2015高考化学二轮复习广东版专题十二原电池和电解池的分析和判断详解

2015高考化学二轮复习广东版专题十二原电池和电解池的分析和判断详解

专题十二 :原电池和电解池的分析和判断 ‎ [题型专练]‎ ‎1．(2014·广东理综，11)某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，则 (　　)‎ A. 电流方向：电极Ⅳ→Ⓐ→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　电极Ⅰ为Al，其他电极均为Cu，可判断，Ⅰ是原电池的负极，Ⅱ是原电池的正极，Ⅲ是电解池的阳极，Ⅳ是电解池的阴极，A项，外电路电流方向是从正极流向负极，即电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ，正确；B项，负极发生氧化反应，错误；C项，正极上的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，电极Ⅱ有Cu析出逐渐加重，错误；D项，阳极的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，错误。‎ 答案　A ‎2．(2014·梅州调研)用酸性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法中正确的是(　　)‎ A．燃料电池工作时，正极反应为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ B．a极是铁，b极是铜时，b极逐渐溶解，a极上有铜析出 C．a极是粗铜，b极是纯铜时，a极逐渐溶解，b极上有铜析出 D．a、b两极均是石墨时，a极上产生的O2与电池中消耗的H2体积比为2∶1‎ 答案　C ‎3.A、B、C三个电解池，A池内盛有CuCl2‎ 溶液，纯铜片作阴极，B与C两池内均盛有AgNO3溶液，纯银丝作阴极。当B池中银丝质量增加‎0.108 g、C池中银丝质量增加‎0.216 g时，A池中铜片质量增加(　　)‎ A．‎0.216 g　　　　　　　 B．‎‎0.108 g C．‎0.064 g D．‎‎0.032 g 解析　阴极(B、C池)：Ag＋＋e－===Ag，阴极(A池)：Cu2＋＋2e－===Cu。图中电路的连接方式为先将A、B两池并联，再与C池串联进行电解，利用通过总电路的电子的物质的量等于各并联电路中通过的电子的物质的量之和，可求得通过C池的电子的物质的量为＝0.002 mol，通过B池电子的物质的量为＝0.001 mol，则通过A池的电子的物质的量为0.001 mol，根据Cu2＋＋2e－===Cu可知，析出铜的质量为‎64 g·mol－1×＝‎0.032 g。‎ 答案　D ‎4．如图a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解，b极有‎64 g Cu析出。‎ 下列说法不正确的是(　　)‎ A．甲中a电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O B．电解时向乙中滴入酚酞溶液，d电极附近变红 C．向乙中通入2 mol HCl气体，溶液组成可以恢复 D．c电极产生‎2 g气体 解析　‎ a极与电源的正极相连，a为电解池的阳极，b为阴极，电解硫酸铜溶液，则OH－在阳极上放电，电极反应式为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，A项正确；在乙中c为阳极，d为阴极，电解饱和氯化钠溶液，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，加入酚酞试剂，在阴极(d极)附近变红，B项正确；b极有‎64 g Cu析出，则电子转移的物质的量为2 mol，根据关系式：Cu～2e－～H2～Cl2～2HCl可得：通入HCl的物质的量为2 mol时，乙中溶液可复原，C项正确；c电极产生的是1 mol Cl2，其质量为‎71 g，D项不正确。‎ 答案　D,‎ ‎5.如图所示，将两烧杯用导线相连，Pt、Cu、Zn、C分别为四个电极，闭合开关后，下列叙述正确的是(　　)‎ A．C电极为电解池的阳极 B．Cu电极附近OH－浓度增大 C．Na＋移向Pt电极 D．Pt电极上有O2生成 解析　闭合开关后，右池形成原电池，左池为电解池，C电极为原电池的正极，A错误；Cu作阴极，水电离出的H＋放电而减少，OH－浓度增大，B正确；阳离子向阴极移动，则Na＋移向Cu电极，C错误；Pt电极上有Cl2生成，D错误。‎ 答案　B ‎6．(2014·汕头检测)在下列装置中，MSO4和NSO4是两种常见金属的易溶盐。当K闭合时，SO从右到左通过交换膜移向M极，下列分析正确的是(双选)(　　)‎ A．溶液中c(M2＋)减小 B．N的电极反应式：N－2e－===N2＋‎ C．X电极上有H2产生，发生还原反应 D．