2025届高考化学复习第39讲多池、多室的电化学装置.docxVIP

第39讲多池、多室的电化学装置

1.了解串联装置的连接特点，了解离子交换膜的特点及作用。

2．掌握多池、多室问题分析的一般方法。

3．能熟练用电子守恒、关系式法等进行有关电化学计算。

考点一多池串联的两大模型及原理分析

1.常见多池串联装置图

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。

2．二次电池的充电

(1)可充电电池原理示意图

充电时，原电池负极与外接电源负极相连，原电池正极与外接电源正极相连，记作“正接正，负接负”。

(2)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。充电、放电不是可逆反应。

(3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反，放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。

3．电化学计算的三种方法

如以电路中通过4mole－为桥梁可构建以下关系式：

(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)

该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。

感悟：

【教考衔接】

典例[2022·山东卷，13]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LiCoO2(s)转化为Co2＋，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。下列说法正确的是()

a．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大

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

LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－

d．若甲室Co2＋减少200mg，乙室Co2＋增加300mg，则此时已进行过溶液转移

【解题关键】右侧装置为原电池，带细菌电极为负极，LiCoO2电极为正极；左侧装置为电解池，带细菌电极为阳极，CoCl2电极为阴极；两个电池为串联连接。

听课笔记

【对点演练】

1．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3.2gN2H4时，乙池中理论上最多产生6.4g固体

2．铅酸蓄电池是典型的可充电电池，正、负极是惰性材料，电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4放电，充电2PbSO4＋2H2O，回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：

(1)放电时，正极的电极反应式是_。电解液中H2SO4的浓度将变_；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加_g。

(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成_，B电极上生成_，此时铅酸蓄电池的正、负极的极性将_(填“不变”或“对换”)。

3．在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极的质量增加2.16g。试回答下列问题。

(1)电源中X为直流电源的_极。

(2)pH变化：A_(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B_，C_。

(3)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_(设电解前后溶液体积无变化)。

(4)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为_(设电解前后溶液体积无变化)。

考点二多室电化学装置

为实现特定功能需求，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

分析某室质量的变化，既要考虑该区(或该电极)的化学反应，又要考虑通过“交换膜”的离子带来的质量变化。

【教考衔接】

典例1[2022·湖南卷，8]海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂—海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是()

A．海水起电解质溶液作用

B．N极仅发生的电极反应：

2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能

D．该锂—海水电池属于一次电池

【解题思路】锂—海水电池的总反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。M极上Li失去电子发生氧化反应，则M电极为负极，电极反应为Li－e－===Li＋；N极为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

听课笔记

【师说·延伸】①本题关键是正确解读玻璃陶瓷的作用，从而确定正极反应物是O2；②将锂—海水电池的总反应定为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑是典型的错误。

典例2微生物脱盐池是