电化学的综合计算

电化学的综合计算

[知识梳理] 电化学的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量求电荷量等等，不论哪类计算，均可采用下列三种方法：

[知识探究]

方法一：依据电子守恒，突破分阶段计算

1．用惰性电极电解100 mL 4 mol·L－1Cu(NO3)2溶液，一定时间后在阳极收集到标准状况下气体1.12 L。停止电解，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)( )

A．0.75 mol·L－1 B．3 mol·L－1 C．4 mol·L－1 D．3.75 mol·L－1

2． 500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO－3)＝0.3 mol·L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体1.12 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL，下列说法正确的是( )

A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2 mol·L－1 B．电解后溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1

C．上述电解过程中共转移0.4 mol电子 D．电解后得到的Cu的物质的量为0.1 mol

方法二、依据总反应式，建立等量关系进行计算

3．将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(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－1 B．2×10－3mol·L－1 C．1×10－3mol·L－1 D．1×10－7mol·L－1

4．用惰性电极电解400 mL一定浓度的硫酸铜溶液(不考虑电解过程中溶液体积的变化)，通电一段时间后进行如下操作。

(1)如果向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。

(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，电解过程中转移的电子为________mol。

方法三：利用电子守恒，突破电化学多池“串联”的计算

5．在如图所示的装置中，若通直流电5 min时，铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。

(1)电源中X电极为直流电源的________极。

(2)pH变化：A：________，B：________，C：________。(填“增大”“减小”或“不变”)

(3)通电5 min时，B中共收集224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为________(设电解前后溶液体积无变化)。

(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL，电解后，溶液的pH为________(设电解前后溶液

[知识落实]

6．空间实验室“天宫一号”的供电系统中有再生氢氧燃料电池(RFC)，RFC是一种将水电解技术与氢氧燃料电池技术相结合的可充电电池，RFC工作原理如图。下列有关说法正确的是( )

A．当有0.1 mol电子转移时，a电极产生1.12 L O2(标准

状况下)

B．b电极上发生的电极反应是4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－

C．d电极上发生的电极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D．c电极上进行还原反应，B池中的H＋可以通过隔膜进入A池

7．某化学兴趣小组对电化学问题进行了实验研究。

(1)利用下图装置探究金属的电化学腐蚀，接通电路发现灵敏电流计指针发生偏转，盐桥中K＋向________槽(填“a”“b”或“c”)移动。写出正极的电极反应___________________。

(2)如何检验a槽中生成的阳离子_____________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)在c槽中欲实现Cu＋2H2O===Cu (OH)2＋H2↑的反应，

则电极________(填“M”或“N”)一定是铜电极。c槽中电

解质X可以是下列________物质(填选项)。

A．H2SO4B．NaNO3 C．MgCl2 D．KOH

8．下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。回答下列问题：

(1)直流电源中，M为________极。

(2)Pt电极上生成的物质是________，其质量为________g。

(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的

物质的量之比为2∶____∶____∶____。

(4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，AgNO3溶液的pH________，H2SO4溶液的浓度________，H2SO4溶液的pH________。

9．(2016·烟台模拟)某兴趣小组的同学用下图所示装置研究有关电化学的问题(甲、乙、丙三池中溶质足量)，当闭合该装置的电键K时，观察到电流计的指针发生了偏转。

请回答下列问题：

(1)甲池为________(填“原电池”“电解池”或“电镀池”)，A电极的电极反应式为______________________________。

(2)丙池中F电极为________(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，该池的总反应方程式为____________________________________________________________________。

(3)当乙池中C极质量减轻10.8 g时，甲池中B电极理论上消耗O2的体积为_______ mL(标准状况)。

(4)一段时间后，断开电键K，下列物质能使丙池恢复到反应前浓度的是________(填选项字母)。

A．Cu B．CuO C．Cu(OH)2 D．Cu2(OH)2CO3

10．如下图装置所示，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同(假设通电前后溶液体积不变)，A、B为外接直流电源的两极。将直流电源接通后，F极附近呈红色。

请回答：

(1)B极是电源的______________，一段时间后，

甲中溶液颜色________，丁中X极附近的颜色逐渐

变浅，Y极附近的颜色逐渐变深，这表明

_____________________，在电场作用下向Y极移动。

(2)若甲、乙装置中的C、D、E、F电极均只有

一种单质生成时，对应单质的物质的量之比为________。

(3)现用丙装置给铜件镀银，则H应是______________(填“镀层金属”或“镀件”)，电镀液是________溶液。当乙中溶液的pH是13时(此时乙溶液体积为500 mL)，丙中镀件上析出银的质量为________，甲中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。

(4)若将C电极换为铁，其他装置都不变，则甲中发生的总反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

11．A、B、C为三种强电解质，它们在水中电离出的离子为Na＋、Ag＋、NO－3、SO2－4、Cl－，在如图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放足量的A、B、C三种溶液，电极均为石墨电极。接通电源，经过一段时间后，测得乙烧杯中c电极质量增加了10.8 g。常温下各烧杯中溶液的pH 与电解时间t的关系如图所示。据此回答下列问题：

(1)M为电源的________(填“正”或“负”)极，甲、乙两个烧杯中的电解质分别为________、________(写化学式)。

(2)计算电极f上生成的气体在标准状况下体积为________L。

(3)写出乙烧杯中的电解反应方程式：________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)若电解后甲溶液的体积为10 L，则该溶液的pH为________。