拓展专题9 多池串联装置与电化学的定量计算(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

该高中化学导学案聚焦多池串联装置判断与电化学定量计算，涵盖有/无外接电源的装置类型辨析，以及电子转移、电量计算等核心内容。作为电化学模块的拓展专题，衔接基础电化学知识，为复杂装置分析与定量计算提供学习支架。 资料通过典例解析、解题流程图示及对点训练，引导学生运用电子守恒等科学方法推理，培养科学思维。定量计算结合实际情境，强化科学探究与实践能力，助力学生构建系统电化学认知，提升解决综合问题的素养。

拓展专题9　多池串联装置与电化学的定量计算 一、多池串联装置 1.有外接电源类型的判断 有外接电源的各电池均为电解池，若电池阳极材料与电解质溶液中的阳离子相同，则该电池为电镀池。如 则甲为电镀池，乙、丙均为电解池。 2.无外接电源类型的判断 （1）无外接电源，有活泼性不同电极的为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的为电解池。如图甲中，装置A为原电池，装置B为电解池。 （2）无外接电源，如燃料电池、铅酸蓄电池在电池中作为电源，其他均为电解池。如图乙中，装置A为原电池，装置B为电解池。 二、电化学中的定量计算 1.电化学计算的一般方法 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式： 4e－~2Cl2（Br2、I2）~O2~2H2~2Cu~4Ag~M 　　　 　阳极产物　　　　　　阴极产物 （式中M为金属，n为其离子的化合价数值） 2.电路中通过的电量与电子的物质的量 Q=I•t=n（e－）•F=n（e－）×NA×1.60×10－19 C，其中F为法拉第常数，即1 mol电子的电荷量F≈96 500 C•mol－1。 （2026•重庆名校联盟联考高二期中）某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题（甲、乙、丙三池中溶质足量），当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。 请回答下列问题： （1）丙池中E电极为　　　　（填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”），该池溶液pH变化为　　　　　（填“增大”“减小”或“不变”）。 （2）甲池为　　　　（填“原电池”“电解池”或“电镀池”），A电极的电极反应式为　　　　　　　　　。 （3）若最初C、D两极质量相等，当甲池中B电极理论上消耗O2的体积为560 mL（标准状况下）时，乙池中两极质量差为　　　g，一段时间后，断开电键K，下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是　　　　（填字母）（甲、乙、丙三池中溶质足量）。 A．Cu　 B．CuO C．Cu（OH）2　 D．Cu2（OH）2CO3 （4）已知丙池中的溶液为400 mL，合上开关K，一段时间后，丙池中共收集到448 mL（标准状况下）气体，此时溶液中硫酸的浓度为　　　　　mol•L－1。 答案：（1）阳极　减小　（2）原电池　CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O　（3）14　B　（4）0.1 解析：甲池是燃料电池，A电极通入甲醇，甲醇在A电极失电子生成碳酸根离子，A是负极；B电极通入氧气，氧气得电子生成氢氧根离子，B是正极；乙、丙为电解池，C与电池正极相连，C是阳极，D与电池的负极相连，D是阴极；E与电池正极相连，E是阳极，F与电池的负极相连，F是阴极。（1）丙池中E与电池正极相连，E是阳极；该池阳极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋、阴极反应为Cu2＋＋2e－Cu，总反应为2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，有氢离子生成，溶液pH减小。（2）甲池为原电池，甲醇在A电极失电子生成碳酸根离子，电极反应式为CH3OH－6e－＋8OH－C＋6H2O。（3）甲池中B电极反应式为O2＋4e－＋2H2O4OH－，当甲池中B电极理论上消耗O2的体积为560 mL（标准状况下）时，电路中转移电子的物质的量为×4=0.1 mol；乙池中阴极发生反应：Cu2＋＋2e－Cu，阳极发生反应：Ag－e－Ag＋，根据得失电子守恒，乙池中阴极生成0.05 mol Cu，阳极消耗0.1 mol Ag，所以两极质量差为0.05 mol×64 g•mol－1＋0.1 mol×108 g•mol－1=14 g；丙池发生反应：2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋，一段时间后，断开电键K，加入氧化铜能使丙池恢复到反应前浓度，选B。