（全国通用）高考化学二轮热点题型归纳与变式演练 专题29 电化学计算的三种常用方法（解析+原卷）学案

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【题型一】 根据总反应式计算…………………………………………………………..………………1
【题型二】 根据电子守恒计算………………………………………………………...…………………5
【题型三】 根据关系式计算…………………………………………………………………...…………9
二、最新模考题组练……………………………………………………………………………………………13
【题型一】 根据总反应式计算
【典例分析】
1．如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。试回答：
（1）电源中X极是___________(填“正”或“负”)极。
（2）通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)=___________ml·L-1。
（3）若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的c(OH-)=___________ml·L-1。
【答案】
（1）负
（2）0.025
（3）0.1
【分析】
铜电极的质量增加2.16 g，则铜电极是阴极，电极反应式是，电解5 min时，电路中转移电子的物质的量是。
（1）铜电极的质量增加2.16 g，说明铜电极是阴极，则X为负极；
（2）B中阳极反应式是，通电5 min时，生成氧气的物质的量是0.02ml÷4=0.005ml， 则B中阴极生成氢气的物质的量是，生成氢气转移电子0.01ml，根据电子守恒，生成铜转移电子0.02ml-0.01ml=0.01ml，生成铜的物质的量是，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)=；
（3）A中电解的总反应式是↑+H2↑ ，电解5 min时，电路中转移电子的物质的量是0.02ml，则A中生成KOH的物质的量是0.02ml，若A中KCl溶液的体积也是200 mL，则电解后溶液的c(OH-)=。
【提分秘籍】
根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。
【变式演练】
1．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，体积均为1L)，当闭合该装置的电键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”，“丙池”)，A电极的电极反应式为___________。
（2）丙池中E电极为 ___________ (填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)，该池总反应的化学方程式为___________。
（3）当甲池中B电极上消耗O2的体积为560mL(标准状况)时，乙池中C极质量理论上减轻___________g，则丙池溶液的pH为___________
（4）一段时间后，断开电键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．Cu(OH)2
【题型二】 根据电子守恒计算
【典例分析】
1．钠离子电池因具有安全性高、能量密度大等特点而具有良好的发展前景。某钠离子电池工作原理如图所示，下列有关说法中正确的是
A．②表征的是放电时的电子流向
B．放电时，M极电极反应式为MO3+xe-+xNa+=NaxMO3
C．若使用氢氧燃料电池给该电池充电，氢电极应连接M极
D．充电时，外电路中每转移0.2mle-，理论上N极将减重4.6g
【答案】B
【解析】
A．由电池的工作原理图可知放电时Na转变为Na+ ，N极为负极，M极为正极。②表征的是充电时电子的流向，A项错误；
B．放电时，M极的电极反应式为MO3+xe-+xNa+=NaxMO3，B项正确；
C．若使用氢氧燃料电池给该电池充电，氢电极应连接该电池负极，即N极，C项错误；
D．充电时，由电子守恒可知外电路每转移0.2 mle- ，理论上N极将增重4.6 g，D项错误；
故选：B。

【提分秘籍】
根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴、阳两极产物或正、负两极产物在相同电量时的计算，其依据是各电极上转移的电子数相等。
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
【变式演练】
1．相同金属在其不同浓度盐溶液中可形成浓差电池。如下图所示装置是利用浓差电池电解溶液(a、b电极均为石墨电极)，可以制得、、和。下列说法不正确的是
A．a电极的电极反应式为
B．电池放电过程中，电极上的电极反应式为
C．c、d离子交换膜依次为阴离子交换膜和阳离子交换膜
D．电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得
2．“长征”火箭发射使用的是偏二甲肼[(CH3)2NNH2]清洁燃料，产生巨大能量将火箭送上太空。某校外研究性学习小组根据电化学原理设计如下装置。下列说法错误的是
A．石墨C1为阳极
B．通入O2一极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O
C．一段时间后，向乙中加入0.2ml Cu(OH)2后恰好使溶液复原，则通入O2 6.4g
D．当消耗0.1ml(CH3)2NNH2时，C1电极产生4.48L气体(标准状况)
【题型三】 根据关系式计算
【典例分析】
1．电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O+6Fe2++14H+=2Cr3+ +6Fe3+ +7H2O，最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去。下列说法不正确的是
A．阳极反应为Fe-2e- =Fe2+
B．电解过程中溶液pH不断减小
C．过程中有Fe(OH)3沉淀生成
D．电路中每转移6ml电子，最多有0. 5 ml Cr2O被还原
【提分秘籍】
根据关系式计算
根据得失电子守恒关系建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。
如以通过4 ml e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中M为金属，n为金属离子的化合价数值)
