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文档简介
专题三 电化学组合装置问题的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,也是学习的难点之一。电化学组合装置在其他省市经常以大题出现,在广东高考中沉寂有很多年之后,2014年出现在选择题中。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、溶液离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。突破这类题型,面对多个装置联接图,首先要判断装置类型,再单个分析其工作原理。一、电解池串联【方法导引】这类组合最明显标志是有外接电源,是串联的电解池。每个单独的装置都按电解原理去分析。串联的装置中每个电极上得到或失去的电子数均相等,依此来进行有关计算。如图所示,a、b、c、d均为石墨电极,通电进行电解,下列说法正确的是( )A乙烧杯中d的电极反应为2Cl2e=Cl2Ba、c两极产生气体的物质的量相等C如果忽略水解,甲、乙两烧杯中溶液混合后溶液的pH7D乙烧杯中发生的反应为:2NaCl2H2O电解2NaOHH2Cl2【解析】根据电路图,可知这是两个串联的电解池。a是阳极、d是阴极,d的电极反应式为2H2e=H2,A项不正确;a极和c极产生的气体分别是O2和Cl2,根据得失电子相等,二者体积之比是12,B项不正确;乙池中Cl2在溶液中溶解,使NaOH被消耗,故两池混合后,溶液的pH略小于7,C项不正确。二、没有盐桥的不同类装置串联【方法导引】(1)直接判断:有直接说明或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: A为原电池,B为电解池。(2)根据电池中的电池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种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。(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。【例2】新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2 ,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示。回答下列问题:(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_;(2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是_,电解氯化钠溶液的总反应方程式为_;(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数F9.65104 Cmol1,列式计算),最多能产生的氯气体积为_L(标准状况)。【解析】题目已经明示两个甲烷燃料电池是串联的原电池。(1)总反应式为:CH42O22OH=CO3H2O,正极反应式为2O24H2O8e=8OH,则负极反应式由总反应式减正极反应式得到;(2)由图可看出一二两池为串联的电源,其中甲烷是还原剂,所在电极为负极,因而与之相连的b电极为阴极,产生的气体为氢气;(3)1 mol甲烷氧化失去电子8 mol,电量为896500C,因题中虽有两个燃料电池,但电子的传递只能用一个池的甲烷量计算,1 L为1/22.4 mol,可求电量;甲烷失电子是Cl失电子数的8倍,则得到氢气为4 L(CH48Cl4Cl2)答案:(1)2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO7H2O(2)H2 2NaCl2H2O电解,2NaOHH2Cl2(3)89.65104Cmol13.45104 C 4 L三、有盐桥的不同类装置串联【方法导引】在多装置组合中,如果有盐桥,则盐桥连接的两个装置组成一个原电池,其它为电解池。如下图各组装置。【例3】某
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