高考化学一轮复习：电化学“多池和多室”串联问题及计算（全国）原卷版

微专题35电化学“多池和多室”串联问题及计算

_j----------------------------------------

1考情分析）

原电池和电解池痛为电池，将多个电池串联在一综合考查电化学、

电化学-知识是近年来高考命题的热点，该类题目能够考查学生对解题方法的掌

“多池握情况，需要学生具有缜密的思维能力及巧妙的处理数据的能力。

和多室

“串联

问题及原电帆电解池的相关计算，主要包括两妒物的算、相对原子

计算

质量的计算、阿伏加德罗常数测定的计算、溶液pH的计算，根据产物的

量求转移电子的物质的量及根据转移电子的物质的量求产物的量等。

1.（2023•湖北,统考高考真瓦）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色化。

该装置工作时阳极无C"生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为.rmoLh-。下列说法错误的是

离子交换膜

惰

惰

二-透汽不透液态水

-性

-性

Z-3--

至-

-

电

一

-电

-

三-

-极

三

-极

-

-30%KOH溶液

-ab

-

-

-

-海水

A.b电极反应式为2H2。+2e-=H2T+2OH

B.离子交换膜为阴离子交换膜

C.电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜

D.海水为电解池补水的速率为2疝101小一

2.42022・山东•高考真事）设计如图装置回收金属钻。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LiCoC）2（s）转化为Co?*,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。下列说法正确的是

溶液溶液溶液

A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大

B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸

C.乙室电极反应式为LiCoO2+2Hq+e-=Li++Co2++4OH-

D.若甲室Co?+减少200mg,乙室Co?+增力口300mg,则此时已进行过溶液转移

，串联”类电池的解题流程

漏补缺)

一、有关电化学的计算

电化学的反应本质是氧化还原反应，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。

i.解题关键

⑴电极名称要区分清楚；

(2)电极产物要判断准确；

(3)各产物间量的关系遵循得失电子守恒。

2.三种计算方法

根据总免考讪而标赢近「砺雨版赢演:京言

反应式[根据总反应式列比例式计算

1_____

[①用于串联电路的阴阳两极产物、正负两极

根据电;产物、相同电量等类型的计算，其依据是电

子守恒二路中转移的电子数目相等

[②用于混合溶液中电解的分阶段计算

演加M还壬二等冠蓬W日而"马柒如

根据关

系式一1量之间的关系，得出计算所需的关系式

如以电路中通过4mol1为桥梁可构建以下关系式：

,.4

4e~2ck(B「2、I2)~。2~2H2~2Cu~4Ag—~M

X________________，X________________Z

阳极产物阴极产物

(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化

学计算问题。

提示：在电化学计算中，还常利用Q=”和Q=n(e-)XNAXL60XUT1归来计算电路中通过的电量。

二、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得失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。

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

PtULPtZn」Leu

\II_ii)、II_n-)

NaCl溶液稀硫酸

AB

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电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，

如两个钳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。

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。

f—1

AJ.17Bc71LD

NaCk酚醐溶液CuSO；溶液

甲乙

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。

4.原电池和电解池的组合装置的思维模型

L阳极：氧化反应r

有电源或看电极

电极材料相同'电解池

先判断・阴极：还原反应一

装置类型一,正极：还原反应一

电极活动性不同看电极

原电池

或通入反应物「负极：氧化反应Q

三、综合装置中的有关计算

原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是得失电子守恒，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。

图中装置甲是原电池，装置乙是电解池，若电路中有0.2mol电子转移，则Zn极溶解6.5g,Cu极上析出

H22.24L（标准状况），Pt极上析出Cl20.1mol,C极上析出Cu6.4go甲池中H卡被还原生成H2,溶液pH变大;

