專題突破24三池（原電池電解池電鍍池）的辨析比較高二化學(xué)重難點專題突破（人教版2019選擇性必修1）

2023-2024學(xué)年選擇性必修1(人教版2019)第四章化學(xué)反應(yīng)與電能三池的比較和判斷比較原電池電解池電鍍池定義(裝置特點)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置裝置特征無電源，兩極材料不同有電源，兩極材料可同可不同有電源形成條件①活動性不同的兩極(連接)②電解質(zhì)溶液(兩極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng))③形成閉合回路①兩電極連接直流電源②兩電極插入電解質(zhì)溶液中③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子1.原電池、電解池和電鍍池的比較比較原電池電解池電鍍池電極名稱(電極構(gòu)成)負極：較活潑金屬(電子流出的極)正極：較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬(電子流入的極)陽極：與電源正極相連的極陰極：與電源負極相連的極名稱同電解池，但有限制條件陽極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件電極反應(yīng)負極：氧化反應(yīng)，金屬失電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子或者氧氣得電子(吸氧腐蝕)陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子，或金屬電極失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子陽極：金屬電極失電子陰極：電鍍液中陽離子得電子比較原電池電解池電鍍池電子流向負極―→正極電源負極―→陰極電源正極陽極(同電解池)溶液中帶電粒子的移動陽離子向正極移動陰離子向負極移動陽離子向陰極移動陰離子向陽極移動(同電解池)聯(lián)系在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)【典型例題1】最近我國科學(xué)家設(shè)計了一種CO2+H2S協(xié)同轉(zhuǎn)化裝置,實現(xiàn)對天然氣中CO2和H2S的高效去除。示意圖如下所示,其中電極分別為ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯電極區(qū)發(fā)生反應(yīng)為:①EDTA-Fe2+-e-══EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S══2H++S+2EDTA-Fe2+該裝置工作時,下列有關(guān)敘述錯誤的是(

)。A.陰極的電極反應(yīng):CO2+2H++2e-══CO+H2OB.協(xié)同轉(zhuǎn)化總反應(yīng):CO2+H2S══CO+H2O+SC.石墨烯上的電勢比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性答案:C解析:根據(jù)圖示可知,ZnO@石墨烯電極上發(fā)生還原反應(yīng),則該電極為陰極,電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-══CO+H2O,A項正確;根據(jù)題干信息及圖中兩電極上的反應(yīng)可知,該電化學(xué)裝置(電解池)中的總反應(yīng)為CO2+H2S══CO+S+H2O,B項正確;石墨烯作陽極,ZnO@石墨烯作陰極,陽極上的電勢應(yīng)高于陰極上的電勢,C項錯誤;若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需為酸性,否則Fe3+、Fe2+可形成沉淀,且H2S和S不能穩(wěn)定存在,D項正確?！镜湫屠}2】四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]常用作電子工業(yè)清洗劑,以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]為原料,采用電滲析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如圖所示(a、b為石墨電極,c、d、e為離子交換膜),下列說法不正確的是(

)。為電源正極B.制備0.75mol(CH3)4NOH,a、b兩極共產(chǎn)生12.6L(標準狀況)氣體為陽離子交換膜,e為陰離子交換膜極電極反應(yīng)式:4OH--4e-══O2↑+2H2O答案:C解析:電解后左側(cè)四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]稀溶液轉(zhuǎn)化為濃溶液,說明a極發(fā)生還原反應(yīng):2H2O+2e-══H2↑+2OH-,據(jù)此判斷a為陰極,M為電源負極,N為電源正極,A項正確;b為電解池陽極,電極反應(yīng)式為4OH--4e-══O2↑+2H2O,制備

mol(CH3)4NOH,需要陰極產(chǎn)生

mol

OH-,轉(zhuǎn)移電子

mol,陰、陽極共生成氣體

L,B、D項正確;陰極c(OH-)不斷增大,中間原料室的(CH3)4NCl電離出的(CH3)4N+穿過c膜進入左側(cè)陰極室,c膜為陽離子交換膜;原料室的氯化鈉稀溶液轉(zhuǎn)化為濃溶液,表明右側(cè)陽極室的鈉離子穿過e膜進入原料室,e膜為陽離子交換膜,C項錯誤。[提升1]

如圖所示：(1)當(dāng)K1、K2斷開時，________片上有氣泡產(chǎn)生，生成氣體對應(yīng)的離子方程式為___________________。(2)僅K1閉合時，________片上有氣泡。生成氣體對應(yīng)的反應(yīng)式為____________________________________。(3)僅K2閉合時，________片上有氣泡，總電極反應(yīng)為__________________________________________________。[解析]

