高中化学复习知识点利用电子守恒法进行多池串联相关计算.docx

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高中化学复习知识点利用电子守恒法进行多池串联相关计算

高中化学复习知识点：

利用电子守恒法进行多池串联相关计算

一、单选题

1．有人设想利用电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化剂N2O5，所用装置如图所示，下列说法正确的是

A．图中的甲池为电解池，乙池为原电池

B．a极发生的电极反应为SO2－2e－＋2H2O===SO42－＋4H＋

C．N2O5在c极上产生，c极的电极反应为N2O4－2e－＋H2O===N2O5＋2H＋

D．当消耗标况下2.24LSO2时，若要维持硫酸的浓度不变则应补充水11.6mL

2．下图为一定条件下采用多孔惰性电极的储氢电池充电装置（忽略其他有机物）。

已知储氢装置的电流效率

×100%，下列说法不正确的是

A．采用多孔电极增大了接触面积，可降低电池能量损失

B．过程中通过C-H键的断裂实现氢的储存

C．生成目标产物的电极反应式为C6H6+6e-+6H+===C6H12

D．若

=75%，则参加反应的苯为0.8mol

3．如图是一套电化学装置，对其有关说法错误的是（）

A．装置A是原电池，装置B是电解池

B．反应一段时间后，装置B中溶液pH增大

C．a若消耗1molCH4，d可产生4mol气体

D．a通入C2H6时的电极反应为C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O

4．碱性硼化钒（VB2）－空气电池工作时反应为：

4VB2＋11O2

4B2O3＋2V2O5。

用该电池为电源，选用惰性电极电解一定量的硫酸铜溶液，实验装置如图所示。

当电路中通过0.04mol电子时，B装置内共收集到0.448L气体（标况），则下列说法中正确的是

A．VB2电极发生的电极反应为：

2VB2＋11H2O–22e−

V2O5＋2B2O3＋22H+

B．外电路中电子由c电极流向VB2电极

C．电解过程中，b电极表面先有红色物质析出，然后有气泡产生

D．若B装置内的液体体积为200mL，则CuSO4溶液的浓度为0.05mol/L

5．烧杯A中盛放0.1mol/L的H2SO4溶液，烧杯B中盛放0.1mol/L的的CuCl2溶液（两种溶液均足量），组成的装置如图所示。

下列说法不正确的是（）

A．A为原电池，B为电解池

B．A为电解池，B为原电池

C．当A烧杯中产生0.1mol气体时，B烧杯中产生气体的物质的量也为0.1mol

D．经过一段时间，B烧杯中溶液的浓度减小

6．据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。

某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（）

A．正极反应式为：

O2+2H2O+4e-====4OH-

B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变

C．该燃料电池的总反应方程式为：

2H2+O2====2H2O

D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移

7．甲、乙两个电解池均以Pt为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16g，乙池中某电极上析出0.24g金属，则乙池中溶质可能是（）

