資源簡介

應(yīng)用課
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
第8課時 多池裝置
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
認(rèn)識原電池和電解池組合裝置，知道多池裝置的特點。
【學(xué)習(xí)活動】
學(xué)習(xí)任務(wù)
目標(biāo)：認(rèn)識原電池和電解池組合裝置，知道多池裝置的特點。 任務(wù)1：1.模擬電解原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，實驗裝置如圖所示，裝置閉合電鍵K時，電流表的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 ①哪個裝置是原電池？哪個裝置是電解池？ 參考答案：甲、乙構(gòu)成原電池，丙是電解池。 ②a、b、c、d電極名稱分別是什么？ 參考答案：a是負(fù)極，b是正極，c是陽極，d是陰極。 ③若模擬氯堿工業(yè)生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？ 參考答案：c電極用Pt或石墨，d電極用鐵絲(導(dǎo)體均可)，X溶液為飽和食鹽水。 ④若模擬電鍍生產(chǎn)，在鐵件上鍍一層金屬銀，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？電極反應(yīng)式如何書寫？ 參考答案：c電極用Ag，d電極用Fe，X溶液為AgNO3溶液；陽極：Ag－e－===Ag＋，陰極：Ag＋＋e－===Ag。 ⑤若模擬電解精煉銅，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？ 參考答案：c電極用粗銅，d電極用純銅，X溶液為CuSO4溶液。 2.在如圖中，甲燒杯中盛有100 mL 0.50 mol·L－1AgNO3溶液，乙燒杯中盛有100 mL 0.25 mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均為質(zhì)量相同的石墨電極，如果電解一段時間后，發(fā)現(xiàn)A極比C極重1.9 g。 甲　　　　　乙 ①發(fā)現(xiàn)A極比C極重，說明A極和C極上分別析出什么物質(zhì)？說明電源E為正極還是負(fù)極？ 參考答案：A極比C極重，說明A極上有Ag析出，說明電源E是負(fù)極，則C極為陰極，C極上有銅析出。 ②A極比C極重1.9 g，則A極上析出單質(zhì)的質(zhì)量為多少？C極上析出單質(zhì)的質(zhì)量為多少？ 參考答案：設(shè)A極析出的Ag為x mol，則對應(yīng)析出的銅為 mol(電子守恒)，即得108x－64×＝1.9，x＝0.025，則析出Ag的質(zhì)量為2.7 g，析出銅的質(zhì)量為0.8 g。 ③寫出B極的電極反應(yīng)式；計算B極析出氣體的體積是多少(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 參考答案：B極的電極反應(yīng)式： 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；根據(jù)題意可知，該過程轉(zhuǎn)移0.025 mol電子，則B極生成O2的體積V＝22.4 L/mol× mol＝0.14 L。 【方法導(dǎo)引】 多池串聯(lián)裝置中（無外接直流電源）電池類型的判斷方法 （1）直接判斷 非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖：A為原電池，B為電解池。 （2）根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷： 原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個金屬電極和一個碳棒電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖：B為原電池，A為電解池。 （3）根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷 在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖，若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極，甲是電解池，A是陽極，B是陰極。 【針對訓(xùn)練1】某化學(xué)課外活動小組擬用鉛蓄電池為直流電源，進行電絮凝凈水的實驗探究，設(shè)計的實驗裝置如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．X電極質(zhì)量減輕，Y電極質(zhì)量增加 B．電解池陽極上被氧化的還原劑有Al和H2O C．電解池的總反應(yīng)為2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ D．每消耗103.5gPb，理論上電解池陰極上有1molH2生成 答案：B 解析：據(jù)圖可知電解池中，鋁電極失電子作陽極，電極反應(yīng)為：2Al-6e-=2Al3+，在鋁表面有氧氣產(chǎn)生，說明有部分氫氧根離子放電，鐵電極上水得電子作陰極，電極反應(yīng)為：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-，鉛蓄電池中X與陰極鐵相連，作負(fù)極，負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb+SO42--2e-=PbSO4，Y與陽極鋁相連，作正極，電極反應(yīng)為PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，串聯(lián)電路中各電極轉(zhuǎn)移電子相等，據(jù)此分析解答。A．蓄電池中兩電極都生成硫酸鉛，因此兩個電極的質(zhì)量都增加，A錯誤；B．鋁電極失電子作陽極，電極反應(yīng)為：2Al-6e-=2Al3+，在鋁表面有氧氣產(chǎn)生，說明有部分氫氧根離子放電，OH-是水電離產(chǎn)生，說明電解池陽極上被氧化的還原劑有Al和H2O，B正確；C．陽極鋁電極反應(yīng)為：2Al-6e-=2Al3+，陰極鐵電極電極反應(yīng)為6H2O+6e-=3H2↑+6OH-，總反應(yīng)為2Al+6H2O2Al(OH)3(膠體)+3H2↑，在鋁的表面有氧氣產(chǎn)生，說明還存在電解水的過程：2H2OO2↑+2H2↑，C錯誤；D．n(Pb)==0.5mol，Pb是+2價的金屬，反應(yīng)的Pb的物質(zhì)的量是0.5mol，則反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.5mol×2=1mol，根據(jù)串聯(lián)電路中電子轉(zhuǎn)移守恒，則電解池的陰極上反應(yīng)產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量是0.5mol，D錯誤；故合理選項是B。 