专题1 第二单元 微专题4 电化学中多池装置及电解的相关计算（配套课件）-2021-2022学年高二化学【步步高】学习笔记（苏教版2019选择性第一册）河北

微专题4 电化学中多池装置及电解的相关计算 一、多池装置 1.判断电池类型 (1)有外接电源时，各电池均为电解池。 (2)无外接电源，如燃料电池、铅酸蓄电池在电池中作电源，其他均为电解池。 (3)无外接电源，有活泼性不同的电极的为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的为电解池。 (4)根据电极反应现象判断。 2.常用解题步骤 ↓ ↓ 二、电解的相关计算 1.计算的原则 (1)阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。 (3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。 2.计算的方法 (1)得失电子守恒法计算：用于串联电路、通过阴、阳两极的电量相同等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。 (2)总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 (3)关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。如电路中通过4 mol e－可构建如下关系式： 4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2～4H＋～4OH－～2H2～2Cu～4Ag～ M 阳极产物　　　　　　　 阴极产物 (式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 3.计算的步骤 (1)正确书写电极反应式(要注意阳极材料)。 (2)当溶液中有多种离子共存时，要确定放电离子的先后顺序。 (3)最后根据得失电子守恒进行相关的计算。 例1　以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上生成的气体的物质的量为0.010 mol，则阴极上析出Cu的质量为 A.0.64 g B.1.28 g C.2.56 g D.5.12 g 解析　以惰性电极电解CuSO4溶液，在阳极上氢氧根离子放电生成氧气，阳极电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；在阴极上铜离子得到电子析出金属铜，电极反应式为2Cu2＋＋4e－===2Cu。 根据得失电子守恒得到：O2　～　4e－　～　2Cu 　　　　　　　 0.010 mol　　　　　0.020 mol 所以阴极析出铜的质量m(Cu)＝0.020 mol×64 g·mol－1＝1.28 g，B项正确。 √ 变式1　用石墨电极电解CuSO4溶液一段时间后，向所得溶液中加入0.2 mol Cu(OH)2后，恰好使溶液恢复到电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量为 A.0.4 mol B.0.5 mol C.0.6 mol D.0.8 mol √ 解析　将Cu(OH)2改写为CuO·H2O，根据CuO·H2O知，阳极上OH－放电生成O2，阴极上Cu2＋和H＋放电生成Cu和H2，根据氧原子守恒得n(O2)＝n[Cu(OH)2]＝0.2 mol，则转移电子的物质的量为0.2 mol×4＝0.8 mol，故D正确。 例2　(2020·衡水高二检测)把物质的量均为0.1 mol的CuCl2和H2SO4溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解混合溶液，并收集两电极所生成的气体，通电一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同，则下列叙述正确的是 A.电路中共转移0.6NA个电子 B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 mol C.阴极质量增加3.2 g D.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol·L－1 √ 解析　用石墨作电极电解CuCl2和H2SO4 阴极反应有：Cu2＋＋2e－===Cu、2H＋＋2e－===H2↑ 阳极反应有：2Cl－－2e－===Cl2↑、2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 据题给信息，两极收集的气体在相同条件下体积相同，则据放电顺序0.1 mol CuCl2完全电解，转移电子数为0.2 NA。 设阴极生成氢气为x mol，则阴极共转移电子为(0.2＋2x) mol，阳极生成氧气为(x－0.1) mol， 据两极电子得失守恒：0.2＋2x＝0.2＋4(x－0.1)，解得x＝0.2，故电路中共转移0.6 mol即0.6NA个电子，A正确； 阳极得到的气体中O2为0.1 mol ，B错误； 阴极质量增加0.1 mol×64 g·mol－1＝6.4 g，C错误； 由电解过程可知，电解后溶液体积小于100 mL，则H2SO4浓度一定大于1 mol·L－1，故D错误。 变式2　用石墨作电极电解1 000 mL硝酸钾和硝酸铜的混合溶液，当通电一段时间后，两极都收集到112 mL气体(标准状况)，假定电解后溶液体积仍为1 000 mL，则电解后溶液的c(H＋)为 A.1×10－4 mol·L－1 B.1×10－3 mol·L－1 C.0.01 mol·L－1 D.0.1 mol·L－1 √ 解析　阳极生成氧气0.005 mol，阴极生成氢气0.005 mol。 生成n(H＋)＝(