专题突破24 三池（原电池、电解池、电镀池）的辨析比较-【尖子生系列】2023-2024学年高二化学同步重难点专题突破（人教版2019选择性必修1）

2023-2024学年 选择性必修1(人教版2019) 第四章 化学反应与电能 三池的比较和判断 1 比较 原电池 电解池 电镀池 定义(装置特点) 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置 装置特征 无电源，两极材料不同 有电源，两极材料可同可不同 有电源 形成条件 ①活动性不同的两极(连接) ②电解质溶液(两极插入其中并与电极自发反应) ③形成闭合回路 ①两电极连接直流电源 ②两电极插入电解质溶液中 ③形成闭合回路 ①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 ②电镀液必须含有镀层金属的离子 1.原电池、电解池和电镀池的比较 比较 原电池 电解池 电镀池 电极名称 (电极构成) 负极：较活泼金属(电子流出的极) 正极：较不活泼的金属或能导电的非金属(电子流入的极) 阳极：与电源正极相连的极 阴极：与电源负极相连的极 名称同电解池，但有限制条件 阳极：必须是镀层金属 阴极：镀件 电极反应 负极：氧化反应，金属失电子 正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀) 阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或金属电极失电子 阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 阳极：金属电极失电子 阴极：电镀液中阳离子得电子 比较 原电池 电解池 电镀池 电子流向 负极―→正极 电源负极―→阴极电源正极 阳极 (同电解池) 溶液中带电粒子的移动 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 (同电解池) 联系 在两极上都发生氧化反应和还原反应 【典型例题1】最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S 的高效去除。示意图如下所示,其 中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨 烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯 电极区发生反应为: ①EDTA-Fe2+-e-══EDTA-Fe3+ ②2EDTA-Fe3++H2S══ 2H++S+2EDTA-Fe2+ 该装置工作时,下列有关叙述错误的是(　　)。 A.阴极的电极反应:CO2+2H++2e-══CO+H2O B.协同转化总反应:CO2+H2S══CO+H2O+S C.石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低 D.若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性 答案:C 解析:根据图示可知,ZnO@石墨烯电极上发生还原反应,则该电极为阴极,电极反应式为CO2+2H++2e-══CO+H2O,A项正确;根据题干信息及图中两电极上的反应可知,该电化学装置(电解池)中的总反应为CO2+H2S══CO+S+H2O,B项正确;石墨烯作阳极,ZnO@石墨烯作阴极,阳极上的电势应高于阴极上的电势,C项错误;若采用Fe3+/Fe2+取代EDTA-Fe3+/EDTA-Fe2+,溶液需为酸性,否则Fe3+、Fe2+可形成沉淀,且H2S和S不能稳定存在,D项正确。 【典型例题2】四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]常用作电子工业清洗剂,以四甲基氯化铵[(CH3)4NCl]为原料,采用电渗析法合成(CH3)4NOH,其工作原理如图所示(a、b为石墨电极,c、d、e为离子交换膜), 下列说法不正确的是(　　)。 A.N为电源正极 B.制备0.75 mol (CH3)4NOH,a、b两极共产生12.6 L(标准状况)气体 C.c为阳离子交换膜,e为阴离子交换膜 D.b极电极反应式:4OH--4e-══O2↑+2H2O 答案:C 解析:电解后左侧四甲基氢氧化铵[(CH3)4NOH]稀溶液转化为浓溶液,说明a极发生还原反应:2H2O+2e-══H2↑+2OH-,据此判断a为阴极,M为电源负极,N为电源正极,A项正确;b为电解池阳极,电极反应式为4OH--4e-══O2↑+2H2O,制备0.75 mol(CH3)4NOH, 需要阴极产生0.75 mol OH-,转移电子0.75 mol,阴、阳极共生成气体 ×22.4 L=12.6 L,B、D项正确;阴极c(OH-)不断增大,中间原料室的(CH3)4NCl电离出的(CH3)4N+穿过c膜进入左侧阴极室,c膜为阳离子交换膜;原料室的氯化钠稀溶液转化为浓溶液,表明右侧阳极室的钠离子穿过e膜进入原料室,e膜为阳离子交换膜,C项错误。 [提升1]　如图所示： (1)当K1、K2断开时，________片上有气泡产生，生成气体对应的离子方程式为___________________。 (2)仅K1闭合时，________片上有气泡。生成气体对应的反应式为____________________________________。 (3)仅K2闭合时，____