专题讲座六 高考中的组合装置(原电池与电解池)

专题讲座六高考中的组合装置(原电池与电解池)专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)将原电池和电解池结合在一起，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，是高考试卷中电化学部分的重要题型。该类题目的考查内容通常有以下几个方面：电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。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电子守恒，是数据处理的法宝。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)1．多池串联装置中电池类型的判断(1)直接判断：非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中，则其他装置为电解池。如下图：A为原电池，B为电解池。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)1．多池串联装置中电池类型的判断(2)根据电池中的电池材料和电解质溶液判断：原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒做电极；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。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：B为原电池，A为电解池。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)1．多池串联装置中电池类型的判断(3)根据电极反应现象判断：在某些装置中根据电极反应或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。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)2．有关概念的分析判断在确定了原电池和电解池后，有关概念的分析和判断如：电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复等。只要按照各自的规律分析就可以了。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)3．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电子转移的守恒，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。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)3．综合装置中的有关计算图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2mol电子转移，则Zn极溶解6.5g，Cu极上析出H22.24L(标准状况)，Pt极上析出Cl20.1mol，C极上析出Cu6.4g。甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池中是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)(2012·高考海南卷)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为____________________________、__________________________；(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_______________________________________________________________；(3)若每个电池甲烷通入量为1L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为________C(法拉第常数F＝9.65×104C·mol－1)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)【解析】(1)总反应式为：CH4＋2O2＋2OH－=CO32-＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)由图可看出一、二两池为串联的电源，其中甲烷是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1mol甲烷氧化失去电子8mol，电量为8×96500C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计量，1L为1/22.4mol，可求电量；甲烷失电子是Cl－失电子数的8倍，则得到氢气为4L(CH4～8Cl－～4Cl2)专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)【答案】(1)2O2＋4H2O＋8e－=8OH－CH4＋10OH－－8e－=CO32-＋7H2O(2)H22NaCl＋2H2O===2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)3.45×1044电解专题讲座C首页尾页上页下页对点训练：1．(2014·承德高三质检)如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。高考中的组合装置(原电池与电解池)专题讲座C首页尾页上页下页请回答：(1)B极是电源的________，一段时间后，甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明____________________________，在电场作用下向Y极移动。(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。(3)现用丙装置给铜件镀银，则H就是________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为：__________________________________________________高考中的组合装置(原电池与电解池)专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)解析：乙装置为电解NaCl溶液，F极附近变红色，说明F极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，故为阴极，据此可知D、F、H、Y为阴极，B为负极；C、E、G、X为阳极，A为正极。(1)甲电解总反应方程式：2CuSO4＋2H2O===2Cu＋O2↑＋2H2SO4；丁装置中现象说明Fe(OH)3胶粒带正电荷。(2)电极反应，C：4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，D：2Cu2＋＋4e－=2Cu，E：2Cl－－2e－=Cl2↑，F：2H＋＋2e－=H2↑，根据电子守恒可知产物物质的量之比为：1∶2∶2∶2。(3)电镀时镀层金属作阳极，镀件作阴极。(4)铁为活泼电极，作阳极时，自身放电。电解专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)电解答案：(1)负极逐渐变浅氢氧化铁胶粒带正电荷(2)1∶2∶2∶2(3)镀件AgNO3(合理即可)5.4g变小(4)Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2+专题讲座C首页尾页上页下页对点训练：2．(2014·台州模拟)如图为相互串联的甲乙两个电解池，X、Y为直流电源的两个电极。电解过程中，发现石墨电极附近先变红。请回答：高考中的组合装置(原电池与电解池)专题讲座C首页尾页上页下页(1)电源X极为________极(填“正”或“负”)，乙池中Pt电极上的电极反应式为____________________________________________________________。(2)甲池若为电解精炼铜的装置，其阴极增重12.8g，则乙池中阴极上放出的气体在标准状况下的体积为________，电路中通过的电子为________mol。(3)在(2)的情况下，若乙池剩余溶液的体积仍为400mL，则电解后所得溶液c(OH－)＝____________________。高考中的组合装置(原电池与电解池)专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)解析：(1)由题意得X极为正极，Pt电极为电解池的阳极，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑。(2)甲池的阴极电极反应式：Cu2＋＋2e－=Cu。乙池的阴极电极反应式：2H＋＋2e－=H2↑由电子守恒得：Cu～2e－～H264g2mol22.4L12．8gn(e－)V(H2)则：n(e－)＝0.4molV(H2)＝4.48L专题讲座C首页尾页上页下页高考中的组合装置(原电池与电解池)(3)乙池发生反应：2Cl－＋2H2O===2OH－＋H2↑＋Cl2↑222.4Ln(OH－)4.48Ln(OH－)＝0.4mol电解后所得溶液c(OH－)＝1mol·L－1电解答案：(1)正2Cl－－2e－=Cl2↑(2)4.48L0.4(3)1mol·L－1