第1章 第2、3节提升课 第2课时 电化学计算模型 多池、多室装置（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（鲁科版 鲁琼专版）

本高中化学讲义聚焦电化学计算模型、多池及多室装置核心知识点，系统梳理电子守恒在电化学计算中的应用，构建多池连接（一池两用、多池串联）的分析思路，解析离子交换膜（阳膜、阴膜、双极膜等）的类型及作用，形成从基础计算到复杂装置的递进式学习支架。 该资料通过典型例题（如混合溶液电解计算、光电池分解水）培养科学思维，借助多池串联和离子交换膜实例（如双极膜水解离）提升科学探究与实践能力。课时对点练覆盖不同题型，课中辅助教师高效授课，课后帮助学生回顾知识、强化练习，有效查漏补缺。

第2课时　电化学计算模型　多池、多室装置 [核心素养发展目标]　1.掌握电子守恒规律在电化学中的应用。2.掌握多池连接装置的形式及分析思路。3.了解离子交换膜的类型及其作用。 一、电化学计算模型 1.电化学常涉及的计算问题 原电池和电解池的计算常涉及两极产物定量计算，电路中转移电子数的计算、c(H+)的计算、电解前后电极或电极区质量的差值计算等。 2.电化学计算模型 1.500 mL KCl和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Cu2+)=0.2 mol·L-1，用石墨作电极电解此溶液，通电一段时间后，两电极均收集到5.6 L(标准状况下)气体，假设电解后溶液的体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　) A.原混合溶液中c(Cl-)=0.3 mol·L-1 B.上述电解过程中共转移0.5 mol电子 C.电解得到的无色气体与有色气体的体积比为3∶7 D.阳极收集到的气体为Cl2和O2 答案　D 解析　阳极Cl-先放电，然后是H2O电离出的OH-放电，即2Cl--2e-===Cl2↑，4OH--4e-===O2↑+2H2O；阴极Cu2+先放电，然后H+放电，即Cu2++2e-===Cu，2H++2e-===H2↑。结合两极均收集到5.6 L(标准状况下)气体，则阴极收集到0.25 mol H2，原混合溶液中n(Cu2+)=0.2 mol·L-1×0.5 L=0.1 mol，Cu2+放电共转移0.2 mol电子，生成H2时转移0.5 mol电子，故阴极共转移0.7 mol电子。设阳极生成Cl2、O2分别为x mol和y mol，则x+y=0.25，2x+4y=0.7，解得x=0.15，y=0.1。根据Cl原子守恒，原混合溶液中含0.3 mol Cl-，c(Cl-)==0.6 mol·L-1，A错误；电解时得到的无色气体为H2和O2，物质的量为0.25 mol+0.1 mol=0.35 mol，有色气体为Cl2，物质的量为0.15 mol，则无色气体与有色气体的体积比为0.35 mol∶0.15 mol=7∶3，C错误。 2.光电池在光照条件下可产生电流，如图装置可以实现光能源的充分利用，双极膜可将水解离为H+和OH-，并实现其定向通过。下列说法不正确的是(　　) A.该装置可利用光能实现水的分解 B.光照过程中阴极区溶液的pH变小 C.再生池中的反应为2V2++2H+2V3++H2↑ D.电路中每有2 mol电子通过，阳极区溶液质量增加2 g 答案　D 解析　由图上电子的移动方向可知右侧是电解池的阳极，反应式为4OH--4e-===2H2O+O2↑，阴极反应式为V3++e-===V2+，双极膜可将水解离为H+和OH-，由图可知，H+进入阴极，OH-进入阳极，放电后的溶液进入再生池中在催化剂条件下发生反应放出氢气，反应方程式为2V2++2H+2V3++H2↑，电路中每有2 mol电子通过，会有2 mol氢氧根离子进入阳极，生成0.5 mol氧气，阳极区溶液质量增加18 g，D项错误。 二、多池装置 1.一池两用 用如图所示装置进行实验： (1)若开始时K与N连接，则构成原电池，铁棒上发生的电极反应式为 Fe-2e-===Fe2+ ；石墨电极产生的现象为有无色气泡生成。  (2)若开始时K与M连接，则构成电解池，铁棒上发生的电极反应式为2H++2e-===H2↑；石墨电极产生的现象为有淡黄绿色气泡生成，一段时间后，溶液的pH增大。 (3)若用铝条和镁条分别代替图中的石墨和铁棒电极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，请写出原电池负极的电极反应式：Al+4OH--3e-===[Al(OH)4]-。 