第7章 第39讲 多池、多室的电化学装置(课件PPT)-【高考领航】2027年高考化学大一轮复习学案

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，覆盖串联装置类型判断、离子交换膜应用等高考核心考点，依据课标要求梳理出有/无外接电源两大串联模型及多室装置分析方法，对接高考评价体系明确装置判断、电极反应书写等高频考点权重，归纳选择、填空等常考题型。 课件亮点在于“真题驱动+方法建模”的备考策略，整合2025甘肃卷、2026广东六校联考等真题，提炼“装置判断-电极分析-离子迁移”三步解题法，培养学生科学思维与科学探究素养。通过多膜多室装置（如2025河北保定模拟题）典型题型解析，帮助学生掌握离子交换膜判断技巧，为教师提供系统复习框架和实战训练资源，助力高效备考。

第39讲　多池、多室的电化学装置 返回 ‹#› 1．了解串联装置的连接特点，会判断多池装置中的原电池和电解池。 2．掌握多池、多室电化学装置问题分析的一般方法。 [课标标准] 返回 ‹#› 1 考点一 2 考点二 栏 目 导 引 3 真题体验 5 限时规范训练 4 题型突破07 返回 ‹#› 模型一　有外接电源的电解池的串联装置 考点一 多池串联的两大模型及原理分析 有外接电源的各电池均为电解池。若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。 返回 ‹#› 模型二　无外接电源的原电池与电解池的串联装置 (1)根据装置特征判断装置类型 串联装置中有非常直观的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等，则该装置为原电池，其余的为电解池，如下图中甲池为原电池，乙、丙池为电解池，且电极A、C为阳极，电极B、D为阴极。 返回 ‹#› (2)根据电池的电极材料和电解质溶液判断装置类型 原电池一般是有两种不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极(惰性电极)；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如下图所示，乙池为原电池，甲池为电解池。 返回 ‹#› 1．(2026·福建三明一中高三月考)某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是(　　) A．乙池中电流由石墨电极经过硫 酸铜溶液流向Ag电极 B．甲池通入CH4的电极反应式为 CH4＋8e－＋＋7H2O C．反应一段时间后，向乙池中加入 一定量固体能使CuSO4溶液恢复 到原来的状态 D．甲池中消耗0.56 L(标准状况下)O2， 此时丙池中理论上最多产生2.90 g固体 B 返回 ‹#› 解析：B　甲池为燃料电池，通入甲烷的是负极，通入氧气的是正极，电流由正极流出经过乙、丙池最终流向负极。乙、丙池是电解池，乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，丙池中，阳极是与乙池相连的电极，发生的是氯离子失去电子的氧化反应，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气。由分析可知，石墨电极为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极，故A正确；甲池通入CH4的电极为负极，失去电子，电极反应式为CH4－8e－＋＋7H2O，故B错误；乙池发生的是电解反应，两极析出的分别是Cu和O2，因此加入CuCO3或CuO后溶液能够复原，故C正确；甲池中正极电极反应式为O2＋ 返回 ‹#› 2H2O＋4e－===4OH－，消耗0.56 L(标准状况下)O2，物质的量为0.025 mol，转移电子0.1 mol，丙池中，阴极是与甲池相连的电极，水放电产生氢气，转移0.1 mol电子，消耗0.1 mol氢离子，生成0.1 mol氢氧根离子，镁离子和氢氧根离子结合为氢氧化镁，理论上最多产生0.05 mol氢氧化镁，质量为0.05 mol×58 g·mol-1＝2.90 g，故D正确。 返回 ‹#› 2．(2025·湖北武汉模拟)如图串联装置中，通电一段时间后，发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，甲中产生4.48 L气体(标准状况下)。下列说法不正确的是(　　) A．丙中Cu电极质量增加43.2 g B．电解过程中丙中溶液酸碱性无 变化 C．向甲中通入0.2 mol氯化氢气体， 可使溶液恢复到电解前的状态 D．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e－ ===Cu A 返回 ‹#› 解析：A　乙装置左侧电极表面生成的红色固体为Cu，即乙装置左侧为阴极，右侧为阳极；甲装置中，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极；丙装置中，左侧电极为阴极，右侧电极为阳极。甲中为电解氯化钾溶液产生氢气和氯气，标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，则各产生0.1 mol氢气和氯气，转移电子数为0.2 mol，丙中Cu电极上生成0.2 mol Ag，质量增加0.2 mol×108 g·mol-1＝21.6 g，A错误；在丙装置中，阳极电极反应式：Ag－e－===Ag＋，阴极电极反应式：Ag＋＋e－===Ag，所以电解过程中丙中溶液pH无变化，B正确；由上述分析可知，甲中阳极生成0.1 mol Cl2，阴极生成0.1 mol H2，则向甲中通入0.2 mol氯化氢气体，可使溶液恢复到电解前的状态，C正确；乙中左侧铜离子放电，电极反应式：Cu2+＋2e－===Cu，D正确。 