“多池串聯(lián)型電化學(xué)裝置”的透視

盛凱

有關(guān)多池串聯(lián)型電化學(xué)裝置試題既能考查電化學(xué)的基礎(chǔ)知識，又能考查考生分析問題與解決問題的能力，因而受到各級各類命題專家的青睞。現(xiàn)舉例對“多池串聯(lián)型電化學(xué)裝置”進(jìn)行分析。

一、有外加直流電源型

對于此類題目，因有外加直流電源，則各池均為電解池。

例l （2021屆吉林省公主嶺市高三質(zhì)檢）如圖l所示，a、b是石墨電極，通電一段時間后，b極附近溶液顯紅色。下列說法正確的是（? ? ）。

A.Pt極為陰極，Cu極為陽極

B.b極的電極反應(yīng)式是

2H+ +2e==H2↑

C.電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸增大

D.Pt極上有6.4 g Cu析出時，b極產(chǎn)生2. 24 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體

解析因通電一段時間后，b極附近溶液顯紅色，則b極為電解池的陰極，a極為電解池的陽極，從而可知Pt極為電極的陽極，Cu極為電解池的陰極.A選項錯誤;由上述分析可知，H+在b極得到電子生成H，，則6極的電極反應(yīng)式是：

2H+ +2e ==H2↑B選項正確;電解CuSO4溶液的總化學(xué)方程式為： 則電解過程中CuSO4溶液的pH逐漸減小，C選項錯誤;電解CuSO4溶液時，H2O電離出的OH -在Pt極上失去電子生成H+和O2，則Pt極的電極反應(yīng)式為：

2H2O -4e ==O2↑+4H+從而可知Pt極上不可能有Cu析出，D選項錯誤。所以此題的答案為B選項。

二、電源裝置與電解池組合型

對于此類題目，因電路中有明顯的電源裝置（如燃料電池、蓄電池等），則另外的池為電解池。

例2如圖2所示，其中甲池的總反應(yīng)式為：

2CH3OH +3O2 +4KOH =2K2CO3 +6H2O

下列說法正確的是（? ?）。

A.甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

B.甲池通入CH2OH的電極反應(yīng)式為

CH3OH -6e - +2H2O =CO2' +8H+

C.反應(yīng)一段時間后，向乙池中加入一定量Cu（ OH），固體能使CuSO4溶液恢復(fù)原濃度

D.甲池中消耗280 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）O2，此時丙池中理論上最多產(chǎn)生1. 45 G固體

解析A選項，由題意可知，甲池為甲醇燃料電池，乙池、丙池為電解池。則甲池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，乙、丙池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置.A選項錯誤;B選項，根據(jù)原電池工作原理可知，通入CH30H的一極為負(fù)極，CH3OH在負(fù)極失去電子在堿性條件下生成CO2 -和水，則負(fù)極反應(yīng)式為：由此可知相當(dāng)于有“CuO”析出，根據(jù)“出啥加啥”的原則可知，反應(yīng)一段時間后向乙池中加入一定量CuO或CuCO3固體能使CuSO4溶液恢復(fù)原濃度，C選項錯誤;D選項，甲池中消耗0，的物質(zhì)的量n（O2） =0.28 L÷22.4 L.mol-1=0.0125 mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.0125 mol x4 =0.05 mol.丙池中電解MgC12溶液的總化學(xué)方程式為：

MgCI2+2H2O=通電=Mg（ OH）2↓+Cl2↑+H2 ↑根據(jù)電量守恒原則可知，丙池中理論上生成Mg（OH）2的物質(zhì)的量為0.05 mol÷2 =0. 025 mol，其質(zhì)量為0.025 mol×58 g.mol-l =1. 45 g，D選項正確。所以此題的答案為D選項。

三、原電池與電解池組合型

此類試題實質(zhì)是考查原電池的形成條件和工作原理與電解原理及其應(yīng)用。其解題關(guān)鍵是要判斷出原電池，其余的池均屬于電解池。

例3 燒杯A中盛人0.1 mol.L-1的H：SO4溶液，燒杯B中盛放0.1 mol.L-1的CuCl，溶液（2種溶液均足量），裝置如圖3所示，下列說法不正確的是（? ?）。

A.A池中Fe極質(zhì)量減少.C極有氣體產(chǎn)生

B. A池為電解池.B池為原電池

C.當(dāng)A燒杯中產(chǎn)生0.1 mol氣體時，B燒杯中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量也為0.1 mol

D.經(jīng)過一段時間，B燒杯中溶液的pH增大（不考慮B燒杯中生成的氣體的溶解）

解析 由題意可知.Fe是活潑金屬能與稀硫酸反應(yīng)，根據(jù)原電池的形成條件可知A池為原電池，則B池為電解池.B選項不正確;在A池中，負(fù)極Fe失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2+進(jìn)入溶液.H+在C極上得到電子生成氫氣，則A池中Fe極質(zhì)量減少，C極有氣體產(chǎn)生，A選項正確;由電極反應(yīng)：

2H+ +2e ==H2↑

2Cl - - 2e ==CI2 ↑可知，當(dāng)A燒杯中產(chǎn)生0.1 mol氣體時，B燒杯中產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量也為0.1 mol，C選項正確：燒杯B中電解氯化銅溶液實質(zhì)是電解CuCI：，由于Cu2+濃度減小，水解產(chǎn)生H+的量減小，則經(jīng)過一段時間B燒杯中溶液的pH增大，D選項正確。所以此題的答案為B選項。

例4（2021屆江蘇省揚州市高三調(diào)研）如圖4所示，將兩燒杯中電極用導(dǎo)線相連，4個電極分別為Mg、Al、Pt、C。當(dāng)閉合開關(guān)S后，以下表述正確的是（? ?）。

A.電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B.Al、Pt兩極有H2產(chǎn)生

C.甲池的溶液pH減小，乙池的溶液pH不變

D.Mg、C兩極生成的氣體在一定條件下可以恰好完全反應(yīng)

解析因Al能與NaOH溶液反應(yīng)，根據(jù)原電池的形成條件可知，當(dāng)閉合開關(guān)S后，甲池為原電池，乙池為電解池，則電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A選項錯誤;在甲池，Al是負(fù)極，Al失去電子生成A1O2-和H2O2其電極反應(yīng)式為：

Al - 3e - +40H - =AlO2- +2H2O則Al極無H2產(chǎn)生，B選項錯誤;乙池電解NaOH溶液實質(zhì)是電解水，OH-濃度增大，則乙池pH增大，C選項錯誤：H+在Mg極得到電子生成H2，其電極反應(yīng)式為：

2H+ +2e -=H2↑OH -在C極失去電子生成O：，其電極反應(yīng)式為：

4OH - -4e -=2H2O+ O2 ↑根據(jù)得失電子守恒原則可知，Mg、C兩極生成的H2與O2的體積比為2：1，其在一定條件下可以恰好完全反應(yīng)，D選項正確。所以此題的答案為D選項。

（收稿日期：2022 - 01 - 15）