一深化点串联电池与膜电池常考题型面面观Word格式.docx

一深化点串联电池与膜电池常考题型面面观Word格式.docx

《一深化点串联电池与膜电池常考题型面面观Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一深化点串联电池与膜电池常考题型面面观Word格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

原电池一般是两种不同的金属电极或一个为金属电极另一个碳棒作电极；

而电解池则一般都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。

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。

如图中，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，如下图。

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。

4．串联装置中的数据处理

原电池和电解池综合装置有关计算的根本依据就是电子转移的守恒，分析时要注意两点：

①串联电路中各支路电流相等；

②并联电路中总电流等于各支路电流之和。

在此基础上分析处理其他各种数据。

上图中，装置甲是原电池，装置乙是电解池，若电路中有0.2mol电子转移，则Zn极溶解6.5g，Cu极上析出H22.24L（标准状况），Pt极上析出Cl20.1mol，C极上析出Cu6.4g。

甲池中H＋被还原，产生H2，负极Zn被氧化生成ZnSO4溶液，pH变大；

乙池中是电解CuCl2溶液，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。

[示例1]　某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则（　　）

A．电流方向：

电极Ⅳ→○→电极Ⅰ

B．电极Ⅰ发生还原反应

C．电极Ⅱ逐渐溶解

D．电极Ⅲ的电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu

[分析]　带盐桥的装置①、②构成原电池，Ⅰ为负极，Ⅱ为正极，装置③为电解池。

A项，电子移动方向：

电极Ⅰ→○→电极Ⅳ，电流方向与电子移动方向相反，正确；

B项，原电池负极在工作中发生氧化反应，错误；

C项，原电池正极上发生还原反应，Cu2＋在电极Ⅱ上得电子，生成铜单质，该电极质量逐渐增大，错误；

D项，电解池中阳极为活性电极时，电极本身被氧化，生成的离子进入溶液中，因为电极Ⅱ为正极，因此电极Ⅲ为电解池的阳极，其电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，错误。

[答案]　A

“离子交换膜”在电化学中的应用

离子交换膜是一种含离子基团的对溶液里的离子具有选择性透过能力的高分子膜，主要依据其离子选择性透过，根据透过的微粒不同分为阳离子交换膜（允许阳离子透过）、阴离子交换膜（允许阴离子透过）和质子交换膜（允许H＋透过）。

离子交换膜在电化学中的应用如下。

角度一　平衡左、右两侧电荷，得到稳定电流

[示例2]　铜、锌原电池装置如下图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。

[分析]　甲池中的电极反应式：

Zn－2e－===Zn2＋，导致甲池中c（Zn2＋）增大，乙池中的电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu，乙池中c（Cu2＋）减小，而该装置中的阳离子交换膜只允许阳离子和分子通过，故要得到稳定的电流，甲池中的Zn2＋通过离子交换膜进入乙池，保持溶液中的电荷平衡，而阴离子并不通过交换膜，所以c（SO）保持不变。

角度二　阻隔某些离子或分子，防止某些副反应的发生

[示例3]　氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制Cl2、H2、NaOH和氯的含氧酸盐等系列化工产品，下图是离子交换膜电解食盐水的示意图，图中离子交换膜只允许阳离子通过，而H2、Cl2分子、阴离子不能通过。

[分析]　阳极区的电极反应式：

2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极区的电极反应式：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，导致阴极区c（OH－）增大，如果没有阳离子交换膜，Na＋向阴极移动而OH－向阳极移动，使得OH－与阳极生成的Cl2发生反应：

Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，从而降低Cl2与NaOH的产量并使烧碱不纯。

另外阳极产生的Cl2与阴极产生的H2混合还可能发生爆炸。

为了解决这些问题，工业上常选用阳离子交换膜，把电解槽隔成了阳极室和阴极室，这种阳离子交换膜只允许溶液中的Na＋和H＋通过，而两边的阴离子、H2和Cl2分子不能通过，故可避免副反应的发生。

角度三　确定电极，制备某些特定产品

[示例4]　用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如下图所示：

[分析]　图中离子移动的方向是Na＋（阳离子）穿过阳离子交换膜向甲池移动，甲池为阴极室，a为阴极；

SO（阴离子）穿过阴离子交换膜向乙池移动，乙池为阳极室，b为阳极，甲池中阴极电极反应式：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，导致阴极区域c（OH－）增大，放置阳离子交换膜可让Na＋向阴极定向移动，从而产生高浓度的NaOH溶液。

乙池中阳极电极反应式：

SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋，阳极室中阴离子交换膜可使SO移向阳极，而发生上述反应，故在阳极区产生高浓度的硫酸。

因此，通过放置这两个离子交换膜实现特定离子移向需要的一极，从而实现特定物质的制备。

角度四　除去污水中的离子，资源再利用

[示例5]　三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na＋和SO可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。

[分析]　

（1）阴极区电极反应式：

2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，阴极区域c（OH－）增大，要维持阴极区的电荷平衡，则两膜中间的Na＋穿过ab膜进入阴极区与OH－结合生成NaOH，故ab膜为阳离子交换膜，同时得到副产品NaOH。