返回 ‹#› 串联电路的解题流程 返回 ‹#› 1．常见的离子交换膜 (1)含义 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。 (2)分类 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。 考点二 多室装置及原理分析 返回 ‹#› 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双极膜，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。 返回 ‹#› 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．离子通过离子交换膜的定量关系 (1)通过隔膜的离子带的电荷数等于电路中的电子转移数。 (2)离子迁移：依据电荷守恒，通过隔膜的离子数不一定相等。 返回 ‹#› 4．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。 返回 ‹#› 题点1　单一离子交换膜装置 1．(2025·广东深圳模拟)以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置图如下： 返回 ‹#› 上述装置工作时，下列有关说法正确的是(　　) A．乙池电极接电源正极，气体X为H2 B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池 C．NaOH溶液Z的浓度比NaOH溶液Y的小 D．甲池电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C 返回 ‹#› 解析：C　由甲池放出O2知，乙池电极为电解池的阴极，和电源负极连接，溶液中水电离出的氢离子放电生成氢气，A错误；电解池中阳离子移向阴极，B错误；阴极附近水电离出的氢离子放电破坏了水的电离平衡，电极附近氢氧根离子浓度增大，NaOH溶液Y的浓度比NaOH溶液Z的大，C正确；甲池电极为阳极，电解质溶液中水电离出的氢氧根离子放电生成氧气，氢离子浓度增大，碳酸根离子结合氢离子生成碳酸氢根离子，出口为碳酸氢钠溶液，则电极反应式 为 ＋O2↑，D错误。 返回 ‹#› 2．(2026·广东六校联考)为实现“双碳”目标，科学家研发了一种在电催化条件下由氢气和二氧化碳制备甲醇的方法，反应原理如图(M、N均为石墨电极)。已知：在电场作用下，双极膜中水电离出H＋和OH－分别向两极迁移。忽略双极膜中水补充可能对两边极室区中水含量的影响，下列说法错误的是(　　) A.M极为阳极，H2发生氧化反应 B．电解一段时间后，M极区域溶液pH增大 C．N极上生成甲醇的电极反应式为CO2＋ 5H2O＋6e－===CH3OH＋6OH－ D．N极每消耗1 mol CO2，M极必消耗标 准状况下67.2 L H2 D 返回 ‹#› 解析：D　H2在M极失电子，发生氧化反应，M极作阳极，电极反应式为H2－2e－===2H＋，同时双极膜中OH－在电场作用下向M极迁移，恰好与产生的H＋中和生成H2O，但H2O增多使H＋浓度降低，M极区域溶液pH增大，A、B正确；N极为阴极，CO2被还原为CH3OH，C从＋4价降为－2价，结合原子守恒、电荷守恒可得，N极生成甲醇的电极反应式为CO2＋5H2O＋6e－===CH3OH＋6OH－，C正确；由题图可知，N极还有CO生成，故每消耗1 mol CO2，不能生成1 mol CH3OH， 转移的电子的物质的量小于6 mol，则M极消耗的氢气的物质的量小于3 mol，即M极消耗的标准状况下H2的体积小于67.2 L，D错误。 返回 ‹#› 题点2　多膜多室装置 3．(2025·河北保定模拟)一种电解法制备 并得到NaOH等副产物的示意装置如图，下列说法错误的是(　　)   A．与a、b相连的分别是电源的正极、负极 B．NaOH溶液中石墨电极上的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ C．A膜、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜 D．产品室中的Ca2+和原料室中的Na＋物质的量浓度同等程度增大 D 返回 ‹#› 解析：D　由图可知，产品Ca(H2PO4)2在产品室生成，左侧石墨作阳极，氯离子放电，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阳极室的Ca2+透过A膜进入产品室，A膜为阳离子交换膜，透过B膜进入产品室与Ca2+结合生成Ca(H2PO4)2，B膜为阴离子交换膜，右侧石墨作阴极，水放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，Na＋透过C膜进入阴极室，C膜为阳离子交换膜。左侧电极为阳极，应连接电源正极，即与a、b相连的分别是电源的正极、负极，A正确；右侧石墨电极为阴极，水放电，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，B正确；A膜、C膜为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜，C正确；阳极 室中的Ca2+透过A膜进入产品室，产品室中的Ca2+浓度增大，原料室中的Na＋透过C膜进入阴极室，原料室中的Na＋浓度减小，D错误。 返回 ‹#› 4．