1、原电池和电解池“串联”类装置应用“串联”类装置的解题流程【典例】(2020郑州模拟)中国首个空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC),它是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池。如图为RFC工作原理示意图,a、b、c、d均为Pt电极。下列说法正确的是()A.B区的OH-通过隔膜向a电极移动,A区pH增大B.图中右管中的OH-通过隔膜向c电极移动,d电极上发生还原反应C.c是正极,电极上的电极反应为2H+2e-H2D.当有1 mol电子转移时,b电极产生气体Y的体积为11.2 L【解析】选B。B区为阴极区,水电离出的H+放电,OH-向a电极移动,A区水电离出的
2、OH-放电,总反应为电解水,pH不变,A项错误;气体Y为氢气,在c极反应:H2-2e-2H+,气体X是氧气,在d极发生还原反应:O2+4e-+4H+2H2O,所以OH-向c极移动,B项正确,C项错误;D项,没给出气体的状态,错误。假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求,即为理想化。为各装置中的电极编号。下列说法错误的是()A.当K闭合时,甲装置发生吸氧腐蚀,在电路中作电源B.当K断开时,乙装置锌片溶解,有氢气产生C.当K闭合后,整个电路中电子的流动方向为;D.当K闭合后,甲、乙装置中pH变大,丙装置中pH不变【解析】选A。当K闭合时,形成闭合电路,乙中Zn-Cu形成的原电池比
3、甲中Fe-C形成的原电池产生的电压大,甲为电解池,乙为原电池。【加固训练】如图所示装置中,甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5% NaOH溶液、足量CuSO4溶液和100 g 10% K2SO4溶液,电极均为石墨电极。(1)接通电源,一段时间后,测得丙中K2SO4溶液的质量分数为10.47%,乙中c电极质量增加。则电源的N端为_极;电极b上发生的电极反应为_;计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积为_L;电解前后丙中溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)乙装置中如果电解过程中铜全部析出,此时电解能否继续进行:_(填“能”或“不能”),原因是_。【解析】(1)接通电源一段
4、时间后,乙中c电极质量增加,说明c电极表面析出Cu,则该电极为阴极,从而推知M端为电源的负极,N端为电源的正极。电极b为阳极,用惰性电极电解NaOH溶液相当于电解水,阳极上OH-放电生成O2,电极反应式为4OH-4e-O2+2H2O。用惰性电极电解K2SO4溶液相当于电解水,设电解过程中消耗水的质量为x g,据电解前后溶质的质量不变可得:100 g10%=(100-x) g10.47%,解得x=4.5,则电解过程中消耗水的物质的量为=0.25 mol,转移电子的物质的量为0.5 mol,故电极b上生成的O2在标准状况下的体积为V(O2)=0.5 mol22.4 Lmol-1=2.8 L。丙中用惰性电极电解K2SO4溶液相当于电解水,电解过程中c(K2SO4)增大,但溶液的pH不变。(2)当电解过程中铜全部析出时,CuSO4溶液变为H2SO4溶液,继续电解则为电解H2SO4溶液,相当于电解水。答案:(1)正4OH-4e-O2+2H2O2.8不变(2)能CuSO4溶液变为H2SO4溶液,可继续电解H2SO4溶液,相当于电解水
