第十章　第37讲　多池、多室电化学装置-2027年高考化学一轮复习课件（含解析版讲义）

这是一份第十章　第37讲　多池、多室电化学装置-2027年高考化学一轮复习课件（含解析版讲义），共10页。PPT课件主要包含了多池连接电化学装置，电化学计算，课时精练等内容，欢迎下载使用。
1.了解离子交换膜的类型及作用。2.了解多池连接装置的特点及分析方法。3.建立解答复杂电化学装置的思维路径。
考点一　离子交换膜在电化学中的应用
考点二　多池连接电化学装置
离子交换膜在电化学中的应用
1.离子交换膜的分类离子交换膜是一种含离子基团的、对溶液中的离子具有选择透过功能的膜，通常由特殊高分子材料制成。离子交换膜分为：(1)阳离子交换膜，只允许阳离子通过，不允许阴离子通过。(2)阴离子交换膜，只允许阴离子通过，不允许阳离子通过。(3)质子交换膜，只允许H+通过，不允许其他阳离子或阴离子通过。(4)双极隔膜，是一种新型离子交换膜，其膜主体可分为阴离子交换层、阳离子交换层和中间界面层，水解离催化剂被夹在中间的离子交换聚合物中，水电离产物H+和OH-可在电场力的作用下快速迁移到两侧溶液中，为膜两侧的半反应提供各自理想的pH条件。
2.离子交换膜的作用(1)能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应，提高产品的纯度或避免不安全因素。(2)能选择性地允许离子通过，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。3.分析方法(1)根据膜的性质和离子在溶液中的迁移方向，画出离子透过膜的方向；(2)寻找迁出室溶液中浓度较大的迁移离子；(3)分析离子在迁入室的浓度增大和在迁出室的浓度减小，以及带来的实质变化。
一、离子交换膜在原电池和新型电源中的应用1.某原电池装置如图所示，电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl。下列说法错误的是A.负极的电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgClB.放电时，H+从左向右通过阳离子交换膜C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应　不会改变D.当电路中转移0.01 ml e-时，阳离子交换膜左侧溶液中约减少0.01 ml　离子
2.(2025·广东，14)一种高容量水系电池示意图如图。已知：放电时，电极Ⅱ上MnO2减少；电极材料每转移1 ml电子，对应的理论容量为26.8 A·h。下列说法错误的是A.充电时Ⅱ为阳极B.放电时Ⅱ极室中溶液的pH降低C.放电时负极反应为MnS-2e-===S+Mn2+D.充电时16 g S能提供的理论容量为26.8 A·h
3.(2025·长沙模拟)我国化学家通过对过渡金属基尖晶石氧化物(NiC2O4)进行性能优化，成功开发锌⁃空气二次电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是A.充电时，b电极与电源的正极相连B.充电时，a电极的电极反应式为　[Zn(OH)4]2-+2e-===Zn+4OH-C.放电时，OH-通过阴离子交换膜从左室移向右室D.放电过程中，a电极区附近溶液pH减小，b电极区附近溶液pH增大
5.(2025·河南，12)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58.5 g NaCl，理论上可回收1 ml LiCl
1.外接电源与电解池的串联模型(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。
2.原电池与电解池的串联模型(如图)
甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。
1.(2025·甘肃，12)我国科研工作者设计了一种Mg⁃海水电池驱动海水(pH=8.2)电解系统(如图)，以新型MNi/NiMO4为催化剂(生长在泡沫镍电极上)，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镍电极上可提高　催化效率B.在外电路中，电子从电极1流向电极4C.电极3的反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑D.理论上，每通过2 ml电子，可产生1 ml H2
2.(2022·山东，13改编)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCO2(s)转化为C2+，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法错误的是A.装置工作时，甲室溶液pH逐渐减小B.装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸C.乙室电极反应式为LiCO2+2H2O+e-=== Li++C2++4OH-D.若甲室C2+减少200 mg，乙室C2+增加300 mg，则此时已进行过溶液转移
1.电化学计算的三种方法(1)根据总反应计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。(2)根据电子守恒计算①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。②用于混合溶液电解的分阶段计算。
