专题1 第二单元 第六课时 多池串联装置 电解的计算（学习讲义）-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理学生用书word（苏教版）

本高中化学讲义聚焦多池串联装置分析与电解计算核心知识点，前承原电池、电解池基础原理，后接复杂电化学应用，通过多池串联模型（如原电池与电解池组合）、一池两用装置及电子守恒规律构建解题支架，涵盖装置类型判断、电极反应书写及电解产物量的计算。 该资料以探究活动为核心，通过多池串联装置分析题（如甲池乙池判断、b极气体与铜电极质量变化计算）和电解计算实例（如CuSO4溶液电解、混合溶液电解），培养学生科学思维中的模型建构与证据推理能力，落实化学观念中物质转化与能量守恒思想。课中辅助教师引导学生突破难点，课后通过对点训练和随堂演练帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

第六课时　多池串联装置　电解的计算 知识点一 探究活动 1.提示：（1）电解池　电解池　（2）阳　阴　（3）Cu2＋＋2e－Cu　增加　6.4 2.提示：（1）原电池　Fe－2e－Fe2＋　 有无色气泡产生 （2）电解池　2H＋＋2e－H2↑　有淡黄绿色气泡产生　增大 （3）Al＋4OH－－3e－[Al（OH）4]－ 对点训练 1.C　根据电化学装置图可知锌为负极，铜为正极，锌电极上发生氧化反应，A错误；电子在导线里移动，不能在溶液中移动，因此电子移动方向：Zn→Y，X→Cu，B错误；Y为阴极，电极反应式为2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，因此Y与滤纸接触处变红，C正确；X极为阳极，其电极反应式为Cu－2e－Cu2＋，D错误。 2.C　电解饱和食盐水，阳极上Cl－失去电子变为Cl2，阴极上水得到电子变为H2，同时在阴极附近产生NaOH，反应产生的H2可作为燃料电池的原料，故X是Cl2，Y是H2，A正确；在燃料电池中，通入燃料H2的电极为负极，电极反应式为H2－2e－＋2OH－2H2O，B正确；电解池中产生2 mol Cl2，转移4 mol电子，由于同一闭合回路中电子转移数目相等，因此理论上燃料电池中消耗1 mol O2，C错误；电解池中，Na＋通过阳离子交换膜进入阴极室，与产生的OH－结合为NaOH，从阴极室流出，故NaOH溶液的浓度：a＞b；燃料电池中，左侧通入燃料H2为负极，右侧通入空气为正极，正极发生的电极反应为O2＋4e－＋2H2O4OH－，燃料电池负极室中的Na＋通过阳离子交换膜进入正极室，而燃料电池中正极氧气得到电子产生OH－，所以反应后NaOH的浓度升高，即c＞a，因此图中a、b、c的大小关系为c＞a＞b，D正确。 知识点二 探究活动 1.提示：1.28 g　2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，由此可得关系式为2Cu～O2，则n（Cu）＝2n（O2）＝0.020 0 mol，m（Cu）＝0.020 0 mol×64 g·mol－1＝1.28 g。 2.提示：由电解规律可知，a、c为阴极，b、d为阳极，a极上析出Cu，b极上析出Cl2，c极上析出Ag，d极上析出O2。由电子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比为2∶2∶4∶1。 3.提示：阳极发生的反应：2H2O－4e－4H＋＋O2↑，阴极发生的反应：Cu2＋＋2e－Cu，2H2O＋2e－H2↑＋2OH－，两极均收集到22.4 L（标准状况）气体，即均生成1 mol气体，阳极生成1 mol氧气说明转移4 mol电子，而阴极上生成1.0 mol H2只得到2 mol电子，所以剩余2 mol电子由铜离子获得，c（Cu2＋）＝1.0 mol·L－1，电解前根据电荷守恒：c（K＋）＋2c（Cu2＋）＝2c（S），c（K＋）＝（2.0×2－1.0×2） mol·L－1＝2.0 mol·L－1。 对点训练 1.A　该过程转移0.4 mol电子，则阳极应该生成0.1 mol O2，理论上阴极应该生成0.2 mol铜，但实际上阴极生成的铜为＝0.1 mol，故Cu2＋不足，阴极生成0.1 mol铜后，氢离子继续放电，生成0.1 mol氢气。因此应该补充0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，或补充0.1 mol Cu（OH）2，A正确。 2.B　根据电解原理知，阴极的电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu，由题意知，在阴极上析出0.3 mol Cu，则转移0.6 mol电子；阳极的电极反应式为2Cl－－2e－Cl2↑，Cl－完全放电时，转移0.4 mol电子，生成0.2 mol Cl2，故根据得失电子守恒分析，阳极上Cl－放电完全后，H2O放电，即2H2O－4e－4H＋＋O2↑，转移0.2 mol电子时，生成0.05 mol O2，故阳极放出气体的体积在标准状况下为（0.2 mol＋0.05 mol）×22.4 L·mol－1＝5.6 L。 