电化学中多池串联及定量计算+课件2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

电化学中多池串联及定量计算第4课时1.通过比较能够识别原电池、电解池，并能解决多池串联问题。2.深入理解电解原理中的守恒关系的应用。1.串联电路中原电池、电解池的识别与电极反应式的书写。2.电解过程中的相关计算。[学习目标][重点难点]原电池和电解池的综合1.一池两用用如图所示装置进行实验：导学(2)若开始时K与M连接，则构成电解池，铁棒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。(1)若开始时K与N连接，则构成原电池，铁棒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

。(3)若用铝条和镁条分别代替图中石墨和铁电极，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：_______________________________。2.多池串联(1)判断电池类型①有外接电源时，各电池均为电解池。②无外接电源时，燃料电池、铅酸蓄电池等作电源，则其他装置为电解池。③无外接电源时，有活泼性不同的两电极的一般为原电池，活泼性相同或均为惰性电极的一般为电解池。④根据电极反应现象判断。(2)常用解题步骤如图所示装置：导思回答下列问题：(1)甲池是

，乙池是将

能转化为

能的装置。原电池电化学(2)写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。提示

A极：负极，CH4－8e－＋10OH－===＋7H2OB极：正极，2O2＋8e－＋4H2O===8OH－Cu极：阳极，Cu－2e－===Cu2＋Ag极：阴极，Cu2＋＋2e－===CuPt(Ⅰ)极：阳极，2Cl－－2e－===Cl2↑Pt(Ⅱ)极：阴极，Mg2＋＋2H2O＋2e－===H2↑＋Mg(OH)2↓选项开关状态溶液A电极B说明A打开K1，闭合K2NaCl石墨正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B打开K1，闭合K2NaClZn金属Zn受到腐蚀C打开K2，闭合K1CuSO4Cu铁表面镀铜D打开K2，闭合K1CuSO4粗铜电解法精炼铜1.如图所示装置，下列说法不正确的是导练√打开K2，闭合K1为电解池，Fe为阴极，Cu为阳极，阳极的金属铜逐渐溶解，阴极上Cu2＋得电子生成Cu附着在铁的表面，C正确；打开K2，闭合K1为电解池，Fe为阴极，粗铜为阳极，电解法精炼铜时阴极应该是纯铜，D错误。打开K1，闭合K2为原电池，Fe为负极，石墨为正极，正极上氧气得电子，则正极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A正确；打开K1，闭合K2为原电池，Zn为负极，Zn失去电子形成Zn2＋，负极逐渐被腐蚀，B正确；2.假设图中原电池产生的电压、电流强度均能满足电解、电镀要求，即为理想化。①～⑧为各装置中的电极编号。下列说法错误的是A.当K闭合时，甲装置在电路中作电源B.当K断开时，乙装置锌片溶解，有氢气产生C.当K闭合后，整个电路中电子的流动方向为③→②；①→⑧；⑦→⑥；⑤→④D.当K闭合后，甲、乙装置中pH变大，丙装置中pH不变√3.如图装置闭合电键时，电流表的指针将发生偏转。试回答下列问题：(1)A池是

，Zn的电极名称是

；B池是

，Pt的电极名称是

。原电池负极电解池阳极A池电极是Cu和Zn两种活性电极，B池是Pt和C两种惰性电极，则A池是原电池，Zn作负极；B池是电解池，Pt电极是阳极。(2)写出下列有关反应：Zn极的电极反应式：

；Pt极的电极反应式：

。Zn电极是负极，发生氧化反应生成Zn2＋，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。Pt电极是阳极，发生氧化反应生成O2，电极反应式为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑。Zn－2e－===Zn2＋2H2O－4e－===4H＋＋O2↑(3)B池中的总反应的化学方程式为

。B池中C电极是阴极，Cu2＋发生还原反应生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，综合考虑阳极反应推知，电池总反应式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑。(4)如果要用B池给铁片镀上一层Cu，则B池应作何改进：

。用B池给铁片镀上一层Cu，则铁片作阴极，Cu电极作阳极，故将Pt换成Cu，C换成Fe片即可。Pt换成Cu，C换成Fe片电解池的定量计算导学1.常见考查方向无论是电解单一电解质溶液，还是混合溶液，一般考查电解后电极产物的质量、气体体积、溶液的pH或物质的量浓度等。2.常用计算方法①正确书写电解过程中各电极或各阶段的电极反应式。②在同一电路中，根据各电极得失电子数相等建立等量关系(若分阶段电解，则每个电极各阶段的电极反应式转移电子数总和相等)或根据电解总反应式列比例式计算。1.用惰性电极电解硫酸铜溶液。若阳极上产生气体的物质的量为0.01mol，阴极无气体逸出，则阴极上析出铜的质量为A.0.64g B.1.28gC.2.56g D.5.12g导练√解法1根据得失电子守恒，由电极反应式计算用惰性电极电解硫酸铜溶液，在阳极产生的气体为氧气，由2H2O－4e－===4H＋＋O2↑知，产生0.01mol氧气转移0.04mol电子，则根据Cu2＋＋2e－===Cu可推出应析出0.02mol的铜，其质量为1.28g。2.在1LK2SO4和CuSO4的混合溶液中c()＝2.0mol·L－1，用石墨电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4L(标准状况)气体，则原溶液中c(K＋)为A.2.0mol·L－1

