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原電池和電解池相互轉換 張丙堯 說明:本文刊登于《中學生報·高考化學版》第32期 將原電池和電解池結合在一起，綜合考查化學反應中的能量變化、氧化還原反應、化學實驗和化學計算等知識，是高考試卷中電化學部分的重要題型。該類題目的考查內容通常有以下幾個方面：電極的判斷、電極反應方程式的書寫、實驗現象的描述、溶液中離子的移動、pH的變化及電解質溶液的恢復、運用電子守恒處理相關數據等。 考點一：二次電池充放電的考查
例1．（2014廣東模擬
電解質是H2SO4溶液。已知放電時電池反應為：Pb A．K與N相接時，能量由電能轉化為化學能 B．K與N相接時，H＋向負極區(qū)遷移
C．K與M連接時，所用電源的a極為負極
D．K與M相接時，陽極附近的pH逐漸減小
【解析】A、K與N相接時，是原電池，Pb做負極，PbO2做正極，能量變化為化學能轉化為電能，故A錯誤；
例2．【廣東省惠州市2014屆高三4月模擬考試】 A．放電時，CH3OH參與反應的電極為正極
B．放電時，負極電極反應：CH3OH+8OH--6e- C．標況下，通入11.2LO2完全反應有1mol電子轉移 D．充電時電解質溶液的pH逐漸減小
【解析】原電池中還原劑一極做負極，氧化劑一極做正極，A錯；1
變式訓練1: A．Li－Al在電池中作為負極材料，該材料中Li的化合價為＋1價 B．該電池的電池反應式為：2Li＋FeS===Li2S＋Fe C．負極的電極反應式為Al－3e－===Al3＋ D．充電時，陰極發(fā)生的電極反應式為：Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS
變式訓練2：【廣東省肇慶中學2014屆高三11月考】市場上經常見到的標記為Li-ion的電池。它的負極材料是金屬鋰和碳的復合材料（碳作為金屬鋰的載體），電解質為一種能傳導Li+的高分子材料。這種鋰離子電池的電池反應式為： A．放電時，負極的電極反應式：Li-e-=Li+ B．充電時，Li0．85NiO2既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應 C．該電池既能用酸溶液又能用堿溶液作電解質溶液。 D．放電過程中Li+向正極移動
考點二：開關轉化電池變化的考查 例3．（2014惠三模），用如圖裝置實驗，
下列敘述不正確的是 A、K與N連接時，組成原電池裝置
B．K與N連接時，石墨電極產生氣泡 C．K與M連接時，一段時間后溶液的pH增小 D．K與M連接時，石墨電極的反應為：2Cl--2e-==Cl2↑ 【解析】K與N連接時，構成原電池，發(fā)生析氫腐蝕，A、B正確；K與M連接時，電極反應式為陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑，陰極：2H＋＋2e－=H2↑，一段時間后溶液的增大，C項錯誤，D正確。 【答案】C
A．斷開K2，閉合K1時，總反應的離子方程式為：2H++2Cl—Cl2↑+H2↑ B．斷開K2，閉合K1時，石墨電極附近溶液變紅 C．斷開K1，閉合K2時，銅電極上的電極反應為：Cl2+2e—＝2Cl— D．斷開K1，閉合K2時，石墨電極作正極
【解析】斷開K2，閉合K1時，裝置為電解池，兩極均有氣泡產生，表明石墨為陽極，銅為陰極，（若銅為陽極，則銅溶解），反應為2Cl－＋2H2O 【答案】D 變式訓練3:如圖A為直流電源，B為浸透飽和氯化鈉溶液和酚酞試液的濾紙，C為電鍍槽，
接通電路后，發(fā)現B上的c點顯紅色，請?zhí)羁眨?/font> (1)電源A的a為________極； (2)濾紙B上發(fā)生的總化學方程式為___________________________________________。 (3)欲在電鍍槽中實現鐵上鍍鋅，接通K點，則電極e上發(fā)生的反應為________________ ________________________________________________________。 槽中盛放的電鍍液可以是____________________________________________________。 變式訓練4:如下圖裝置，
A、B中電極為多孔的惰性電極；C、D為夾在濕的Na2SO4濾紙條上的鉑夾；電源有a、b兩極。若在A、B中充滿KOH溶液后倒立于KOH溶液的水槽中。切斷K1，閉合K2、K3通直流電，則：
①標出電源的正、負極，a為______極，b為_____極。
③寫出電極反應式：A中_________________，B中__________________。
變式訓練答案與解析 變式訓練1【解析】 在該電池中Li－Al是負極材料，該材料中Li的化合價為0，負極電極反應式為：Li－e－===Li＋，結合題給的正極的反應式可推出總反應式為：2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故B正確，A、C錯誤。D項，充電時，陰極上得電子發(fā)生還原反應，故D項錯誤。 【答案】B
變式訓練2【解析】A、放電時，負極反應：Li-e-═Li+；正極反應：2Li0.35NiO2+e-+Li+═2Li0.85NiO2，故A正確； 【答案】C．
變式訓練3【解析】(1)接通電路后，發(fā)現B上的c點顯紅色，說明c為電解飽和食鹽水的陰極，則電源A的a極為正極；
【答案】(1)正 (3)Zn－2e－===Zn2＋ ZnSO4溶液或ZnCl2溶液 變式訓練4【解析】①切斷K1，合閉K2、K3通直流電，電極A、B及氫氧化鉀溶液構成電解池，根據離子的放電順序，溶液中氫離子、氫氧根離子放電，分別生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣的體積比為2：1，通過圖象知，B極上氣體體積是A極上氣體體積的2倍，所以B極上得氫氣，A極上得到氧氣，所以B極是陰極，A極是陽極，故a是負極，b是正極．②浸有硫酸鈉的濾紙和電極C、D與電源也構成了電解池，因為a是負極，b是正極，所以C是陰極，D是陽極，電解質溶液中的陽離子鉀離子向陰極移動，陰離子高錳酸根離子向陽極移動，所以D極呈紫色；電解質溶液中氫離子和氫氧根離子放電，所以在兩極上都得到氣體．③A極上氫氧根離子失電子生成氧氣和水，電極反應式為4OH--4e=2H2O+O2↑；C極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應式為4H++4e=2H2↑．④切斷K2、K3，合閉K1，電解一段時間后，A、B中均有氣體包圍電極．此裝置構成氫氧燃料原電池，所以有電流通過，電流表的指針移動．
【答案】（1） |
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