成。 离子交换膜分为： (1)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。 (2)阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。 (3)质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。 (4)双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H+和OH-可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。 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，提高产品的纯度或避免不安全因素。 (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.分析方法 (1)根据膜的性质和离子在溶液中的迁移方向，画出离子透过膜的方向； (2)寻找迁出室溶液中浓度较大的迁移离子； (3)分析离子在迁入室的浓度增大和在迁出室的浓度减小，以及带来的实质变化。 【考点突破●明方向】 考向一、离子交换膜在原电池和新型电源中的应用 1.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl。下列说法错误的是(　　) A.负极的电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl B.放电时，H+从左向右通过阳离子交换膜 C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应不会改变 D.当电路中转移0.01 mol e-时，阳离子交换膜左侧溶液中约减少0.01 mol离子 2.(2025·广东，14)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 mol电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是(　　) A.充电时Ⅱ为阳极 B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低 C.放电时负极反应为MnS-2e-===S+Mn2+ D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h 3.(2025·长沙模拟)我国化学家通过对过渡金属基尖晶石氧化物(NiCo2O4)进行性能优化，成功开发锌⁃空气二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A.充电时，b电极与电源的正极相连 B.充电时，a电极的电极反应式为[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH- C.放电时，OH-通过阴离子交换膜从左室移向右室 D.放电过程中，a电极区附近溶液pH减小，b电极区附近溶液pH增大 考向二、离子交换膜在电解池中的应用 4.焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是食品级添加剂。工业上可用惰性电极电解Na2S2O3溶液得到焦亚硫酸钠，如图所示。下列说法正确的是(　　) A.得到焦亚硫酸钠(Na2S2O5)产品的电极反应式为S2-4e-+4OH-===S2+2H2O B.b为阳极 C.电解过程中需补充NaOH D.每转移2 mol电子，阴极生成22.4 L气体 5.(2025·河南，12)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 考点二　多池连接电化学装置 1.外接电源与电解池的串联模型(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。 2.原电池与电解池的串联模型(如图) 1、 乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。 3.电子转移计算 电路中，流过某截面的电子数=电极上得失电子的数目=电解质溶液中离子传输的电荷数。 由得失电子守恒建立各量间的关系。 ①根据电子守恒法计算：串联电路电极上得失电子数目相等。 ②根据电解方程式或电极反应式计算。 ③根据关系式计算，由得失电子守恒关系建立各量间的关系，如串联电池各电极产物的关系： O2~2Cl2~2Br2~4H+~4e-~2H2~2Cu~4Ag~4OH- 涉及气体体积计算，使用22.4 L·mol-1时务必看清条件(标准状况)，然后再进行计算。 【考点突破●明方向】 1.(2025·甘肃，12)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 2.(2022·山东，13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(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。下列说法错误的是(　　) A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小 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 考点三　电化学计算 1.电化学计算的三种方法 (1)根据总反应计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 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用于混合溶液电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒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。 如以电路中通过4 mol e-为桥梁可构建以下关系式： 4e-~~ (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 2.电流效率η的计算 η=×100%。 先根据电极反应式计算出生成目标产物需要的电子的物质的量，再代入该公式进行计算。 3.计算电路中通过的电量或电子的物质的量 Q=I·t，Q=n(e-)×NA×1.60×10-19C，F(法拉第常数)=96 500 C·mol-1，即1 mol电子的电荷量。 【考点突破●明方向】 考向一、电极产物量的计算 1.(2021·天津，11)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A.a是电源的负极 B.通电一段时间后，向石墨电极 Ⅱ 附近滴加石蕊溶液，出现红色 C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D.当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 2.NO⁃空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图。下列说法错误的是(　　) A.b膜为阳离子交换膜 B.乙池中总反应的离子方程式为5SO2+2NO+8H2O+8NH310N+5S C.当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L-1的盐酸时，M室溶液的质量变化为18 g(溶液体积变化忽略不计) D.若甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为15.68 L 考向二、电极或溶液质量变化量计算 3.用两块相同的纯铜片作为电极，电解硫酸铜溶液，电解时，若电流强度为0.5 A，电解时间为10 min，每个电子的电量为1.60×10-19 C，NA=6.02×1023 mol-1。 (1)电路中通过的电量Q=　　　　 C。  (2)两块铜片质量相差了　　　　 g。  4.某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1 L 2 mol·L-1 H2SO4溶液。当电池中有1 mol电子发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为　　　　 g。