2025屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)講義：多池、多室的電化學(xué)裝置（含解析）

第39講多池、多室的電化學(xué)裝置

1.了解串聯(lián)裝置的連接特點(diǎn)，了解離子交換膜的特點(diǎn)及作用。

2.掌握多池、多室問(wèn)題分析的一般方法。

3.能熟練用電子守恒、關(guān)系式法等進(jìn)行有關(guān)電化學(xué)計(jì)算。

考點(diǎn)一多池串聯(lián)的兩大模型及原理分析

------------------------必備知識(shí)

1.常見(jiàn)多池串聯(lián)裝置圖

模型一外接電源與電解池的串聯(lián)（如圖）

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。

模型二原電池與電解池的串聯(lián)（如圖）

圖甲

含金屬催化劑NaOHNaCI

的多孔電極溶液溶液

AB

圖乙

甲、乙兩圖中，A均為原電池，B均為電解池。

2.二次電池的充電

（1）可充電電池原理示意圖

+

放電充電

充電時(shí)，原電池負(fù)極與外接電源負(fù)極相連，原電池正極與外接電源正極相連，記作“正

接正，負(fù)接負(fù)”。

（2）可充電電池有充電和放電兩個(gè)過(guò)程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)。充

電、放電不是可逆反應(yīng)。

（3）放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)相反，放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽(yáng)極反

應(yīng)相反。將負(fù)（正）極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰（陽(yáng)）極反應(yīng)式。

3.電化學(xué)計(jì)算的三種方法

廠薪加兔官由電樂(lè)啟五一薩由強(qiáng)贏

：反應(yīng)式門(mén)最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算：

B用于由聯(lián)電路的陰、陽(yáng)兩極產(chǎn)物，正、：

：根據(jù)轉(zhuǎn)量：：負(fù)兩極產(chǎn)物，相同電量等類型的計(jì)算，1

［電子守恒n其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等i

\：_②__用_于__混__合_溶__液__中__電_解__的_>分階段計(jì)算：

「茶正買(mǎi)；「祗福祿痛手尋殖蓬豆巨遍寫(xiě)果遍：

I系式R之間的關(guān)系，得出計(jì)算所需的關(guān)系式1

如以電路中通過(guò)4moi-為橋梁可構(gòu)建以下關(guān)系式：

4

4e?2c卜（B「2）?5?2H2?2Cu?4Ag?—M

陽(yáng)極產(chǎn)物贏產(chǎn)物

（式中M為金屬，”為其離子的化合價(jià)數(shù)值）

該關(guān)系式具有總覽電化學(xué)計(jì)算的作用和價(jià)值，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快

速解答常見(jiàn)的電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題。

感悟：

關(guān)鍵能力

【教考銜接】

典例［2022.山東卷，1引設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鉆。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LiCoChG）轉(zhuǎn)化為C02+,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(shuō)法正確的是（）

a.裝置工作時(shí)，甲室溶液pH逐漸增大

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)式為

+2+

LiCoO2+2H2O+e"=Li+Co+4OH~

d.若甲室C(?+減少200mg,乙室+增加300mg,則此時(shí)已進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移

【解題關(guān)鍵】右側(cè)裝置為原電池，帶細(xì)菌電極為負(fù)極，LiCoO2電極為正極；左側(cè)裝置為

電解沙，帶細(xì)菌電極為陽(yáng)極，CoCL電極為陰極；兩個(gè)電池為串聯(lián)連接。

聽(tīng)課筆記

【對(duì)點(diǎn)演練】

1.如圖所示，甲池的總反應(yīng)式為N2H4+O2=N2+2H2。，下列關(guān)于該裝置工作時(shí)的說(shuō)

法正確的是()

NR，一、忘力I

15t石墨'Ag

4,?_：-二一二一：二--Z-三三(-二三三Art-三三二三?:二一二一二一二一二三*?1：-2-Z---

rn彬——m極------------

TZ*-------------------------------->TZ*-----------------------------

KOH溶液過(guò)量CuSO,溶液

甲池乙池

A.該裝置工作時(shí)，Ag電極上有氣體生成

B.甲池中負(fù)極反應(yīng)式為N2HL41=N2+4H+

C.甲池和乙池中溶液的pH均減小

D.當(dāng)甲池中消耗3.2gN2H4時(shí)，乙池中理論上最多產(chǎn)生6.4g固體

2.鉛酸蓄電池是典型的可充電電池，正、負(fù)極是惰性材料，電池總反應(yīng)式為Pb+PbO?

