高中化學專題電化學計算

電化學計算

一.選擇題（共1小題）

1.用鉗作電極電解1000mL0,lmol/LAgNO3溶液，通電一段時間后關閉電源，測得溶液的質量

減少了13、4g.下列有關敘述正確的就是（NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值）（）

A.電解過程中流經(jīng)外電路的電子數(shù)目為0、INA

B.在標準狀況下，兩極共產生3、92L氣體

C.電解后溶液的pH為2（假設溶液體積不變）

D.加入13、8gAg2co3可將溶液徹底復原

二.解答題（共3小題）

2.利用太陽光分解水制氫就是未來解決能源危機的理想方法之一.某研究小組設計了如下圖

所示的循環(huán)系統(tǒng)實驗光分解水制氫.反應過程中所需的電能由太陽能光電池提供，反應體系中

12與Fe?+等可循環(huán)使用.

（1）寫出電解池A—、電解池B—與光催化反應池中—反應的離子方程式.

（2）若電解池A中生成3、36L氏（標準狀況）,試計算電解池B中生成Fe?’的物質的量_.

（3）若循環(huán)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時,電解池A中流入與流出的HI濃度分別為amol/L與b

mol/L,光催化反應生成Fe3+的速率為cmol/min,循環(huán)系統(tǒng)中溶液的流量為Q（流量為單位時間

內流過的溶液體積）.試用含所給字母的代數(shù)式表示溶液的流量Q—.

3.我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術價值與歷史價值，但出土的青銅器大多受到環(huán)境腐

蝕，故對其進行修復與防護具有重要意義.

（1）研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴重的青銅器表面大都存在CuCl,CuCl在青銅器腐蝕過程中的催化作用.采

用"局部封閉法"可以防止青銅器進一步被腐蝕.如將糊狀Ag2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害

組分CuCl發(fā)生復分解反應，該化學方程式為—.

（2）如圖為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生的電化學腐蝕的原理示意圖.

O：

①腐蝕過程中，負極就是（填圖中字母"a"或"b"或"c"）;

②環(huán)境中的cr擴散到孔口,并與正極反應產物與負極反應產物作用生成多孔粉狀銹

CU2(OH)3cL其離子方程式為;

③若生成4、29gCU2(OH)3C1(M=214,5g?mo：T，則理論上耗氧體積為L(標準狀況).

(3)常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池(如圖1),測得原電池的

電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示，反應過程中有紅棕色氣體產生.

O-ti時，原電池的負極就是A1片，此時，正極的電極反應式就是，溶液中的H+向極移

動.ti時，原電池中電子流動方向發(fā)生改變，其原因就是—.

4.甲醇就是一種重要的化工原料與新型燃料.如圖1就是甲醇燃料電池工作的示意圖，其中A、

B、D均為石墨電極,C為銅電極.工作一段時間后，斷開K,此時A、B兩極上產生的氣體體積

相同.

(1)甲中負極的電極反應式為.

(2)乙中A極析出的氣體在標準狀況下的體積為一.

(3)丙裝置溶液中金屬陽離子的物質的量與轉移電子的物質的量變化關系如圖2,則圖中②線

表示的就是—的變化;反應結束后，要使丙裝置中金屬陽離子恰好完全沉淀，需要—mL

5、Omol?L/1NaOH溶液.

電化學計算

參考答案與試題解析

一.選擇題(共1小題)

1.【解答】解:A.用石墨作電極電解1000mL0>lmol/LAgNO3溶液的陰極反應首先就是Ag'+e

JAg,假設所有的銀離子0、Imol全部放電，轉移電子的物質的量為0、Imol,則析出金屬銀的

質量為:0、ImolX108g/mol=10、8g,此時陽極放電的電極反應為:40b=02個+&0+4屋,轉移

0>Imol電子時生成的氧氣的質量就是:0、025molX32g/mol=0>8g,所以溶液質量減少總量

為10、8g+0、8g=11、6g<13、4g,接下來陰極放電的就是氫離子，陽極仍就是氫氧根放電，相

當于此階段電解水，還要電解掉水的質量為13、4g-Ik6g=1、8g,電解這些水轉移電子的物

質的量為0、2mol,所以整個過程轉移電子的總量為0、3mol,個數(shù)為0、3NA,故A錯誤；

B.陽極放電的電極反應為:4OHr=O2個+H2O+4e，當轉移0、3mol電子時產生的氧氣物質的

量為0、075moi，即1、68L,陰極上產生氫氣,2H'+2e-=H2個,當轉移0、2moi電子時，產生的氫

氣物質的量為0、Imol,即2、24L,所以在標準狀況下，兩極共產生3、92L氣體，故B正確；

C.電解過程中溶液中的氫離子減少了0、2mol,而氫氧根總共減少了0、3moi，所以最后溶液中

c(H)=O>Imol/1L=0>lmol/1,其pH=l,故C錯誤；

D.溶液相當于減少了氧化銀與水,只加入Ag2c03不能將溶液徹底復原，故D錯誤；

故選:B.

