电化学中的多室、多池装置（重难专练）-2026届高考化学专练（学生版）

电化学中的多室,多油装置

重难技巧突破

一、电化学中的离子交换膜

（1）阡离子交换腴（只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过）

锌铜原电池

以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开

—

'jL[\俨’①负极反应式：Zn—2e~=Zri2+

②正极反应式：Cw2++2e~=Cu

甲Z-I-Z-：z---f下二-二--乙

午更?•二H卜;二£季③2浮+通过阳离子交换膜进入正极区

/阳离子1mol-L-1

交换腴CuSO.㈣)④阳离子一透过阳离子交换膜->原电池正极（或电解池的阴极）

ZnSO式叫)

（2）阴离子交换膜（只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过）

11以R为电极电解淀粉-K7溶液，中间用阴离子交换膜隔开

4①阴极反应式：2H2O+2C-=H2]+2OH-

②阳极反应式：2厂-2e-=，2

,Pt

三

一阴离子③阴极产生的移向阳极与阳极产物反应：3k十6OH-=/。丁十57-十3”2。

交换膜④阴离子—透过阴离子交换膜->电解池阳极（或原电池的负极）

（3）质子交换膜（只允许H+和水分子通过）

在微生物作用下电解有机废水（含CH.COOH）,可获得清洁能源H2

①阴极反应式：2H++2e-=H.,]

②阳极反应式：CH,COOH-8e-+2Hq=2CO,]+8H+

③阳极产生的H+通过质子交换膜移向阴极

④H'T透过质子交换膜—原电池正极（或电解池的阴极）

（4）电渗析法

(5)双极膜

双极膜

由一张阳膜和一张阴膜复合制成。

-----用电器------

该膜特点是在直流电的作用下，阴、

HZn(OH)F

PbO步1Mo?阳膜复合层间的解离成和

N

OH并通过阳膜和阴膜分别向两极

2s0牺耳H*K()lkw

PbSOj、Zn

1•\/■区移动，作为H+和O/T的离子源

双极膜

(6)解题流程

第一步，分清隔膜类型。即交换膜属于阳离子交换膜、阴面子交换摸或质子交换膜中的哪一种，判断允许哪种离

子通过隔膜。

第二步，写出电极反应，判断交换膜两侧离子变化，推断电荷变化，根据电荷平衡判断离子迁移方向。

第三步，分析隔膜作用。在产品制备中，隔膜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。

二、含膜电解池装置分析

(1)两室电解池

例如,工业上利用如图两室电解装置制备烧碱：

阳极室中电极反应：2CT-2e-===83

阴极室中的电极反应：2HQ+2c-===H2T+2OH-,

阴极区放电,破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，阳极区CZ-放电，使溶液中的c(cr)减小，为保持电荷

守恒，阳极室中的通过阳离子交换膜与阴极室中生成的一结合，得到浓的NaOH溶液。利用这种方法制

备物质，纯度较高，基本没有杂质。

(2)三室电解池

例如，利用三室电解装置制备,其工作原理如图所示。

NH3^^NH4NO3浓溶液

nNO3M-NO_：

J2_J^NO!

阳°w离子L/II,I阴离子

交换膜NH4NO3稀溶液交换膜

.....................3

阴极的NO被还原为NH：：NO+5e-+6/尸===NH；+H2O,NH；通过阳离子交换膜进入中间室；

阳极的NO被氧化为M不：NO-3e-+2H===NO?+4H-,NO%通过阴离子交换膜进入中间室。

根据电路中转移电子数相等可得电解总反应：8NO+7〃2O=====3MLN5+2〃N5,为使电解产物全部转化

为NH.NO.,补充适量NH,可以使电解产生的HN（）3转化为NH.NO-,.

（3）多室电解池

例如，”四室电渗析法”制备〃：?0式次磷酸），其工作原理如图所示：

阳离子阴离子阳离子

交换膜交换膜交换膜

NcdLPO：

H,PO2

稀硫酸稀溶液浓溶液稀溶液

阳极室产品室原料室阴极室

电解稀硫酸的阳极反应：2H20-46・===0/+4〃+,产生的〃-通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的

H.PO,穿过阴离子交换膜进入产品室,与H+结合生成弱电解质”?。2；

电解NaO〃稀溶液的阴极反应；4〃Q+4e-===2II2T+4。〃一，原料室中的通过阳离子交换膜进入阴极室,

可得副产品NaOHo

重难保分练

（建议时，20分钟）

1.（2026•河北省定州中学高三上学期期中）钠离子-石墨焕（GDY）电池是一种高可逆容量、氏循环寿命

的新型电池，其装置如图所示。石墨焕是层状结构，其层间矩与Na+直径相仿。首周充电即电池组装完

成后第一次充电过程。下列说法错误的是

Ocgrp

U钠电极隔膜&电解液GDY电极

A.放电时正极电极反应式为：Mi++GOy+e-=Mi-GOV

B.GOV中sp2和印杂化的。为其导电性提供了条件

C.GDY层间距有利于NQ+的嵌入和沿着GOV碳平面进行传输

D.电池组装完成无需对GOY电极进行任何处理即可首周充电

2.（2025•北京市房山区高三下学期一模）科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。

负我

02<-HKOHK2sO,HzSO,圈—0?

