福建省泰寧一中2023屆高考化學過關知識點6 電化學計算與“多池”的連接問題分析

第4頁2023屆高考化學過關知識點6電化學計算與“多池〞的連接問題分析命題點1電化學的計算(1)原那么：電化學的反響是氧化復原反響，各電極上轉移電子的物質的量相等，無論是單一電池還是串聯(lián)電解池，均可抓住電子守恒計算。關鍵：a.電極名稱要區(qū)分清楚；b.電極產物要判斷準確；c.各產物間量的關系遵循電子得失守恒。(2)方法注：在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C來計算電路中通過的電量。[對點訓練1]1L1mol·L－1的AgNO3溶液在以銀為陽極，鐵為陰極的電解槽中電解，當陰極增重2.16g時，以下判斷不正確的選項是()A．溶液濃度仍為1mol·L－1B．陽極上產生112mLO2(標準狀況)C．轉移的電子數(shù)是1.204×1022D．反響中有0.02mol金屬被氧化B[陰極增重2.16gAg，轉移電子0.02mol。陽極為Ag，溶液為AgNO3溶液，溶液濃度不變。][對點訓練2]如下圖，通電5min后，電極5的質量增加2.16g，請答復以下問題：(1)a為電源的________(填“正〞或“負〞)極，C池是________池。A池陽極的電極反響為__________________，C池陰極的電極反響為____________________________________。(2)如果B槽中共收集到224mL氣體(標準狀況)且溶液體積為200mL(設電解過程中溶液體積不變)，那么通電前溶液中Cu2＋的物質的量濃度為________。(3)如果A池溶液是200mL足量的食鹽水(電解過程溶液體積不變)，那么通電5min后，溶液的pH為________。(4)假設將CuSO4溶液復原，需加________(填寫一種物質)________g。[解析]根據(jù)條件通電5min后，電極5的質量增加2.16g，說明電極5作陰極，銀離子放電，電極反響為Ag＋＋e－=Ag，轉移電子的物質的量為0.02mol，同時可知電極6作陽極，與電源的正極相連。同時可得a是負極，b是正極，電極1、3、5作陰極，電極2、4、6作陽極。由此可得(1)中答案。(2)B槽中電解總反響為2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，假設轉移0.02mol電子時只收集到O2(只電解溶質)，那么根據(jù)關系式2CuSO4～O2～4e－可得n(O2)＝0.005mol，體積為112mL(標準狀況)<224mL，說明溶質CuSO4已耗完，然后電解水。設整個過程消耗CuSO4xmol，H2Oymol，那么有2x＋2y＝0.02，eq\f(1,2)x＋eq\f(3,2)y＝0.01，解得x＝y(tǒng)＝0.005mol，那么c(CuSO4)＝0.025mol·L－1。(3)由于A池中電解液足量，A池中只發(fā)生反響2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up15(通電))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，根據(jù)關系式NaOH～e－，生成的n(NaOH)＝0.02mol，那么c(NaOH)＝eq\f(0.02mol,0.2L)＝0.1mol·L－1，即溶液的pH＝13。(4)根據(jù)計算，電解分兩個過程，第一過程電解CuSO4溶液(復原加CuO)，第二過程電解H2O(復原加H2O)，根據(jù)CuO與H2O的物質的量之比為1∶1，加一種物質應為Cu(OH)2。m[Cu(OH)2]＝0.005mol×98g/mol＝0.49g。[答案](1)負電解2Cl－－2e－=Cl2↑Ag＋＋e－=Ag(2)0.025mol·L－1(3)13(4)Cu(OH)20.49電解一定量NaCl或CuSO4溶液時，注意電解的程度，當溶液中的Cl－或Cu2＋放電完全后，再電解時相當于電解H2O，故判斷復原物質要注意前期與后期減少的物質，確定加什么物質復原。命題點2“多池〞連接問題的分析(1)直接判斷非常直觀明顯的裝置，如燃料電池、鉛蓄電池等在電路中，那么其他裝置為電解池。如以下圖：A為原電池，B為電解池。(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質溶液判斷①原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極一個碳棒；而電解池那么一般都是兩個惰性電極，如兩個鉑電極或兩個碳棒。②原電池中的電極材料和電解質溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化復原反響，電解池的電極材料一般不能和電解質溶液自發(fā)反響。如圖：B為原電池，A為電解池。(3)根據(jù)電極反響現(xiàn)象判斷在某些裝置中根據(jù)電極反響或反響現(xiàn)象可判斷電極，并由此判斷電池類型，如圖：假設C極溶解，D極上析出Cu，B極附近溶液變紅，A極上放出黃綠色氣體，那么可知乙是原電池，D是正極，C是負極；甲是電解池，A是陽極，B是陰極。B、D極發(fā)生復原反響，A、C極發(fā)生氧化反響。[對點訓練3](2023·廣東高考改編)某同學組裝了如下圖的電化學裝置，電極Ⅰ為Al，其他電極均為Cu，那么()A．電流方向：電極Ⅳ→?→電極ⅠB．電極Ⅰ的質量減少2.7g時，電極Ⅳ的質量減少9.6gC．c燒杯溶液的pH減小D．電極Ⅲ的電極反響：Cu2＋＋2e－=CuA[根據(jù)圖所示可知電極Ⅰ為負極，電極Ⅱ為正極，電極Ⅲ為陽極，電極Ⅳ為陰極。][對點訓練4](2023·沈陽質檢)用固體氧化物作為電解質的氫氧燃料電池電解Na2SO4溶液，固體氧化物在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過，其工作原理如下圖(c、d均為惰性電極)。以下有關說法正確的選項是()A．電路中電子流向為a→d→c→bB．電極b為負極，電極反響式為O2＋4e－=2O2－C．電解后燒杯中溶液pH增大D．理論上b極消耗氣體和c極生成氣體質量相等D[在溶液中沒有電子的流動，只有離子的流動，A項錯誤；通入O2的一極(電極b)為電池的正極，發(fā)生復原反響，B項錯誤；惰性電極電解Na2SO4溶液實質上是電解水，溶液的pH不變，C項錯誤；c極生成O2，根據(jù)得失電子守恒可知D項正確。][對點訓練5]按如下圖裝置進行實驗，并答復以下問題：(1)判斷裝置的名稱：A池為________，B池為________。(2)鋅極為________極，電極反響式為_________________________；銅極為________極，電極反響式為________________；石墨棒C1為________極，電極反響式為____________；石墨棒C2附近發(fā)生的實驗現(xiàn)象為________________________。(3)當C2極析出224mL氣體(標準狀況)時，鋅的質量________(填“增加〞或“減少〞)________g，CuSO4溶液的質量________(填“增加〞或“減少〞)________g。[解析]A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中構成原電池，B池中兩個電極均為石墨電極，在以A為電源的情況下構成電解池，即A原電池、B電解池。A池中Zn為負極，Cu為正極，B池中C1為陽極，C2為陰極，陰極區(qū)析出H2，周圍有OH－富集，酚酞變紅，且n(H2)＝eq\f(0.224L,22.4L·mol－1)＝0.01mol，故電路中轉移電子的物質的量為0.01mol×2＝0.02mol，根據(jù)得失電子守恒，鋅極有0.01molZn溶解，即Zn極質量減少0.01mol×65g·mol－1＝0.65g，銅極上有