3.D　左图为燃料电池，负极肼失电子生成氮气和水，负极反应式为N2H4－4e－＋4OH－N2↑＋4H2O，A错误；正极生成OH－、负极消耗OH－，所以图中离子交换膜为阴离子交换膜，B错误；左图为肼燃料电池，总反应为N2H4＋O2N2＋2H2O，有水生成，一段时间后，左图中电解质溶液的pH减小，C错误；标准状况下，当左图中有2.24 L O2被还原时，电路中转移0.4 mol电子，右图阳极上水放电生成氧气，2H2O－4e－4H＋＋O2↑，根据转移电子守恒，放出0.1 mol氧气，标准状况下的体积为2.24 L，D正确。 【随堂演练】 1.A　在Mg-C原电池中，Mg作负极，发生氧化反应，碳电极为正极，正极上Fe3＋发生还原反应产生Fe2＋，电极反应式为Fe3＋＋e－Fe2＋，A错误，B正确；在电解池中，阳极上I－失去电子变为I2，淀粉溶液遇I2变为蓝色，故阳极处变蓝色，阴极上H2O发生还原反应产生H2和OH－，附近溶液呈碱性，所以阴极附近溶液呈红色，C、D正确。 2.A　根据题设条件，阳离子放电顺序：Cu2＋＞H＋，阴极上首先发生反应：Cu2＋＋2e－Cu，然后发生反应：2H＋＋2e－H2↑；阳极上只发生反应：2H2O－4e－4H＋＋O2↑。既然阴极上收集到H2，说明Cu2＋已完全放电，根据得失电子守恒，阴极上Cu2＋、H＋得电子总数应等于H2O失电子总数，析出0.1 mol H2得到0.2 mol电子，析出0.1 mol O2失去0.4 mol电子，所以有0.1 mol C放电，得到0.2 mol电子，c（Cu2＋）＝＝1 mol·L－1。 3.B　在组成的原电池中Zn作负极，Ag作正极，参加反应的Zn为60 g－47 g＝13 g，n（Zn）＝＝0.2 mol，负极上Zn失电子生成Zn2＋，负极反应式为Zn－2e－Zn2＋，则电池在该工作时间段内通过导线的电量为0.2 mol×2×6.02×1023 mol－1×1.60×10－19 C≈3.9×104 C。 4.（1）负　（2）增大　减小　不变　 （3）0.025 mol·L－1 解析：（1）三个装置是串联的电解池。质量增加的铜电极是阴极，银电极是阳极，故Y极是电源的正极，X极是电源的负极。（2）电解KCl溶液生成KOH，溶液的pH增大；电解CuSO4溶液生成H2SO4，溶液的pH减小；在铜上镀银，银为阳极，不断溶解，Ag＋的浓度基本不变，溶液的pH不变。（3）通电5 min后，C中析出0.02 mol Ag，电路中通过0.02 mol电子，B装置中共收集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，与事实不符，因此，B装置中的电解过程分为两个阶段，先是电解CuSO4溶液，然后是电解水，即B装置中收集到的是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为x，电解H2O时生成O2的物质的量为y，生成H2的物质的量为2y，则4x＋4y＝0.02 mol（转移电子守恒），x＋3y＝0.01 mol，解得x＝y＝0.002 5 mol，所以n（CuSO4）＝2×0.002 5 mol＝0.005 mol，c（CuSO4）＝＝0.025 mol·L－1。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六课时　多池串联装置　电解的计算 1.掌握电子守恒规律在电化学中的应用。 2.掌握多池连接装置的形式及分析思路，能利用电化学原理解答问题。 3.掌握与电解有关的计算，建立相关知识模型。 知识点一　多池串联的模型及分析 1.（多池串联）如图，a、b是石墨电极，通电一段时间后，b极附近溶液显红色。 （1）甲池是　　　　装置，乙池是　　　　装置。 （2）Pt为　　　　极，b为　　　　极。 （3）铜电极上的反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 若b电极上生成0.1 mol气体，则铜电极的质量　　　　（填“增加”或“减少”）　　　　g。 2.（一池两用）用如图所示装置进行实验： （1）若开始时K与N连接，则构成　　　　，铁电极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　； 石墨电极产生的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）若开始时K与M连接，则构成　　　　，铁电极发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　； 石墨电极产生的现象为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 一段时间后，溶液的pH　　　　。 （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： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 归纳总结 多池电化学装置常用解题步骤 1.某电化学装置如图所示，下列叙述正确的是（　　） A．