2024年高考化学一轮复习（人教版） 第7章 第43讲　多池、多室的电化学装置.docx

第43讲　多池、多室的电化学装置
[复****目标]　1.了解串联装置的连接特点，了解离子交换膜的特点及作用。2.掌握多池、多室问题分析的一般方法。3.能熟练用电子守恒、关系式法等进行有关电化学计算。
考点一　多池串联的两大模型及原理分析
1．常见多池串联装置图
模型一　外接电源与电解池的串联(如图)
A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。
模型二　原电池与电解池的串联(如图)
甲、乙两图中，A均为原电池，B均为电解池。
2．二次电池的充电
(1)可充电电池原理示意图
充电时，原电池负极与外接电源负极相连，原电池正极与外接电源正极相连，记作“正接正，负接负”。
(2)可充电电池有充电和放电两个过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。充电、放电不是可逆反应。
(3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反，放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
例：Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2，放电时负极的电极反应式为Fe－2e－＋2OH－
===Fe(OH)2，则充电时阴极的电极反应式为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－。
3．电化学计算的三种方法
如以电路中通过4 mol e－为桥梁可构建以下关系式：
4e－～～
(式中M为金属，n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
1．如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是(　　)
A．该装置工作时，Ag电极上有气体生成
B．甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋
C．甲池和乙池中溶液的pH均减小
D．当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体
答案　C
解析　该装置图中，甲池为燃料电池，其中左边电极为负极，右边电极为正极，乙池为电解池，石墨电极为阳极，Ag电极为阴极，阴极上Cu2＋得电子生成铜，无气体生成，A错误；甲池溶液呈碱性，电极反应式不出现H＋，B错误；根据甲池的总反应式可知有水生成，电解液被稀释，故碱性减弱，pH减小，乙池的总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，电解液酸性增强，pH减小，C正确；3.2 g N2H4的物质的量为0.1 mol，转移电子的物质的量为0.4 mol，产生0.2 mol Cu，质量为12.8 g，D错误。
2．铅酸蓄电池是典型的可充电电池，正、负极是惰性材料，电池总反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：
(1)放电时，正极的电极反应式是__________________。电解液中H2SO4的浓度将变________；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加________ g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成________，B电极上生成________，此时铅酸蓄电池的正、负极的极性将________(填“不变”或“对换”)。
答案　(1)PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O　小　48　(2)Pb　PbO2　对换
解析　(1)根据总反应式可知放电时，正极PbO2得到电子，电极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，负极电极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4；由反应式知放电时消耗H2SO4，则H2SO4浓度变小；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加0.5 mol
×96 g·mol－1＝48 g。(2)若按题图连接，B为阳极，失去电子发生氧化反应，A为阴极，得到电子发生还原反应，B电极上发生的反应为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO，A电极发生的反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO，所以A电极上生成Pb，B电极上生成PbO2，此时铅酸蓄电池的正、负极的极性将对换。
3．在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题。
(1)电源中X为直流电源的________极。
(2)pH变化：A__________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。
(3)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为______