【針對訓(xùn)練2】H2S轉(zhuǎn)化是環(huán)保和資源利用的研究課題。將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖裝置，可以回收單質(zhì)硫，甲為二甲醚(CH3OCH3)－空氣燃料電池。下列推斷正確的是(　　) A．Y極充入二甲醚 B．電子移動方向：X→W→溶液→Z→Y C．電解后，乙裝置右池中c(NaOH)減小 D．Z極反應(yīng)式為S2－－2e－===S 答案：D 解析：據(jù)圖分析甲為原電池，乙為電解池，電解池右側(cè)有H2產(chǎn)生，則W極為陰極，Z極作陽極，連接的Y極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)，所以Y極應(yīng)充入氧氣，A項錯誤；電子不進入溶液，B項錯誤；乙裝置右池中發(fā)生電極反應(yīng)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，氫氧化鈉溶液濃度增大，C項錯誤；Z極電極反應(yīng)為S2－－2e－===S，D項正確。 【針對訓(xùn)練3】認(rèn)真觀察下列裝置，下列說法錯誤的是(　　) A．裝置B中PbO2上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O B．裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ C．若在裝置D中生成0.2 mol Fe(OH)3，則消耗水的物質(zhì)的量共為0.5 mol D．若裝置E的目的是在Cu材料上鍍銀，則極板M的材料為Ag 答案：D 解析：裝置B和C之間通過鹽橋連接，形成原電池，PbO2作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O，A正確；裝置A為電解池，Cu電極為陽極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，Pt電極為陰極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，故裝置A中總反應(yīng)為Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑，B正確；裝置D中石墨為陰極，電極反應(yīng)式為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，F(xiàn)e電極為陽極，電極反應(yīng)式為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2↓，隨后被氧化生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故裝置D中生成0.2 mol Fe(OH)3時，消耗水的物質(zhì)的量為0.4 mol＋0.1 mol＝0.5 mol，C正確；裝置E中極板M為陰極，在Cu材料上鍍銀，應(yīng)將Cu材料作陰極，Ag材料作陽極，AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液，故極板M的材料應(yīng)為Cu，D錯誤。 【針對訓(xùn)練4】鈦被譽為第三金屬,廣泛用于航天航空等領(lǐng)域。硼化釩(VB2)—空氣電池的放電反應(yīng)為4VB2+11O2==4B2O3+2V2O5,以該電池為電源制備鈦的裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．電解過程中,OH-由陰離子交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移 B．Pt極反應(yīng)式為2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O C．電解過程中，銅極附近電解質(zhì)溶液的pH減小 D．若石墨極只收集到4.48 L Cl2氣體，則理論上制備4.8 g Ti 答案：B 解析：由裝置圖知,銅極為正極,電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O=4OH-,鉑為負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)式為2VB2-22e-+22OH-=V2O5+2B2O3+11H2O,負(fù)極反應(yīng)消耗OH-,OH-由交換膜左側(cè)向右側(cè)遷移,A項錯誤,B項正確;銅極生成OH-,遷移需要一定時間,銅極附近電解質(zhì)溶液pH增大,C項錯誤;沒有指明氯氣是否處于“標(biāo)準(zhǔn)狀況”,不能根據(jù)摩爾體積22.4 L·mol-1計算,D項錯誤。 【針對訓(xùn)練5】某同學(xué)設(shè)計一個燃料電池(如圖所示)，目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。 甲　 　　 乙　　 　　丙 根據(jù)要求回答相關(guān)問題： (1)通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負(fù)極”)，該電極反應(yīng)式為 _______________________________________________________________。 (2)石墨電極為________(填“陽極”或“陰極”)，反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，________(填“鐵極”或“石墨極”)區(qū)的溶液先變紅。 (3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時間，硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。精銅電極上的電極反應(yīng)式為________________________。 參考答案：(1)負(fù)極　H2－2e－＋2OH－===2H2O (2)陽極　鐵極　 (3)減小　Cu2＋＋2e－===Cu 解析：(1)通入氫氣的電極為負(fù)極，電解質(zhì)溶液是堿性的，該電極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)石墨電極與電源的正極連接，石墨電極為陽極，反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，溶液中的H＋在陰極(Fe電極)放電，破壞了附近的水的電離平衡，該區(qū)域的溶液顯堿性，因此鐵極的溶液先變紅。(3)粗銅中比銅活動性強的金屬失去電子被氧化，溶液中的銅離子得到電子被還原，因此硫酸銅溶液濃度將減小；精銅電極上的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。
2應(yīng)用課
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
第8課時 多池裝置
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
認(rèn)識原電池和電解池組合裝置，知道多池裝置的特點。
【學(xué)習(xí)活動】
學(xué)習(xí)任務(wù)
目標(biāo)：認(rèn)識原電池和電解池組合裝置，知道多池裝置的特點。 任務(wù)1：1.模擬電解原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用，實驗裝置如圖所示，裝置閉合電鍵K時，電流表的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 ①哪個裝置是原電池？哪個裝置是電解池？ ②a、b、c、d電極名稱分別是什么？ ③若模擬氯堿工業(yè)生產(chǎn)燒堿、氯氣和氫氣，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？ ④若模擬電鍍生產(chǎn)，在鐵件上鍍一層金屬銀，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？電極反應(yīng)式如何書寫？ ⑤若模擬電解精煉銅，如何選用電極材料和電解質(zhì)溶液？ 2.在如圖中，甲燒杯中盛有100 mL 0.50 mol·L－1AgNO3溶液，乙燒杯中盛有100 mL 0.25 mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均為質(zhì)量相同的石墨電極，如果電解一段時間后，發(fā)現(xiàn)A極比C極重1.9 g。 甲　　　　　乙 ①發(fā)現(xiàn)A極比C極重，說明A極和C極上分別析出什么物質(zhì)？說明電源E為正極還是負(fù)極？ ②A極比C極重1.9 g，則A極上析出單質(zhì)的質(zhì)量為多少？C極上析出單質(zhì)的質(zhì)量為多少？ ③寫出B極的電極反應(yīng)式；計算B極析出氣體的體積是多少(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 【方法導(dǎo)引】 多池串聯(lián)裝置中（無外接直流電源）電池類型的判斷方法 （1）直接判斷 非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，則其他裝置為電解池。如圖：A為原電池，B為電解池。 （2）根據(jù)電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液判斷： 原電池一般是兩種不同的金屬電極或一個金屬電極和一個碳棒電極；而電解池則一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒電極。原電池中的電極材料和電解質(zhì)溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如圖：B為原電池，A為電解池。 （3）根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷 在某些裝置中根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型。如圖，若C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，則乙是原電池，D是正極，C是負(fù)極，甲是電解池，A是陽極，B是陰極。 【針對訓(xùn)練1】某化學(xué)課外活動小組擬用鉛蓄電池為直流電源，進行電絮凝凈水的實驗探究，設(shè)計的實驗裝置如圖所示，下列敘述正確的是(　　) A．X電極質(zhì)量減輕，Y電極質(zhì)量增加 B．電解池陽極上被氧化的還原劑有Al和H2O C．電解池的總反應(yīng)為2Al＋6H2O2Al(OH)3＋3H2↑ D．每消耗103.5gPb，理論上電解池陰極上有1molH2生成 【針對訓(xùn)練2】H2S轉(zhuǎn)化是環(huán)保和資源利用的研究課題。將燒堿吸收H2S后的溶液加入如圖裝置，可以回收單質(zhì)硫，甲為二甲醚(CH3OCH3)－空氣燃料電池。下列推斷正確的是(　　) A．Y極充入二甲醚 B．電子移動方向：X→W→溶液→Z→Y C．電解后，乙裝置右池中c(NaOH)減小 D．Z極反應(yīng)式為S2－－2e－===S 【針對訓(xùn)練3】認(rèn)真觀察下列裝置，下列說法錯誤的是(　　) A．裝置B中PbO2上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O B．裝置A中總反應(yīng)的離子方程式為：Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ C．若在裝置D中生成0.2 mol Fe(OH)3，則消耗水的物質(zhì)的量共為0.5 mol D．若裝置E的目的是在Cu材料上鍍銀，則極板M的材料為Ag 【針對訓(xùn)練4】鈦被譽為第三金屬,廣泛用于航天航空等領(lǐng)域。硼化釩(VB2)—空氣電池的放電反應(yīng)為4VB2+11O2==4B2O3+2V2O5,以該電池為電源制備鈦的裝置如圖所示。下列說法正確的是(　　) A．電解過程中,OH-由陰離子交換膜右側(cè)向左側(cè)遷移 B．Pt極反應(yīng)式為2VB2+22OH--22e-===V2O5+2B2O3+11H2O C．電解過程中，銅極附近電解質(zhì)溶液的pH減小 D．若石墨極只收集到4.48 L Cl2氣體，則理論上制備4.8 g Ti 【針對訓(xùn)練5】某同學(xué)設(shè)計一個燃料電池(如圖所示)，目的是探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理，其中乙裝置中X為陽離子交換膜。 甲　 　　 乙　　 　　丙 根據(jù)要求回答相關(guān)問題： (1)通入氫氣的電極為________(填“正極”或“負(fù)極”)，該電極反應(yīng)式為 _______________________________________________________________。 (2)石墨電極為________(填“陽極”或“陰極”)，反應(yīng)一段時間后，在乙裝置中滴入酚酞溶液，________(填“鐵極”或“石墨極”)區(qū)的溶液先變紅。 (3)如果粗銅中含有鋅、銀等雜質(zhì)，丙裝置中反應(yīng)一段時間，硫酸銅溶液濃度將________(填“增大”“減小”或“不變”)。精銅電極上的電極反應(yīng)式為________________________。
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