专题1 第2单元 微专题(二) 电化学中多池装置及电解的相关计算(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学选择性必修1（苏教版2019）

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) 2．二十大报告明确了中国生态文明建设的总基调是推动绿色发展。NO—空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程。已知电极材料均为惰性电极。回答下列问题： (1)甲池在放电过程中的负极反应式为__________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)乙池中通入废气SO2的电极为________极，电池总反应的离子方程式为____________ _______________________________________________________。 (3)b为________离子交换膜(填“阳”或“阴”)。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1盐酸时，M室中溶液的质量变化为________(溶液体积变化忽略不计)。 (4)若在标准状况下，甲池有5.6 L O2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为________。 解析　(1)甲池在放电过程中的负极上一氧化氮失去电子发生氧化反应生成NO，反应为NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋；(2)乙池中通入废气SO2的电极连接电源的正极，为阳极；阳极二氧化硫发生氧化反应生成SO、阴极一氧化氮发生还原反应生成NH，电池总反应为二氧化硫、一氧化氮通电反应生成硫酸铵，离子方程式为5SO2＋2NO＋8H2O2NH＋5SO＋8H＋；(3)丙中阳极上水放电发生氧化反应生成氧气和H＋，H＋从M室通过a膜进入浓缩室；N室中阴离子氯离子向阳极运动，通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸，故b为阴离子交换膜。当浓缩室得到4 L浓度为0.6 mol·L－1盐酸时，迁移过来的氢离子为4 L×(0.6 mol·L－1－0.1 mol·L－1)＝2 mol；2H2O－ 4e－===4H＋＋O2↑，则消耗水1 mol，M室中溶液的质量变化为减少1 mol×18 g/mol＝18 g；(4)乙池中SO2转化为SO、NO转化为NH；若在标准状况下，甲池有5.6 L O2(为0.25 mol)参加反应，根据电子守恒可知，O2～4e－～ 2SO2、O2～4e－～NO，则乙池中处理废气(SO2和NO)共0.7 mol，总体积为15.68 L。 答案　(1)NO＋2H2O－3e－===NO＋4H＋　(2)阳　5SO2＋2NO＋8H2O2NH＋5SO＋8H＋　(3)阴　减小18 g　(4)15.68 L 学科网（北京）股份有限公司 $$