4.2.3 电解池的定量计算-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修1）

该高中化学课件聚焦电解池定量计算，核心涵盖电子守恒法与关系式法，围绕两极产物量、溶液pH等计算内容，承接电解池原理，通过单一及多电解池实例，搭建从定性到定量的学习支架。 其亮点是以科学思维为核心，通过电子守恒法（如例1用两极电子转移算CuSO4浓度）和关系式法构建模型，培养证据推理能力。课堂检测结合真实问题，提升学生解题能力，为教师提供系统案例，助力高效教学。

第一章 化学反应的热效应 第四章 化学反应与电能 第二节 电解池 本节重点 离电子守恒法和关系式法 第3课时 电解池的定量计算 1 1、常见计算内容 (1)两极产物的量（如：固体质量、产生气体体积）计算； (2)溶液的pH计算或物质的量浓度等； (3)相对原子质量的计算和阿伏伽德罗常数测定的计算； (4)产物的量与电荷量关系的相互计算。 2、常用计算方法 涉及电化学的计算题，可依据电子得失守恒原理，通过“转移电子数相等”之桥，寻找关系式进行计算。 提示　通过4 mol e－为桥可构建如下关系式： 4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2～4H＋ 　　　　 阳极产物 4e－ ～ 4OH－～2H2～2Cu～4Ag～4/nM 　 阴极产物 说明：M为金属，n为其化合价。 当然，也可根据电解池总反应式列比例式求解。 该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 1、单一溶质的电解 例1.用铂电极电解CuSO4溶液500mL,当阴极质量恰好不再增加时，标准状况下阳极产生11.2L的气体，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为（ ） A.0.5mol/L B.1.0mol/L C.1.5mol/L D.2mol/L D 阴极： 2Cu2++4e- =2Cu 2mol 1moL 阳极： 4OH - - 4e- = 2H2O+O2 ↑ 2mol 0.5mol C (Cu2+)=1mol/0.5L=2mol/L 主题1:单一电解池的计算 1、单一溶质的电解 例2.用铂电极电解CuSO4溶液500mL,经过一段时间后，标准状况下两极均产生11.2L的气体，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为（ ） A.0.5mol/L B.0.8mol/L C.1.0mol/L D.1.5mol/L C 阴极： (开始) Cu2++2e- =Cu 2H++ 2e-=H2 ↑ （Cu2+完全放电后） 阳极： 4OH - - 4e- = 2H2O+O2 ↑ 0.5mol n(Cu2+)= 0.5mol 2mol 0.5mol 1mol 1mol 0.5mol C(CuSO4)= 0.5mol/0.5L=1.0mol/L 主题1:单一电解池的计算 1、单一溶质的电解 例3.用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH值从6.0变为3.0时,设电解时阴极没有氢气析出，且不考虑体积变化，电极上应析出的银的质量是：（ ） A．27mg　B．54mg　 C．108mg　D．216mg B 溶液酸性,生成了H+,C(H+)增大了0.001mol/L 生成n(H+)=0.5L × 0.001mol/L=5 × 10 - 4mol 阴极： 4Ag++4e- =4Ag 阳极： 2H2O - 4e- =O2 ↑ + 4H+ 5 × 10 - 4mol 5 × 10 - 4mol 5×10 - 4moL 5 × 10 - 4mol n(Ag)= 5×10-4mol 主题1:单一电解池的计算 1、单一溶质的电解 例4.用惰性电极电解2L饱和氯化钠溶液,经过一段时间以后,电解液的pH上升至13（不考虑溶液体积变化），则电解过程中两极上共产生的气体在标准状况下体积为：（ ） A．2.24L　B．4.48L　C．1.12L D．11.2L B 溶液碱性，生成了OH-，C(OH-)增大至0.1mol/L 生成n(OH-)=2L × 0.1mol/L=0.2mol 阴极： 2H2O - 2e- =H2 ↑ + 2OH- 阳极： 2Cl- - 2e- =Cl2 ↑ 0.2mol 0.1moL 0.2mol 0.2mol 0.1mol H2 和Cl2共0.2mol，即标准状况下为4.48L 主题1:单一电解池的计算 1、单一溶质的电解 思维模式建立 溶液酸性 n生成(H+) =n(e -) 溶液碱性 n生成(OH-) =n(e -) 主题1:单一电解池的计算 2、混合溶质的电解 例1.