热点题型12 　多池（多室）电化学装置

1/1热点题型12多池（多室）电化学装置（一）多池电化学装置1.有外接电源的电解池的串联装置有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池，即甲池为电镀池，乙、丙池均为电解池。2.无外接电源的原电池与电解池的串联装置（1）根据装置特征判断装置类型串联装置中有非常直观的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等，则该装置为原电池，其余的为电解池，如图中甲池为原电池，乙、丙池为电解池，且电极A、C为阳极，电极B、D为阴极。（2）根据电池的电极材料和电解质溶液判断装置类型原电池一般是有两种不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极（惰性电极）；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂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。如图所示，乙池为原电池，甲池为电解池。（2025·八省联考晋陕青宁卷）为了从海水中提取锂，某团队设计了如图所示的电解池。保持电源正、负极不变，每运行一段时间后，将电极1与4取下互换，电极2与3取下互换，实现锂的富集。下列说法正确的是（）A.电路中电子的流向随着电极互换而改变B.电极2上发生的反应为Ag－e－AgC.理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变D.理论上，电路中通过1mol电子时，有0.5molLi＋富集在右侧电解液中【要点图解】保持电源正、负极不变，则电子流向不变，A错误；电极2为阳极，海水中有Cl－，则电极2的电极反应式为Ag－e－＋Cl－AgCl，B错误；为从海水中提取锂，电极1的电极反应式为FePO4＋e－＋Li＋LiFePO4，则电极1为阴极，电极4为阳极，在电极4上发生氧化反应：LiFePO4－e－Li＋＋FePO4，实现了锂的提取，通过相同电量，电极1上附着的Li＋的量和电极4上失去的Li＋的量相等，所以理论上，电极1与电极4的质量之和保持不变，C正确；根据得失电子守恒，电路中各处的电量相等，所以理论上，电路中通过1mol电子时，有1molLi＋富集在右侧电解液中答案：C甲烷燃料电池采用铂作电极材料，两个电极上分别通入CH4和O2，电解质溶液为KOH溶液。某研究小组将上述甲烷燃料电池作为电源，进行电解饱和食盐水和电镀银的实验（甲、乙、丙溶液均足量），如图所示，其中乙装置中X为离子交换膜。下列说法正确的是（）A.甲烷燃料电池正极电极反应式是O2＋4e－＋4H＋2H2B.为了防止生成的氯气和氢氧化钠接触，乙中X为阴离子交换膜C.当乙装置中两电极共产生标准状况的气体2.24L（假设气体完全逸出）时，丙装置中a极质量增加10.8gD.丙装置为银作阳极的电镀池，反应过程中AgNO3溶液的Ag＋浓度减小【要点图解】在碱性环境下，甲烷燃料电池的正极反应式是O2＋4e－＋2H2O4OH－，A错误；乙装置中，Fe电极为阴极，水电离产生的氢离子被还原生成H2，2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，石墨电极为阳极，Cl－被氧化生成Cl2，为了防止生成的Cl2和NaOH接触，乙中X为阳离子交换膜，B错误；乙中两电极共产生气体2.24L（标准状况）时，物质的量为0.1mol，即Fe电极产生0.05molH2，C电极产生0.05molCl2，则电路中转移0.1mol电子，则a极析出0.1mol银单质，其质量增加10.8g，C正确；丙装置中，若为AgNO3溶液，电镀时，a电极为阴极，Ag＋被还原生成银，b电极为阳极，银被氧化生成Ag＋，溶液中Ag＋浓度不变，答案：C分析串联（多池）电路的解题流程（二）多室电化学装置1.常见类型为实现特定功能的需求，在电化学装置中增加离子交换膜，将原电池或电解池装置分隔成两个或多个相对独立的室，称为多室装置。（1）三室电解池示例利用三室电解装置制备NH4NO3，其工作原理如图所示。阴极的NO被还原为NH4＋，电极反应式为NO＋5e－＋6H＋NH4＋＋H2O，NH4＋通过阳离子交换膜进入中间室；阳极的NO被氧化为NO3－，电极反应式为NO－3e－＋2H2ONO3－＋4H＋，NO3－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＋7H2O3NH4NO3＋2HNO3，为使电解产物全部转化为NH4NO3（2）四室电解池示例利用“四室电渗析法”制备H3PO2（次磷酸），其工作原理如图所示。电解稀硫酸的阳极反应式：2H2O－4e－O2↑＋4H＋，产生的H＋通过阳离子交换膜进入产品室，原料室中的H2PO2－通过阴离子交换膜进入产品室，与H＋结合生成弱电解质H3PO2；电解NaOH稀溶液的阴极反应式：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，原料室中的2.离子交换膜的种类与作用（2024·吉林高考12题）“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，装置如图所示。部分反应机理为＋12H2。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－＋H2C.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【要点图解】该装置为带膜电解池。阳极反应：2HCHO－2e－＋4OH－2HCOO－＋2H2O＋H2↑，阴极反应：2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，即转移2mol电子时，阴、阳两极各生成1molH2，共2molH2，而传统电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，转移2mol电子，只有阴极生成1molH2，所以相同电量下H2理论产量是传统电解水的2倍，A答案：A（2025·湖南娄底模拟）硼酸（H3BO3）可以通过电解NaB（OH）4溶液的方法制备，工作原理如图所示。下列有关说法正确的是（）A.M室中的石墨电极连接电源的负极B.N室中的石墨电极的电极反应式为OH－－4e－O2↑＋4HC.b膜为阴离子交换膜，产品室发生反应：H＋＋[B（OH）4]－H3BO3＋H2D.理论上每生成1molH3BO3，阳极室可生成11.2L（标准状况下）气体【要点图解】根据H＋＋[B（OH）4]－H3BO3＋H2O及阳极的电极反应式可知，理论上每生成1molH3BO3，装置中转移1mol电子，阳极室可生成0.25molO2，即5.6L（标准状况下）气体，D答案：C“多室”电解池类题目解题模型1.利用浓差电池电解Na2SO4溶液（a、b电极均为石墨电极），可制得O2、H2、H2SO4和NaOH，反应原理如图所示。下列说法正确的是（）A.b电极的电极反应为2H2O＋2e－H2↑＋2OHB.c、d分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜C.浓差电池放电过程中，Cu（2）电极上的电极反应为Cu2＋＋2e－D.浓差电池从开始工作到放电结束，电解池理论上可制得160gNaOH2.如图串联装置中，通电一段时间后，发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，甲中产生4.48L气体（标准状况下）。下列说法不正确的是（）A.丙中Cu电极质量增加43.2gB.电解过程中丙中溶液酸碱性无变化C.向甲中通入0.2mol氯化氢气体，可使溶液恢复到电解前的状态D.乙中左侧电极反应式：Cu2＋＋2e－3.（2025·江西十校联考）电解法能同时处理含多种有害物质的废水，以提高处理效率。如图为双极膜电解池中通过电解产生极强的氧化能力的羟基自由基（·OH），来处理含苯酚废水和含甲醛废水的工作原理。已知：双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－。下列说法正确的是（）A.N极连接电源负极，电极反应式为OH－－e－·B.双极膜b为阳离子膜，·OH由H2O得电子直接生成C.处理含甲醛废水时，该处每生成4.4g二氧化碳，理论上消耗双极膜中0.4molH2OD.通电一段时间后，理论上苯酚和甲醛转化生成CO2的物质的量之比为7∶64.（2026·湖南常德模拟）电催化还原技术是电镀废水的一种新型处理方法。某科研团队以铜、铂和镀铜废水构建电催化还原体系（如