专题1 微专题2 电化学中多池装置及电解的相关计算-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修1苏教版（河北专版）（教师用书）

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、铜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．电解计算的原则 (1)阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。 (2)串联电路中通过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．有关电解计算的三种常用方法 3．电化学计算中注意的几个等量关系式 (1)当电流通过一个或多个串联的电解池时，它们皆处于同一闭合电路中，所以同一时间内通过的电子的物质的量相等。 (2)常见电化学计算的对应关系： H2～Cl2～O2～Cu～2Ag～2H＋～2OH－ 如电解中析出气体时，在同温同压下析出各气体物质的量之比为n(H2)∶n(Cl2)∶n(O2)＝1∶1∶0.5。 (3)电解混合溶液时要注意电解的阶段性，电极反应式和总反应式，电解产物与转移电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。 4．答题模板 有关电解的计算题解答思路 (1)结合题中某个重要信息，确定阳极或阴极转移电子的物质的量； (2)根据离子放电顺序，写出对应的电极反应式； (3)依据电解过程中转移电子的物质的量相等，进行分析计算，确定电极产物等。 1．某温度下，取一定质量的硫酸铜溶液，用石墨作电极进行电解，当阳极产生标准状况下的气体1.12 L时，CuSO4恰好被完全电解，得密度为1.2 g·cm－3的溶液200 mL，求： (1)电解后所得溶液的pH为________。 (2)电解前所取CuSO4溶液的质量为________。 (3)若要使电解后所得溶液恢复至电解前的原状态，需要加入何种物质(只要求写出一种)，其化学式为________，加入该物质的质量为________g。 解析　惰性电极电解硫酸铜溶液的化学方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑， 得：4n(H＋)＝n(O2)＝2n(Cu)。 阳极产生n(O2)＝0.05 mol， 所以经过计算得： n(H＋)＝0.2 mol，n(Cu)＝0.1 mol，m(O2)＝1.6 g，m(Cu)＝6.4 g，c(H＋)＝1 mol·L－1， 即电解后溶液pH＝0。电解前硫酸铜溶液的质量＝电解后溶液的质量＋析出铜的质量＋逸出氧气的质量＝1.2 g·cm－3×200 mL＋6.4 g＋1.6 g＝248 g。电解产生0.1 mol Cu和0.05 mol O2，加入0.1 mol CuO或0.1 mol CuCO3均可使溶液恢复至原状态。 答案　(1)0　(2)248　(3)CuO(或者CuCO3)　8.0(或者12.4) 2．如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g，试回答： (1)电源中X极是________(填“正”或“负”)极。 (2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，若溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝________。 (3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的pH＝________。(常温下进行) 解析　(1)铜电极质量增加，说明银在铜电极上析出，则铜电极为阴极，X为负极。(2)C中铜电极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子，由4e－～O2可知，B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL(标准状况下)，但B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，说明还有112 mL是H2，即Cu2＋全部在阴极放电后，H＋接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2＋已完全变为Cu单质，由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005 mol，则c(CuSO4)＝0.005 mol÷0.2 L＝0.025 mol/L。 (3)由2KCl＋2H2O2KOH＋H2↑＋Cl2↑知，反应中电子转移的物质的量与生成的氢氧根离子的物质的量相等，所以A中生成0.02 mol OH－，则c(OH－)＝0.1 mol/L，pH＝13。 答案　(1)负　(2)0.025 mol/L　(3)13 学科网（北京）股份有限公司 $$