2022年高考化学一轮复习 第6章 第32讲 多池、多室的电化学装置
《2022年高考化学一轮复习 第6章 第32讲 多池、多室的电化学装置》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2022年高考化学一轮复习 第6章 第32讲 多池、多室的电化学装置(22页珍藏版)》请在七七文库上搜索。
1、 第第 32 讲讲 多池多池、多室的电化学装置多室的电化学装置 复习目标 1.掌握多池连接的分析应用。2.了解离子交换膜的分类及特点。3.理解离子交换 膜在装置中的作用。4.熟悉电化学综合计算中的常用方法。 考点一考点一 多池串联的两大模型及原理分析多池串联的两大模型及原理分析 1常见串联装置图 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) 显然两图中,A 均为原电池,B 均为电解池。 2“串联”类装置的解题流程 1(2020 长春质检)下图装置中 a、b、c、d 均为 Pt 电极。电解过程中,电极
2、b 和 d 上没有气 体逸出,但质量均增大,且增重 bd。符合上述实验结果的盐溶液是( ) 选项 X Y A MgSO4 CuSO4 B AgNO3 Pb(NO3)2 C FeSO4 Al2(SO4)3 D CuSO4 AgNO3 答案 B 解析 A 项,当 X 为 MgSO4时,b 极上生成 H2,电极质量不增加,错误;C 项,X 为 FeSO4, Y 为 Al2(SO4)3,b、d 极上均产生气体,错误;D 项,b 极上析出 Cu,d 极上析出 Ag,其中 d 极增加的质量大于 b 极增加的质量,错误。 2如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NH 4)。下列说法不正确的是( ) A乙
3、是电能转变为化学能的装置 B含氮离子氧化时的离子方程式为 3Cl22NH 4=N26Cl 8H C若生成 H2和 N2的物质的量之比为 31,则处理后废水的 pH 减小 D电池工作时,甲池中的 Na 移向 Mg 电极 答案 D 3某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时,观察 到电流表的指针发生了偏转。 请回答下列问题: (1)甲池为_(填“原电池”“电解池”或“电镀池”), 通入 CH3OH 电极的电极反应式 为_。 (2)乙池中 A(石墨)电极的名称为_(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”), 总反应 式为_。 (3)当乙池中 B 极质量增加 5.40 g
4、 时,甲池中理论上消耗 O2的体积为_mL(标准状况 下),丙池中_极析出_g 铜。 (4)若丙池中电极不变,将其溶液换成 NaCl 溶液,电键闭合一段时间后,甲中溶液的 pH 将 _(填“增大”“减小”或“不变”); 丙中溶液的pH将_(填“增大”“减小” 或“不变”)。 答案 (1)原电池 CH3OH6e 8OH=CO2 36H2O (2)阳极 4AgNO32H2O= 电解 4AgO24HNO3 (3)280 D 1.60 (4)减小 增大 解析 (1)甲池为原电池,通入 CH3OH 的电极为负极,电极反应式为 CH3OH6e 8OH =CO2 36H2O。 (2)乙池中电解 AgNO3溶
5、液, 其中 C 作阳极, Ag 作阴极, 总反应式为 4AgNO32H2O= 电解 4Ag O24HNO3。 (3)根据各电极上转移的电子数相同,得 n(Ag)4n(O2)2n(Cu),故 V(O2)1 4 5.40 10822.4 L 0.28 L280 mL,m(Cu)1 2 5.40 10864 g1.60 g。(4)若丙中电极不变,将其溶液换成 NaCl 溶液,根据丙中总反应 2NaCl2H2O= 电解 2NaOHH2Cl2,则溶液 pH 增大,而甲中 总反应为 2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O,溶液 pH 减小。 多池串联的装置中,先根据电极反应物和电解质溶液判断哪个
