微專題35微專題35電化學(xué)“多池和多室”串聯(lián)問題及計(jì)算1．（2023·湖北·統(tǒng)考高考真題）我國科學(xué)家設(shè)計(jì)如圖所示的電解池，實(shí)現(xiàn)了海水直接制備氫氣技術(shù)的綠色化。該裝置工作時(shí)陽極無生成且KOH溶液的濃度不變，電解生成氫氣的速率為。下列說法錯(cuò)誤的是

A．b電極反應(yīng)式為B．離子交換膜為陰離子交換膜C．電解時(shí)海水中動(dòng)能高的水分子可穿過PTFE膜D．海水為電解池補(bǔ)水的速率為2．（2022·山東·高考真題）設(shè)計(jì)如圖裝置回收金屬鈷。保持細(xì)菌所在環(huán)境pH穩(wěn)定，借助其降解乙酸鹽生成，將廢舊鋰離子電池的正極材料轉(zhuǎn)化為，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D．若甲室減少，乙室增加，則此時(shí)已進(jìn)行過溶液轉(zhuǎn)移“串聯(lián)”類電池的解題流程一、有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算電化學(xué)的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等，無論是單一電池還是串聯(lián)電解池，均可抓住電子守恒計(jì)算。1．解題關(guān)鍵(1)電極名稱要區(qū)分清楚；(2)電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確；(3)各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循得失電子守恒。2．三種計(jì)算方法如以電路中通過4mole－為橋梁可構(gòu)建以下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為其離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(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的電化學(xué)計(jì)算問題。提示：在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C來計(jì)算電路中通過的電量。二、多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷將原電池和電解池結(jié)合在一起，或幾個(gè)電解池串聯(lián)在一起，綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，是高考中電化學(xué)部分的重要題型。解答該類試題時(shí)電池種類的判斷是關(guān)鍵，整個(gè)電路中各個(gè)電池工作時(shí)得失電子守恒是數(shù)據(jù)處理的法寶。1．直接判斷非常直觀明顯的裝置，如有燃料電池、鉛蓄電池等在電路中時(shí)，則其他裝置為電解池。如圖：A為原電池，B為電解池。2．根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩個(gè)不同的金屬電極或一個(gè)金屬電極和一個(gè)碳棒電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖：A為電解池，B為原電池。3．根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極，甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。4．原電池和電解池的組合裝置的思維模型三、綜合裝置中的有關(guān)計(jì)算原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)就是得失電子守恒，分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：①串聯(lián)電路中各支路電流相等；②并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。圖中裝置甲是原電池，裝置乙是電解池，若電路中有0.2mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5g，Cu極上析出H22.24L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，Pt極上析出Cl20.1mol，C極上析出Cu6.4g。甲池中H＋被還原生成H2，溶液pH變大；乙池中是電解CuCl2，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復(fù)原。1．（2023·全國·統(tǒng)考高考真題）用可再生能源電還原時(shí)，采用高濃度的抑制酸性電解液中的析氫反應(yīng)來提高多碳產(chǎn)物(乙烯、乙醇等)的生成率，裝置如下圖所示。下列說法正確的是

A．析氫反應(yīng)發(fā)生在電極上B．從電極遷移到電極C．陰極發(fā)生的反應(yīng)有：D．每轉(zhuǎn)移電子，陽極生成氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)2．（2023·北京·統(tǒng)考高考真題）回收利用工業(yè)廢氣中的和，實(shí)驗(yàn)原理示意圖如下。

