第06讲 多池串联、隔膜多室及相关计算 -2026年暑假新高二化学自学提升讲义（全国通用）

第06讲 多池串联、隔膜多室及相关计算 学习目标 1、掌握原电池、电解池串联装置的分析及计算。 2、理解离子交换膜在电化学装置中的作用，能够进行综合计算。 知识导图 新知精讲 【知识点1】多池串联电化学装置 一、多池串联电化学装置的分析 （1）有外接电源——外接电源与电解池的串联：所有都为电解池，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。 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。 甲为电镀池，乙、丙均为电解池。 （2）无外接电源——直接判断：非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。 A为原电池，B为电解池 （3）无外接电源——根据电池中的电极材料和电解质溶液判断： 原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，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。 A为电解池，B为原电池 二、多池串联装置的综合计算 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点： ①串联电路中各支路电流相等； ②并联电路中总电流等于各支路电流之和。 在此基础上分析处理其他各种数据。 图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。 【典例分析】 【例1】如图所示，甲池总反应式为，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 C．甲池溶液的pH增大，乙池溶液的pH减小 D．当甲池中消耗3.2 g时，乙池中理论上最多产生12.8 g铜 【例2】一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法错误的是 A．电极丁的反应式为-e-= B．气体X为氢气，电极乙附近溶液的pH减小 C．KOH溶液的质量分数：c%>a%>b% D．有0.5molO2反应时，电解池中理论上有2mol生成 【例3】电化学原理在化学工业中有着广泛应用。某电化学装置如图所示，甲池为甲烷燃料电池。 回答下列问题： (1)①甲池中Pt(Ⅱ)电极是_______(填“正”或“负”)极，电极的电极反应式为______。 ②f的化学式为_______，生成c的电极反应式为____________________________，当甲池消耗1molb时，理论上通过交换膜的质量为_______g。 (2)将甲池与丙池相连，若在铁上镀锌，X电极为锌电极，A溶液为溶液，则铁电极上发生_____________________(填“氧化”或“还原”)反应，电镀中X电极与铁电极质量变化值理论上_______(填“相等”或“不相等”)。 (3)若丙池中A为NaOH，可制取新型水处理剂，写出铁电极的电极反应式：____。 【知识点2】常见的离子交换膜 1．离子交换膜的含义 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。 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。如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯，防止与阴极产生的H2混合发生爆炸。 ②能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．离子交换膜的种类及作用 ①阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过。 阳离子透过阳离子交换膜原电池正极(或电解池的阴极) 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区 ②阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过。 阴离子透过阴离子交换膜电解池阳极(或原电池的负极) 以Pt为电极电解淀粉­KI溶液 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：2I－－2e－===I2 阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O ③质子交换膜：只允许H＋和水分子通过，不允许其他阳离子和阴离子透过。 H＋透过质子交换膜原电池正极(或电解池的阴极) 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋ 阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 ④双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源。 4、隔膜多室电化学装置的分析 多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到物质制备、浓缩、净化、提纯的目的。 “隔膜”电解池的解题步骤： 第一步：分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步：写出电极反应式，判断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：分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜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。 例如，利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。 阴极的NO被还原为NH：NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，NH通过阳离子交换膜进入中间室； 阳极的NO被氧化为NO：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，NO通过阴离子交换膜进入中间室。 根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。 【典例分析】 【例1】研究表明以为氮源电解可直接制备，原理如图所示。 下列有关说法正确的是 A．电极上发生还原反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．电解一段时间后，阴极区溶液不变 D．若转移电子，可获得标准状况下 【例2】目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一、某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质溶液分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．