二.解答題(共3小題)

2.【解答】解:⑴由圖可知,電解池A中，電解HI生成氫氣與12,電解池中總反應的離子方程式

+通電

為：2H+2]煙%H2個+12,

電解池B中為電解鐵鹽溶液，生成Fe"、02、H*,電解池中總反應的離子方程式

誦由

為:4Fe3++2H2O4Fe2++O2個+4H；

光催化反應池中為Fei12、H：生成Fe,I\H：光催化反應池中總反應的離子方程式

9+光昭

為:2Fe?+122Fe3+21~,

故答案為:2H*+2「

通電H2個+12;4Fe3++2H2O4Fe2++O2/T+4H+;2Fe2++l22Fe3++2I-;

⑵若電解池A中生成3、36LH2(標準狀況)，氫氣的物質的量_^0、15moi，轉移電

22.4L/inol

子物質的量=0、15moiX2=0、3moi，根據(jù)電子轉移守恒，電解池B中生成Fe?’的物質的量為

0.3ITID13mol,

3-2

故答案為:0、3mol;

⑶若電解池A中流入與流出的HI濃度分別為amol/L與bmol/L,則單位時間內消耗的HI的

物質的量為(a-b)XQmol/L,根據(jù)反應方程式得失電子守恒，光催化反應池中單位時間內生成

Fe3’的物質的量為cmol/min,則有(a-b)XQmol/L=cmol/min,故答案為:Q=---L/iriilT

a-b

3.【解答】解:(l)Ag2O與有害組分CuCl發(fā)生復分解反應,則二者相互交換成分生成另外的兩

種化合物,反應方程式為Ag2O+2CuCl=2AgCl+Cu2O,

故答案為:Ag2O+2CuCl=2AgCl+Cu2O;

(2)①根據(jù)圖知，氧氣得電子生成氫氧根離子、Cu失電子生成銅離子,發(fā)生吸氧腐蝕，則Cu作

負極，即c就是負極，故答案為:c;

②C「擴散到孔口,并與正極反應產物與負極反應產物作用生成多孔粉狀銹CU2(OH)3C1,負極

上生成銅離子、正極上生成氫氧根離子,所以該離子反應為氯離子、銅離子與氫氧根離子反

應生成CU2(OH)3C1沉淀,離子方程式為2CU2++3OH+C「=CU2(OH)3C1J,

故答案為:2CU2++3OH+C1=CU2(OH)3C1

(3)n[Cu2(OH)3Cl]=—生絲~~=0、02moi，根據(jù)轉移電子得n(C>2)=°?。吆"。1K2X2=0、

214.5g/rool4

02mol,V(O2)=0、02moiX22、4L/mol=0,448L,

故答案為:0、448;

(3)0?ti時，原電池的負極就是Al片，溶液中產生紅棕色氣體就是二氧化氮，故正極反應方程式

為:2H+NO3-+5=NO2個+H2O,此時溶液中的氫離子移向正極，一段時間后，由于A1與濃硝酸

發(fā)生鈍化,導致原電池中A1作正極,Cu作負極，

故答案為:2H++e+NO3=NO2個+H2O;正;鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化，表面生成了氧化膜阻止了

A1的進一步反應.

4.【解答】解:(1)甲醇燃料電池就是原電池反應，甲醇在負極失電子發(fā)生氧化反應，電極反應

為:CH30H-6e+8OH=CO32+6H2O,

故答案為:CH30H-6e+8OH=CO32+6H2O;

⑵工作一段時間后，斷開K,此時A、B兩極上產生的氣體體積相同，分析電極反應,B為陰極，

溶液中銅離子析出，氫離子得到電子生成氫氣，設生成氣體物質的量為X,溶液中銅離子物質

的量為0、Imol,電極反應為：

Cu2+2e=Cu,

0、Imol0、2mol

2H++2e=H2個，

2xx

A電極為陽極，溶液中的氫氧根離子失電子生成氧氣,電極反應為：

4OH-4e=2H2O+O2個，

4xx

根據(jù)得失電子守恒得到0、2+2x=4x,

x=0>Imol

乙中A極析出的氣體就是氧氣，物質的量為0、Imol,在標準狀況下的體積為2、24L.

故答案為:2、24L;

(3)根據(jù)轉移電子的物質的量與金屬陽離子的物質的量的變化，可知，銅離子從無增多,鐵離子

物質的量減小，亞鐵離子增加,故①為Fe>,②為Fe",③為Cu2+,

由圖可知電子轉移