2022版高考化学一轮复习高考专项练十电化学的有关计算﹙含解析﹚

1、电化学的有关计算 (建议用时40分钟)类型一单一电解过程的计算1将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，通电一段时间后，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()A4103 molL1B2103 molL1C1103 molL1 D1107 molL1【解析】选A。阴极反应：Cu22e=Cu，增重0.064 g应是生成Cu的质量，设生成H的物质的量为x，根据总反应离子方程式： 2Cu22H2O2CuO24H 264 g 4 mol 0.064 g xx0.002 molc(H)4103 molL1。2(2021

2、天津模拟)用两支惰性电极插入CuSO4溶液中，通电电解，当有1103 mol的OH放电时，溶液显浅蓝色，则下列叙述正确的是()A阳极上析出3.6 mL O2(标准状况)B阴极上析出32 mg CuC阴极上析出11.2 mLH2(标准状况)D阳极和阴极质量都无变化【解析】选B。用惰性电极电解CuSO4溶液时，阴极：2Cu24e=2Cu，阳极：4OH4e=O22H2O。当有1103 mol的OH放电时，生成标准状况下的O2为5.6 mL，A错误；在阴极上析出32 mg Cu，阴极质量增加，B正确；C、D错误。3(2021阳泉模拟)已知高能锂电池的总反应式为2LiFeS=FeLi2SLiPF6SO(

3、 CH3)2为电解质，用该电池为电源进行如图的电解实验，电解一段时间测得甲池产生标准状况下H2 4.48 L。下列有关叙述正确的是()A从隔膜中通过的离子数目为0.8NAB若电解过程体积变化忽略不计，则电解后甲池中溶液浓度为2 molL1CA电极为阳极D电源正极反应式为FeS2Li2e=FeLi2S【解析】选D。甲池产生氢气接原电池负极，A为阴极，n(H2)0.2 mol，转移0.4 mol电子，生成0.4 mol OH，隔膜通过K为0.4 NA，A错误，C错误；甲池c(OH)4 molL1，电解后甲池中溶液浓度为4 molL1，B错误；根据反应FeS2Li=FeLi2S知，Li为原电池负极，

4、FeS被还原生成Fe，为正极反应，正极反应式为FeS2Li2e=FeLi2S，D正确。4(2021哈尔滨模拟)推销净水器的商人用自来水做电解实验，一段时间后两极间产生绿色沉淀，并很快变成红褐色，然后用净水器净化后的水做电解实验，两极上只有气体产生，水中并无沉淀，用以证明自来水很“脏”。人们将自来水送检却是合格的，下列有关说法合理的是()A商人电解自来水时，用石墨作阳极；电解净化水时，用铁作阴极B电解自来水时，阴极反应式：O22H2O4e=4OHC电解净化水时，a、b两极的pH变化如图2所示D电解自来水实验中，若阴极产生气体为3.36 L(标准状况)，则阳极质量减小5.6 g【解析】选C。商人电

5、解自来水时，用铁作阳极，铁失电子成为Fe2，阴极水中的H得电子成为氢气，破坏了水的电离平衡生成了OH， Fe2与OH生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁很快被氧化为氢氧化铁，故两极间产生绿色沉淀，并很快变成红褐色；电解净化水时，用石墨作阳极，阳极(b极)电极反应为4OH4e=2H2OO2，阳极区c(H)增大，pH降低，阴极(a极)电极反应为2H2e=H2，阴极区c(OH)增大，pH升高，故两极上只有气体产生，水中并无沉淀，A、B错误，C正确；电解自来水实验中，若阴极产生气体V(H2)为3.36 L(标准状况)，则转移的电子的物质的量为20.3 mol，阳极铁失电子成为Fe2，质量减小56 g mol18

6、.4 g，D错误。5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。【解析】(1)电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO42H2O2Cu2H2SO4O2，从方程式可以看出，电解硫酸铜过程中只析出铜和释放出氧气，加入0.1 mol CuO可以使溶液恢复至原来状态，说明参与反应的硫酸铜只有

7、0.1 mol，转移的电子为0.2 mol。(2)加入0.1 mol Cu(OH)2可以使溶液恢复至原来状态，说明电解过程中不仅硫酸铜被电解，而且有水被电解。0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol的CuO和0.1 mol的H2O，因此电解过程中有0.1 mol的硫酸铜和0.1 mol的水被电解。2CuSO42H2O2CuO22H2SO44e 2 mol 4 mol 0.1 mol 0.2 mol2H2O2H2O24e 2 mol 4 mol 0.1 mol 0.2 mol所以，共转移电子0.2 mol0.2 mol0.4 mol。答案：(1)0.2(2)0.4类型二分阶段电解的

8、计算6500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)0.6 molL1，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2.24 L气体(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(K)为0.2 molL1B上述电解过程中共转移0.2 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.05 molD电解后溶液中c(H)为0.2 molL1【解析】选A。石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH4e=2H2OO2，阴极先后发生两个反应：Cu2e=Cu，2H2e=H2。从收集到O2 2.24 L可推知上述电解过程

9、中共转移0.4 mol 电子，而在生成2.24 L H2的过程中转移0.2 mol电子，所以Cu2共得到0.4 mol0.2 mol0.2 mol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 0.1 mol。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)0.2 molL1，电解后c(H)0.4 molL1。7用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图甲。电解过程中的实验数据如图乙，横坐标表示电解过程中转移电子的物质的量，纵坐标表示电解过程中产生气体的总体积(标准状况)。则下列说法不正确的是()A电解过程中，a

