苏教版选修4 化学反应原理第二单元化学能与电能的转化精练

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系列微专题1：原电池和电解池的综合应用

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。

(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，如图所示。

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)串联电路中电流处处相等；

(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。

如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：

(1)电源电极X名称为________。

(2)pH变化：A池________，B池________，C池________。

(3)通电5 min时，B中共收集224 mL气体(标准状况)，溶液体积为200 mL，则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为________。

(4)25 ℃时，若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液的pH＝________。

解析：(1)电解5 min时铜电极质量增加2.16 g，说明了在C中，铜极析出了银，故铜极为阴极，而Ag极为阳极，所以电源的X为负极，而Y为正极；

(2)A池为电解氯化钾溶液，其原理与电解食盐水一样，故A池的pH增大，而B中左边析出铜，右边则析出氧气，产生了大量的氢离子，所以B池的pH减小，而C池为电镀池，故C池的pH不变；

(3)电解5 min时铜电极质量增加2.16 g，则该电路通过的电子为＝0.02 mol，B中收集的气体为氧气和氢气的混合物，氧气为＝0.005 mol，氢气的物质的量为－0.005 mol＝0.005 mol，所以析出铜的物质的量n＝(0.02 mol－0.005 mol×2)/2＝0.005 mol，故通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度为＝0.025 mol·L－1；

(4)25℃，A中发生的反应为2KCl＋2H2OH2↑＋2KOH＋Cl2↑，反应中转移的电子为0.02 mol，则反应生成了0.02 mol KOH，所以氢氧根的浓度为＝0.1 mol·L－1，所以电解后该溶液的pH为13。

答案：(1)负极　(2)增大　减小　不变

(3)0.025 mol·L－1　(4)13

1．在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况)，则原混合液中Cu2＋物质的量浓度为(　　)

A．1 mol·L－1　　 B．2 mol·L－1

C．3 mol·L－1 D．4 mol·L－1

A　[电解开始时，只有Cu和O2生成。当CuSO4溶液电解完全时，实质为电解H2SO4溶液，由电解过程可知，实质为电解水，生成H2和O2。在生成这两种气体时，H2和O2的体积比为2∶1。由电极反应式：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑，知Cu2＋得电子数和H＋得电子数之和等于OH－失电子数，应有如下关系：×4＝×2＋2n(Cu2＋)。解得：n(Cu2＋)＝0.1 mol，c(Cu2＋)＝＝1 mol·L－1。]

2．如图是一个化学过程的示意图。

(1)图中甲池是________装置(填“电解池”或“原电池”)，其中OH－移向________极(填“CH3OH”或“O2”)。

(2)写出通入CH3OH的电极的电极反应式：__________________________

______________________________________________________________。

(3)向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为________极(填“A”或“B”)，并写出此电极的反应式：______________________。

(4)写出乙池中总反应的离子方程式：______________________________

____________________________________________________。

(5)当乙池中B(Ag)极的质量增加5.40 g时，乙池的pH是________(若此时乙池中溶液的体积为500 mL)；此时丙池某电极析出1.60 g某金属，则丙中的某盐溶液可能是________(填序号)。

A．MgSO4 B．CuSO4

C．NaCl D．AgNO3

解析：(1)(2)分析图中装置，甲池是碱性条件下的甲醇燃料电池，用于发电，甲醇所在电极作负极，O2所在电极为正极，在碱性条件下甲醇的氧化产物为CO，由此写出电极反应式：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，原电池工作时溶液中的阴离子向负极移动。

(3)(4)碳电极(A极)与原电池装置中通入O2的电极相连，则作阳极，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，银电极(B极)则作阴极，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，电解过程的总反应式为4Ag＋＋2H2O4Ag＋O2↑＋4H＋，因此当向乙池两电极附近滴加适量紫色石蕊试液，附近变红的电极为A电极。

(5)当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，即析出Ag的物质的量为0.05 mol，则生成H＋的物质的量为0.05 mol，由此可得溶液的pH＝1。根据放电规律，本题首先排除选项A和选项C。当乙池中B(Ag)电极的质量增加5.40 g时，此时转移的电子数为0.05 mol，当丙池中电极上析出1.60 g金属铜时，正好转移0.05 mol电子，因此选项B正确。当丙装置中为AgNO3溶液，且AgNO3溶液足量时，可知析出金属的质量也应为5.40 g，若AgNO3溶液不足时，析出金属的质量必小于5.40 g，故选项D也有可能。