資源簡介

應用課
第四章 化學反應與電能
第7課時 有關電解計算
【學習目標】
認識電解相關計算類型，掌握有關電解計算的方法。
【學習活動】
學習任務
目標：認識電解相關計算類型，掌握有關電解計算的方法。 任務：（1）將兩個分別裝有Na2SO4、CuCl2溶液的電解池串聯在一起，均用惰性電極進行電解，電解一段時間后，試分析電極產物H2、O2、Cl2、Cu之間物質的量的關系。 （2）已知一個電子的電量是1.602×10－19 C，用該電池電解飽和食鹽水，當電路中通過1.929×105 C的電量時，生成NaOH的質量是多少？ 【方法導引】 有關電解的計算 1．計算的原則 (1)陽極失去的電子數＝陰極得到的電子數。 (2)串聯電路中通過各電解池的電子總數相等。 (3)電源輸出的電子總數和電解池中轉移的電子總數相等。 2．計算的方法 (1)根據守恒法計算：用于串聯電路、陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。 (2)根據總反應式計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式計算。 (3)根據關系式計算：根據得失電子守恒關系，在已知量與未知量之間，建立計算所需的關系式。 (4)在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19 C來計算電路中通過的電量 3．計算的步驟 (1)正確書寫電極反應式(要注意陽極材料)。 (2)當溶液中有多種離子共存時，要確定放電離子的先后順序。 (3)最后根據得失電子守恒進行相關的計算。 【針對訓練1】用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當陰極上增重a g時，在陽極上同時產生b L氧氣(標準狀況)，從而可知M的相對原子質量為(　　) A． B． C． D． 【針對訓練2】如圖所示的A、B兩個電解池中的電極均為鉑，在A池中加入0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，進行電解。a、b、c、d四個電極上所析出的物質的物質的量之比是（ ） A．2∶2∶4∶1　　 B．1∶1∶2∶1 C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1 【針對訓練3】500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到1.12 L氣體(標準狀況)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是(　　) A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2 mol·L－1 B．電解后溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1 C．上述電解過程中共轉移0.4 mol電子 D．電解后得到的Cu的物質的量為0.1 mol 【針對訓練4】500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到1.12 L氣體(標準狀況)，假定電解后溶液體積仍為500 mL。 (1)電解后溶液中的溶質為 。 (2)若為上述過程提供電能的是氫氧燃料電池，則消耗標準狀況下的氫氣的體積為 。 【針對訓練5】將兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解。 (1)當有1.0×10－3 mol的OH－放電時，溶液顯淺藍色，則在陰極上析出銅的質量是 。 (2)若溶液的體積為1 L，忽略溶液體積變化，在標準狀況下放出5.6 mL O2時，溶液中c(H＋)是 。 【針對訓練6】(雙選)用惰性電極進行下列電解，有關說法正確的是(　　) ①電解稀硫酸　②電解Cu(NO3)2溶液　③電解KOH溶液　④電解NaCl溶液 A．通電進行一段時間后四份溶液的pH均增大 B．反應②中通電一段時間后，向溶液中加入適量的CuO固體可使溶液恢復到電解前的情況 C．反應③中陽極消耗OH－，故溶液濃度變小 D．反應④中陰、陽兩極上氣體產物的物質的量之比為1∶1 【追問】 (1)反應③④中需向溶液中加入什么物質可復原？ (2)反應②中如向溶液中加入Cu(OH)2可復原嗎？ 【方法導引】 電解后溶液復原原狀時遵循的原則 電解質溶液進行電解時，大致分三種情況，①電解質本身被電解，②溶劑水被電解，③電解質和水同時被電解。因此要使電解后的溶液恢復原狀，必須根據電解的化學反應原理來確定。按“出去什么就加什么”的原則,即：少什么(元素的種類及原子個數比)加什么(按所少元素原子個數比組合成一種新物質加入)。