(2026·福建厦门检测)用图示装置分离性质相似的镍离子(Ni2+)和钴离子(Co2+)，双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移，Co2+与乙酰丙酮不反应。下列说法正确的是(　　) D A．电极电势：石墨M＜石墨N B．石墨M的电极反应式为Co2+＋2e－===Co C．水解离出的OH－可以抑制Ⅱ室中的转化反应 D．导线中通过1 mol电子时，Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差为65 g 返回 ‹#› 解析：D　电解池中阳离子移向阴极、阴离子移向阳极，结合双极膜中的H＋和OH－移动方向可知，H＋向Ⅲ室迁移，则石墨N为阴极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；OH－向Ⅱ室迁移，则石墨M为阳极，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑。石墨M为阳极，连接电源正极，石墨N为阴极，连接电源负极，电解池中阳极电势高于阴极电势，因此石墨M的电势高于石墨N的电势，A错误。由上述分析可知，B错误。Ⅱ室中发生转化：Ni2+＋2CH3COCH2COCH3⥫⥬Ni(CH3COCHCOCH3)2＋2H＋，双极膜中水解离出的OH－与H＋反应，促进Ⅱ室中的转化反应向正反应方向进行，C错误。结合上述分析可知，导线中通过1 mol电子时，Ⅰ室(阳极室)中，Cl－放电生成0.5 mol(35.5 g)Cl2，同时有0.5 mol(29.5 g)Ni2+通过阳膜迁移出Ⅰ室，则Ⅰ室溶液总质量减少35.5 g＋29.5 g＝65 g；Ⅲ室(阴极室)中，阴极生成0.5 mol(1 g)H2，同时双极膜迁移进来1 mol(1 g)H＋，则Ⅲ室溶液质量变化为1 g－1 g＝0，故Ⅰ室与Ⅲ室溶液质量变化之差为65 g，D正确。 返回 ‹#› 1．离子交换膜类型的判断方法 (1)首先写出阴、阳两极上的电极反应式。 (2)依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。 (3)根据电极附近溶液呈电中性，从而判断出离子移动的方向。 (4)根据离子移动的方向，确定离子交换膜的类型。 返回 ‹#› 2．有“膜”条件下离子定向移动方向的判断方法 返回 ‹#› 1．(2025·甘肃卷，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 真题 体验 D 返回 ‹#› 解析：D　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；由上述分析可知，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。 返回 ‹#› 2．(2025·河南卷，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。 返回 ‹#› 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 D 返回 ‹#› 解析：D　根据电解池装置中电极上物质变化及实现海水淡化、以LiCl形式回收锂元素的目的，对电解池进行如下具体分析： 返回 ‹#› 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＋、移，所以可回收1 mol LiCl，D正确。 返回 ‹#› 3．(2024·黑吉辽卷，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： 返回 ‹#› 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↑ A 返回 ‹#› 解析：A　 传统电解水过程中每转移4 mol e－可制得2 mol H2，耦合HCHO高效制H2过程中每转移4 mol e－，阴、阳极均可产生2 mol 氢气，则相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A错误；综合图像中的离子交换膜为阴离子交换膜及电解池中阴离子向阳极移动知，OH－通过交换膜向b极区移动，C正确。 电极 电极名称 电极反应式 a 阴极 2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑(B正确) b 阳极 2HCHO－2e－＋4OH－=== 2HCOO－＋2H2O＋H2↑(D正确) 返回 ‹#› (2024·重庆卷，9)我国科研工作者研发了一种新型复合电极材料，可将CO2电催化转化为甲酸，如图是电解装置示意图。下列说法正确的是 (　　) A．电解时电极N上产生OH－ B．电解时电极M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2CO2＋2H2O2HCOOH＋O2 题型突破07 电解原理的创新应用 D 返回 ‹#› 解析：D　复合电极M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：CO2＋2e－＋H2O===HCOO－＋OH－，则M是阴极，N是阳极，阳极水发生氧化反应生成氧气：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，氢离子通过阳离子膜进入中间室，甲酸根离子和氢氧根离子通过阴离子膜进入中间室，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。酸性条件下，电解时电极N上水发生氧 化反应生成氧气：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，A错误；复合电极M上二氧化碳发生还原反应，B错误；阳离子交换膜只有一种离子通过，C错误；总反应为二氧化碳和水生成甲酸和氧气，D正确。 