2022届高三化学一轮复习讲义：多池、多室的电化学装置

多池、多室的电化学装置复习目标 1.掌握多池连接的分析应用。

2.了解离子交换膜的分类及特点。

3.理解离子交换膜在装置中的作用。

4.熟悉电化学综合计算中的常用方法。

考点一多池串联的两大模型及原理分析1．常见串联装置图模型一外接电源与电解池的串联(如图)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。

模型二原电池与电解池的串联(如图)显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。

2．“串联”类装置的解题流程1．(2020·长春质检)下图装置中a、b、c、d均为Pt电极。

电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b>d。

符合上述实验结果的盐溶液是()选项X YA MgSO4CuSO4B AgNO3Pb(NO3)2C FeSO4Al2(SO4)3D CuSO4AgNO3答案 B解析A项，当X为MgSO4时，b极上生成H2，电极质量不增加，错误；C项，X为FeSO4，Y为Al2(SO4)3，b、d极上均产生气体，错误；D项，b极上析出Cu，d极上析出Ag，其中d极增加的质量大于b极增加的质量，错误。

2．如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH＋4)。

下列说法不正确的是()A ．乙是电能转变为化学能的装置B ．含氮离子氧化时的离子方程式为3Cl 2＋2NH ＋4===N 2＋6Cl －＋8H ＋C ．若生成H 2和N 2的物质的量之比为3∶1，则处理后废水的pH 减小D ．电池工作时，甲池中的Na ＋移向Mg 电极 答案 D3．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。

请回答下列问题：(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH 3OH 电极的电极反应式为________________________________________________________________________。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为________________________________________________________________________。

(3)当乙池中B 极质量增加5.40 g 时，甲池中理论上消耗O 2的体积为________mL(标准状况下)，丙池中________极析出________g 铜。

(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH 将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH 将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

答案 (1)原电池 CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－3＋6H 2O (2)阳极 4AgNO 3＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3 (3)280 D 1.60 (4)减小 增大解析 (1)甲池为原电池，通入CH 3OH 的电极为负极，电极反应式为CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－3＋6H 2O 。

(2)乙池中电解AgNO 3溶液，其中C 作阳极，Ag 作阴极，总反应式为4AgNO 3＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3。

(3)根据各电极上转移的电子数相同，得n (Ag)＝4n (O 2)＝2n (Cu)，故V (O 2)＝14×5.40108×22.4 L＝0.28 L ＝280 mL ，m (Cu)＝12×5.40108×64 g ＝1.60 g 。

(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，根据丙中总反应2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，则溶液pH 增大，而甲中总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。

多池串联的装置中，先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个是原电池，其余装置一般为电解池；与原电池正极相连的电极为电解池阳极，与原电池负极相连的电极为电解池阴极，据此判断各池中发生的反应。

考点二多室隔膜在电化学中的应用常见的离子交换膜1．含义和作用(1)含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。

(2)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能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。

2．分类和应用1．用下面的装置制取NaOH、H2和Cl2，此装置有何缺陷？答案缺陷1：Cl2和H2混合而引起爆炸；缺陷2：Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量。

2．用下图装置电解饱和食盐水，其中阳离子交换膜的作用有哪些？答案 (1)平衡电荷，形成闭合回路； (2)防止Cl 2和H 2混合而引起爆炸；(3)避免Cl 2与NaOH 反应生成NaClO ，影响NaOH 的产量； (4)避免Cl －进入阴极区导致制得的NaOH 不纯。

题组一 “隔膜”在新型电池中的应用1．(2020·黔东南州模拟)二甲醚(CH 3OCH 3)燃料电池的工作原理如图，下列有关叙述正确的是( )A ．该装置能实现化学能100%转化为电能B ．电子移动方向：a 极→b 极→质子交换膜→a 极C ．a 电极的电极反应式为：CH 3OCH 3＋3H 2O －12e －===2CO 2＋12H ＋D ．当b 电极消耗22.4 L O 2时，质子交换膜有4 mol H ＋通过 答案 C解析 A 项，化学能转化为热能和电能，不可能100%转化为电能，错误；B 项，电子不能经过电解质溶液，所以电子由a 极――→导线b 极，错误；C 项，a 为负极，发生氧化反应，电极反应式为CH 3OCH 3－12e －＋3H 2O===2CO 2＋12H ＋，正确；D 项，气体所处状况不知，无法由体积求物质的量，所以通过H ＋的物质的量无法求出，错误。

