PAGEPAGE4專題講座電化學組合裝置的問題分析將原電池和電解池結合在一起，綜合考查化學反響中的能量變化、氧化復原反響、化學實驗和化學計算等知識，是高考試卷中電化學局部的重要題型。該類題目的考查內容通常有以下幾個方面：電極的判斷、電極反響方程式的書寫、實驗現象的描述、溶液離子的移動、pH的變化以及電解質溶液的恢復、運用電子守恒處理相關數據等。解答該類試題，透徹理解電化學原理是根底，準確判斷電池種類是關鍵，靈活利用電子守恒是處理數據的法寶。具體可按以下三個步驟進行：第一步：多池串聯裝置中電池類型的判斷1．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，那么其他裝置為電解池。如以下圖：A為原電池，B為電解池。2．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種金屬電極一個碳棒做電極；而電解池那么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電解質溶液之間能發生自發的氧化復原反響，電解池的電極材料一般不能和電解質溶液自發反響。如圖：B為原電池，A為電解池。3．根據電極反響現象判斷：在某些裝置中根據電極反響或反響現象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如圖：假設C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，那么可知乙是原電池，D是正極，C是負極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發生復原反響，A、C極發生氧化反響。第二步：利用相關概念進行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：電極的判斷、電極反響方程式的書寫、實驗現象的描述、溶液中離子的移動方向、pH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。第三步：串聯裝置中的數據處理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移的守恒，分析時要注意兩點：①串聯電路中各支路電流相等；②并聯電路中總電流等于各支路電流之和。在此根底上分析處理其他各種數據。圖中裝置甲是原電池，乙是電解池，假設電路中有0.2mol電子轉移，那么Zn極溶解6.5g，Cu極上析出H22.24L(標準狀況)，Pt極上析出Cl20.1mol，C極上析出Cu6.4g。甲池中H＋被復原，產生H2，負極Zn極氧化生成ZnSO4溶液，pH變大；乙池中是電解CuCl2溶液，由于Cu2＋濃度的減小使溶液pH微弱增大，電解后再參加適量CuCl2固體可使溶液復原。【例】某興趣小組的同學用以下圖所示裝置研究有關電化學的問題。當閉合該裝置的電鍵時，觀察到電流計的指針發生了偏轉。請答復以下問題：(1)甲池為________(填“原電池〞“電解池〞或“電鍍池〞)，通入CH3OH電極的電極反響為____________________________。(2)乙池中A(石墨)電極的名稱為________(填“正極〞“負極〞或“陰極〞“陽極〞)，總反響式為____________________________。(3)當乙池中B極質量增加5.40g時，甲池中理論上消耗O2的體積為______mL(標準狀況)，丙池中______極析出______g銅。(4)假設丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，電鍵閉合一段時間后，丙中溶液的pH將________(填“增大〞“減小〞或“不變〞)；甲中溶液的pH將________(填“增大〞“減小〞或“不變〞)。解析：(1)甲池為原電池，通入CH3OH的電極為負極，電極反響為：CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O。(2)乙池中為用惰性電極電解AgNO3溶液，總反響為：4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3。(3)根據各電極上轉移的電子相同，那么n(Ag)＝4n(O2)＝2n(Cu)，故V(O2)＝eq\f(1,4)×eq\f(5.40,108)×22.4L＝0.28L＝280mL，m(Cu)＝eq\f(1,2)×eq\f(5.40,108)×64g＝1.60g。(4)假設丙中電極不變，將其溶液換成NaCl溶液，根據丙中總反響2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液pH增大，而甲中總反響為2CH3OH＋3O2＋4KOH=2K2CO3＋6H2O，溶液pH減小。答案：(1)原電池CH3OH－6e－＋8OH－=COeq\o\al(2－,3)＋6H2O(2)陽極4AgNO3＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(電解))4Ag＋O2↑＋4HNO3(3)280D1.6(4)增大減小1．(2022·揚州調研)如下圖，將兩燒杯中電極用導線相連，四個電極分別為Mg、Al、Pt、C。當閉合開關S后，以下表述正確的選項是()A．電流表指針不發生偏轉B．Al、Pt兩極有H2產生C．甲池pH減小，乙池pH不變D．