返回 ‹#› 电解综合应用题5点“注意” (1)分清阴、阳极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极，两极反应为“阳氧阴还”。 (2)剖析离子移向，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。 (3)注意放电顺序，正确判断放电的微粒或物质。 (4)注意介质，正确判断生成物，酸性介质不出现OH－，碱性介质不出现H＋；不能想当然地认为金属作阳极，电极产物为金属阳离子。 (5)注意得失电子守恒和电荷守恒，正确书写电极反应式。 返回 ‹#› 1．(电解制备无机物)(2025·黑龙江大庆一模)在强碱中氢氧化铁可被一些氧化剂氧化为高铁酸根离子在酸性条件下氧化性极强且不稳定。采用隔膜电解法制备K2FeO4的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．隔膜为阳离子交换膜 B．由于阴极区产KOH，故电解过程 中不需要额外补充 C．Fe电极上发生的反应为Fe－6e－＋ ＋4H2O D．电路中每转移0.2 mol e－，Pt电极上理论上产生2.24 L气体(标准状况) B 返回 ‹#› 解析：B　该装置为电解池，与直流电源正极相连的Fe作阳极，碱性条件下，铁失去电子发生氧化反应生成高铁酸根离子，电极反应式为Fe－6e－＋＋4H2O，Pt作阴极，水在阴极处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2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，电解的总反应为Fe＋2H2O＋＋3H2↑。阳极区得到K2FeO4溶液，则电解时，钾离子通过阳离子交换膜从左向右移动，隔膜为阳离子交换膜，A正确；电解的总反应为Fe＋2H2O＋＋3H2↑，总反应中消耗氢氧根离子，故需要补充KOH，B错误；Fe电极上发生的反应为Fe－6e－＋＋4H2O，C正确；Pt电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，电路中每转移0.2 mol e－，产生0.1 mol H2，标准状况下的体积为2.24 L，D正确。 返回 ‹#› 2．(电有机合成)(2026·河南开封二十五中高三质检)环己烷( )是一种重要的有机溶剂。一种以苯( )为原料电化学合成环己烷的装置如图(M、N均为Pt电极)所示。下列说法错误的是(　　) A．b为直流电源的正极 B．电解一段时间后阳极区溶液中c(H＋)增大 C．M极的电极反应式为 D．若N极产生2.24 L(标准状况)气体，则电 路中转移0.2 mol电子 D 返回 ‹#› 解析：D　由苯生成环己烷加氢发生还原反应，则M极为阴极，N极为阳极，则b为直流电源的正极，A正确；阳极电解水，生成O2，H＋移向M极，但消耗水，体积减小，HClO4浓度增大，c(H＋)增大，B正确；M极发 生还原反应，其电极反应式为 ，C正确；N极产生的是O2，产生2.24 L(标准状况)即0.1 mol O2，转移0.4 mol电子，D错误。 返回 ‹#› 3．(电解除污)(2025·广东惠州大亚湾普高一模)一种新型电解池如图所示，可实现废水中硝酸根离子制氨和硫化氢制硫的双污染物的升级回收利用。下列说法错误的是(　　) A．a为电源正极，电极Ⅰ发生氧化反应 B．阴极的电极反应式：＋8e－＋7H2O ===NH3·H2O＋9OH－ C．若处理含4 mol H2S的废水，理论上交换 膜通过8 mol OH－ D．电解一段时间后，阳极附近的溶液pH不变 D 返回 ‹#› 解析：D　由题图可知，电极Ⅰ上硫化氢失电子生成硫，则电极Ⅰ为阳极，电极Ⅱ为阴极，硝酸根离子得电子生成一水合氨，电极反应式为＋8e－＋7H2O===NH3·H2O＋9OH－。电极Ⅰ为阳极，a为电源正极，电极Ⅰ发生氧化反应，A正确；由以上分析可知，B正确；若处理含4 mol H2S的废水，则电路中转移8 mol电子，理论上阴离子交换膜通过8 mol OH－，C正确；阳极的电极反应式为H2S－2e－===S＋2H＋，每生成1 mol S，有2 mol OH－经过阴离子交换膜到达阳 极区，并与氢离子结合生成水，则电解一段时间后，阳极附近的溶液中H2S浓度减小，pH增大，D错误。 返回 ‹#› 4．(电解提纯)科学家采用电渗析法提纯乳清 (富含NaCl的蛋白质)，有价值的蛋白质回收率达到98%。工作原理如图所示。 返回 ‹#› 下列说法错误的是(　　) A．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜 B．膜1、膜2孔径不大于半透膜孔径 C．a极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ D．每转移2 mol电子，理论上乳清质量减少58.5 g D 返回 ‹#› 解析：D　a极区的稀氢氧化钠溶液变为浓氢氧化钠溶液，说明a极区生成了氢氧化钠，即钠离子通过膜1向a极区迁移，膜1为阳离子交换膜，同理，氯离子通过膜2向b极区迁移，膜2为阴离子交换膜，A正确；提纯蛋白质，不能让蛋白质(胶体粒子)通过膜1、膜2，所以膜1、膜2孔径应不大于半透膜孔径，B正确；a极为阴极，发生还原反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C正确；每转移2 mol电子， 结合电极反应和电荷守恒可知，理论 上乳清减少的质量为2 mol NaCl的质 量，即质量减少117 g，D错误。 返回 ‹#› 5．