2．(2020·青岛高三模拟)2019年3月，我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池，其原理图所示。

下列说法不正确的是( )A．放电时，B电极反应式：I2＋2e－===2I－B．放电时，电解质储罐中离子总浓度增大C．M为阳离子交换膜，N为阴离子交换膜D．充电时，A极增重65 g时，C区增加的离子数为4N A答案 C解析放电时，B电极为正极，I2得到电子生成I－，电极反应式为I2＋2e－===2I－，A项正确；放电时，左侧即负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以电解质储罐中的离子总浓度增大，B项正确；离子交换膜的作用是防止I2、Zn接触发生反应，负极区生成Zn2＋，正极区生成I－，所以Cl－通过M膜进入负极区，K＋通过N膜进入正极区，所以M为阴离子交换膜，N 为阳离子交换膜，C项错误；充电时，A极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，A极增重65 g，转移2 mol电子，所以C区增加2 mol K＋、2 mol Cl－，离子总数为4N A，D正确。

题组二“双室”电解池的应用3．(2020·合肥第一次教学质量检测)利用LiOH和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。

可用电解LiCl溶液制备LiOH，装置如图所示。

下列说法正确的是()A．电极B连接电源正极B．A极区电解液为LiCl溶液C．阳极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－D．每生成1 mol H2，有1 mol Li＋通过该离子交换膜答案 B解析由题意知，电解LiCl溶液制备LiOH，由于电极B生成氢气，A与B用阳离子交换膜隔开，所以B为阴极，B极区为LiOH溶液，A极区为LiCl溶液，A项错误，B项正确；阳极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，C项错误；每生成1 mol H2，有2 mol Li＋通过该离子交换膜，D项错误。

4．(2020·四川宜宾诊断)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉，是一种强还原剂。

工业常用惰性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠，原理及装置如图所示，下列说法正确的是()A．b电极应该接电源的负极B．a电极的电极反应式2HSO－3＋2H＋＋2e－===S2O2－4＋2H2OC．装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜D．电路中每转移1 mol电子，消耗SO2的体积为11.2 L答案 B解析NaHSO3在a电极被还原生成Na2S2O4，则a电极是阴极，b电极是阳极，故b电极接电源的正极，A错误；a电极发生还原反应，HSO－3被还原生成S2O2－4，电极反应式为2HSO－3＋2H＋＋2e－===S2O2－4＋2H2O，B正确；b电极是阳极，电极反应式为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO2－4，阳极生成H＋，阴极消耗H＋，为维持溶液呈电中性，H＋透过离子交换膜向阴极迁移，则该离子交换膜是阳离子交换膜，C错误；电路中每转移1 mol电子，阳极消耗0.5 mol SO2，在标准状况下的体积为11.2 L，题目未指明SO2是否处于标准状况下，D错误。

题组三“多室”电解池的应用5．(2020·长春质检)某科研小组研究采用BMED膜堆(示意图如下)，模拟以精制浓海水为原料直接制备酸碱。

BMED膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。

已知：在直流电源的作用下，双极膜内中间界面层发生水的解离，生成H＋和OH－。

下列说法错误的是()A．电极a连接电源的正极B．B为阳离子交换膜C．电解质溶液采用Na2SO4溶液可避免有害气体的产生D．Ⅱ口排出的是淡水答案 B解析根据题干信息确定该装置为电解池，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，所以电极a为阳极，连接电源的正极，A正确；水在双极膜A解离后，氢离子吸引阴离子透过B 膜到左侧形成酸，B为阴离子交换膜，B错误；电解质溶液采用Na2SO4溶液，电解时生成氢气和氧气，可避免有害气体的产生，C正确；海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动，淡水从Ⅱ口排出，D正确。

6．(2020·河南天一大联考阶段检测)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质，利用下面的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的Cu。

下列有关叙述正确的是()A．电极a为粗铜，电极b为纯铜B．甲膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区C．乙膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区D．当电路中通过1 mol电子时，可生成32 g纯铜答案 D解析由题意结合电解原理可知，电极a是阴极，为纯铜，电极b是阳极，为粗铜，A项错误；甲膜为阴离子交换膜，可阻止杂质阳离子进入阴极区，B项错误；乙膜为过滤膜，可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区，C项错误；当电路中通过1 mol电子时，可生成0.5 mol 纯铜，其质量为32 g，D项正确。