专题突破24三池（原电池电解池电镀池）的辨析比较高二化学重难点专题突破（人教版2019选择性必修1）

2023-2024学年选择性必修1(人教版2019)第四章化学反应与电能三池的比较和判断比较原电池电解池电镀池定义(装置特点)将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置装置特征无电源，两极材料不同有电源，两极材料可同可不同有电源形成条件①活动性不同的两极(连接)②电解质溶液(两极插入其中并与电极自发反应)③形成闭合回路①两电极连接直流电源②两电极插入电解质溶液中③形成闭合回路①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液必须含有镀层金属的离子1.原电池、电解池和电镀池的比较比较原电池电解池电镀池电极名称(电极构成)负极：较活泼金属(电子流出的极)正极：较不活泼的金属或能导电的非金属(电子流入的极)阳极：与电源正极相连的极阴极：与电源负极相连的极名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件电极反应负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀)阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或金属电极失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中阳离子得电子比较原电池电解池电镀池电子流向负极―→正极电源负极―→阴极电源正极阳极(同电解池)溶液中带电粒子的移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动(同电解池)联系在两极上都发生氧化反应和还原反应【典型例题1】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:①EDTA-Fe2+-e-══EDTA-Fe3+②2EDTA-Fe3++H2S══2H++S+2EDTA-Fe2+该装置工作时,下列有关叙述错误的是(

)。A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-══CO+H2OB.协同转化总反应:CO2+H2S══CO+H2O+SC.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性答案:C解析:根据图示可知,ZnO@石墨烯电极上发生还原反应,则该电极为阴极,电极反应式为CO2+2H++2e-══CO+H2O,A项正确;根据题干信息及图中两电极上的反应可知,该电化学装置(电解池)中的总反应为CO2+H2S══CO+S+H2O,B项正确;石墨烯作阳极,ZnO@石墨烯作阴极,阳极上的电势应高于阴极上的电势,C项错误;若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,否则Fe3+、Fe2+可形成沉淀,且H2S和S不能稳定存在,D项正确。【典型例题2】四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂,以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料,采用电渗析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如图所示(a、b为石墨电极,c、d、e为离子交换膜),下列说法不正确的是(

)。为电源正极B.制备0.75mol(CH3)4NOH,a、b两极共产生12.6L(标准状况)气体为阳离子交换膜,e为阴离子交换膜极电极反应式:4OH--4e-══O2↑+2H2O答案:C解析:电解后左侧四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]稀溶液转化为浓溶液,说明a极发生还原反应:2H2O+2e-══H2↑+2OH-,据此判断a为阴极,M为电源负极,N为电源正极,A项正确;b为电解池阳极,电极反应式为4OH--4e-══O2↑+2H2O,制备

mol(CH3)4NOH,需要阴极产生

mol

OH-,转移电子

mol,阴、阳极共生成气体

L,B、D项正确;阴极c(OH-)不断增大,中间原料室的(CH3)4NCl电离出的(CH3)4N+穿过c膜进入左侧阴极室,c膜为阳离子交换膜;原料室的氯化钠稀溶液转化为浓溶液,表明右侧阳极室的钠离子穿过e膜进入原料室,e膜为阳离子交换膜,C项错误。[提升1]

如图所示：(1)当K1、K2断开时，________片上有气泡产生，生成气体对应的离子方程式为___________________。(2)仅K1闭合时，________片上有气泡。生成气体对应的反应式为____________________________________。(3)仅K2闭合时，________片上有气泡，总电极反应为__________________________________________________。[解析]

(1)此时锌与稀盐酸直接反应产生H2。(2)仅K1闭合时，Zn、Cu和盐酸构成原电池，Cu为正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，因此铜片上产生气体。(3)此时为电解池，Cu为阳极，失电子，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，H＋在锌片上得电子产生H2，总电极反应为Cu＋2HCl==CuCl2＋H2↑。通电锌Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑铜

2H＋＋2e－===H2↑[提升2]观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是

(

)A．装置①中阳极上析出红色固体B．装置②中铜片应与电源负极相连C．装置③中外电路电流方向：b极→a极D．装置④中阴极反应：2Cl－－2e－===Cl2C[提升3]组成不同要求条件下的原电池和电解池对下图中两极进行必要的连接并填空。

A

B(1)在图A中，使铜片上冒H2气泡。则加以必要的连接后的装置叫____________；两极发生的电极反应式为：锌极：_____________________________________________；铜极：___________________________________________。原电池Zn－2e－===Zn2＋

2H＋＋2e－===H2↑(2)在图B中，a、b为惰性电极，进行必要的连接后使a极析出铜，则b极出现的现象是__________________________________；该装置叫________；该反应总的化学方程式为_____________有气体逸出电解池(3)如将图A中Zn、Cu两极与图B中a、b作必要的连接后，也能产生与(1)、(2)完全相同的现象，则Zn极连________极(填“a”或“b”，下同)，Cu极连________极。经过一段时间后，停止反应并搅匀溶液，图B中溶液的pH________(填“升高”“降低”或“不变”)，欲使溶液恢复至与反应前完全一致，则应加入的一定量的物质是________。A．CuO

B．Cu(OH)2

C．Cu2(OH)2CO3

D．CuSO4

E．CuCO3a

b降低AE[提升4]如图所示的装置：

(1)分别用电解池、电镀池、原电池完成下列填空：Ⅰ是_______，Ⅱ是_______，Ⅲ是_______。原电池电解池电镀池阳2.24L0.1mol·L－114

2.多池串联的模型及原理分析(1)有外接电源电池类型的判断方法有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如图：则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。(2)无外接电源电池类型的判断方法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。如图所示：A为原电池，B为电解池，甲池为原电池，其余为电解池。②根据电池中的电极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个金属电极一个碳棒电极；而电解池则一般两个都是惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒电极。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。如图所示：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。如图所示：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。[典例3]

按如图所示装置进行实验,并回答下列问题：

原电池电解池

负

正

阳

有无色气体产生,附近溶液出现红色

减少增加

“串联电池”的解题流程【典例4】

辨清装置，写出电极反应，回答问题甲：(左)铁(____极)______________；石墨(____极)__________________。(右)石墨(____极)_______________；铜(____极)_________________。当右图装置左侧________电极收集到224mL(已换算成标准状况下体积)气体时，右侧________电极增重________g。甲：(左)负Fe－2e－===Fe2＋正2H＋＋2e－===H2↑(右)阴Cu2＋＋2e－===Cu阳Cu－2e－===Cu2＋石墨石墨乙：银电极反应式：_________________；铂电极反应式：_________________。当a、b均为Cu电极时，a电极反应式：__________________；b电极反应式：_________________。电解过程中硫酸铜溶液浓度________(填“变大”“变小”或“不变”)。当a、b均为石墨电极时，a电极反应式：_______________________________________；b电极反应式：_______________________________________。Ag－e－===Ag＋

Ag＋e－===AgCu－2e－===Cu2＋

Cu2＋＋2e－===Cu

不变4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

2Cu2＋＋4e－===2Cu丙：如图装置，A、B中的电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条中心的铂夹；电源有a、b两极。若在A、B中充满KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切断K1，闭合K2、K3，通直流电，则：①写出电源的正、负极，a为_____极，b为_____极。②在湿的Na2SO4溶液滤纸条中心的KMnO4液滴，有什么现象___________________________________。(丙)①负正②紫色向D方向移动，两极有气体产生丙：如图装置，A、B中的电极为多孔的惰性电极；C、D为夹在湿的Na2SO4滤纸条中心的铂夹；电源有a、b两极。若在A、B中充满KO