疆溶液溶液溶液圜

y\

高子交换膜a离子交换膜b

下列说法不正确的是

A.电极a是负极

B.离子交换膜a为阴离子交换膜

C.电极b的反应式：O2+4e-+4H+=2W,（9

D.酸性条件下。2的氧化性强F碱性条件下。2的氧化性

3.（2025•甘肃卷）我国科研工作者设计了一种腐一海水电池驱动海水（p"=8.2）电解系统（如下图）。以

新型MbM/MMoO,为催化剂［生长在泡沫银电极上）。在电池和电解池中同时产生氢气。下列关于该

系统的说法错误的是

A.将催化剂生长在泡沫锂电极上可提高催化效率

B.在外电路中，电子从电极1流向电极4

C.电极3的反应为：40”一一4€・=2兄0+。/

D.理论上,每通过2moi电子，可产生lmolH2

4.（2025•湖北省云学高中联量.一模）为解决传统电解水制氢阳极电势高、反应速率缓慢的问题，科技工作

者设计耦合高效制其的方法装置如图。部分反应机理为：

+OH、HOyO式一HO

阴离子交换膜

下列说法正确的是

A.电解时e~由a极向b极方向迁移

B.阴极反应为2/72。-2-=〃21+20”・，

C.阳极反应HCHO—2e-+3OH—=HCOO+2H2O

D.相同电量下凡理论产量是传统电解水的2倍

5.（2025•安徽卷）研究人员开发出一种锂一氢可充电电池（如图所示），使用前需先充电，其固体电解质仅允

A.放电时电解质溶液质量减小B.放电时电池总反应为

C.充电时LV移向惰性电极D.充电时每转移Imol电子，c（H+）降低lmol・£T

6.（2025•广东清远•一模）利用多膜装置通过电解法可以制备KN。：,，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

阳极室KNO3NaNO3阴极室

浓溶液稀溶液

A.V膜为阳离子交换膜

E.阴极室溶液中一浓度逐渐降低

C.理论上每生成标准状况下22.4ZZ%,阳极室内溶液质量减少149g

D.理论上每生成bn。/。。，阴极室溶液质量增加46g

7.（2025•云南卷）一种用双极膜电渗析法卤水除硼的装置如图所示，双极膜中H2O解离的H+和O/T在电

场作用下向两极迁移。除硼原理：［6（。H）.丁+"+=6（。"%+凡。。下列说法错误的是

q..................

电源

NaCINaOH

稀溶液浓溶液

[B(OH)4]-石

墨

pt电

电

极

极

IIIIll

'f双吸膜甲X膜TY膜呼双极膜呼

NaOH溶液卤水NaCI浓溶液NaOH溶液水（含少显NaOH）

A.Pt电极反应：4OH--4e-=O2T+2H2O

B.外加电场可促进双极膜中水的电离

c.HI室中，x膜、y膜分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜

D.IV室每生成Imo/MzOH,同时II室最多生成Imo仍（OH%

8.（2025•广东汕头•一模）22碱性电池发展迅猛，某实验小组利用该电池实现电化学合成氨，装

置如图所示，下列说法正确的是

混合充电*P历相界面

A.N极为金属Zn,发生氧化反应

B.理论上若电解液传导6mozH+,最多可生成4A.8LNH,

C.不考虑其它因素，电池工作一段时间后需补充乙醇电解液

+

D.Q极电极反应式为N-,4-2。++4H4-6c-=2LiNH2

9.（2025•山东酒博•一模）热再生乙晴（CHQN）电池将C5还原为。。，利用工业废热热解甲池左室溶液

可实现Ca,CN再生，其工作原理如图所示。下列说法错误的是

_________B

A.甲池以电极为负极

B.甲池隔膜为阴离子交换膜

C.乙池c极电极反应式为3co2+2e-+H>O=CO+2HC0^

D.若d极生成1.12L（标准状况）5,则理论上b极质量减少6.4g

重难抢分练

（建议用时,10分钟）

10.（2026•河北省邯郸市高三上学期11月阶段检测）锂硫电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是

