【新人教版高中化学】必修一 热点专攻19 多池多室的电化学装置

19多池多室的电化学装置多池串联电化学装置1．常见多池串联装置模型模型一：外接电源与电解池的串联(如图)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。模型二：原电池与电解池的串联(如图)

甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。2．“串联”类装置的解题流程√√3．如图所示装置，C、D、F、X、Y都是惰性电极，E为铁棒。将电源接通后，向乙中滴入酚酞溶液，在F极附近显红色。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∶4∶4C．欲用丙装置给铜镀银，H为Cu，电镀液为硝酸银溶液D．装置丁中Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶体带正电荷√解析根据题图可知，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极上水放电生成氢气和氢氧根离子,所以F极是阴极,则电源B极是负极，A极是正极，C、E、G、X是阳极，D、H、Y为阴极，然后根据电解池反应原理分析解答。根据上述分析可知B极是电源的负极，A项错误；乙装置的E电极是阳极，电极材料为Fe，则活性电极Fe失去电子变为Fe2＋进入溶液，不能产生单质，B项错误；欲用丙装置给铜镀银，则阴极H电极应该为Cu，阳极G材料为银，电镀液为硝酸银溶液，C项正确；丁装置中Y电极是阴极，如果Y极附近红褐色变深，说明氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷，但胶体作为整体本身为电中性而不带电荷，D项错误。多室电化学装置为实现特定的需求，在电化学装置中增加离子交换膜，将原电池或电解池分隔成两个或多个相对独立的室。1．离子交换膜的分类和应用2．分析某室质量变化的关键(1)考虑该区(或该电极)的化学反应。(2)考虑通过“交换膜”的离子带来的质量变化。题组1

“隔膜”在新型电池中的应用4．锌溴液流电池用溴化锌溶液作电解液，并在电池间不断循环。下列有关说法错误的是(

)A．放电时正极的电极反应式为Br2＋2e－===2Br－B．放电时每转移2mol电子，负极区溶液质量保持不变C．充电时n接电源的负极，Zn2＋通过阳离子交换膜由左侧流向右侧D．若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极也随之改变√解析放电时，该装置是原电池，Zn易失电子作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应式为Br2＋2e－===2Br－，所以与n相连的一极是负极，与m相连的一极是正极；充电时，原电池的正、负极分别对应电解池的阳、阴极，n接电源负极，与n相连的一极是阴极，m接电源正极，与m相连的一极是阳极，阳离子交换膜只能阳离子通过，分子或阴离子不能通过，以此解答该题。放电时正极的电极反应式为Br2＋2e－===2Br－，A项正确；Zn易失电子作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，放电时每转移2mol电子，反应生成1molZn2＋，同时有1molZn2＋由阳离子交换膜移向正极区，因此负极区溶液质量保持不变，B项正确；根据分析，充电时n接电源的负极，与n相连的一极是阴极，与m相连的一极是阳极，Zn2＋移向阴极，即通过阳离子交换膜由左侧流向右侧，C项正确；若将阳离子交换膜换成阴离子交换膜，放电时正、负极不发生改变，D项错误。√题组2隔膜在“双室”电解池的应用6．(2026·山东模拟)氢能因其环境友好性被誉为“终极能源”。近日，科学家利用电解原理将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。下列说法错误的是(

)A．阳极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2OB．OH－由a电极通过交换膜迁移向b电极C．电解一段时间后，阴极区的pH不变D．当电路中转移1mol电子时，理论上可生成高纯氢气11.2L(标准状况)√解析根据图示，阳极氨气失电子生成氮气，电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O,A项正确；a电极发生还原反应，a是阴极，b是阳极，阴离子由阴极移向阳极，OH－由a电极通过交换膜迁移向b电极，B项正确；阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，电解一段时间后，阴极区的pH增大，C项错误；阴极发生反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，当电路中转移1mol电子时，理论上可生成高纯氢气11.2L(标准状况)，D项正确。7．(2025·河北衡水一模)富集海水中锂的电化学系统如图所示，工作步骤如图：①启动电源1，MnO2所在腔室的Li＋进入MnO2结构而形成LixMn2O4。②关闭电源1和海水通道,启动电源2,使LixMn2O4中的Li＋脱出进入腔室2。关于该电化学系统的说法正确的是(

