高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第7章化學(xué)反應(yīng)與能量第37講多池、多室的電化學(xué)裝置課件

第37講多池、多室的電化學(xué)裝置1．會(huì)判斷多池裝置中的原電池和電解池，能根據(jù)電化學(xué)原理進(jìn)行正確分析。2．了解離子交換膜的分類及特點(diǎn)，能夠根據(jù)電化學(xué)原理分析“膜”在裝置中的作用。01考點(diǎn)梳理高效演練考點(diǎn)一多池串聯(lián)的兩大模型

1．兩大模型裝置(1)外接電源與電解池的串聯(lián)。

A、B為兩個(gè)串聯(lián)電解池，相同時(shí)間內(nèi)，各電極得失電子數(shù)相等。(2)原電池與電解池的串聯(lián)。

甲、乙兩裝置示意圖中，A均為原電池，B均為電解池。2．串聯(lián)裝置的思維流程√解析：A．鋅為活潑金屬，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，a極為負(fù)極、b極為正極，c極為陰極、d極為陽極，A正確；B．Zn-NO2

電池總反應(yīng)為鋅和二氧化氮反應(yīng)生成亞硝酸鋅：Zn＋2NO2===Zn(NO2)2，B正確；C．c極區(qū)為陰極區(qū)，亞硝酸根離子發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3，消耗H＋且生成H2O，故溶液的pH增大，C正確；2．某興趣小組的同學(xué)用如下裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)回答下列問題。(1)甲池為__________(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應(yīng)為___________________________________。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，總反應(yīng)為_______________________________________。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上消耗O2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為________mL，丙池中________(填“C”或“D”)極析出________g銅。(4)電鍵閉合一段時(shí)間后，甲池中溶液的pH將________(填“增大”“減小”或“不變”，下同)；若丙池中電極不變，將電解質(zhì)溶液換成NaCl溶液，溶液的pH將________?？键c(diǎn)二多室電化學(xué)裝置——離子交換膜電解池

1．離子交換膜的分類和作用2．離子交換膜電解池的解題步驟第一步，分清離子交換膜類型。即離子交換膜屬于陽膜、陰膜、質(zhì)子膜或雙極膜中的哪一種，判斷允許哪種離子通過離子交換膜。第二步，寫出電極反應(yīng)式。判斷離子交換膜兩側(cè)的離子變化，推斷電荷變化，根據(jù)電荷平衡判斷離子遷移方向。第三步，分析離子交換膜的作用。在產(chǎn)品制備中，離子交換膜的作用主要是提高產(chǎn)品純度，避免產(chǎn)物之間發(fā)生反應(yīng)，或避免產(chǎn)物因發(fā)生反應(yīng)而造成危險(xiǎn)。1．(2024·南粵名校聯(lián)考)利用光能分解水的裝置如圖所示，在直流電場作用下，雙極膜將水解離為H＋和OH－，并實(shí)現(xiàn)其定向通過。下列說法正確的是(

)A．光電池裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能B．當(dāng)電路中通過2mol電子時(shí)，雙極膜中水的質(zhì)量減少18gC．陽極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑D．再生池中發(fā)生的反應(yīng)為2V3＋＋H2===2V2＋＋2H＋√解析：由題圖可知，光電池左側(cè)為電子的流出極，故電解池左側(cè)為陰極，電極反應(yīng)式為V3＋＋e－===V2＋，右側(cè)為陽極，電極反應(yīng)式為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。A．由題圖可知，光電池裝置將光能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電解池將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，最終達(dá)到分解水的目的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．雙極膜可將水解離為H＋和OH－，根據(jù)陽極區(qū)的電極反應(yīng)式4OH－－4e－===2H2O＋O2↑可知，當(dāng)電路中通過2mol電子時(shí)，雙極膜中水減少2mol，質(zhì)量為36g，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．陽極區(qū)發(fā)生的電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，選項(xiàng)C正確；D．由裝置圖可知，再生池中發(fā)生的反應(yīng)為2V2＋＋2H＋===2V3＋＋H2↑，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2．(2024·華南師范大學(xué)附中高三月考)LiOH是生產(chǎn)航空航天潤滑劑的原料。清華大學(xué)首創(chuàng)三室膜電解法制備氫氧化鋰，其模擬裝置如下圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(

