2025年高考化学备考教案（新教材）第六章 第8讲 多池连接及电化学的相关计算

第六章化学反应与能量变化第8讲多池连接及电化学的相关计算目

录Contents01考点多池连接及电化学的关计算02练习帮练透好题精准分层

课标要求核心考点五年考情能分析、解释原电池和电解池的工作原理多池连接及电化学的相关计算2022山东，T13；2021北京，T15；2020全国Ⅲ，T12核心素养对接证据推理与模型认知：能分析、识别复杂的电解装置并进行推理命题分析预测1.多池串联主要考查电极类型判断、电极反应式的书写等；原电池和电解池的相关计算主要包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量求电荷量等。2.预计2025年高考仍会考查电池中利用得失电子守恒计算两极产物的量，另外，电池的电流效率的计算也可能是热点；电化学跨学科命题更能考查考生的综合能力，是高考命题的重要趋势

考点多池连接及电化学的相关计算

1.

原电池、电解池连接根据两池电极材料活动性或两池电极上的反应物的还原性强弱判断负极(还原性强的

为负极)；或根据两池电极上的反应物的氧化性强弱判断正极(氧化性强的为正极)。装置工作原理利用膜技术原理和电化学原

理制备少量硫酸和绿色硝化

剂N2O5，装置如图所示：

左池为[1]

，a极的电极反应为[2]

⁠

、b极的电极反应为

[3]

⁠。右池为[4]

，c极的电极反应为[5]

⁠

、d极的电极反应为

[6]

⁠原电池SO2－

电解池N2O4－

装置工作原理左池总反应为[7]

⁠；右池总反应为

[8]

⁠。左池和右池中的隔膜分别为[9]

(填“阴”或“阳”，后同)离子交换膜、

[10]

⁠离子交换膜

阳阳2.

多个电解池串连装置工作原理

甲池中阳极反应式：[11]

⁠，阴极反应式：

[12]

⁠。乙池中阳极反应式：[13]

⁠，阴极反应

式：[14]

⁠。丙池中阳极反应式：[15]

⁠，阴极

反应式：[16]

⁠当电路中通过0.1mol电子时，乙池中溶液质量减少[17]

g，丙池中溶液质

量减少[18]

⁠g

3.65

4.0

注意判断多个电解池串联的每个池的阴、阳极时，应找根源上直流电源的正、负

极，不要受旁边串联的电解池的影响。还要注意阳极的电极材料是否为活性电极。3.

电化学中有关得失电子守恒的计算在原电池或电解池电路中转移的电子的物质的量与各电极上转移的电子的物质的量

相等。穿过膜的离子所带电荷数也与转移的电子数目相等。装置工作原理新型的高比能量锌－

碘溴液流电池

放电时，负极反应式：[19]

⁠，正极反应式：[20]

⁠。充电时，b电极增加0.65gZn时，a电极有[21]

⁠mol

I－被氧化成I2Br－

0.02

注意计算溶液质量变化时除了看电极反应外，还要注意穿过膜的离子引起的溶液

质量的变化。如果电极上有副反应，计算转移电子总数时要把发生副反应转移的电

子数计算在内。

装置工作原理

燃料电池负极反应式：[22]

⁠

⁠；电解池阴极反应式：[23]

⁠燃料电池中负极消耗2.24L(标准状况)CH4，且能量完全转化为电能，电解池中回

收制得19.5gZn，则该装置的电流效率η＝[24]

⁠

75％5.

能量密度

E

的计算

1.

原电池与电解池串联装置如图所示。(1)甲池中负极反应式为

⁠。(2)向乙池U形管中滴入酚酞溶液，现象是

。乙池左侧NaOH

溶液中发生反应的离子方程式为

⁠。

U形管右侧溶液变红

(1)电源正极为

(填“A”或“B”)，阴极反应式为

⁠

⁠。(2)若电解过程中转移2mol电子，则阳极室的质量减少

g。A

N2↑＋12OH－

18

3.

工业上电解精炼银时，电解液的pH为1.5~2，电流强度为5~10A，若电解液pH太

小，电解精炼过程中在阴极除了Ag＋放电，还会发生

(写电

极反应式)，若用10A的电流电解60min后，得到32.4gAg，则该电解池的电解效率

为

％。(保留小数点后一位；通过一定电量时阴极上实际沉积的金属质量与

通过相同电量时理论上应沉积的金属质量之比叫电解效率；法拉第常数为96500

C·mol－1)

80.4

4.

二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料

电池(5.93kW·h·kg－1)。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应

为

，1mol二甲醚分子经过电化学氧

化，可以产生

mol电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度

E

＝

(列式计算，能量密度＝电

池输出电能/燃料质量，1kW·h＝3.6×106J，

F

＝96500C·mol－1)。

12

命题点1

原电池与电解池串联1.

[2022山东]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。下列说法正确的是(

B

)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D.

若甲室Co2＋减少200mg，乙室Co2＋增加300mg，则此时已进行过溶液转移B123[解析]根据右侧装置为原电池，乙酸盐降解为二氧化碳，发生氧化反应，LiCoO2

转化为Co2＋，发生还原反应，知右侧装置左电极为负极，右电极为正极；左侧装置

为电解池，左电极为阳极，乙酸盐转化为CO2气体，右电极为阴极，Co2＋转化为Co

单质。123

123命题点2

根据得失电子守恒计算2.