(电解储能)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质，研发了一种无需离子交换膜的新型氯流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是(　　) A．充电时电极b是阴极 B．放电时NaCl溶液的pH减小 C．放电时NaCl溶液的浓度增大 D．每生成1 mol Cl2，电极a质量 理论上增加23 g C 返回 ‹#› 解析：C　由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，作阴极，则电极b是阳极，A错误；放电时电极反应和充电时相反，则放电时负极反应为Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋，正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，反应后Na＋和Cl－浓度都增大，则放电时NaCl溶液的pH不变、浓度增大，B错误，C正确；充电时阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为NaTi2(PO4)3＋2Na＋ ＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失电子守恒可知，每生成1 mol Cl2，电极a质量理论上增加23 g·mol-1×2 mol＝46 g，D错误。 返回 ‹#› 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 1 2 (建议用时：45分钟　满分：50分) 一、选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1．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 限时规范 训练39 C 返回 ‹#› 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 1 2 解析：C　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， 电极反应式中不会出现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，其质量为12.8 g，D错误。 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2．(2025·广东佛山模拟)通过电解含锰废水可回收Mn、MnO2和H2SO4产品，其工作原理如图，下列说法不正确的是(　　) A．惰性电极a连接电源的负极 B．膜X类型为阳离子交换膜 C．Ⅲ室发生的电极反应： Mn2+－2e－＋2H2O===MnO2＋4H＋ D．当电路中通过1 mol电子时，从 溶液中回收锰元素的质量为55 g B 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 解析：B　由图可知，在Ⅰ室中Mn2+得到电子生成Mn，电极反应式为Mn2+＋2e－===Mn，故惰性电极a是阴极，连接电源负极，A正确；通过电解含锰废水可回收Mn、MnO2和H2SO4产品，惰性电极a是阴极，在Ⅰ室中Mn2+得到电子生成Mn，由电荷守恒可知，多余的通过膜X进入Ⅱ室得到H2SO4产品，膜X类型为阴离子交换膜，B错误；惰性电极b是阳极，Mn2+在阳极失去电子生成MnO2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为Mn2+－2e－＋2H2O=== MnO2＋4H＋，C正确；由阴、阳两极的电极反应式可知，转移1 mol电子时，生成0.5 mol Mn和0.5 mol MnO2，所以从溶液中回收锰元素的质量为1 mol×55 g·mol-1＝55 g，D正确。 返回 ‹#› 2 3 1 4 5 6 7 8 9 10 12 11 3．(2025·四川成都模拟)某化学小组构想用电化学原理回收空气中二氧化硫中的硫，同时将地下水中的硝酸根离子进行无害化处理，工作原理示意图如下。下列有关说法错误的是(　　) A．Mg电极为负极，Pt1为阳极 B．乙池中在Pt1电极上发生 还原反应 C．碳纳米管析出硫的电极反应 为SO2＋4e－===S＋2O2- D．Pt2电极上可能产生H2，周围 pH增大 B 返回 ‹#› 2 3 1 4 5 6 7 8 9 10 12 11 解析：B　由题图可知，甲池为原电池，镁为负极，碳纳米管为正极，乙池为电解池，Pt1为阳极，A正确；乙池为电解池，Pt2为阴极，硝酸根离子在Pt2电极上得电子生成氮气，发生还原反应，B错误；碳纳米管为正极，电极反应为SO2＋4e－===S＋2O2-，C正确；Pt2为阴极，硝酸根离子得电子生成氮气和氢氧根离子，水也可能放电生成氢气和氢氧根离子，周围pH增大，D正确。 返回 ‹#› 2 3 4 1 5 6 7 8 9 10 12 11 4．(2026·江苏常州高三月考)硫酸工业中用Na2SO3溶液吸收尾气中的SO2，吸收后的NaHSO3和Na2SO3混合溶液pH＝6，进行电解再生Na2SO3并制取硫酸的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．a为阳离子交换膜，b为阴离子交换膜 B．阴极区发生的电极反应是 ＋H2↑ C．电解过程中，阳极区溶液的pH降低 D．