)A．a(chǎn)極為電源的負(fù)極，Y極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．X極的電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑C．膜1為陽離子交換膜，膜2為陰離子交換膜D．每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上生成24gLiOH√解析：該電解池實(shí)質(zhì)是電解水，根據(jù)題圖可知，X極導(dǎo)出的是濃硫酸，則X極應(yīng)為水放電生成H＋和O2，為陽極，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，氣體1為O2；Y極導(dǎo)出的是濃LiOH，則Y極是水放電生成H2和OH－，為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，氣體2為H2。A．根據(jù)分析可知，X極為陽極，所以a極為正極，b極為負(fù)極，則Y極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．根據(jù)分析可知，X極上水失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2，電極反應(yīng)式為2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，B正確；D．Y極為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，每轉(zhuǎn)移2mol電子，理論上有2molLi＋向Y極遷移形成2mol

LiOH，其質(zhì)量是48g，D錯(cuò)誤。02真題研做高考通關(guān)√B．每生成1molNH3·H2O，陰極得8mole－，同時(shí)雙極膜處有8molH＋進(jìn)入陰極室，即有8mol

的H2O解離，故B錯(cuò)誤；C．電解過程中，陽極室每消耗4molOH－，同時(shí)有4molOH－通過雙極膜進(jìn)入陽極室，KOH的物質(zhì)的量不因反應(yīng)而改變，故C正確；D．相比于平面結(jié)構(gòu)雙極膜，“卯榫”結(jié)構(gòu)具有更大的膜面積，有利于H2O被催化解離成H＋和OH－，可提高氨生成速率，故D正確。2．(2023·高考全國甲卷)用可再生能源電還原CO2時(shí)，采用高濃度的K＋抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)可提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是(

)

A．析氫反應(yīng)發(fā)生在IrOx－Ti電極上B．Cl－從Cu電極遷移到IrOx－Ti電極C．陰極發(fā)生的反應(yīng)有：2CO2＋12H＋＋12e－===C2H4＋4H2OD．每轉(zhuǎn)移1mol電子，陽極生成11.2L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)√3．(2022·新高考山東卷改編)設(shè)計(jì)如下圖所示的裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成CO2，將廢舊鋰離子電池的正極材料LiCoO2(s)轉(zhuǎn)化為Co2＋，工作時(shí)保持厭氧環(huán)境，并定時(shí)將乙室溶液轉(zhuǎn)移至甲室。已知電極材料均為石墨材質(zhì)，右側(cè)裝置為原電池。下列說法不正確的是(

)A．裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸減小B．裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸C．乙室電極反應(yīng)為

LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－D．若甲室Co2＋減少200mg，乙室Co2＋增加300mg，則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移√解析：根據(jù)題意知，右側(cè)裝置為原電池，細(xì)菌所在電極為負(fù)極，LiCoO2所在電極為正極；左側(cè)裝置為電解池，細(xì)菌所在電極為陽極，另一電極為陰極。裝置工作時(shí)，左側(cè)裝置中，細(xì)菌所在電極(陽極)上CH3COO－失去電子被氧化為CO2：CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2↑＋7H＋，甲室中Co2＋在陰極上得到電子被還原為Co單質(zhì)：Co2＋＋2e－===Co，乙酸鹽溶液中的陽離子以及生成的H＋通過陽膜進(jìn)入甲室，甲室溶液pH逐漸減小，A正確；右側(cè)裝置中，細(xì)菌所在電極上的電極反應(yīng)與左側(cè)裝置中相同，乙室中LiCoO2得到電子被還原為Co2＋，電解質(zhì)溶液顯酸性，電極反應(yīng)為LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，乙酸鹽溶液中的陽離子以及生成的H＋通過陽膜進(jìn)入乙室，總體上H＋被消耗而減少，故裝置工作一段時(shí)間后，乙室應(yīng)補(bǔ)充鹽酸，B正確，C錯(cuò)誤；4．(2021·新高考天津卷)如下圖所示的電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是(

)

A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時(shí)間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C．隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D．當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)√解析：通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，說明石墨電極Ⅱ?yàn)殛枠O，b為電源的正極，a為電源的負(fù)極，石墨電極Ⅰ為陰極。A．由分析可知，a是電源的負(fù)極，故A正確；B．石墨電極Ⅱ?yàn)殛枠O，通電一段時(shí)間后，產(chǎn)生氧氣和氫離子，所以向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色，故B正確；C．隨著電解的進(jìn)行，銅離子在陰極得電子生成銅單質(zhì)，所以CuCl2溶液濃度變小，故C錯(cuò)誤；D．當(dāng)0.01molFe2O3完全溶解時(shí)，消耗氫離子的物質(zhì)的量為0.06mol，根據(jù)陽極的電極反應(yīng)2H2O－4e－===O2↑＋4H＋可知，產(chǎn)生氧氣的物質(zhì)的量為0.015mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為336mL，故D正確?！探馕觯河深}圖可知，在鉛電極上乙二酸變成乙醛酸是去氧的過程，發(fā)生還原反應(yīng)，鉛電極是電解裝置的陰極；石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2Br－－2e－===B