高考化学复习考点五十七电化学定量计算.docx
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高考化学复习考点五十七电化学定量计算
考点五十七电化学定量计算
聚焦与凝萃
1.掌握利用守恒关系计算转移电子数及产物的用量计算;
2.掌握串联电路中计算方法。
解读与打通
常规考点
与电解有关的计算
(1)根据电子守恒法计算:
用于串联电路、阴阳两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。
(2)根据总反应式计算:
凡是总反应式中反映出的物质的量关系都可以列比例式计算。
(3)根据关系计算:
由得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式,
如以通过4mole-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)该关系式具有总揽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。
(4)在电化学计算中,还常利用Q=I·t和Q=n(e-)×NA×1.60×10-19C来计算电路中通过的电量。
隐性考点
原电池、电解池、电镀池的比较:
类别
性质
原电池
电解池
电镀池
定义(装置特点)
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
反应特征
自发反应
非自发反应
非自发反应
装置举例
装置特征
无电源,两极材料不同
有电源,两极材料可同可不同
有电源
形成条件
1.活动性不同的两极(连接)
2.电解质溶液(两极插入其中并与电极自发反应)
3.形成闭合回路
1.两电极连接电流电源
2.两电极插入电解质溶液中
3.形成闭合回路
1.镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极
2.电镀液必须含有镀层金属的离子
电极名称(电极构成)
负极:
较活泼金属(电子流出的极)
正极:
较不活泼的金属(或能导电的非金属)(电子流入的极)
阳极:
与电源正极相连的极阴极:
与电源负极相连的极
名称同电解,但有限制条件
阳极:
必须是镀层金属
阴极:
镀件
电极反应
负极:
氧化反应,金属失电子
正极:
还原反应,溶液中的阴离子得电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀)
阳极:
氧化反应、溶液中的阴离子失电子,或电极金属失电子
阴极:
还原反应,溶液中的阳离子得电子
阳极:
金属电极失电子
阴极:
电镀液中阳离子得电子
电子流向
负极
正极
电源负极
阴极电源正极
阳极
(同电解池)
溶液中带电粒子的移动
正离子向正极移动
负离子向负极移动
阳离子向阴极移动
阴离子向阳极移动
(同电解池)
融合与应用
例1.将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为( )
A.6∶3∶2 B.6∶3∶1C.1∶2∶3D.3∶2∶1
解析:
串联电路通过各电解池的电子总数相等。
答案:
A
例2.在0℃和1×105Pa下,用铂电极电解硫酸铜溶液,当阴极产生6.4g铜时,阳极放出( )
A.1.12L氢气B.1.12L氧气C.2.24L氢气D.2.24L氧气
解析:
电解池中,阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。
答案:
B
例3.用Pt做电极,电解含c(Cu2+)∶c(Na+)∶c(Cl-)=1∶2∶4的混合溶液,在任何情况下,阴、阳两极下不可能同时发生的反应是( )
A.阴极:
2H++2e-=H2↑阳极:
4OH--4e-=2H2O+O2↑
B.阴极:
2H++2e-=H2↑阳极:
2Cl--2e-=Cl2↑
C.阴极:
Cu2++2e-=Cu阳极:
4OH--4e-=2H2O+O2↑
D.阴极:
Cu2++2e-=Cu阳极:
2Cl--2e-=Cl2↑
答案:
C
扫描与矫正
【正误判断】(正确的打“√”,错误的打“×”)(每个判断2分,共40分)
()1.用石墨作电极电解氯化钠稀溶液,阴、阳两极收集到的气体物质的量之比一定为1∶1
()2.用石墨作电极电解足量氯化钠溶液一段时间后,加入盐酸就能使溶液复原
()3.根据得失电子守恒可知电解精炼铜时,阳极减少的质量和阴极增加的质量相等
()4.电解精炼铜时,若阳极质量减少6.4g,则电路中转移电子数为0.2NA
()5.将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为6∶3∶2
()6.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ag时,在阳极上同时产生bL(标准状况)氧气,从而可知M的相对原子质量是
()7.在0℃和1×105Pa下,用铂电极电解硫酸铜溶液,当阴极产生6.4g铜时,阳极放出1.12L氧气
()8.用石墨作电极电解CuSO4溶液。
通电一段时间后,欲使电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的CuO(2011·大纲全国卷,10C)
()9.某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液,用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24LCl2(标准状况)时,有0.1mol电子转移
()10.用惰性电极电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2
()11.用惰性电极电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶1
()12.在铁片上镀铜时,若铁片增重3.2g,则电路中通过的电子的物质的量为0.5mol
()13.用石墨作电极电解氯化钠稀溶液,阴、阳两极收集到的气体物质的量之比一定为1∶1
()14.用石墨作电极电解足量氯化钠溶液一段时间后,加入盐酸就能使溶液复原
()15.电解精炼铜时,若阴极得到2mol电子,则阳极质量减少64g
()16.需要通电才可进行的有:
电离、电解、电泳、电镀、电化学腐蚀
()17.某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为3︰1,用石墨电极电解该混合液。
溶液pH不断增大,最后为7
()18.在100mlH2SO4与CuSO4的混合液中,用石墨作电极电解一段时间,两极上均收集到2.24L气体(标准状况),则原溶液中Cu2+物质的量浓度为1molL-1
()19.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1mol碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3]后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。
则电解过程中共转移电子的物质的量是0.6mol
()20.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O
3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,放电时每转移3mol电子,则正极有1molK2FeO4被氧化
实训与超越
【7+1模式】
一、单选(7×6分=42分)
1.两个惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解。
当电解液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程中阴极没有H2放出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计),电极上析出银的质量最大为( )
A.27mgB.54mgC.106mgD.216mg
2.将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化),此时溶液中氢离子浓度约为( )
A.4×10-3mol·L-1B.2×10-3mol·L-1C.1×10-3mol·L-1D.1×10-7mol·L-1
3.500mLKNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO
)=0.6mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到2.24L气体(标准状况下),假定电解后溶液体积仍为500mL,下列说法正确的是( )
A.原混合溶液中c(K+)为0.2mol·L-1
B.上述电解过程中共转移0.2mol电子
C.电解得到的Cu的物质的量为0.05mol
D.电解后溶液中c(H+)为0.2mol·L-1
4.用如图装置电解硫酸钾溶液制取氢气,氧气,硫酸和氢氧化钾。
从开始通电时,收集B和C逸出的气体。
1min后测得B口的气体体积为C口处的一半,下列说法不正确的是( )
A.电源左侧为正极
B.电解槽左侧的电极反应方程式为2H2O-4e-=O2+4H+
C.D口导出的溶液为KOH溶液,且浓度比刚加入电解槽右侧时的浓度大
D.在标准状况下,若1min后从C口处收集到的气体比B口处收集到的气体多2.24L,则有0.1NA个SO
通过阴离子膜
5.用惰性电极电解100mL4mol·L-1的CuSO4溶液,一定时间后在阳极收集到1.12L气体,向电解后的溶液中加入足量的铁粉,充分作用后溶液中的Fe2+浓度为(设溶液的体积不变,反应前后均为标准状况)( )
A.2.7mol·L-1B.3mol·L-1C.4mol·L-1D.1mol·L-1
6.【2013·天津,6】为增强铝的耐腐蚀性,现以铅蓄电池为外电源,以Al作阳极、Pb作阴极,电解稀硫酸,使铝表面的氧化膜增厚。
反应原理如下:
电池:
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)电解池:
2Al+3H2O
Al2O3+3H2↑电解过程中,以下判断正确的是( )
电池
电解池
A
H+移向Pb电极
H+移向Pb电极
B
每消耗3molPb
生成2molAl2O3
C
正极:
PbO2+4H++2e-=Pb2++2H2O
阳极:
2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+
D
7.用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-、Br-、Na+、Mg2+)的装置如图所示(a、b为石墨电极)。
下列说法中,正确的是( )
A.电池工作时,正极反应式为:
O2+2H2O+4e-=4OH-
B.电解时,a电极周围首先放电的是Br-而不是Cl-,说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者
C.电解时,电子流动的路径是:
负极→外电路→阴极→溶液→阳极→正极
D.忽略能量损耗,当电池中消耗0.02gH2时,a极周围会产生0.71gCl2
二、填空(18分)
8.如图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。
请回答以下问题:
(1)若X、Y是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞,则:
①电解池中X极上的电极反应式是,X极附近观察到的现象是。
②Y电极上的电极反应式是,检验该电极反应产物的方法是。
(2)若用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则:
①X电极的材料是,电极反应式是。
②Y电极的材料是,电极反应式是(说明:
杂质发生的电极反应不必写出)。
③当电路中有0.04mol电子通过时,阴极增重g。
考点五十七电化学定量计算
【正误判断】
题号
正误
解析
1
×
电解氯化钠稀溶液开始2NaCl+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH,后来2H2O
2H2↑+O2↑,故阴、阳两极收集到的气体物质的量之比不一定为1∶1。
2
×
电解饱和食盐水时从溶液中析出的是氢气和氯气,且物质的量之比是1∶1,故可向溶液中通入氯化氢气体,但不能加盐酸,如果加入一定浓度的盐酸,可能使浓度复原,但是溶液的体积不能“复原”。
3
×
电解精炼铜时,阴极析出的只有Cu,而阳极减少的有活泼的Zn、Fe、Ni等形成阳离子存在于溶液中,不活泼的Ag、Au等形成阳极泥沉在底部,故两极的质量变化不相等。
4
×
错误电解精炼铜时,阳极除了铜被电解,Fe、Ni等也被电解,所以转移电子数无法判断
5
×
串联电路通过各电解池的电子总数相等
6
√
7
√
略
8
√
依据2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4,欲使电解质溶液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的CuO。
9
√
略
10
×
电解Na2SO4溶液时,在阳极发生反应:
4OH--4e-→H2O+O2↑,在阴极发生反应:
4H++4e-→2H2↑,由于两电极通过的电量相等,故析出H2与O2的物质的量之比为2∶1,C不正确;
11
√
电解CuCl2溶液时,阴极反应为Cu2++2e-→Cu,阳极反应为2Cl--2e-→Cl2↑,两极通过电量相等时,Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1。
12
×
在铁片上镀铜时,若铁片增重3.2g,则电路中通过的电子的物质的量为0.1mol
13
×
电解氯化钠稀溶液开始2NaCl+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH,后来2H2O
2H2↑+O2↑,故阴、阳两极收集到的气体物质的量之比不一定为1∶1。
14
×
电解饱和食盐水时从溶液中析出的是氢气和氯气,且物质的量之比是1∶1,故可向溶液中通入氯化氢气体,但不能加盐酸,如果加入一定浓度的盐酸,可能使浓度复原,但是溶液的体积不能“复原”。
15
×
精炼铜时,阳极失电子的有Zn、Fe、Cu等,当转移2mol电子时,阳极消耗的质量不一定为64g。
16
×
电离和电化学腐蚀不需要通电就可进行。
17
×
电解质溶液中n(Na+):
n(Cl-):
n(H+):
n(SO42-)=3:
3:
2:
1,电解过程明显分为三个阶段:
第一阶段相当于电解盐酸:
2HCl
Cl2↑+H2↑
第二阶段相当于电解氯化钠溶液:
2NaCl+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH
第三阶段相当于电解水:
2H2O
2H2↑+O2↑,可见不正确。
18
√
阳极电极反应式为:
4OH--4e-=2H2O+O2↑
阴极电极反应式为:
(开始)Cu2++2e-=Cu(最后)2H++2e-=H2↑
根据电子得失守恒:
。
19
√
加入0.1mol碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3]恢复原状,可将0.1molCu2(OH)2CO3]分解成0.2molCuO、0.1molH2O、0.1molCO2(因它可从溶液中跑掉,可忽略),由此说明有0.2mol硫酸铜电解完成后,又有0.1molH2O发生电解,故电子转移的物质的量应为电解CuSO4和电解水电子转移的量之和:
0.4mol+0.2mol=0.6mol。
20
×
K2FeO4被还原。
【7+1模式】
题号
答案
解析
1
B
首先结合离子放电顺序,弄清楚两极的反应:
阳极4OH--4e-=O2↑+2H2O;阴极4Ag++4e-=4Ag,电解的总反应式为4AgNO3+2H2O
4Ag+O2↑+4HNO3。
由电解的总反应式可知,电解过程中生成的n(Ag)=n(HNO3)=n(H+)=(10-3mol·L-1-10-6mol·L-1)×0.5L≈5×10-4mol,m(Ag)=5×10-4mol×108g·mol-1=0.054g=54mg。
2
A
根据2CuSO4+2H2O
2Cu+2H2SO4+O2↑,得:
n(H+)=2n(H2SO4)=2n(Cu)=2×
=0.002mol,c(H+)=
=4×10-3mol·L-1。
3
A
石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液,阳极反应式为4OH--4e-=2H2O+O2↑,阴极先后发生两个反应:
Cu2++2e-=Cu,2H++2e-=H2↑。
从收集到O2为2.24L这个事实可推知上述电解过程中共转移0.4mol电子,而在生成2.24LH2的过程中转移0.2mol电子,所以Cu2+共得到0.4mol-0.2mol=0.2mol电子,电解前Cu2+的物质的量和电解得到的Cu的物质的量都为0.1mol。
电解前后分别有以下守恒关系:
c(K+)+2c(Cu2+)=c(NO
),c(K+)+c(H+)=c(NO
),不难算出:
电解前c(K+)=0.2mol·L-1,电解后c(H+)=0.4mol·L-1。
4
D
5
C
惰性电极电解硫酸铜,生成物是氧气、硫酸和铜。
加入铁粉后发生氧化还原反应,生成硫酸亚铁,所以根据S原子守恒可知,硫酸亚铁的物质的量浓度与原硫酸铜的物质的量浓度应该是相等的,所以反应后溶液中Fe2+浓度为4mol·L-1。
6
D
原电池中,Pb为负极:
Pb-2e-+SO
=PbSO4,PbO2为正极:
PbO2+2e-+SO
+4H+=PbSO4+2H2O,所以H+向PbO2极移动。
电解池中,Pb为阴极:
2H++2e-=H2↑,Al为阳极:
3H2O+2Al-6e-=Al2O3+6H+,所以H+向Pb电极移动,A错。
每消耗3molPb时转移6mole-,每生成2molAl2O3时,转移12mole-,B错。
根据A项分析,可知电池的正极反应式书写错误,C错。
原电池中随时间增长,Pb变为PbSO4,质量增加,电解池中Pb极产生H2,Pb电极质量不变,D正确。
7
B
A项忽视了在酸性环境中不可能生成OH-;电解时阳极发生失电子氧化反应,还原性强的离子优先失电子,a极产物应首先得到Br2,其次才能得到Cl2,故B项正确,而D项错误;电解时,电子不是通过溶液转移,而是通过溶液中的离子放电(阴离子失电子或阳离子得电子)转移的,C项错误。
8
(1)①2H++2e-=H2↑ 有气泡产生,溶液变红色
②2Cl--2e-=Cl2↑ 将湿润的KI淀粉试纸置于c口处,试纸变蓝
(2)
①纯铜 Cu2++2e-=Cu
②粗铜 Cu-2e-=Cu2+
③1.28