高中化學(xué)專題電化學(xué)計算

電化學(xué)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(guān)閉電源，測得溶液的質(zhì)量

減少了13、4g.下列有關(guān)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(biāo)準(zhǔn)狀況下，兩極共產(chǎn)生3、92L氣體

C.電解后溶液的pH為2（假設(shè)溶液體積不變）

D.加入13、8gAg2co3可將溶液徹底復(fù)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(shè)計了如下圖

所示的循環(huán)系統(tǒng)實驗光分解水制氫.反應(yīng)過程中所需的電能由太陽能光電池提供，反應(yīng)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(yīng)池中—反應(yīng)的離子方程式.

（2）若電解池A中生成3、36L氏（標(biāo)準(zhǔn)狀況）,試計算電解池B中生成Fe?’的物質(zhì)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(yīng)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(nèi)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(shù)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(jìn)行修復(fù)與防護(hù)具有重要意義.

（1）研究發(fā)現(xiàn)，腐蝕嚴(yán)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(jìn)一步被腐蝕.如將糊狀A(yù)g2O涂在被腐蝕部位,Ag2O與有害

組分CuCl發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，該化學(xué)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(xué)腐蝕的原理示意圖.

O：

①腐蝕過程中，負(fù)極就是（填圖中字母"a"或"b"或"c"）;

②環(huán)境中的cr擴(kuò)散到孔口,并與正極反應(yīng)產(chǎn)物與負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)過程中有紅棕色氣體產(chǎn)生.

O-ti時，原電池的負(fù)極就是A1片，此時，正極的電極反應(yīng)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(chǎn)生的氣體體積

相同.

(1)甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式為.

(2)乙中A極析出的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為一.

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

表示的就是—的變化;反應(yīng)結(jié)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(xué)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(yīng)首先就是Ag'+e

JAg,假設(shè)所有的銀離子0、Imol全部放電，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0、Imol,則析出金屬銀的

質(zhì)量為:0、ImolX108g/mol=10、8g,此時陽極放電的電極反應(yīng)為:40b=02個+&0+4屋,轉(zhuǎn)移

0>Imol電子時生成的氧氣的質(zhì)量就是:0、025molX32g/mol=0>8g,所以溶液質(zhì)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(dāng)于此階段電解水，還要電解掉水的質(zhì)量為13、4g-Ik6g=1、8g,電解這些水轉(zhuǎn)移電子的物

質(zhì)的量為0、2mol,所以整個過程轉(zhuǎn)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(yīng)為:4OHr=O2個+H2O+4e，當(dāng)轉(zhuǎn)移0、3mol電子時產(chǎn)生的氧氣物質(zhì)的

量為0、075moi，即1、68L,陰極上產(chǎn)生氫氣,2H'+2e-=H2個,當(dāng)轉(zhuǎn)移0、2moi電子時，產(chǎn)生的氫

氣物質(zhì)的量為0、Imol,即2、24L,所以在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，兩極共產(chǎn)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(dāng)于減少了氧化銀與水,只加入Ag2c03不能將溶液徹底復(fù)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(yīng)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(yīng)的離子方程式

誦由

為:4Fe3++2H2O4Fe2++O2個+4H；

光催化反應(yīng)池中為Fei12、H：生成Fe,I\H：光催化反應(yīng)池中總反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀況)，氫氣的物質(zhì)的量_^0、15moi，轉(zhuǎn)移電

22.4L/inol

子物質(zhì)的量=0、15moiX2=0、3moi，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，電解池B中生成Fe?’的物質(zhì)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(nèi)消耗的HI的

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

Fe3’的物質(zhì)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(fù)分解反應(yīng),則二者相互交換成分生成另外的兩

種化合物,反應(yīng)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(fù)極，即c就是負(fù)極，故答案為:c;

②C「擴(kuò)散到孔口,并與正極反應(yīng)產(chǎn)物與負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹CU2(OH)3C1,負(fù)極

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

應(yīng)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(zhuǎn)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(fù)極就是Al片，溶液中產(chǎn)生紅棕色氣體就是二氧化氮，故正極反應(yīng)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(dǎo)致原電池中A1作正極,Cu作負(fù)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(jìn)一步反應(yīng).

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

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(chǎn)生的氣體體積相同，分析電極反應(yīng),B為陰極，

溶液中銅離子析出，氫離子得到電子生成氫氣，設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為X,溶液中銅離子物質(zhì)

的量為0、Imol,電極反應(yīng)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(yīng)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(zhì)的量為0、Imol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2、24L.

故答案為:2、24L;

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

物質(zhì)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(zhuǎn)移