用铂电极电解NaCl和CuSO4溶液，当电路通过4mol电子时，在阴阳两极都产生了1.4mol的气体，电解后溶液的体积为4L，则电解后溶液的pH为 ( ) A、14 B、13 C、2 D、1 B 阴极： (开始) Cu2++2e- =Cu 2H2O+ 2e-=H2 ↑ + 2OH-（Cu2+完全放电后） 阳极： 2Cl— - 2e - = Cl2↑ 2H2O - 4e- = O2 ↑ + 4H+ 1.4mol 2.8mol xmol ymol 2xmol 4ymol x+y = 1.4 2x+4y = 4 0.8mol 0.6mol 2.4mol 因为电解生成的OH - 多于H+，溶液显碱性。 n(OH-)=2.8mol-2.4mol=0.4mol C(OH-)=0.1mol/L pH=13 主题1:单一电解池的计算 2、混合溶质的电解 例2.将0.2molAgNO3 、0.4molCu(NO3)2 、 0.6molKCl溶于水，配成100ml的溶液，用石墨做电极电解一段时间后，在一极析出0.3molCu，此时在另一极收集到气体体积为（标况）( ) A. 4.48L B. 5.6L C. 6.72L D. 7.84L B (3)在H2O中加入等物质的量的Ag＋、Na＋、Ba2＋、NO3-、SO42-、Cl－，该溶液在惰性电极的电解槽中通电片刻后，氧化产物和还原产物的质量比是 (　　) A．1∶8　 B．8∶1　　 C．35.5∶108　 D．108∶35.5 B 主题1:单一电解池的计算 3、非惰性电极做阳极的电解 例1.用质量均为100g的铜做电极，电解AgNO3 溶液，一段时间后，两电极质量相差28g,此时两电极质量分别为：（ ） A. 阳极93.6g 阴极121.6g B.阳极100g 阴极128g C.阳极91.0g 阴极119.0g D.阳极86.0g 阴极114.0g A Cu ＋ 2Ag+ ＝ Cu2+ ＋ 2Ag 64…………………………216 阳极每溶解64g铜，质量差280g 216g＋64g＝280g 现差28g，所以溶解了6.4g铜。 阳极质量为：100g－6.4g＝93.6g 阴极质量为：100g+21.6g＝121.6g 主题1:单一电解池的计算 1、多个电解池串联的计算 每个电解池单独分析、单独计算，与单池的计算相同 。 (1)有电解装置如图所示.图中A装置盛1L 2mol/L AgNO3溶液。通电后,润湿的淀粉KI试纸的C端变蓝色,电解一段时间后试回答: ①E极名称为___． ②A中发生反应的化学方程式为___． ③在B中观察到的现象是___． 阳 阴 - + 阳 阴 阳 阴 负极 4AgNO3+2H2O=4Ag+O2↑+4HNO3 通电 Cu电极变细，Cu电极附近溶液显蓝色，下部有蓝色沉淀生成，石墨电极处产生气泡 主题1:单一电解池的计算 (1)有电解装置如图所示.图中A装置盛1L 2mol/L AgNO3溶液。通电后,润湿的淀粉KI试纸的C端变蓝色,电解一段时间后试回答: 阳 阴 - + 阳 阴 阳 阴 ④室温下，若从电解开始到时间 t 时，A和B装置中共收集到气体0.168L（标准状况），若电解过程中无其它副反应发生，且溶液体积变化忽略不计，则在t时，A溶液的pH为___． 2 A、B装置共收集到气体V=0.168 L， n=7.5×10-3mol，且是H2、O2的混合气体， 由于是串联电路，故流过线路上的ne-相同， 所以氢气和氧气的物n之比为2：1， 即nH2=5.0×10-3mol，nO2=2.5×10-3mol， 根据关系式：O2↑～～～～～4HNO3 1 mol 4 mol 2.5×10-3mol 1.0×10-2 mol 所以在t时，c（HNO3）=1.0×10-2mol•L-1， 即氢离子浓度为0.01mol/L，则溶液的pH为2； 1、多个电解池串联的计算 主题2:多电解池的计算 (2)把两个电解槽串联起来如下图所示，电解一段时间后，铜阴极的质量增加了0.192g,金属X阴极质量增加了0.195g,已知X的相对原子质量为65，求X离子所带电荷数？ X的硫酸盐 CuSO4 阳 阴 阳 阴 Cu2+ + 2e- = Cu 0.006mol 0.003mol Xx+ + xe- = X x mol 65 0.006mol 0.195 X=2 1、多个电解池串联的计算 主题2:多电解池的计算 2、无外接电源的多池的计算 先判断谁是原电池，谁是电解池，再分别进行计算。 一般规律：电极反应物活动性相差大的电池为原电池； 电极反应物活动性相差小或电极材料无活动性差的电池为电解池。  主题2:多电解池的计算 1) 甲池是　　　池，乙池是　　　池。 2) a极为 　 极，b极为　 极，C极为 极，Pt为 极。 3) Pt电极的电极反应式为　　　　　 　　　　　。 4)若甲中为0.1mol/L的H2SO4 1L，乙中为0.1mol/L的NaCl 1L。反应一段时间后，乙中的PH值上升到13，此时甲中的pH为 ， 标准状况下甲乙两装置共收集气体体积 L（不考虑气体的溶解及反应）。 甲 稀H2SO4 乙 NaCl溶液 a b Pt C 原电 电解 正 负 阳 阴 2H+ + 2e- =H2↑ 1 3.36 或2H2O + 2e- =H2↑+2OH- 例1.如图所示：a、b是活泼性不同的金属电极,用湿润的KI－淀粉试纸检验石墨电极C产生的气体,试纸变蓝，试回答： 阳 + - 阴 2、无外接电源的多池的计算 主题2:多电解池的计算 主题2:多电解池的计算 2、无外接电源的多池的计算 例2.