A．KNO3B．MgSO4C．CuSO4D．Na2SO4

8．某化学课外活动小组拟用铅蓄电池为直流电源，进行电絮凝净水的实验探究，设计的实验装置如图所示，下列叙述正确的是（）

A．X电极质量减轻，Y电极质量增加

B．电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和H2O

C．电解池的总反应为2Al＋6H2O

2Al（OH）3＋3H2↑

D．每消耗103.5gPb，理论上电解池阴极上有1molH2生成

9．电化学在日常生活中用途广泛，图甲是原电池，电池总反应为

，图乙是电解池，用于含

的工业废水的处理。

下列说法错误的是

A．图甲中发生的氧化反应是

B．图乙中惰性电极作电解池的阴极，电极棒上有

放出

C．图乙中

向惰性电极移动，该极附近有

生成

D．若图甲作为图乙的电源，当消耗

镁时，理论上也消耗

铁

二、多选题

10．科学家们已研发出硅负极锂离子电池，在相同体积中，硅负极电池容量比石墨碳电池容量提升25%，反应原理为5LiMn2O4+Si

5Li0.12Mn2O4+Li4.4Si，LiPF6纯液体作电解质，下列有关说法正确的是（）

A．放电时的负极反应为Li﹣e﹣=Li+

B．若用该电池电解水，阴极生成3.52gO2，则该电池负极质量减少0.77g

C．锂离子电池充电时的阴极反应为Si+4.4e-+4.4Li+=Li4.4Si

D．放电时电解质LiPF6水溶液中的Li+移向正极

三、综合题

11．完成下列填空。

（1）在25℃、101kPa时，C（s）、H2（g）、CH3COOH（l）的燃烧热分别为393.5kJ/mol、285.8kJ/mol、870.3kJ/mol，则2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH（l）的△H=___________。

（2）温度为T时，在2L的密闭容器中加入2.0molSO2和1.0molO2发生反应，达到平衡时容器内气体压强变为起始时的0.7倍。

该反应的平衡常数为_____。

（3）在一定体积pH＝12的Ba（OH）2溶液中，逐滴加入一定物质的量浓度的NaHSO4溶液，当溶液中的Ba2＋恰好完全沉淀时，溶液pH＝11。

若反应后溶液的体积等于Ba（OH）2溶液与NaHSO4溶液的体积之和，则Ba（OH）2溶液与NaHSO4溶液____

（4）利用如图所示的电解装置，可将雾霾中的NO、SO2转化为硫酸铵，从而实现废气的回收再利用。

通入NO的电极反应式为_____；若通入的NO体积为4.48L（标况下），则理论上另一电极通入SO2的物质的量应为_________。

12．下图是一个化学过程的示意图，请回答下列问题：

（1）图中甲池是____________装置，乙池是______________装置。

（2）D电极的名称是______________，A电极的名称是_______________。

（3）通入O2的电极的电极反应式为___________，通入CH4的电极的电极反应式为_________。

（4）丙池中反应的化学方程式为__________________。

（5）当乙池中B（Ag）极的质量增加4.32g时，甲池中理论上消耗O2______________________mL（标准状况下）。

参考答案

1．B

【解析】

【分析】

【详解】

A．根据图示，图中的甲池相当于燃料电池，为原电池，乙池的两极均为惰性电极，为电解池，故A错误；

B.甲池相当于燃料电池，为原电池，通入二氧化硫的为负极，发生氧化反应，生成硫酸，因此a极发生的电极反应为SO2－2e－＋2H2O=SO42－＋4H＋，故B正确；

C．c是阳极，d是阴极，阳极上N2O4放电生成N2O5，电极反应为N2O4-2e-+2HNO3=2N2O5+2H+，故C错误；

D．标况下2.24LSO2的物质的量n（SO2）=

=0.1mol，电池的负极反应式为：

SO2-2e-+2H2O=4H++SO42-，消耗水0.2mol，生成硫酸0.1mol，质量为：

0.1mol×98g/mol=9.8g，消耗水的质量为0.2mol×18g/mol=3.6g，氢离子向右侧正极区定向移动0.2mol，质量为0.2gH+，设补充xmLH2O，则

×100%=50%，解得：

x=13.6mL，故D错误；

故选B。

【点睛】

本题的难点为D，要注意负极反应了水，生成了硫酸，同时有氢离子通过离子交换膜移向了正极区。

2．B

【解析】

【详解】

A.多孔电极可增大电极与电解质溶液接触面积，降低能量损失，故A正确；

B.该过程苯被还原为环己烷，C-H键没有断裂，形成新的C-H键，故B错误；

C.储氢是将苯转化为环己烷，电极反应式为C6H6+6e-+6H+===C6H12，故C正确；

D.根据图示，苯加氢发生还原反应生成环己烷，装置中左侧电极为阳极，根据放电顺序，左侧电极反应式为2H2O-4e-=O2↑+4H+，生成1.6molO2失去的电子量为6.4mol，根据阴阳得失电子守恒，阴极得到电子总数为6.4mol，若η=75%，则生成苯消耗的电子数为6.4mol×75％=4.8mol，苯发生的反应C6H6+6e-+6H+===C6H12，参加反应的苯的物质的量为4.8mol/6=0.8mol，故D正确；

