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微专题35 电化学“多池和多室”串联问题及计
算
1．（2023·湖北·统考高考真题）我国科学家设计如图所示的电解池，实现了海水直接制备氢气技术的绿色
化。该装置工作时阳极无 生成且KOH溶液的浓度不变，电解生成氢气的速率为 。下列说法错
误的是
A．b电极反应式为
B．离子交换膜为阴离子交换膜
C．电解时海水中动能高的水分子可穿过PTFE膜D．海水为电解池补水的速率为
2．（2022·山东·高考真题）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 ，将废旧锂离子电池的正极材料 转化为 ，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
D．若甲室 减少 ，乙室 增加 ，则此时已进行过溶液转移
“串联”类电池的解题流程一、有关电化学的计算
电化学的反应本质是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，
均可抓住电子守恒计算。
1．解题关键
(1)电极名称要区分清楚；
(2)电极产物要判断准确；
(3)各产物间量的关系遵循得失电子守恒。
2．三种计算方法
如以电路中通过4 mol e－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。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×N ×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
A
二、多池串联装置中电池类型的判断
将原电池和电解池结合在一起，或几个电解池串联在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反
应、化学实验和化学计算等知识，是高考中电化学部分的重要题型。解答该类试题时电池种类的判断是关
键，整个电路中各个电池工作时得失电子守恒是数据处理的法宝。
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。
如图：A为原电池，B为电解池。
2．根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
原电池一般是两个不同的金属电极或一个金属电极和一个碳棒电极；而电解池则一般都是两个惰性电极，
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。
如图：A为电解池，B为原电池。
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。
4．原电池和电解池的组合装置的思维模型
三、综合装置中的有关计算
原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是得失电子守恒，分析时要注意两点：①串联电路中各
支路电流相等；
②并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。
图中装置甲是原电池，装置乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解 6.5g，Cu极上析出
H 2.24L(标准状况)，Pt极上析出Cl 0.1 mol，C极上析出Cu6.4g。甲池中H＋被还原生成H，溶液pH变
2 2 2
大；乙池中是电解CuCl ，电解后再加入适量CuCl 固体可使溶液复原。
2 2
1．（2023·全国·统考高考真题）用可再生能源电还原 时，采用高浓度的 抑制酸性电解液中的析氢
反应来提高多碳产物(乙烯、乙醇等)的生成率，装置如下图所示。下列说法正确的是A．析氢反应发生在 电极上
B． 从 电极迁移到 电极
C．阴极发生的反应有：
D．每转移 电子，阳极生成 气体(标准状况)
2．（2023·北京·统考高考真题）回收利用工业废气中的 和 ，实验原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A．废气中 排放到大气中会形成酸雨
B．装置a中溶液显碱性的原因是 的水解程度大于 的电离程度
C．装置a中溶液的作用是吸收废气中的 和D．装置 中的总反应为
1．（2023·全国·高三专题练习）氯碱工业是高耗能产业，将电解池与燃料电池串联组合的新工艺可节能，
装置如图所示。已知：空气中氧气的体积分数为20%。下列叙述错误的是
A．X为 ，Y为
B．
C．标准状况下，若生成22.4L X，则消耗空气56L
D．燃料电池中阳离子的移动方向是从右侧移向左侧
2．（2023春·河北石家庄·高三校联考阶段练习）我国科学家设计了一种利用废水中的 将苯酚氧化为
和 的原电池—电解池组合装置(如图)，实现了发电、环保二位一体。已知：羟基自由基( )的氧
化性仅次于氟气。下列说法正确的是
A．电子转移方向：c电极→导线→b电极
B．d电极的电极反应为C．右侧装置中，c、d两电极产生气体的体积比(相同条件下)为
D．若a电极上有 参与反应，理论上 溶液中有 通过阴离子膜进入a电极区溶液
3．（2023·全国·模拟预测）利用含有机化合物的废水[废水中的有机化合物表示为 ，发电原理为
(未配平)]发电，电解KI溶液制备 的工作装置如图所示。
下列说法正确的是
A．a极为原电池正极，c极为电解池阴极
B．装置工作时，当甲池质子交换膜通过1 mol 时，负极生成5.6 L
C．Ⅱ室为酸性 溶液，Ⅲ室为KI溶液
D．装置工作一段时间后，Ⅳ室需补充KOH，X为
4．（2023·全国·高三专题练习）现代膜技术可使某种离子具有单向通过能力，常用于电解池、原电池中。
电解NaB(OH) 溶液可制备H BO ，其工作原理如图所示。下列说法错误的是
4 3 3A．NaB(OH) 中B的化合价为+3价
4
B．N室发生的电极反应式为2H O+2e-=H ↑+2OH-
2 2
C．去掉a膜，阳极区用稀硫酸作电解液，不影响H BO 的纯度
3 3
D．a、c膜均为阳离子交换膜，b膜为阴离子交换膜
5．（2023春·江苏连云港·高一统考期中）一种航天器能量储存系统原理如图所示。下列说法错误的是
A．图中的X为
B．电解池能实现原电池的燃料和氧化剂再生
C．原电池中负极电极反应式是
D．该系统中存在着太阳能、电能、化学能和机械能之间的相互转化
6．（2023秋·黑龙江哈尔滨·高二哈师大附中校考期末）已知某反应中的四种物质： 、 、 、
，将该反应设计成的原电池如图甲所示、设计成的电解池如图乙所示。乙烧杯中金属阳离子的物质的
量与转移电子的物质的量关系如图丙，下列判断正确的是
A．溶液X中含有 和
B．原电池工作时，盐桥中的阴离子不断进入X溶液中
C．图丙中③线是 的变化D．甲、乙两装置中的 电极上均发生氧化反应
7．（2021·浙江·高考真题）镍镉电池是二次电池，其工作原理示意图如下(L 为小灯泡，K 、K 为开关，
1 2
a、b为直流电源的两极)。
下列说法不正确的是
A．断开K 、合上K ，镍镉电池能量转化形式：化学能→电能
2 1
B．断开K 、合上K ，电极A为阴极，发生还原反应
1 2
C．电极B发生氧化反应过程中，溶液中KOH浓度不变
D．镍镉二次电池的总反应式：Cd+ 2NiOOH+2H O Cd(OH) +2Ni(OH)
2 2 2
8．（2021·湖南·高考真题）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：
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 的浓度不断减小
C．充电时，M极的电极反应式为
D．隔膜允许阳离子通过，也允许阴离子通过
9．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，下列
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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，CuCl 溶液浓度变大
2
D．当 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
10．（2021·广东·高考真题）钴( )的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中
电解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
1．（2021·全国·高考真题）乙醛酸是一种重要的化工中间体，可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 解离为 和 ，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． 在上述电化学合成过程中只起电解质的作用
B．阳极上的反应式为： +2H++2e-= +H O
2
C．制得 乙醛酸，理论上外电路中迁移了 电子
D．双极膜中间层中的 在外电场作用下向铅电极方向迁移
2．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 生成，Fe O 逐渐溶解，下列
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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，CuCl 溶液浓度变大
2
D．当 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
3．（2021·广东·高考真题）钴( )的合金材料广泛应用于航空航天、机械制造等领域。如图为水溶液中电
解制备金属钴的装置示意图。下列说法正确的是
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的 均增大
B．生成 ，Ⅰ室溶液质量理论上减少
C．移除两交换膜后，石墨电极上发生的反应不变
D．电解总反应：
4．（2021·江苏·高考真题）通过下列方法可分别获得H 和O ：①通过电解获得NiOOH和H (如图)；②在
2 2 290℃将NiOOH与H O反应生成Ni(OH) 并获得O 。下列说法正确的是
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A．电解后KOH溶液的物质的量浓度减小
B．电解时阳极电极反应式：Ni(OH) +OH--e-=NiOOH+H O
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C．电解的总反应方程式：2H O 2H ↑+O ↑
2 2 2
D．电解过程中转移4mol电子，理论上可获得22.4LO
2
5．（2023春·湖北武汉·高二华中师大一附中校考期中）某研究性学习小组用下图所示的装置进行实验，探
究原电池、电解池和电解精炼钴的工作原理。一段时间后装置甲的两极均有气体产生，且X极处溶液逐渐
变成紫红色；停止实验观察到铁电极明显变细，电解液仍然澄清。请根据实验现象及所查资料，回答下列
问题：
查阅资料：高铁酸根 在溶液中呈紫红色。
(1)上述装置中，发生氧化反应的电极有_______(填字母)。
A． B． C． D．(2)丙池中的 (填“从左向右”、“从右向左”或“不”)移动。
(3)反应过程中，X极处发生的电极反应为 和 。
(4)一段时间后，若X极质量减小1.12g，Y电极收集到2.24L气体，则在X极收集到气体为 mL(均已
折算为标准状况时气体体积)。
(5)乙池是电解制备金属钴的装置图，理论上I室中 (填“变大”、“变小”或“不变”)，该
电解池总反应的化学方程式是 。
(6)若撤掉装置乙中的阳离子交换膜，石墨电极上产生的气体除 外，还可能有 。
6．（2023春·黑龙江双鸭山·高二双鸭山一中校考开学考试）(I)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CH OH电极的电极反应式为 。
3
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为 (填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，乙池总反应式为
。
(3)当乙池中B极质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O 的体积为 mL(标准状况下)，丙池中析出
2
g铜。
(II)氯碱工业是高能耗产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，
相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子交换膜都只允许阳离子通过。(4)图中X (填化学式)比较图示中a%与b%的大小 。
(5)写出燃料电池中的电极反应式：负极电极反应式
(6)当生成的X气体为2mol时，理论上通入空气的体积(标况)为 L