已知:一个电子带有的电量为1.6x10-19Co

A.该电池的电解质换成高浓度的U2SO,水溶液，可以增强Li+的导电性

B.电池充电时，L£+从左侧通过阳离子膜移到右侧

C.电池放电时，电子的流动方句为金属锂片T用电器-集流板-阳离子膜-金属锂片

D.金属锂质量每减小14g,经过用电器的电量约是1.93X10'。

11.（2024•山东卷）以不同材料修饰的r为电极，一定浓度的W历溶液为电解液，采用电解和催化相结合

的循环方式，可实现高效制印和。2,装置如图所示。下列说法错误的是

A.电极a连接电源负极

B.加入V的目的是补充Na历

C.电解总反应式为历-+3兄。曳解瓦。3+3H2T

D.催化阶段反应产物物质的量之比九（Z）：砥8/-）=3:2

12.（2025•广东梅州•一模）某实验小组利用如图所示装置制备阳OH｝。已知甲装置的工作原理为：2Ml2s2

+NaBr3=Na3+3NaBr,电极a、b采用石墨或Fe0下列说法不正确的是

A.乙装置中电极Q应为用,b电极为石墨

B.乙装置中可用溶液代替岫&溶液

C.电极b发生的反应：2凡0+26-=凡1+20”-

D.理论上每生成SOgRaOH）」,甲装置中将有0.2mo，M?■向惰性电极〃移动

13.（2025•北京市丰台区•一模）一种脱除和利川水煤气中CO,的原理示意图如下。

...........»

co

已知：£C,H2c。3的电离平衡常数：=4.6x10-7,42=5.0x10-"。

下列说法不正确的是

A.£C,当装置/中C（CO；1）：C（HCQT）=1：2时,溶液的pH=11

B.装置〃中溶液显碱性的原因是“CO：；的水解程度大于HCOi的电离程度

A

C.装置〃中产生CO2的离子方程式为2X003=002T+CO『+H,O

D.装置〃/中的阴极反应式为2CO2+12e-+12Ht=Q也十4H,O

14.（2025•广东茂名•一模）利用如图所示的电化学装置可捕捉废气中的。5,并将其转为CaCQ,,同时得到

高浓度的盐酸、H2和。2。在直流电源的作用下，双极膜中的HQ可自动解离为和OH-。下列说法

不正确的是

A.电极匕连接电源正极

B.II、HI室之间为阴离子交换膜

C.II室中发生反应：Ca2++co『=caco31

D.理论上，每转移2m〃©-，双极膜上共解离27no厚。

15.某同学设计利用乙烷燃料电池来电解处理酸性含铝废水（主要含有。广2。?一），其装置示意图如图所示，处

理过程中存在反应。0。?一+6&2++14H+=2OH++6Fe3++7Hd下列说法错误的是

A.M电极的电极反应为C2H「14e-+7O2~=2co?+3H,0

B.铭元素最终以形式除去

C.电解池右侧的Fe电极更换为石墨电极，对废水处理影响不大

D.若电解过程111,电子的有效利用率为60%，每处理掉0.2mol的Cr,C^~，理论上N电极需要通入11.2乙

（已折算为标准状况）。2

16.（2025•河南卷）一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以。口形式回收含锂废弃物中的锂元

素，其工作原理如图所示。

----------d-----------1

含锂

废弃物

离

离

离

电

子

子

子

交

极

交

交

Li3[Fe(CN)6]

换

换

换b

腹

膜

膜

Li4[Fe(CN)6]

J储液罐J

下列说法正确的是

A.II为阳离子交换膜

B.电极Q附近溶液的0”减小

3

C.电极b上发生的电极反应式为[&（CN）1一+e-=[Fe（C/V）G]-

D.若海水用MzQ溶液模拟，则每脱除58.5gNaC7,理论上可回收ImolLiCl

Q

KO—OK

17.（2025•湖北腐云联风一模）我国科学家发明了一种以和MnO2为电极材料的新型

电池，其内部结构如下图，其中Q、b、c三区电解质溶液的酸碱性不同。放电时，电极材料

QQ

KO—OKO=/_>=O

转化为。下列说法错误的是

______________________________8

阴阳

离离

子子

交交

换换电

膜膜极

N

溶液

K2sO,

clx

a区

b区

大

pH增

溶液

，a区

电时

A.充

减小

l浓度

K2so

，b区

间后

段时

电一

B.充

M

电极

导到

线传

过导

极N经

从电

，电子

电时

C.放

为

反应式

的电极

极N

时，电

放电

K'

+2n

-2ne

D.

转

相互

发生

极上

在电

。）6产

%（凡

和[

。）6产

[%（凡

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化学

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