2應用課
第四章 化學反應與電能
第7課時 有關電解計算
【學習目標】
認識電解相關計算類型，掌握有關電解計算的方法。
【學習活動】
學習任務
目標：認識電解相關計算類型，掌握有關電解計算的方法。 任務：（1）將兩個分別裝有Na2SO4、CuCl2溶液的電解池串聯在一起，均用惰性電極進行電解，電解一段時間后，試分析電極產物H2、O2、Cl2、Cu之間物質的量的關系。 參考答案：根據得失電子守恒及元素的化合價可得出，電極產物物質的量的關系式：2H2～O2～2Cl2～2Cu～4e－，即H2、O2、Cl2、Cu的物質的量之比為2∶1∶2∶2。 （2）已知一個電子的電量是1.602×10－19 C，用該電池電解飽和食鹽水，當電路中通過1.929×105 C的電量時，生成NaOH的質量是多少？ 參考答案：一個電子的電量是1.602×10－19 C，當電路中通過1.929×105 C的電量時，電子的個數為＝1.204×1024，電子的物質的量為＝2 mol，根據轉移電子和氫氧化鈉的關系式2NaOH～2e－得，NaOH的質量為×2×40 g·mol－1＝80 g。 【方法導引】 有關電解的計算 1．計算的原則 (1)陽極失去的電子數＝陰極得到的電子數。 (2)串聯電路中通過各電解池的電子總數相等。 (3)電源輸出的電子總數和電解池中轉移的電子總數相等。 2．計算的方法 (1)根據守恒法計算：用于串聯電路、陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。 (2)根據總反應式計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據總反應式計算。 (3)根據關系式計算：根據得失電子守恒關系，在已知量與未知量之間，建立計算所需的關系式。 (4)在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19 C來計算電路中通過的電量 3．計算的步驟 (1)正確書寫電極反應式(要注意陽極材料)。 (2)當溶液中有多種離子共存時，要確定放電離子的先后順序。 (3)最后根據得失電子守恒進行相關的計算。 【針對訓練1】用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當陰極上增重a g時，在陽極上同時產生b L氧氣(標準狀況)，從而可知M的相對原子質量為(　　) A． B． C． D． 答案：C　 解析：根據得失電子守恒列出物質間的對應關系，設M的相對原子質量為Mr。 Mx＋　～　xe－　～　O2 Mr g 22.4× L a g b L 解得Mr＝＝。 【針對訓練2】如圖所示的A、B兩個電解池中的電極均為鉑，在A池中加入0.05 mol·L－1的CuCl2溶液，B池中加入0.1 mol·L－1的AgNO3溶液，進行電解。a、b、c、d四個電極上所析出的物質的物質的量之比是（ ） A．2∶2∶4∶1　　 B．1∶1∶2∶1 C．2∶1∶1∶1 D．2∶1∶2∶1 答案：A　 解析：由電解規律可知：a、c為陰極，b、d為陽極。a極上析出Cu，b極上析出Cl2，c極上析出Ag，d極上析出O2。由電子守恒可得出：2e－～Cu～Cl2～2Ag～O2，所以a、b、c、d四個電極上所析出物質的物質的量之比為1∶1∶2∶＝2∶2∶4∶1。 【針對訓練3】500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到1.12 L氣體(標準狀況)，假定電解后溶液體積仍為500 mL，下列說法正確的是(　　) A．原混合溶液中c(Na＋)＝0.2 mol·L－1 B．電解后溶液中c(H＋)＝0.2 mol·L－1 C．上述電解過程中共轉移0.4 mol電子 D．電解后得到的Cu的物質的量為0.1 mol 答案：B　 解析：陽極是陰離子放電(放電能力：OH－>NO)，根據題給信息，陽極一定是OH－放電，生成0.05 mol氧氣，轉移0.2 mol電子，C項錯誤；陰極離子放電能力：Cu2＋>H＋>Na＋，所以Cu2＋先放電，然后是H＋放電，陰極生成0.05 mol氫氣時，轉移0.1 mol電子，根據得失電子守恒知，Cu2＋轉移0.1 mol電子，n(Cu2＋)＝0.05 mol。