电化学中多池问题的类型及解答要点

宁夏 王开山

电化学中多池问题的类型及解答要点

宁夏 王开山

类型一：原电池型

原电池型是指多池构成原电池。根据电极及电解质溶液分析清楚正负极和电解质溶液中阴阳离子定向移动的方向是关键。

【例1】根据下图，下列判断中正确的是（ ）

A.烧杯a中的溶液pH升高

B.烧杯b中发生氧化反应

答案：A B

A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D.电流计读数为零后，在甲中溶入Fe C l2固定，乙中石墨电极为负极

答案：D

类型二：外接电源电解池型

外接电源电解型是指外接的一个电源电解多个串联在一起的烧杯。每个烧杯中电子转移的数目相等。

【例3】下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为P t电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b＜d。符合上述实验结果的盐溶液是（ ）

选项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：图中整套装置为电解池，两个烧杯为串联，两个烧杯中电子转移的数目相等。根据电解池工作原理，四个选项逐个代入，符合题意的只有D选项。

答案：D

【例4】下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放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，电极均为石墨电极。

（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K2S O4浓度为1 0.4 7%，乙中c电极质量增加。据此回答问题：

①电源的N端为________极。

②电极b上发生的电极反应为_____________。

③列式计算电极b上生成的气体在标准状态下的体积__________________________。

④电极c的质量变化是__________g。

⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：

甲溶液__________________________________________。

乙溶液___________________________________________。

丙溶液___________________________________________。

（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？

解得V＝2.8Lm（C u）＝1 6g

电解甲烧杯相当于电解水，N a OH溶液的浓度会增大，溶液的碱性增强。

电解乙烧杯会生成H2S O4，溶液的酸性增强。

电解丙烧杯相当于电解水，K2S O4溶液的浓度会增大，溶液的酸碱性不变。

电解过程中铜全部析出后，乙烧杯中的溶液为稀硫酸，电解过程还会继续，此时相当于在电解稀硫酸溶液。

⑤电解甲烧杯相当于电解水，N a OH溶液的浓度会增大，溶液的碱性增强

电解乙烧杯会生成H2S O4，溶液的酸性增强

电解丙烧杯相当于电解水，K2S O4溶液的浓度会增大，溶液的酸碱性不变

（2）电解能继续进行。因为当电解过程中铜全部析出后，乙烧杯中的溶液为稀硫酸，此时相当于在电解稀硫酸溶液（实质是电解水）。

类型三：电解外部电解质溶液型

电解外部电解质溶液型是指多个池构成一个电源电解外部的电解质。分析清楚多个池构成电源的正负极是解答这一类试题的关键。

【例5】将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（ ）

A.C u电极上发生还原反应

B.电子沿Z n→a→b→C u路径流动

D.片刻后可观察到滤纸b点变红色

答案：A

类型四：自身电解型

自身电解型是指部分池构成电源电解另外一部分池中的电解质，整套装置为电解池。分析清楚电源的正负极以及电子的数目是解答这一类试题的关键。

【例6】新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示：

回答下列问题：

（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为______、______________。

（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是__________，电解氯化钠溶液的总反应方程式为____________________________。

（3）若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为________（法拉第常数F＝9.6 5×1 04C·m o l－1，列式计算），最多能产生的氯气体积为________L（标准状况）。

根据通入甲烷的量和电子转移的数目可知，理论上通过电解池的电量为

【例7】某同学组装了下图所示的电化学装置，电极Ⅰ为A l，其他均为C u，则（ ）

A.电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ

B.电极Ⅰ发生还原反应

C.电极Ⅱ逐渐溶解

答案：A

解答要点：

（1）通过分析外电路电子的定向移动和内电路离子的定向移动课判断整套多池装置是原电池还是电解池。

（2）在进行分析时要注意：“电子不下水，离子不上岸”的工作原理。如例6中电子的数目不能计算成2L甲烷产生的。

（3）多池装置进行计算时，电子是其中的桥梁，通过电子的数目可搭建起已知量和未知量之间的关系。

（作者单位：宁夏育才中学）