高考化学总复习 专题讲座六 多池串联组合装置的解题方法

答案 (1)正 (2)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (3)水减少的质量：100 g×(1－1100..0407%%)＝4.5 g， 生成 O2 的体积：18 4g.·5mgol－1×21×22.4 L·mol－1＝2.8 L (4)16 (5)碱性增大，因为电解后，水量减少，溶液中 NaOH 浓度增大 酸 性增大，因为阳极上 OH－失电子生成 O2，溶液中 H＋浓度增加 酸碱性大小没有变化，因为 K2SO4 是强酸强碱盐，浓度增加不影响 溶液的酸碱性
典例 下图所示装置中，甲、乙、丙烧杯依次盛放100 g 5.00%的 NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，电极均 为石墨电极。
接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2SO4溶液为10.47%，乙 中c电极质量增加。据此回答问题：
(1)电源的N端为______________________________________极。 (2)电极b上发生的电极反应为____________________________。
解析 (1)因为乙中的 c 极质量增加，故 c 为阴极，M 为电源的负极， N 为正极；(2)b 为阳极，反应式为 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；(3)设丙 中电解水的质量为 x，由电解前后溶质质量相等有：100 g×10.00%＝(100 g－x)×10.47%，得 x＝4.5 g，为 0.25 mol，转移 0.5 mol 电子，而整个 电路是串联的，故每个烧杯中的电极上转移电子数均为 0.5 mol，则生成 O2 为 0.5/4＝0.125(mol)，标准状况下体积为 0.125× 22.4＝2.8(L)；(4)Cu2 ＋＋2e－===Cu，转移 0.5 mol 电子，则生成的 m(Cu)＝0.5×21×64＝16(g)。
答案：A
2.按如图装置实验，A、B两烧杯分别盛放200 g 10% NaOH和足 量CuSO4溶液。通电一段时间后，c极上有Cu析出；又测得A烧杯中溶 液的质量减少4.5 g(不考虑水的蒸发)。则下列叙述中正确的是( )
专题讲座六 多池串联组合装置的 解题方法
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、溶液中离子的移动、 pH的变化以及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。
(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．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。
(3)列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积： _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (4)电极c的质量变化是________g。 (5)电解前后各溶液的酸碱性大小是否发生变化，简述其原因： 甲溶液______________________________________________； 乙溶液______________________________________________； 丙溶液__________________________________________东卷)某同学组装了如图所示的电化学装置，电 极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则( )
A．电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ B．电极Ⅰ发生还原反应 C．电极Ⅱ逐渐溶解 D．电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu
解析：当多个池串联时，两电极材料活泼性相差大的作原电池， 其他池作电解池，由此可知图示中左边两池组成原电池，右边组成电 解池。A.电子移动方向：电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方 向相反，A正确。B.原电池负极在工作中失电子，被氧化，发生氧化反 应，B错误。C.原电池正极为得电子极，铜离子在电极Ⅱ上得电子，生 成铜单质，该电极质量逐渐增大，C错误。D.电解池中阳极为非惰性电 极时，电极本身失电子，形成离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极， 因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D错 误。
顺利解答该类试题的关键是把握以下三点： (1)透彻理解原电池、电解池的工作原理。 (2)准确判断原电池和电解池。 (3)灵活利用电子守恒，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。