正极电解质溶液呈碱性 B．放电时，锌板上发生的电极反应为 C．放电时，每转移1mol电子，中间腔室内的溶液中将增加1molNaCl D．储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的负极 【例3】回答下列问题 (1)用惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应式为_______。 (2)爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为，放电时正极的电极反应式为___________________________________；充电时，Fe电极应为外接电源的_______极相连。 (3)利用N2H4(l)燃料电池(产物均为环境友好物质)电解AgNO3溶液并制备，装置如下图所示(C1∼C5均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)。 ①工作时，甲装置C1电极为_______(填“正”“负”“阳”或“阴”)极，电极反应式为_______。 ②工作时，乙装置中向_______(填“C3”或“Ag”)极移动。 ③若乙装置中溶液体积为400 mL，当电极质量增加4.32 g时，溶液pH约为_______。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，AgNO3溶液浓度将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 ④丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是_______(填“阳离子”“阴离子”或“质子”)交换膜。 ⑤若甲装置C2电极上消耗标准状况下2.24 L的O2，理论上丙装置阳极室溶液质量减少_______g。 课后精练 1．微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液作模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 A．b极每生成1molH2，模拟海水理论上除盐58.5g B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 C．负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+ D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1 2．如图，甲池的总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O。下列说法不正确的是 A．甲池中每消耗2mol CH3OH，电解液中通过12mol电子 B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO固体能使CuSO4溶液恢复原浓度 C．反应一段时间后，丙池中会产生白色沉淀且不会溶解 D．反应一段时间后，甲、乙两池pH均减小 3．以连二硫酸根为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示，下列说法不正确的是 A．阴极区的电极反应式为： B．每处理1molNO电解池右侧质量减少32g C．吸收柱中的反应为： D．B是质子交换膜 4．如图所示，甲池的总反应式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，石墨电极上的反应为：4OH- - 4e- = O2 + 2H2O B．甲池和乙池中溶液的pH均减小 C．甲池中负极反应式为2NH3-6e-=N2+6H+ D．当甲池中消耗1.7 g NH3时，乙池中理论上最多产生6.4g固体 5．利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化，左侧装置为浓差电池。浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。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．乙室的Ag电极电势高于甲室 C．石墨1电极的反应为 D．当乙室Ag电极的质量增加21.6 g时，理论上NaCl溶液减少11.7 g NaCl 6．一种由催化剂电极和金属铝电极组装的电池示意图如图，该电池可将污水中的还原为。下列说法错误的是 A．放电时负极反应为 B．放电时正极区溶液的增大 C．理论上每还原，电路中转移 D．理论上每还原，负极区溶液质量增加225g 7．我国科学家设计可同时实现制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。 下列说法错误的是 A．电极a的反应式： B．电极b的反应式： C．每生成，有1 mol NaCl发生迁移 D．离子交换膜分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜 8．一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示，电解质溶液呈酸性，该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是 A．电池工作时，的迁移方向为“缺氧阴极”→“厌氧阳极”和“好氧阴极”→“厌氧阳极” B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小 C．“好氧阴极”存在反应： D．“厌氧阳极”区质量减少14.4 g时，该电极输出电子1.2 mol 9．“浓差电池”是一种利用物质的浓度差产生电势的装置(已知Ag+浓度越大，氧化性越强)。利用如下浓差电池装置为制备次磷酸(H3PO2)提供电能，其工作原理如图所示。 下列说法错误的是 A．甲室的Ag电极电势低于乙室 B．b、d为阳离子交换膜，c为阴离子交换膜 C．导线上每通过，甲室溶液质量减少34.0g D．N室电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，溶液pH升高 10．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。下列有关判断正确的是 A．甲池为原电池，乙池中A（石墨）电极上发生还原反应析出银单质 B．电池工作一段时间后，甲池的pH会增大（忽略溶液体积变化） C．若将CuCl2溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，丙池中溶液的pH将增大 D．当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中至少需通入消耗0.28 L O2 11．