（2）阳极区电极反应式：

2H2O＋4e－===O2↑＋4H＋，阳极区域c（H＋）增大，要维持阳极区的电荷平衡，则两膜中间的SO穿过cd膜进入阳极区，与H＋结合生成H2SO4，故cd膜为阴离子交换膜，同时得到副产品H2SO4。

（3）由于电解过程中两膜中间污水中的Na＋和SO分别穿过交换膜向阴极区和阳极区移动，使得污水中Na＋、SO的浓度减小，从而达到污水处理的目的。

[专项增分集训]　

1．（2018·

郴州一模）乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图所示。

下列说法中正确的是（　　）

A．电池工作时，质子向电池的负极迁移

B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极

C．a极上发生的电极反应是

C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋

D．b极上发生的电极反应是4H＋＋O2＋4e－===2H2O

解析：

选D　原电池中，阳离子向正极移动，所以质子向电池的正极迁移，故A错误；

电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，在该电池中由a极沿导线流向b极，故B错误；

a极上是乙醇失电子发生氧化反应，乙醇被氧化生成CO2和H＋，电极反应式为C2H5OH＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋，故C错误；

b极氧气得到电子被还原，电极反应式为4H＋＋O2＋4e－===2H2O，故D正确。

2．采用电化学法还原CO2是一种使CO2资源化的方法。

如图是利用此法制备ZnC2O4的示意图（电解液不参与反应）。

A．Zn与电源的负极相连

B．ZnC2O4在交换膜右侧生成

C．电解的总反应为2CO2＋ZnZnC2O4

D．通入11.2LCO2时，转移0.5mol电子

选C　电解过程中Zn被氧化，作阳极，所以Zn与电源的正极相连，A错误；

Zn2＋透过阳离子交换膜到达左侧与生成的C2O形成ZnC2O4，B错误；

电解的总反应为2CO2＋ZnZnC2O4，C正确；

没有给出气体所处的温度和压强，D错误。

3．（2018·

武汉部分学校调研）如图所示，甲池的总反应式为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O。

下列说法正确的是（　　）

A．甲池通入CH3OH的电极反应式为

CH3OH＋6e－＋2H2O===CO＋8H＋

B．反应一段时间后，向乙池中加入一定量Cu（OH）2固体，能使CuSO4溶液恢复到原浓度

C．甲池中消耗224mL（标准状况）O2，此时丙池中理论上产生1.16g固体

D．若将乙池电解质溶液换成AgNO3溶液，则可以实现在石墨棒上镀银

选C　甲池通入CH3OH的电极发生氧化反应：

CH3OH－6e－＋8OH－===CO＋6H2O，A项错误；

乙池中石墨作阳极，Ag作阴极，电解总反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，由于CuSO4溶液过量，溶液中减少的是“2Cu＋O2↑”，因此加入CuO或CuCO3能使原溶液恢复到原浓度，B项错误；

丙池中的总反应为MgCl2＋2H2OMg（OH）2↓＋H2↑＋Cl2↑，根据各电极上转移电子数相同，可得关系式：

O2～4e－～2Mg（OH）2，丙池中产生Mg（OH）2固体的质量为×

2×

58g·

mol－1＝1.16g，C项正确；

石墨棒作阳极，Ag作阴极，只能在银极上镀银，D项错误。

4．一种三室微生物电池污水处理系统原理如下图所示，图中有机废水中有机物可用C6H10O5表示。

下列有关说法正确的是（　　）

A．该装置为原电池，b是原电池的负极

B．中间室：

Na＋移向右室，Cl－移向左室，a极区溶液的pH减小

C．b极反应式为2NO－10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O

D．当左室有4.48LCO2（标准状况下）生成时，右室产生N2的物质的量为0.8mol

选B　根据图示信息，装置左侧碳元素化合价升高，所以a为负极，b为正极，A错误；

阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，a极反应式为C6H10O5－24e－＋7H2O===6CO2↑＋24H＋，pH减小，B正确；

b极反应式为2NO＋10e－＋12H＋===N2↑＋6H2O，C错误；

当左室有4.48LCO2（标准状况下）生成时，转移0.8mole－，根据得失电子守恒，右室产生N2的物质的量为mol＝0.08mol，D错误。

5．（2018·

大连重点中学考试）已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO形式存在。

现以AlH2O2燃料电池电解尿素[CO（NH2）2]的碱性溶液制备氢气（电解池中隔膜仅阻止气体通过，c、d均为惰性电极）。

A．燃料电池的总反应为2Al＋3HO===2AlO＋2H2O

B．电解时，Al消耗2.7g，则产生氮气的体积为1.12L

C．电极b是负极，且反应后该电极区pH增大

D．电解过程中，电子的流向：

a―→d，c―→b

选D　AlH2O2燃料电池的总反应为2Al＋3HO===2AlO＋OH－＋H2O，A项错误；

AlAlO、CO（NH2）2N2，根据各电极上转移电子数相等知，每消耗0.1molAl，转移0.3mol电子，生成0.05molN2，在标准状况下氮气的体积为1.12L