(十三)“多池”组合装置分析与电化学计算
(对应学生用书第125页)
突破1| “多池”组合装置的原理分析
[考纲知识整合]
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：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
①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；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。
②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。
[高考命题点突破]
命题点“多池”组合装置的原理分析
1．(2018·沈阳质检)用固体氧化物作为电解质的氢氧燃料电池电解Na2SO4溶液，已知固体氧化物在高温下允许氧离子(O2－)在其间通过，其工作原理如图所示
(c、d均为惰性电极)。
下列有关说法正确的是()
A．电路中电子流向为a→d→c→b
B．电极b为负极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－
C．电解后烧杯中溶液pH增大
D．理论上b极消耗气体和c极生成气体质量相等
D[在溶液中没有电子的流动，只有离子的流动，A项错误；通入O2的一极(电极b)为电池的正极，发生还原反应，B项错误；惰性电极电解Na2SO4溶液实质上是电解水，溶液的pH不变，C项错误；c极生成O2，根据得失电子守恒可知D项正确。
]
2．烧杯A中盛入0.1 mol·L－1的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1 mol·L－1的CuCl2溶液(两种溶液均足量)，装置如图所示，下列说法不正确的是()
A．A中Fe极质量减少，C极有气体产生
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(不考虑Cl2溶于水)
B[构成A装置的活动性不同的电极、电解质溶液，两极形成了闭合的回路，所以A为原电池装置，且A为B的电解提供电能。
电极反应式分别为(烧杯A 中)C正极：2H＋＋2e－===H2↑，Fe负极：Fe－2e－===Fe2＋。
(烧杯B中)阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。
烧杯B中电解氯化铜，铜离子浓度减小，水解程度减小，pH增大。
]
突破2| 电化学计算
[考纲知识整合]
1．计算原则
电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。
关键：a.电极名称要区分清楚；b.电极产物要判断准确；c.各产物间量的关系遵循电子得失守恒。
2．三种计算方法
提醒：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×N A×1.60×10－19C 来计算电路中通过的电量。
[典例导航]
500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO－3)＝0.3 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是()
A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2 mol·L－1
B．电解后溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1
C．上述电解过程中共转移0.4 mol电子
D．电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol
[审题指导]
【答案】 B
(1)整个电解过程，阴极电极反应式为________________________________ _______________________________________________________________。
(2)如何使电解后溶液复原？_______________________________________
_______________________________________________________________。
【答案】(1)Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑
(2)加入4.9 g Cu(OH)2(或同时加入4 g CuO和0.9 g H2O)
[易错防范]
电解一定量NaCl或CuSO4溶液时，注意电解的程度，当溶液中的Cl－或Cu2＋
放电完全后，再电解时相当于电解H2O，故判断复原物质要注意前期与后期减少的物质，确定加什么物质复原。
[高考命题点突破]
命题点电化学的有关计算
1．(2018·大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。
则电解过程中转移电子的物质的量为()
【导学号：91720217】A．0.4 mol B．0.5 mol
C．0.6 mol D．0.8 mol
C[Cu2(OH)2CO3可改写为2CuO·H2O·CO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相当于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O，根据2Cu～O2～4e－
2 mol 4 mol
0．2 mol0.4 mol
2H2O ～O2～4e－
2 mol 4 mol
0．1 mol0.2 mol
转移电子的物质的量＝0.4 mol＋0.2 mol＝0.6 mol。
]
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： 【导学号：91720218】 (1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，通入CH 3OH 电极的电极反应式为_______________________________________________
______________________________________________________________。
(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)若丙池中电极不变，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”)，若将丙中溶液复原，需加入________。
【解析】 (1)甲池为原电池，通入CH 3OH 的电极为负极，电极反应式为
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
应式为4AgNO 3＋2H 2O=====通电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 ＝1.6 g 。
(4)若丙池中电极不变，将其溶液换成NaCl 溶液，根据丙中总反应式为2NaCl
＋2H 2O=====通电2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，溶液pH 增大，而甲中总反应式为
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=====通电4Ag ＋O 2↑＋4HNO 3
(3)280 D 1.6 (4)减小 增大 HCl。