第4章 微专题5 原电池和电解池的综合应用（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中化学 选择性必修1（人教版2019 不定项版）

微专题5　原电池和电解池的综合应用 [对应学生用书P121] 1．原电池和电解池的集合体——二次电池 突破二次电池及分析类题的思维模型如下： 【例1】 (2023·广州高二质检)锌­空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池示意图如下，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，空气中的O2转化为OH－。下列说法正确的是(　　) A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动 B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小 C．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气1 mol D．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D　解析：充电时，阳离子向阴极移动，A错误；充电时， Zn(OH)转化成锌和氢氧根离子，故溶液中的c(OH－)增大，B错误；放电时，每消耗1 mol氧气生成OH－，转移4 mol电子，C错误；放电时，锌作负极，从图分析，锌失去电子生成Zn(OH)，电极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)，D正确。 2．原电池和电解池的串联装置 要先分析电化学装置图，确定每个装置是原电池还是电解池，再结合原电池原理和电解原理进行分析、判断。分析电池串联问题的思维流程如下： 【例2】 (2023·运城高二调研)利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2，装置如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a极反应：CH4＋4O2－＋8e－===CO2＋2H2O B．A、C膜均为阳离子交换膜，B膜为阴离子交换膜 C．该装置开始工作时即可得到产物H2和O2 D．a极上通入2.24 L甲烷(标准状况)，阳极室Ca2＋减少0.8 mol B　解析：a极上甲烷发生氧化反应生成CO2，电极反应式为CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O，A错误；阳极室的Ca2＋通过A膜进入产品室，原料室的H2PO通过B膜进入产品室，原料室的Na＋通过C膜进入阴极室，产品室中可制得Ca(H2PO4)2，B正确；阳极为氯离子放电，电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，该装置开始工作时即可得到产物H2和Cl2，C错误；左侧为原电池，右侧为电解池，构成闭合回路，原电池释放的电子，等于电解池通过的电子，a极上通入标准状况下2.24 L甲烷，n(CH4)＝0.1 mol，CH4～CO2～8e－，根据电荷守恒电解液中离子移动与电子相当，阴离子向阳极移动，原料室H2PO向阳极移动，通过B膜进入产品室减少0.8 mol，阳极室Ca2＋减少0.4 mol，D错误。 1．(2023·泉州高二质检)我国某科研团队设计了一种新型能量存储/转化装置(如图所示)。闭合K2、断开K1时，制氢并储能；断开K2、闭合K1时，供电。下列说法错误的是(　　) A．制氢时，X电极发生氧化反应 B．制氢时，右侧溶液中的K＋向Pt电极移动 C．供电时，左侧溶液中的K＋向Zn电极移动 D．供电时，X电极的电极反应式为NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－ C　解析：闭合K2、断开K1制氢时，为电解池，Pt电极上产生氢气为还原反应，Pt为阴极，X电极为阳极；断开K2、闭合K1供电时，为原电池，Zn失去电子被氧化，为负极，X电极为正极。制氢时，X电极Ni(OH)2中Ni元素化合价升高，发生氧化反应，A正确；电解池中阳离子移向阴极，则制氢时右侧溶液中的K＋向Pt电极移动，B正确；原电池中阳离子移向正极，则供电时左侧溶液中的K＋向X电极移动，C错误； 供电时，X电极发生还原反应，电极反应式为NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－，D正确。 2．(2023·张家口高二质检)氢氧化锂(LiOH)可用作光谱分析的展开剂、润滑油，某兴趣小组利用三室电解法制备氢氧化锂，同时得到重要工业原料硫酸，其工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a为负极 B．N为阳离子交换膜 C．石墨电极Ⅱ的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ D．制备2.4 g氢氧化锂，理论上生成气体A 1.12 L(标准状况下) B　解析：石墨电极Ⅰ极导出的是硫酸，则Ⅰ极应为水电离出的OH－放电，则石墨电极Ⅰ极为阳极，应与电源正极相连，A错误；LiOH从最右侧导出，则Li＋需通过N进入最右侧，故N为阳离子交换膜，B正确；石墨电极Ⅱ极导出的是LiOH溶液，则石墨电极Ⅱ极是水电离出的氢离子放电生成氢气，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，C错误；制备2.4 g LiOH，n(OH－)＝＝0.1 mol，阴极电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，气体B 为 H2，则n(H2)＝0.05 mol，气体A为O2，根据电子守恒可知n(O2)＝n(H2)＝0.025 mol，其在标准状况下的体积V(O2)＝0.025 mol×22.4 L/mol＝0.56 L