反应过程中X电极周围生成白色胶状沉淀 解析　当K闭合时，根据SO的移向，可判断M极为负极，N极为正极，Y为阳极，X为阴极，电极反应式分别为负极：M－2e－===M2＋，正极：N2＋＋2e－===N，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极：2H＋＋2e－===H2↑，在X极(阴极)附近Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓，故C、D项正确。‎ 答案　CD ‎7．(2014·潮州模拟)如图所示，其中甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O，下列说法正确的是(双选)(　　)‎ A．甲池是电能转化为化学能的装置，乙、丙池是化学能转化电能的装置 B．甲池通入CH3OH的电极反应式为CH3OH－6e－＋2H2O===CO＋8H＋‎ C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuO或CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度 D．甲池中消耗280 mL(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生‎1.45 g固体 解析　甲池为原电池，作为电源，电解乙池、丙池两个电解池。根据原电池的形成条件，通入CH3OH的一极为负极，通入O2的一极为正极，所以石墨、Pt(左)作阳极，Ag、Pt(右)作阴极；B项，负极反应：CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O；C项，乙池中发生的反应为CuSO4＋H2O===Cu＋O2↑＋H2SO4，故加入CuO或CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原浓度；D项，丙池中：MgCl2＋2H2OMg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑，消耗0.012 5 mol O2，转移0.05 mol电子，生成0.025 mol Mg(OH)2，其质量为‎1.45 g。‎ 答案　CD ‎8．用惰性电极按如图中装置完成实验，其中A、B两烧杯分别盛放‎200 g 10% NaOH溶液和足量CuSO4溶液。通电一段时间后，c极上有Cu析出，又测得A烧杯溶液中NaOH的质量分数为10.23%。试回答下列问题：‎ ‎(1)电源的P极为________极。‎ ‎(2)b极产生气体的体积为________L(标准状况)。‎ ‎(3)c极上析出沉淀的质量为________g。‎ ‎(4)d极上所发生的电极反应为__________________________________________________________。‎ 解析　m(NaOH)＝‎200 g×10%＝‎20 g。电解后溶液的质量为‎195.5 g。被电解的水的质量为‎200 g－‎195.5 g＝‎4.5 g，其物质的量为0.25 mol。由此可知，b极产生的O2为0.125 mol，其在标准状况下的体积为‎2.8 L。根据电子得失守恒得：0.125 mol×4＝n(Cu)×2，解得n(Cu)＝0.25 mol，则m(Cu)＝‎16 g。‎ 答案　(1)负　(2)2.8　(3)16　(4)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O ‎9．如右图所示，A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞溶液的滤纸，C为电镀槽，接通电路后，发现B上的c点显红色，请填空：‎ ‎(1)电源A上的a为________极。‎ ‎ (2)滤纸B上发生的总化学反应方程式为__________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________。‎ ‎(3)欲在电镀槽中实现铁上镀锌，接通K点，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为__________________________，电极f上发生的反应为________________________，槽中盛放的电镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。‎ 解析　(1)解答本题的关键之处是：“B上的c点显红色”，c点之所以呈红色，是因为此处发生电极反应后为碱性，使酚酞变红色，故c点发生的反应是：2H＋＋2e－===H2↑，式中的H＋来自水：H2OH＋＋OH－，消耗了H＋，过剩的OH－使酚酞显红色。c点发生还原反应，应为电解池的阴极，因此b为负极，a应为正极。