该关系式具有总揽电化学计算的作用，熟记电极反应式，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示：在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C来计算电路中通过的电量。
【变式演练】
1．科学家采用碳基电极材料设计了一种制取氯气的新工艺方案，装置如图示。下列说法正确的是
A．电解池可用铁作阴极，铜作阳极
B．阴极反应式为
C．电路中转移1ml电子，消耗氧气5.6L
D．该工艺的总反应为
2．某同学设计用NO—空气质子交换膜燃料电池探究将雾霾中的SO2、NO转化为的原理。
下列说法正确的是
A．甲、乙装置中NO均被氧化，物质A为HNO3
B．燃料电池放电过程中正极的电极反应式为
C．若甲装置中消耗22.4LO2(标况)，则乙装置中SO2和NO转化的物质的量共有2.8ml
D．该装置中，电子的转移方向为Pt(I)→石墨(II)→电解质溶液→石墨(I)→Pt(II)
1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)。下列说法错误的是
A．理论上锌的质量每减小13g，外电路中通过0.4ml电子
B．电池工作时，锌作负极，失去电子，发生氧化反应，Zn被还原
C．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
D．电池工作时，氢氧化钾电解质溶液中OH-移向负极
2．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，受热后，电池可瞬间输出电能。该电池的总反应为。下列有关说法错误的是
A．正极上的电极反应式为
B．可用LiCl-KCl的混合水溶液作电解质
C．每转移0.2 ml电子，理论上生成20.7 g Pb
D．常温下，在正、负极间接上电流表，指针不偏转
3．全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示。其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料制作，电池反应式为16Li+xS8=8Li2Sx(2≤x≤8)。，下列说法错误的是
A．电极b的材料是金属锂
B．放电时，电极a上的反应式可表示为xS8+16Li++16e-=8Li2Sx
C．电池充电时，电子从充电电源的负极出发，沿导线流向电极b，再通过电池电解质经电极a流回充电电源的正极
D．电池放电时，当外电路中流过0.3ml电子，负极材料质量减少2.1g
4．利用膜电解技术(装置如图所示)，以Na2CrO4为主要原料制备Na2Cr2O7的总反应方程式为：。下列说法不正确的是
A．当电路中有2ml电子通过时，阳极会产生11.2L(在标准状况下)气体
B．Na2Cr2O7在阳极室制得
C．电解过程中，阴极溶液pH增大
D．该离子交换膜为阴离子交换膜
5．利用CH4燃料电池电解制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH、H2、Cl2的装置如图所示。下列说法正确的是
A．a极反应：CH4+8e-+4O2-=CO2+2H2O
B．若去掉C膜，产品室中有可能产生CaHPO4、Ca3(PO4)2等沉淀
C．A、C膜均为阴离子交换膜，B膜为阳离子交换膜
D．标准状况下，a极上通入1.12L甲烷，阳极室Ca2+减少0.4ml
6．用惰性电极电解法制备硼酸(H3BO3)的工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子和阴离子通过)。下列有关说法正确的是
A．膜A为阴膜，膜B为阳膜
B．产品室中发生的反应为B(OH)+H+=H3BO3+H2O
C．电解过程中，a极附近溶液pH减小
D．电解过程中，阴极与阳极产生的气体物质的量比为1∶2
7．某科研团队利用连续闭合的电化学—化学反应循环实现氮还原的原理示意图如图所示，其中Fe-TiO2作为氮还原的催化剂，则下列说法正确的是
A．氢离子由A电极经过质子交换膜移向B电极
B．电解液中POM2转化为POM1的过程为还原反应
C．A电极的电势高于B电极
D．该电池生成3ml氧气时可还原标准状况下的氮气44.8L
8．利用下图所示的光电催化体系，双极膜可以实现烟气脱。双极膜是阴、阳复合膜，在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的解离成和，作为和离子源。下列说法正确的是
A．a极为正极
B．阳极反应为：
C．阴极附近pH减小
D．每生成，同时生成
9．如图所示的装置，X、Y都是惰性电极。将电路接通电极后，向乙中滴入酚酞溶液，在Fe极附近显红色。试回答下列问题：
（1）甲装置是甲烷燃料电池(电解质溶液为KOH溶液)的结构示意图，则a处通入的是___________ (填“CH4”或“O2”)，电极上发生的电极反应是___________。
（2）如果丙装置中精铜电极的质量增加了6.4g，则甲装置中消耗的CH4的质量为___________。
10．相同金属在其不同浓度的盐溶液中可形成浓差电池。现用此浓差电池电解Na2SO4溶液(电极a和b均为石墨电极)可以制得O2、H2、H2SO4、NaOH。
（1）当电路中转移1ml电子时，电解池理论上能产生标况下的气体___L。
（2）电池从开始工作到停止放电，电解池理论上可制得NaOH___g。
11．用如图所示装置做电解实验，a、b、c、d均为铂电极，A槽与B槽选择的溶液足量但不同，可供选择的电解质溶液有：①500 mL 2 ml·L-1 CuSO4溶液 ②500 mL 2 ml·L-1NaCl溶液 ③500 mL 2 ml·L-1Na2SO4溶液 ④500 mL2 ml·L-1AgNO3溶液 ⑤500 mL2 ml·L-1CuCl2溶液。
（1）若A槽选择500 mL2 ml·L-1CuCl2溶液，B槽选择500 mL 2 ml·L-1 CuSO4溶液，闭合开关K2，则b极为___________ (填 阴极”或“阳极”)，与a极现象相同的电极为___________(填“c极”或“d极”)，d极上的电极反应式为___________。
（2）若电解池工作时，a、b、c、d电极均有气体产生，且只有a极产生的是黄绿色气体，则A槽选择的溶液为___________ (填标号，下同)，B 槽选择的溶液为___________，闭合的开关是 ___________，相同时间内，a、c电极上产生气体的体积(相同状况)之比为___________。
（3）若A槽选择500 mL2 ml·L-1AgNO3溶液，B槽选择500 mL 2 ml·L-1 CuSO4溶液，闭合开关K1，则析出固体的电极是___________。