热点突破10 电化学的组合装置及计算
2022年高考化学热点考点电化学“多池和多室”串联问题及计算
高三化学每天练习20分钟——电化学“多池和多室”串联问题及计算（有答案和详细解析）一、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。
1．为一元中强酸，具有较强的还原性，可用电渗析法制备，“四室电渗析法”工作原理如下图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。
下列叙述不正确的是()A．阳极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋B．产品室中发生反应H＋＋H2PO－2===H3PO2，该法还可得副产品NaOHC．原料室中H2PO－2向左移动，Na＋向右移动，该室pH升高D．阳膜1的主要作用是防止H2PO－2进入阳极室被氧化并允许H＋通过2．用甲醇燃料电池作电源，用铁作电极电解含Cr2O2－7的酸性废水，最终可将Cr2O2－7转化成Cr(OH)3沉淀而除去，装置如下图。
下列说法正确的是()A．Fe(Ⅱ)为阳极B．M电极的电极反应式为CH3OH＋8OH－－6e－===CO2－3＋6H2OC．电解一段时间后，在Fe(Ⅰ)极附近有沉淀析出D．电路中每转移6mol电子，最多有1mol Cr2O2－7被还原3．某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Zn，其他电极均为Cu。
下列说法错误的是()A．电极Ⅰ发生氧化反应B．相同时间内，电极Ⅱ与电极Ⅳ的质量变化值相同C．电极Ⅲ的电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2OD．电流方向：电极Ⅳ→电流表→电极Ⅰ4．由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。
根据如图所示装置，判断下列说法不正确的是()A．该装置中Cu极为阳极B．当铜片的质量变化了12.8g时，a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24L C．该装置中b极的电极反应式是H2＋2OH－－2e－===2H2OD．该装置中a极为正极，发生氧化反应5．如图所示装置中，a、b、c、d、e、f均为惰性电极，电解质溶液均足量。
接通电源后，d 极附近显红色。
下列说法正确的是()A．电源B端是正极B．f极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶粒带正电C．欲用丁装置给铜镀银，N应为Ag，电解质溶液为AgNO3溶液D．a、c电极均有单质生成，它们的物质的量之比为1∶2二、非选择题6．某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y都是铂电极，C、E是铁电极。
福建省泰宁一中2024届高考化学过关知识点6 电化学计算与“多池”的连接问题分析
2024届高考化学过关学问点6电化学计算与“多池”的连接问题分析命题点1电化学的计算(1)原则：电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。
关键：a.电极名称要区分清晰；b.电极产物要推断精确；c.各产物间量的关系遵循电子得失守恒。
(2)方法注：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×N A×1.60×10－19 C来计算电路中通过的电量。
[对点训练1] 1 L 1 mol·L－1的AgNO3溶液在以银为阳极，铁为阴极的电解槽中电解，当阴极增重2.16 g时，下列推断不正确的是()A．溶液浓度仍为1 mol·L－1B．阳极上产生112 mL O2(标准状况)C．转移的电子数是1.204×1022D．反应中有0.02 mol金属被氧化B[阴极增重2.16 g Ag，转移电子0.02 mol。
阳极为Ag，溶液为AgNO3溶液，溶液浓度不变。
][对点训练2]如图所示，通电5 min后，电极5的质量增加2.16 g，请回答下列问题：(1)a为电源的________(填“正”或“负”)极，C池是________池。
A池阳极的电极反应为__________________，C池阴极的电极反应为____________________________________。
(2)假如B槽中共收集到224 mL气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu2＋的物质的量浓度为________。
