原电池与电解池的组合装置

人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置原电池与电解池的组合装置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。人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置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。人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置(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和一个碳棒作电极；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。人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置(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，如下图：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。人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置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：人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置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溶液，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。人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置[典题例析](2012·海南高考)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。人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置回答下列问题：(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__________________(法拉第常数F＝9.65×104C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置[解析](1)总反应式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋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；由图可看出一二两池为串联的电源，其中甲烷与氧气反应是还原剂，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8×9.65×104C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个电池的甲烷量计算，1L为1/22.4mol，可求电量；甲烷失电子是Cl－失电子数的8倍，则得到氯气为4L(CH4～8Cl－～4Cl2)人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置[答案](1)2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O(2)H22NaCl＋2H2O电解,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(3)1L22.4L·mol－1×8×9.65×104C·mol－1＝3.45×104C4L人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置[针对训练]1．烧杯A中盛放0.1mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不．正确的是()人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置A．A为原电池，B为电解池B．A为电解池，B为原电池C．当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1molD．经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大解析：构成A装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以A装置为原电池装置，且A装置为B装置提供电能。A装置中的电极反应式：正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。B装置中的电极反应式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。装置B是电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，水解程度减小，溶液的pH增大。答案：B人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置2.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：(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－)＝________。人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置解析：(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人教版化学本章热点专题原电池与电解池的组合装置(3)乙池发生反应：2Cl－＋2H2O=====电解2OH－＋H2↑＋Cl2↑222.4Ln(OH－)4.48Ln(OH－)＝0.4mol电解后所得溶液c(OH－)＝1mol·L－1。答案：(1)正2Cl－－2e－===Cl2↑(2)4.48L0.4(3)1mol·L－1