拓展微课8 电化学中的定量计算(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

拓展微课8　电化学中的定量计算 1.[2025·湖北鄂北六校高二期中] 在铜基配合物的催化作用下,利用电化学原理可将CO2还原为碳基燃料(包括烷烃和羧酸等),其装置原理如图所示。下列叙述正确的是 (　) A.外电路每转移2 mol e-,阴极室电解质溶液质量增加44 g B.图中石墨烯为阴极,电极反应式为CO2+2H+-2e-HCOOH C.每生成1 mol O2,有4 mol H+通过质子交换膜 D.该装置工作过程中,图中Pt电极附近溶液的pH增大 2.[2026·河北示范高中高二月考] 研究表明可以用电解法以N2为氮源直接制备HNO3,其原理示意图如下。下列说法错误的是 (　) A.电极b连接电源的负极,发生还原反应 B.电极a表面生成N的电极反应式:N2-10e-+6H2O2N+12H+ C.当电极a上消耗标准状况下11.2 L N2时,理论上电极b上会产生2.5 mol H2 D.当电路中通过1 mol电子时,理论上左室中溶液质量增加2.8 g 3.[2026·山东枣庄高二期中] 铅酸蓄电池是常见的化学电源。 (1)将如图所示的电解槽串联,以铅酸蓄电池为电源,未标明的电极都为石墨电极。电极a与铅酸蓄电池的正极相连。 当铅酸蓄电池正极质量增加6.4 g时,图甲中阴极产生的气体在标准状况下的体积为　 ,图乙中电极b增加的质量为　　　　。图丙中M膜为　　　　　　　(填“阴离子交换膜”或“阳离子交换膜”)。  (2)室温下,用铅酸蓄电池电解500 mL饱和食盐水(足量)。电解一段时间后,共收集到气体1120 mL(已折算成标准状况下),则所得溶液的pH=　　　　(不考虑气体的溶解及电解前后溶液体积的变化)。  (3)已知:ⅰ.电池的“理论比能量”指单位质量的燃料理论上能释放出的最大电能;ⅱ.②和③中氮元素的化合价相同。 现以KOH溶液为离子导体,分别组成①CH3OH-O2、②N2H4-O2、③(CH3)2NNH2-O2清洁燃料电池,燃料电池的理论比能量最大的是  (填“①”“②”或“③”)。CH3OH-O2燃料电池的负极电极反应为　 ,消耗1.5 mol O2时,理论上CH3OH-O2燃料电池消耗CH3OH的质量为　　　　。  学科网（北京）股份有限公司 $ 拓展微课8　电化学中的定量计算 1.C　[解析] 由图可知,Pt电极氧元素化合价升高,失电子,故Pt电极为阳极,电极反应式为2H2O-4e-O2↑+4H+,石墨烯电极为阴极,电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH。每转移2 mol电子,阴极增加1 mol二氧化碳的质量即44 g,同时有2 mol氢离子从左室迁移到右室,质量增加2 g,共增加46 g,A错误;根据分析,石墨烯电极上碳元素化合价降低,得电子,石墨烯为阴极,电极反应式为CO2+2H++2e-HCOOH,B错误;生成1 mol O2转移电子4 mol,因此有4 mol H+通过质子交换膜到右室,C正确;根据分析,Pt电极上生成H+,电极附近溶液的pH减小,D错误。 2.D　[解析] 该装置为电解池,电极a发生N2-10e-+6H2O2N+12H+,N化合价由0价升高到+5价,发生氧化反应,该电极为阳极,连接电源正极,电极b为阴极,连接电源负极,发生还原反应,2H++2e-H2↑,H+由左侧阳极区通过质子交换膜移向右侧阴极区。根据元素化合价变化可知电极b为电解池的阴极,连接电源的负极,发生还原反应,A正确;电极a为电解池的阳极,表面生成N的电极反应式:N2-10e-+6H2O2N+12H+,B正确;当电极a上消耗标准状况下11.2 L N2(物质的量为0.5 mol)时,根据电极反应N2-10e-+6H2O2N+12H+可知,电路中通过5 mol电子,电极b上发生反应2H++2e-H2↑,会产生2.5 mol H2,C正确;当电路中通过1 mol电子时,左室中N2-10e-+6H2O2N+12H+,有0.1 mol N2转化为N进入溶液,同时有1 mol H+由左侧移向右侧,故左室溶液质量增加0.1 mol×28 g·mol-1-1 mol×1 g·mol-1=2.8 g-1.0 g=1.8 g,D错误。 3.(1)1.12 L　6.5 g　阴离子交换膜 (2)13 (3)③　CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O　32 g [解析] (1)铅酸蓄电池的正极反应为PbO2+S+2e-+4H+PbSO4+2H2O,每转移2 mol电子,正极增加的质量为1 mol SO2的质量,为64 g,所以当正极质量增加6.4 g时,电路转移0.2 mol电子,图甲阴极反应中Cu2+先放电:Cu2++2e-Cu,由于Cu2+物质的量为0.05 mol,所以消耗完全Cu2+转移0.05 mol×2=0.1 mol电子,然后H2O放电:2H2O+2e-H2↑+2OH-,转移0.1 mol电子生成0.05 mol H2,标准状况下体积为1.12 L;图乙中电极a为阳极,电极b为阴极,转移0.2 mol电子,电极b反应为Zn2++2e-Zn,增加的质量为0.1 mol Zn的质量即0.1 mol×65 g·mol-1=6.5 g;图丙中左池要制备硫酸,需水被氧化生成氧气和氢离子,带负电的硫酸根离子向左池移动,所以左池应为阳极区,M膜为阴离子交换膜。 (2)电解饱和食盐水的反应为2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,所以收集标准状况下1120 mL即0.05 mol气体中,氢气与氯气均为0.025 mol,生成NaOH物质的量为0.05 mol,c(OH-)=0.1 mol·L-1,pOH=1,pH=14-pOH=13。 (3)根据三组电池中燃料的摩尔质量及化合价,结合理论比能量的定义,三组电池中,③电池的理论比能量最大;甲醇燃料电池的负极电极反应为CH3OH-6e-+8OH-C+6H2O;消耗1.5 mol氧气,转移1.5 mol×4=6 mol电子,消耗甲醇的物质的量为1 mol,质量为32 g。 学科网（北京）股份有限公司 $