外电路中每通过1 mol e－，阳极区溶 液增重49 g D 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 11 1 解析：D　装置中电解NaHSO3和Na2SO3混合溶液，阴极区发生反应＋2e－===H2↑＋，Na＋通过a膜移向阴极，阴极区产生Na2SO3；阳极区和被氧化和通过b膜进入阳极区，最终生成硫酸。a为阳离子交换膜，使Na＋通过，b为阴离子交换膜，使和通过，A正确；根据分析，B正确；电解过程中，阳极区和被氧化得到硫酸，溶液的pH降低，C正确；和通过b膜进入阳极区，发生反应＋2H＋、＋3H＋， 故转移1 mol e－时，阳极区溶液增重并 不是0.5 mol硫酸的质量，D错误。 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 7 8 9 10 12 11 5．(2026·广东广州高三期中)我国科学家开发出了一种Zn-NO电池系统，该电池在对外供电的同时合成了氨，其工作原理如图所示。已知：放电时，Zn反应后生成ZnO；双极膜中间的H＋和OH－可通过双极膜，而两端隔室中的离子被阻挡不能进入双极膜中。下列叙述不正确的是(　　) A．Zn/ZnO电极为负极，放电时发生氧化反应 B．总反应为2NO＋5Zn＋3H2O===2NH3 ＋5ZnO C．双极膜中的OH－向左移动，H＋向右移动 D．负极区溶液pH不变 D 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 7 8 9 10 12 11 解析：D　该装置为原电池，Zn为活泼金属作负极，Zn失电子发生氧化反应，A正确；负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，正极反应式为NO＋5e－＋4H2O===NH3＋5OH－，总反应为2NO＋5Zn＋3H2O===2NH3＋5ZnO，B正确；原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则OH－向左侧负极移动，H＋向右侧正极移动，C正确；负极发生反应：Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O， 同时每消耗1 mol OH－，有1 mol OH－从双 极膜进入负极区，n(OH－)不变，但生成了 H2O，所以OH－浓度减小，pH降低，D错误。 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 12 11 6．用惰性电极电解法制备硼酸的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是 (　　) A．阴极与阳极产生的气体体 积之比为1∶2 B．b极的电极反应式为2H2O －2e－===O2↑＋4H＋ C．产品室中发生的反应是 B(OH)3＋ D．每增加1 mol H3BO3产品，NaOH溶液增重22 g D 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 7 8 9 10 12 11 解析：D　由题图可知，b极为阳极，电解时阳极上水失电子发生氧化反应生成O2和H＋，a极为阴极，电解时阴极上水得电子发生还原反应生成H2和OH－，原料室中的钠离子通过阳膜进入a极室，溶液中c(NaOH)增大，原料室中过阴膜进入产品室，b极室中H＋通过阳膜进入产品室，在产品室中H＋与发生反应生成H3BO3，a、b两电极反应式分别为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－、 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，理论上每生成1 mol H3BO3产品，b极产生0.25 mol O2，a极产生0.5 mol H2，同时有1 mol Na＋从原料室迁移至a极室，NaOH溶液增重22 g。 返回 ‹#› 7 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 2 7．(2025·江西南昌模拟)我国科研工作者提出，可通过电解原理联合制备 环氧乙烷(结构简式为 )，同时处理酸性含铬废水，工作原理如图 所示。其中双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜组成，工作时内层H2O解离为H＋和OH－，并分别向两极迁移。下列说法正确的是(　　) A．膜q为阳离子交换膜 B．工作时，NaOH溶液浓度保持不变 C．N极的电极反应式为＋14H＋ －6e－===2Cr3+＋7H2O D．处理含的废水，理论 上可制得66 g环氧乙烷 D 返回 ‹#› 7 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 2 解析：D　   电极 电极反应 阴极 电极N ＋14H＋＋6e－===2Cr3+＋7H2O(C错误) 阳极 电极M C2H4＋2OH－－2e－=== ＋H2O 总反应 ＋8H＋＋3C2H42Cr3+＋3 ＋4H2O 返回 ‹#› 7 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 2 由以上分析，结合电解池中阴离子向阳极迁移可知，双极膜中OH－通过膜q向M极迁移，故膜q为阴离子交换膜，A错误；阳极生成H2O，故NaOH溶液浓度减小，B错误；由电解总反应可得关系式：～3 故处理含的废水，理论上可制得1.5 mol即66 g ， D正确。 ， 返回 ‹#› 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 2 8．(2026·黑龙江大庆高三期中)电解法制备Ni(H2PO2)2的工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　) A．h与外接电源的负极相连，g与外接电源的正极相连 B．不锈钢电极的电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑ C．膜a、c是阳离子交换膜，膜b是阴离子交换膜 D．当外电路转移4 mol电子时，电解池两极产生3 mol气体 D 返回 ‹#› 8 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 2 解析：D　电解法制备Ni(H2PO2)2，Ni电极发生氧化反应生成Ni2+，Ni作阳极，Ni2+向右移动通过膜a进入产品室，Ⅲ室中的通过膜b进入产品室，用于制备Ni(H2PO2)2，不锈钢为阴极，H2O得电子生成H2和OH－，为维持电荷守恒，同时保证产品纯度较高，Ⅲ室中的Na＋向右移动通过膜c进入Ⅳ室。电解法制备Ni(H2PO2)2，Ni发生氧化反应，Ni作阳极，g接外接电源正极，h与外接电源的负极相连，A正确；不锈钢电极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，B正确；根据分析可知，C正确；Ni电极为阳极，发生反应：Ni－2e－===Ni2+，不产生气体，不锈钢为阴极，发生反应：2H2O＋2e－ ===2OH－＋H2↑，当外电路转移4 mol电子 时，产生2 mol氢气，D错误。 返回 ‹#› 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 2 9．(2026·东北三省三校高三联考)用锂硫电池处理含有氯化铵的废水，装置如图所示，锂硫电池的工作原理为16Li＋S8 8Li2S。下列说法正确的是(　　) A.a电极与锂硫电池的正极相连 B．c、e为阴离子交换膜，d为阳离 子交换膜 C．当锂硫电池中消耗32 g硫时，N 室增加的离子总物质的量为4 mol D．出口一和出口二的物质分别为 H3PO4浓溶液、Na2SO4浓溶液 C 返回 ‹#› 9 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 2 解析：C　锂硫电池放电时，Li失去电子变为Li＋，发生氧化反应，则Li为负极，硫为正极。正极发生的电极反应为S8＋16e－＋16Li＋===8Li2S。由题图可知，M室中NH4Cl的浓度减小，向a电极室迁移，c为阳离子交换膜；N室NaCl溶液的浓度变大，可得b极区的Na＋向N室移动，M室中的Cl－向N室移动，则e为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，B错误；b电极为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Na＋迁移到了N室，则出口二的物质为浓硫酸；a电极为阴极，电极反应式可认为先发生2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，生成的OH－与H3PO4反应，同时M室的迁移至N室，则出口一的物质不是H3PO4浓溶液，D错误；a电极为阴极，应与锂硫电池的负极相连，A错误；根据正极电极反应式可知，S8～16 e－，则消耗32 g硫时，转移2 mol电子，则会有2 mol Na＋和2 mol Cl－向N室移动，N室增加的离子总物质的量为4 mol，C正确。 返回 ‹#› 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 10．(2025·湖南永州模拟)相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池，当盐溶液浓度相等时停止放电。如图所示装置是利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH。下列说法错误的是(　　) A.a为电解池的阴极 B．电池放电过程中，Cu(2)电极 上的电极反应式为Cu－2e－===Cu2+ C．当电路中转移2 mol电子时 通过膜d向右移动 D．电池从开始工作到停止放电， 电解池理论上可制得120 g NaOH D 返回 ‹#› 10 12 11 1 3 4 5 6 7 8 9 2 解析：D　由于电解池可以制得O2、H2、H2SO4和NaOH，根据电解池装置分析可知，左边得到NaOH和H2，右边得到O2、H2SO4，则a为阴极，b为阳极，则Cu(2)为负极，Cu(1)为正极。a为电解池的阴极，A正确；电池放电过程中，Cu(2)为负极，则负极上的电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，B正确；当电路中转移2 mol电子时，阳极区生成2 mol H＋，要使溶液呈电中性，则有1 mol 通过膜d向右移动，C正确；电池放电过程中，Cu(2)的电极反应式为Cu－2e－===Cu2+，Cu(1)的电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu，反应前原电池左边硫酸铜物质的量为5 mol，右边硫酸铜的物质的量为1 mol，则电池停止放电时，原电池左右两室中硫酸铜的物质的量均为3 mol，右侧有2 mol Cu2+生成，则转移4 mol电子，电解池阴极室生成4 mol OH－，4 mol Na＋迁移至阴极室，即可制得160 g NaOH，D错误。 返回 ‹#› 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 二、非选择题：本题共2小题。 11．(10分)(2026·福建福州高三段考)用如图所示装置进行实验。 