乙池中是电解CuCl2,电解后再加入适量CuCb固体可使溶液复原。

1.（如23•全国•统考高考真期）用可再生能源电还原CO?时，采用高浓度的K+抑制酸性电解液中的析氢反

应来提高多碳产物（乙烯、乙醇等）的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是

质

子

可

IrO.-Ti交Cu

A再KC1、

换电极

生电极H2SO4溶液H3PO4溶液

膜

能

源

C2H4,C2H50H

A.析氢反应发生在kO,-Ti电极上

B.CT从Cu电极迁移到kO,-Ti电极

+

C.阴极发生的反应有：2CO2+12H+12e*=C2H4+4H2O

D.每转移lmol电子，阳极生成11.2L气体（标准状况）

2.(2023•北京・统考高考真）回收利用工业废气中的CO?和sc»2,实验原理示意图如下。

co2

含co?和fNaHCO,I—电源一IV

SO2的废气溶液JI__11_

装置a仁---------

SO3-

NaHCO3和

Na2sCh溶液

pH-8>1II^HCOOII

SO5

离子交换膜装置b

下列说法不正确的是

A.废气中SO?排放到大气中会形成酸雨

B.装置a中溶液显碱性的原因是HCO；的水解程度大于HCO；的电离程度

C.装置a中溶液的作用是吸收废气中的C0?和SO?

D.装置b中的总反应为SO：+CO2+H2O—HCOOH+SOj

1.（2023•全国•高三专题练习）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，装

置如图所示。已知：空气中氧气的体积分数为20%。下列叙述错误的是

A.X为Cl?,Y为

B.c>a>b

C.标准状况下，若生成22.4LX,则消耗空气56L

D.燃料电池中阳离子的移动方向是从右侧移向左侧

2.（2023春•河北石家庄•高三校联考阶段练习）我国科学家设计了一种利用废水中的Cr2O；-将苯酚氧化为CO?

和H2。的原电池—电解池组合装置（如图），实现了发电、环保二位一体。已知：羟基自由基（QH）的氧化性

仅次于氟气。下列说法正确的是

A.电子转移方向：c电极玲导线玲b电极

B.d电极的电极反应为H2O+e.，OH+H+

C.右侧装置中，c、d两电极产生气体的体积比(相同条件下)为7:3

D.若a电极上有ImolCrQL参与反应，理论上NaCl溶液中有6moicT通过阴离子膜进入a电极区溶液

3.(卜023•全国•模拟预测)利用含有机化合物的废水［废水中的有机化合物表示为(C6H1°C)5)n，发电原理为

(CHO)+MnO+H+fCO?T+M^+H?。侏配平)］发电，电解KI溶液制备KIO3的工作装置如图所示。

6105n4

下列说法正确的是

c极d极

质子交换膜离子交换膜

甲池乙池

A.a极为原电池正极,c极为电解池阴极

B.装置工作时，当甲池质子交换膜通过1moiH+时，负极生成5.6LC02

C.团室为酸性KM11O4溶液，国室为KI溶液

D.装置工作一段时间后，回室需补充KOH,X为

4.(向23•全国•高三专题练习)现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。电

解NaB(0H)4溶液可制备H3BO3,其工作原理如图所示。下列说法错误的是

B.N室发生的电极反应式为2H2O+2e-=H2个+20H

C.去掉a膜，阳极区用稀硫酸作电解液，不影响H3BO3的纯度

D.a、c膜均为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜

下列说法错集的是

A.图中的X为H?

B.电解池能实现原电池的燃料和氧化剂再生

C.原电池中负极电极反应式是。2+2比0+4-=4（汨一

D.该系统中存在着太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化

6.（2023秋•黑龙江哈尔滨•高二哈师大附中校考期末）已知某反应中的四种物质:FeCl2、FeCl3、CuCl2、

Cu,将该反应设计成的原电池如图甲所示、设计成的电解池如图乙所示。乙烧杯中金属阳离子的物质的量

与转移电子的物质的量关系如图丙，下列判断正确的是

A.溶液X中含有Fed?和FeC"

B.原电池工作时，盐桥中的阴离子不断进入X溶液中

C.图丙中③线是Fe3+的变化

D.甲、乙两装置中的Cu电极上均发生氧化反应

7.(2021•浙江・高考真题)银镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L为小灯泡，Ki、Q为开关，a、b

