1、专题讲座五 原电池电解池的综合考查将原电池和电解池结合在一起，综合考查化学反应中的能量变化、氧化还原反应、化学实验和化学计算等知识，是高考试卷中电化学部分的重要题型。该类题目的考查内容通常有以下几个方面：电极的判断、电极反应方程式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动、pH的变化及电解质溶液的恢复、运用电子守恒处理相关数据等。顺利解答该类试题的关键是把握以下三点：(1)透沏理解原电池、电解池的工作原理；(2)准确判断原电池和电解池；(3)灵活利用电子守恒处理数据。【典例1】(2016宜昌模拟)下图是一个乙醇燃料电池工作时的示意图，乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个
2、电极的质量都不减少，请回答下列问题：(1)M电极的材料是_，电极名称是_，加入乙醇的铂电极的电极反应式为_。写出乙池中发生的化学反应的离子方程式_。(2)在此过程中，乙池中某一电极析出金属银4.32 g时，甲池中理论上消耗氧气为_L(标准状况下)；若此时乙池溶液的体积为400 mL，则乙池中溶液的pH为_。(3)常温常压下，1 g C2H5OH燃烧生成CO2和液态H2O时放出29.71 kJ的热量，该反应的热化学方程式为_。【解析】本题考查的是原电池和电解池。(1)碱性乙醇燃料电池，负极：C2H5OH12e16OH=2CO 23 11H2O，总反应为C2H5OH3O24OH=2CO 23 5H
3、2O。乙池中的两个电极一个是石墨电极，一个是铁电极，工作时M、N两个电极的质量都不减少，说明铁电极为电解池阴极，石墨电极为电解池的阳极，则M为铁，N为石墨，阴极：4Ag4e=4Ag；阳极：2H2O4e=4HO2；总反应为4AgNO32H2O=电解 4AgO24HNO3或4Ag2H2O=电解4AgO24H。(2)乙池中某一极析出金属银4.32 g时，此时电子转移4.32108 10.04 mol，理论上消耗氧气0.01 mol，即0.224 L(状况下)，同时产生0.04 mol HNO3，若此时乙池溶液的体积为400 mL，c(H)0.04 mol0.4 L0.1 mol/L，则乙池中溶液的p
4、H为1。【答案】(1)铁 阴极 CH3CH2OH12e16OH=2CO2311H2O 4Ag2H2O=电解4AgO24H(2)0.224 1(3)C2H5OH(l)3O2(g)=2CO2(g)3H2O(l)H1 366.7 kJ/mol【典例2】新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示。回答下列问题：(1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_、_；(2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_；专题讲座五
5、原电池电解池的综合考查(3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_C(法拉第常数F9.65104 Cmol1)，最多能产生的氯气体积为_L(标准状况)。【解析】(1)总反应式为：CH42O22OH=CO233H2O，正极反应式为2O24H2O8e=8OH，则负极反应式由总反应式减正极反应式得到；(2)由图可看出一、二两池为串联的电源，其中甲烷是还原剂，所在电极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol 甲烷氧化失去电子8 mol，电量为896 500 C，因题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个池的甲烷量计量，1 L为1/22.4 mol，可求电量1 L22.4 Lmol1 89.65104Cmol13.45104 C；甲烷失电子是Cl失电子数的8倍，则得到氯气为4 L(CH48Cl4Cl2)。【答案】(1)2O24H2O8e=8OHCH410OH8e=CO23 7H2O(2)H2 2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2(3)3.45104 4