(十三)“多池”组合装置分析与电化学计算
(对应学生用书第128页) 突破1| “多池”组合装置的原理分析
[考纲知识整合]
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
(1)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；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。
(2)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。
[高考命题点突破]
命题点 “多池”组合装置的原理分析
1．(2024·沈阳质检)用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O)在其间通过，其工作原理如图所示(c、d均为惰性电极)。下列有关说法正确的是( )
1
2－
A．电路中电子流向为a→d→c→b
B．电极b为负极，电极反应式为O2＋4e===2O C．电解后烧杯中溶液pH增大
D．理论上b极消耗气体和c极生成气体质量相等
D [在溶液中没有电子的流动，只有离子的流动，A项错误；通入O2的一极(电极b)为电池的正极，发生还原反应，B项错误；惰性电极电解Na2SO4溶液实质上是电解水，溶液的pH不变，C项错误；c极生成O2，根据得失电子守恒可知D项正确。]
2．烧杯A中盛放0.1 mol·L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol·L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，装置如图所示，下列说法不正确的是( )
－1
－1
－
2－
A．A中Fe极质量减少，C极有气体产生 B．A为电解池，B为原电池
C．当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol D．经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大(不考虑Cl2溶于水)
B [构成A装置的活动性不同的电极、电解质溶液，两极形成了闭合的回路，所以A为原电池装置，且A为B的电解提供电能。电极反应式分别为(烧杯A中)C正极：2H＋2e
－
2＋
2＋
－
－＋
－
===H2↑，Fe负极：Fe－2e===Fe。(烧杯B中)阴极：Cu＋2e===Cu，阳极：2Cl－2e===Cl2↑。烧杯B中电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，水解程度减小，pH增大。 ]
突破2| 电化学计算 [考纲知识整合]
1．计算原则
－
电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。
关键：a.电极名称要区分清楚；b.电极产物要判断准确；c.各产物间量的关系遵循电子得失守恒。
2．三种计算方法
2
提醒：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e)×NA×1.60×10路中通过的电量。
[典例导航]
500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3)＝0.3 mol·L，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是 ( )
A．原混合溶液中c(Na)＝0.2 mol·L B．电解后溶液中c(H)＝0.2 mol·L C．上述电解过程中共转移0.4 mol电子 D．电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol
＋
－1
＋
－1
－
－1
－
－19
C来计算电
3
【答案】 B
(1)整个电解过程，阴极电极反应式为
____________________________________________________________。
(2)如何使电解后溶液复原？______________________________________
________________________________________________________________________。 【答案】 (1)Cu＋2e===Cu、2H＋2e===H2↑
(2)加入4.9 g Cu(OH)2(或同时加入4 g CuO和0.9 g H2O) [易错防范]
电解一定量NaCl或CuSO4溶液时，注意电解的程度，当溶液中的Cl或Cu放电完全后，再电解时相当于电解H2O，故判断复原物质要注意前期与后期减少的物质，确定加什么物质复原。
[高考命题点突破]
命题点 电化学的有关计算
1．(2024·大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为 ( ) 【导学号：95160178】
A．0.4 mol B．0.5 mol C．0.6 mol D．0.8 mol
C [Cu2(OH)2CO3可改写为2CuO·H2O·CO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相当于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O，根据
2Cu ～ O2 ～ 4e 2 mol 4 mol 0．2 mol 0.4 mol 2H2O ～ O2 ～ 4e 2 mol 4 mol 0．1 mol 0.2 mol
转移电子的物质的量＝0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol。 ]
2．某兴趣小组的同学用如图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。
－－
－
2＋
2＋
－
＋
－
4
请回答下列问题：
【导学号：95160179】
(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH3OH电极的电极反应式为_______________________________________
________________________________________________。
(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为_________________________________________________
_________________________________________________________________。 (3)当乙池中B极质量增加5.40 g时，甲池中理论上消耗O2的体积为________mL(标准状况)，丙池中________极析出________g铜。
(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH将________(填“增大”“减小”或“不变”)，若将丙中溶液复原，需加入________。
【解析】 (1)甲池为原电池，通入CH3OH的电极为负极，电极反应式为CH3OH－6e＋8OH===CO3＋6H2O。
(2)乙池中为用惰性电极电解AgNO3溶液，其中A作阳极，B作阴极，总反应式为4AgNO3
通电
＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3。
15.40
(3)根据各电极上转移的电子相同，则n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝×
410815.40
×22.4 L＝0.28 L＝280 mL，m(Cu)＝××64 g＝1.6 g。
2108
通电
(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl溶液，根据丙中总反应式为2NaCl＋2H2O=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液pH增大，而甲中总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，溶液pH减小。
【答案】 (1)原电池 CH3OH－6e＋8OH===CO3＋6H2O 通电
(2)阳极 4AgNO3＋2H2O=====4Ag＋O2↑＋4HNO3 (3)280 D 1.6 (4)减小 增大 HCl
－
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2－
－
2－
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5
高考化学一轮复习第章化学反应与能量转化专项突破十三多池组合装置分析与电化学计算学案鲁科
