2025备考高中化学新教材 选择性 　电化学计算模型　多池多室装置.docx

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第2课时电化学计算模型多池、多室装置

[核心素养发展目标]1.掌握电子守恒规律在电化学中的应用。2.掌握多池连接装置的形式及分析思路。3.了解离子交换膜的类型及其作用。

一、电化学计算模型

1．电化学常涉及的计算问题

原电池和电解池的计算常涉及两极产物定量计算，电路中转移电子数的计算、溶液pH的计算、电解前后电极或电极区质量的差值计算等。

2．电化学计算模型

1．500mLKCl和Cu(NO3)2的混合溶液中c(Cu2＋)＝0.2mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，通电一段时间后，两电极均收集到5.6L(标准状况下)气体，假设电解后溶液的体积仍为500mL，下列说法正确的是()

A．原混合溶液中c(Cl－)＝0.3mol·L－1

B．上述电解过程中共转移0.5mol电子

C．电解得到的无色气体与有色气体的体积比为3∶7

D．阳极收集到的气体为Cl2和O2

答案D

解析阳极Cl－先放电，然后是H2O电离出的OH－放电，即2Cl－－2e－===Cl2↑，2H2O－4e－===O2↑＋4H＋；阴极Cu2＋先放电，然后H＋放电，即Cu2＋＋2e－===Cu,2H＋＋2e－===H2↑。结合两极均收集到5.6L(标准状况下)气体，则阴极收集到0.25molH2，原混合溶液中n(Cu2＋)＝0.2mol·L－1×0.5L＝0.1mol，Cu2＋放电共转移0.2mol电子，生成H2时转移0.5mol电子，故阴极共转移0.7mol电子。设阳极生成Cl2、O2分别为xmol和ymol，则x＋y＝0.25,2x＋4y＝0.7，解得x＝0.15，y＝0.1。根据Cl原子守恒，原混合溶液中含0.3molCl－，c(Cl－)＝eq\f(0.3mol,0.5L)＝0.6mol·L－1，A错误；电解时得到的无色气体为H2和O2，物质的量为0.25mol＋0.1mol＝0.35mol，有色气体为Cl2，物质的量为0.15mol，则无色气体与有色气体的体积比为0.35mol∶0.15mol＝7∶3，C错误、D正确。

2．把两支惰性电极插入500mL硝酸银溶液中，通电电解。当电解质溶液中c(H＋)从10－6mol·L－1变为10－3mol·L－1时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上应析出银的质量是()

A．27mgB．54mg

C．108mgD．216mg

答案B

解析解法1根据得失电子守恒计算

由得失电子守恒知，e－～H＋～Ag，所以n(Ag)＝n(H＋)。AgNO3溶液电解后产生酸，n(Ag)＝n(H＋)≈10－3mol·L－1×0.5L＝5×10－4mol，m(Ag)＝n(Ag)×M＝5×10－4mol×108g·mol－1＝0.054g＝54mg。

解法2根据电极反应式计算

4Ag＋＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))4Ag＋O2↑＋4H＋

432g4mol

m5×10－4mol

m＝eq\f(432g×5×10－4mol,4mol)＝0.054g，即54mg。

3．(2023·重庆南开中学高二期中)光电池在光照条件下可产生电流，如图装置可以实现光能源的充分利用，双极膜可将水解离为H＋和OH－，并实现其定向通过。下列说法不正确的是()

A．该装置可利用光能实现水的分解

B．光照过程中阴极区溶液的pH变小

C．再生池中的反应为2V2＋＋2H＋eq\o(=====,\s\up7(催化剂))2V3＋＋H2↑

D．电路中每有2mol电子通过，阳极区溶液质量增加2g

答案D

解析由图上电子的移动方向可知右侧是电解池的阳极，反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极反应式为V3＋＋e－===V2＋，双极膜可将水解离为H＋和OH－，由图可知，H＋进入阴极，OH－进入阳极，放电后的溶液进入再生池中在催化剂条件下发生反应放出氢气，反应方程式为2V2＋＋2H＋eq\o(=====,\s\up7(催化剂))2V3＋＋H2↑，电路中每有2mol电子通过，会有2mol氢氧根离子进入阳极，生成0.5mol氧气，阳极区溶液质量增加18g，D项错误。

二、多池装置

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，则构成原电池，铁棒上发生的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；石墨电极产生的现象为有无色气泡生成_。

(2)若开始时K与M连接，则构成电解池，铁棒上发生的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；石墨电极产生的现象为_有淡黄绿色气泡生成，一段时间后，溶液的pH增大。

(3)若用铝条和镁条分别代替图中的石墨和铁棒电极，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：Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－。

2．多池串联

如图所示装置：

回答下列问题：

(1