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专题串联电路中各类电化学装置的工作原理
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。注重考查学生对知识的迁移能力、灵活应用能力、运用化学用语的能力。
解答该类试题时电池种类的判断是关键,整个电路中各个电池工作时电子守恒,是数据处理的法宝。

(1)直接判断:非常直观明显的装置,如燃料电池、铅蓄电池等在电路中,则其他装置为电解池。如下图:A为原电池,B为电解池。
(2)根据电池中的电极材料和电解质溶液判断
原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极一个碳棒做电极;而电解池则一般都是两个惰性电极,如两个铂电极或两个碳棒。原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应,电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图:B为原电池,A为电解池。
(3)根据电极反应现象判断
在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极,并由此判断电池类型,如图:
若C极溶解,D极上析出Cu,B极附近溶液变红,A极上放出黄绿色气体,则可知乙是原电池,D是正极,C是负极;甲是电解池,A是阳极,B是阴极。B、D极发生还原反应,A、C极发生氧化反应。

原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据就是电子转移的守恒,分析时要注意两点:(1)串联电路中各支路电流相等;(2)并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。如图所示:图中装置甲是原电池,乙是电解池, mol电子转移, g,Cu极上析出H2 L(标准状况),Pt极上析出Cl2 mol,C极上析出Cu g。甲池中H+被还原,生成ZnSO4,溶液pH变大;乙池中是电解CuCl2,由于Cu2+浓度的减小使溶液pH微弱增大,电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。
[典例1] (2013年北京西城检测)如下图所示,某同学设计一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。
根据要求回答相关问题:
(1)通入氧气的电极为________(填“正极”或“负极”),写出负极的电极反应式________________________________________________________________________。
(2)铁电极为________(填“阳极”或“阴极”),石墨电极(C)的电极反应式为________________________________________________________________________。
(3)反应一段时间后,乙装置中生成氢氧化钠主要在________(填“铁极”或“石墨极”)区,简述理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)如果粗铜中含有锌、银等杂质,丙装置中阳极上电极反应式为________________________________,反应一段时间,硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)若在标准状况下, L氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成的气体的分子数为________;丙装置中阴极析出铜的质量为________。
[典例2] 如图所示,下列叙述正确的是( )
,发生还原反应
,发生氧化反应