电化学计算

电化学计算原电池和电解池的计算题通常包括：两极物质的定量计算、溶液的pH、离子浓度计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、元素化合价或物质化学式的确定等规律方法应对电化学定量计算的三种方法1．根据电子守恒法计算用于串联电路、阴阳两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。2．根据总反应式计算凡是总反应式中反映出的物质的量关系都可以列比例式计算。3．根据关系计算由得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式，如物质：H2～O2～Cl2～Cu～Ag～H＋～OH－～e－n(mol)21224444例1：用铂电极电解CuSO4溶液500mL，当阴极质量恰好不再增加时，标准状况下阳极产生11.2L的气体，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为（）A.0.5mol/LB.1.0mol/LC.1.5mol/LD.2mol/L题型一：两极产物的定量计算4OH--4e-=2H2O+O2↑n总(e-)=n(Cu2+)×2=0.5mol×4（电子守恒）n(Cu2+)=1molC(Cu2+)=1mol/0.5L=2mol/L阴极：阳极：2Cu2++4e-=2Cu答案D6①解题过程中应该先写出电极方程式②电化学计算中电子守恒关系：阳极（或负极）失电子总数等于阴极（或正极）得电子总数解题反思：变式1：用铂电极电解CuSO4溶液500mL，经过一段时间后，标准状况下两极均产生11.2L的气体，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为（）A.0.5mol/LB.0.8mol/LC.1.0mol/LD.1.5mol/L2H++2e-=H2↑（Cu2+完全放电后）n总(e-)=n(Cu2+)×2+0.5moL×2=0.5moL×4n(Cu2+)=0.5moLC(CuSO4)=0.5moL/0.5L=1.0moL/L(开始)Cu2++2e-=Cu4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：阳极：答案C小结：当涉及到两极质量、气体体积改变等关键词时，采用电子守恒、关系式法相对容易如图所示，将铁棒和石墨棒插入盛有饱和NaCl溶液的U型管中。下列正确的是（）A．K1闭合，铁棒上发生的反应为2H++2e→H2↑B．K1闭合，石墨棒周围溶液pH逐渐升高C．K2闭合，铁棒不会被腐蚀，属于牺牲阳极的阴极保护法D．K2闭合，电路中通过0.002NA个电子时，两极共产生0.001mol气体高考直击解答：A、若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池，较活泼的金属铁作负极，负极上铁失电子，Fe﹣2e﹣=Fe2+，故A错误；B、若闭合K1，该装置没有外接电源，所以构成了原电池；不活泼的石墨棒作正极，正极上O2得电子生成OH-发生还原反应，电极反应式为2H2O+O2+4e﹣=4OH-，所以石墨棒周围溶液pH逐渐升高，故B正确；C、K2闭合，Fe与负极相连为阴极，铁棒不会被腐蚀，属于外加电源的阴极保护法，故C错误；D、K2闭合，电路中通过0.002NA个e-时，阴极生成0.001molH2，阳极生成0.001molCl2，两极共产生0.002mol气体，故D错误．故选B．例2：用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH值从6.0变为3.0时，设电解时阴极没有氢气析出，且不考虑体积变化，电极上应析出的银的质量为（）A．27mgB．54mgC．108mgD．216mg题型二：溶液pH的计算[解析]电解后溶液c(H+)增加:10-3-10-6≈10-3mol/L，则增加n(H+)=10-3mol/L×0.5L=0.5×10-3mol，根据阴阳极电极反应知物质Ag～H＋～OH－～e－n(mol)1111n生成(H+)=n(e-)=n(Ag)m(Ag)=108g/mol×0.5×10-3mol=54×10-3g变式2:用Pt电极电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的200mL0.3mol/L的NaCl溶液和300mL0.2mol/LAgNO3溶液，当产生0.56L(标准状况）Cl2时停止电解，取出电极，将两杯溶液混合，则混合溶液的pH为多少？（假设混合液的总体积为500mL)题型二：溶液pH的计算电解NaCl溶液时，总电解反应式知：2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2＋H2转移电子2mol22.4L2mol0.05mol0.56L0.05mol故生成n(NaOH)=0.05mol通电电解AgNO3溶液时，根据串联电路中通过电极上的电子守恒得出电解AgNO3溶液时，转移电子0.05mol：4AgNO3＋2H2O4Ag＋O2＋4HNO3转移电子4mol4mol0.05mol0.05mol故生成n(HNO3)=0.05mol由此可见，生成了等物质的量的NaOH和HNO3，故混合液应为中性.通电①溶液pH的计算—总反应方程式法，关系式法②基本原则解题反思：n生成或消耗(H+)=n(e-)n消耗或生成(OH-)=n(e-)题型三：电路串联问题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)，当闭合该装置的开关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、乙、丙三池中为原电池的是____(填“甲池”“乙池”或“丙池”)。(2)丙池中F电极为____(填“正极”“负极”“阴极”或“阳极”)，该池的总反应式为_________________。(3)当乙池中C电极质量减轻10.8g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，断开开关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．CuB．CuOC．CuCO3D．Cu2(OH)2CO3(1)甲、乙、丙三池中只有甲池中的氧化还原反应能自发进行，因此甲池为原电池。(2)丙池中F电极与甲池负极相连，为阴极，丙池为电解硫酸铜溶液，总反应式为2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑。通电(3)乙池中C电极反应式为Ag－e－=Ag＋，甲池中B电极反应式为2H2O＋O2＋4e－=4OH－，则有关系式：4Ag～O2，故V(O2)＝(10.8/108)×1/4×22.4＝0.56L。(4)从丙池的电解总反应式可以看出，溶液中减少的“2Cu＋O2”相当于CuO，因此可以加入CuO或CuCO320①分清每个装置原电池还是电解池，并写出相应的电极反应②解题核心：抓住整个电路转移的电子数相等，三种方法结合使用解题反思：高考直击（2010•福建）铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，研读图，下列判断不正确的是（）A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4+2H2O﹣2e﹣═PbO2+4H++SO42﹣B．当电路中转移0.2mol电子时，I中消耗的H2SO4为0.2molC．K闭合时，II中SO42﹣向c电极迁移D．K闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极A．K闭合时Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为PbSO4+2H2O﹣2e﹣=PbO2+4H++SO42﹣，故A正确；B．在上述总反应式中，得失电子总数为2e﹣，当电路中转移0.2mol电子时，可以计算出Ⅰ中消耗的硫酸的量为0.2mol，故B正确；C．当K闭合时Ⅰ为原电池，Ⅱ为电解池，Ⅱ中c电极上的PbSO4转化为Pb和SO42﹣，d电极上的PbSO4转化为PbO2和SO42﹣，故SO42﹣从两极上脱离下来向四周扩散而并非做定向移动，故C错误；D．K闭合一段时间，也就是充电一段时间后Ⅱ可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，故D正确．故选C．课堂小结常用的计算方法⑴根据电子守恒计算⑵根据电极方程式或电解总方程式计算⑶根据关系式计算总之，解决电化学中的相关计算问题的切入点应该为：把计算问题看做是氧化还原反应理论知识的拓展与延伸，并能灵活运用上述相关解决问题的方法，许多问题都会变得“柳暗花明”的画面。