所以原溶液中n[Cu(NO3)2]＝0.05 mol，n(NO)＝0.3 mol·L－1× 0.5 L＝0.15 mol，n(NaNO3)＝0.05 mol。原混合溶液中c(Na＋)＝0.1 mol·L－1，A、D兩項錯誤；由電解總方程式Cu2＋＋2H2OCu＋H2↑＋O2↑＋2H＋可知，生成0.05 mol Cu、0.05 mol O2、0.05 mol H2和0.1 mol H＋，電解后溶液中c(H＋)＝＝0.2 mol·L－1，B項正確。 【針對訓練4】500 mL NaNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO)＝0.3 mol·L－1，用石墨作電極電解此溶液，當通電一段時間后，兩極均收集到1.12 L氣體(標準狀況)，假定電解后溶液體積仍為500 mL。 (1)電解后溶液中的溶質為 HNO3、NaNO3 。 (2)若為上述過程提供電能的是氫氧燃料電池，則消耗標準狀況下的氫氣的體積為 2.24 L 。 解析：（1）開始階段電解Cu(NO3)2溶液，生成HNO3，后來電解水，溶質NaNO3不變。電解混合溶液時要注意電解的階段性，電極反應式和總電池反應式，電解產物與轉移電子數之間的關系式是電化學計算的主要依據。 （2）上述過程轉移0.2 mol e－，在氫氧燃料電池中也轉移0.2 mol e－，則消耗0.1 mol H2，標準狀況下的體積為2.24 L。當電流通過一個或多個串聯的電解池時，它們均處于同一閉合電路中，所以同一時間內通過的電子的物質的量相等。 【針對訓練5】將兩支惰性電極插入CuSO4溶液中，通電電解。 (1)當有1.0×10－3 mol的OH－放電時，溶液顯淺藍色，則在陰極上析出銅的質量是___0.032 g_____。 (2)若溶液的體積為1 L，忽略溶液體積變化，在標準狀況下放出5.6 mL O2時，溶液中c(H＋)是______1×10－3 mol·L－1__。 解析：(1)用惰性電極電解CuSO4溶液時，陰極電極反應式為2Cu2＋＋4e－=2Cu，陽極電極反應式為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O。當有1.0×10－3 mol的OH－放電時，此時轉移電子為1.0×10－3 mol，則在陰極上析出Cu的質量為0.032 g。 (2)陽極： 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 4 mol　　　　　　　1 mol n　　　　　　　 n＝1.0×10－3 mol，即消耗1.0×10－3 mol OH－，生成 1．0×10－3 mol H＋， 則c(H＋)＝＝1.0×10－3 mol·L－1。 【針對訓練6】(雙選)用惰性電極進行下列電解，有關說法正確的是(　　) ①電解稀硫酸　②電解Cu(NO3)2溶液　③電解KOH溶液　④電解NaCl溶液 A．通電進行一段時間后四份溶液的pH均增大 B．反應②中通電一段時間后，向溶液中加入適量的CuO固體可使溶液恢復到電解前的情況 C．反應③中陽極消耗OH－，故溶液濃度變小 D．反應④中陰、陽兩極上氣體產物的物質的量之比為1∶1 答案：BD　 解析：依據電解規律可知①為電解水型，②為放氧生酸型，③為電解水型，④為放氫生堿型，所以A、C錯誤；B項電解產物為Cu和O2，所以加氧化銅固體可恢復，正確；D項陽極產生Cl2，陰極產生H2，物質的量之比為1∶1，正確。 【追問】 (1)反應③④中需向溶液中加入什么物質可復原？ (2)反應②中如向溶液中加入Cu(OH)2可復原嗎？ 參考答案： (1)③加H2O、④加HCl。 (2)不可，因為Cu(OH)2和CuO相比，多了H2O，不能恢復到原濃度。 【方法導引】 電解后溶液復原原狀時遵循的原則 電解質溶液進行電解時，大致分三種情況，①電解質本身被電解，②溶劑水被電解，③電解質和水同時被電解。因此要使電解后的溶液恢復原狀，必須根據電解的化學反應原理來確定。按“出去什么就加什么”的原則,即：少什么(元素的種類及原子個數比)加什么(按所少元素原子個數比組合成一種新物質加入)。
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