2026届高考化学专题复习：电化学中的多室、多池装置

专题五

电化学电化学中的多室、多池装置1.交换膜类型及特点交换膜类型

阳膜阴膜双极膜特定的交换膜允许通过的离子及移动方向阳离子移向原电池的正极(电解池的阴极)阴离子移向原电池的负极(电解池的阳极)中间层中的H2O解离出H+和OH-,H+移向原电池的正极(电解池的阴极),OH-移向原电池的负极(电解池的阳极)只允许特定的离子或分子通过,如质子交换膜只允许H+通过,氯离子交换膜只允许Cl-通过通性无论是原电池还是电解池中,阳离子均移向得电子的一极,阴离子均移向失电子的一极2.离子交换膜的判断如:我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池,其原理如图所示:分析:负极:Zn-2e-===Zn2+,阳离子浓度增大,为平衡电荷,Cl-移向A区,M为阴离子交换膜。正极:I2+2e-===2I-,阴离子浓度增大,为平衡电荷,K+移向B区,N为阳离子交换膜。3.离子交换膜的作用(1)三室式电渗析法处理Na2SO4废水。

1.(2025·广东深圳一模)利用多膜装置通过电解法可以制备KNO3,同时获得一定的副产品,其电解装置如图所示。下列说法正确的是(

)A.Y膜为阳离子交换膜B.阴极室溶液中OH-浓度逐渐降低C.理论上每生成1molCl2,阴极室溶液质量增加46gD.理论上每生成标准状况下22.4LCl2,阳极室内溶液质量减少149gD

C

C

D

D

6.(2024·河池一模)利用燃料电池原理可处理高浓度的氨氮废水,同时电解含有苯酚、乙腈(CH3CN)的水溶液,合成扑热息痛(),装置如下图所示,其中a、b的电极材料均为石墨。下列说法正确的是(

)A.溶液中的H+由甲室向乙室迁移B.工作一段时间后,甲室溶液pH减小C.乙室每产生1molN2,c电极理论上可产生33.6L(标准状况下)H2D.丙室中反应的总方程式为D

【解析】由题图可知,左侧装置为燃料电池,右侧装置为电解池;燃料电池甲室中通入空气,故a电极为正极,发生得电子的还原反应,乙室中铵根离子发生失电子的氧化反应生成氮气,故b电极为负极;与燃料电池正极相连的d电极为电解池阳极,与燃料电池负极相连的c电极为电解池阴极。原电池中阳离子由负极移向正极,即溶液中的H+由乙室向甲室迁移,A错误;a电极为燃料电池正极,电极反应式为O2+4e-+4H+═2H2O,溶液pH增大,B错误;乙室每产生1

mol

N2,转移6

mol电子,根据得失电子守恒,c电极上可生成3

mol

H2,在标准状况下的体积为67.2

L,C错误;丙室中反应的总方程式为

+CH3CN+H2O +H2↑,D正确。7.(2024·北京西城一模)双极膜可用于电解葡萄糖(C6H12O6)溶液同时制备山梨醇(C6H14O6)和葡萄糖酸(C6H12O7)。电解原理如图所示(忽略副反应)。已知:在电场作用下,双极膜可将水解离,在两侧分别得到H+和OH-。注:R为—C5H11O5。下列说法不正确的是(

)A.右侧的电极与电源的正极相连B.阴极的电极反应:C6H12O6+2e-+2H+═C6H14O6C.一段时间后,阳极室的pH增大D.每生成1mol山梨醇,理论上同时可生成1mol葡萄糖酸C

【解析】左边电极葡萄糖被还原为山梨醇,为阴极,右边电极溴离子失电子被氧化为溴,为阳极。A.右边电极溴离子失电子被氧化为溴,为阳极,与电源正极相连,正确;B.左边电极为阴极,葡萄糖中的醛基被还原,电极反应式:C6H12O6+2e-+2H+═C6H14O6,正确;C.阳极室中还发生H2O+Br2+RCHO═RCOOH+2H++2Br-,电解一段时间后,pH减小,错误;D.制备山梨醇的反应为C6H12O6+2e-+2H+═C6H14O6,制备葡萄糖酸的总反应为C6H12O6-2e-+H2O═C6H12O7+2H+,根据得失电子守恒可知每生成1

mol山梨醇,理论上同时可生成1

mol葡萄糖酸,正确。

A

C

B

4.(2024·辽宁卷)“绿色零碳”氢能前景广阔。为解决传统电解水制“绿氢”阳极电势高、反应速率缓慢的问题,科技工作者设计耦合HCHO高效制H2的方法,装置如下图所示。部分反应机理为下列说法错误的是(

)A.相同电量下H2理论产量是传统电解水的1.5倍B.阴极反应:2H2O+2e-═2OH-+H2↑C.电解时OH-通过阴离子交换膜向b极方向移动D.阳极反应:2HCHO-2e-+4OH-═2HCOO-+2H2O+H2↑A

【解析】该装置为电解池,由反应机理可知,电极b上HCHO转化为HCOO-,发生失电子的氧化反应,电极b为阳极,电极反应为2HCHO-2e-+4OH-═2HCOO-+2H2O+H2↑,电极a为阴极,电极反应为2H2O+2e-═2OH-+H2↑。传统电解水过程中每转移4

mol电子可制得2

mol

H2,耦合HCHO高效制H2过程中每转移4

mol电子,阴、阳极均可产生2

mol

H2,故相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍,A错误;由上述分析可知,阴极的电极反应为2H2O+2e-═2OH