2023版高三一轮总复习化学鲁科版教案：第5章 第30讲 电化学装置中的串联和计算(能力课)

1、PAGE PAGE 8 第30讲电化学装置中的串联和计算(能力课)1.了解电解池中的串联和原电池与电解池的串联分析。2.掌握电化学中的定量计算。多池串联的电化学装置分析类型一有外接电源的电解池串联类型二原电池为电源的电解池串联1根据电极材料和电解液判断(1) 甲为电解池，乙为原电池甲乙(2) 甲乙甲为原电池，乙为电解池2根据“盐桥”判断甲为电解池，乙、丙构成原电池“串联”类电池的解题流程1如图所示装置可间接氧化工业废水中含氮离子(NHeq oal(,4)。下列说法不正确的是 () 甲 乙A乙是电能转变为化学能的装置B含氮离子氧化时的离子方程式为3Cl22NHeq oal(,4)=N26Cl8H

2、C若生成H2和N2的物质的量之比为31，则处理后废水的pH减小D电池工作时，甲池中的Na移向Mg电极D根据题意可知甲为原电池，Mg为负极，石墨为正极，乙为电解池，右电极为阴极，左电极为阳极。D项，原电池工作时，Na移向正极即石墨电极，错误。2(双选)(2021济南模拟)实验室以某燃料电池为电源模拟工业上用电解法治理亚硝酸盐对水体的污染的装置如图所示，电解过程中Fe电极附近有N2产生。下列说法不正确的是()A电解过程中，装置A中Fe电极附近溶液颜色变化为无色黄色浅绿色Bb电极的电极反应式：2NOeq oal(,3)10e12H=N26H2OC装置B的中间室中的Na移向右室，Cl移向左室D1 mo

3、l甲醇参加反应时，整个装置能产生0.6 mol N2AD根据题意，装置A是电解池，装置B是原电池。装置B中b电极上NOeq oal(,3)得电子转化为N2，b极为正极，则a电极为负极，进而推知装置A中Fe电极是阳极。A项，电解过程中，装置A中Fe电极发生的反应为Fe2e=Fe2，然后Fe2和NOeq oal(,2)发生反应2NOeq oal(,2)8H6Fe2=N26Fe34H2O，Fe电极附近溶液颜色变化为无色浅绿色黄色，错误；B项，b电极为正极，正极上NOeq oal(,3)得电子生成N2，电极反应式为2NOeq oal(,3)10e12H=N26H2O，正确；C项，根据原电池中离子移动方

4、向判断，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，正确；D项，a电极的电极反应式为CH3OH6eH2O=CO26H，1 mol CH3OH参加反应时，装置B中能产生0.6 mol N2，电路中通过6 mol电子，装置A中能产生0.5 mol N2，整个装置共产生1.1 mol N2，错误。3(2021山东名校联考)某科研小组模拟“人工树叶”电化学装置如图所示，甲装置为甲醇空气燃料电池，乙装置能将H2O和CO2转化为C6H12O6和O2，X、Y是特殊催化剂型电极。下列说法正确的是() 甲乙Ab口通入空气，c口通入甲醇B甲装置中H向M极移动，乙装置中H向Y极移动CY极的电极反应式为6CO224H24e=

5、C6H12O66H2OD理论上，每生成22.4 L(标准状况下)O2，必有4 mol电子由N极流向X极C根据乙装置Y极上CO2发生反应生成C6H12O6可知，Y极是阴极，故甲装置中M极是负极、N极是正极，c口通入空气，b口通入甲醇，A错误；M极是负极，N极是正极，在原电池中H向正极移动，故B错误；乙装置中CO2在Y极上转化为C6H12O6，因此Y极的电极反应式为6CO224H24e=C6H12O66H2O，C正确；N极是正极，电子由X极流入N极，D错误。电化学的定量计算【典例】500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NOeq oal(,3)0.6 molL1，用石墨作电极电解此

6、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思路点拨n(气体)0.1 mol阳极：4OH4e=O22H2O 0.4 mol 0.1 mol阴极：Cu22e=Cu 0.1 mol 0.4 mol0.2 mol0.2 mol2H2e=H2 0.2 mol 0.1 molA石墨作电极电解KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液，阳极反应式为4OH4e=2H2O

7、O2，阴极先后发生两个反应：Cu22e=Cu,2H2e=H2。从收集到O2为2.24 L可推知上述电解过程中共转移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(NOeq oal(,3)，c(K)c(H)c(NOeq oal(,3)，不难算出：电解前c(K)0.2 molL1，电解后c(H)0.4 molL1。电化学中两种基本计算模型注：在电化学计算中，还常利用QIt和Qn(e)N

8、A(NA表示阿伏加德罗常数的值)1.601019 C来计算电路中通过的电量。1(2021大连模拟)用惰性电极电解一定浓度的CuSO4溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑二氧化碳的溶解)。则电解过程中转移电子的物质的量为 ()A0.4 molB0.5 molC0.6 mol D0.8 molCCu2(OH)2CO3可改写为2CuOH2OCO2，因反应后生成的CO2离开溶液，所以加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3相当于加入0.2 mol CuO、0.1 mol H2O，根据2CuO2Cu4e2 mol 4 mo

9、l02 mol0.4 mol2H2O O24e2 mol 4 mol0.1 mol 0.2 mol转移电子的物质的量0.4 mol0.2 mol0.6 mol。 2(双选)(2021山东师大附中模拟)某化学课外活动小组模拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是 ()AX极的电极反应式：Pb2eSOeq oal(2,4)=PbSO4B铅蓄电池工作时，每转移2 mol电子，消耗196 g H2SO4C电解池的反应仅有2Al6H2Oeq o(=,sup9(电解)2Al(OH)33H2D每消耗103.5 g Pb，理论上电解池阴极上有11.2 L H2生成AB根据

10、题意可知X为负极，Y为正极，Al为阳极，Fe为阴极。电解池中阳极还有O2生成，C错；11.2 L未指明标准状况下，D错。3常温下，用Pt电极电解200 mL足量KCl溶液，当阴极上生成2.24 L(标准状况)气体时，溶液的pH为_(假设电解前后溶液体积不变)。解析n(H2)0.1 mol，n(OH)0.2 mol，c(OH)eq f(0.2,0.2) molL11 molL1，pOH0，pH14。答案141(2021全国甲卷，T13)乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的H2O解离为H和OH，并在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是()A

11、KBr在上述电化学合成过程中只起电解质的作用B阳极上的反应式为2H2eH2OC制得2 mol乙醛酸，理论上外电路中迁移了1 mol电子D双极膜中间层中的H在外电场作用下向铅电极方向迁移D由题图可知，在铅电极乙二酸变成乙醛酸是去氧的过程，发生还原反应，则铅电极是电解装置的阴极，石墨电极发生氧化反应，反应为2Br2e=Br2，是电解装置的阳极。由上述分析可知，Br起到还原剂的作用，A错误；阳极上的反应式为2Br2e=Br2，B错误；制得2 mol乙醛酸，实际上是左、右两侧各制得1 mol乙醛酸，共转移2 mol电子，故理论上外电路中迁移的电子数为2 mol，C错误；电解装置中，阳离子移向阴极(即铅

12、电极)，D正确。2(2020山东等级考，T13)采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是()A阳极反应为2H2O4e=4HO2B电解一段时间后，阳极室的pH未变C电解过程中，H由a极区向b极区迁移D电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量D a极上产生O2，发生的反应为水被氧化生成O2的反应，即a极为阳极，b极为阴极，a极电极反应式：2H2O4e=4HO2，b极电极反应式：2HO22e=H2O2，A项正确；电解一段时间后，阳极室产生的氢离子通过质子交换膜进入阴极室，阳极室pH保持不变，B项正确；电解过程中H通过质子交

13、换膜，从a极区向b极区迁移，C项正确；由阴、阳极的电极反应式，可知电解一段时间后，b极消耗O2的量是a极生成O2的量的2倍，即a极生成的O2与b极反应的O2的量不相等，D项错误。采用电化学方法以SO2和Na2SO3为原料制取硫酸的装置如图所示(A、B为多孔石墨电极，C、D为惰性电极)。下列说法错误的是()A“膜2”为阳离子交换膜B电极A的电极反应为SO22e2H2O=SOeq oal(2,4)4HC上述过程中，亚硫酸钠溶液可循环使用D使用该装置制取98 g硫酸需消耗11.2 L O2(标准状况下)D根据装置图可知，左侧装置为原电池，右侧装置为电解池，“膜2”右侧逸出H2，则D为阴极，电极反应为2HSOeq oal(,3)2e=H22SOeq oal(2,3)，则电解装置中中间室内的Na穿过“膜2”进入右室，故X为Na2SO3