下列說法不正確的是A．廢氣中排放到大氣中會(huì)形成酸雨B．裝置a中溶液顯堿性的原因是的水解程度大于的電離程度C．裝置a中溶液的作用是吸收廢氣中的和D．裝置中的總反應(yīng)為1．（2023·全國·高三專題練習(xí)）氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，將電解池與燃料電池串聯(lián)組合的新工藝可節(jié)能，裝置如圖所示。已知：空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為20%。下列敘述錯(cuò)誤的是A．X為，Y為B．C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，若生成22.4LX，則消耗空氣56LD．燃料電池中陽離子的移動(dòng)方向是從右側(cè)移向左側(cè)2．（2023春·河北石家莊·高三校聯(lián)考階段練習(xí)）我國科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種利用廢水中的將苯酚氧化為和的原電池—電解池組合裝置(如圖)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電、環(huán)保二位一體。已知：羥基自由基()的氧化性僅次于氟氣。下列說法正確的是A．電子轉(zhuǎn)移方向：c電極→導(dǎo)線→b電極B．d電極的電極反應(yīng)為C．右側(cè)裝置中，c、d兩電極產(chǎn)生氣體的體積比(相同條件下)為D．若a電極上有參與反應(yīng)，理論上溶液中有通過陰離子膜進(jìn)入a電極區(qū)溶液3．（2023·全國·模擬預(yù)測(cè)）利用含有機(jī)化合物的廢水[廢水中的有機(jī)化合物表示為，發(fā)電原理為(未配平)]發(fā)電，電解KI溶液制備的工作裝置如圖所示。下列說法正確的是A．a(chǎn)極為原電池正極，c極為電解池陰極B．裝置工作時(shí)，當(dāng)甲池質(zhì)子交換膜通過1mol時(shí)，負(fù)極生成5.6LC．Ⅱ室為酸性溶液，Ⅲ室為KI溶液D．裝置工作一段時(shí)間后，Ⅳ室需補(bǔ)充KOH，X為4．（2023·全國·高三專題練習(xí)）現(xiàn)代膜技術(shù)可使某種離子具有單向通過能力，常用于電解池、原電池中。電解NaB(OH)4溶液可制備H3BO3，其工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．NaB(OH)4中B的化合價(jià)為+3價(jià)B．N室發(fā)生的電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-C．去掉a膜，陽極區(qū)用稀硫酸作電解液，不影響H3BO3的純度D．a(chǎn)、c膜均為陽離子交換膜，b膜為陰離子交換膜5．（2023春·江蘇連云港·高一統(tǒng)考期中）一種航天器能量儲(chǔ)存系統(tǒng)原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．圖中的X為B．電解池能實(shí)現(xiàn)原電池的燃料和氧化劑再生C．原電池中負(fù)極電極反應(yīng)式是D．該系統(tǒng)中存在著太陽能、電能、化學(xué)能和機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化6．（2023秋·黑龍江哈爾濱·高二哈師大附中?？计谀┮阎撤磻?yīng)中的四種物質(zhì)：、、、，將該反應(yīng)設(shè)計(jì)成的原電池如圖甲所示、設(shè)計(jì)成的電解池如圖乙所示。乙燒杯中金屬陽離子的物質(zhì)的量與轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量關(guān)系如圖丙，下列判斷正確的是A．溶液X中含有和B．原電池工作時(shí)，鹽橋中的陰離子不斷進(jìn)入X溶液中C．圖丙中③線是的變化D．甲、乙兩裝置中的電極上均發(fā)生氧化反應(yīng)7．（2021·浙江·高考真題）鎳鎘電池是二次電池，其工作原理示意圖如下(L為小燈泡，K1、K2為開關(guān)，a、b為直流電源的兩極)。下列說法不正確的是A．?dāng)嚅_K2、合上K1，鎳鎘電池能量轉(zhuǎn)化形式：化學(xué)能→電能B．?dāng)嚅_K1、合上K2，電極A為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)C．電極B發(fā)生氧化反應(yīng)過程中，溶液中KOH濃度不變D．鎳鎘二次電池的總反應(yīng)式：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)28．（2021·湖南·高考真題）鋅溴液流電池是一種先進(jìn)的水溶液電解質(zhì)電池，廣泛應(yīng)用于再生能源儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)的備用電源等。三單體串聯(lián)鋅溴液流電池工作原理如圖所：下列說法錯(cuò)誤的是A．放電時(shí)，N極為正極B．放電時(shí)，左側(cè)貯液器中的濃度不斷減小C．充電時(shí)，M極的電極反應(yīng)式為D．隔膜允許陽離子通過，也允許陰離子通過9．