资源简介

(共21张PPT)
第37讲　多池、多室电化学装置
第四部分 化学反应原理
第六章 化学反应与能量
目标导航·内容索引
复
习
目
标
内
容
索
引
任务2 多室电化学装置分析
任务1 多池电化学装置分析
精炼高考真题·明确高考方向
1.了解多池连接装置的特点及分析方法。
2.了解多室连接装置的特点及分析方法。
3.了解离子交换膜的类型及作用。
4.建立解答复杂电化学装置的思维路径。
任务1　多池电化学装置分析
多池连接动态图示
多池连接工作原理演示
电解池
电解池
电解池
（1）电解池阴阳极判断： 阴阳交替
（2）计算依据：相同时间内，各电极得失电子数相等。
1.常见多池串联装置图
模型一　外接电源与多电解池的串联(如图)
任务1　多池电化学装置分析
如图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中,a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重b选项 X Y
A. MgSO4 CuSO4
B. AgNO3 Pb(NO3)2
C. FeSO4 Al2(SO4)3
D. CuSO4 AgNO3
典型例题
D
任务1　多池电化学装置分析
模型二　原电池与电解池的串联(如图)
原电池
原电池
电解池
电解池
任务1　多池电化学装置分析
方法技巧
（1）直接判断：非常直观明显的装置，如有燃料电池、铅蓄电池等在电路中时，则其他装置为电解池。
多池串联中原电池、电解池的判断
（2）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断：
原电池是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒作电极；而电解池则一般是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。
任务1　多池电化学装置分析
（3）根据电极反应现象判断：
在某些装置中根据电极反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。如图：若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极，甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。
任务1　多池电化学装置分析
任务1　多池电化学装置分析
（4）串联装置中的数据处理------电子转移计算
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒,串联电路中各支路电流相等。
①根据电子守恒法计算：串联电路电极上得失电子数目相等。
②根据电解方程式或电极反应式计算。
③根据关系式计算，由得失电子守恒关系建立各量间的关系，如串联电池各电极产物的关系：O2~2Cl2~2Br2~4H+~4e-~2H2~2Cu~4Ag~4OH-
涉及气体体积计算，使用22.4 L·mol-1时务必看清条件(标准状况)，然后再进行计算。
典型例题
任务1　多池电化学装置分析
A.b膜为阴离子交换膜
B.乙池中总反应的离子方程式为
5SO2+2NO+8H2O+8NH3　 10N+5S
C.当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L-1的盐酸时，M
室溶液的质量变化为18 g(溶液体积变化忽略不计)
D.若甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为15.68 L
(2025·山东泰安模拟)NO 空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图。下列说法错误的是（ ）
D
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。
多室电化学装置出现的背景
离子交换膜的分类和应用
任务2　多室电化学装置分析
例1.（2025·安徽合肥模拟）一种新型电解池如图所示，可实现废水中硝酸根制氨和硫化氢制硫的双污染物的升级回收利用。下列说法不正确的是（ ）
1.多室电化学装置常见题型——分析某室pH的变化
A．a为电源正极，电极I发生氧化反应
B．阴极电极反应式：
C．若处理含4molH2S废水，理论上交换膜通过8molOH-
D．电解一段时间后，阳极附近的溶液的pH不变
D
任务2　多室电化学装置分析