(3)假如A池溶液是200 mL足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min后，溶液的pH为________。
(4)若将CuSO4溶液复原，需加________(填写一种物质)________g。
[解析] 依据已知条件通电5 min 后，电极5的质量增加2.16 g ，说明电极5作阴极，银离子放电，电极反应为Ag ＋＋e －===Ag ，转移电子的物质的量为0.02 mol ，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。
电化学装置图及反应式课件
4OH 4 2H 2O O2
4H O 4 4OH 2H 2
阳极材料：C 阴极材料：C 电解质溶液：NaOH
总反应式：
阴极反应式： 2
2 H 2O 2 H 2 O 2
2.电解H2SO4溶液
装置图： 反应方程式：
阳极反应式：
2H 2O 4e 4H O2
2H 2 O2 H 2O
5.其他燃料电池
装置图1： 装置图2： 反应方程式：
装置图1总反应式：
CH 4 2O2 CO2 2H 2O
装置图2总反应式：
3 CH 3OH O2 CO2 2 H 2O 2
正极材料：O2 负极材料：燃料 电解质溶液：KOH
装置图1总反应式Ⅱ：
阳极材料：C 阴极材料：C 电解质溶液：CuSO4
总反应式： 阴极反应式： 2
2
2Cu 2H 2O 2Cu O2 4H
2
9.电解AgNO3溶液
装置图： 反应方程式：
阳极反应式：
2H 2O 4 4H O2
阴极反应式：
4 Ag 4 4 Ag
阳极材料：C 阴极材料：C 电解质溶液：AgNO3
CH 4 2O2 2OH CO 2H2O
2 3
6.Fe-C-HCl电池
装置图： 反应方程式：
正极反应式：
2H 2 H 2
负极反应式：
Fe 2 Fe
正极材料：C 负极材料：Fe 电解质溶液：HCl
总反应式：
2
Fe 2H Fe H 2
例析多池相连电化学装置的解题方法
中通常不单独考察，而是多池相连综合考察 ，因而要求学 生具有扎 实的基础知识储备与强大 Ｏ，溺涟 己池
ＭｇＣＩ 溶 溅 芮 池
本文举例分析常见的多池相连 问题的题 型特点和相应 的解
Ａ．甲池是原 电池 ，乙池是化学能转化为 电能的装置
【关键词】多池相连；电化学；解题方法
【中图分类号】ＴＥ３５７．１２
【文献标识码 】Ａ
【文章编号】１００９－５６２４（２０１８）０７－０１９９－０２
１引言
电化学知识是近几年全国各省市高考题中的必考考点 ，
它是基 于氧化还原反应、化学反应 中的能量变化等知识的
深度 学习，电化学分为原电池与 电解池 两大模块 ，但 考题
根据解 题需要 建立思维模型 ，正确 书写电极反应方程 ｍｏｌ，生成 Ｍｇ（ＯＨ），０．０２５ｍｏｌ，质量为 １．４５ｇ。
式 ，判断 电子转移方 向，阴阳离子移动方 向等，紧抓相 同 ３有外接 电源型
时间 内电极通 过电子 的物质的量相等这一桥梁来解答 电化
（１）建立认 知角度 ：针对有 电源 的此 类题型 ，全部
２．２建 立 角 度 关联
极 为通 入 ｃＨ。０Ｈ的一极 ，正极为通入 Ｏ 的一极 ，乙池 中
根据原 电池的形成条件确定其正负极，较活泼金属或 Ａｇ作 阴极 ， 电极反应为 ｃｕ ＋ ２ｅ一＝＝＝Ｃｕ，Ｂ错 。恢复原
可燃物做负极，另一极为正极。与原 电池负极相连 的是 电 溶液的原则是 电解 了什么则加入什么，乙池 中；２ＣｕＳ Ｏｄ＋
置 中最活泼金属，其在装置为原 电池 （即能 自发进行氧化 最多产生固体 １．４５ｇ
还原反应 的电池 ），其余为 电解池；在 电极附近有可燃物
高考化学必做热点训练：电化学装置图(解析版)
电化学装置图【原卷】1．（2021·贵州遵义市·高三一模）中国科学院研发了一种新型钾电池，有望成为锂电池的替代品。
该电池的电解质为CF3SO3K溶液，其简要组成如图所示。
电池放电时的总反应为2 KC14H10+ x MnFe(CN)6 = 2 K1-x C14H10 + x K2MnFe(CN)6，则下列说法中，正确的是( )A．放电时，电子从电极A经过CF3SO3K溶液流向电极BB．充电时，电极A质量增加，电极B质量减少C．放电时，CF3SO3K溶液的浓度变大D．充电时，阳极反应为K2MnFe(CN)6－2e－= 2K+ + MnFe(CN)62．（2021·浙江高三其他模拟）如图为一氧化氮气体传感器工作原理示意图。
电流方向如图中所示。
电极A、B外覆盖一层聚四氟乙烯纳米纤维膜，可以让气体透过下列相关叙述，正确的是( )A．该传感器运用了原电池原理，正极反应为NO+2H2O-3e-=NO3 +4H+B．当外电路中流过0.2mol电子时，电池正极消耗1.12L氧气C．该传感器工作时，接触到的NO浓度增大，输出的电流强度也相应增大D．为了使传感器连续工作，可以不断补充NaCl，增强导电性3．（2021·四川泸州市·高三二模）己知Fe2+与H2O2溶液混合发生Fenton反应生成氧化性很强的羟基自由基(•OH)，可将CN-氧化为低毒的CNO-，实现废水处理的目的。
三维电极电解-Fenton反应处理废水的原理如图所示，多孔焦炭电极将整个电解槽变成了许多微电解池。
下列说法错误的是A．钛合金电极反应式为2H2O- 2e-=2H++2•OHB．阴极电极反应式为O2+ 2H++ 2e - = H2O2C．焦炭电极表面能产生•OH使废水处理效率提高D．Fe(OH)2+能在钛合金电极实现再生循环利用4．（2021·广西崇左市·高三二模）一种新型的锂-空气电池的工作原理如图所示。
【高中化学】电化学中多池串联及定量计算2022-2023学年高二化学人教版(2019)选择性必修1
解法 2 根据电解化学方程式计算
2CuSO4＋2H2O=电==解==2Cu＋ O2↑＋2H2SO4
128 g 1 mol
m
0.01 mol
m＝128
g×0.01 1 mol
mol＝1.28
g。
2.在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c( SO24－ )＝2.0 mol·L－1，用石墨电极电解 此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L(标准状况)气体，则原溶液
导练
1.如图所示装置，下列说法不正确的是
选项 开关状态 溶液A 电极B
说明
A 打开K1，闭合K2 NaCl
石墨 正极反应：O2＋2H2O ＋4e－===4OH－
B 打开K1，闭合K2 NaCl
C 打开K2，闭合K1 CuSO4
√D 打开K2，闭合K1 CuSO4
Zn Cu 粗铜
金属Zn受到腐蚀 铁表面镀铜
(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－=== CO23－＋7H2O B极：正极，2O2＋8e－＋4H2O=== 8OH－ 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↓
中c(K＋)为
√A.2.0 mol·L－1
B.1.5 mol·L－1
C.1.0 mol·L－1
D.0.50 mol·L－1
阳极发生的反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极发生的反应：Cu2＋＋ 2e－===Cu,2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，两极均收集到22.4 L(标准状况)气 体，即均生成1 mol的气体，根据电子守恒：2H2～4e－～O2、2Cu～4e－～ O2，阳极生成1 mol氧气说明转移4 mol电子，而阴极上生成1 mol H2只得到 2 mol电子，所以剩余2 mol电子由铜离子获得，c(Cu2＋)＝1 mol·L－1，电解 前根据电荷守恒：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝2c(SO24－)，c(K＋)＝(2.0×2－1×2) mol· L－1＝2.0 mol·L－1。
介导电化学edc计算公式
介导电化学edc计算公式电化学 EDC 计算电化学等效电路 (EDC) 模型是一种用于分析电化学系统的数学模型。
它将电化学系统表示为一个由电阻器、电容器和电源组成的电路网络。
通过求解该电路，可以确定系统的电化学行为。
材料和设备电化学工作站参考电极对电极工作电极电解液步骤1. 组装电化学电池。
将参考电极、对电极和工作电极连接到电化学工作站。
将电解液添加到电池中。
2. 设置电化学参数。
设置扫描速率、扫描范围和工作电极电位等电化学参数。
3. 进行电化学测量。
使用电化学工作站对系统进行电化学测量，例如循环伏安图或交流阻抗谱。
4. 拟合 EDC 模型。
将电化学测量数据拟合成 EDC 模型。
这可以通过使用非线性拟合算法来完成。
5. 提取 EDC 参数。
从拟合的 EDC 模型中提取电化学参数，例如电阻、电容和电荷转移电阻。
计算公式电阻串联电阻：总电阻 = R1 + R2 + ... + Rn并联电阻：1/总电阻 = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn电容串联电容：总电容 = 1/(1/C1 + 1/C2 + ... + 1/Cn)并联电容：总电容 = C1 + C2 + ... + Cn电荷转移电阻从交流阻抗谱中提取电荷转移电阻注意事项EDC 模型是一个近似模型，可能不适用于所有电化学系统。