(3)根据关系式计算根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以电路中通过4 ml e-为桥梁可构建以下关系式：
一、电极产物量的计算1.(2021·天津，11)如图所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是A.a是电源的负极B.通电一段时间后，向石墨电极 Ⅱ 　附近滴加石蕊溶液，出现红色C.随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大D.当0.01 ml Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下)
二、电极或溶液质量变化量计算3.用两块相同的纯铜片作为电极，电解硫酸铜溶液，电解时，若电流强度为0.5 A，电解时间为10 min，每个电子的电量为1.60×10-19 C，NA=6.02×1023 ml-1。(1)电路中通过的电量Q=　　　 C。 
(2)两块铜片质量相差了　 　 g。 
4.某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧的溶液均为1 L 2 ml·L-1 H2SO4溶液。当电池中有1 ml电子发生转移时，左右两侧溶液的质量之差为　　　 g。(假设反应物耗尽，忽略气体的溶解) 
计算原电池或电解池中“膜”两侧溶液质量变化时，要注意气体的排出或吸收、沉淀的析出或溶解，尤其不能忽略离子的转移对溶液质量的影响。
精练高频考点 提升关键能力
(1)阳　N2+6e-+6H+===2NH3　(2)为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴、阳两极产物接触　(3)33
1.(2020·海南，11改编)某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是A.电池可用于乙醛的制备B.b电极为正极C.电池工作时，a电极附近pH降低D.a电极的反应式为O2-4e-+4H+===2H2O
2.如图所示，甲池的总反应式为N2H4+O2===N2+2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成B.甲池中负极反应式为N2H4-4e-===N2+　4H+C.甲池和乙池中溶液的pH均减小D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体
4.有学者研制出可持久放电的Cu⁃PbO2双极膜二次电池，其工作原理示意图如图。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-，并分别向两极迁移。已知：Cu电极的电极反应式为Cu+2OH--2e-===Cu(OH)2。下列说法正确的是A.膜p适合选用阴离子交换膜B.放电时，理论上硫酸和NaOH溶液的浓度均不变C.放电时，两极上均有气体生成D.导线中通过1 ml e-，理论上两极质量变化之差为15 g
5.工业上利用电解食盐溶液制取盐酸和氢氧化钠的装置如图所示。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-。下列有关说法错误的是A.N表示阴离子交换膜B.甲室流出的为氢氧化钠溶液C.电解总反应：NaCl+H2O　　NaOH+HClD.相比现有氯碱工业制取氢氧　化钠，该方法更环保
10.(2024·黑吉辽，12)“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：　　 　　　　　　　　　　　　　　　。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↑
13.电解法合成氨反应装置如图所示：(1)b极为　　(填“阴”或“阳”)极，a极的电极反应式为_____________　　　　　。 
(2)电解装置中质子交换膜的作用为_____________________________________________________。 
为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴、阳两极产物接触
(3)若b极产生的O2在一定条件下的体积为336 L，a极中通入相同条件下N2的总体积为672 L，则N2的转化率为　　%(结果保留两位有效数字)。 
(1)题述装置中，发生还原反应的电极有　　　(填字母)。 A.X(Fe)B.Y(C)C.CD.Zn
(3)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除O2外，还可能有　　 。 
(4)乙池是电解制备金属钴的装置图，相比电解前，电解完成后理论上Ⅰ室中n(H+)　　　(填“变大”“变小”或“不变”)，该电解池总反应的化学方程式是　　　　　 　。
(5)反应过程中，X极处发生的电极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑和　　 　　　。 (6)一段时间后，若X极质量减小1.12 g，Y极收集到2.24 L气体，则
在X极收集到的气体体积为 mL(均已折算为标准状况时的气体体积)。