2.多池串联 如图所示装置： 回答下列问题： (1)甲池是　　　，乙池是将　　　　能转化为　　　能的装置。  提示　原电池　电　化学 (2)写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。 提示　A极：负极，CH4-8e-+10OH-===C+7H2O B极：正极，O2+4e-+2H2O===4OH- Cu极：阳极，Cu-2e-===Cu2+ Ag极：阴极，Cu2++2e-===Cu Pt(Ⅰ)极：阳极，2Cl--2e-===Cl2↑ Pt(Ⅱ)极：阴极，Mg2++2H2O+2e-===H2↑+Mg(OH)2↓ 3.多池装置的解题模型 1.用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解液，要满足下列要求：①工作一段时间后A烧杯的pH上升，B烧杯的pH下降；②b、c两极上反应的离子的物质的量相等，应选择的电解质溶液是(　　) A.A烧杯NaOH溶液；B烧杯CuSO4溶液 B.A烧杯AgNO3溶液；B烧杯CuCl2溶液 C.A烧杯Na2SO4溶液；B烧杯AgNO3溶液 D.A烧杯NaCl溶液；B烧杯AgNO3溶液 答案　D 解析　b是阳极，c是阴极，若B烧杯是CuSO4溶液，c电极上消耗1 mol Cu2+时转移2 mol电子，则b电极上消耗2 mol OH-，不符合要求，A错误；电解Na2SO4溶液的实质是电解水，pH不变；电解AgNO3溶液时，生成Ag、O2和HNO3，pH下降，故B、C错误；若A烧杯是NaCl溶液，B烧杯是AgNO3溶液，b电极上有1 mol Cl-被氧化时转移1 mol电子，同时c电极上有1 mol Ag+被还原，且工作一段时间后，A烧杯的pH上升，B烧杯的pH下降，D正确。 2.某兴趣小组设计如图所示实验装置，两个相同的玻璃管中盛满NaCl稀溶液(滴有酚酞)，闭合S1，两极均有气泡产生；断开S1，闭合S2，电流表指针发生偏转。下列叙述正确的是(　　) A.闭合S1时，Cu电极产生气泡的原因为2Cl--2e-===Cl2↑ B.闭合S1时，若铜电极接直流电源的正极，两极均有气泡产生 C.断开S1、闭合S2时，C电极作负极 D.断开S1、闭合S2时，Cu电极上发生反应：H2-2e-+2OH-===2H2O 答案　D 解析　闭合S1时，铜为阴极，产生气泡的原因为2H++2e-===H2↑，A错误；闭合S1时，若铜电极接直流电源的正极，Cu作阳极被氧化生成Cu2+，阳极无气泡产生，B错误；断开S1、闭合S2时，Cu电极一侧的H2发生氧化反应，Cu电极作负极，C电极作正极，C错误；电解时阴极产物为H2和NaOH，形成原电池时，H2在碱性条件下发生氧化反应，其电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，D正确。 3.如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题： (1)电源中X极是　　　　(填“正”或“负”)极。  (2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)=　　　　　　　。  (3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl-，则电解后溶液的c(OH-)=　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)负　(2)0.025 mol·L-1　(3)0.1 mol·L-1 解析　(1)铜电极增重，说明银在铜电极析出，则铜电极为阴极，X为负极。(2)C中铜电极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子；由4e-~O2可知，B中阳极产生的O2只有0.005 mol，即112 mL；但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即全部Cu2+在阴极放电后，H+接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2+已被电解完；由2e-~Cu2+，可知n(Cu2+)=0.005 mol，则c(CuSO4)==0.025 mol·L-1。(3)由得失电子守恒知，A中生成0.02 mol OH-，则c(OH-)==0.1 mol·L-1。 三、多室装置——离子交换膜的作用 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，水解离的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。 (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。 例1　某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl，当电路中转移a mol电子时，交换膜左侧溶液中约减少　　　　　　 mol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl)　　　(填“>”“<”或“=”)1 mol·L-1(忽略溶液体积变化)。  答案　2a　> 解析　负极电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl，原电池工作时，电路中转移a mol电子，则负极消耗a mol Cl-，形成闭合回路移向正极的n(H+)为a mol，所以负极区即交换膜左侧溶液中约减少2a mol离子；正极区电极反应为Cl2+2e-===2Cl-，生成n(HCl)=a mol，所以交换膜右侧溶液c(HCl)增大，即交换膜右侧溶液c(HCl)>1 mol·L-1。 例2　科学家近年发明了一种新型Zn⁃CO2水介质电池。电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是(　　) A.放电时，负极反应为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子为2 mol C.充电时，电池总反应为2Zn(OH===2Zn+O2↑+4OH-+2H2O D.充电时，阳极溶液中OH-浓度升高 答案　D 解析　由装置示意图可知，放电时负极反应为Zn-2e-+4OH-===Zn(OH，A项正确；放电时CO2转化为HCOOH，C元素化合价降低2，则1 mol CO2转化为HCOOH时，转移电子为2 mol，B项正确；充电时阳极上发生反应2H2O-4e-===4H++O2↑，OH-浓度降低，D项错误。 例3　H3PO2可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)： (1)写出阳极的电极反应式：　　　　。  (2)分析产品室可得到H3PO2的原因：　　　 　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　。  (3)早期采用“三室电渗析法”制备H3PO2：将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替，并撤去阳极室与产品室之间的阳膜，从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有 　　　　杂质，该杂质产生的原因是 　　　 　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　。  答案　(1)2H2O-4e-===O2↑+4H+ (2)阳极室的H+穿过阳膜扩散至产品室，原料室的H2P穿过阴膜扩散至产品室，二者反应生成H3PO2　(3)P　H2P(或H3PO2)被氧化 1.钴(Co)的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是(　　) A.工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B.生成1 mol Co，Ⅰ室溶液质量理论上减少18 g C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变 D.电解总反应：2Co2++2H2O2Co+O2↑+4H+ 答案　BD 解析　分析可知，水放电生成的氢离子通过阳离子交换膜由Ⅰ室向Ⅱ室移动，使Ⅱ室中氢离子浓度增大，溶液pH减小，故A错误；阴极生成1 mol钴，阳极有1 mol水放电，则Ⅰ室溶液质量减少18 g，故B正确；若移除离子交换膜，氯离子会在阳极失去电子发生氧化反应生成氯气，则移除离子交换膜后，石墨电极的电极反应会发生变化，故C错误。 