电化学组合装置及介绍

电化学组合装置专题分析

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。

解答该类试题，透彻理解电化学原理是基础，准确判断电池种类是关键，灵活利用电子守恒是处理数据的法宝。具体可按以下三个步骤进行：

第一步：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。如下图中，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为金属电极另一个碳棒做电极；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。如下图中，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。

第二步：利用相关概念进行分析判断

在确定了原电池和电解池后，利用有关概念作分析和判断，如电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、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即可。

第三步：串联装置中的数据处理

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。

上图中，装置甲是原电池，装置乙是电解池，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H22.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl20.1 mol，C极上析出Cu 6.4 g。甲池中H＋被还原，产生H2，负极Zn氧化生成ZnSO4溶液，pH变大；乙池中是电解CuCl2溶液，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。

【典例解析】

1．烧杯A中盛放0.1 mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol/L的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，组成的装置如图所示。下列说法不正确的是( )

A．A为原电池，B为电解池

B．A为电解池，B为原电池

C．当A烧杯中产生0.1 mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol

D．经过一段时间，B烧杯中溶液的pH增大

解析：选B 构成A装置的是活泼性不同的两电极，两电极均浸在电解质溶液中，两极形成了闭合回路，所以A装置为原电池装置，且A装置为B装置提供电能。A装置中的电极反应式：正极：2H＋＋2e－===H2↑，负极：Fe－2e－===Fe2＋。B装置中的电极反应式：阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。装置B是电解氯化铜溶液，铜离子浓度减小，

水解程度减小，溶液的pH 增大。

2.某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题。当闭合该装置的电键时，观察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH 3OH 电极的电极反应为________________________________________________________________________。

(2)乙池中A(石墨)电极的名称为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，总反应式为__________________________________________________________________。

(3)当乙池中B 极质量增加5.40 g 时，甲池中理论上消耗O 2的体积为________mL(标准状况)，丙池中________极析出________g 铜。

(4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，电键闭合一段时间后，甲中溶液的pH 将________(填“增大”“减小”或“不变”)；丙中溶液的pH 将________(填“增大”“减小”或“不变”)。

[解析] (1)甲池为原电池，通入CH 3OH 的电极为负极，电极反应为：CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－3＋6H 2O 。

(2)乙池中为用惰性电极电解AgNO 3溶液，其中A 作阳极，B 作阴极，总反应为：4AgNO 3＋2H 2O 电解,4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3。

(3)根据各电极上转移的电子相同，则n (Ag)＝4n (O 2)＝2n (Cu)，故V (O 2)＝14×5.40108

×22.4 L＝0.28 L ＝280 mL ，m (Cu)＝12×5.40108

×64 g＝1.60 g 。 (4)若丙中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，根据丙中总反应2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH

＋H 2↑＋Cl 2↑，溶液pH 增大，而甲中总反应为2CH 3OH ＋3O 2＋4KOH===2K 2CO 3＋6H 2O ，溶液pH 减小。

[答案] (1)原电池 CH 3OH －6e －＋8OH －===CO 2－

3＋6H 2O (2)阳极 4AgNO 3＋2H 2O 电解,4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3 (3)280 D 1.6 (4)减小 增大

专项训练

1. (2014·广东高考)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