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(全程复习方略)(浙江专用)2013版高考化学 专题强化复习课六串联电路中各类电化学装置的工作原理课件_图文

(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、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

电解
====

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+ D若

Cu2++H2↑。装置

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+=电=解==Cu2++H2↑
(3)AgNO3 Ag

【训练2】与甲醇燃料电池相比,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 mol·L-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+3O2+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O2~2Cu,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+2H=电2=O解== 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-) =0.3×2+0.3×2=1.2(mol),根据关系式:C2H5OH~12e-, 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




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