拟合 EDC 模型需要仔细选择拟合参数。
EDC 模型的参数可以随着电化学条件的变化而变化。
应用EDC 模型广泛应用于电化学系统的研究和分析，包括：电池和超级电容器腐蚀研究生物传感器电解合成。
热点专题(三) 电化学组合装置问题的分析
结束
(2)如果电解过程中铜全部析出， 此时电解能否继续进行， 为什么？
能继续进行，因为 CuSO4 溶液已转变为 H2SO4 溶液，反应也就变 _______________________________________________________ 为水的电解反应 ________________
请回答下列问题：
原电池 填 “ 原 电 池 ”“ 电 解 池 ” 或 “ 电 镀 (1) 甲 池 为 ________(
池”)，通入 CH3OH 电极的电极反应为
－ － 2－ CH OH － 6e ＋ 8OH ===CO 3 3 ＋6H2O 。 ____________________________________
化学
质量铸就品牌 品质赢得未来
热点专题(三) 电化学组合装置问题的分析
结束
⑤电解前后各溶液的酸、碱性强弱是否发生变化，简述其原因：
碱性增强，因为电解后，水量减少，溶液中 NaOH 浓度 甲溶液_______________________________________________
增大 ； _____
第三步：串联装置中的数据处理 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。
化学
质量铸就品牌 品质赢得未来
热点专题(三) 电化学组合装置问题的分析
结束
上图中， 装置甲是原电池， 装置乙是电解池， 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，产生 H2，负极 Zn 氧化生成 ZnSO4 溶液，pH 变大；乙池中 是电解 CuCl2 溶液，由于 Cu2 浓度的减小使溶液 pH 微弱增大，
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角度二 应对电化学定量计算的三种方法 电化学的综合计算包括：两极产物的定量计算、溶液 pH 的计算、相对原子 质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量 求电荷量等等，不论哪类计算，均可采用下列三种方法：
例如由关系式法通过 4 mol e－为基准可构建电极产物之间的如下关系式：
解析
答案
本题涉及的反应过程可分为两个 阶段，第一个阶段是电解 Cu(NO3)2 溶液，第二个阶段是混 合溶液与足量的铁粉反应，注意 硝酸与足量铁粉反应是生成硝酸 亚铁。电解后溶液中硝酸和硝酸 铜分别为 0.2 mol、 0.3 mol，前者 与足量的铁粉反应生成硝酸亚铁 0.075 mol，后者与足量的铁粉反 应生成 0.3 mol 硝酸亚铁。
如图： A 为原电池， B 为电解池。
2．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做电极；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。 如图： A 为电解池， B 为原电池。
题组训练 类型 1 依据电子守恒，突破分阶段计算 3． 用惰性电极电解 100 mL 4 mol· L－ 1Cu(NO3)2 溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气 体 1.12 L。停止电解，向电解后的溶液中加入 足量的铁粉，充分作用后溶液中的 Fe2＋浓度为 (设溶液的体积不变)( D ) A．0.75 mol· L－ 1 C．4 mol· L－ 1 B．3 mol· L－ 1 D．3.75 mol· L－ 1
角度一 多池串联装置中电池类型的判断 将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，综合考查化学反 应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考试卷 中电化学部分的重要题型。解答该类试题时电池种类的判断是关键，整个电 路中各个电池工作时电子守恒是数据处理的法宝。 1．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。