锌电极上发生还原反应 B．电子移动方向：Zn→Y→X→Cu C．Y与滤纸接触处变红 D．X极的电极反应式为2H2O－4e－O2↑＋4H＋ 2.（人教版习题改编）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺节能超过30%。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出。 下列说法错误的是（　　） A．图中X、Y分别是Cl2、H2 B．燃料电池中负极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－2H2O C．电解池中产生2 mol Cl2时，理论上燃料电池中消耗2 mol O2 D．图中a、b、c的大小关系为c＞a＞b 知识点二　电解的相关计算 1.以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极上产生气体的物质的量为0.010 0 mol，则阴极上析出铜的质量为　　　　。 2.如图所示的A、B两个电解池中的电极均为铂，在A池中加入0.05 mol•L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol•L－1的AgNO3溶液，进行电解。a、b、c、d四个电极上所析出的物质的物质的量之比是（　　） A.2∶2∶4∶1　　 B.1∶1∶2∶1 C.2∶1∶1∶1　 D.2∶1∶2∶1 3.在1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中c（S）=2.0 mol•L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L（标准状况）气体，则原溶液中c（K＋）为（　　） A.2.0 mol•L－1　　 B.1.5 mol•L－1 C.1.0 mol•L－1　 D.0.5 mol•L－1 归纳总结 电化学的常用计算方法 　 如以通过4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：（式中M为金属，n为其离子的化合价数值，涉及气体体积时一定要注意气体所处的状态是否为标准状况） 1.用石墨作电极电解0.1 mol•L－1的CuSO4溶液，当有0.4 mol电子通过电路时，发现阴极增重6.4 g，则要使电解后的溶液恢复到电解前状态，则可向电解后的溶液中加入（　　） A.0.1 mol Cu（OH）2 B.0.1 mol CuO C.0.2 mol CuO D.0.1 mol CuO和0.2 mol H2O 2.将1 L含有0.4 mol Cu（NO3）2和0.4 mol KCl的水溶液，用惰性电极电解一段时间后，在一电极上析出19.2 g Cu；此时，在另一电极上放出气体的体积在标准状况下为（不考虑产生的气体在水中的溶解）（　　） A.3.36 L　　 B.5.6 L C.6.72 L　 D.13.44 L 3.如图为利用肼（N2H4）—空气燃料电池电解CuSO4溶液的示意图。下列说法正确的是（　　） A．左图负极反应式为N2H4－6e－＋4OH－N2↑＋4H2O B．图中离子交换膜为阳离子交换膜 C．一段时间后，左图中电解质溶液的pH不变 D．标准状况下，当左图中有2.24 L O2被还原时，右图阳极上放出2.24 L气体 1.某研究性学习小组的课题为“Mg－C原电池电解淀粉－KI溶液的研究”，其研究装置如图所示。下列有关说法错误的是（　　） A．镁为负极，发生还原反应 B．原电池中碳极反应式为Fe3＋＋e－Fe2＋ C．电解池中阳极处变蓝色 D．电解池中阴极处变红色 2.用石墨电极电解100 mL H2SO4和CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L气体（标准状况下），原混合溶液中Cu2＋的物质的量浓度为（　　） A.1 mol•L－1　　 B.2 mol•L－1 C.3 mol•L－1　 D.4 mol•L－1 3.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g。已知NA=6.02×1023 mol－1，电子电荷为1.60×10－19 C，则电池在该工作时间段内通过导线的电量约为（　　） A.9.6×104 C　　 B.1.9×104 C C.3.9×104 C　 D.7.6×104 C 4.在如图所示的装置中，通电5 min后，铜电极的质量增加2.16 g。 试回答下列问题： （1）电源中X极为直流电源的　　　　极。 （2）溶液pH的变化情况（填“增大”“减小”或“不变”）：A　　　　，B　　　　，C　　　　　。 （3）通电5 min后，B装置中共收集224 mL（标准状况下）气体，溶液体积为200 mL，则通电前该装置溶液中CuSO4的物质的量浓度为　　　　（设电解前后溶液体积无变化）。 完成课后作业　专题1　第二单元　第六课时 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $