鲁科版高中化学选择性必修第一册第1章化学反应与能量转化微专题1原电池电解池的比较与判定学案
展开微专题1 原电池、电解池的比较与判定
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见学用25页
一、原电池、电解池的比较与判定
微突破
1.原电池、电解池的比较
类型 | 原电池 | 电解池 |
能量转化 | 化学能→电能 | 电能→化学能 |
形成条件 | ①两个活泼性不同的电极②电极插入电解质溶液③形成闭合回路④能自发地发生氧化还原反应 | ①两电极接直流电源②电极插入电解质溶液（或熔融的电解质）③形成闭合回路 |
电极名称 | 负极：较活泼金属正极：较不活泼金属或非金属导体 | 阴极：接电源负极阳极：接电源正极 |
电极反应 | 负极：氧化反应正极：还原反应 | 阴极：还原反应阳极：氧化反应 |
装置判断 | 无外加电源 | 有外加电源 |
电子流向 | 负极 导线 正极 | 电源负极→导线→阴极阳极→导线→电源正极 |
电流方向 | 正极→导线→负极 | 电源正极→导线→阳极阴极→导线→电源负极 |
应用 | 化学电源、金属的防护等 | 电镀、精炼铜、电冶金等 |
实例（总反应） |
2.“串联电池”的解题流程
例 按如图所示装置进行实验,并回答下列问题：
（1）判断装置的名称： 池为 , 池为 。
（2）锌极为 极,电极反应式为 ;铜极为 极,电极反应式为 ;石墨棒 为 极,电极反应式为 ;石墨棒 附近发生的实验现象为 。
（3）当 极析出 气体(标准状况)时,锌的质量 (填“增加”或“减少”) , 溶液的质量 (填“增加”或“减少”) 。
答案：（1）原电池 ; 电解池
（2）负; ; 正 ; ; 阳 ; ; 有无色气体产生,附近溶液出现红色
（3）减少 ; 0.65; 增加 ; 0.01
解析： 池中 放入 溶液中构成原电池, 池中两个电极均为石墨电极,在以 为电源的情况下构成电解池。
池中 为负极, 为正极, 池中 为阳极, 为阴极,阴极区析出 周围 富集,溶液变红,且 ,故电路中转移电子的物质的量为 ,根据得失电子守恒,负极有 溶解,即 的质量减少 ,正极上有 析出,即 溶液增加了 。
微训练
1.如图所示,将两烧杯中电极用导线相连,四个电极分别为 。当闭合开关 后,以下表述正确的是( )
A.电流表指针不发生偏转
B. 两极有 产生
C.甲池 减小,乙池 不变
D. 两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应
答案：
解析：甲池中的 能与 溶液反应,所以甲池为原电池,乙池中的 均不与 溶液反应,乙池为电解池,闭合开关 后,有电流产生,电流表指针发生偏转,A错误;甲池中 为正极,产生 为负极溶解, 作阴极产生 , 作阳极产生 ,B错误;甲池消耗 减小,乙池消耗水, 增大,C错误;
根据电子转移数目相等,可知 两极产生的 体积比为2:1,在一定条件下可以恰好完全反应,D正确。
2.在 三只烧杯中盛放稀硫酸、氯化钠溶液和硝酸银溶液各 。根据下图判断下列说法中正确的是（假设溶液的体积变化忽略不计,两极产物不发生反应）( )
A. 池为电解池
B. 池为原电池
C. 池铜棒上的电极反应式为
D.当 池产生 时, 池溶液中 的浓度为
答案：2.
解析： 和 金属活动性相差最大,所以 池为原电池, 池和 池都是电解池,A、B错误;
池中 是原电池的负极,其电极反应式为 是原电池的正极,其电极反应式为 正确;
池中,石墨1是阳极,电极反应式为 ,石墨2是阴极,电极反应式为 ,消耗 ,所以当 池产生 时,转移电子的物质的量为 , 池中产生的 的物质的量也为 故B池溶液中 错误。
二、离子交换膜在电化学中的综合应用
1.离子交换膜的作用
（1）防止副反应的发生,避免影响所制取产品的纯度;防止引发不安全因素(如在电解饱和食盐水中,利用阳离子交换膜,防止阳极产生的 进入阴极室与氢氧化钠反应,导致所制产品不纯或与阴极产生的 混合发生爆炸)。
（2）用于物质的分离、提纯等。
（3）用于物质的制备。
2.离子交换膜的类型
根据透过的微粒,离子交换膜可以分为多种,在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种。阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过,质子交换膜只允许质子 通过。
3.离子交换膜类型的判断
根据电解质溶液呈电中性的原则,判断膜的类型：
（1）首先写出阴、阳两极上的电极反应,依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。
（2）根据溶液呈电中性,判断出离子移动的方向,从而确定离子交换膜的类型。
4.定量关系
外电路电子转移数=通过隔膜的阴（阳）离子带的负（正）电荷数。
例 制备 也可采用三室膜电解技术,装置如图所示,其中 碱吸收液中含有 和 。阳极的电极反应式为 。电解后, 室的 浓度增大。将该室溶液进行结晶脱水,可得到 。
答案： ;
解析：由题图可知,阳极: ,阴极: 通过阳离子交换膜进入 室与 反应生成 通过阳离子交换膜进入 室形成 室的 浓度增大, 室的 浓度增大。
微训练
1.三室式电渗析法处理含 废水的原理如图所示,采用惰性电极, 均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的 和 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。下列叙述正确的是( )
A.通电后中间隔室的 向正极区迁移,正极区溶液 增大
B.该法在处理含 废水时可以得到 和 产品
C.负极区的电极反应为 负极区溶液 减小
D.当电路中通过 电子时,会有 的 生成
答案：
解析：A项,正极区发生的反应为 ,由于生成 ,正极区溶液中阳离子增多,故中间隔室的 向正极区迁移,正极区溶液的 减小,错误;
B项,负极区发生的反应为 项,阴离子增多,中间隔室的 向负极区迁移,故负极区产生 ,正极区产生 ,正确;
C项,由B项分析可知,负极区产生 ,负极区溶液的 增大,错误;
D项,正极区发生的反应为 ,当电路中通过 电子时,生成 ,错误。
2.（2021河北衡水高二金卷）学习小组设计如图所示装置,进行 和 （假设二者物质的量之比为1:1）的处理并制取硝酸。下列说法正确的是( )
A.ab适宜选用阴离子交换膜
B.该电池工作时,正极区溶液的 减小
C.导线中流过 电子的电量时,有 离子通过交换膜
D.负极的电极反应式为
答案：
解析：由题图可知,左边石墨电极为负极,电极反应式为 ;右边石墨电极为正极,电极反应式为 ,则ab适宜选用阳离子交换膜或质子交换膜,A、D项错误;
该电池工作时, 溶液浓度减小,溶液 不变,B项错误;
由电荷守恒知,导线中流过 电子的电量时,有 通过交换膜,C项正确。
