第7章 微专题13 多池、多室的电化学装置(课件PPT)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学

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，依据高考评价体系梳理了电化学串联装置分析、离子交换膜类型及作用两大核心考点，通过近三年真题统计明确原电池与电解池串联分析占50%、离子交换膜应用占30%的高频考点分布，归纳出电极判断、反应式书写等常考题型。 课件亮点在于“真题精析+素养渗透+技巧总结”，如以2025甘肃卷Mg-海水电池系统为案例，解析串联装置中电子流向与氢气生成量计算，培养学生科学思维与证据推理能力，总结出“电极极性判断三步骤”“离子交换膜类型四看法”等应试技巧，助力学生高效突破考点，教师可据此精准开展专题复习。

微专题13　多池、多室的电化学装置   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 核心精讲 一、电化学串联装置 返回首页 即时巩固 练真题 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 D　 返回首页 解析：由题图可知，左侧为原电池，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。将催化剂生长在泡沫镍电极上可提高催化效率，A正确； 由分析可知，电极1为负极，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，电极反应式为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。 返回首页 2．（2022·山东卷改编）设计如下图装置回收金属钴。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 C　 返回首页 解析：根据题意知，右侧装置为原电池，细菌所在电极为负极，LiCoO2所在电极为正极；左侧装置为电解池，细菌所在电极为阳极，另一电极为阴极。装置工作时，左侧装置中，细菌所在电极（阳极）上CH3COO－失去电子被氧化为CO2：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，甲室中Co2+在阴极上得到电子被还原为Co单质：Co2+＋2e－===Co，乙酸盐中的阳离子以及生成的H＋通过阳膜进入甲室，甲室溶液pH逐渐减小，A正确； 右侧装置中，细菌所在电极上的电极反应与左侧装置中相同，乙室中LiCoO2得到电子被还原为Co2+，电解质溶液显酸性，乙室电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2+＋2H2O，乙酸盐中的阳离子以及生成的H＋通过阳膜进入乙室，总体上H＋被消耗而减少，故装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸，B正确，C错误； 返回首页 返回首页 练模拟 D　 返回首页 解析：装置a中N2H4和O2可发生自发的氧化还原反应，装置a为原电池，其中N2H4被氧化生成N2，电极Ⅱ为负极，则电极Ⅰ为正极；装置b中左侧电极和电极Ⅱ相连，为阴极，H2O被还原生成H2，右侧电极为阳极，N2H4被氧化生成N2。装置a为原电池，电极Ⅰ为正极，A正确； 返回首页 装置a消耗1 mol O2时，转移4 mol电子，装置a、b中N2H4均被氧化生成N2，根据得失电子守恒，装置a、b各消耗1 mol N2H4，故整个装置消耗2 mol N2H4，C正确； 装置b生成2 mol H2时，转移4 mol电子，装置a正极电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，装置a正极区有1 mol O2参与反应，同时有4 mol OH－迁移至负极，理论上装置a正极区溶液质量减少4 mol×17 g/mol－1 mol×32 g/mol＝36 g，D错误。 返回首页 4．（2025·河南联考）为从海水中提取锂，某团队设计了如下图所示的电解池。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（Ag电极或AgCl电极）取下互换，可实现锂的富集。下列说法正确的是(　　) A．a为电源的正极，电极电势a高于b B．装置中电极2应选择Ag电极，电极反应为Ag－e－===Ag＋ C．互换电极前后，与电源a极相连的电极所发生的电极反应不同 D．理论上，电路中通过1 mol电子时，有1 mol Li＋富集在右侧电解液中 D　 返回首页 解析：为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4＋e－＋Li＋===LiFePO4，电极1为阴极，则电极2为阳极，电极材料为Ag，电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl；电极3为阴极，电极材料为AgCl，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，电极4为阳极，电极反应式为LiFePO4－e－===FePO4＋Li＋。电极1为阴极，因此a为电源的负极，b为电源的正极，电极电势b高于a，故A错误； 电极2为阳极，应选择Ag电极，电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，故B错误； 返回首页 电极4放电一段时间后转化成为FePO4，所以互换后电极4发生的反应与互换前电极1发生的反应相同，故C错误； 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正确。 返回首页 1．