B.1.5mol·L－1C.1.0mol·L－1

D.0.50mol·L－1√阳极发生的反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阴极发生的反应：Cu2＋＋2e－===Cu,2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，两极均收集到22.4L(标准状况)气体，即均生成1mol的气体，根据电子守恒：2H2～4e－～O2、2Cu～4e－～O2，阳极生成1mol氧气说明转移4mol电子，而阴极上生成1molH2只得到2mol电子，所以剩余2mol电子由铜离子获得，c(Cu2＋)＝1mol·L－1，电解前根据电荷守恒：c(K＋)＋2c(Cu2＋)＝2c()，c(K＋)＝(2.0×2－1×2)mol·L－1＝2.0mol·L－1。3.如图所示，若电解5min时，测得铜电极的质量增加2.16g。试回答下列问题：(1)电源中X极是___(填“正”或“负”)极。铜电极增重，说明银在铜电极析出，则铜电极为阴极，X为负极。负(2)通电5min时，B中共收集到224mL(标准状况)气体，溶液体积为200mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝

。C中铜电极增重2.16g，即析出0.02molAg，线路中通过0.02mol电子；由4e－～O2可知，B中产生的O2只有0.005mol，即112mL；但B中共收集到224mL气体，说明还有112mL是H2，即全部Cu2＋在阴极放电后，H＋接着放电产生了112mLH2，则通过0.01mol电子时，Cu2＋已被电解完；由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，则c(CuSO4)＝

＝0.025mol·L－1。0.025mol·L－1(3)若A中KCl溶液的体积也是200mL，电解后溶液中仍有Cl－，则电解后溶液的pH＝

(Kw＝1.0×10－14)。由4e－～4OH－知，A中生成0.02molOH－，则c(OH－)＝0.1mol·L－1，pH＝13。1312自我测试1.把物质的量均为0.1mol的氯化铜和硫酸溶于水制成100mL的混合溶液，用石墨作电极电解，并收集两电极所产生的气体，一段时间后在两极收集到的气体在相同条件下体积相同。则下列描述正确的是A.电路中共转移0.6NA个电子B.阳极得到的气体中O2的物质的量为0.2molC.阴极质量增加3.2gD.电解后剩余溶液中硫酸的浓度为1mol·L－13√12自我测试3阴极析出铜0.1mol，即6.4g，C错误；电解后溶液的体积未知，不能计算硫酸的浓度，D错误。自我测试122.用如图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极)，供选择的有4组电解液，要满足下列要求：①工作一段时间后A槽的pH上升，B槽的pH下降；②b、c两极上反应的离子的物质的量相等，应选择的电解质溶液是A.A槽NaOH溶液；B槽CuSO4溶液B.A槽AgNO3溶液；B槽CuCl2溶液C.A槽Na2SO4溶液；B槽AgNO3溶液D.A槽NaCl溶液；B槽AgNO3溶液3√自我测试123b是阳极，c是阴极，b、c两极上反应的离子的物质的量相等，若B槽是CuSO4溶液，c电极上消耗1molCu2＋时转移2mol电子，则b电极上消耗2molOH－，不符合要求，A错误；若A槽是NaCl溶液；B槽是AgNO3溶液，b电极上有1molCl－被氧化时转移1mol电子，同时c电极上有1molAg＋被还原，D正确。铂电极是惰性电极，工作一段时间后，A槽的pH上升，电解Na2SO4溶液的实质是电解水，pH不变；电解AgNO3溶液时，生成Ag、O2和HNO3，pH下降，故B、C错误；自我测试123.(2022·济南高二阶段练习)镍镉电池是一种二次电池，其工作原理如图所示(L为小灯泡，K1、K2为开关，a、b为直流电源的两极)，下列选项正确的是3A.当K2闭合，K1断开时，电极A发生氧化反应B.当K1闭合，K2断开时，电池中pH增大C.电极B发生氧化反应时，溶液中K＋移向电极BD.放电时该电池的总反应为Cd(OH)2＋