某甲醇燃料电池的工作原理如图所示，质子交换膜(只有质子能够通过)左右两侧

的溶液均为1L2mol·L－1H2SO4溶液。当电池中有1mol电子发生转移时，左右两侧

溶液的质量之差为

g(假设反应物耗尽，忽略气体的溶解)。12

123

电路中转移1mol电子时，左侧还有1molH＋通过质子交换膜进入右侧，即左侧减

少1gH＋，右侧增加1gH＋，故Δ

m

左＝3g，Δ

m

右＝9g，两侧溶液的质量之差为Δ

m

右＋Δ

m

左＝9g＋3g＝12g。123命题点3

电流效率(η)的计算3.

[重庆高考]一定条件下，如图所示装置可实现有机物的电化学储氢(忽略其他有机

物)。(1)导线中电子移动方向为

。(用A、D表示)[解析]由装置图可知，电解池左边电极D上发生的反应是“苯加氢还原”，则

电极D是阴极，故导线中电子移动方向为A→D。A→D

123(2)生成目标产物的电极反应式为

⁠。

123

64.3％123

123

1.

[2022辽宁]如图，c管为上端封口的量气管，为测定乙酸溶液浓度，量取10.00mL

待测样品加入b容器中，接通电源，进行实验。下列说法正确的是(

A

)B.

实验结束时，b中溶液红色恰好褪去C.

若c中收集气体11.20mL，则样品中乙酸浓度为0.1mol·L－1D.

把盐桥换为U形铜导线，不影响测定结果A12

122.

[2022河北改编]科学家研制了一种能在较低电压下获得氧气和氢气的电化学装

置。工作原理示意图如图。下列说法正确的是(

D

)DA.

电极b为阳极B.

隔膜为阳离子交换膜C.

生成气体M与N的物质的量之比为2∶112

12

1.

[2023青岛调研]设计如图装置处理含甲醇的废水并进行粗铜的精炼。下列说法正

确的是(

D

)A.

甲电极增加的质量等于乙电极减少的质量B.

装置工作一段时间后，原电池装置中溶液的pH不变C.

理论上每产生标准状况下1.12LCO2，甲电极增重6.4gD123456789[解析]由题意可知，该装置中左池为原电池，右池为电解池。123456789

1234567892.

[浓差电池][2024河北衡水二中考试]利用浓差电池电解Na2SO4溶液(a、b电极均为

石墨电极)，可制得O2、H2、H2SO4和NaOH，反应原理如图所示。下列说法正确的

是(

B

)B.

c、d分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜D.

当阴极产生2.24L气体时，电路中转移0.2mol电子B123456789

123456789

A.

若η＝75％，则参加反应的苯为0.8molB.

过程中通过C—H键的断裂实现氢的储存C.

采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失B123456789

1234567894.

[2024浙江名校联考]以某锂离子电池、丙烯腈电合成己二腈[NC(CH2)4CN]的装置

如图所示(电极均为石墨)。该锂离子电池的总反应是Li

x

C

y

＋Li1－

x

FePO4

C

y

＋

LiFePO4。下列说法不正确的是(

B

)C.

石墨电极C产生O2，稀硫酸的作用为增强溶液导电性D.

当电路中通过1mole－时，阳极室溶液质量减少9g(不考虑氧气溶解)B123456789

1234567895.

[2024山东滕州测试](1)NH3的燃烧反应可设计成燃料电池，工作原理如图甲所

示。电极a为

(填“正极”或“负极”)；电极b上的电极反应为

⁠

。当共消耗1.568L(标准状况)气体时，通过负载的电子的物质的

量为

mol。图甲负极O2＋4e－＋

0.12

123456789

123456789(2)一种肼(N2H4)燃料电池的工作原理如图乙所示。图乙①a极的电极反应式为

；电池中Fe2＋→Fe3＋的离子方

程式为

⁠。

123456789

123456789②若利用该电池给铅酸蓄电池充电，当消耗3.2gN2H4时，PbO2电极质量

⁠

(填“增加”或“减少”)

g。

减

少12.8

图乙123456789

A.

充电时，[(FH)

n

F]－移向Ce/CeF3电极B.

用铅酸蓄电池为该电池充电时，每生成1molCeF3，Pb极增

重9.6gC.

CuF2/Cu电极每减少3.8g，该电池输出的电荷量为4825CD123456789[解析]放电时负极的电极反应较复杂，但正极反应式已给出，电池总反应很容易

书写，则选用“加减法”：123456789

1234567897.

[2024山东枣庄八中考试改编]利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物

NaOH、H2、Cl2，装置如图所示。下列说法错误的是(

D

)B.

A膜和C膜均为阳离子交换膜C.

X室为阳极室D.

b极上消耗2.24LO2，Y室中Na＋增加0.4molD123456789[解析]甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，通入氧气的一极为正极。

1234567898.

[能量密度][全国Ⅰ高考]