(1)此時鋅與稀鹽酸直接反應(yīng)產(chǎn)生H2。(2)僅K1閉合時，Zn、Cu和鹽酸構(gòu)成原電池，Cu為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，因此銅片上產(chǎn)生氣體。(3)此時為電解池，Cu為陽極，失電子，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，H＋在鋅片上得電子產(chǎn)生H2，總電極反應(yīng)為Cu＋2HCl==CuCl2＋H2↑。通電鋅Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑銅

2H＋＋2e－===H2↑[提升2]觀察下列幾個裝置示意圖，有關(guān)敘述正確的是

(

)A．裝置①中陽極上析出紅色固體B．裝置②中銅片應(yīng)與電源負極相連C．裝置③中外電路電流方向：b極→a極D．裝置④中陰極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2C[提升3]組成不同要求條件下的原電池和電解池對下圖中兩極進行必要的連接并填空。

A

B(1)在圖A中，使銅片上冒H2氣泡。則加以必要的連接后的裝置叫____________；兩極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：鋅極：_____________________________________________；銅極：___________________________________________。原電池Zn－2e－===Zn2＋

2H＋＋2e－===H2↑(2)在圖B中，a、b為惰性電極，進行必要的連接后使a極析出銅，則b極出現(xiàn)的現(xiàn)象是__________________________________；該裝置叫________；該反應(yīng)總的化學(xué)方程式為_____________有氣體逸出電解池(3)如將圖A中Zn、Cu兩極與圖B中a、b作必要的連接后，也能產(chǎn)生與(1)、(2)完全相同的現(xiàn)象，則Zn極連________極(填“a”或“b”，下同)，Cu極連________極。經(jīng)過一段時間后，停止反應(yīng)并攪勻溶液，圖B中溶液的pH________(填“升高”“降低”或“不變”)，欲使溶液恢復(fù)至與反應(yīng)前完全一致，則應(yīng)加入的一定量的物質(zhì)是________。A．CuO

B．Cu(OH)2

C．Cu2(OH)2CO3

D．CuSO4

E．CuCO3a

b降低AE[提升4]如圖所示的裝置：

(1)分別用電解池、電鍍池、原電池完成下列填空：Ⅰ是_______，Ⅱ是_______，Ⅲ是_______。原電池電解池電鍍池陽2.24L0.1mol·L－114

2.多池串聯(lián)的模型及原理分析(1)有外接電源電池類型的判斷方法有外接電源的各電池均為電解池，若電池陽極材料與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同，則該電池為電鍍池。如圖：則甲為電鍍池，乙、丙均為電解池。(2)無外接電源電池類型的判斷方法①直接判斷非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖所示：A為原電池，B為電解池，甲池為原電池，其余為電解池。②根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個金屬電極一個碳棒電極；而電解池則一般兩個都是惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖所示：B為原電池，A為電解池。③根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖所示：若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則可知乙是原電池，D是正極，C是負極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng)，A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。[典例3]

按如圖所示裝置進行實驗,并回答下列問題：

原電池電解池

負

正

陽

有無色氣體產(chǎn)生,附近溶液出現(xiàn)紅色

減少增加

“串聯(lián)電池”的解題流程【典例4】

辨清裝置，寫出電極反應(yīng)，回答問題甲：(左)鐵(____極)______________；石墨(____極)__________________。(右)石墨(____極)_______________；銅(____極)_________________。當(dāng)右圖裝置左側(cè)________電極收集到224mL(已換算成標準狀況下體積)氣體時，右側(cè)________電極增重________g。甲：(左)負Fe－2e－===Fe2＋正2H＋＋2e－===H2↑(右)陰Cu2＋＋2e－===Cu陽Cu－2e－===Cu2＋石墨石墨乙：銀電極反應(yīng)式：_________________；鉑電極反應(yīng)式：_________________。當(dāng)a、b均為Cu電極時，a電極反應(yīng)式：__________________；b電極反應(yīng)式：_________________。電解過程中硫酸銅溶液濃度________(填“變大”“變小”或“不變”)。當(dāng)a、b均為石墨電極時，a電極反應(yīng)式：_______________________________________；b電極反應(yīng)式：_______________________________________。Ag－e－===Ag＋

Ag＋e－===AgCu－2e－===Cu2＋

Cu2＋＋2e－===Cu

不變4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

2Cu2＋＋4e－===2Cu丙：如圖裝置，A、B中的電極為多孔的惰性電極；C、D為夾在濕的Na2SO4濾紙條中心的鉑夾；電源有a、b兩極。若在A、B中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切斷K1，閉合K2、K3，通直流電，則：①寫出電源的正、負極，a為_____極，b為_____極。②在濕的Na2SO4溶液濾紙條中心的KMnO4液滴，有什么現(xiàn)象___________________________________。(丙)①負正②紫色向D方向移動，兩極有氣體產(chǎn)生丙：如圖裝置，A、B中的電極為多孔的惰性電極；C、D為夾在濕的Na2SO4濾紙條中心的鉑夾；電源有a、b兩極。若在A、B中充滿KO