寧夏 王開山

電化學(xué)中多池問題的類型及解答要點(diǎn)

寧夏 王開山

類型一：原電池型

原電池型是指多池構(gòu)成原電池。根據(jù)電極及電解質(zhì)溶液分析清楚正負(fù)極和電解質(zhì)溶液中陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)的方向是關(guān)鍵。

【例1】根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是（ ）

A.燒杯a中的溶液pH升高

B.燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng)

答案：A B

A.反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原

C.電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)

D.電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入Fe C l2固定，乙中石墨電極為負(fù)極

答案：D

類型二：外接電源電解池型

外接電源電解型是指外接的一個(gè)電源電解多個(gè)串聯(lián)在一起的燒杯。每個(gè)燒杯中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目相等。

【例3】下圖所示的電解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均為P t電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質(zhì)量均增大，且增重b＜d。符合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的鹽溶液是（ ）

選項(xiàng)XY__________A M g S O4________________C u S O4___________B A g NO3P b（NO3）2________C Fe S O4______________A l2（S O4）3________D C u S O4________________A g NO3________

解析：圖中整套裝置為電解池，兩個(gè)燒杯為串聯(lián)，兩個(gè)燒杯中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目相等。根據(jù)電解池工作原理，四個(gè)選項(xiàng)逐個(gè)代入，符合題意的只有D選項(xiàng)。

答案：D

【例4】下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放1 0 0g 5.0 0%的N a OH溶液、足量的C u S O4溶液和1 0 0g 1 0.0 0%的K2S O4溶液，電極均為石墨電極。

（1）接通電源，經(jīng)過一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K2S O4濃度為1 0.4 7%，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問題：

①電源的N端為________極。

②電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為_____________。

③列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積__________________________。

④電極c的質(zhì)量變化是__________g。

⑤電解前后各溶液的酸、堿性大小是否發(fā)生變化，簡(jiǎn)述其原因：

甲溶液__________________________________________。

乙溶液___________________________________________。

丙溶液___________________________________________。

（2）如果電解過程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？

解得V＝2.8Lm（C u）＝1 6g

電解甲燒杯相當(dāng)于電解水，N a OH溶液的濃度會(huì)增大，溶液的堿性增強(qiáng)。

電解乙燒杯會(huì)生成H2S O4，溶液的酸性增強(qiáng)。

電解丙燒杯相當(dāng)于電解水，K2S O4溶液的濃度會(huì)增大，溶液的酸堿性不變。

電解過程中銅全部析出后，乙燒杯中的溶液為稀硫酸，電解過程還會(huì)繼續(xù)，此時(shí)相當(dāng)于在電解稀硫酸溶液。

⑤電解甲燒杯相當(dāng)于電解水，N a OH溶液的濃度會(huì)增大，溶液的堿性增強(qiáng)

電解乙燒杯會(huì)生成H2S O4，溶液的酸性增強(qiáng)

電解丙燒杯相當(dāng)于電解水，K2S O4溶液的濃度會(huì)增大，溶液的酸堿性不變

（2）電解能繼續(xù)進(jìn)行。因?yàn)楫?dāng)電解過程中銅全部析出后，乙燒杯中的溶液為稀硫酸，此時(shí)相當(dāng)于在電解稀硫酸溶液（實(shí)質(zhì)是電解水）。

類型三：電解外部電解質(zhì)溶液型

電解外部電解質(zhì)溶液型是指多個(gè)池構(gòu)成一個(gè)電源電解外部的電解質(zhì)。分析清楚多個(gè)池構(gòu)成電源的正負(fù)極是解答這一類試題的關(guān)鍵。

【例5】將下圖所示實(shí)驗(yàn)裝置的K閉合，下列判斷正確的是（ ）

A.C u電極上發(fā)生還原反應(yīng)

B.電子沿Z n→a→b→C u路徑流動(dòng)

D.片刻后可觀察到濾紙b點(diǎn)變紅色

答案：A

類型四：自身電解型

自身電解型是指部分池構(gòu)成電源電解另外一部分池中的電解質(zhì)，整套裝置為電解池。分析清楚電源的正負(fù)極以及電子的數(shù)目是解答這一類試題的關(guān)鍵。

【例6】新型高效的甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH4和O2，電解質(zhì)為KOH溶液。某研究小組將兩個(gè)甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進(jìn)行飽和氯化鈉溶液電解實(shí)驗(yàn)，如圖所示：

回答下列問題：

（1）甲烷燃料電池正極、負(fù)極的電極反應(yīng)分別為______、______________。

（2）閉合K開關(guān)后，a、b電極上均有氣體產(chǎn)生，其中b電極上得到的是__________，電解氯化鈉溶液的總反應(yīng)方程式為____________________________。

（3）若每個(gè)電池甲烷通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上通過電解池的電量為________（法拉第常數(shù)F＝9.6 5×1 04C·m o l－1，列式計(jì)算），最多能產(chǎn)生的氯氣體積為________L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

根據(jù)通入甲烷的量和電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目可知，理論上通過電解池的電量為

【例7】某同學(xué)組裝了下圖所示的電化學(xué)裝置，電極Ⅰ為A l，其他均為C u，則（ ）

A.電流方向：電極Ⅳ→A→電極Ⅰ

B.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng)

C.電極Ⅱ逐漸溶解

答案：A

解答要點(diǎn)：

（1）通過分析外電路電子的定向移動(dòng)和內(nèi)電路離子的定向移動(dòng)課判斷整套多池裝置是原電池還是電解池。

（2）在進(jìn)行分析時(shí)要注意：“電子不下水，離子不上岸”的工作原理。如例6中電子的數(shù)目不能計(jì)算成2L甲烷產(chǎn)生的。

（3）多池裝置進(jìn)行計(jì)算時(shí)，電子是其中的橋梁，通過電子的數(shù)目可搭建起已知量和未知量之間的關(guān)系。

（作者單位：寧夏育才中學(xué)）