(假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)  计算原电池或电解池中“膜”两侧溶液质量变化时，要注意气体的排出或吸收、沉淀的析出或溶解，尤其不能忽略离子的转移对溶液质量的影响。 【限时训练】 （40分钟） (1~12题，每小题6分) 1.(2020·海南，11改编)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是(　　) A.电池可用于乙醛的制备 B.b电极为正极 C.电池工作时，a电极附近pH降低 D.a电极的反应式为O2-4e-+4H+===2H2O 2.如图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2===N2+2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　) A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B.甲池中负极反应式为N2H4-4e-===N2+4H+ C.甲池和乙池中溶液的pH均减小 D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 3.(2025·北京东城一模)一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子()和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2。如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。下列分析正确的是(　　) A.a侧CO2在薄膜表面发生还原反应 B.电子和在薄膜中移动方向相同 C.理论上b侧每消耗1 mol H2同时生成2 mol CO2 D.总反应中元素的化合价均未发生变化 4.有学者研制出可持久放电的Cu⁃PbO2双极膜二次电池，其工作原理示意图如图。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移。 已知：Cu电极的电极反应式为Cu+2OH--2e-===Cu(OH)2。 下列说法正确的是(　　) A.膜p适合选用阴离子交换膜 B.放电时，理论上硫酸和NaOH溶液的浓度均不变 C.放电时，两极上均有气体生成 D.导线中通过1 mol e-，理论上两极质量变化之差为15 g 5.工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。下列有关说法错误的是(　　) A.N表示阴离子交换膜 B.甲室流出的为氢氧化钠溶液 C.电解总反应：NaCl+H2ONaOH+HCl D.相比现有氯碱工业制取氢氧化钠，该方法更环保 6.(2025·河南开封模拟)摄取一定量的溴酸盐会使人出现恶心、腹泻等症状。某科研团队设计在RuCu/CNT上电催化处理的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电子流向：M→P→电解质溶液→R→N B.P极上的电极反应式为Br+6e-+6H+===Br-+3H2O C.若电源为铅蓄电池，则N极为Pb电极 D.每处理1 mol Br，理论上阳极区溶液质量减少48 g 7.(2026·河北保定阶段性测试)用如图所示的新型电池可以处理含CN-的碱性废水，同时还可以淡化海水(主要成分为NaCl，还含有Na2SO4等杂质)。下列说法错误的是(　　) A.交换膜Ⅰ为阴离子交换膜 B.电池工作一段时间后，右室溶液的pH增大 C.a极电极反应式：2CN-+12OH--10e-===2C+N2↑+6H2O D.若将含有26 g CN-的废水完全处理，可除去NaCl的质量为292.5 g 8.(2025·山东临沂模拟)一种电化学处理氨氮污染废水的装置如图所示。已知：Cl·与HO·为自由基，自由基之间结合生成的分子也可将N氧化为N2。下列说法正确的是(　　) A.电极电势：a电极<b电极 B.自由基HO·氧化N的离子方程式为6HO·+2N===N2↑+2H++6H2O C.相同数目的自由基结合生成的分子不同，标准状况下产生N2的体积不同 D.左室溶液pH下降，说明参加反应的Cl-数目大于H2O的数目 9.电解Na2SO4溶液制取某电池正极材料的前驱体[NCM(OH)2]，其工作原理如图所示，已知交换膜A为阴离子交换膜，下列说法正确的是(　　) A.工业过程中，纯钛电极会不断溶解 B.通电一段时间，Ⅰ室pH减小 C.撤去交换膜B，纯钛电极端前驱体的产率不会受到影响 D.当产生0.1 mol的NCM(OH)2时，纯钛电极上至少产生标准状况下4.48 L气体 10.(2024·黑吉辽，12)“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： 。下列说法错误的是(　　) 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b极方向移动 D.阳极反应：2HCHO-2e-+4OH-===2HCOO-+2H2O+H2↑ 11.(2025·安徽模拟)液流电池具有使用寿命长、储能规模大、深度放电、安全性高等优点，它广泛应用于储能领域。钒液流电池工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A.电池放电时，电解液中H+由Ⅰ室通过质子交换膜移向Ⅱ室 B.充电时电极M发生的电极反应为+e-+2H+===VO2++H2O C.在硫酸溶液中用草酸还原V2O5制备电解液，反应的离子方程式为V2O5++6H+===2VO2++2CO2↑+3H2O D.采用电解VO溶液可以制得五价钒离子电解液和三价钒离子电解液，阴极发生的电极反应为VO2++e-+2H+===V3++H2O 12.(2024·安徽，11)我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。该电池分别以Zn⁃TCPP(局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn为电极，以ZnSO4和KI混合液为电解质溶液。下列说法错误的是(　　) A.标注框内所示结构中存在共价键和配位键 B.电池总反应为+ZnZn2++3I- C.充电时，阴极被还原的Zn2+主要来自Zn⁃TCPP D.放电时，消耗0.65 g Zn，理论上转移0.02 mol电子 13.(12分)电解法合成氨反应装置如图所示： (1)b极为　　　　　(填“阴”或“阳”)极，a极的电极反应式为　　　　　。  (2)电解装置中质子交换膜的作用为　　　　　。  (3)若b极产生的O2在一定条件下的体积为336 L，a极中通入相同条件下N2的总体积为672 L，则N2的转化率为　　　　　%(结果保留两位有效数字)。  14.(16分)某研究性学习小组用如图所示的装置进行实验，探究原电池、电解池和电解制备钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变成紫红色；停止实验，观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。请根据实验现象及所查资料，回答下列问题： 查阅资料：高铁酸根离子(Fe)在溶液中呈紫红色。 (1)上述装置中，发生还原反应的电极有　　　　(填字母)。  A.X(Fe) B.Y(C) C.Co D.Zn (2)丙池中的S　　　　(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动。  (3)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除O2外，还可能有　　　　　　。  (4)乙池是电解制备金属钴的装置图，相比电解前，电解完成后理论上Ⅰ室中n(H+)　　　(填“变大”“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是　　　　　　。  (5)反应过程中，X极处发生的电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑和　　　　　。  (6)一段时间后，若X极质量减小1.12 g，Y极收集到2.24 L气体，则在X极收集到的气体体积为 　 　　 mL(均已折算为标准状况时的气体体积)。  学科网（北京）股份有限公司 $