Mg、C兩極生成的氣體在一定條件下可以恰好完全反響解析：甲池Al能與NaOH溶液反響，所以為原電池，乙池Pt、C均不與NaOH溶液反響，故乙池為電解池，電流表指針偏轉。甲池中Mg為正極，產生H2，Al為負極溶解，Pt作陰極產生H2，C作陽極產生O2，甲池消耗NaOH，pH減小，乙池消耗水，pH增大。根據電子轉移數目相等，那么Mg、C兩極產生的H2、O2體積比為2∶1，在一定條件下可以完全反響。答案：D2．(2022·廣東卷)某同學組裝了如下圖的電化學裝置。電極Ⅰ為Al，其他電極均為Cu，那么()A．電流方向：電極Ⅳ→eq\o\ac(○,A)→電極ⅠB．電極Ⅰ發生復原反響C．電極Ⅱ逐漸溶解D．電極Ⅲ的電極反響：Cu2＋＋2e－=Cu解析：電極Ⅰ是原電池的負極，電極Ⅱ是原電池的正極，電極Ⅲ是電解池的陽極，電極Ⅳ是電解池的陰極，故電流方向：電極Ⅳ→eq\o\ac(○,A)→電極Ⅰ，A正確；電極Ⅰ發生氧化反響，B錯誤；電極Ⅱ是原電池的正極，發生復原反響，有單質銅析出，C錯誤；電極Ⅲ是電解池的陽極，發生氧化反響，電極反響為Cu－2e－=Cu2＋，D錯誤。答案：A3．某同學按以下圖所示的裝置進行實驗。A、B為兩種常見金屬，它們的硫酸鹽可溶于水，當K閉合時，SOeq\o\al(2－,4)從右向左通過交換膜移向A極。以下分析正確的選項是()A．溶液中c(A2＋)減小B．B極的電極反響：B－2e－=B2＋C．Y電極上有H2產生，發生復原反響D．反響初期，X電極周圍出現白色膠狀沉淀解析：根據SOeq\o\al(2－,4)從右向左通過交換膜移向A極，那么A極為負極，故A極的電極反響為A－2e－=A2＋，溶液中c(A2＋)增大，A錯誤；B極為正極，發生復原反響，B錯誤；Y電極為陽極，為Cl－放電，發生氧化反響：2Cl－－2e－=Cl2↑，有Cl2產生，C錯誤；右邊U形管中最初為電解AlCl3溶液，X電極為H＋放電，c(H＋)減小，c(OH－)增大，且Al3＋移向X極，因此會產生Al(OH)3白色膠狀沉淀，D正確。答案：D4．(2022·六安模擬)以下圖所示的電解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均為Pt電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質量均增大，且增重b<d，符合上述實驗結果的鹽溶液是()選項XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2(SO4)3DCuSO4AgNO3解析：根據溶液中離子的放電順序OH－比SOeq\o\al(2－,4)、NOeq\o\al(－,3)更容易失去電子被氧化，所以，電解池中a極、c極均發生4OH－－4e－=2H2O＋O2↑；A項，Mg2＋不能得電子，b棒不增重；B項，增重b>d；C項，Al3＋不能得電子，d棒不增重；D項，電解時分別發生Ag＋＋e－=Ag，Cu2＋＋2e－=Cu，轉移相同數目的電子時析出Ag的質量更大，綜上所述應選D項。答案：D5．(2022·濰坊模擬)假設圖中原電池產生的電壓、電流強度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①～⑧為各裝置中的電極編號。以下說法錯誤的選項是()A．當K閉合時，A裝置發生吸氧腐蝕，在電路中作電源B．當K斷開時，B裝置鋅片溶解，有氫氣產生C．當K閉合后，整個電路中電子的流動方向為①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；③→②D．當K閉合后，A、B裝置中pH變大，C、D裝置中pH不變解析：當K閉合時，B裝置構成原電池，在電路中作電源，整個電路中電子的流動方向為③→②；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④；B裝置中消耗H＋，pH變大，A裝置中相當于電解飽和食鹽水，pH變大；C裝置中相當于在銀上鍍銅，pH不變；D裝置中相當于銅的電解精煉，pH不變。答案：A6．(2022·武漢模擬)如下圖，某同學設計了一個燃料電池并探究氯堿工業原理的相關問題，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。請按要求答復相關問題：(1)甲烷燃料電池負極電極反響式是：__________________________________________。(2)石墨電極(C)的電極反響式為______________。(3)假設在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反響，那么乙裝置中鐵電極上生成的氣體體積為____L。(4)銅絲a處在開始一段時間的現象為______________；原因是_________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)堿性條件下，甲烷燃料電池總反響為CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O，正極反響式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，所以負極反響式為CH4－8e－＋10OH－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)石墨電極(C)為電解池陽極，電極反響式為2Cl－－2e－=Cl2↑。(3)乙裝置中鐵電極為陰極，電極反響為2H＋＋2e－=H2↑。假設在標準狀況下，有2.24L氧氣參加反響，