2.科研人员发明了一种Al⁃PbO2电池，通过X和Y两种离子交换膜将电解质溶液隔开，形成M、R、N三个电解质溶液区域，电解质分别为KOH、K2SO4、H2SO4，结构示意图如图(已知a>b)。该电池放电时，下列说法错误的是(　　) A.R区K2SO4浓度逐渐增大 B.K+通过X膜由M区移向R区 C.N区电极反应为PbO2+2e-+4H++S===PbSO4+2H2O D.每消耗1.8 g Al，N区电解质溶液减少19.2 g 答案　D 解析　结合图示可知Al为负极，M区电解质为KOH，电极反应为Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-，PbO2作正极，电极反应为PbO2+2e-+4H++S===PbSO4+2H2O。M区OH-被消耗，K+通过X膜由M区移向R区，根据正极反应可知，消耗H+的物质的量为S的4倍，S通过Y膜由N区移向R区，故R区K2SO4浓度增大，A、B、C正确；结合负极反应可知每消耗1.8 g Al转移×3=0.2 mol电子，此时正极区减少0.2 mol H2SO4，同时生成0.2 mol H2O，即N区电解质溶液减少质量为0.2 mol×98 g·mol-1-0.2 mol×18 g·mol-1=16 g，D错误。 课时对点练 [分值：100分] [1~8题，每小题7分] 题组一　电解池与原电池的综合应用 1.如图，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U形管中，下列分析错误的是(　　) A.闭合K1构成原电池，闭合K2构成电解池 B.闭合K1，铁棒上发生的反应为Fe-2e-===Fe2+ C.闭合K2，铁棒不会被消耗 D.闭合K1，石墨棒周围溶液pH逐渐减小 答案　D 解析　闭合K1构成原电池，铁棒是负极，电极反应为Fe-2e-===Fe2+，闭合K2构成电解池，铁棒与电源的负极相连，作阴极不会被消耗，A、B、C正确；闭合K1构成原电池，石墨棒是正极，电极反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，石墨棒周围溶液pH逐渐升高，D错误。 2.已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以H形式存在。现以Al⁃H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备H2，下列说法不正确的是(　　) A.电解过程中，电子的流向为a→d→c→b B.电池的正极反应为H+2e-+H2O===3OH- C.电解时，消耗5.4 g Al，则产生标准状况下2.24 L N2 D.c电极是阳极，且反应后该电极区溶液pH减小 答案　A 解析　根据题给装置可知，左侧为原电池，右侧为电解池，d电极上产生H2，根据电解原理，d电极为阴极，则c电极为阳极，a电极为负极，b电极为正极，电解质溶液中没有电子通过，电子流向为a→d，c→b，A错误；b电极为正极，电极反应式为H+2e-+H2O===3OH-，B正确；根据得失电子守恒，有×3=×2×3，解得V(N2)=2.24 L，C正确；c电极为阳极，电极反应式为CO(NH2)2+8OH--6e-===C+N2↑+6H2O，消耗OH-，反应后该电极区溶液pH减小，D正确。 题组二　离子交换膜电化学装置的分析 3.(2025·合肥质检)近日，电催化固氮领域取得重要进展，利用双功能催化剂可实现室温条件下电催化氮气还原制备氨气、氧化制备硝酸，装置如图所示： 下列说法错误的是(　　) A.工作时，电子流入a极 B.阳极区的电极反应为N2+6H2O-10e-===2N+12H+ C.阳极区和阴极区消耗的N2的质量之比为3∶5 D.该离子交换膜应使用阴离子交换膜 答案　D 解析　由图可知，a极上N2转化成NH3，发生还原反应，该电极为阴极，电子由电源负极流入阴极，A项正确；阳极上N2失电子生成HNO3，电极反应为N2+6H2O-10e-===2N+12H+，B项正确；由图可知，阴极(a极)：N2→2NH3时得到6e-，阳极(b极)：N2→2N时失去10e-，根据电子守恒可知阳极区和阴极区消耗的 N2 的质量之比为 3∶5，C项正确；阳极反应生成的H+通过离子交换膜进入阴极室参与阴极反应，因此该离子交换膜应使用质子交换膜，D项错误。 4.(2024·山东枣庄高二检测)由于存在同种电解质溶液的浓度差而产生电动势的电池称为浓差电池。