（4）丙池中的溶液为400 mL，合上开关K，发生反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，一段时间后，丙池中共收集到448 mL（标准状况下）气体，则反应生成硫酸的物质的量为×2=0.04 mol，此时溶液中硫酸的浓度为=0.1 mol•L－1。 归纳总结 “串联”类电化学装置的解题流程 1.间接电解法可对大气污染物NO进行无害化处理，其工作原理如图所示（质子膜只允许H＋通过）。下列有关说法错误的是（　　） A．电极b为阳极 B．电解过程中有4 mol H＋通过质子膜时，可处理90 g NO C．电解过程中右侧Na2SO4的浓度增大 D．电极a的电极反应式为2HS＋2e－＋2H＋S2＋2H2O 2.最新研发出了可充电的非水相镁—溴电池，其工作原理如图所示（正、负极区之间的离子选择性膜只允许Mg2＋通过；反应前，正、负极区电解质溶液质量相等）。下列说法不正确的是（　　） A．该电池为二次电池 B．放电时，石墨电极上发生的电极反应为B＋2e－3Br－ C．对该电池进行充电时，电源的正极连接电池的M端 D．当外电路通过0.2 mol电子时，正、负极区电解质溶液质量差为2.4 g 3.以碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如图所示。下列说法正确的是（　　） A．燃料电池工作时负极反应为H2－2e－2H＋ B．若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜 C．若要实现电解精炼铜，则a极发生氧化反应，b极上有铜析出 D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下，当电池中消耗22.4 L（标准状况）H2时，a极析出64 g铜 4.用如图所示装置电解硫酸铜和氯化钠的混合溶液，当线路中有1.2 mol 电子通过时，甲电极增重，并有4.48 L（已折算成标准状况下的体积，下同）气体生成，乙电极上生成气体7.84 L，则原溶液中硫酸铜与氯化钠的物质的量之比为（　　） A.2∶1　　B.4∶1 C.2∶3　　D.4∶3 答案 拓展专题9　多池串联装置与电化学的定量计算 对点训练 1.B　由装置可知电极b上水放电生成氧气为阳极，电极反应为2H2O－4e－O2↑＋4H＋，A正确；电解过程中有4 mol H＋通过质子膜时，电路中转移4 mol电子，则生成2 mol S2，S2与一氧化氮反应生成氮气和亚硫酸氢根离子，方程式为2S2＋2NO＋2H2O4HS＋N2，2 mol S2可处理2 mol NO，质量为60 g NO，B错误；由电解反应可知电极b上水放电生成氧气，反应生成的氢离子通过质子膜进入左侧，电解过程中损失水，则右侧Na2SO4的浓度增大，C正确；电极a上发生反应HS→S2，电极反应式为2HS＋2e－＋2H＋S2＋2H2O，D正确。 2.C　该电池为可充电电池，A正确；石墨电极作正极，发生还原反应，电极反应为B＋2e－3Br－，B正确；石墨电极作正极，对该电池进行充电时，电源的正极连接电池的N端，C错误；当外电路通过0.2 mol电子时，负极发生反应：Mg－2e－Mg2＋，根据溶液的电中性，有0.1 mol Mg2＋从负极区转移到正极区，故正极区溶液质量增加0.1 mol×24 g•mol－1=2.4 g，故正、负极区电解质溶液质量差为2.4 g，D正确。 3.C　碱性氢氧燃料电池工作时负极通入H2，电极反应式为H2－2e－＋2OH－2H2O，A错误；若要实现铁上镀铜，则a极（阳极）是铜，b极（阴极）是铁，B错误；若要实现电解精炼铜，则a极连接粗铜，发生氧化反应，b极为阴极，Cu2＋发生还原反应，b极上有铜析出，C正确；a、b两极均是石墨时，在相同条件下，当电池中消耗22.4 L（标准状况）H2时，外电路转移2 mol电子，b极为阴极，析出64 g铜，a极为阳极，不能析出铜，D错误。 4.A　电解池阴极的电极反应式为①Cu2＋＋2e－Cu、②2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，阳极的电极反应式为③2Cl－－2e－Cl2↑、④2H2O－4e－4H＋＋O2↑，甲电极增重，并有4.48 L气体生成，则甲电极为阴极，乙电极为阳极，甲电极上生成的氢气为0.2 mol，乙电极上生成气体7.84 L（氯气和氧气，共0.35 mol），反应共转移1.2 mol电子，阴极上反应②共得到0.4 mol电子，则反应①共得到电子1.2 mol－0.4 mol=0.8 mol，可计算出原溶液中Cu2＋的物质的量为0.4 mol；设阳极产生氯气的物质的量为x，产生氧气的物质的量为y，则x＋y=0.35 mol，2x＋4y=1.2 mol，解得x=0.1 mol，y=0.25 mol，所以溶液中Cl－为0.2 mol，则原溶液中硫酸铜与氯化钠的物质的量之比为0.4∶0.2=2∶1，A正确。 4 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $