专题八　电化学 第二讲 电化学热考的两类电化学装置.doc

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第二讲电化学热考的两类电化学装置

——含膜装置和协同装置

1．(2021·全国甲卷)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如下图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H＋和OH－，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()

A．KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用

C．制得2mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1mol电子

D．双极膜中间层中的H＋在外电场作用下向铅电极方向迁移

解析：选D由题图可知，在铅电极乙二酸变成乙醛酸是失氧的过程，发生还原反应，则铅电极是电解装置的阴极，石墨电极发生氧化反应，反应为2Br－－2e－===Br2，Br－是阳极反应物，A、B错误；制得2mol乙醛酸，实际上是左、右两侧各制得1mol乙醛酸，共转移2mol电子，故理论上外电路中迁移的电子为2mol，C错误；电解装置中，阳离子(H＋)移向阴极(即铅电极)，D正确。

2．(2021·湖南等级考)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池，广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流电池工作原理如图所示：

下列说法错误的是()

A．放电时，N极为正极

B．放电时，左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小

C．充电时，M极的电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn

D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过

解析：选B在该原电池中，活泼金属锌做负极，则N极为正极，A说法正确；放电时，左侧锌放电产生Zn2＋，贮液器中ZnBr2浓度不断增大，B说法错误；充电时，M极为阴极，电极反应式为Zn2＋＋2e－===Zn，C说法正确；放电时Br－通过隔膜进入溶液中与Zn2＋结合，充电时Zn2＋通过隔膜在双极性碳和塑料电极上沉积锌，D说法正确。

3．(2021·天津等级考)如下所示电解装置中，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0.01molFe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL(折合成标准状况下)

解析：选C通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，故A正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；当0.01molFe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06mol，根据阳极电极反应式2H2O－4e－===O2＋4H＋，产生氧气为0.015mol，体积为336mL(折合成标准状况下)，故D正确。

4．(2021·湖南等级考·节选)氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。

氨电解法制氢气

利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。

(1)电解过程中OH－的移动方向为________(填“从左往右”或“从右往左”)；

(2)阳极的电极反应式为_________________________________________________。

解析：(1)根据反应物以及两极产物，可以看出产生氢气的一极氢元素的化合价变化为＋1→0，发生还原反应，应为阴极，产生氮气的一极氮元素的化合价变化为－3→0，发生氧化反应，应为阳极。电解池中，阴离子向阳极移动，所以电解过程中OH－的移动方向为从右往左。(2)阳极上NH3变为N2，溶液环境为碱性，所以阳极的电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O。

答案：(1)从右往左(2)2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O

[洞悉考情]高考常以新型化学电源为载体或以电解在工业生产中的应用为背景，由图示装置提供信息，全面考查原电池、电解池的工作原理。离子交换膜电池一直是高考的热点，近几年开始出现考查间接协同电池，此类题情境新，要求考生思维转化能力高。命题角度主要有：离子移动方向的判断(特别注意盐桥中离子的运动以及离子对于指定交换膜的通过问题)，正负极、阴阳极的判断，电势高低的判断，电极反应式的书写及判断，有关电化学的计算。

考点(一)含膜装置——离子透过选择性原理

交换膜装置的题很多，重点在避免副反应、分离提纯、提高电池效率、定量分析计算、反应物再生、工业制备等方面进行命题，且从单膜到多膜，单室到多室，渐趋复杂。

1．常见的离子交换膜

种类

允许通过的离子及移动方向

说明

阳离子交换膜

阳离子→移向电解池的