利用浓差电池电解硫酸钠溶液可同时制得氢气、氧气、硫酸和氢氧化钠，其装置如图所示(a、b电极均为石墨电极)。下列说法正确的是(已知：溶液A为1 L 1 mol·L-1 AgNO3溶液；溶液B为1 L 4 mol·L-1 AgNO3溶液)(　　) A.电池放电过程中Ag(1)为正极，电极反应为Ag++e-===Ag B.离子交换膜c、d依次为阳离子交换膜和阴离子交换膜 C.a电极的石墨电极可用金属铜电极代替 D.电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得60 g氢氧化钠 答案　D 解析　溶液B浓度大，故Ag(2)为正极，电极反应式为Ag++e-===Ag，Ag(1)为负极，电极反应式为Ag-e-===Ag+，故A错误；a极与正极相连，为阳极，发生氧化反应，电极反应式为2H2O-4e-===O2↑+4H+，硫酸根离子透过离子交换膜c进入a极区，即离子交换膜c为阴离子交换膜，b极为阴极，发生还原反应，电极反应式为2H2O+2e-===H2↑+2OH-，钠离子透过离子交换膜d进入b极区，即离子交换膜d为阳离子交换膜，故B错误；a电极的石墨电极用金属铜电极代替时铜会溶解，得不到氧气，故C错误；浓差电池中左右两边溶液中Ag+浓度相同时，电池停止工作，溶液A中n(Ag+)=1 mol·L-1×1 L=1 mol，溶液B中n(Ag+)=1 L×4 mol·L-1=4 mol，放电时A中Ag+增加，B中Ag+减少，当两溶液中Ag+物质的量为 mol=2.5 mol时，停止放电，此时B中Ag+减少4 mol-2.5 mol=1.5 mol，由电极反应式Ag++e-===Ag可知，电路中转移电子1.5 mol，由b极反应式2H2O+2e-===H2↑+2OH-可知，生成氢氧化钠1.5 mol，质量为1.5 mol×40 g·mol-1=60 g，故D正确。 题组三　串联电化学装置的分析 5.用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法正确的是(　　) A.燃料电池工作时负极反应为H2===2H++2e- B.若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜 C.若要实现电解精炼铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出 D.a、b两极均是石墨时，在相同条件下，当电池中消耗22.4 L(标准状况)H2时，a极析出64 g铜 答案　C 解析　碱性氢氧燃料电池工作时负极通入H2，电极反应式为H2-2e-+2OH-===2H2O，A错误；若要实现铁上镀铜，则a极(阳极)是铜，b极(阴极)是铁，B错误；若要实现电解精炼铜，则a极连接粗铜，发生氧化反应，b极为阴极，Cu2+得电子，b极上有铜析出，C正确；a、b两极均是石墨时，在相同条件下，当电池中消耗22.4 L(标准状况)H2时，外电路转移2 mol e-，b极为阴极，析出64 g铜，a极为阳极，不能析出铜，D错误。 6.如图为相互串联的三个装置，下列说法正确的是(　　) A.甲池中A极的电极反应式为CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+ B.若利用乙池在铁片上镀银，则C是铁片 C.向丙池中滴加酚酞，石墨附近溶液先变红 D.若甲池消耗标准状况下1.4 L CH4，则丙池中阳极上产生气体的物质的量为0.15 mol 答案　D 解析　结合图示装置可知甲池为燃料电池，乙池和丙池均为电解池。甲池中CH4在碱性条件下失电子发生氧化反应，电极反应为CH4+10OH--8e-===C+7H2O，A错误；若利用乙池在铁片上镀银，铁片作阴极，即D是铁片，B错误；丙池中Fe电极与电源负极相连，为阴极，石墨电极为阳极，在石墨电极生成Cl2，在Fe电极生成H2和NaOH，则向丙池中滴加酚酞，铁电极附近溶液先变红，C错误；若甲池消耗标准状况下1.4 L CH4，反应中失去电子的物质的量为×8=0.5 mol，串联电路中转移电子的物质的量相等，则丙池阳极也失去0.5 mol电子，丙池中阳极开始时的电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑，溶液中含n(Cl-)=0.1 mol，产生0.05 mol Cl2，然后水电离出的OH-放电，电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+，可知转移0.4 mol 电子时生成0.1 mol O2，即阳极上共生成气体为(0.05+0.1) mol=0.15 mol，D正确。 