專 題 講 座 六高考中的組合裝置高考中的組合裝置( (原電池與電解池原電池與電解池) )專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)將原電池和電解池結(jié)合在一起，綜合考查化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，是高考試卷中電化學(xué)部分的重要題型。該類題目的考查內(nèi)容通常有以下幾個(gè)方面：電極的判斷、電極反應(yīng)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液離子的移動(dòng)、pH的變化及電解質(zhì)溶液的恢復(fù)、運(yùn)用電子守恒處理相關(guān)數(shù)據(jù)等。解答該類試題時(shí)電池種類的判斷是關(guān)鍵，整個(gè)電路中各個(gè)電池工作時(shí)電子守恒，是數(shù)據(jù)處理的法寶。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)1多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷(1)直接判斷：非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如下圖：A為原電池，B為電解池。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)1多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷(2)根據(jù)電池中的電池材料和電解質(zhì)溶液判斷：原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個(gè)碳棒做電極；而電解池則一般都是兩個(gè)惰性電極，如兩個(gè)鉑電極或兩個(gè)碳棒。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖：B為原電池，A為電解池。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)1多池串聯(lián)裝置中電池類型的判斷(3)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷：在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如圖：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極；甲是電解池，A是陽(yáng)極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)2有關(guān)概念的分析判斷在確定了原電池和電解池后，有關(guān)概念的分析和判斷如：電極的判斷、電極反應(yīng)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述、溶液離子的移動(dòng)、pH的變化及電解質(zhì)溶液的恢復(fù)等。只要按照各自的規(guī)律分析就可以了。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)3綜合裝置中的有關(guān)計(jì)算原電池和電解池綜合裝置的有關(guān)計(jì)算的根本依據(jù)就是電子轉(zhuǎn)移的守恒，分析時(shí)要注意兩點(diǎn)：串聯(lián)電路中各支路電流相等；并聯(lián)電路中總電流等于各支路電流之和。在此基礎(chǔ)上分析處理其他各種數(shù)據(jù)。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)3綜合裝置中的有關(guān)計(jì)算圖中裝置甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2 mol電子轉(zhuǎn)移，則Zn極溶解6.5 g，Cu極上析出H2 2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，Pt極上析出Cl2 0.1 mol，C極上析出Cu 6.4 g。甲池中H被還原，生成ZnSO4，溶液pH變大；乙池中是電解CuCl2，由于Cu2濃度的減小使溶液pH微弱增大，電解后再加入適量CuCl2固體可使溶液復(fù)原。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)(2012高考海南卷)新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池) 回答下列問(wèn)題：(1)甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為_、_；(2)閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是_，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為_；(3)若每個(gè)電池甲烷通入量為1 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，且反應(yīng)完全，則理論上通過(guò)電解池的電量為_C(法拉第常數(shù)F9.65104 Cmol1)，最多能產(chǎn)生的氯氣體積為_L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)【解析】(1)總反應(yīng)式為：CH42O22OH=CO32-3H2O，正極反應(yīng)式為2O24H2O8e=8OH，則負(fù)極反應(yīng)式由總反應(yīng)式減正極反應(yīng)式得到；(2)由圖可看出一、二兩池為串聯(lián)的電源，其中甲烷是還原劑，所在電極為負(fù)極，因而與之相連的b電極為陰極，產(chǎn)生的氣體為氫氣；(3)1 mol 甲烷氧化失去電子8 mol，電量為896 500 C，因題中雖有兩個(gè)燃料電池，但電子的傳遞只能用一個(gè)池的甲烷量計(jì)量，1 L為1/22.4 mol，可求電量；甲烷失電子是Cl失電子數(shù)的8倍，則得到氫氣為4 L(CH48Cl4Cl2) 專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)【答案】(1)2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO32-7H2O(2)H22NaCl2H2O=2NaOHH2Cl2(3) 3.451044 電解專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：1(2014承德高三質(zhì)檢)如下圖裝置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設(shè)通電前后溶液體積不變)，A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色。高考中的組合裝置(原電池與電解池)專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)請(qǐng)回答：(1)B極是電源的_，一段時(shí)間后，甲中溶液顏色_，丁中X極附近的顏色逐漸變淺，Y極附近的顏色逐漸變深，這表明_，在電場(chǎng)作用下向Y極移動(dòng)。(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質(zhì)生成時(shí)，對(duì)應(yīng)單質(zhì)的物質(zhì)的量之比為_。(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，則H就是_(填“鍍層金屬”或“鍍件”)，電鍍液是_溶液。當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)(此時(shí)乙溶液體積為500 mL)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為_，甲中溶液的pH_(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)若將C電極換為鐵，其他裝置都不變，則甲中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式為：_高考中的組合裝置(原電池與電解池)專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)解析：乙裝置為電解NaCl溶液，F(xiàn)極附近變紅色，說(shuō)明F極反應(yīng)為：2H2e=H2，故為陰極，據(jù)此可知D、F、H、Y為陰極，B為負(fù)極；C、E、G、X為陽(yáng)極，A為正極。(1)甲電解總反應(yīng)方程式：2CuSO42H2O=2CuO22H2SO4；丁裝置中現(xiàn)象說(shuō)明Fe(OH)3膠粒帶正電荷。(2)電極反應(yīng)，C：4OH4e=O22H2O，D：2Cu24e=2Cu，E：2Cl2e=Cl2，F(xiàn)：2H2e=H2，根據(jù)電子守恒可知產(chǎn)物物質(zhì)的量之比為：1222。(3)電鍍時(shí)鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極。(4)鐵為活潑電極，作陽(yáng)極時(shí)，自身放電。電解專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)電解答案：(1)負(fù)極逐漸變淺氫氧化鐵膠粒帶正電荷(2)1222(3)鍍件AgNO3(合理即可)5.4 g變小(4)FeCu2=CuFe2+專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練：2(2014臺(tái)州模擬)如圖為相互串聯(lián)的甲乙兩個(gè)電解池，X、Y為直流電源的兩個(gè)電極。電解過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)石墨電極附近先變紅。請(qǐng)回答：高考中的組合裝置(原電池與電解池)專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)(1)電源X極為_極(填“正”或“負(fù)”)，乙池中Pt電極上的電極反應(yīng)式為_。(2)甲池若為電解精煉銅的裝置，其陰極增重12.8 g，則乙池中陰極上放出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_，電路中通過(guò)的電子為_mol。(3)在(2)的情況下，若乙池剩余溶液的體積仍為400 mL，則電解后所得溶液c(OH)_。高考中的組合裝置(原電池與電解池)專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)解析：(1)由題意得X極為正極，Pt電極為電解池的陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2Cl2e=Cl2。(2)甲池的陰極電極反應(yīng)式：Cu22e=Cu。乙池的陰極電極反應(yīng)式：2H2e=H2由電子守恒得：Cu2eH264 g2 mol22.4 L128 gn(e)V(H2)則：n(e)0.4 molV(H2)4.48 L專題講座首頁(yè) 尾頁(yè)上頁(yè)下頁(yè)高考中的組合裝置(原電池與電解池)(3)乙池發(fā)生反應(yīng)：2Cl2H2O=2OHH2 Cl2 2 22.4 L n(OH)4.48 Ln(OH)0.4 mol電解后所得溶液c(OH)1 molL1電解答案： (1)正2Cl2e=Cl2 (2)4.48 L0.4(3)1 molL1