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第43 讲 多池、多室的电化学装置
[复习目标] 1.了解串联装置的连接特点，了解离子交换膜的特点及作用。2.掌握多池、多
室问题分析的一般方法。3.能熟练用电子守恒、关系式法等进行有关电化学计算。
考点一 多池串联的两大模型及原理分析
1．常见多池串联装置图
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)
甲、乙两图中，A 均为原电池，B 均为电解池。
2．二次电池的充电
(1)可充电电池原理示意图
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充电时，原电池负极与外接电源负极相连，原电池正极与外接电源正极相连，记作“正接正，
负接负”。
(2)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。充电、
放电不是可逆反应。
(3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反，放电时的正极反应和充电时的阳极反应相
反。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
例：Fe ＋Ni2O3 ＋3H2O
Fe(OH)2 ＋2Ni(OH)2 ，放电时负极的电极反应式为
_____________________，则充电时阴极的电极反应式为______________________________。
3．电化学计算的三种方法
如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：
4e－～
～
(式中M 为金属，n 为其离子的化合价数值)
该关系式具有总览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．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正
确的是( )
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A．该装置工作时，Ag 电极上有气体生成
B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋
C．甲池和乙池中溶液的pH 均减小
D．当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g 固体
2．铅酸蓄电池是典型的可充电电池，正、负极是惰性材料，电池总反应式为Pb＋PbO2＋
2H2SO42PbSO4＋2H2O，回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：
(1)放电时，正极的电极反应式是__________________________________________________
______________________________________________________________________________。
电解液中H2SO4的浓度将变________；当外电路通过1 mol 电子时，理论上负极板的质量增
加________ g。
(2)在完全放电耗尽PbO2 和Pb 时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A 电极上生成
________，B 电极上生成________，此时铅酸蓄电池的正、负极的极性将________(填“不
变”或“对换”)。
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 为直流电源的________极。
(2)pH 变化：A__________( 填“ 增大” “ 减小” 或“ 不变” ，下同) ，B________ ，
C________。
(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 mL ，电解后，溶液的pH 为
__________(设电解前后溶液体积无变化)。
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考点二 多室装置的分析
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。
1．离子交换膜的分类和应用
2．分析某室质量变化的关键
分析某室质量的变化，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
子带来的质量变化。
1．钠离子电池具有资源丰富、成本低、安全性好、转换效率高等特点，有望成为锂离子电
池之后的新型首选电池，如图是一种钠离子电池工作示意图：
下列说法不正确的是( )
A．放电时，Na＋通过交换膜向N 极移动
B．充电时，光照可促进电子的转移
C．充电时，TiO2光电极上发生的电极反应为3I－－2e－===I
D．放电时，若负极室有2 mol 阴离子发生反应，则电路中转移2 mol 电子
2．我国科学家开发出了一种Zn-NO 电池系统，该电池具有同时合成氨和对外供电的功能，
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其工作原理如图所示，下列说法错误的是( )
A．电极电势：Zn/ZnO 电极<MoS2电极
B．Zn/ZnO 电极的反应式为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O
C．电池工作一段时间后，正极区溶液的pH 减小
D．电子流向：Zn/ZnO 电极→负载→MoS2电极
3．(2022·湖北重点中学联考)以纯碱溶液为原料，通过电解的方法可制备小苏打，原理装置
图如下：
上述装置工作时，下列有关说法正确的是( )
A．乙池电极接电源正极，气体X 为H2
B．Na＋由乙池穿过交换膜进入甲池
C．NaOH 溶液Z 的浓度比NaOH 溶液Y 的小
D．甲池电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
4．(2022·四川南充模拟)污水资源化利用既可以缓解水的供需矛盾，又可以减少水污染。化
学工作者提出采用电解法除去工业污水中的NaCN，其原理如图所示，通电前先向污水中加
入适量食盐并调整其pH 维持碱性(CN－不参与电极反应)。下列说法正确的是( )
A．b 为电源的负极
B．隔膜Ⅰ为阴离子交换膜
C．X 为H2，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
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D．当生成2.24 L N2时，电路中通过1 mol 电子
1．(2022·山东，13 改编)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
列说法错误的是( )
A．装置工作时，甲室溶液pH 逐渐减小
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
2．(2021·湖北，15)Na2Cr2O7的酸性水溶液随着H＋浓度的增大会转化为CrO3。电解法制备
CrO3的原理如图所示。下列说法错误的是( )
A．电解时只允许H＋通过离子交换膜
B．生成O2和H2的质量比为8∶1
C．电解一段时间后阴极区溶液OH－的浓度增大
D．CrO3的生成反应为Cr2O＋2H＋===2CrO3＋H2O
3．(2021·河北，9)K-O2电池结构如图，a 和b 为两个电极，其中之一为单质钾片。关于该电
池，下列说法错误的是( )
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A．隔膜允许K＋通过，不允许O2通过
B．放电时，电流由b 电极沿导线流向a 电极；充电时，b 电极为阳极
C．产生1 Ah 电量时，生成KO2的质量与消耗O2的质量比值约为2.22
D．用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗3.9 g 钾时，铅酸蓄电池消耗0.9 g 水
4．(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)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SO 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)＋Mn2＋＋2H2O
5．(2021·广东，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( )
A．工作时，Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH 均增大
B．生成1 mol Co，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：2Co2＋＋2H2O2Co＋O2↑＋4H＋
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