4.2.4 多池串联及其定量计算-【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多池串联结构分析与定量计算，以“一池两用”实验导入，通过开关切换原电池与电解池，对比不同连接方式下的电极反应及现象，衔接原电池与电解池知识，构建学习支架。 其亮点在于采用模型化分析（外接电源与电解池串联、原电池与电解池串联模型）和电子守恒计算方法，结合例题与课堂检测，培养学生科学思维与问题解决能力。教师可借助结构化资源提升教学效率，学生能深化对电化学装置与计算的理解。

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 多池串联结构分析与定量计算 第3课时 多池串联及其定量计算 1 一池两用 用如图所示装置进行实验： (2)若开始时K与M连接，则构成___________，铁棒发生的电极反应式为____________；石墨电极产生的现象为___________________。一段时间后，溶液的pH___________。 (1)若开始时K与N连接，则构成___________，铁棒发生的电极反应式为_______________；石墨电极产生的现象为____________________。 (3)若用铝条和镁条分别代替图中石墨和铁电极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，请写出原电池负极的电极反应式：_______________________________。 原电池 Fe－2e－=Fe2＋ 有无色气泡生成 方法导引 电解池 2H＋＋2e－=H2↑ 有淡黄绿色气泡生成 增大 模型一　外接电源与电解池的串联 判断“多池组合”中装置的种类 直接判断 非常直观明显的装置,如燃料电池、铅酸蓄电池等在电路中为原电池,则其他装置为电解池。如下图,A为原电池,B为电解池。 主题1:多池串联结构分析 模型二　原电池与电解池的串联 (1)根据电池中的电极材料判断 原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极、一种导电的非金属电极;而电解池则一般是两个惰性电极,如两个铂电极或两个石墨棒。 (2)根据电池中的电解质溶液判断 原电池中的负极材料和电解质溶液之间一般能发生自发的氧化还原反应,电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如右图,B为原电池,A为电解池。 主题1:多池串联结构分析 模型二　原电池与电解池的串联 (3)根据电极反应现象判断 在某些装置中,根据电极反应或反应现象可判断电极类型,并由此判断装置类型。如右图,若C极溶解,D极上析出Cu,B极附近溶液变红,A极上放出黄绿色气体,则可知乙是原电池,D是正极,C是负极;甲是电解池,A是阳极,B是阴极。B、D极发生还原反应,A、C极发生氧化反应。 主题1:多池串联结构分析 原电池和电解池的综合 (2)常用解题步骤 主题1:多池串联结构分析 例1.如图所示装置： 回答下列问题： (1)甲池是 ，乙池是将 能转化为 能的装置。 (2)写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。 原电池 电 化学 A极：负极，CH4－8e－＋10OH－= CO32-＋7H2O B极：正极，2O2＋8e－＋4H2O= 8OH－ Cu极：阳极，Cu－2e－=Cu2＋ Ag极：阴极，Cu2＋＋2e－= Cu Pt(Ⅰ)极：阳极，2Cl－－2e－= Cl2↑ Pt(Ⅱ)极：阴极，Mg2＋＋2e－＋2H2O= H2↑＋Mg(OH)2↓ 主题1:多池串联结构分析 例2.在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题。 (1)电源中X为直流电源的______极。 负 (2)pH变化：A________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。 增大 减小 不变 解析 (1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，由此推知X是电源负极。 (2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4、K2SO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋在阴极不断析出，AgNO3溶液浓度基本不变，pH不变。 主题1:多池串联结构分析 课堂检测 C 1.如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是 A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B.甲池中负极反应式为N2H4－4e－=== N2＋4H＋ C.甲池和乙池中溶液的pH均减小 D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理 论上最多产生6.4 g固体 课堂检测 2.烧杯A中盛入0.1 mol·L－1的H2SO4溶液,烧杯B中盛放0.1 mol·L－1的CuCl2溶液(两种溶液均足量),装置如图所示,下列说法不正确的是(　　) A.A中Fe极质量减少,C极有气体产生 B.A为电解池,B为原电池 C.当A烧杯中产生0.1 mol气体时,B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1 mol D.经过一段时间,B烧杯中溶液的pH增大 [A项,A池两电极不同,Fe与酸反应,B池两极均为C,与CuCl2不反应,故A池为原电池,B池为电解池。] B 课堂检测 3.某同学按下图所示的装置进行实验。A,B为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水,当K闭合时,Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是(　　) D A.溶液中c(A2＋)减小 B.B极的电极反应：B－2e－===B2＋ C.Y电极上有Cl2产生,发生还原反应 D.反应初期,X电极周围出现白色胶状沉淀 [根据Y极有黄绿色气体生成,Y极电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑,即Y为电解池的阳极,B为原电池的正极,A为原电池的负极。故A极的电极反应为A－2e－===A2＋,溶液中c(A2＋)增大,A错误；B极为正极,发生还原反应,B错误；右边U形管中最初为电解AlCl3溶液,X电极为H＋放电,c(H＋)减小,c(OH－)增大,且Al3＋移向X极,因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀,D正确。] 课堂检测 4. 某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。 甲　　 乙　　　 丙 根据要求回答相关问题： (1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为_____________。 (2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。 