某同学设计如下电化学串联装置图，反应起始从装置甲右侧打开止水夹，通入一定时间b气体后，关闭止水夹，串联电化学装置亦会继续运行，可见丙装置湿润红色布条褪色，回答下列问题。 (1)甲装置中a极的电极反应方程式：______。 (2)乙装置中，总反应的化学方程式是______。 (3)丙装置中使红色布条褪色的具体物质的结构式为______。 (4)丁装置为电解精炼粗铜装置，当c极质量______(填“增加”或“减少”)12.8g时，装置乙中产生气体的总物质的量为______，装置戊中电解质溶液质量减少______。 12．在如图所示实验装置中，A、B试管中的电极为多孔的惰性电极，C、D为两个铂夹，夹在被溶液浸湿的滤纸上，滤纸的中间部位滴有溶液，电源有a、b两极。若将A、B试管中充满KOH溶液后倒立于盛装KOH溶液的水槽中，切断，闭合。回答下列问题： (1)切断，闭合，该装置工作时，若电源为铅酸蓄电池，则： ①b极应与铅酸蓄电池的___________(填“”或“Pb”)电极相连，此时a极上的电极反应式为___________。 ②一段时间后，B试管中产生的物质为___________(填化学式)。 ③左侧工作室中的往___________(填“A”或“B”)试管迁移。 ④一段时间后，左侧工作室溶液 ___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ⑤在溶液浸湿的滤纸中D处可观察到的现象为___________。 (2)电解一段时间后，A、B试管中均有气泡包围电极。此时切断，闭合，可观察到电流计的指针往___________(填“左”或“右”)偏转，原因为___________。 13．认识和研究化学能与电能相互转化的原理和规律具有极其重要的意义。回答下列问题： Ⅰ、利用新型镁锂双离子二次电池甲池作电源同时电解乙池和丙池。 (1)放电时，向_____(填“极”或“极”)移动；甲池中正极的电极反应式为_____。 (2)电解一段时间后，乙池中溶液的将_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)丙池发生电解反应的总离子方程式为_____。 Ⅱ、在直流电源作用下，双极膜中间层中的解离为和。某技术人员利用双极膜膜、膜和离子交换膜高效制备和，工作原理如图所示： (4)①膜、、、需选用阳离子交换膜的是_____。 ②当电路中转移时，整套装置将制得_____。 Ⅲ、人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。 (5)电解结束后，与电解前相比，阴极室溶液的_____填“增大”“减小”或“不变”。 (6)若从装置中共收集到气体标准状况，则左侧溶液质量变化_____忽略气体的溶解。 14．Ⅰ． (1)甲池通入乙烷()一极的电极反应式_______。 (2)若A是硫酸铜溶液，X和Y是惰性电极，插入100 mL硫酸铜溶液中，请写出乙池的电解总反应化学方程式_______。 (3)若A是溶液，想要在铁制钥匙表面镀上一层金属银，则X电极的材料是____。 Ⅱ．四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成()，工作原理如图(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)。 (4)装置中d为_______交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)，b极的电极反应式为_______。 (5)NaOH溶液的浓度大小关系：m_______n(填“>”、“<”或“=”)。若两极共产生67.2 L气体(标准状况下)，则制备的质量_______g。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第06讲 多池串联、隔膜多室及相关计算 学习目标 1、掌握原电池、电解池串联装置的分析及计算。 2、理解离子交换膜在电化学装置中的作用，能够进行综合计算。 知识导图 新知精讲 【知识点1】多池串联电化学装置 一、多池串联电化学装置的分析 （1）有外接电源——外接电源与电解池的串联：所有都为电解池，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。 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。 甲为电镀池，乙、丙均为电解池。 （2）无外接电源——直接判断：非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。 A为原电池，B为电解池 （3）无外接电源——根据电池中的电极材料和电解质溶液判断： 原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，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。 A为电解池，B为原电池 二、多池串联装置的综合计算 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点： ①串联电路中各支路电流相等； ②并联电路中总电流等于各支路电流之和。 在此基础上分析处理其他各种数据。 图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。 【典例分析】 【例1】如图所示，甲池总反应式为，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 C．甲池溶液的pH增大，乙池溶液的pH减小 D．当甲池中消耗3.2 g时，乙池中理论上最多产生12.8 g铜 【答案】D 【详解】甲池为碱性燃料电池，左侧电极为负极，负极反应为 ，右侧电极为正极，正极反应为 ，KOH 被稀释，pH 减小。乙池为电解 溶液，石墨为阳极，Ag为阴极，总反应为 ，溶液酸性增强，pH 减小。 A．根据上述分析，乙池中 Ag 电极是阴极。在电解 溶液时，阴极优先发生 ，而不是 ，因为 的氧化性强于 ，因此，Ag 电极上析出的是 Cu，而不是气体，A错误； B．甲池是碱性环境（KOH 溶液），负极反应中不能出现 ，正确的负极反应为：，B错误； C．由分析可知，甲池为碱性燃料电池，左侧电极为负极，负极反应为 ，右侧电极为正极，正极反应为 ，KOH 被稀释，pH 减小，乙池中总反应为 ，反应生成 ，溶液酸性增强，pH 减小，C错误； D．3.2 g 的物质的量为：，根据负极反应 ，每消耗 1 mol ，转移 4 mol 电子。因此，0.1 mol 转移的电子数为：，在乙池中，阴极反应为 ，每转移 2 mol 电子，生成 1 mol Cu，因此，转移 0.4 mol 电子时，生成 Cu 的质量为：，D正确； 故选D。 【例2】一种将燃料电池与电解池组合制备KMnO4的装置如图所示(电极甲、乙、丙、丁均为惰性电极)。该装置工作时，下列说法错误的是 A．电极丁的反应式为-e-= B．气体X为氢气，电极乙附近溶液的pH减小 C．KOH溶液的质量分数：c%>a%>b% D．有0.5molO2反应时，电解池中理论上有2mol生成 【答案】C 【详解】由信息可知，左边装置为氢氧燃料电池，电极甲为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电极乙为负极，电极反应为：H2+2OH--2e-=2H2O；右边装置为制备的电解池，电极丁为阳极，电极丁的电极反应式为-e-=，电极丙为阴极，电极反应为：2H++2e-=H2； A．在燃料电池中，氧气作正极，所以通入空气的极是正极，电极丁是阳极，失去电子转化为，电极反应式为：-e-=，A正确； B．通入燃料的极是负极，电极乙是负极，丙电极是阴极，氢气在负极发生失去电子的氧化反应，电极反应式为H2－2e－+2OH－＝2H2O，因此电极乙附近溶液的pH减小，B正确； C．燃料电池中的离子膜只允许阳离子通过，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH-，所以反应后氢氧化钾的浓度升高，即c%大于b%，负极消耗氢氧根离子，所以b%＞a%，得到c%＞b%＞a%，C错误； D．电极甲为正极，电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，有0.5molO2反应时，转移2mol电子，根据-e-=，电解池中理论上有2mol生成，D正确； 故答案选C。 【例3】电化学原理在化学工业中有着广泛应用。某电化学装置如图所示，甲池为甲烷燃料电池。 回答下列问题： (1)①甲池中Pt(Ⅱ)电极是_______(填“正”或“负”)极，电极的电极反应式为______。 ②f的化学式为_______，生成c的电极反应式为____________________________，当甲池消耗1molb时，理论上通过交换膜的质量为_______g。 (2)将甲池与丙池相连，若在铁上镀锌，X电极为锌电极，A溶液为溶液，则铁电极上发生_____________________(填“氧化”或“还原”)反应，电镀中X电极与铁电极质量变化值理论上_______(填“相等”或“不相等”)。 (3)若丙池中A为NaOH，可制取新型水处理剂，写出铁电极的电极反应式：____。 【答案】(1)正 NaOH 92 (2)还原 相等 (3) 【详解】根据乙池中向右边移动可知，乙池右侧为阴极，左侧为阳极，因此甲池中为负极，为正极。 （1）①甲池为甲烷燃料电池，通入的为负极，通入（或空气）的为正极。（负极）上，在碱性条件下被氧化为，电极反应式； ②乙池中，左侧石墨电极连接燃料电池正极，为阳极，右侧为阴极。阴极（右侧）反应：，因此生成的为；阳极（左侧）反应：，因此生成的为，电极反应式为；当甲池消耗时，电路中转移电子。乙池中，为维持电荷平衡，每转移电子，有通过离子交换膜移向阴极，因此转移电子时，通过交换膜的物质的量为，质量为； （2）铁上镀锌时，镀层金属作阳极（电极），镀件铁作阴极。铁电极（阴极）上，溶液中的得电子生成，发生还原反应。电镀过程中，阳极（电极）溶解的与阴极（铁电极）析出的物质的量相等，因此两电极的质量变化值理论上相等； （3）丙池中为溶液，铁电极为阳极，被氧化为，电极反应式。 【知识点2】常见的离子交换膜 1．离子交换膜的含义 离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液里的离子具有选择透过能力的高分子膜。 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。如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯，防止与阴极产生的H2混合发生爆炸。 ②能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3．离子交换膜的种类及作用 ①阳离子交换膜：只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过。 阳离子透过阳离子交换膜原电池正极(或电解池的阴极) 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区 ②阴离子交换膜：只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过。 阴离子透过阴离子交换膜电解池阳极(或原电池的负极) 以Pt为电极电解淀粉­KI溶液 阴极：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 阳极：2I－－2e－===I2 阴极产生的OH－移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH－===IO＋5I－＋3H2O ③质子交换膜：只允许H＋和水分子通过，不允许其他阳离子和阴离子透过。 H＋透过质子交换膜原电池正极(或电解池的阴极) 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：CH3COOH－8e－＋2H2O===2CO2↑＋8H＋ 阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 ④双极膜：由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源。 4、隔膜多室电化学装置的分析 多室电解池是利用离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到物质制备、浓缩、净化、提纯的目的。 “隔膜”电解池的解题步骤： 第一步：分清隔膜类型。即交换膜属于阳膜、阴膜或质子膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过隔膜。 第二步：写出电极反应式，判断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：分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜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。 例如，利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。 阴极的NO被还原为NH：NO＋5e－＋6H＋===NH＋H2O，NH通过阳离子交换膜进入中间室； 阳极的NO被氧化为NO：NO－3e－＋2H2O===NO＋4H＋，NO通过阴离子交换膜进入中间室。 根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3，补充适量NH3可以使电解产生的HNO3转化为NH4NO3。 【典例分析】 【例1】研究表明以为氮源电解可直接制备，原理如图所示。 下列有关说法正确的是 A．电极上发生还原反应生成 B．通过质子交换膜从右室移向左室 C．电解一段时间后，阴极区溶液不变 D．若转移电子，可获得标准状况下 【答案】C 【详解】A．电极a上转化为，N元素化合价升高，失电子发生氧化反应，A错误； B．电解池中阳离子向阴极移动，右侧电极为阴极，因此从左室移向右室，B错误； C．阴极反应为，电路中每转移电子，阴极生成，同时有从阳极通过质子交换膜迁移到阴极，二者中和生成水，阴极区浓度不变，pH不变，C正确； D．生成1 mol 转移2 mol电子，转移1 mol电子时生成0.5 mol ，标准状况下体积为11.2 L，D错误； 故答案选C。 【例2】目前锌铁液流电池是电化学储能的热点技术之一、某酸碱混合锌铁液流电池的两极电解质溶液分别呈酸性和碱性，其工作原理如图所示。下列有关说法正确的是 A．正极电解质溶液呈碱性 B．放电时，锌板上发生的电极反应为 C．放电时，每转移1mol电子，中间腔室内的溶液中将增加1molNaCl D．储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的负极 【答案】C 【详解】根据图示可知：放电时：锌板为负极，Zn失去电子，发生氧化反应；碳纸为正极，Fe3+得电子，发生还原反应；充电时，锌板为阴极，得电子，发生还原反应，碳纸为阳极，Fe2+失去电子，发生氧化反应，据此分析解答。 A．根据上述分析可知：碳纸为正极，由于Fe3+、Fe2+与碱性溶液中的OH-会反应产生Fe(OH)3、Fe(OH)2沉淀而不能大量存在，而碳纸附近溶液中含有大量Fe3+、Fe2+，应该为酸性溶液，A正确； B．根据图示可知放电时，锌板为负极，锌板上Zn失去电子发生氧化反应，发生的电极反应为：，B错误； C．放电时负极反应为，正极反应为Fe3++e-=Fe2+，当反应转移1 mol电子时，左侧负极附近的溶液中阴离子负电荷数目减少1 mol，右侧正极附近溶液中阳离子的正电荷数目减少1 mol，为维持电荷守恒，就会有1 mol Na+通过阳离子交换膜进入中间腔室内；右侧有1 mol Cl-通过阴离子交换膜进入中间腔室内，导致中间腔室内的溶液中将增加1 mol NaCl，C正确； D．放电时碳纸电极为正极，则在储能时，应将该电池的碳纸电极连接外接电源的正极作阳极，发生氧化反应，D错误； 故合理选项是C。 【例3】回答下列问题 (1)用惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应式为_______。 (2)爱迪生蓄电池在充电和放电时发生的反应为，放电时正极的电极反应式为___________________________________；充电时，Fe电极应为外接电源的_______极相连。 (3)利用N2H4(l)燃料电池(产物均为环境友好物质)电解AgNO3溶液并制备，装置如下图所示(C1∼C5均为石墨电极，假设各装置在工作过程中溶液体积不变)。 ①工作时，甲装置C1电极为_______(填“正”“负”“阳”或“阴”)极，电极反应式为_______。 ②工作时，乙装置中向_______(填“C3”或“Ag”)极移动。 ③若乙装置中溶液体积为400 mL，当电极质量增加4.32 g时，溶液pH约为_______。若将乙装置中两电极调换，一段时间后，AgNO3溶液浓度将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 ④丙装置中K、M、L为离子交换膜，其中M膜是_______(填“阳离子”“阴离子”或“质子”)交换膜。 ⑤若甲装置C2电极上消耗标准状况下2.24 L的O2，理论上丙装置阳极室溶液质量减少_______g。 【答案】(1) (2)NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH- 负 (3)负 C3 1 不变 阳离子 22.2 【详解】（1）惰性电极电解碘化钾溶液，阳极电极反应为碘离子失去电子发生氧化反应生成碘单质：； （2）由总反应可知，正极NiO2得电子被还原生成Ni(OH)2，电极反应式为NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-；充电时，Fe电极为阴极，电极反应式为Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，故应与外接电源的负极相连； （3）甲为燃料电池，通燃料的为负极，通氧气的为正极，故C1为负极，C2为正极；乙为电解池，C3为阳极，Ag为阴极；丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极。 ①甲为燃料电池，通燃料的为负极，工作时在碱性条件下，失去电子发生氧化反应生成对环境友好物质氮气和水，反应为， C1电极为负极； ②乙装置为电解池装置，C3为阳极，Ag为阴极；工作时，向阳极C3极移动。 ③乙装置中溶液体积为400 mL，阳极水放电生成氧气和氢离子：，阴极银离子得到电子还原为银单质：，当电极质量增加4.32 g时，反应生成0.04molAg，转移电子0.04mol，则生成0.04mol氢离子，氢离子浓度为0.1mol/L，溶液pH约为1。将乙装置中两电极调换，阳极为活性阳极：Ag- e-= Ag+，阴极反应：Ag++e-= Ag，阴阳两极得失电子相等，所以一段时间后，溶液浓度将不变； ④丙为电解池，C4为阳极，C5为阴极，阴极电极反应式为：，阴极生成带负电荷的OH-，原料室中的Na+经过M膜移向阴极室，M膜是阳离子交换膜； ⑤甲为燃料电池，通氧气的为正极，电极反应式为：，丙为电解池，C4为阳极，其电极反应式为：，阳极室中Ca2+移向产品室中，由电子得失守恒及电荷守恒，可以得出如下关系：，阳极室溶液质量减少为逸出的氯气和移向产品室的Ca2+质量之和，甲装置电极上消耗标准状况下2.24L的氧气即0.1mol，相当于减少0.2molCaCl2，故理论上丙装置阳极室溶液质量减少为22.2g。 课后精练 1．微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液作模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是 A．b极每生成1molH2，模拟海水理论上除盐58.5g B．隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜 C．负极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+ D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1 【答案】A 【详解】由图可知，a极C化合价升高，故a极为负极，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+，b极为正极，电极反应为2H++2e-=H2↑。 A．b极每生成1molH2，转移电子数为2mol，向a极和b极分别移动2mol Cl－和2mol Na＋，则模拟海水理论上可除盐117g，故A错误； B．该电池工作时，Cl－向a极移动，Na＋向b极移动，即隔膜1为阴离子交换膜，隔膜2为阳离子交换膜，故B正确； C．负极发生失去电子的氧化反应，电极反应为CH3COO-+2H2O-8e-=2CO2+7H+，故C正确； D．电池工作时负极产生CO2，正极产生H2，结合正、负极的电极反应知，一段时间后，正极和负极产生气体的物质的量之比为2∶1，故D正确； 故选A。 2．如图，甲池的总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O。下列说法不正确的是 A．甲池中每消耗2mol CH3OH，电解液中通过12mol电子 B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO固体能使CuSO4溶液恢复原浓度 C．反应一段时间后，丙池中会产生白色沉淀且不会溶解 D．反应一段时间后，甲、乙两池pH均减小 【答案】A 【详解】A．甲池中CH3OH由-2价转化为CO2中得+4价，故每消耗2mol CH3OH，电路中通过2×[+4-（-2）]=12mol电子，但电子不可能通过电解液溶液，A错误； B．甲池中投放甲醇的电极是负极，投放氧气的电极是正极，所以乙池中石墨是阳极，银极是阴极，电解时，石墨极上析出氧气，银极上析出铜，所以要想使CuSO4溶液恢复到原浓度应加入氧化物，B正确； C．反应一段时间后，丙池中会产生白色沉淀且不会溶解，两电极发生得反应分别为：左电极：2Cl--2e-=Cl2↑，右电极为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，然后阴极和阳极的产物发生反应Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓，Mg(OH)2不溶于NaOH溶液中，C正确； D．根据甲、乙两池的总反应式分别为：2CH3OH+3O2+4OH-=2+6H2O和2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4，可知反应一段时间后，甲、乙两池pH均减小， D正确； 故答案为：A。 3．以连二硫酸根为媒介，使用间接电化学法也可处理燃煤烟气中的NO，装置如图所示，下列说法不正确的是 A．阴极区的电极反应式为： B．每处理1molNO电解池右侧质量减少32g C．吸收柱中的反应为： D．B是质子交换膜 【答案】B 【详解】A．阴极发生还原反应，阴极亚硫酸氢根离子被还原为连二硫酸根，电极反应式为，故A正确； B．NO→N2，每处理1molNO转移2mol电子，电解池阳极反应为，转移2mol电子生成0.5mol氧气，根据电荷守恒，同时有2molH+移向左池，所以右池质量减少18g，故B错误； C．吸收柱中，NO被连二硫酸根还原为N2，连二硫酸根被氧化为亚硫酸氢根离子，反应为方程式为，故C正确； D．阴极消耗氢离子、阳极生成氢离子，氢离子从阳极移向阴极，所以B是质子交换膜，故D正确； 选B。 4．如图所示，甲池的总反应式为4NH3+3O2=2N2+6H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A．该装置工作时，石墨电极上的反应为：4OH- - 4e- = O2 + 2H2O B．甲池和乙池中溶液的pH均减小 C．甲池中负极反应式为2NH3-6e-=N2+6H+ D．当甲池中消耗1.7 g NH3时，乙池中理论上最多产生6.4g固体 【答案】B 【详解】甲池能自发的发生氧化还原反应而作原电池，通入氨的电极为负极，通入氧气的电极为正极，负极反应为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，正极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-，乙池为电解池，阴极电极反应为Cu2+＋2e-＝Cu、阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑。 A．该装置中甲池为原电池，通入O2的电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，电极反应式为2H2O-4e-=4H++O2↑，A错误； B．甲池总反应生成H2O，KOH溶液被稀释，OH-浓度降低，pH减小；乙池为电解池，电解CuSO4溶液时，生成硫酸、铜和氧气，溶液中H+浓度增大，pH减小，两池pH均减小，B正确； C．甲池为碱性环境（KOH溶液），负极NH3失电子生成N2，需结合OH-平衡电荷，正确反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，选项中生成H⁺不符合碱性环境，C错误； D．1.7g NH3（0.1mol）转移电子0.3mol（N从-3→0，1mol NH3转移3mol e-，乙池阴极Cu2+得电子生成Cu，根据电子守恒，生成Cu的物质的量为0.15mol，质量为9.6g，并非6.4g，D错误； 答案选B。 5．利用如下装置模拟工业上电渗析法实现海水淡化，左侧装置为浓差电池。浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池，理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。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．乙室的Ag电极电势高于甲室 C．石墨1电极的反应为 D．当乙室Ag电极的质量增加21.6 g时，理论上NaCl溶液减少11.7 g NaCl 【答案】A 【详解】该装置左侧为浓差原电池，右侧为电解池，实现海水淡化装置，甲室Ag电极发生Ag-e-=Ag+，该电极为负极，乙室的Ag电极发生Ag++e-=Ag，该电极为正极，故石墨1电极为阳极，石墨2电极为阴极，NaCl溶液中阳离子Na+移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子Cl-移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，从而模拟实现海水淡化； A．NaCl溶液中阳离子Na+移向阴极室，膜2为阳离子交换膜，阴离子Cl-移向阳极室，膜1为阴离子交换膜，A错误； B．由上述分析可知，乙室的Ag电极为正极，故电势高于甲室，B正确； C．石墨1电极为阳极，电极反应为，C正确； D．乙室的Ag电极发生Ag++e-=Ag，增加21.6g为生成的Ag的质量，物质的量为，转移电子0.2mol，理论上NaCl溶液移向阳极室的Cl-为0.2mol，移向阴极室的Na+为0.2mol，故质量减少0.2mol35.5g/mol+0.2mol23g/mol=11.7g，D正确； 答案选A。 6．一种由催化剂电极和金属铝电极组装的电池示意图如图，该电池可将污水中的还原为。下列说法错误的是 A．放电时负极反应为 B．放电时正极区溶液的增大 C．理论上每还原，电路中转移 D．理论上每还原，负极区溶液质量增加225g 【答案】D 【详解】由图可知，右侧硝酸根被还原为氨气发生还原反应，则右侧是正极区，因此左侧是负极区，发生氧化反应。 A．放电时，负极铝失去电子，在强碱条件下生成四羟基合铝酸根，电极反应式为，故A项正确； Ｂ．放电时，正极反应为，正极区溶液的碱性增强，值增大，故 B正确； Ｃ．硝酸根被还原为氨气，氮元素从正五价降低到负三价，理论上每还原，电路中转移，故C正确； Ｄ．每还原，电路中转移，由负极电极反应式可得，当电路中转移时，有铝进入负极区溶液，同时有八摩尔氢氧根从正负极区转移到负极区，质量增加，因此负极区溶液质量增加，故D错误； 则该题选D。 7．我国科学家设计可同时实现制备和海水淡化的新型电池，装置示意图如图。 下列说法错误的是 A．电极a的反应式： B．电极b的反应式： C．每生成，有1 mol NaCl发生迁移 D．离子交换膜分别是阳离子交换膜和阴离子交换膜 【答案】C 【详解】该装置为原电池，电极a上得电子生成，因此a为正极，b为负极，结合原电池原理分析： A．a为正极，酸性环境下得电子生成，电极反应为，A正确； B．b为负极，碱性环境下失电子被氧化为，电极反应，配平、环境均符合，B正确； C．生成时，转移2 mol电子。为保持溶液电中性，中间溶液中，会有移向正极、移向负极，即共有发生迁移，不是，C错误； D．原电池中阳离子向正极移动，需要通过c膜进入左室，因此c为阳离子交换膜；阴离子向负极移动，需要通过d膜进入右室，因此d为阴离子交换膜，D正确； 故选C。 8．一种双阴极微生物燃料电池装置如图所示，电解质溶液呈酸性，该装置可以同时进行硝化和反硝化脱氮。下列叙述正确的是 A．电池工作时，的迁移方向为“缺氧阴极”→“厌氧阳极”和“好氧阴极”→“厌氧阳极” B．电池工作时，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH减小 C．“好氧阴极”存在反应： D．“厌氧阳极”区质量减少14.4 g时，该电极输出电子1.2 mol 【答案】D 【详解】“厌氧阳极”(即该燃料电池的负极)上，失去电子生成和，电极反应式为；“缺氧阴极”(即该燃料电池的正极之一)上，得到电子生成，再得到电子生成，电极反应式分别为、，“好氧阴极”(即该燃料电池的正极之二)上，得到电子生成，电极反应式为，同时还能氧化生成，还可以被氧化为，离子方程式分别为、。 A．燃料电池中，阳离子由负极移向正极，电池工作时，“厌氧阳极”产生的通过质子交换膜向“缺氧阴极”和“好氧阴极”迁移，A错误； B．由分析可知，电池工作时，“缺氧阴极”上消耗的多于从“厌氧阳极”迁移过来的，且反应生成水，则减小，“缺氧阴极”电极附近的溶液pH增大，B错误； C．由题干可知，电解质溶液呈酸性，且被氧化为正确方程式为，C错误； D．“厌氧阳极”的电极反应式为，参与反应消耗，输出24 mol电子，“厌氧阳极”区质量减少，故“厌氧阳极”区质量减少14.4 g时，该电极输出电子1.2 mol，D正确； 故选D。 9．“浓差电池”是一种利用物质的浓度差产生电势的装置(已知Ag+浓度越大，氧化性越强)。利用如下浓差电池装置为制备次磷酸(H3PO2)提供电能，其工作原理如图所示。 下列说法错误的是 A．甲室的Ag电极电势低于乙室 B．b、d为阳离子交换膜，c为阴离子交换膜 C．导线上每通过，甲室溶液质量减少34.0g D．N室电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，溶液pH升高 【答案】C 【详解】A．右侧Ag+浓度高于左侧，更易得到电子，因此右侧为正极，左侧为负极，在原电池中，电势：正极>负极，则甲室的Ag电极电势低于乙室，A正确； B．右侧装置为电解池，X电极与电源的正极相连，为电解池的阳极，发生电极反应2H2O-4e-=4H++O2↑，H+透过b膜进入产品室，原料室中的透过c膜进入产品室，则b膜为阳膜、c膜为阴膜；Y电极为阴极，2H2O+2e-=2OH-+H2↑，原料室内的Na+透过d膜进入N室，则d膜为阳膜，B正确； C．导线上每通过，负极区溶液中增加0.2 mol Ag+，从正极区转移入0.2 mol NO3-，则负极区质量增加，C错误； D．N室电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，原料室内的Na+透过d膜进入N室，NaOH溶液浓度增大，pH升高 ，D正确； 故选C。 10．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流表的指针发生了偏转。下列有关判断正确的是 A．甲池为原电池，乙池中A（石墨）电极上发生还原反应析出银单质 B．电池工作一段时间后，甲池的pH会增大（忽略溶液体积变化） C．若将CuCl2溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，丙池中溶液的pH将增大 D．当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中至少需通入消耗0.28 L O2 【答案】C 【详解】甲池为原电池（燃料电池），其中Pt（CH3OH）为负极，Pt（O2）为正极。乙池和丙池串联在燃料电池上，为电解池。其中A电极和C电极连接原电池正极，为阳极；B电极和D电极连接原电池负极，为阴极。 A．根据分析，甲池为甲醇燃料电池，是原电池；乙池中A电极（石墨）为阳极，发生氧化反应，电极反应式为，不会析出银单质，A错误； B．甲池（原电池）总反应为，反应消耗OH-，溶液碱性减弱，pH减小，B错误； C．丙池若为NaCl溶液，即总反应为电解NaCl溶液：，生成NaOH，溶液pH增大，C正确； D．乙池B极析出Ag：Ag⁺+e⁻=Ag，，转移电子0.05 mol；甲池正极O2~4e⁻，，标准状况下体积0.28 L，但选项未说明标准状况，无法确定体积，D错误； 故答案选C。 11．某同学设计如下电化学串联装置图，反应起始从装置甲右侧打开止水夹，通入一定时间b气体后，关闭止水夹，串联电化学装置亦会继续运行，可见丙装置湿润红色布条褪色，回答下列问题。 (1)甲装置中a极的电极反应方程式：______。 (2)乙装置中，总反应的化学方程式是______。 (3)丙装置中使红色布条褪色的具体物质的结构式为______。 (4)丁装置为电解精炼粗铜装置，当c极质量______(填“增加”或“减少”)12.8g时，装置乙中产生气体的总物质的量为______，装置戊中电解质溶液质量减少______。 【答案】(1) (2) (3) (4)增加 0.4 mol 27g 【详解】由题干信息丙装置湿润红色布条褪色可知，说明电解池乙装置中右侧产生，则右侧为阳极，电极反应为：，左侧为阴极，电极反应为：，故装置甲中右侧(b)电极为负极，即通入，电极反应为：，左侧(a)电极为正极，电极反应为：，丙装置中淀粉溶液将变为蓝色，浸有浓溶液的棉花为吸收，装置丁中c电极为阴极，d为阳极，装置戊中X为阴极，Y为阳极，据此分析解题。 （1）甲装置中a电极为正极，电极反应为：； （2） 由分析可知，乙装置为电解池，电解质溶液为饱和氯化钠溶液，故乙装置中，总反应的化学方程式是； （3）乙装置中右侧电极产生，丙装置中使红色布条褪色的具体物质为，其结构式为； （4）丁装置为电解精炼粗铜装置，分析可知丁装置中c为阴极，用纯铜做电极，d为阳极，则c电极反应为：，故c极质量增加，则当c极质量增加即生成物质的量时，电路上转移电子，则装置乙中可产生和，故气体的总物质的量为，装置戊中的电解总反应为：，因电路中总计转移电子，故将有和从电解质溶液析出，其质量=。 12．在如图所示实验装置中，A、B试管中的电极为多孔的惰性电极，C、D为两个铂夹，夹在被溶液浸湿的滤纸上，滤纸的中间部位滴有溶液，电源有a、b两极。若将A、B试管中充满KOH溶液后倒立于盛装KOH溶液的水槽中，切断，闭合。