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

该高中化学讲义聚焦多池多室电化学装置专题，涵盖电化学串联装置（含原电池与电解池串联）和离子交换膜应用两大核心考点，按“装置类型-原理分析-应用实例”逻辑架构知识，通过考点梳理（装置判断、电极反应式书写）、方法指导（电子守恒计算）、真题讲解（2025甘肃卷等）及分层练习（单选、双选），帮助学生系统突破难点。 讲义以高考真题为载体，采用“装置拆解-原理分析-计算应用”三步教学法，如分析Mg-海水电池系统时，引导学生拆解原电池与电解池，书写电极反应并计算电子转移，培养科学思维与科学探究能力，高效提升学生解题效率，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

微专题13　多池、多室的电化学装置 一、电化学串联装置 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 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：选D。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。 2．(2022·山东卷)(双选)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。下列说法正确的是(　　) A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大 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 解析：选BD。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错误；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；若甲室Co2＋减少200 mg，转移电子的物质的量n(e－)＝×2≈0.006 8 mol，乙室Co2＋增加300 mg，转移电子的物质的量n(e－)＝×1≈0.005 1 mol，两室中转移电子的物质的量不相等，说明此时已进行过溶液转移，D正确。 3．（2026·珠海模拟）我国科学家研究的自驱动高效制取H2的电化学装置示意图如下。下列说法不正确的是(　　) A．装置a为原电池，电极Ⅰ为正极 B．装置b的总反应方程式为N2H4N2↑＋2H2↑ C．装置a消耗1 mol O2时，整个装置消耗 2 mol N2H4 D．装置b生成2 mol H2时，理论上装置a正极区溶液质量减少4 g 解析：选D。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；装置b为电解池，总反应方程式为N2H4N2↑＋2H2↑，B正确；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。 4．(2025·烟台联考)(双选)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为电源的负极，电极电势b高于a 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 解析：选AD。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正确；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；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。 二、离子交换膜在电化学中的应用 1．交换膜类型及特点 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 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。 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 解析：选D。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；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。 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 解析：选C。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。 7．(双选)如下图所示装置，通电后电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断不正确的是(　　) A．b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 解析：选AD。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错误；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；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。 8．（2026·扬州模拟）一种采用新型双极膜电解硝酸盐制备NH3的方法，可以提高NH3的法拉第效率FE[FE(B)＝×100%]。工作时H2O在双极膜界面处被催化解离成H＋和OH－并向两极移动，阴极副产物有N2H4。该装置工作原理如下图所示，下列说法正确的是(　　) A．电势：c>d B．装置工作时，阴极区的NO穿透双极膜进入阳极区 C．阴极的电极反应式为NO＋8e－＋9H＋===NH3↑＋3H2O D．当阳极产生22.4 L气体（标准状况）时，阴极产生0.47 mol NH3，则FE(NH3)＝94% 解析：选D。电极c上发生的是NO转化为NH3和N2H4的反应，因此电极c为阴极，电极d为阳极，阳极电势高于阴极，因此电势：d>c，A错误；NO不能透过双极膜，B错误；阴极的电极反应式为NO＋8e－＋6H2O===NH3↑＋9OH－，C错误；阳极的电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阳极产生22.4 L气体（标准状况），即1 mol O2，共转移4 mol电子时，阴极产生0.47 mol NH3，产生NH3转移电子的物质的量为(0.47×8) mol，则FE(NH3)＝×100%＝94%，D正确。 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。 学科网（北京）股份有限公司 $