提示：在电化学计算中，还常利用 Q＝ I· t 和 Q＝ n(e－ )×NA× 1.60×10－ 19 C 来计算电路中通过的电量。
题组训练 类型 1 依据电子守恒，突破分阶段计算 3． 用惰性电极电解 100 mL 4 mol· L－ 1Cu(NO3)2 溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气 体 1.12 L。停止电解，向电解后的溶液中加入 足量的铁粉，充分作用后溶液中的 Fe2＋浓度为 (设溶液的体积不变)( A．0.75 mol· L－ 1 C．4 mol· L－ 1 ) B．3 mol· L－ 1 D．3.75 mol· L－ 1
解析
答案
题组训练 类型 1 依据电子守恒，突破分阶段计算 3． 用惰性电极电解 100 mL 4 mol· L－ 1Cu(NO3)2 溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气 体 1.12 L。停止电解，向电解后的溶液中加入 足量的铁粉，充分作用后溶液中的 Fe2＋浓度为 (设溶液的体积不变)( A．0.75 mol· L－ 1 C．4 mol· L－ 1 ) B．3 mol· L－ 1 D．3.75 mol· L－ 1
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电化学的组合 装置及计算
[解题策略] 第一步： 写反应。 写出两极的电极反应式(特别要注意阳极材料)。 第二步：标得失。标出两电极的得失电子数，若未知，可用未知数代入。 第三步：列算式。(1)用电子守恒法计算：根据通过阴、阳两极的电量相等列 出关系式，依据是两极得失电子总数相等；(2)利用总反应式计算：先写出电 极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算；(3)列关系式 计算：利用得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所 需的关系式，如： 物质 n(mol) H2～O2～Cl2～Cu～ Ag～ H＋～ OH－～e－ 2 1 2 2 4 4 4 4
A．反应一段时间后，乙装置中生成的氢氧化钠在铁极区 B．乙装置中铁电极为阴极，电极反应式为 Fe－2e－ ===Fe2＋ C．通入氧气的一极为正极，发生的电极反应为 O2－4e－＋2H2O===4OH－ D．反应一段时间后，丙装置中硫酸铜溶液浓度保持不变
解析：甲池甲醚电极为负极， O2 为正极，故乙池 Fe 为阴极、 C 为阳极，丙 池精铜为阴极、粗铜为阳极。反应一段时间后，乙装置中阴极反应为 2H2O ＋ 2e－ ===2OH－＋ H2↑，因此生成的氢氧化钠在铁极区，A 正确， B 错误； 通入氧气的一极为正极， 发生的电极反应为 O2＋ 4e－＋ 2H2O===4OH－，C 错 误；反应一段时间后，丙装置粗铜中比铜活泼的金属形成离子进入溶液中， 故硫酸铜溶液的浓度减小，D 错误。 答案：A
3．根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。
如图：若 C 极溶解，D 极上析出 Cu， B 极附近溶液变红， A 极上放出黄绿 色气体，则可知乙是原电池，D 是正极，C 是负极，甲是电解池，A 是阳极， B 是阴极。 B、 D 极发生还原反应， A、 C 极发生氧化反应。
题组训练 1．如图所示的电化学装置中，电极Ⅰ为 Al，其他电极均为 Cu，则下列说法 正确的是( )
A．电子流向：电极Ⅳ―→(A)―→电极Ⅰ B．电极Ⅲ的电极反应：2H2O－4e－ ===4H＋＋ O2↑ C．电极Ⅱ的质量减少，电极Ⅲ的质量增加
－ D．三个烧杯中的 SO2 4 浓度都始终保持不变
解析：因为电化学装置中，电极Ⅰ为 Al，其他电极均为 Cu，故 Ⅰ是原电池 负极，Ⅱ是原电池正极，Ⅲ是电解池阳极，Ⅳ是电解池阴极。电子流向：电 池 Ⅰ―→(A)―→电极Ⅳ， A 错误；电极Ⅲ为阳极，电极反应为 Cu－ 2e－ === Cu2＋， B 错误；因为Ⅱ是原电池正极，有 Cu 析出，故增重，而Ⅲ是电解池
－ 阳极，Cu 失去电子形成 Cu2＋溶解，故质量减轻，C 错误；SO2 4 不参加反应， － 且溶液体积基本不变，则 SO2 4 的浓度不变，D 正确。
答案：DΒιβλιοθήκη 2．如图所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精 炼原理，其中乙装置中 X 为阳离子交换膜。下列有关说法正确的是( )