+2H2so4放電，充電2PbscU+2H2O,回答下列問(wèn)題(不考慮氫、氧的氧化還原):

外電源

MAB

30%H2SO4

溶液

鉛酸蓄電池示意圖

(1)放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是_。電解液中H2s。4的濃度將變二當(dāng)外電路通過(guò)Imol

電子時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加一g。

⑵在完全放電耗盡PbCh和Pb時(shí)，若按如圖連接，電解一段時(shí)間后，則在A電極上生

成一，B電極上生成一，此時(shí)鉛酸蓄電池的正、負(fù)極的極性將_(填“不變”或“對(duì)換”)o

3.在如圖所示的裝置中，若通直流電5min時(shí)，銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答下列

問(wèn)題。

(1)電源中X為直流電源的一極。

(2)pH變化：A一(填“增大”“減小”或“不變”，下同)，B_,C_o

(3)通電5min時(shí)，B中共收集224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體，溶液體積為200mL,則通電前

CuS04溶液的物質(zhì)的量濃度為」設(shè)電解前后溶液體積無(wú)變化)。

(4)常溫下，若A中KC1足量且溶液的體積也是200mL,電解后，溶液的pH為_(kāi)(設(shè)電

解前后溶液體積無(wú)變化)。

考點(diǎn)二多室電化學(xué)裝置

必備知識(shí)

為實(shí)現(xiàn)特定功能需求，在電化學(xué)裝置中增加離子交換膜，將原電池或電解池分隔成兩個(gè)

或多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的室。

1.離子交換膜的分類和應(yīng)用

,_元法充_u由一張陽(yáng)膜和一張陰膜復(fù)合制成的陰、陽(yáng)復(fù)合膜。該膜的特點(diǎn)是在直流電的作用下，陰、

1一~陋朕~廣陽(yáng)膜復(fù)合層間的H2O解離成H+和OH-并分別通過(guò)陽(yáng)膜和陰膜，作為H+和OH-的離子源

只允許陽(yáng)離子通過(guò)，阻止陰離子和氣體通過(guò)

陽(yáng)離子交換膜卜

(只允許陰離子通過(guò)，阻止陽(yáng)離子和氣體通過(guò)

離T陰離子交換膜》

子

交質(zhì)子交換膜卜只允許質(zhì)子（H+）通過(guò)

換

膜隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)

一

用于物質(zhì)的制備（電解后溶液陰極區(qū)或陽(yáng)極區(qū)得到所制備的物質(zhì)）

」物質(zhì)分離、提純

2.分析某室質(zhì)量變化的關(guān)鍵

分析某室質(zhì)量的變化，既要考慮該區(qū)（或該電極）的化學(xué)反應(yīng)，又要考慮通過(guò)“交換膜”

的離子帶來(lái)的質(zhì)量變化。

關(guān)鍵能力

【教考銜接】

典例1[2022?湖南卷，8]海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰一海水電池構(gòu)造示

意圖如下。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

M[用電器1N

隔膜玻璃陶瓷

A.海水起電解質(zhì)溶液作用

B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：

2H2。+2屋=2OIT+氏f

C.玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能

D.該鋰一海水電池屬于一次電池

【解題思路】鋰一海水電池的總反應(yīng)為4Li+02+2H2O=4LiOHoM極上Li失去電子

發(fā)生氧化反應(yīng)，則M電極為負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i—b=Li+;N極為正極，電極反應(yīng)為

+2H2O+4e-=4OH-o

聽(tīng)課筆記

【師說(shuō)?延伸】①本題關(guān)鍵是正確解讀球單闞言的作用，從而確定正極反應(yīng)物是。2；②

將鋰一海水電池的總反應(yīng)定為2Li+2H2O=2LiOH+H2f是典型的錯(cuò)誤。

典例2微生物脫鹽池是在微生物燃料電池的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新興生物電化學(xué)系統(tǒng)，

示意圖如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

X膜|Y膜

處理后廢水一

硫還原菌一+

a—Na

cr

生物膜/CH3coCT

（有機(jī)物）

有機(jī)弱酸性廢水I海|水[空氣(氧氣)

A.該裝置能實(shí)現(xiàn)從海水中得到淡水，同時(shí)去除有機(jī)物，而且還可提供電能

B.電極b為正極

C.負(fù)極反應(yīng)為CH3COO+7OH-8e=2CO2t+5H2O

D.Y為陽(yáng)離子交換膜

【解題思路】燃料電池通入。2的電極為正極，因此b為正極；CH3coer反應(yīng)的電極為

負(fù)極，即a為負(fù)極。

聽(tīng)課筆記

【對(duì)點(diǎn)演練】

考向一單膜電解池

1.已知：電流效率=電路中通過(guò)的電子數(shù)與消耗負(fù)極失去電子總數(shù)之比?，F(xiàn)有兩個(gè)電

池I、II,

下列說(shuō)法正確的是()

A.I和II的電池反應(yīng)不相同

B.能量轉(zhuǎn)化形式不同

c.I的電流效率低于n的電流效率

D.5min后，I、II中都只含1種溶質(zhì)

2.[2024?九省聯(lián)考吉林卷，14]某生物質(zhì)電池原理如下圖所示，充、放電時(shí)分別得到高

附加值的醇和痰酸。下列說(shuō)法正確的是()

CogNiaQOH/

CoozNiojOH%

A.放電時(shí)，正極電極反應(yīng)為:

/°\^-CHO/°x^COOH

-

Vjf+H2O-2e=VJ+2H*

B.放電時(shí)，Coo.2Nio.8（OH）2轉(zhuǎn)化為CoozNiosOOH

C.充電時(shí)，K+通過(guò)交換膜從左室向右室遷移

(OyCHO〈OyCH20H

D.充電時(shí)，陰極電極反應(yīng)為：+2H2O+2e-=Vj/+2OH~

考向二多膜電解池

3.H3P也可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖所示(陽(yáng)膜和陰膜分別

只允許陽(yáng)離子、陰離子通過(guò))：

膜

陰膜

膜

陽(yáng)

陽(yáng)

石墨石墨

NaH2PO2尋

濃溶液INaOH

至稀溶液叁

陽(yáng)極室產(chǎn)品室原料室陰極室

(1)寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式一。

(2)分析產(chǎn)品室可得到H3P02的原因一。

(3)早期采用“三室電滲析法”制備H3P。2：將“四室電滲析法”中陽(yáng)極室的稀硫酸用

H3P02稀溶液代替。并撤去陽(yáng)極室與產(chǎn)品室之間的陽(yáng)膜，從而合并了陽(yáng)極室與產(chǎn)品室。其缺

點(diǎn)是產(chǎn)品中混有一雜質(zhì)，該雜質(zhì)產(chǎn)生的原因是_。

考向三雙極膜電解池

4.為適應(yīng)不同發(fā)電形式產(chǎn)生的波動(dòng)性，我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種電化學(xué)裝置，其原理如

圖所示。當(dāng)閉合K1和K3、打開(kāi)K2時(shí)，裝置處于蓄電狀態(tài)；當(dāng)打開(kāi)K1和K3、閉合K2時(shí)，

裝置處于放電狀態(tài)。放電時(shí)，雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OJT并分別向兩側(cè)遷移。

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

雙極膜

A.蓄電時(shí)，碳鐳電極的電極反應(yīng)式為Mn2++2H2。一2e-=MnO2+4H+

B.蓄電時(shí)，右側(cè)電解池發(fā)生的總反應(yīng)為2ZnO通電2Zn+02t

C.放電時(shí)，每消耗ImolMnCh，理論上有4moiH卡由雙極膜向碳鎰電極遷移

D.理論上，該電化學(xué)裝置運(yùn)行過(guò)程中需要補(bǔ)充H2SO4和KOH

5.利用微生物電化學(xué)處理有機(jī)廢水，同時(shí)可淡化海水并獲得酸堿?，F(xiàn)以NaCl溶液模擬

海水、采用惰性電極,用如下圖所示的裝置處理有機(jī)廢水(以含有機(jī)酸CH3coOH溶液為例),

在直流電場(chǎng)作用下，雙極膜間的水解離成H+和OH，下列說(shuō)法正確的是()

