2022版高考化学一轮复习课件：专题讲座2 电化学装置的创新应用

这是一份2022版高考化学一轮复习课件：专题讲座2 电化学装置的创新应用，共32页。PPT课件主要包含了答案D，答案B等内容，欢迎下载使用。

该类题目的考查内容通常有以下几个方面：电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。面对多个装置连接图时，首先要判断装置类型，再单个分析其工作原理。
题型一　利用离子交换膜制备纯净产品及分离提纯某些物质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【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，氢离子与透过B膜的阴离子到左侧形成酸，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。【答案】B
离子交换膜的功能在于选择性地通过某些离子，目的是平衡整个溶液的离子浓度或电荷，利用离子交换膜的这一功能可用来制备物质，解题时应先分析出应制备或提纯的物质，后确定装置的正、负极(或阴、阳极)，根据离子交换膜的功能判断特定离子的移动方向，进而逐一解答。
题型二　利用离子交换膜隔离某些物质防止发生反应一种电解法制备高纯铬和硫酸的简单装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．a为直流电源的正极B．若有1 ml离子通过A膜，理论上阳极生成0.25 ml气体C．工作时，乙池中溶液的pH不变D．阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
【解析】制备铬，则Cr3＋被还原成Cr，Cr电极应该是阴极，即a为直流电源的负极，A错误；石墨为阳极，根据放电顺序，阳极的电极反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，阳极附近发生的水的电离平衡正向移动，产生的H＋通过A膜进入乙池，若有1 ml离子通过A膜，即丙池产生1 ml氢离子，则理论上阳极生成0.25 ml氧气，B正确；工作时，甲池中硫酸根移向乙池，丙池中氢离子移向乙池，乙池中硫酸浓度增大，溶液的pH减小，C错误；阴极反应式为Cr3＋＋3e－===Cr，D错误。【答案】B
本类试题利用离子交换膜阻止某些离子移动来隔离某些物质，防止副反应的发生或防止改变电解质溶液的酸碱性。解题时应先确定装置的正、负极(或阴、阳极)，假定没有离子交换膜由离子的移动方向判断可能发生的其他反应以及对设计目的的影响，进而分析解答。
题型三　“多池组合”电池的综合分析如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。下列说法正确的是(　　)
A．1 min内甲池消耗1 ml O2转移的电子是乙池Ag电极转移电子数的4倍B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===CO＋8H＋C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生1.45 g固体
【解析】1 min内甲池消耗1 ml O2，反应转移的电子为4 ml，甲池和乙池中，转移的电子数目相等，乙池Ag电极为阴极， 转移的电子也为4 ml，析出2 ml Cu，A错误；甲池是燃料电池，CH3OH燃料通入的电极是电池的负极，发生氧化反应，因电解质是氢氧化钾，所以电极反应不会生成氢离子，B错误；电解硫酸铜时，阳极产生氧气，阴极析出金属铜，所以要让电解质在电解后复原，应加入氧化铜，C错误。【答案】D
1．判断“多池组合”中装置的种类(1)直接判断。燃料电池、铅蓄电池等非常直观明显的装置在电路中为原电池，则其他装置为电解池。如下图，A为原电池，B为电解池。
(2)根据电池中的电极材料判断。原电池一般有两种不同的金属电极或一种金属电极、一个碳棒；而电解池则一般有两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。(3)根据电池中的电解质溶液判断。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。如右图，B为原电池，A为电解池。
(4)根据电极反应现象判断。在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极类型，并由此判断电池类型，如右图，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。
2．“多池组合”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守恒，分析时要注意串联电路中各支路电流相等。
题型四　有附加装置的新型电化学装置的分析(2019·四川成都质检) SO2和NOx是主要大气污染物，利用图示装置可同时吸收SO2和NO。下列有关说法错误的是(　　)
1．全钒氧化还原电池是一种新型可充电电池，不同价态的含钒离子作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的酸性电解液储罐中。其结构原理如图所示，该电池放电时，右槽中的电极反应式为V2＋－e－===V3＋，下列说法不正确的是(　　)
【答案】B【解析】充电时，阴极发生还原反应：V3＋＋e－===V2＋，阳离子H＋向阴极移动，因此溶液的pH会降低，B错误。
2．(2020·四川乐山十校期中联考)如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。则下列说法正确的是(　　)
A．电源B极是正极B．(甲)(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，其物质的量之比为1∶2∶2∶1C．欲用(丙)装置给铜镀银，H应该是Ag，电镀液是AgNO3溶液D．装置(丁)中Y极附近红褐色变深， 说明Fe(OH)3胶粒带正电荷【答案】D
【解析】根据装置图知，该装置是电解池，将电源接通后，向(乙)中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色，说明F极附近有大量氢氧根离子，由此得出F极上氢离子放电生成氢气，所以F极是阴极，则电源B极是负极，A极是正极，A错误；甲装置中C电极上氢氧根离子放电生成氧气，D电极上铜离子放电生成铜单质，E电极上氯离子放电生成氯气，F电极上氢离子放电生成氢气，所以(甲)、(乙)装置的C、D、E、F电极均有单质生成，生成1 ml氧气时需要4 ml电子，生成1 ml铜时需要2 ml电子，生成1 ml氯气时需要2 ml电子，生成1 ml氢气时需要2 ml电子，所以转移相同物质的量的电子时生成单质的物质的量之比为1∶2∶2∶2，B错误；若用(丙)装置给铜镀银，G应该是Ag，H是铜，电镀液是AgNO3溶液，C错误。
3．电解合成1,2－二氯乙烷的实验装置如图所示。下列说法正确的是(　　)
【解析】该装置为电解池，则工作时，电能转变为化学能，A错误；C2H4中C元素化合价为－2价，ClCH2CH2Cl中C元素化合价为－1价，则CuCl2能将C2H4氧化为1,2－二氯乙烷，B错误；该电解池中，阳极发生的电极反应式为CuCl－e－＋Cl－===CuCl2，阳极区需要氯离子参与，则X为阴离子交换膜，而阴极区发生的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，有阴离子生成，为保持电中性，需要电解质溶液中的钠离子，则Y为阳离子交换膜，C错误。
4．(2019·四川成都模拟)锂离子电池已经成为应用最广泛的可充电电池，某种锂离子电池的结构示意图如下，它在放电时有关离子转化关系如图所示，下列说法正确的是(　　)