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电化学计算题举例

选择题

1.已知某原电池反应为\(Zn+Cu^{2+}=Zn^{2+}+Cu\)，其标准电动势\(E^{\ominus}=1.10V\)。若\([Cu^{2+}]=0.01mol/L\)，\([Zn^{2+}]=1.0mol/L\)，此时该原电池的电动势\(E\)为（）

A.\(1.16V\)

B.\(1.04V\)

C.\(1.10V\)

D.\(1.22V\)

答案：B

解析：根据能斯特方程\(E=E^{\ominus}\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[氧化态]}{[还原态]}\)，对于反应\(Zn+Cu^{2+}=Zn^{2+}+Cu\)，\(n=2\)，\(E^{\ominus}=1.10V\)，\([氧化态]=[Zn^{2+}]=1.0mol/L\)，\([还原态]=[Cu^{2+}]=0.01mol/L\)。代入能斯特方程可得\(E=1.10\frac{0.0592}{2}\lg\frac{1.0}{0.01}=1.100.0592=1.04V\)。

2.用铜电极电解\(CuSO_{4}\)溶液时，阳极的电极反应式为（）

A.\(2H_{2}O4e^{}=O_{2}\uparrow+4H^{+}\)

B.\(Cu2e^{}=Cu^{2+}\)

C.\(SO_{4}^{2}2e^{}=S+2O_{2}\uparrow\)

D.\(4OH^{}4e^{}=O_{2}\uparrow+2H_{2}O\)

答案：B

解析：用铜电极电解\(CuSO_{4}\)溶液，阳极是活性电极（铜电极），活性电极在阳极优先失电子发生氧化反应，铜失去电子生成铜离子，电极反应式为\(Cu2e^{}=Cu^{2+}\)。

填空题

1.已知电极反应\(Fe^{3+}+e^{}=Fe^{2+}\)的\(\varphi^{\ominus}=0.771V\)，当\([Fe^{3+}]=0.1mol/L\)，\([Fe^{2+}]=0.01mol/L\)时，该电极的电极电势\(\varphi=\)______。

答案：\(0.8302V\)

解析：根据能斯特方程\(\varphi=\varphi^{\ominus}+\frac{0.0592}{n}\lg\frac{[氧化态]}{[还原态]}\)，对于电极反应\(Fe^{3+}+e^{}=Fe^{2+}\)，\(n=1\)，\(\varphi^{\ominus}=0.771V\)，\([氧化态]=[Fe^{3+}]=0.1mol/L\)，\([还原态]=[Fe^{2+}]=0.01mol/L\)。代入可得\(\varphi=0.771+\frac{0.0592}{1}\lg\frac{0.1}{0.01}=0.771+0.0592=0.8302V\)。

2.某电解池用石墨作电极电解\(NaCl\)溶液，若在阳极收集到\(11.2L\)（标准状况）气体，则电路中通过的电子的物质的量为______。

答案：\(1mol\)

解析：用石墨作电极电解\(NaCl\)溶液，阳极反应为\(2Cl^{}2e^{}=Cl_{2}\uparrow\)。在标准状况下，\(11.2LCl_{2}\)的物质的量\(n=\frac{V}{V_{m}}=\frac{11.2L}{22.4L/mol}=0.5mol\)。由电极反应式可知，生成\(1molCl_{2}\)转移\(2mol\)电子，那么生成\(0.5molCl_{2}\)转移电子的物质的量为\(1mol\)。

判断题

1.原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。（）

答案：√

解析：在原电池中，负极失去电子，元素化合价升高，发生氧化反应；正极得到电子，元素化合价降低，发生还原反应。

2.电解池中，阳极一定是阴离子放电。（）

答案：×

解析：当阳极是活性电极（如铜、铁等）时，是电极本身失电子发生氧化反应，而不是阴离子放电；只有当阳极是惰性电极（如石墨、铂等）时，才是溶液中的阴离子在阳极放电。

解答题

1.计算\(298K\)时，由标准氢电极和镍电极组成的原电池的电动势。已知\(\varphi^{\ominus}(Ni^{2+}/Ni)=0.25V\)。

解：标准氢电极的电极电势\(\varphi^{\ominus}(H^{+}/H_{2})=0V\)，镍电极电极反应为\(Ni^{2+}+2e^{}=Ni\)，\(\varphi^{\ominus}(Ni^{2+}/Ni)=0.25V\)。

组成原电池时，电极电势高的为正极，电极电势低的为负极，所以标准氢电极为正极，镍电极为负极。

原电池的