)A．启动电源1时，电极1为阴极B．启动至关闭电源1，若转化的n(MnO2)与生成的n(O2)之比为20∶3，可得LixMn2O4中的x＝1.2C．启动电源2时MnO2电极反应式为xLi＋＋2MnO2＋xe－===LixMn2O4D．电化学系统降低了腔室2中LiOH的浓度√解析由①可知，启动电源1，MnO2所在腔室的Li＋进入MnO2结构而形成LixMn2O4，可知MnO2中Mn元素的化合价降低,为阴极,电极反应式为xLi＋＋2MnO2＋xe－===LixMn2O4，电极1为阳极，连接电源正极；由②关闭电源1和海水通道，启动电源2，使LixMn2O4中的Li＋脱出进入腔室2，可知，电极2为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阳极的电极反应式为LixMn2O4－xe－===xLi＋＋2MnO2，以此分析解题。由分析可知，启动电源1时，电极1连接电源1的正极，作阳极，发生氧化反应，A项错误；根据分析可知，启动至关闭电源1，转化的n(MnO2)与生成的n(O2)之比为20∶3，设生成的氧气为3mol，转移电子为12mol，根据阴极的电极反应式：xLi＋＋2MnO2＋xe－===LixMn2O4，结合得失电子守恒，可知MnO2转化2mol时转移1.2mol电子，可得LixMn2O4中的x＝1.2，B项正确；启动电源2时，MnO2电极是阳极，电极反应式为LixMn2O4－xe－===xLi＋＋2MnO2，C项错误；由分析可知，启动电源2，使LixMn2O4中的Li＋脱出进入腔室2，电极2为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，提高了腔室2中LiOH的浓度，D项错误。题组3多膜电解池及分析8．(2025·云南)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OH－在电场作用下向两极迁移。除硼原理：[B(OH)4]－＋H＋===B(OH)3＋H2O。下列说法错误的是(

)A．Pt电极反应：4OH－－4e－===O2↑＋2H2OB．外加电场可促进双极膜中水的电离C．Ⅲ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1molNaOH，同时Ⅱ室最多生成1molB(OH)3√解析由图中氢离子和氢氧根的流向，可推出左侧Pt电极为阳极，右侧石墨电极为阴极，阳极发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O,阴极发生的反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－,Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，据此解答。由分析可知，Pt电极为阳极，阳极发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A项正确；水可微弱的电离出氢离子和氢氧根，在外加电场作用下，使氢离子和氢氧根往两侧移动，可促进双极膜中水的电离，B项正确；由分析可知，Ⅲ室中氯化钠浓度降低了，说明钠离子往阴极方向移动，氯离子往阳极方向移动，即钠离子往右侧移动，通过Y膜，则Y膜为阳离子交换膜，氯离子往左侧移动，通过X膜，则X膜为阴离子交换膜，C项错误；Ⅳ室每生成1molNaOH，则转移1mol电子，有1mol氢离子移到Ⅱ室中，生成1molB(OH)3，D项正确。9．(2025·河南)一种液流电解池在工作时可以实现海水淡化，并以LiCl形式回收含锂废弃物中的锂元素，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(

)A．Ⅱ为阳离子交换膜B．电极a附近溶液的pH减小C．电极b上发生的电极反应式为[Fe(CN)6]4－＋e－===[Fe(CN)6]3－D．若海水用NaCl溶液模拟，则每脱除58.5gNaCl，理论上可回收1molLiCl√解析根据电解池装置中电极上物质变化及实现海水淡化、以LiCl形式回收锂元素，对电解池进行如图具体分析：为实现海水的淡化，海水中Na＋应通过离子交换膜Ⅰ进入最左侧，为以LiCl形式回收锂元素，海水中Cl－应通过离子交换膜Ⅱ向右侧迁移，Li＋应通过离子交换膜Ⅲ向左侧迁移，故离子交换膜Ⅱ为阴离子交换膜，A项错误；由阴极反应知，电极a附近溶液的pH增大，B项错误；由上述分析知，C项错误；每脱除58.5g(1mol)NaCl，溶液中有1molNa＋、1molCl－和1molLi＋迁移，所以可回收1molLiCl，D项正确。√11．(2025·湖南邵阳二模)浓差电池是一种利用电解质溶液浓度差产生电势差而形成的电池。理论上当电解质溶液的浓度相等时停止放电。图1为浓差电池，图2为电渗析法制备次磷酸(H3PO2)，用图1的浓差电池提供电能制备次磷酸(H3PO2)。下列说法错误的是(

)A．Cu(Ⅰ)是电池的负极B．b膜、d膜是阳离子交换膜，c膜是阴离子交换膜C．电渗析过程中M、N室中H2SO4和NaOH的浓度均增大D．电池从开始到停止放电，理论上可制备0.02molH3PO2√4H＋，Y电极为电解池的阴极，电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋OH－，d膜为阳离子