1、（八）（八）串聯電路中各類電化學裝置的工作原理串聯電路中各類電化學裝置的工作原理 將原電池和電解池結合在一起，綜合考查化學反應中的能量將原電池和電解池結合在一起，綜合考查化學反應中的能量變化、氧化還原反應、化學實驗和化學計算等知識，是高考變化、氧化還原反應、化學實驗和化學計算等知識，是高考試卷中電化學部分的重要題型。該類題目的考查內容通常有試卷中電化學部分的重要題型。該類題目的考查內容通常有以下幾個方面：電極的判斷、電極反應方程式的書寫、實驗以下幾個方面：電極的判斷、電極反應方程式的書寫、實驗現象的描述、溶液離子的移動、現象的描述、溶液離子的移動、pHpH的變化及電解質溶液的恢的變化及電解質溶

2、液的恢復、運用電子守恒處理相關數據等。注重考查學生對知識的復、運用電子守恒處理相關數據等。注重考查學生對知識的遷移能力、靈活應用能力、運用化學用語的能力。遷移能力、靈活應用能力、運用化學用語的能力。 解答該類試題時電池種類的判斷是關鍵，整個電路中各個電解答該類試題時電池種類的判斷是關鍵，整個電路中各個電池工作時電子守恒，是數據處理的法寶。池工作時電子守恒，是數據處理的法寶。1.1.多池串聯裝置中電池類型的判斷多池串聯裝置中電池類型的判斷(1)(1)直接判斷：非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池直接判斷：非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如下圖：等在電路

3、中，則其他裝置為電解池。如下圖：A A為原電池，為原電池，B B為電解池。為電解池。(2)(2)根據電池中的電極材料和電解質溶液判斷：根據電池中的電極材料和電解質溶液判斷：原電池一般是兩種不同的金屬電極或一原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個碳棒做電極；而電解池種金屬電極一個碳棒做電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒。原電池中的電極材料和極或兩個碳棒。原電池中的電極材料和電解質溶液之間能發生自發的氧化還原電解質溶液之間能發生自發的氧化還原反應，電解池的電極材料一般不能和電反應，電解池的電極材料一般不能和電解質溶液自發反應。如

4、圖：解質溶液自發反應。如圖：B B為原電池，為原電池，A A為電解池。為電解池。(3)(3)根據電極反應現象判斷：根據電極反應現象判斷：在某些裝置中根據電極反應或反應現象可判斷電極，并由此在某些裝置中根據電極反應或反應現象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如圖：判斷電池類型，如圖：若若C C極溶解，極溶解，D D極上析出極上析出CuCu，B B極附近溶液變紅，極附近溶液變紅，A A極上放出黃極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，綠色氣體，則可知乙是原電池，D D是正極，是正極， C C是負極；甲是電是負極；甲是電解池，解池， A A是陽極，是陽極，B B是陰極。是陰極。B B、D D極發生還原反

5、應，極發生還原反應，A A、C C極發極發生氧化反應。生氧化反應。2.2.有關概念的分析判斷有關概念的分析判斷在確定了原電池和電解池后，有關概念的分析和判斷如：電在確定了原電池和電解池后，有關概念的分析和判斷如：電極的判斷、電極反應方程式的書寫、實驗現象的描述、溶液極的判斷、電極反應方程式的書寫、實驗現象的描述、溶液離子的移動、離子的移動、pHpH的變化及電解質溶液的恢復等。只要按照各的變化及電解質溶液的恢復等。只要按照各自的規律分析就可以了。自的規律分析就可以了。 3.3.綜合裝置中的有關計算綜合裝置中的有關計算原電池和電解池綜合裝置的有關計算的根本依據就是電子轉原電池和電解池綜合裝置的有關

6、計算的根本依據就是電子轉移的守恒，分析時要注意兩點：移的守恒，分析時要注意兩點：(1)(1)串聯電路中各支路電流相串聯電路中各支路電流相等；等；(2)(2)并聯電路中總電流等于各支路電流之和。并聯電路中總電流等于各支路電流之和。 在此基礎在此基礎上分析處理其他各種數據。如圖所示：上分析處理其他各種數據。如圖所示：圖中裝置甲是原電池，乙是電解池，若電路中有圖中裝置甲是原電池，乙是電解池，若電路中有0.2 mol0.2 mol電子電子轉移，則轉移，則ZnZn極溶解極溶解6.5 g6.5 g，CuCu極上析出極上析出H H2 2 2.24 L( 2.24 L(標準狀況標準狀況) )，PtPt極上析出

7、極上析出ClCl2 2 0.1 mol 0.1 mol，C C極上析出極上析出Cu 6.4 gCu 6.4 g。甲池中。甲池中H H+ +被還被還原，生成原，生成ZnSOZnSO4 4, ,溶液溶液pHpH變大；乙池中是電解變大；乙池中是電解CuClCuCl2 2，由于，由于CuCu2+2+濃度的減小使溶液濃度的減小使溶液pHpH微弱增大，電解后再加入適量微弱增大，電解后再加入適量CuClCuCl2 2固體固體可使溶液復原。可使溶液復原。 【訓練訓練1 1】認真觀察下列裝置，回答下列問題：認真觀察下列裝置，回答下列問題：(1)(1)裝置裝置B B中中PbOPbO2 2 上發生的電極反應為上發生

