第8章 第36讲 多池、多室的电化学装置（PPT课件）-【精讲精练】2027年高考化学一轮复习（人教版）

该高中化学高考复习课件聚焦“多池、多室的电化学装置”专题，依据课程标准覆盖离子交换膜类型及作用、多池连接装置分析等核心考点。对接高考评价体系，梳理多池串联两大模型和离子交换膜应用，分析电化学装置分析（占比约30%）、电极反应式书写（占比25%）等高频考点，归纳“装置判断-电极分析-离子迁移”常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题感悟+思维建模+能力提升”，以2025甘肃卷Mg海水电池系统为例，运用科学思维的证据推理和模型建构，拆解“原电池-电解池串联”分析路径，总结“化合价变化→电极类型→离子移动”三步法。通过处理含CN⁻废水等实例训练离子交换膜判断，培养科学探究与实践能力，提供“易错点警示”和“计算关系式法”，助力学生高效得分，教师可精准复习提升备考效率。

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2．(2025·新疆维吾尔自治区一模)电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛()，电极均为石墨。下列说法正确的是(　　) A.电极c为阴极 B.装置工作时，甲室溶液pH减小 C.电极d的电极反应式为＋CH3CN＋H2O－2e－―→＋2H＋ D.当电路通过2 mol e－时，穿过阴离子交换膜的离子个数为2NA 解析　电解苯酚的乙腈(CH3CN)水溶液可在电极上直接合成扑热息痛，可知丙装置为电解池，左侧装置为原电池。原电池中硫酸根离子由乙池向甲池移动，则a是负极、b是正极。电解池中的d电极与原电池负极相连，d是阴极；c与原电池中的正极相连，c是阳极，A错误；a极为负极，H2O2失电子生成H2O和O2，电极反应式为H2O2－2e－＋2OH－===2H2O＋O2↑，消耗OH－，pH减小，B正确；d为阴极，阴极反应得电子，该反应是电极c的反应式，C错误；跨膜的阴离子为SO eq \o\al(2-,4)，因此当电路通过2 mol e－时，穿过阴离子交换膜的离子个数为NA，D错误。 答案　B 串联装置分析的思维流程 　 考点二　离子交换膜在电化学中的应用 1．常见的离子交换膜 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．含离子交换膜电化学装置的几个区域 (1)原料区 ①主料区：加入原料的___溶液，流出原料的___溶液。 ②辅料区：加入辅料的___溶液，流出辅料的___溶液。 (2)产品区：产品中的阴阳离子通过离子交换膜进入该区域。 (3)缓冲区：两侧的离子交换膜属性相同，起防漏的保护作用。 (4)计算含交换膜电化学装置中某一区域质量变化，注意离子的迁移。 装置 问题 根据O2～4e－～4H＋，阳极产生1 mol O2时，有4 mol H＋由阳极移向阴极，则阳极溶液的质量减轻32 g＋4 g＝36 g 1．(2025·河北保定三模)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－===2CO eq \o\al(2-,3)＋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 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CO eq \o\al(2-,3)，为负极，电极反应式为2CN－＋12OH－－10e－===2CO eq \o\al(2-,3)＋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，A、C正确；b极区消耗氢离子，pH增大，B正确；26 g CN－的物质的量为1 mol，根据选项A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SO eq \o\al(2-,4)等杂质离子，故除去NaCl的质量小于292.5 g，D错误。 答案　D 2．(2025·河南信阳期末)调节溶液的pH，当溶液中的氨基酸主要以两性离子存在时，分子整体呈电中性，此时溶液的pH值为该氨基酸的pI值，谷氨酸的pI：3.22；丙氨酸的pI：6.02；赖氨酸的pI：9.74。已知： 可以利用如图装置分离这三种氨基酸，a、b为离子交换膜，下列说法不正确的是(　　) A.阳极的电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑ B.a应采用阳离子膜，b应采用阴离子膜 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 解析　由题干电解池装置图可知，阳极室为电解H2SO4溶液，故阳极反应为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，故a膜为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜，根据三种氨基酸的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、C正确；产品室1显酸性，则可以收集到谷氨酸，产品室2显碱性，则可以收集到赖氨酸，D错误。 答案　D 分析“离子交换膜”题的思维模型 1．(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(如下图)。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 解析　由图可知，左侧为原电池，右侧为电解池，电极1为负极，发生氧化反应，电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2，电极2为正极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，右侧为电解池，电极3为阳极，产生氧气，电极4为阴极，产生氢气。催化剂生长在泡沫镍电极上可增大接触面积，加快电解速率，提高催化效率，A正确；根据分析，电极1是负极，电极4为阴极，电子从电极1流向电极4，B正确；由分析可知，电极3为阳极，发生氧化反应，生成氧气，电极3的反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，C正确；根据分析可知，电极2和电极4均产生氢气，理论上，每通过2 mol电子，可产生2 mol H2，D错误。 答案　D 2．(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 解析　由图可知，左侧为阴极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，右侧为阳极，电极反应为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3-，在膜Ⅰ和膜Ⅱ间加入海水，钠离子透过膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过膜Ⅱ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，锂离子透过膜Ⅲ进入膜Ⅱ与膜Ⅲ之间，在此处得到LiCl，则膜Ⅰ为阳膜，膜Ⅱ为阴膜，膜Ⅲ为阳膜，据此解答。由分析可知，膜Ⅱ为阴膜，A错误；a电极的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，pH变大，B错误；电极b的反应为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3-，C错误；每脱除58.5 g NaCl，转移电子数为1 mol，有1 mol Li＋和1 mol Cl－分别透过离子交换膜Ⅲ、膜Ⅱ，可得到1 mol LiCl，D正确。 答案　D 3．(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 解析　Pt电极为阳极，阳极发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A正确；水可微弱的电离出H＋和OH－，在外加电场作用下，使H＋和OH－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Na＋往阴极方向移动，Cl－往阳极方向移动，即Na＋往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，Cl－往左侧移动，通过X膜，则X膜为阳离子交换膜，C错误；Ⅳ室每生成1 mol NaOH，则转移1 mol电子，有1 mol H＋移到Ⅱ室中，生成1 mol B(OH)3，D正确。 答案　C $