A.膜a為陰離子交換膜，膜b為陽(yáng)離子交換膜

B.產(chǎn)品室生成的物質(zhì)為鹽酸

C.當(dāng)陰極產(chǎn)生22.4L氣體時(shí)，理論上可除去模擬海水中117gNaCl

+

D.陽(yáng)極反應(yīng)式為：CH3COOH+2H2O+8e-=2CO2t+8H

溫馨提示：請(qǐng)完成課時(shí)作業(yè)39

第39講多池、多室的電化學(xué)裝置

考點(diǎn)一

突破?關(guān)鍵能力

教考銜接

典例解析：假設(shè)乙酸鹽為CH3COONao甲室陽(yáng)極反應(yīng)為CH3COO-―8e-+

+2+2+

2H2O=2CO2t+7H,陰極反應(yīng)為Co+2e-=Co,電池反應(yīng)為CH3COO+4Co+

+

2H2O=2CO2t+4Co+7H,溶液pH逐漸減小，a錯(cuò)誤；乙室負(fù)極反應(yīng)為CH3coeT—8e

+

-+2H2O=2CO2t+7H,正極反應(yīng)為L(zhǎng)iCoCh+e-+4H+=Li++Co2++2H2。，電池反

++2+

應(yīng)為CH3C00-+8LiCoO2+25H=2CO2t+8Li+8Co+14H2O,b正確、c錯(cuò)誤；若

甲室Cc>2+減少200mg,轉(zhuǎn)移電子“(e-)=59glX2=0。068mo1,乙室Co?+增加300mg,

轉(zhuǎn)移電子w(e-)=59g鬻J1=0.005Imol,說(shuō)明此時(shí)已進(jìn)行過(guò)溶液轉(zhuǎn)移，d正確。

答案：bd

對(duì)點(diǎn)演練

1.解析：該裝置圖中，甲池為燃料電池，其中左邊電極為負(fù)極，右邊電極為正極，乙

池為電解池，石墨電極為陽(yáng)極，Ag電極為陰極，陰極上C/+得電子生成銅，無(wú)氣體生成，

A錯(cuò)誤；甲池溶液呈堿性，電極反應(yīng)式不出現(xiàn)H+,B錯(cuò)誤；根據(jù)甲池的總反應(yīng)式可知有水

生成，電解液被稀釋，故堿性減弱，pH減小，乙池的總反應(yīng)式為2CUSCU+2H2O普三2Cu

+O2t+2H2SO4,電解液酸性增強(qiáng)，pH減小，C正確；3.2gN2H4的物質(zhì)的量為O.lmol,轉(zhuǎn)

移電子的物質(zhì)的量為0.4mol,產(chǎn)生0.2molCu,質(zhì)量為12.8g,D錯(cuò)誤。

答案：C

2.解析：（1）根據(jù)總反應(yīng)式可知放電時(shí)，正極PbCh得到電子，電極反應(yīng)式是PbCh+

+

4H+SOi-+2e-=PbSO4+2H2O,負(fù)極電極反應(yīng)式是Pb+SO『一25=PbSC>4；由反應(yīng)

式知放電時(shí)消耗H2s。4,則H2s。4濃度變??；當(dāng)外電路通過(guò)Imol電子時(shí)，理論上負(fù)極板的

質(zhì)量增加0.5molX96g皿0「1=488。（2）若按題圖連接，B為陽(yáng)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，

A為陰極，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，B電極上發(fā)生的反應(yīng)為PbSO4+2H2。-2b=PbO2+