为直流电源的两极)。

下列说法不正确的是

A.断开L、合上Ki,银镉电池能量转化形式：化学能玲电能

B.断开L、合上心，电极A为阴极，发生还原反应

C.电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变

_放电

D.银镉二次电池的总反应式：Cd+2NiOOH+2H2O^Cd(OH)2+2Ni(OH)2

充电

8.(2021・湖南•高考真题］锌澳液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能

电网的备用电源等。三单体串联锌澳液流电池工作原理如图所:

下列说法错误的是

A.放电时，N极为正极

B.放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小

C.充电时，M极的电极反应式为Zn2++2e-=Zn

D.隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

9.（2021・天津•高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极团上有5生成，FezO3逐渐溶解，下列判断

第送的是

阴离子交换膜质子交换膜

A.a是电源的负极

B.通电一段时间后，向石墨电极回附近滴加石蕊溶液，出现红色

C.随着电解的进行，CuCL溶液浓度变大

D.当O.OlmolFezOs完全溶解时，至少产生气体336mL（折合成标准状况下）

10.（2021•广东•高考真题）|钻（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

解制备金属钻的装置示意图。下列说法正确的是

A.工作时，回室和回室溶液的pH均增大

B.生成1molCo,回室溶液质量理论上减少16g

C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变

2++

D.电解总反应：2Co+2H2O=2Co+O2T+4H

屋升练

1.（2021•全国•高考真题）|乙醛酸是一种重要的化工中间体，可用如下图所示的电化学装置合成。图中的双

极膜中间层中的H?O解离为H+和OH,并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是

电源

oO•O

IIHII

HO—C—C—H：—C—H

铅Br2

电（乙醛酸）（乙二醛）、

极

OOO0，'4

IIIIII||2Br

HO—C—C—OHHO—C—C—H

（乙二酸）（乙醛酸）

饱和乙二酸溶液双极膜乙二醛+KBr酸溶液

A.KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

oo

=n

B.阳极上的反应式为:ce+2H++2e=III+H0

-2

HO-C-C-H

C.制得2moi乙醛酸，理论上外电路中迁移了Imol电子

D.双极膜中间层中的H+在外电场作用下向铅电极方向迁移

2.（2021・天津・高考真题）［如下所示电解装置中，通电后石墨电极团上有。2生成，FezO3逐渐溶解，下列判断

簿误的是

阴离子交换膜质子交换膜

A.a是电源的负极

B.通电一段时间后，向石墨电极回附近滴加石蕊溶液，出现红色

C.随着电解的进行，CuCb溶液浓度变大

D.当。OlmolFGOs完全溶解时，至少产生气体336mL（折合成标准状况下）

3.（2021・广东・高考真题）钻（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

制备金属钻的装置示意图。下列说法正确的是

A.工作时，13室和团室溶液的pH均增大

B.生成1molCo,回室溶液质量理论上减少16g

C.移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变

2++

D.电解总反应：2Co+2H,O=2Co+O2T+4H

4.（2021,江苏借考真题通过下列方法可分别获得Hz和。2：①通过电解获得NiOOH和出（如图）；②在

90回将NiOOH与H20反应生成Ni（OH）2并获得O2o下列说法正确的是

A.电解后KOH溶液的物质的量浓度减小

B.电解时阳极电极反应式：Ni（OH）2+OH--e=NiOOH+H2O

通电

C.电解的总反应方程式:2H2。2H2个+。2个

D.电解过程中转移4moi电子，理论上可获得22.4L5

5.（2023春•湖北武汉•高二华中师大一附中校考期中）某研究性学习小组用下图所示的装置进行实验，探究

原电池、电解池和电解精炼钻的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐变

成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。请根据实验现象及所查资料，回答下列问

题：

查阅资料：高铁酸根FeO》在溶液中呈紫红色。

X(Fe)石墨阳离子阴离子

XCo

交换膜交换膜

+

Hcr

sojcr

ZnSO；

H+Co2+CuSO

溶液4

隔膜溶液

N