回答下列问题： (1)切断，闭合，该装置工作时，若电源为铅酸蓄电池，则： ①b极应与铅酸蓄电池的___________(填“”或“Pb”)电极相连，此时a极上的电极反应式为___________。 ②一段时间后，B试管中产生的物质为___________(填化学式)。 ③左侧工作室中的往___________(填“A”或“B”)试管迁移。 ④一段时间后，左侧工作室溶液 ___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 ⑤在溶液浸湿的滤纸中D处可观察到的现象为___________。 (2)电解一段时间后，A、B试管中均有气泡包围电极。此时切断，闭合，可观察到电流计的指针往___________(填“左”或“右”)偏转，原因为___________。 【答案】(1) A 增大 溶液呈紫色 (2)右 生成的氢气和氧气构成了燃料电池，与氧气相连的为正极，电流计指针往正极偏转(或其他合理答案) 【详解】（1）①铅酸蓄电池的正极为，负极为。电解溶液时，根据AB两管内气体的量可知，A试管为阳极（生成），B试管为阴极（生成）。因此，b极（与A试管相连）为电源正极，应与铅酸蓄电池的电极相连。b极应与铅酸蓄电池的电极相连；a极为电源负极，B试管中的电极为电解池的阴极，铅酸蓄电池负极（）的电极反应式为：，故答案为：；； ②B试管为阴极，得电子生成，产生的物质为，故答案为：；③电解池中，阴离子向阳极移动，向A试管（阳极）迁移，故答案为：； ④电解溶液的总反应为，水被消耗，浓度增大，溶液pH增大，故答案为：增大； ⑤滤纸构成的电解池中，D极与电源正极（b极）相连，为阳极，（紫色）向阳极移动，因此D处可观察到溶液呈紫色，故答案为：溶液呈紫色； （2）切断、，闭合时，A试管中的与B试管中的构成燃料电池： A试管为正极（得电子），B试管为负极（失电子），因此电流从正极（A）流向负极（B），因此电流计指针往右偏转，故答案为：右；生成的氢气和氧气构成了燃料电池，与氧气相连的为正极，电流计指针往正极偏转。 13．认识和研究化学能与电能相互转化的原理和规律具有极其重要的意义。回答下列问题： Ⅰ、利用新型镁锂双离子二次电池甲池作电源同时电解乙池和丙池。 (1)放电时，向_____(填“极”或“极”)移动；甲池中正极的电极反应式为_____。 (2)电解一段时间后，乙池中溶液的将_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)丙池发生电解反应的总离子方程式为_____。 Ⅱ、在直流电源作用下，双极膜中间层中的解离为和。某技术人员利用双极膜膜、膜和离子交换膜高效制备和，工作原理如图所示： (4)①膜、、、需选用阳离子交换膜的是_____。 ②当电路中转移时，整套装置将制得_____。 Ⅲ、人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图。 (5)电解结束后，与电解前相比，阴极室溶液的_____填“增大”“减小”或“不变”。 (6)若从装置中共收集到气体标准状况，则左侧溶液质量变化_____忽略气体的溶解。 【答案】(1)极 (2)减小 (3) (4)a、e 2 (5)不变 (6) 【详解】（1）由分析可知，在放电时，阳离子移向正极，即Li+移向n电极；甲池中正极的电极反应式为：； （2）由分析可知，乙池中，石墨电极为阳极，电极反应式为：，则电解一段时间后，乙池中溶液的pH将减小； （3）由分析可知，丙池发生电解反应的总离子方程式为：； （4）①由分析可知，a、e选用阳离子交换膜； ②N极为阳极，电极反应式为：，当电路中转移时，阳极生成氢离子，制得；同时水解离出氢离子，制得；故整套装置将制得； （5）由分析可知，阴、阳极上产生的、的数目相等，阳极室中反应产生的通过质子交换膜进入阴极室与恰好反应生成水，所以阴极室中电解前后溶液的不变； （6）若从装置中共收集到气体标准状况，则两极共收集到的气体的物质的量为：，阳极室中发生的反应为：，阴极电极反应式为：，根据得失电子守恒可知，生成氮气和二氧化碳的物质的量均为，同时有氢离子由阳极移动到阴极，故左侧溶液质量减少：。 14．Ⅰ． (1)甲池通入乙烷()一极的电极反应式_______。 (2)若A是硫酸铜溶液，X和Y是惰性电极，插入100 mL硫酸铜溶液中，请写出乙池的电解总反应化学方程式_______。 (3)若A是溶液，想要在铁制钥匙表面镀上一层金属银，则X电极的材料是____。 Ⅱ．四甲基氢氧化铵常用作电子工业清洗剂，以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成()，工作原理如图(a、b为石墨电极，c、d、e为离子交换膜)。 (4)装置中d为_______交换膜(填“阳离子”或“阴离子”)，b极的电极反应式为_______。 (5)NaOH溶液的浓度大小关系：m_______n(填“>”、“<”或“=”)。若两极共产生67.2 L气体(标准状况下)，则制备的质量_______g。 【答案】(1) (2)2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 (3)Ag (4)阴离子 (5)> 364 【详解】Ⅰ．由图可知，甲池为原电池，乙烷通入极为负极，电极反应：，氧气通入极为正极，电极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-，乙池为电解池，X极为阳极，Y极为阴极，据此分析回答问题； Ⅱ．以四甲基氯化铵为原料，采用电渗析法合成[(CH3)4NOH]的装置中，A室中电离的Cl-通过d膜从左向右移动，则b电极为阳极，与电源正极相接，即N极为正极，d膜为阴离子交换膜，所以a电极为阴极，M为电源负极；根据NaCl的浓度变化可知：Na+通过e膜、Cl-通过d膜得到NaCl浓溶液，四甲基铵根离子通过c膜进入A室生成(CH3)4NOH，所以c、e均为阳离子交换膜，d为阴离子交换膜，据此分析解答。 【详解】（1）由图可知，甲池为原电池，乙烷通入极为负极失去电子生成碳酸根，电极反应式为：。 （2）由分析可知，X极为阳极，Y极为阴极，若A是硫酸铜溶液，X和Y是惰性电极，插入100mL硫酸铜溶液中，Cu2+在阴极得到电子生成Cu，H2O在阳极失去电子生成O2，乙池的电解总反应化学方程式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。 （3）由分析可知，X极为阳极，Y极为阴极，电镀原理是镀层金属作阳极，镀件作阴极。要在铁钥匙上镀银，铁钥匙应作阴极（极）。银（）应作阳极（极），以补充溶液中的银离子。 （4）由分析可知，装置中d为阴离子交换膜，b 极是阳极，溶液中的失去电子生成氧气，电极反应式为。 （5）由分析可知，b 极（阳极）消耗生成和水，同时移出该区域，导致溶液被稀释，浓度降低。因此入口浓度m大于出口浓度 n， 67.2 L气体的物质的量，阳极的电极方程式为：，阴极的电极方程式为：，设转移电子为，，，，x=4 mol，阴极反应生成的 物质的量等于转移电子数，即，生成的物质的量也为4 mol，质量为。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $