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专题42 多池串联与膜装置
考点
十年考情（2015-2024）
命题趋势
考点1 多池串
联装置
2022•山东卷
交换膜隔离两种电解质溶液，避免负极材
料与能发生反应的电解质溶液直接接触，
能提高电流效率。这类试题均以“文字叙
述+离子交换膜+电化学装置图”的方式呈
现，考查的并不是离子交换膜的具体结
构，而是以离子交换膜在化学电源、电解
制备物质或电渗析等方面的实际应用为载
体，考查电化学基础知识及基本的化学思
想与方法。
考点2 单膜装
置
2023•山东卷、2020•山东卷、2016·浙
江理综、2015·天津卷
考点3 双膜装
置
2022•全国甲卷、2021•广东选择性卷、
2021•天津卷、2020•山东卷、2016·全
国I 卷
考点1 多池串联装置
1．(2022•山东卷，13)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-+4H+=Li++Co2++4OH-
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D．若甲室Co2+减少
，乙室Co2+增加
，则此时已进行过溶液转移
考点2 单膜装置
1．(2023•山东卷，11)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、
乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是（ ）
A．甲室Cu 电极为正极
B．隔膜为阳离子膜
C．电池总反应为：Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+
D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响
2．(2020•山东卷，13)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所
示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是( )
A．阳极反应为2H2O-4e-=4H++O2↑
B．电解一段时间后，阳极室的pH 未变
C．电解过程中，H+由a 极区向b 极区迁移
D．电解一段时间后，a 极生成的O2与b 极反应的O2等量
3．(2016·浙江理综，11)金属(M)–空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源
汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知：电池的“理
论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )
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A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn 三种金属–空气电池，Al–空气电池的理论比能量最高
C．M–空气电池放电过程的正极反应式：4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)n
D．在M–空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
4．(2015·天津卷，4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列
有关叙述正确的是( )
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO4
2-)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
考点3 双膜装置
1．(2022•全国甲卷，10)一种水性电解液Zn-MnO2离子选择双隔膜电池如图所示(KOH 溶液中，Zn2+以
Zn(OH) 4
2-存在)。电池放电时，下列叙述错误的是( )
A．Ⅱ区的K+通过隔膜向Ⅲ区迁移
B．Ⅰ区的SO4
2-通过隔膜向Ⅱ区迁移
C． MnO2电极反应：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O
D．电池总反应：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH) 4
2-+Mn2++2H2O
2．(2021•广东选择性卷，16)钴(Co)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( )
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A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH 均增大
B．生成1molCo，Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g
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：为2Co2++2H2O
2 Co +O2↑+4H+
3．(2021•天津卷，11)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0.01mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)
4．(2020•山东卷，10)微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得
电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含
CH3COO-的溶液为例)。下列说法错误的是( )
A．负极反应为 CH3COOˉ+2H2O-8eˉ=2CO2↑+7H+
B．隔膜1 为阳离子交换膜，隔膜2 为阴离子交换膜
C．当电路中转移1mol 电子时，模拟海水理论上除盐58.5g
D．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2：1
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5．(2016·全国I 卷，11)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd
均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO4
2－可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被
阻挡不能进入中间隔室。
下列叙述正确的是( )
A．通电后中间隔室的SO4
2－离子向正极迁移，正极区溶液pH 增大
B．该法在处理含Na2SO4废水时可以得到NaOH 和H2SO4产品
C．负极反应为2 H2O–4e–=O2+4H+，负极区溶液pH 降低
D．当电路中通过1mol 电子的电量时，会有0.5mol 的O2生成
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