8、的電極反應為_。連接裝置連接裝置B B、C C的的U U形管中裝填含有瓊脂的形管中裝填含有瓊脂的KClKCl飽和溶液，其作飽和溶液，其作用是用是_。(2)(2)裝置裝置A A中總反應的離子方程式為中總反應的離子方程式為_。(3)(3)若裝置若裝置D D的目的是在銅上鍍銀，則的目的是在銅上鍍銀，則X X為為_，極板，極板N N的材的材料為料為_。【解析解析】本題的關鍵是判斷哪些裝置為原電池，哪些裝置為本題的關鍵是判斷哪些裝置為原電池，哪些裝置為電解池。本題所涉及的情形如類型電解池。本題所涉及的情形如類型(2)(2)。由鹽橋可知裝置。由鹽橋可知裝置B B、C C構成原電池。構成原電池。PbPb作負

9、極：作負極：Pb-2ePb-2e- -+SO+SO4 42-2-=PbSO=PbSO4 4 。 PbOPbO2 2作正作正極：極：PbOPbO2 2+2e+2e- -+SO+SO4 42-2-+4H+4H+ +=PbSO=PbSO4 4 +2H +2H2 2O O。裝置。裝置A A中與中與PbOPbO2 2相相連的連的CuCu電極為電解池的陽極：電極為電解池的陽極：Cu-2eCu-2e- -=Cu=Cu2+2+，PtPt電極為陰極：電極為陰極：2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2，總反應為，總反應為Cu+2HCu+2H+ + CuCu2+2+H+H2 2。裝置。裝置D D若若為電鍍裝置

10、，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，極板為電鍍裝置，鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，極板M M為陰極，為陰極，應為銅，極板應為銅，極板N N為陽極，應為銀，溶液為為陽極，應為銀，溶液為AgNOAgNO3 3溶液。溶液。 電解電解=答案：答案：(1)PbO(1)PbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-+2e+2e- -=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O 使裝置使裝置B B、C C中中的溶液連成通路的溶液連成通路(2)Cu+2H(2)Cu+2H+ + CuCu2+2+H+H2 2(3)AgNO(3)AgNO3 3 AgAg 電解電解=【訓練訓練2 2】與甲醇燃料電池相比，乙醇燃

11、料電池具有毒性低、理與甲醇燃料電池相比，乙醇燃料電池具有毒性低、理論能量密度高等優點，因此被廣泛認為是更有前途的燃料電池。論能量密度高等優點，因此被廣泛認為是更有前途的燃料電池。如圖所示是一個乙醇燃料電池工作時的示意圖。乙池中的兩個如圖所示是一個乙醇燃料電池工作時的示意圖。乙池中的兩個電極均為石墨電極，乙池中盛有電極均為石墨電極，乙池中盛有100 mL 3.00 molL100 mL 3.00 molL-1-1的的CuSOCuSO4 4溶液。請回答下列問題：溶液。請回答下列問題：(1)N(1)N的電極反應式為的電極反應式為_。(2)(2)在此過程中，乙池中某一電極析出金屬銅在此過程中，乙池中某

12、一電極析出金屬銅6.4 g6.4 g時，甲池時，甲池中理論上消耗氧氣中理論上消耗氧氣_L(_L(標準狀況下標準狀況下) )。(3)(3)在此過程中，若乙池中兩電極產生的氣體體積恰好相等時在此過程中，若乙池中兩電極產生的氣體體積恰好相等時( (標準狀況下標準狀況下) )，理論上需通入乙醇，理論上需通入乙醇_g_g。【解析解析】(1)(1)解答本題的關鍵是判斷甲池為原電池，乙池為電解答本題的關鍵是判斷甲池為原電池，乙池為電解池。如以上所舉的類型解池。如以上所舉的類型(1)(1)。甲池為燃料電池，甲池中的總。甲池為燃料電池，甲池中的總反應式為反應式為C C2 2H H5 5OH+3OOH+3O2 2

13、+4KOH=2K+4KOH=2K2 2COCO3 3+5H+5H2 2O O，加入乙醇的電極，加入乙醇的電極為負極，通入為負極，通入O O2 2的電極為正極。乙池中的電極為正極。乙池中N N接甲池電源的正極作接甲池電源的正極作陽極，陰離子在此發生氧化反應：陽極，陰離子在此發生氧化反應：4OH4OH- -4e-4e- -=O=O2 2+2H+2H2 2O O。(2)(2)根據轉移的電子數可得關系式根據轉移的電子數可得關系式O O2 22Cu2Cu，由此可知當析出，由此可知當析出6.4 g Cu6.4 g Cu時需時需0.05 mol O0.05 mol O2 2，即需標準狀況下，即需標準狀況下1

14、.12 L O1.12 L O2 2。(3)(3)乙池中總反應式為乙池中總反應式為2CuSO2CuSO4 4+2H+2H2 2O O 2Cu+O2Cu+O2 2+2H+2H2 2SOSO4 4，當，當兩電極產生的氣體體積恰好相等時，說明兩電極產生的氣體體積恰好相等時，說明CuSOCuSO4 4已電解完，又已電解完，又繼續電解水。設電解了繼續電解水。設電解了x mol Hx mol H2 2O O，陽極氣體：，陽極氣體：n(n(陽陽) ) =(0.15+x/2) mol=(0.15+x/2) mol，陰極氣體：，陰極氣體：n(n(陰陰) =x mol) =x mol，0.15+x/2=x0.15+x/2=x，解得解得x=0.3x=0.3，電解時共轉移電子的物質的量為，電解時共轉移電子的物質的量為n(en(e- -) =0.3) =0.32+