6、是原电池,其余装置一般为电 解池;与原电池正极相连的电极为电解池阳极,与原电池负极相连的电极为电解池阴极,据 此判断各池中发生的反应。 考点二考点二 多室隔膜在电化学中的应用多室隔膜在电化学中的应用 常见的离子交换膜 1含义和作用 (1)含义:离子交换膜又叫隔膜,由高分子特殊材料制成。 (2)作用:能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触,防止发生化学反应。 能选择性的通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 2分类和应用 1用下面的装置制取 NaOH、H2和 Cl2,此装置有何缺陷? 答案 缺陷 1:Cl2和 H2混合而引起爆炸; 缺陷 2:Cl2与 NaOH 反应生成 NaClO,影响
7、 NaOH 的产量。 2用下图装置电解饱和食盐水,其中阳离子交换膜的作用有哪些? 答案 (1)平衡电荷,形成闭合回路; (2)防止 Cl2和 H2混合而引起爆炸; (3)避免 Cl2与 NaOH 反应生成 NaClO,影响 NaOH 的产量; (4)避免 Cl 进入阴极区导致制得的 NaOH 不纯。 题组一 “隔膜”在新型电池中的应用 1(2020 黔东南州模拟)二甲醚(CH3OCH3)燃料电池的工作原理如图,下列有关叙述正确的是 ( ) A该装置能实现化学能 100%转化为电能 B电子移动方向:a 极b 极质子交换膜a 极 Ca 电极的电极反应式为:CH3OCH33H2O12e =2CO 2
8、12H D当 b 电极消耗 22.4 L O2时,质子交换膜有 4 mol H 通过 答案 C 解析 A 项,化学能转化为热能和电能,不可能 100%转化为电能,错误;B 项,电子不能经 过电解质溶液,所以电子由 a 极 导线 b 极,错误;C 项,a 为负极,发生氧化反应,电极反 应式为 CH3OCH312e 3H 2O=2CO212H ,正确;D 项,气体所处状况不知,无法由 体积求物质的量,所以通过 H 的物质的量无法求出,错误。 2(2020 青岛高三模拟)2019 年 3 月,我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池,其原 理图所示。下列说法不正确的是( ) A放电时,B 电极反应式
9、:I22e =2I B放电时,电解质储罐中离子总浓度增大 CM 为阳离子交换膜,N 为阴离子交换膜 D充电时,A 极增重 65 g 时,C 区增加的离子数为 4NA 答案 C 解析 放电时,B 电极为正极,I2得到电子生成 I ,电极反应式为 I 22e =2I,A 项正确; 放电时, 左侧即负极, 电极反应式为 Zn2e =Zn2, 所以电解质储罐中的离子总浓度增大, B 项正确;离子交换膜的作用是防止 I2、Zn 接触发生反应,负极区生成 Zn2 ,正极区生成 I ,所以 Cl通过 M 膜进入负极区,K通过 N 膜进入正极区,所以 M 为阴离子交换膜,N 为阳离子交换膜,C 项错误;充电时
10、,A 极的电极反应式为 Zn2 2e=Zn,A 极增重 65 g, 转移 2 mol 电子,所以 C 区增加 2 mol K 、2 mol Cl,离子总数为 4N A,D 正确。 题组二 “双室”电解池的应用 3(2020 合肥第一次教学质量检测)利用 LiOH 和钴氧化物可制备锂离子电池正极材料。可用 电解 LiCl 溶液制备 LiOH,装置如图所示。下列说法正确的是( ) A电极 B 连接电源正极 BA 极区电解液为 LiCl 溶液 C阳极反应式为 2H2O2e =H 22OH D每生成 1 mol H2,有 1 mol Li 通过该离子交换膜 答案 B 解析 由题意知,电解 LiCl 溶
11、液制备 LiOH,由于电极 B 生成氢气,A 与 B 用阳离子交换膜 隔开,所以 B 为阴极,B 极区为 LiOH 溶液,A 极区为 LiCl 溶液,A 项错误,B 项正确;阳 极反应式为 2Cl 2e=Cl 2,C 项错误;每生成 1 mol H2,有 2 mol Li 通过该离子交换 膜,D 项错误。 4(2020 四川宜宾诊断)连二亚硫酸钠(Na2S2O4)俗称保险粉,是一种强还原剂。工业常用惰 性电极电解亚硫酸氢钠的方法制备连二亚硫酸钠,原理及装置如图所示,下列说法正确的是 ( ) Ab 电极应该接电源的负极 Ba 电极的电极反应式 2HSO 32H 2e=S 2O 2 42H2O C
12、装置中所用离子交换膜为阴离子交换膜 D电路中每转移 1 mol 电子,消耗 SO2的体积为 11.2 L 答案 B 解析 NaHSO3在 a 电极被还原生成 Na2S2O4,则 a 电极是阴极,b 电极是阳极,故 b 电极接 电源的正极,A 错误;a 电极发生还原反应,HSO 3被还原生成 S2O 2 4,电极反应式为 2HSO 3 2H 2e=S 2O 2 42H2O,B 正确;b 电极是阳极,电极反应式为 SO22H2O2e =4H SO2 4, 阳极生成 H , 阴极消耗 H, 为维持溶液呈电中性, H透过离子交换膜向阴极迁移, 则该离子交换膜是阳离子交换膜,C 错误;电路中每转移 1
13、mol 电子,阳极消耗 0.5 mol SO2, 在标准状况下的体积为 11.2 L,题目未指明 SO2是否处于标准状况下,D 错误。 题组三 “多室”电解池的应用 5(2020 长春质检)某科研小组研究采用 BMED 膜堆(示意图如下),模拟以精制浓海水为原 料直接制备酸碱。BMED 膜堆包括阳离子交换膜、阴离子交换膜和双极膜(A、D)。已知:在 直流电源的作用下,双极膜内中间界面层发生水的解离,生成 H 和 OH。下列说法错误的 是( ) A电极 a 连接电源的正极 BB 为阳离子交换膜 C电解质溶液采用 Na2SO4溶液可避免有害气体的产生 D口排出的是淡水 答案 B 解析 根据题干信息
14、确定该装置为电解池,阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动,所以电 极 a 为阳极,连接电源的正极,A 正确;水在双极膜 A 解离后,氢离子吸引阴离子透过 B 膜 到左侧形成酸,B 为阴离子交换膜,B 错误;电解质溶液采用 Na2SO4溶液,电解时生成氢气 和氧气,可避免有害气体的产生,C 正确;海水中的阴、阳离子透过两侧交换膜向两侧移动, 淡水从口排出,D 正确。 6 (2020 河南天一大联考阶段检测)普通电解精炼铜的方法所制备的铜中仍含杂质, 利用下面 的双膜(阴离子交换膜和过滤膜)电解装置可制备高纯度的 Cu。下列有关叙述正确的是( ) A电极 a 为粗铜,电极 b 为纯铜 B甲膜为过滤膜
15、,可阻止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区 C乙膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区 D当电路中通过 1 mol 电子时,可生成 32 g 纯铜 答案 D 解析 由题意结合电解原理可知,电极 a 是阴极,为纯铜,电极 b 是阳极,为粗铜,A 项错 误;甲膜为阴离子交换膜,可阻止杂质阳离子进入阴极区,B 项错误;乙膜为过滤膜,可阻 止阳极泥及漂浮物杂质进入阴极区,C 项错误;当电路中通过 1 mol 电子时,可生成 0.5 mol 纯铜,其质量为 32 g,D 项正确。 7四室式电渗析法制备盐酸和 NaOH 的装置如图所示。a、b、c 为阴、阳离子交换膜。已知: 阴离子交换膜只允许阴离子透过,
16、 阳离子交换膜只允许阳离子透过。 下列叙述正确的是( ) Ab、c 分别依次为阳离子交换膜、阴离子交换膜 B通电后室中的 Cl 透过 c 迁移至阳极区 C、四室中的溶液的 pH 均升高 D电池总反应为 4NaCl6H2O= 电解 4NaOH4HCl2H2O2 答案 D 解析 由图中信息可知,左边电极与负极相连为阴极,右边电极为阳极,所以通电后,阴离 子向右定向移动,阳离子向左定向移动,阳极上 H2O 放电生成 O2和 H ,阴极上 H 2O 放电 生成 H2和 OH ;H透过 c,Cl透过 b,二者在 b、c 之间的室形成盐酸,盐酸浓度变大, 所以 b、c 分别为阴离子交换膜和阳离子交换膜;N
17、a 透过 a,NaOH 的浓度变大,所以 a 是 阳离子交换膜,故 A、B 两项均错误;电解一段时间后,中的溶液的 c(OH )升高,pH 升 高,中为 NaCl 溶液,pH 不变,中有 HCl 生成,故 c(H )增大,pH 减小,中 H移向 ,H2O 放电生成 O2,使水的量减小,c(H )增大,pH 减小,C 错误。 (1)含离子交换膜电化学装置题的解题步骤 (2)在原电池中应用离子交换膜, 起到替代盐桥的作用, 一方面能起到平衡电荷、 导电的作用, 另一方面能防止电解质溶液中的离子与电极直接反应,提高电流效率;在电解池中使用选择 性离子交换膜的主要目的是限制某些离子(或分子)的定向移动
18、,避免电解质溶液中的离子或 分子与电极产物反应,提高产品纯度或防止造成危险等。 考点三考点三 电化学原理的相关计算电化学原理的相关计算 电化学综合计算的三种常用方法 (1)根据总反应式计算 先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。 (2)根据电子守恒计算 用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中 转移的电子数相等。 用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (3)根据关系式计算 根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。 如以通过 4 mol e 为桥梁可构建如下关系式: 4e 2222 ()2Cl BrI