题组四　电化学计算的基本方法 7.下图中，甲、乙是两个完全相同的光伏并网发电模拟装置，利用它们对煤浆进行脱硫处理。下列叙述错误的是(　　) A.光伏并网发电装置中a为负极 B.石墨1上消耗1 mol Mn2+，甲、乙中各转移0.5 mol电子 C.脱硫反应原理为15Mn3++FeS2+8H2O===15Mn2++Fe3++2S+16H+ D.处理60 g FeS2，石墨2上消耗7.5 mol H+ 答案　B 解析　甲、乙两个串联的光伏发电装置可直接等价于直流电源，由装置图可知，石墨1上发生氧化反应，即阳极反应：Mn2+-e-===Mn3+，其连接外接电源的正极，石墨2上发生还原反应，即阴极反应：2H++2e-===H2↑，其连接外接电源的负极，结合脱硫装置图可知，脱硫反应原理为15Mn3++FeS2+Fe3++16H+。石墨1上消耗1 mol Mn2+，即甲、乙各转移1 mol 电子，B错误；n(FeS2)==0.5 mol，再根据脱硫反应方程式可得，装置中转移电子的物质的量为0.5 mol×15=7.5 mol，所以石墨2上发生还原反应：2H++2e-===H2↑，需消耗7.5 mol H+，D正确。 8.(2024·青岛二中高二期中)利用库仑测硫仪测定气体中SO2的体积分数，其原理如图所示。待测气体进入电解池后，SO2将还原，溶液中保持不变。若有标准状况下V mL气体通入电解池(其他气体不反应)，反应结束后消耗x库仑电量(已知：电解转移1 mol电子所消耗的电量为96 500库仑)。下列说法不正确的是(　　) A.M接电源的正极 B.阴极反应式为2H++2e-===H2↑ C.反应结束后溶液的pH增大 D.混合气体中SO2的体积分数为×100% 答案　C 解析　由题图可知，在M电极上I-转化为，I元素化合价升高，则M电极为阳极，接电源的正极，A正确；N电极为阴极，阴极反应式为2H++2e-===H2↑，B正确；二氧化硫在电解池中与反应，离子方程式为SO2++2H2O===3I-+S+4H+，相当于每转移2个电子，在阳极区生成4个氢离子，而在阴极转移2个电子消耗2个氢离子，则溶液中氢离子浓度增大，pH减小，C错误；由离子方程式可得关系：SO2~2e-~，电解消耗的电量为x库仑，则二氧化硫的体积分数为×100%=×100%，D正确。 [9~12题，每小题8分，有一个或两个选项符合题目要求] 9.(2024·广东湛江高二质检)如图是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹起、流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法正确的是(　　) A.电子由氧气通入的Pt电极流出 B.质子(H+)通过质子交换膜从负极流向正极 C.每消耗22.4 L O2，会产生1 mol醋酸 D.左侧Pt电极表面发生的反应：CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+ 答案　BD 解析　由图可知，通入氧气的Pt电极作电池正极，电子流入正极，A项错误；电池工作时，质子(H+)通过质子交换膜从负极流向正极，B项正确；未说明是否为标准状况，O2的物质的量无法计算，C项错误。 10.如图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。下列说法不正确的是(　　) A.该过程是电能转化为化学能的过程 B.铜电极的电极反应式为CO2+8HC+8e-===CH4+8C+2H2O C.一段时间后，①池中n(KHCO3)不变 D.一段时间后，②池中溶液的pH一定减小 答案　C 解析　该装置是一个电解池，电解池是将电能转化为化学能的装置，故A正确；CO2电催化还原为CH4的过程是一个还原反应过程，所以铜电极是电解池的阴极，电极反应式为CO2+8HC+8e-===CH4+8C+2H2O，故B正确；由电极反应式可知一段时间后，HC被消耗，所以n(KHCO3)会减小，故C错误；在电解池的阳极上，水电离的氢氧根离子失电子发生氧化反应，所以酸性增强，pH一定下降，故D正确。 11.(2024·淄博高二期末)电渗析法制备高浓度LiOH的工作原理示意图如下。