解析：电极Ⅰ上硫化氢失电子生成硫，则电极Ⅰ为阳极，a为电源正极，电极Ⅰ发生氧化反应，A正确；电极Ⅱ为阴极，硝酸根离子得电子生成一水合氨，电极反应式为：NO3-+8e-+7H2O═NH3 H2O+9OH-，B正确；若处理含4molH2S废水，电路中转移8mol电子，则理论上交换膜通过8molOH-，C正确；阳极的电极反应式为：H2S-2e-=S+2H+，每生成1molS，有2molOH-经过阴离子交换膜到达阳极区，与氢离子结合生成水，则电解一段时间后，阳极附近的溶液的pH增大，D错误。
提醒：分析某室pH（酸碱性）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。
任务2　多室电化学装置分析
2.多室电化学装置常见题型——分析某室浓度的变化
下列说法错误的是（ ）
A．X膜Y膜均为阴离子交换膜
B．充电过程中，Ⅱ室中的NaBr溶液和Ⅲ室中的Br2溶液浓度均逐渐增大
C．放电过程的总反应为
D．放电时，Ⅲ室中1 molBr2参加反应，此时Ⅰ室中 ，则起始Ⅰ室中含8 molFeBr2
例2.（2025·广东湛江模拟）一种FeBr2-Br2双膜二次电池的结构及放电时的工作原理如图所示。
已知：①M、N均为多孔石墨烯电极；
②起始时Ⅰ室（含储液罐）中只含FeBr2。
B
任务2　多室电化学装置分析
解析：放电时，M极亚铁离子发生氧化反应，为负极；N极溴单质发生还原反应，为正极；充电时M为阴极、N为阳极，起始时Ⅰ室（含储液罐）中只含FeBr2，则在反应过程中，应该为溴离子通过XY膜使得各室中溶液呈电中性，故X膜、Y膜均为阴离子交换膜，A正确；充电过程中，阴极M极铁离子发生还原反应、阳极N极溴离子发生氧化反应，总反应为 ，溴离子由阳极向阴极迁移，则Ⅱ室中的NaBr溶液不变、Ⅲ室中的溶液浓度逐渐增大，B错误；放电过程的总反应为 ，C正确；放电时，Ⅲ室中1 molBr2参加反应，则转移2mol电子，M极反应为 ，生成2mol铁离子，此时Ⅰ室中 ，则亚铁离子为6mol，根据铁守恒，起始Ⅰ室中含2mol+6mol=8 molFeBr2，D正确。
提醒：分析某室浓度的变化，既要考虑通过“交换膜”的离子，又要考虑水作为反应物或生成物的问题。
任务2　多室电化学装置分析
例3.（2025·河北唐山模拟）电解苯酚的乙腈（CH3CN）水溶液可在电极上直接合成扑热息痛（ ），电极材料均为石墨。下列说法错误的（ ）
A．电极d为阴极
B．装置工作时，乙室溶液pH增大
C．电极c的电极反应式为
+2H+
D．合成1mol扑热息痛，理论上甲室质量增重96g
D
3.多室电化学装置常见题型——分析某室质量的变化
任务2　多室电化学装置分析
解析：右侧装置为电解池，则左侧装置为原电池。由SO42-迁移的方向，可确定a极为负极，b极为正极，c极为阳极，d极为阴极，A正确；装置工作时，乙室发生反应：H2O2+2e-+2H+=2H2O，消耗H+，溶液pH增大，B正确；电极c为阳极，CH3CN在电极上失电子产物与苯酚等反应，生成 等，电极反应式为
+2H+
子生成H2O和O2，电极反应式为H2O2-2e-+2OH-=2H2O+O2↑，合成1mol扑热息痛，需要转移2mole-，理论上有1molSO42-由乙室转移入甲室，同时甲室生成1molO2，则甲室质量增重1mol×96g/mol-1mol×32g/mol=64g，D错误。
，C正确；a极为负极，H2O2失电
提醒：分析某室质量（或物质的量）的变化，既考虑通过“交换膜”的离子，又考虑电极反应是否有物质逃逸或沉积在电极上（溶液中的离子反应考虑离子迁移）。
任务2　多室电化学装置分析
精炼高考真题·明确高考方向
1.(2025·河南高考)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
D. 若海水用溶液模拟，则每脱除58.5gNaCl，理论上可回收1mol LiCl
D
精炼高考真题·明确高考方向
2.（2025·四川高考）最近，我国科学工作者制备了一种Ni－CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的NO3-为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的NO3-逐步还原为NH3。下列说法错误的是（ ）
A.放电时，负极区游离的OH-数目保持不变
B.放电时、还原1.0 mol NO3-为NH3，理论上需要8.0 mol H原子
C.充电时，OH-从阴极区穿过离子交换膜进入阳极区
D.充电时，电池总反应为
4[A1(OH)4]－ = 4A1 + 6H2O + 4OH-+ 3O2↑
A
精炼高考真题·明确高考方向
3.(2022·山东高考)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200 mg，乙室Co2+增加
300 mg，则此时已进行过溶液转移
BD
化 学
THANK YOU

展开更多......

收起↑