交换膜类型及特点 二、离子交换膜在电化学中的应用 核心精讲 类型 允许通过的离子及移动方向 通性 阳膜 阳离子移向原电池的正极（电解池的阴极） 无论是原电池还是电解池，阳离子均移向得电子的一极，阴离子均移向失电子的一极 阴膜 阴离子移向原电池的负极（电解池的阳极） 双极膜 中间层中的H2O解离出H＋和OH－，H＋移向原电池的正极（电解池的阴极），OH－移向原电池的负极（电解池的阳极） 特定 交换膜 只允许特定的离子或分子通过，如质子交换膜只允许H＋通过，氯离子交换膜只允许Cl－通过 返回首页 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)通过离子交换膜的选择性，进行物质的分离、提纯和除杂。 返回首页 5．（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，其工作原理如下图所示。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 D　 即时巩固 练真题 返回首页 解析：由题图可知，电极a为阴极，电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电极b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，钠离子透过离子交换膜Ⅰ进入阴极区得到氢氧化钠，氯离子透过离子交换膜Ⅱ进入离子交换膜Ⅱ与离子交换膜Ⅲ之间，锂离子透过离子交换膜Ⅲ进入离子交换膜Ⅱ与离子交换膜Ⅲ之间，在此处得到 LiCl，则Ⅰ为阳离子交换膜，Ⅱ为阴离子交换膜，Ⅲ为阳离子交换膜。由分析可知，Ⅱ为阴离子交换膜，A错误； 电极a的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电极a附近溶液pH增大，B错误； 返回首页 由分析可知，电极b上发生的电极反应为[Fe(CN)6]4-－e－===[Fe(CN)6]3-，C错误； 每脱除58.5 g NaCl，转移1 mol电子，有1 mol Li＋和1 mol Cl－分别透过离子交换膜Ⅲ、离子交换膜Ⅱ，可得到1 mol LiCl，D正确。 返回首页 6．（2025·云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如下图所示，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室中每生成1 mol NaOH，同时Ⅱ室最多生成1 mol B(OH)3 C　 返回首页 解析：由题图中氢离子和氢氧根离子的移动方向可知，Pt电极为阳极，石墨电极为阴极，阳极上发生的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阴极上发生的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，A正确； 水可微弱地电离出氢离子和氢氧根离子，在外加电场的作用下，可使氢离子和氢氧根离子向两极移动，可促进双极膜中水的电离，B正确； 由题图可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子通过Y膜往右侧阴极方向移动，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子通过X膜往左侧阳极方向移动，则X膜为阴离子交换膜，C错误； Ⅳ室每生成1 mol NaOH，转移1 mol电子，同时有1 mol H＋通过双极膜迁移到Ⅱ室中，最多生成1 mol B(OH)3，D正确。 返回首页 7．如下图所示装置，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断不正确的是　(　　) A．a是电源的负极 B．当通过质子交换膜的H＋为0.2 mol时，石墨电极Ⅰ所在区域溶液质量减轻了13.5 g C．Cl－通过阴离子交换膜由左向右移动 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生0.672 L（标准状况下）氧气 D　 练模拟 返回首页 解析：由题图可知，该装置为电解池，由通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成可知，石墨电极Ⅱ为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，石墨电极Ⅰ为阴极，电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu。由分析可知，石墨电极Ⅰ为阴极，则a是电源的负极，故A正确； 随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，Cl－需通过阴离子交换膜由左向右移动从而保持溶液的电中性，当通过质子交换膜的H＋为0.2 mol时，石墨电极Ⅰ所在区域溶液中0.1 mol铜离子得电子，0.2 mol氯离子通过阴离子交换膜由左向右移动，相当于减轻0.1 mol氯化铜的质量，即0.1 mol×135 g/mol＝13.5 g，故B、C正确； 返回首页 Fe2O3溶解时，发生反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3+＋3H2O，当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗0.06 mol氢离子，结合阳极电极反应式可知，生成0.015 mol氧气，在标准状况下的体积为0.336 L，故D错误。 返回首页 D　 返回首页 返回首页 2025课标新变化：化学是自然科学的重要组成部分，与物理学共同构成物质科学的基础。这就要求考生要关注化学与其他学科之间的联系，重视学科融合类试题的练习。这类命题旨在考查考生知识整合、跨学科推理的综合素养，要求考生打破学科壁垒，多维度分析物质结构与性质的内在逻辑。 返回首页 $