19、O、 2 2H2C 4 u4AgM n 阳极产物 阴极产物 (式中 M 为金属,n 为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽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。 1 500 mL KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液中 c(NO 3)0.6 mol L 1, 用石墨作电极电解此溶液, 当通电一段时间后, 两极均收集到 2.24 L 气体(标准状况下), 假定电解后溶液体积仍为 500 mL, 下列说法正确的是( ) A原混合溶液中 c(K )为 0.2 mol L1 B上述电解过程中共转移 0.2 mol 电子 C电解得到的 Cu 的物质
20、的量为 0.05 mol D电解后溶液中 c(H )为 0.2 mol L1 答案 A 解析 石墨作电极电解 KNO3和 Cu(NO3)2的混合溶液, 阳极反应式为 4OH 4e=2H 2O O2,阴极先后发生两个反应:Cu2 2e=Cu,2H2e=H 2。从收集到 O2为 2.24 L 可推知上述电解过程中共转移 0.4 mol 电子,而在生成 2.24 L H2的过程中转移 0.2 mol 电子, 所以 Cu2 共得到 0.4 mol0.2 mol0.2 mol 电子,电解前 Cu2的物质的量和电解得到的 Cu 的物质的量都为 0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系:c(K )2c(C
21、u2)c(NO 3),c(K ) c(H )c(NO 3),不难算出:电解前 c(K )0.2 mol L1,电解后 c(H)0.4 mol L1。 2(2020 山东师大附中模拟)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究, 设计的实验装置如图所示,下列叙述正确的是( ) AX 极的电极反应式:Pb2e SO2 4=PbSO4 B铅蓄电池工作时,每转移 2 mol 电子,消耗 98 g H2SO4 C电解池的反应仅有 2Al6H2O= 电解 2Al(OH)33H2 D每消耗 103.5 g Pb,理论上电解池阴极上有 11.2 L H2生成 答案 A 解析 由图可知,电解池中,A
22、l 电极上发生氧化反应生成 Al3 和 O 2,H2O 在 Fe 电极上被还 原生成 H2,则 Al 电极是阳极,Fe 电极是阴极,Y 极是正极,X 极是负极,则 X 极的电极反 应式为 Pb2e SO2 4=PbSO4,A 正确;铅蓄电池工作时,电池总反应式为 PbPbO2 2H2SO4=2PbSO42H2O,则转移 2 mol 电子时消耗 2 mol H2SO4,其质量为 196 g,B 错误; 由图可知,Al 电极上除生成 Al3 外,还生成 O 2,Fe 电极上生成 H2和 OH ,故电解池中还 发生反应: 2H2O= 电解 2H2O2, C 错误; 消耗 103.5 g(即 0.5
23、mol)Pb 时, 电路中转移 1 mol 电子,则阴极上逸出 0.5 mol H2,题目未指明气体所处状况,H2的体积不确定,D 错误。 3在如图所示的装置中,若通直流电 5 min 时,铜电极的质量增加 2.16 g。试回答下列问题。 (1)电源中 X 电极为直流电源的_极。 (2)pH 变化:A_,B_,C_。(填“增大”“减小”或“不变”) (3)通电 5 min 时, B 中共收集 224 mL(标准状况下)气体, 溶液体积为 200 mL, 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 200
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2022年高考化学一轮复习 第6章 第32讲多池、多室的电化学装置 2022 年高 化学 一轮 复习 32 多池 电化学 装置
链接地址:https://www.77wenku.com/p-184248.html