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第四章电化学基础原电池、电解池的串联组装问题[专题解读]原电池、电解池的串联组装问题是将原电池和电解池有机地融合在一起进行综合考查。解答该类试题时，透彻理解电化学原理是基础，准确判断电池种类是关键，灵活利用电子守恒是处理数据的法宝。具体有以下三个步骤。第一步：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存在时，则其他装置为电解池。如图中A为原电池，B为电解池。(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断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。如图中B为原电池，A为电解池。(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。第二步：利用相关概念进行分析和判断在确定了原电池和电解池后，利用有关概念进行分析和判断，如电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、pH的变化及电解质溶液的复原等。只要按照各自的规律分析即可。第三步：串联装置中的数据处理原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据是电子转移守恒，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。上图中，装置甲是原电池，装置乙是电解池，若电路中有0.2mol电子转移，则Zn溶解6.5g，Cu电极上析出H22.24L(标准状况)，Pt电极上析出Cl20.1mol，C电极上析出Cu6.4g。甲池中H＋被还原，产生H2，负极Zn被氧化生成ZnSO4，pH变大；乙池中是电解CuCl2溶液，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。[典题示例]在如图装置中，若通电一段时间后，甲装置中Cl－有剩余，乙装置左侧电极质量增加，则下列说法错误的是()A．乙装置中左侧电极反应式：Cu2＋＋2e－===CuB．电解过程中丙装置的溶液pH无变化C．向甲装置中通入适量HCl气体，可使溶液恢复到电解前的状态D．当甲装置中产生标准状况下4.48L气体时，丙装置中Cu电极质量增加43.2g[解析]A．乙装置中溶液含有Cu2＋、K＋、SO2－4、H＋、OH－，左侧电极质量增加，则为阴极，根据放电顺序，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，正确；B.丙装置阳极反应为Ag－e－===Ag＋，阴极反应为Ag＋＋e－===Ag，溶液成分不变，所以丙装置的溶液pH无变化，正确；C.甲装置为电解KCl溶液生成KOH、Cl2、H2，则向甲中通入适量HCl气体，可使溶液恢复到电解前的状态，正确；D.甲装置产生的气体为Cl2、H2，当产生气体物质的量为0.2mol时，转移电子物质的量为0.2mol，丙装置中Cu电极上析出的Ag为0.2mol，质量增加21.6g，错误。[答案]D[突破训练]1．如图所示，烧杯中装有稀硫酸，A、B、C、D分别为铜、锌、碳棒、碳棒，下列说法正确的是()A．A、D棒上均产生气泡B．B、C棒上均产生气泡C．电子流动方向A→DD．左边烧杯中溶液的pH会降低解析：选A。左边的装置是原电池，A为正极，B为负极；右边为电解池，C为阴极，D为阳极；A棒上有氢气产生，C棒上也有氢气产生，D棒上有氧气产生；电子流动方向为B→C、D→A；左边烧杯中有H2生成，c(H＋)减小，溶液的pH会升高，右边烧杯中水被电解，c(H＋)增大，溶液的pH会降低。2．如图所示，X、Y、Q、W都是惰性电极，将电源接通后，W极附近颜色逐渐加深。下列说法中不正确的是()A．电源的M极为正极B．甲装置中溶液的pH减小C．甲装置的两个电极上都有单质生成且物质的量之比为1∶1D．欲用乙装置给铜镀银，U极应该是Ag，电镀液选择AgNO3溶液解析：选C。W极附近颜色逐渐加深，说明通电时氢氧化铁胶粒移向该电极，即W连接电源的负极，则M为正极，N为负极，A正确；通电时，甲中X为阳极，电极反应为2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，Y为阴极，电极反应为2Cu2＋＋4e－===2Cu，总反应为2CuSO4＋2H2O=====电解2Cu＋2H2SO4＋O2↑，甲装置中溶液的pH减小，n(O2)∶n(Cu)＝1∶2，B正确，C错误；电镀时镀层金属做阳极，即U极应该是Ag，电镀液为AgNO3溶液，D正确。3．(2019·武汉高二质检)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则下列说法正确的是()A．电流方向：电极Ⅳ→○A→电极ⅠB．电极Ⅰ发生还原反应C．电极Ⅱ逐渐溶解D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu解析：选A。当多个池串联时，根据电池中的电极材料和电解质溶液能否自发反应可知，图示中左边和中间两池组成原电池，右边为电解池。A.电子移动方向为电极Ⅰ→○A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，A正确。B.电极Ⅰ为原电池负极，在工作中失去电子，被氧化，发生氧化反应，B错误。C.电极Ⅱ为原电池的正极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，C错误。D.电解池中阳极为非惰性电极，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，所以电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。4．(2019·邢台高二质检)如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，a极附近溶液显红色。下列说法正确的是()A．Pt极上有6.4gCu析出时，b极产生2.24L气体B．a极的电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑C．电解过程中CuSO4溶液的浓度逐渐增大D．X极是电源的负极，Y极是电源的正极解析：选D。a、b是石墨电极，通电一段时间后，a极附近溶液显红色，说明有氢氧根离子产生，即a极是阴极，b极是阳极，则Y极是电源的正极，X极是电源的负极，Pt极是阴极，Cu极是阳极。A.电解过程中硫酸铜溶液中的铜离子在Pt极得到电子析出铜，有6.4g(即0.1mol)Cu析出时，转移0.2mol电子，b极是阳极，氯离子放电，根据电子得失守恒可知产生0.1mol氯气，标准状况下才是2.24L，A错误；B.a极是氢离子放电，B错误；C.左池相当于是Pt电极上镀铜，因此电解过程中硫酸铜溶液的浓度不变，C错误；D.根据以上分析可知X极是电源的负极，Y极是电源的正极，D正确。5．假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A．当K闭合时，A装置在电路中做电源B．当K断开时，B装置锌片溶解，有氢气产生C．当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④D．当K闭合后，A、B装置中pH变大，C、D装置中pH基本不变解析：选A。当K闭合时，B装置构成原电池，在电路中做电源，整个电路中电子的流动方向为③→②，①→⑧，⑦→⑥，⑤→④；B装置中消耗H＋，pH变大；A装置中电解饱和食盐水，pH变大；C装置中相当于在银上镀铜，pH基本不变；D装置中相当于铜的电解精炼，pH不变。当K断开时，B装置中锌片与稀硫酸发生置换反应，产生氢气。