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1、专题突破3 原电池与电解池的组合-2-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,电极反应式、电池反应总方程式的书写,实验现象的 描述,溶液中离子的移动,溶液的pH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。-3-1.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、铅蓄电池等存在于电路中,则其他装置为电解池。 (2)根据电池中的反应是否
2、能自发进行判断:原电池中的电极材料与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与电解质溶液自发反应。 (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。-4-例1依据信息判断下列各池属于原电池的是 、属于电解 池的是 (填各池符号)。 -5-若第3个装置中a极上放出黄绿色气体,b极附近溶液变红,c极溶 解,d极上析出Cu 解析:A很明显为氢氧燃料电池;D中能发生Zn与稀硫酸的反应,为 原电池;F中能发生c电极材料与CuSO4溶液的反应,为原电池。 答案:ADF BCE-6-2.有关概念的分析判断 在确定了原电池和电解池后,有
3、关概念的分析和判断如: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、溶液pH的变化及电解质溶液的恢复等,只要按照两池工作原理及反应式书写方法分析就可以了。 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依据就是得失电子守恒,在此基础上分析处理其他各种数据。-7-例2如下图所示:若电路中有0.2 mol电子转移,则Zn质量减小 g,Cu极上生成气体 L(标准状况),Pt极上析出的物质为 mol。甲池中溶液的pH (填“变大”“不变”或“变小”),乙中石 墨棒质量 (填“变大”“不变”或“变小”)。反应后乙池再加入g (填化学式)可使溶液复原。 -8-答案:6.5
4、 2.24 0.1 变大 变大 13.5 CuCl2 -9-跟踪训练 1.下图是一套电化学装置,下列有关说法错误的是 ( )A.装置A是原电池,装置B是电解池 B.反应一段时间后,装置B中溶液的pH增大 C.a口若消耗1 mol CH4,d口可产生4 mol气体 D.a口通入C2H6时的电极反应为答案解析解析关闭由进气和出气可知A为燃料电池,B为电解池,电解水生成氢气和氧气,硫酸浓度逐渐增大,酸性增强,B选项错误;1 mol CH4参加反应,转移8 mol电子,根据电子守恒可知d口处生成4 mol H2。答案解析关闭 B-10-2.在如图所示的装置中,若通直流电5 min时,铜电极质量增加2.
5、16 g。试回答下列问题。(1)电源中X电极为直流电源的 极。 (2)pH变化:A ,B ,C 。(填“增大 ”“减小”或“不变”) -11-(3)通电5 min时,B中共收集224 mL(标准状况下)气体,溶液体积为 200 mL,则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 (设 电解前后溶液体积无变化)。 (4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL,电解后,溶液的pH为(设电解前后溶液体积无变化)。 答案: (1)负 (2)增大 减小 不变 (3)0.025 molL-1 (4)13 解析: (1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时,Ag+在 阴极发生还原反应变为Ag,所以质
6、量增加的铜电极是阴极,则银电 极是阳极,Y是正极,X是负极。 (2)电解KCl溶液生成KOH,溶液pH增大;电解CuSO4溶液生成 H2SO4,溶液pH减小;电解AgNO3溶液,银为阳极,不断溶解,Ag+浓度 基本不变,pH不变。-12-(3)通电5 min时,C中析出0.02 mol Ag,电路中通过0.02 mol电子。 B中共收集0.01 mol气体,若该气体全为氧气,则电路中需通过0.04 mol电子,电子转移不守恒。因此,B中电解分为两个阶段,先电解 CuSO4溶液,生成O2,后电解水,生成O2和H2,B中收集到的气体是O2 和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为
7、x,电解 H2O时生成O2的物质的量为y,则4x+4y=0.02 mol(电子转移守恒 ),x+3y=0.01 mol(气体体积之和),解得x=y=0.002 5 mol,所以 n(CuSO4)=20.002 5 mol=0.005 mol,c(CuSO4)=0.005 mol0.2 L=0.025 molL-1。 (4)通电5 min时,A中放出0.01 mol H2,溶液中生成0.02 mol KOH,c(OH-)=0.02 mol0.2 L=0.1 molL-1,pH=13。-13-3.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。 答案解析解析关闭答案解析关闭
