2025版新教材高中化学第4章化学反应与电能微专题8电化学中多池串联及定量计算课件新人教版选择性必修1

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微专题8　电化学中多池串联及定量计算一、原电池和电解池的综合1．一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式为__________________；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式为__________________；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：__________________________________。原电池Fe－2e－===Fe2＋　有无色气泡产生电解池2H＋＋2e－===H2↑　有淡黄绿色气泡产生增大Al＋4OH－－3e－===2．多池串联(1)判断电池类型①有外接电源时，各电池均为电解池。②无外接电源时，燃料电池、铅酸蓄电池等作电源，则其他装置为电解池。③无外接电源时，有活泼性不同的两电极的一般为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的一般为电解池。④根据电极反应现象判断。(2)常用解题步骤应|用|体|验1.如图所示装置，下列说法不正确的是(　　)D2.如图装置闭合电键时，电流表的指针将发生偏转。试回答下列问题：(1)A池是________，Zn的电极名称是______；B池是________，Pt的电极名称是______。(2)写出下列有关反应：Zn极的电极反应式：____________________；Pt极的电极反应式：_________________________。原电池负极电解池阳极Zn－2e－===Zn2＋　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(3)B池中的总反应的化学方程式为_____________________________________________________。(4)如果要用B池给铁片镀上一层Cu，则B池应作何改进：____________________________。2Cu＋2H2SO4＋O2↑Pt换成Cu，C换成Fe片3．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。原电池电化学二、电解池的定量计算常见考查方向：无论是电解单一电解质溶液，还是混合溶液，一般考查电解后电极产物的质量、气体体积、溶液的pH或物质的量浓度等。1．三个计算原则(1)阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。(2)串联电池中各电极上转移的电子数目相等。(3)电源输出的电子总数和电解池中各电极上转移的电子数目相等。2．四种常见计算类型(1)两极产物的定量计算。(2)溶液pH的计算[pH＝－lgc(H＋)]。(3)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定。(4)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电子的量。3．三种常见计算方法A解析：电解硝酸钾和硝酸铜混合溶液时，阳极上氢氧根离子放电生成氧气：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极上先铜离子放电生成铜单质：Cu2＋＋2e－===Cu，当铜离子完全析出时，氢离子放电生成氢气：2H＋＋2e－===H2↑，两极均收集到2.24 L气体(标准状况下)，气体的物质的量是0.1 mol，每生成1 mol氧气转移4 mol电子，每生成1 mol氢气转移2 mol电子，每生成1 mol铜转移2 mol电子，所以根据转移电子守恒得铜的物质的量是0.1 mol，则铜离子的物质的量浓度＝0.1 mol/0.4 L＝0.25 mol·L－1，根据电荷守恒得钾离子浓度＝0.6 mol·L－1－0.25 mol·L－1×2＝0.1 mol·L－1，据此分析解答。2．用惰性电极电解硫酸铜溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.01 mol，阴极无气体逸出，则阴极上析出铜的质量为(　　)A．0.64 g B．1.28 gC．2.56 g D．5.12 gBA4．把物质的量均为0.1 mol的氯化铜和硫酸溶于水制成100 mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是(　　)A．电路中共转移0.6NA个电子B．阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2 molC．阴极质量增加3.2 gD．电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1 mol·L－1A5．如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答下列问题：(1)电源中X极是____(填“正”或“负”)极。(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝_______________。(3)若A中KCl溶液的体积也是200 mL，电解后溶液中仍有Cl－，则电解后溶液的pH＝______(Kw＝1.0×10－14)。负0.025mol·L－113解析：(1)铜电极增重，说明银在铜电极析出，则铜电极为阴极，X为负极。(2)C中铜电极增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，线路中通过0.02 mol电子；由4e－～O2可知，B中产生的O2只有0.005 mol，即112 mL；但B中共收集到224 mL气体，说明还有112 mL是H2，即全部Cu2＋在阴极放电后，H＋接着放电产生了112 mL H2，则通过0.01 mol电子时，Cu2＋已被电解完；跟|踪|训|练1.室温下，如图装置电解一段时间，当某极析出0.32 g Cu时，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中溶液pH分别为(溶液足量，体积均为100 mL且电解前后溶液体积变化忽略不计)(　　)A．13、7、1 B．12、7、2C．1、7、13 D．7、13、1A2．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氯化铜溶液，B池中加入0.1 mol·L－1硝酸银溶液，进行电解。电解初期，a、b、c、d四个电极上所生成的物质的物质的量之比是(　　)A．2241 B．1121C．2111 D．2121A3．如图甲、乙为相互串联的两个电解池，下列说法正确的是(　　)DA．甲池若为精炼铜的装置，A极材料是粗铜B．乙池中若滴入少量酚酞溶液，开始一段时间后C极附近变浅红色C．若甲池为电镀铜的装置，阴极增重12.8 g，乙池阳极放出气体为4.48 LD．Fe极的电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－4．已知H2O2是一种弱酸，在强碱溶液中主要以HO形式存在。现以Al－H2O2电池电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制备H2，下列说法不正确的是(　　)A5．某同学设计一个燃料电池(如下图所示)，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。(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”)，乙中总反应化学方程式为___________________________________________；如果把铁电极和石墨电极交换，乙溶液左侧出现的现象是__________________________________________________________________________________。负极H2－2e－＋2OH－===2H2O　阳极溶液中有气泡逸出；起初产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为灰绿色，最后转化为红褐色(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”)。(4)若甲中消耗0.01 mol O2，丙中精铜增重____________。减小1.28g解析：从图中可以看出，甲池为原电池(作电源)，乙池为电解池，丙池为铜的电解精炼。甲池中，通氢气的电极为负极，通氧气的电极为正极；乙池中，Fe电极为阴极，C电极为阳极；丙池中，精铜为阴极，粗铜为阳极。(1)通入氢气的电极为负极，负极的电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中发生的反应为阳极：Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋；阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，因为线路中通过电子的物质的量相等，所以随着电解反应的进行，溶液中c(Cu2＋)不断减小。(4)可通过电子守恒建立以下关系式：O2～4e－～2Cu，m(Cu)＝0.02 mol×64 g·mol－1＝1.28 g。