10、电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生Bb电极上电极反应式为4OH4e=2H2OO2C曲线OP段表示O2的体积变化D从开始到Q点时收集到的混合气体的平均摩尔质量为12 gmol1【解析】选D。由图甲可知，电流由正极流向负极，则b为阳极，a为阴极，用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液时，电池总反应为2CuSO42H2O2CuO22H2SO4，结合图乙可知，通过0.2 mol电子前是电解硫酸铜溶液，然后电解硫酸溶液，电池总反应为2H2O2H2O2。a为阴极，先发生反应Cu22e=Cu，后发生反应2H2e=H2，所以a电极表面先有红色物质析出，后有气泡产生，故A正确；b为阳极，溶液中的OH放电，则b电极

11、上的电极反应式为4OH4e=2H2OO2，故B正确；由上述分析可知，曲线OP段表示O2的体积变化，曲线PQ段表示H2和O2混合气体的体积变化，故C正确；曲线OP段表示O2的体积变化，P点1.12 L为O2，其物质的量为0.05 mol，PQ段3.36 L气体中，由电解水反应可知0.2 mol电子通过时生成0.1 mol H2、0.05 mol O2，则从开始到Q点收集到的混合气体中O2为0.1 mol，H2为0.1 mol，故混合气体的平均摩尔质量为17 gmol1，故D错误。类型三电化学多池“串联”的计算8如图所示，通电一段时间后，Cu电极增重2.16 g，同时在A池中收集到标准状况下的气体

12、224 mL，设A池中原混合溶液的体积为100 mL，则通电前A池原混合溶液中Cu2的浓度为()A.0.05 molL1B0.035 molL1C0.025 molL1 D0.020 molL1【解析】选A。铜电极质量增加：Age=Ag，由n(Ag)0.02 mol，转移电子0.02 mol。由4eO2知A池阳极产生O2为0.02 mol22.4 Lmol10.112 L112 mL；故阴极还产生112 mL氢气：2H2e=H2，此过程中转移电子为0.01 mol，则铜离子放电转移电子0.01 mol：Cu22e=Cu，可知n(Cu2)0.005 mol，则A池原混合溶液中Cu2的浓度为0.0

13、5 molL1，A正确。9(2021石家庄模拟)在如图A池用石墨电极电解pH13的NaOH溶液100 mL，B池为模拟电解精炼铜的装置，其中c电极为纯铜，d电极为粗铜(含有杂质Fe、Ag)，溶液是足量CuSO4溶液，通电一段时间后停止电解，A池a极上产生的气体在标准状况下为2.24 L，下列说法不正确的是()A.d电极质量一定减少6.4 gBc电极质量一定增加6.4 gCA池pH增大DA池溶液质量减少1.8 g【解析】选A。电解精炼铜时粗铜作阳极，精铜作阴极，即d为阳极，c为阴极，则a、b分别为阴极和阳极。a极产生0.1 mol H2，则流经各电极的电子均为0.2 mol，d极粗铜含有杂质Fe

14、、Ag，质量减少不等于6.4 g，A错误；而阴极只有Cu2得电子，质量增加一定为6.4 g，B正确；A池实质上是电解水，NaOH浓度变大，pH变大，溶液质量减少1.8 g，C、D正确。10如图中X是直流电源，在含500 mL溶液的Y烧杯中c、d为石墨棒，Z烧杯中e、f是质量相同的铜棒。接通电路，电解2 min后，发现d附近溶液显红色(电解后体积可视为不变)。此时下列说法错误的是()A.电源b极为负极，e为阳极，f为阴极B电子从e流向dC取出e、f洗净、烘干，质量差为1.28 g，电路中通过0.02 mol电子DY烧杯中电解反应的速率v(OH)0.01 molL1min1【解析】选D。d附近溶液

15、显红色，d为阴极，c为阳极，e为阳极，f为阴极，a为正极，b为负极，A正确；H在d极上得电子，电子从e流向d，B正确；e、f电极质量差为1.28 g，e溶解的Cu为0.64 g，通过电子0.02 mol，C正确；通过电子0.02 mol，v(OH)0.02 molL1min1，D错误。11用如图所示装置进行实验。(1)在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是_(填字母序号)。A铝B石墨C银D铂(2)实验过程中，Zn2_(填“从左向右”“从右向左”或“不”)移动，电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量_(填“增加”“减少”或“不变”)，甲池的c(SO)_(填“增加”“减少”或“不变”)。(3)N极发生反应的电极反应式为_，滤纸上能观察到的现象有_。(4)若用上图装置中的原电池，铂作电极电解某金属氯化物MCln的水溶液，当阳极产生a mol气体时，阴极析出m g金属，则金属的相对原子质量是_。【解析】(1)在保证电极反应不变的情况下，仍然是锌作负极，则正极材料必须是不如锌活泼的金属或导电的非金属，铝是比锌活泼的金属，不能代替铜。(2)原电池放电时，阳离子向正极移动，Zn2由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中Cu22e=Cu，其溶液中的离子转换为Cu2Zn2，摩尔质量M(Cu2)M(Zn2)，乙池溶液的总质量增加。阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，