第4章 微专题15 电化学的相关计算-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 人教版（2019）双选

微专题15　电化学的相关计算 优化探究 第四章　化学反应与电能 1.电化学计算的依据 (1)阳极(或负极)失去的电子数=阴极(或正极)得到的电子数。 (2)串联电路中通过各原电池、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.电化学计算的方法 (1)根据电子守恒计算:①用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产 物、相同电量等类型的计算,其依据是电路上转移的电子数相等。②用于混合溶液中电解的分阶段计算。 (2)根据总反应计算:先写出电极反应,再写出总反应,最后根据总反应列比例式计算。 (3)根据关系式计算:根据得失电子守恒的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。 电化学计算时常用的定量关系为4e-~4H+~4OH-~2H2~O2~2Cu~4Ag。 1.如图所示的电解池中,a、b、c、d都是石墨电极,通电一段时间后,a、 b、c、d各电极上生成物的物质的量之比是(　　) A.2∶2∶4∶1 B.1∶1∶2∶1 C.2∶4∶4∶1 D.2∶1∶2∶1 A 串联电路中,各电极单位时间内转移电子数相等。a为阴极,Cu2+得电子生成Cu,b为阳极,Cl-失电子生成Cl2;c为阴极,Ag+得电子生成Ag,d为阳极,OH-失电子生成O2。根据得失电子守恒,四种产物之间的关系为2Cu~2Cl2~4Ag~O2。 2.500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(N)=6 mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到11.2 L气体(标准状况),假定电解后溶液的体积仍为500 mL,下列说法正确的是(　　) A.原混合溶液中c(K+)为2 mol·L-1 B.上述电解过程中共转移8 mol电子 C.电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D.电解后溶液中c(H+)为4 mol·L-1 C 根据题意,阳极反应为4OH--4e-===2H2O+O2↑,阴极反应为Cu2++2e-=== Cu、2H++2e-===H2↑;两极均生成11.2 L气体(标准状况),说明氧气和氢气的物质的量均是0.5 mol,根据阴、阳两极上转移电子数相同可得: 2n(Cu)+2n(H2)=4n(O2),则n(Cu)=×(0.5 mol×4-0.5 mol×2)=0.5 mol,c(Cu2+)==1 mol·L-1;由题给信息可知,混合溶液中c(N)=6 mol·L-1,溶液中c(K+)+2c(Cu2+)=c(N),则c(K+)=4 mol·L-1,故A错误;根据阳极反应,生成11.2 L O2(标准状况)时转移2 mol电子,故B错误;根据分析可知电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol,故C正确;根据电极反应,阳极消耗2 mol OH-,阴极消耗1 mol H+,故电解后溶液中c(H+)==2 mol·L-1,故D错误。 3.(双选)(2024·山东青岛高二检测)电解NaB(OH)4溶液制备H3BO3的原理如图所示,下列叙述错误的是(　　) A.N室发生的电极反应:2H2O-4e-===O2↑+4H+ B.a、c为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜 C.N室中:a%>b% D.理论上每生成1 mol H3BO3,两极室共产 生标准状况下16.8 L气体 AC M室中石墨为阳极,电解时阳极上水失电子生成O2和H+,电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH-,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,以此解答。N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH-,电极反应为2H2O+2e-===H2↑+2OH-,故A错误;原料室中的[B(OH)4]-通过b膜进入产品室、Na+通过c膜进入N室,M室中氢离子通过a膜进入产品室,则a、c为阳离子交换膜,b为阴离子交换膜,故B正确;N室中石墨为阴极,电解时阴极上水得电子生成H2和OH-,原料室中的钠离子通过c膜进入N室,溶液中c(NaOH)增大,所以N室中:a%<b%,故C错误;M、N室电极反应分别为2H2O-4e-===O2↑+4H+、2H2O+2e- === H2↑+2OH-,理论上每生成1 mol 产品,M室生成1 mol H+,转移1 mol电子,N室生成0.5 mol H2,M室生成0.25 mol氧气,两极室共产生标准状况下16.8 L气体,故D正确。 4.如图所示,若电解5 min时,测得铜电极的质量增加2.16 g。回答下列问 题: (1)电源中X极是　　　　(填“正”或“负”)极。 (1)铜电极增重,说明银在铜电极析出,则铜电极为阴极,X为负极。 负 (2)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况)气体,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)= 　　　　　　　　。  0.025 mol·L-1 (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;但B中共收集到224 mL气体,说明还产生112 mL的H2,即全部Cu2+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+已被电解完;由2e-~Cu,可知n(Cu2+)=0.005 mol,则c(CuSO4)==0.025 mol·L-1。 (3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL,电解后溶液中仍有Cl-,则电解后溶液中c(OH-)=　　　　　　　　。  (3)由e-~OH-知,A中生成0.02 mol OH-,则c(OH-)=0.1 mol·L-1。 0.1 mol·L-1 5.如图,某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业的原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中的X为阳离子交换膜。按要求回答相关问题: (1)甲烷燃料电池的负极反应为_________________________________________。  (2)石墨(C)极的电极反应为_________________________________________。  (3)若在标准状况下,有2.24 L氧气参加反应,则乙装置中铁电极上生成气体的体积为　　　　 L;丙装置中阴极析出铜的质量为　　　　 g。  CH4-8e-+10OH-===C+7H2O 2Cl--2e-===Cl2↑ 4.48 12.8 (4)某同学利用甲烷燃料电池设计电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如 图)。若使用硫酸钠溶液作电解质溶液,阳极选用　 　　　作电极。  铁(或Fe) $$