‎ ‎(2)滤纸(B)上发生的化学反应，实为电解饱和NaCl溶液，故总化学反应方程式为：2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。‎ ‎(3)铁上镀锌，镀层金属应为阳极，接电源的正极。因此镀槽(C)中，e应为镀层金属锌(阳极)，它发生阳极溶解，其反应式为：Zn－2e－===Zn2＋；而f应为镀件(金属铁)，在它上面发生的反应是：Zn2＋＋2e－===Zn(沉积于铁阴极上)；镀液应含Zn2＋，ZnSO4和ZnCl2是合理的选择，当然不限于这两种。‎ 答案　(1)正　(2)2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH ‎(3)Zn－2e－===Zn2＋　Zn2＋＋2e－===Zn　ZnSO4溶液　ZnCl2溶液 ‎10．A、B、C三种强电解质，它们在水中电离出的离子如下表所示：‎ 阳离子 Na＋、K＋、Cu2＋‎ 阴离子 SO、OH－‎ 如图1所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯中依次盛放足量的A溶液、足量的B溶液、足量的C溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙中c电极质量增加了‎16 g。常温下各烧杯中溶液的pH与电解时间t的关系如图2所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)M为直流电源的________极，b电极上发生的电极反应为 ‎__________________________________________________________。‎ ‎(2)计算e电极上生成的气体在标准状况下的体积为________。‎ ‎(3)写出乙烧杯中的总反应的离子方程式：__________________________________________________________。‎ ‎(4)要使丙烧杯中的C溶液恢复到原来的状态，需要进行的操作是(写出要加入的物质和质量)____________________________。‎ 解析　根据题意，乙中溶液为CuSO4溶液，c电极为阴极，M为负极，N为正极。丙中溶液为Na2SO4或K2SO4溶液，甲中溶液为NaOH或KOH溶液，b为阳极，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。‎ ‎(2)e电极为阴极，其电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，其在标准状况下的体积为×‎22.4 L·mol－1＝‎5.6 L。‎ ‎(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑。‎ ‎(4)电解Na2SO4或K2SO4溶液，实质是电解水，所以应向丙烧杯中加水，其质量为‎4.5 g。‎ 答案　(1)负　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑　(2)‎‎5.6 L ‎(3)2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑　(4)水、‎4.5 g,‎ ‎[对点回扣]‎ ‎1．无外接电源的多池装置分析技巧 ‎(1)先判断原电池，简单方法是寻找最活泼金属，确定最活泼金属所在装置为原电池，其余为电解池；还可以根据题目信息确定，能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。‎ ‎(2)确定电极策略：与原电池负极相连的为阴极，串联装置中电极是交替出现的，即相邻电解装置的电极为阴、阳相连。‎ ‎(3)简单计算策略：多池串联装置中相同时间内各电极得失电子数相等。‎ ‎2．有外接电源的多池装置分析技巧 ‎(1)有外接电源时，全部为电解池(包括电镀池和精炼池)。‎ ‎(2)确定电极策略：与电源负极相连的是阴极，根据“电解池串联时阴、阳电极交替出现”原则正推电极，也可以通过装置某极变化、现象反推电极。‎ ‎(3)计算要善用电子守恒。‎ ‎3．连接方式的控制装置解决方案 通过电键的闭合与断开，形成独立的原电池或电解池。注意前面反应的产物可能是后面反应的反应物，其余问题与前两种类型的解决方案相同。‎ ‎4.电极反应式的书写技巧 电极反应式的书写是电化学中的重点和难点，相关题型主要有两类：一类是给出电池装置图，根据图示信息确定正、负极，然后找出两极的反应物和生成物，按负极发生氧化反应、正极发生还原反应的规律书写电极反应式。另一类是给出电池的总反应式，分析反应中有关元素化合价的变化情况，先写出一个比较简单的电极反应式，然后用总反应式减去已写出的电极反应式，即得另一极的电极反应式。在书写电极反应式时还必须考虑介质的酸碱性，在酸性介质中不要出现OH－，在碱性介质中不要出现H＋。特别需要指出的是，对于可充电电池，还要看清“放电”、“充电”，放电过程按原电池原理分析，充电过程按电解池原理分析。‎