4H++SO仁，A電極發(fā)生的反應(yīng)為PbSCU+2e--Pb+SO/，所以A電極上生成Pb,B電

極上生成PbCh,此時(shí)鉛酸蓄電池的正、負(fù)極的極性將對(duì)換。

+-

答案：（1）PbO2+4H+S0^-+2e=PbSO4+2H2O48（2）PbPbCh對(duì)換

3.解析：（1）三個(gè)裝置是串聯(lián)的電解池。電解AgNCh溶液時(shí)，Ag+在陰極發(fā)生還原反

應(yīng)生成Ag,所以質(zhì)量增加的銅電極是陰極，由此推知X是電源負(fù)極。（2）電解KC1溶液生

成KOH,溶液pH增大；電解CuSCU、K2sO4溶液生成H2sO4,溶液pH減?。浑娊釧gNCh

溶液，銀為陽(yáng)極，不斷溶解，Ag+在陰極不斷析出，AgNCh溶液濃度基本不變，pH不變。

（3）通電5min時(shí)，C中析出0.02molAg,電路中通過(guò)0.02mol電子；B中共收集O.Olmol

氣體，若該氣體全為氧氣，則電路中需通過(guò)0.04mol電子，電子轉(zhuǎn)移不守恒，因此，B中電

解分為兩個(gè)階段，先電解CUSO4溶液，生成。2,后電解水，生成。2和H2,B中收集到的

氣體是。2和H2的混合物。設(shè)電解CuS04溶液時(shí)生成。2的物質(zhì)的量為加。1,電解H2O時(shí)

生成。2的物質(zhì)的量為ymol,則4x+4y=0.02（電子轉(zhuǎn)移守恒），x+3y=0.01（氣體體積之

01

和），解得x=y=0.0025,所以n（CuSO4）=2X0,0025mol=0.005mol,c（CuSO4）=°'°°^

=0.025mol-LT。（4）常溫下，通電5min時(shí)，A中放出O.OlmolH2,溶液中生成0.02molKOH,

c（OH）=°°2?o-=0.1mol-L-1,pH=13?

答案：（1）負(fù)（2）增大減小不變⑶0.025mol-L-1（4）13

考點(diǎn)二

突破?關(guān)鍵能力

教考銜接

典例1解析：海水中含有大量的電解質(zhì)，故A項(xiàng)正確；Li是活潑金屬，作負(fù)極，則N

極是正極，正極上海水中溶解的。2、C02等均能放電，B項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Li易與水反應(yīng)，故

玻璃陶瓷應(yīng)具有良好的防水功能，同時(shí)為形成閉合的回路，也應(yīng)具有傳導(dǎo)離子的功能，C項(xiàng)

正確；該電池屬于一次電池，D項(xiàng)正確。

答案：B

典例2解析：該裝置為原電池，a極有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，海水中的Na+

和C「通過(guò)離子交換膜分別移向正極和負(fù)極，能實(shí)現(xiàn)從海水中得到淡水，同時(shí)去除有機(jī)物，

而且還可提供電能，A正確；根據(jù)分析，電極b通入氧氣，得電子，為正極，B正確；由圖

可知，負(fù)極為有機(jī)弱酸性廢水CH3c。。一的電極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，溶液為酸性，電極

反應(yīng)為CH3coeT+2H2。―8b=2C02t+7H+,C錯(cuò)誤；原電池中陽(yáng)離子移向正極、陰離

子移向負(fù)極，從而達(dá)到脫鹽目的，所以Y為陽(yáng)離子交換膜、X為陰離子交換膜，D正確。

答案：C

對(duì)點(diǎn)演練

1.解析：I、II裝置中電極材料相同，電解質(zhì)溶液部分相同，電池反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)和

正極反應(yīng)式相同，A項(xiàng)錯(cuò)誤；I和n裝置的能量轉(zhuǎn)化形式都是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，B項(xiàng)錯(cuò)誤；

I裝置中銅與氯化鐵直接接觸，會(huì)在銅極表面發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分能量損失（或部分電子沒(méi)

有通過(guò)電路），導(dǎo)致電流效率降低。而n裝置采用陰離子交換膜，銅與氯化銅接觸，不會(huì)發(fā)

生副反應(yīng)，放電過(guò)程中交換膜左側(cè)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Cu—2e-=Cu2+,陽(yáng)離子增多；右

側(cè)正極的電極反應(yīng)式為2Fe3++2e-=2Fe2+