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1、（六） 串联电路中各类电化学装置的工作原理,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。注重考查学生对知识的迁移能力、灵活应用能力、运用化学用语的能力。,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。 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
2、他装置为电解池。如下图：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。,(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、
3、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。,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。,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。如图所示：,图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H2 2.24 L(标准
4、状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu 6.4 g。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。,【训练1】认真观察下列装置，回答下列问题：,(1)装置B中PbO2 上发生的电极反应为_。 连接装置B、C的U形管中装填含有琼脂的KCl饱和溶液，其作用是_。 (2)装置A中总反应的离子方程式为_。 (3)若装置D的目的是在铜上镀银，则X为_，极板N的材料为_。,【解析】本题的关键是判断哪些装置为原电池，哪些装置为 电解池。本题所涉及的情形如类型(2)。由盐桥可知装
5、置B、C 构成原电池。Pb作负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4 。PbO2作正 极：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O。装置A中与PbO2相连 的Cu电极为电解池的阳极：Cu-2e-=Cu2+，Pt电极为阴极： 2H+2e-=H2，总反应为Cu+2H+ Cu2+H2。装置D若 为电镀装置，镀层金属作阳极，镀件作阴极，极板M为阴极， 应为铜，极板N为阳极，应为银，溶液为AgNO3溶液。,答案：(1)PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 使装置B、C中的溶液连成通路 (2)Cu+2H+ Cu2+H2 (3)AgNO3 Ag,【训练2】与甲醇燃料电
6、池相比，乙醇燃料电池具有毒性低、理论能量密度高等优点，因此被广泛认为是更有前途的燃料电池。如图所示是一个乙醇燃料电池工作时的示意图。乙池中的两个电极均为石墨电极，乙池中盛有100 mL3.00 molL-1的CuSO4溶液。请回答下列问题：,(1)N的电极反应式为_。 (2)在此过程中，乙池中某一电极析出金属铜6.4 g时，甲池中理论上消耗氧气_L(标准状况下)。 (3)在此过程中，若乙池中两电极产生的气体体积恰好相等时(标准状况下)，理论上需通入乙醇_g。,【解析】(1)解答本题的关键是判断甲池为原电池，乙池为电解池。如以上所举的类型(1)。甲池为燃料电池，甲池中的总反应式为C2H5OH+3
7、O2+4KOH=2K2CO3+5H2O，加入乙醇的电极为负极，通入O2的电极为正极。乙池中N接甲池电源的正极作阳极，阴离子在此发生氧化反应：4OH-4e-=O2+2H2O。 (2)根据转移的电子数可得关系式O22Cu，由此可知当析出6.4 g Cu时需0.05 mol O2，即需标准状况下1.12 L O2。,(3)乙池中总反应式为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4， 当两电极产生的气体体积恰好相等时，说明CuSO4已电解完， 又继续电解水。设电解了x mol H2O，阳极气体：n(阳) =(0.15+x/2) mol，阴极气体：n(阴) =x mol，0.15+x/2=x， 解得x=0.3，电解时共转移电子的物质的量为n(e-) =0.32+0.32=1.2(mol)，根据关系式：C2H5OH12e-，可 得n(C2H5OH)=0.1 mol，理论上需要加入4.6 g乙醇。 答案：(1)4OH-4e-=O2+2H2O (2)1.12 (3)4.6,