负极 H2－2e－ ＋2OH－ == 2H2O 阳极 铁极 (3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为____________________。 减小 Cu2＋＋2e－ == Cu 电化学计算的三种方法 主题2:多池串联的定量计算 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。 主题2:多池串联的定量计算 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 。 例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2:多池串联的定量计算 1、多个电解池串联的计算 例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； 主题2:多池串联的定量计算 1、多个电解池串联的计算 例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 主题2:多池串联的定量计算 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:多池串联的定量计算 2、无外接电源的多池的计算 例2.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： 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 阳 阳 + 正 - 负 阴 阴 2H+ + 2e- =H2↑ 或2H2O + 2e- =H2↑+2OH- 1 3.36 主题2:多池串联的定量计算 2、无外接电源的多池的计算 例1..如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O， 下列关于该装置工作时的说法正确的是 C A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成 B.甲池中负极反应式为N2H4－4e-=N2＋4H+ C.甲池和乙池中溶液的pH均减小 D.当甲池中消耗3.2 g N2H4时，乙池中理论上最多产生6.4 g固体 负极 正极 阳极 阴极 Cu2++2e-=Cu × × N2H4+O2=N2＋2H2O 2CuSO4+2H2O＝=2Cu+O2↑+2H2SO4 电解 √ 0.1 mol N2H4 4e- ～ ～2Cu 0.1 mol 0.2 mol 12.8 主题2:多池串联的定量计算 课堂检测 1.在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题。 (1)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_______________(设电解前后溶液体积无变化)。 0.025 mol·L－1 通电5 min时，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子； B中共收集0.01 mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04 mol电子，电子转移不守恒，因此，B中电解分为两个阶段， 先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x mol，电解H2O时生成O2的物质的量为y mol，则4x＋4y＝0.02(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01(气体体积之和)，解得x＝y＝0.002 5， 课堂检测 1.在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题。 (2)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为______(设电解前后溶液体积无变化)。 13 课堂检测 2.在右图中，甲烧杯中盛有100 mL 0.50 mol·L－1 AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100 mL 0.25 mol·L－1 CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9 g，则 (1)电源E为________极，F为________极。 (2)A极的电极反应式为_________________________， 析出的物质________mol。 (3)B极的电极反应式为_____________________________， 析出气体________ mL(标准状况)。 (4)C极的电极反应式为______________________________， 析出的物质________mol。 (5)D极的电极反应式为______________________________， 析出气体________mL(标准状况)。 负 正 4Ag＋＋4e－===4Ag 0.025 4OH－－e－===2H2O＋O2↑ 140 Cu2＋＋2e－===Cu 0.012 5 2Cl－－2e－===Cl2↑ 280 3.在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题。 (1)通电5 min时，B中共收集224 mL(标况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为 (设电解前后溶液体积无变化)。 (-) (+) 阳极 阴极 阴极 阳极 阴极 阳极 Ag+ +e-＝Ag 阴极 0.02mol 电路中通过0.02 mol电子 0.01mol气体 不全为氧气 B中电解分为两个阶段 2CuSO4+2H2O＝=2Cu+O2↑+2H2SO4 电解 2H2O＝＝ O2↑ +2H2↑ 电解 x y 2y x＋3y＝0.01 (气体体积) 4x＋4y＝0.02(电子转移守恒) 解得x=y=0.002 5 n(CuSO4)=0.005 mol 0.025 mol/L 3.在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题。 (-) (+) 阳极 阴极 阴极 阳极 阴极 阳极 Ag+ +e-＝Ag 阴极 0.02mol 电路中通过0.02 mol电子 (2)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为____(设电解前后溶液体积无变化)。 解析: 2KCl+2H2O === Cl2 ↑+H2↑+2KOH 电解 0.02mol 2e- ～ 0.02mol 13 Thank you for watching Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O 所以n(CuSO4)＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c(CuSO4)＝＝0.025 mol·L－1。 常温下，通电5 min时，A中放出0.01 mol H2，溶液中生成0.02 mol KOH，c(OH－) ＝＝0.1 mol·L－1，pH＝13。 $