第6章 第5讲 串联电池 电化学的相关计算（Word教参）-【新高考方案】2024高考化学一轮复习（新教材版Ⅱ 新高考）

第5讲 串联电池 电化学的相关计算(综合应用课) 电化学的相关计算是每年高考的必考内容，考查的形式主要是在选择题的某一个或二个选项中出现，考查的内容主要涉及电极的质量变化、产生或消耗气体的体积、电路中转移的电子数。串联电池的题型在近几年的高考中虽出现不多，但通过这种题型的训练可以加深对原电池和电解池原理理解，有助于学生全面融会贯通知识，发展创新思维能力。 1. [双选](2022·山东等级考)设计如图装置回收金属钴。保持细菌所在环境pH稳定，借助其降解乙酸盐生成CO2，将废旧锂离子电池的正极材料LiCoO2(s)转化为Co2＋，工作时保持厌氧环境，并定时将乙室溶液转移至甲室。已知电极材料均为石墨材质，右侧装置为原电池。下列说法正确的是( ) A．装置工作时，甲室溶液pH逐渐增大 B．装置工作一段时间后，乙室应补充盐酸 C．乙室电极反应式为 LiCoO2＋2H2O＋e－===Li＋＋Co2＋＋4OH－ D．若甲室Co2＋减少200 mg，乙室Co2＋增加300 mg，则此时已进行过溶液转移 解析：选BD 电池工作时，左侧为电解池，左侧石墨极为阳极，电极反应式为CH3COO－－8e－＋2H2O===2CO2＋7H＋，H＋移向甲室，溶液pH减小，A错误；对于乙室，正极上LiCoO2得到电子，被还原为Co2＋，同时得到Li＋，其中的O与溶液中的H＋结合生成H2O，因此电池工作一段时间后应该补充盐酸，B正确；电解质溶液为酸性，不可能大量存在OH－，乙室电极反应式为LiCoO2＋e－＋4H＋===Li＋＋Co2＋＋2H2O，C错误；若甲室Co2＋减少200 mg，电子转移物质的量为n(e－)＝×2≈0.006 8 mol ，乙室Co2＋增加300 mg，转移电子的物质的量为n(e－)＝×1≈0.005 1 mol，说明此时已进行过溶液转移，D正确。 2．(2021·天津等级考)如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断错误的是( ) A．a是电源的负极 B．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色 C．随着电解的进行，CuCl2溶液浓度变大 D．当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，至少产生气体336 mL(折合成标准状况下) 解析：选C 通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，说明石墨电极Ⅱ为阳极，则电源b为正极，a为负极，石墨电极Ⅰ为阴极，故A正确；石墨电极Ⅱ为阳极，通电一段时间后，产生氧气和氢离子，所以向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B正确；随着电解的进行，铜离子在阴极得电子生成铜单质，所以CuCl2溶液浓度变小，故C错误；当0.01 mol Fe2O3完全溶解时，消耗氢离子为0.06 mol，根据阳极电极反应式2H2O－4e－===O2＋4H＋，产生氧气为0.015 mol，体积为336 mL (折合成标准状况下)，故D正确。 3．(2021·山东等级考)以KOH溶液为离子导体，分别组成CH3OH­O2、N2H4­O2、(CH3)2NNH2­O2清洁燃料电池，下列说法正确的是( ) A．放电过程中，K＋均向负极移动 B．放电过程中，KOH物质的量均减小 C．消耗等质量燃料，(CH3)2NNH2­O2燃料电池的理论放电量最大 D．消耗1 mol O2时，理论上N2H4­O2燃料电池气体产物的体积在标准状况下为11.2 L 解析：选C 碱性环境下，甲醇燃料电池总反应为2CH3OH＋3O2＋4KOH===2K2CO3＋6H2O；N2H4­O2清洁燃料电池总反应为N2H4＋O2===N2＋2H2O；偏二甲肼[(CH3)2NNH2]中C和N的化合价均为－2价，H元素化合价为＋1价，所以根据氧化还原反应原理可推知其燃料电池的总反应为(CH3)2NNH2＋4O2＋4KOH===2K2CO3＋N2＋6H2O。放电过程为原电池工作原理，所以钾离子均向正极移动，A错误；根据分析可知，N2H4­O2清洁燃料电池的产物为氮气和水，其总反应中未消耗KOH，所以KOH的物质的量不变，其他两种燃料电池根据总反应可知，KOH的物质的量减小，B错误；理论放电量与燃料的物质的量和转移电子数有关，设消耗燃料的质量均为m g，则甲醇、N2H4和(CH3)2NNH2放电量(物质的量表达式)分别是：×6、×4、×16，通过比较可知(CH3)2NNH2理论放电量最大，C正确；根据转移电子数守恒和总反应式可知，消耗1 mol O2生成的氮气的物质的量为1 mol，在标准状况下为22.4 L，D错误。 题型(一) 串联电池 串联电池中原电池、电解池的判断 1．有外接电源的判断方法 则甲为电镀池，乙、丙均为电解池 2．无外接电源的判断方法 (1)直接判断 非常直观明显的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等在