、 (1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是________(填字母)。 A．铝　　 B．石墨　　　 C．银　　 D．铂 返回 ‹#› 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 (2)实验过程中，Zn2+________(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动，电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量________(填“增加”“减少”或“不变”，下同)，甲池的________。 (3)N极发生反应的电极反应式为__________________________， 滤纸上能观察到的现象有_________________________。 (4)若用上图装置中的原电池，铂作电极电解某金属氯化物MCln的水溶液，当阳极产生a mol气体时，阴极析出m g金属，则金属M的相对原子质量是________。 返回 ‹#› 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 解析：(1)在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，不能代替铜。(2)原电池放电时，阳离子向正极移动，Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中Cu2+＋2e－===Cu，其溶液中的离子转换为Cu2+―→Zn2+，摩尔质量M(Cu2+)<M(Zn2+)，乙池溶液的总质量增加。阳离子交换膜只允许阳离子通过，两池中不变。(3)N电极连接原电池负极，所以是电解池的阴极，阴极上H2O得电子发生还原反应，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极上铁失电子生成亚铁离子，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁被氧气氧化生成氢氧化铁，所以滤纸上有红褐色斑点产生。(4)用铂作电极电解氯化物水溶液，阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极反应为Mn＋＋ne－===M，产生a mol Cl2时，转移2a mol电子，则金属M的相对原子质量是。 返回 ‹#› 11 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 2 答案：(1)A　(2)从左向右　增加　不变 (3)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－　滤纸上有红褐色斑点产生　(4) 返回 ‹#› 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 12．(10分)(2026·河南洛阳高三月考)如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5% NaOH溶液、足量CuSO4溶液和100 g 10% K2SO4溶液，电极均为石墨电极。 (1)接通电源，一段时间后，测得丙中K2SO4溶液的质量分数为10.47%，乙中c电极质量增加。则： ①电源的N端为________极； ②电极b上发生的电极反应为___________； ③计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积为________L； ④电解前后丙中溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)乙装置中如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行？________(填“能”或“不能”)，原因是_________________________。 返回 ‹#› 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 解析：(1)①接通电源一段时间后，乙中c电极质量增加，说明c电极表面析出Cu，则该电极为阴极，从而推知M端为电源的负极，N端为电源的正极。②电极b为阳极，用惰性电极电解NaOH溶液相当于电解水，阳极上OH－放电生成O2，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O。③用惰性电极电解K2SO4溶液相当于电解水，设电解过程中消耗水的质量为x g，据电解前后溶质的质量不变可得：100 g×10%＝(100－x)g×10.47%，解得x≈4.5，则电解过程中消耗水的物质的量为＝0.25 mol，转移电子的物质的量为0.5 mol，故电极b上生成的O2在标准状况下的体积为V(O2)＝0.5 mol×22.4 L·mol-1＝2.8 L。④丙中用惰性电极电解K2SO4溶液相当于电解水，电解过程中c(K2SO4)增大，但溶液的pH不变。(2)当电解过程中铜全部析出时，CuSO4溶液变为H2SO4溶液，可继续电解H2SO4溶液，相当于电解水。 返回 ‹#› 12 1 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 答案：(1)①正　②4OH－－4e－===O2↑＋2H2O　③2.8　④不变　(2)能　CuSO4溶液变为H2SO4溶液，可继续电解H2SO4溶液，实质为电解水 返回 ‹#› 第39讲　多池、多室的电化学装置 点击进入WORD文档 按ESC键退出全屏播放 返回 ‹#› $