（2021·天津·高考真題）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時(shí)間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C．隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D．當(dāng)完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)10．（2021·廣東·高考真題）鈷()的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：1．（2021·全國·高考真題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可用如下圖所示的電化學(xué)裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和，并在直流電場作用下分別向兩極遷移。下列說法正確的是A．在上述電化學(xué)合成過程中只起電解質(zhì)的作用B．陽極上的反應(yīng)式為：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理論上外電路中遷移了電子D．雙極膜中間層中的在外電場作用下向鉛電極方向遷移2．（2021·天津·高考真題）如下所示電解裝置中，通電后石墨電極Ⅱ上有O2生成，F(xiàn)e2O3逐漸溶解，下列判斷錯(cuò)誤的是A．a(chǎn)是電源的負(fù)極B．通電一段時(shí)間后，向石墨電極Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出現(xiàn)紅色C．隨著電解的進(jìn)行，CuCl2溶液濃度變大D．當(dāng)完全溶解時(shí)，至少產(chǎn)生氣體336mL(折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)3．（2021·廣東·高考真題）鈷()的合金材料廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械制造等領(lǐng)域。如圖為水溶液中電解制備金屬鈷的裝置示意圖。下列說法正確的是A．工作時(shí)，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的均增大B．生成，Ⅰ室溶液質(zhì)量理論上減少C．移除兩交換膜后，石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)不變D．電解總反應(yīng)：4．（2021·江蘇·高考真題）通過下列方法可分別獲得H2和O2：①通過電解獲得NiOOH和H2(如圖)；②在90℃將NiOOH與H2O反應(yīng)生成Ni(OH)2并獲得O2。下列說法正確的是A．電解后KOH溶液的物質(zhì)的量濃度減小B．電解時(shí)陽極電極反應(yīng)式：Ni(OH)2+OH--e-=NiOOH+H2OC．電解的總反應(yīng)方程式：2H2O2H2↑+O2↑D．電解過程中轉(zhuǎn)移4mol電子，理論上可獲得22.4LO25．（2023春·湖北武漢·高二華中師大一附中校考期中）某研究性學(xué)習(xí)小組用下圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，探究原電池、電解池和電解精煉鈷的工作原理。一段時(shí)間后裝置甲的兩極均有氣體產(chǎn)生，且X極處溶液逐漸變成紫紅色；停止實(shí)驗(yàn)觀察到鐵電極明顯變細(xì)，電解液仍然澄清。請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及所查資料，回答下列問題：查閱資料：高鐵酸根在溶液中呈紫紅色。(1)上述裝置中，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極有_______(填字母)。A． B． C． D．(2)丙池中的(填“從左向右”、“從右向左”或“不”)移動(dòng)。(3)反應(yīng)過程中，X極處發(fā)生的電極反應(yīng)為和。(4)一段時(shí)間后，若X極質(zhì)量減小1.12g，Y電極收集到2.24L氣體，則在X極收集到氣體為mL(均已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)氣體體積)。(5)乙池是電解制備金屬鈷的裝置圖，理論上I室中(填“變大”、“變小”或“不變”)，該電解池總反應(yīng)的化學(xué)方程式是。(6)若撤掉裝置乙中的陽離子交換膜，石墨電極上產(chǎn)生的氣體除外，還可能有。6．（2023春·黑龍江雙鴨山·高二雙鴨山一中?？奸_學(xué)考試）(I)某興趣小組的同學(xué)用如圖所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí)，觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)回答下列問題：(1)甲池為(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”)，通入CH3OH電極的電極反應(yīng)式為。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”)，乙池總反應(yīng)式為。(3)當(dāng)乙池中B極質(zhì)量增加5.40g時(shí)，甲池中理論上