2016届高考化学总复习-专题讲座六-多池串联组合装置的解题方法课件

专题讲座六多池串联组合装置的解题方法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、溶液中离子的移动、pH的变化以及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。顺利解答该类试题的关键是把握以下三点：(1)透彻理解原电池、电解池的工作原理。(2)准确判断原电池和电解池。(3)灵活利用电子守恒，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，则其他装置为电解池。如图：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个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、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。2．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0.2mol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。典例下图所示装置中，甲、乙、丙烧杯依次盛放100g5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100g10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4溶液为10.47%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：(1)电源的N端为______________________________________极。(2)电极b上发生的电极反应为____________________________。(3)列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积：_____________________________________________________________________________________________________________。(4)电极c的质量变化是________g。(5)电解前后各溶液的酸碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液______________________________________________；乙溶液______________________________________________；丙溶液______________________________________________。解析(1)因为乙中的c极质量增加，故c为阴极，M为电源的负极，N为正极；(2)b为阳极，反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；(3)设丙中电解水的质量为x，由电解前后溶质质量相等有：100g×10.00%＝(100g－x)×10.47%，得x＝4.5g，为0.25mol，转移0.5mol电子，而整个电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数均为0.5mol，则生成O2为0.5/4＝0.125(mol)，标准状况下体积为0.125×22.4＝2.8(L)；(4)Cu2＋＋2e－===Cu，转移0.5mol电子，则生成的m(Cu)＝0.5×12×64＝16(g)。答案(1)正(2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(3)水减少的质量：100g×(1－10.00%10.47%)＝4.5g，生成O2的体积：4.5g18g·mol－1×12×22.4L·mol－1＝2.8L(4)16(5)碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中NaOH浓度增大酸性增大，因为阳极上OH－失电子生成O2，溶液中H＋浓度增加酸碱性大小没有变化，因为K2SO4是强酸强碱盐，浓度增加不影响溶液的酸碱性即时训练1．(2014年高考广东卷)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()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：当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池，其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电解池。A.电子移动方向：电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，A正确。B.原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反应，B错误。C.原电池正极为得电子极，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时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D错误。答案：A2.按如图装置实验，A、B两烧杯分别盛放200g10%NaOH和足量CuSO4溶液。通电一段时间后，c极上有Cu析出；又测得A烧杯中溶液的质量减少4.5g(不考虑水的蒸发)。则下列叙述中正确的是()A．电源P极为负极B．标准状况下，b极产生气体的体积为5.6LC．c极上析出固体的质量为32gD．a极上所发生的电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑答案：A3．课题式研究性学习是培养学生创造性思维的良好方法。某研究性学习小组将下列装置如图连接，D、F、X、Y都是铂电极，C、E是铁电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题：(1)电源B极是________极。(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是____________________。(3)设电解质溶液过量，则同一时间内C、D电极上参加反应的单质或生成的单质的物质的量之比是________。(4)欲用丙装置将粗铜(含少量铁、锌等杂质)精炼，G极材料应该是________(填“粗铜”或“精铜”)，电解液中原溶质的物质的量浓度将__________(填“变大”“变小”或“不变”)。(5)装置丁中的现象是____________________________________。(6)设甲池中溶液的体积在电解前后都是500mL，当乙池所产生气体的体积为4.48L(标准状况)时，甲池中生成的物质的物质的量浓度为________mol/L。解析：(1)电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色，说明F极是氢离子放电，溶液呈碱性，F极为阴极，则B为负极。(2)铁为阳极、失电子，溶液中的铜离子得电子，则总反应式为CuSO4＋Fe=====电解Cu＋FeSO4。(3)由(2)可知参加反应的铁与生成的铜的物质的量相等。(4)粗铜的精炼，阳极G应该为粗铜，由于粗Cu中一些杂质金属放电，导致溶液中的铜离子浓度减小。(5)考查胶体的电泳现象。(6)由关系式H2～FeSO4可知甲池中生成的FeSO4的物质的量浓度为0.4mol/L。答案：(1)负(2)CuSO4＋Fe=====电解Cu＋FeSO4(3)1∶1(4)粗铜变小(5)Y极附近红褐色变深(6)0.4