如图是可用于测量阿伏伽德罗常数的装置示意图，其中A是纯铜片、B是石墨，插在 100 mL CuSO4稀溶液中，铜片、石墨与导线相连，引出端分别为X、Y。 (1)当以I A的电流电解 6 min 后，测得铜片A的质量减少 2.56 g，则装置中的X端应与直流电的_______极相连。 (2)电解后将电源反接，2I A的电流电解 6 min 后，假设溶液体积不变，测得溶液中CuSO4物质的量浓度为 0.1 mol/L，则原溶液中CuSO4物质的量浓度为________mol/L。溶液中H＋的物质的量浓度为________mol/L。 (3)列式计算实验测得的阿伏伽德罗常数NA(用I表示)约为_________mol－1。 (已知电子电量e－＝1.60×10－19 C) 正 0.5　 0.8 2.8I×1022 课堂检测 A 1. 500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3－)＝0.6 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2.24 L气体(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是(　　)。 A．原混合溶液中c(K＋)为0.2 mol·L－1 B．上述电解过程中共转移0.2 mol电子 C．电解得到的Cu的物质的量为0.05 mol D．电解后溶液中c(H＋)为0.2 mol·L－1 解析　石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极先后发生两个反应：Cu2＋＋2e－===Cu，2H＋＋2e－===H2↑。从收集到O2为2.24 L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4 mol电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2＋共得到0.4 mol－0.2 mol＝0.2 mol电子，电解前Cu2＋的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1 mol。电解前后分别有以下守恒关系：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝c(NO3－)，c(K＋)＋c(H＋)＝c(NO3－)，不难算出：电解前c(K＋)＝0.2 mol·L－1，电解后c(H＋)＝0.4 mol·L－1。 课堂检测 2、（1）若用惰性电极电解CuSO4溶液一段时间后，需加入98 g Cu(OH)2固体，才能使电解质溶液复原，则这段时间，整个电路中转移的电子数为多少？ 答案　4NA 解析　方法一：98 g Cu(OH)2的物质的量为1 mol，相当于电解了1 mol的CuSO4后，又电解了1 mol的水，所以转移的电子数为2NA＋2NA＝4NA。 方法二：可以认为整个电路中转移的电子数与Cu(OH)2的O2－失电子数相等，共4NA。 课堂检测 （2）用Pt电极电解含0.2mol Cu(NO3)2溶液，当通电一段时间后，两极均收集到4.48L气体（标准状况），为了恢复到电解前的状态，应加入的物质是__________，其物质的量是__________，电解过程中外电路通过的电子数是________________。 （3）用惰性电极电解500mL的CuSO4溶液，通电一段时间后停止通电，此时加入0.2mol Cu2(OH)2CO3正好使电解质溶液恢复至电解前的状态。假设电解过程中溶液的体积不变化。 ①电解过程中外电路通过的电子为____________mol； ②电解后电解质溶液中溶质的浓度为__________mol/L。 Cu(OH)2 0.2mol 0.8 NA 1.2 0.8 课堂检测 3.用铂作电极电解1000mL 0.1mol/L AgNO3溶液，通电一段时间后关闭电源，测得溶液的质量减少了13.4g，下列有关叙述正确的是（NA代表阿伏加德罗常数的值）（　　） A. 电解过程中流经外电路的电子数目为0.1NA B. 在标准状况下，两极共产生3.92L气体 C. 电解后溶液的pH为2（假设溶液体积不变） D. 加入13.8g Ag2CO3可将溶液彻底复原 B 课堂检测 4.如图，A、B两电解槽，当通电一段时间后，若A中Cu电极质量增加128克，则 (1)B中Ag电极上的质量增加 克？ (2)电路中通过导线的电量为 库仑？ (已知电子电荷1.60×10－19C) 阴 阳 阴 阳 Cu C C Ag A B 2molCu 432 AgNO3溶液 CuCl2(aq) Ag+ +e－＝Ag Q＝n(e－) ×NA×1.60×10－19C = 4 ×6.02×1023×1.60×10－19C = 385280 C 385280 归纳　在电化学计算中，还常利用Q＝I·t 和 Q＝n(e－) ×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。 Thank you for watching $