图中双极膜(BP)中间层中的H2O解离为H+和OH-，并在直流电场的作用下分别向两极迁移。下列说法不正确的是(　　) A.X惰性电极连接电源的负极 B.M和N均为阳离子交换膜 C.工作一段时间后，X惰性电极室的pH基本保持不变 D.整个装置中每转移1 mol电子，最多生成1 mol LiOH 答案　AD 解析　该装置为电解池，阴离子移向阳极，由氢氧根离子移向可知，X惰性电极为阳极，连接电源的正极，A错误；由题图可知，Li+通过交换膜M和N得到浓LiOH溶液，故M和N均为阳离子交换膜，B正确；X惰性电极的电极反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O，BP膜中由H2O解离的OH-会向X惰性电极移动，故工作一段时间后，X惰性电极室的pH基本保持不变，C正确；由题图可知，有两个溶液室可得到浓LiOH溶液，故整个装置每转移1 mol电子，两个溶液室中各生成1 mol LiOH，则最多生成2 mol LiOH，D错误。 12.双极膜(BP)是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H+和OH-，作为H+和OH-离子源。利用双极膜电渗析法电解食盐水可获得淡水、NaOH和HCl，其工作原理如图所示，M、N为离子交换膜。下列说法错误的是(　　) A.Y电极与电源正极相连，发生的反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O B.M为阴离子交换膜，N为阳离子交换膜 C.“双极膜电渗析法”可用于用盐(MX)溶液制备相应的酸(HX)和碱(MOH) D.若去掉双极膜(BP)，电路中每转移1 mol电子，两极共得到1 mol气体 答案　B 解析　由工作原理图可知，溶液中OH-向右移动，则Y电极为阳极，NaCl浓溶液经过电解变为淡水，因此电解过程中盐室中氯离子向Y电极移动，N为阴离子交换膜；X电极为阴极，盐室中的Na+向X电极移动，M为阳离子交换膜，B错误；Y电极为阳极，与电源正极相连，发生的反应为4OH--4e-===O2↑+2H2O，A正确；“双极膜电渗析法”利用阴、阳离子的定向移动，可用于用盐(MX)溶液制备相应的酸(HX)和碱(MOH)，C正确；若去掉双极膜(BP)，电路中每转移1 mol电子，阳极可产生0.5 mol氯气，阴极产生0.5 mol氢气，共得到1 mol气体，D正确。 13.(12分)钠硫电池作为一种新型储能电池，其应用逐渐得到重视和发展。钠硫电池以熔融金属钠、熔融硫和多硫化钠(Na2Sx)分别作为两个电极的反应物，固体Al2O3陶瓷(可传导Na+)为电解质，其反应原理如图甲所示。 (1)根据表中数据，请你判断该电池工作的适宜温度应控制在　　　　　(填字母)。  A.100 ℃以下 B.100~300 ℃ C.300~350 ℃ D.350~2 050 ℃ 物质 Na S Al2O3 熔点/℃ 97.8 115 2 050 沸点/℃ 892 444.6 2 980 (2)放电时，电极A为　　　　极，电极B发生　　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。  (3)充电时，总反应为Na2Sx2Na+xS，则阳极的电极反应式：　　　　。  (4)若把钠硫电池作为电源，电解槽内装有KI及淀粉的混合溶液，如图乙所示，槽内中间用阴离子交换膜隔开。通电一段时间后，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。试分析左侧溶液蓝色逐渐变浅的可能原因是　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案　(1)C　(2)负　还原　(3)-2e-===xS (4)右侧溶液中生成的OH-通过阴离子交换膜进入左侧溶液，并与左侧溶液中的I2反应 解析　(1)原电池工作时，控制的温度应满足Na、S为熔融状态，则温度应高于115 ℃而低于444.6 ℃，只有C项符合题意。(2)放电时，Na在电极A发生氧化反应，故电极A为原电池的负极，电极B是正极，发生还原反应。(4)左侧溶液变蓝色，说明生成I2，左侧电极为阳极，电极反应式为2I--2e-===I2，右侧电极为阴极，电极反应式为2H++2e-===H2↑，右侧I-、OH-通过阴离子交换膜向左侧移动，发生反应：3I2+6OH-===I+5I-+3H2O，故一段时间后，蓝色逐渐变浅。 学科网（北京）股份有限公司 $