寧夏 王開山

電化學中多池問題的類型及解答要點

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)溶液分析清楚正負極和電解質(zhì)溶液中陰陽離子定向移動的方向是關(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

答案：A B

A.反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應

B.反應開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原

C.電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)

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

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電源電解多個串聯(lián)在一起的燒杯。每個燒杯中電子轉(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。符合上述實驗結(jié)果的鹽溶液是（ ）

選項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，兩個燒杯為串聯(lián)，兩個燒杯中電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目相等。根據(jù)電解池工作原理，四個選項逐個代入，符合題意的只有D選項。

答案：D

【例4】下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放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)過一段時間后，測得丙中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)生的電極反應為_____________。

③列式計算電極b上生成的氣體在標準狀態(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，此時電解能否繼續(xù)進行，為什么？

解得V＝2.8Lm（C u）＝1 6g

電解甲燒杯相當于電解水，N a OH溶液的濃度會增大，溶液的堿性增強。

電解乙燒杯會生成H2S O4，溶液的酸性增強。

電解丙燒杯相當于電解水，K2S O4溶液的濃度會增大，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，電解過程還會繼續(xù)，此時相當于在電解稀硫酸溶液。

⑤電解甲燒杯相當于電解水，N a OH溶液的濃度會增大，溶液的堿性增強

電解乙燒杯會生成H2S O4，溶液的酸性增強

電解丙燒杯相當于電解水，K2S O4溶液的濃度會增大，溶液的酸堿性不變

（2）電解能繼續(xù)進行。因為當電解過程中銅全部析出后，乙燒杯中的溶液為稀硫酸，此時相當于在電解稀硫酸溶液（實質(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)溶液型是指多個池構(gòu)成一個電源電解外部的電解質(zhì)。分析清楚多個池構(gòu)成電源的正負極是解答這一類試題的關(guān)鍵。

【例5】將下圖所示實驗裝置的K閉合，下列判斷正確的是（ ）

A.C u電極上發(fā)生還原反應

B.電子沿Z n→a→b→C u路徑流動

D.片刻后可觀察到濾紙b點變紅色

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。某研究小組將兩個甲烷燃料電池串聯(lián)后作為電源，進行飽和氯化鈉溶液電解實驗，如圖所示：

回答下列問題：

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

（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方程式為____________________________。

（3）若每個電池甲烷通入量為1L（標準狀況），且反應完全，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，列式計算），最多能產(chǎn)生的氯氣體積為________L（標準狀況）。

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】某同學組裝了下圖所示的電化學裝置，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

C.電極Ⅱ逐漸溶解

答案：A

解答要點：

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

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

（3）多池裝置進行計算時，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）