2025届高考化学一轮总复习第7章化学反应与能量第37讲多池多室的电化学装置课件

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1．会判断多池装置中的原电池和电解池，能根据电化学原理进行正确分析。2．了解离子交换膜的分类及特点，能够根据电化学原理分析“膜”在装置中的作用。
考点一　多池串联的两大模型 1．两大模型装置(1)外接电源与电解池的串联。 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。
(2)原电池与电解池的串联。     甲、乙两装置示意图中，A均为原电池，B均为电解池。
2．串联装置的思维流程
解析：A．锌为活泼金属，失去电子发生氧化反应，a极为负极、b极为正极，c极为阴极、d极为阳极，A正确；B．Zn-NO2 电池总反应为锌和二氧化氮反应生成亚硝酸锌：Zn＋2NO2===Zn(NO2)2，B正确；C．c极区为阴极区，亚硝酸根离子发生还原反应生成NH3，消耗H＋且生成H2O，故溶液的pH增大，C正确；
2．某兴趣小组的同学用如下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CH3OH电极的电极反应为___________________________________。(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应为_______________________________________。(3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积(标准状况下)为________mL，丙池中________(填“C”或“D”)极析出________g铜。(4)电键闭合一段时间后，甲池中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)；若丙池中电极不变，将电解质溶液换成NaCl溶液，溶液的pH将________。
考点二　多室电化学装置——离子交换膜电解池 1．离子交换膜的分类和作用
2．离子交换膜电解池的解题步骤第一步，分清离子交换膜类型。即离子交换膜属于阳膜、阴膜、质子膜或双极膜中的哪一种，判断允许哪种离子通过离子交换膜。第二步，写出电极反应式。判断离子交换膜两侧的离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。第三步，分析离子交换膜的作用。在产品制备中，离子交换膜的作用主要是提高产品纯度，避免产物之间发生反应，或避免产物因发生反应而造成危险。
1．(2024·南粤名校联考)利用光能分解水的装置如图所示，在直流电场作用下，双极膜将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法正确的是(　　)A．光电池装置是将化学能转化为光能B．当电路中通过2 ml电子时，双极膜中水的质量减少18 gC．阳极区发生的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑D．再生池中发生的反应为2V3＋＋H2===2V2＋＋2H＋
解析：由题图可知，光电池左侧为电子的流出极，故电解池左侧为阴极，电极反应式为V3＋＋e－===V2＋，右侧为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。A．由题图可知，光电池装置将光能转化为电能，再利用电解池将电能转化为化学能，最终达到分解水的目的，选项A错误；B．双极膜可将水解离为H＋和OH－，根据阳极区的电极反应式4OH－－4e－===2H2O＋O2↑可知，当电路中通过2 ml电子时，双极膜中水减少2 ml，质量为36 g，选项B错误；C．阳极区发生的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，选项C正确；D．由装置图可知，再生池中发生的反应为2V2＋＋2H＋===2V3＋＋H2↑，选项D错误。
2．(2024·华南师范大学附中高三月考)LiOH是生产航空航天润滑剂的原料。清华大学首创三室膜电解法制备氢氧化锂，其模拟装置如下图所示。下列有关说法正确的是(　　)A．a极为电源的负极，Y极上发生氧化反应B．X极的电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑C．膜1为阳离子交换膜，膜2为阴离子交换膜D．每转移2 ml电子，理论上生成24 g LiOH
解析：该电解池实质是电解水，根据题图可知，X极导出的是浓硫酸，则X极应为水放电生成H＋和O2，为阳极，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，气体1为O2；Y极导出的是浓LiOH，则Y极是水放电生成H2和OH－，为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，气体2为H2。A．根据分析可知，X极为阳极，所以a极为正极，b极为负极，则Y极为阴极，发生还原反应，A错误；B．根据分析可知，X极上水失去电子发生氧化反应生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B正确；
D．Y极为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，每转移2 ml电子，理论上有2 ml Li＋向Y极迁移形成2 ml LiOH，其质量是48 g，D错误。
B．每生成 1 ml NH3·H2O，阴极得8 ml e－，同时双极膜处有8 ml H＋进入阴极室，即有8 ml 的H2O解离，故B错误；
C．电解过程中，阳极室每消耗 4 ml OH－，同时有4 ml OH－通过双极膜进入阳极室，KOH的物质的量不因反应而改变，故C正确；D．相比于平面结构双极膜，“卯榫”结构具有更大的膜面积，有利于H2O被催化解离成H＋和 OH－，可提高氨生成速率，故D正确。
2．(2023·高考全国甲卷)用可再生能源电还原CO2时，采用高浓度的K＋抑制酸性电解液中的析氢反应可提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．析氢反应发生在IrOx－Ti电极上B．Cl－从Cu电极迁移到IrOx－Ti电极C．阴极发生的反应有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2OD．每转移1 ml电子，阳极生成11.2 L气体(标准状况)
3．(2022·新高考山东卷改编)设计如下图所示的装置回收金属钴。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 LiCO2(s)转化为C2＋，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。下列说法不正确的是(　　)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．乙室电极反应为 LiCO2＋2H2O＋e－===Li＋＋C2＋＋4OH－D．若甲室 C2＋减少200 mg，乙室C2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移
解析：根据题意知，右侧装置为原电池，细菌所在电极为负极，LiCO2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C2＋在阴极上得到电子被还原为C单质：C2＋＋2e－===C，乙酸盐溶液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LiCO2得到电子被还原为C2＋，电解质溶液显酸性，电极反应为 LiCO2＋e－＋4H＋===Li＋＋C2＋＋2H2O，乙酸盐溶液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；
4．(2021·新高考天津卷)如下图所示的电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是(　　) A．a是电源的负极B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大D．当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
解析：通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，b为电源的正极，a为电源的负极，石墨电极Ⅰ为阴极。A．由分析可知，a是电源的负极，故A正确；B．石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；C．随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；D．当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子的物质的量为 0.06 ml，根据阳极的电极反应2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，产生氧气的物质的量为0.015 ml，在标准状况下的体积为336 mL，故D正确。