故选B。

3．B

【解析】

【分析】

由装置图可知A应为燃料电池装置，则B为电解池装置，电解硫酸溶液时，阳极发生氧化反应生成氧气，阴极发生还原反应生成氢气，实质为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，A中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，以此解答该题。

【详解】

A．由装置图可知A消耗气体，应为燃料电池装置，则B生成气体，为电解池装置，故A正确；

B．电解硫酸溶液时，阳极发生氧化反应生成氧气，阴极发生还原反应生成氢气，实质为电解水，硫酸浓度增大，pH减小，故B错误；

C．由元素化合价可知，a口若消耗1molCH4，应生成碳酸钾，则失去电子8mol，为原电池的负极，则d为阴极，生成氢气，应为4mol，故C正确；

D．a口通入C2H6时，乙烷被氧化生成碳酸钾，电极反应为C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O，故D正确；

故答案选B。

【点睛】

明确原电池正负极和电解池阴阳极上发生的电极反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写。

4．D

【解析】

【分析】

硼化钒-空气燃料电池中，VB2在负极失电子，氧气在正极上得电子，电池总反应为：

4VB2＋11O2

4B2O3＋2V2O5，则与负极相连的c为电解池的阴极，铜离子得电子发生还原反应，与氧气相连的b为阳极，氢氧根失电子发生氧化反应，据此分析计算。

【详解】

A、负极上是VB2失电子发生氧化反应，则VB2极发生的电极反应为：

2VB2+22OH--22e-=V2O5+2B2O3+11H2O，选项A错误；B、外电路中电子由VB2电极流向阴极c电极，选项B错误；C、电解过程中，与氧气相连的b为阳极，氢氧根失电子生成氧气，选项C错误；D、当外电路中通过0.04mol电子时，B装置内与氧气相连的b为阳极，氢氧根失电子生成氧气为0.01mol，又共收集到0.448L气体即

=0.02mol，则阴极也产生0.01moL的氢气，所以溶液中的铜离子为

=0.01mol，则CuSO4溶液的物质的量浓度为

=0.05mol/L，选项D正确；答案选D。

【点睛】

本题考查原电池及其电解池的工作原理，题目难度不大，本题注意把握电极反应式的书写，利用电子守恒计算。

5．B

【解析】

【分析】

A中Fe、C、稀硫酸构成原电池，A、B相连，A装置为B装置提供电能，所以B为电解池，A中发生反应为Fe+2H+=Fe2++H2↑，B中为惰性电极电解氯化铜溶液，发生反应CuCl2

Cu+Cl2↑，据此解答。

【详解】

A.A中Fe、C、稀硫酸构成原电池，A、B相连，A装置为B装置提供电能，所以B为电解池，A项正确；

B.由A项分析知，A为原电池，B为电解池，B项错误；

C.A中C上有氢气生成，其电极反应式为：

2H++2e-=H2↑，当A烧杯中产生0.1mol气体时，转移0.2mol电子，B中阳极上氯离子失电子生成氯气，其电极反应式为：

2Cl--2e-=Cl2↑，当转移0.2mol电子时，生成氯气为0.1mol，所以A和B中生成气体的物质的量相同，C项正确；

D.B中为惰性电极电解氯化铜，所以一段时间后，B烧杯中溶液的浓度会减小，D项正确；

答案选B。

6．D

【解析】

【分析】

氢氧燃料碱性电池中，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2+2OH--2e-==2H2O，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-====4OH-，反应的总方程式为2H2+O2==2H2O，结合氧气和转移电子之间的关系式计算。

【详解】

A.正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，所以A选项是正确的；

B.负极上氢气和氢氧根离子反应生成水，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以溶液中钾离子没有参与反应，根据原子守恒知，KOH的物质的量不变，所以B选项是正确的；

C.负极电极反应式为H2+2OH--2e-==2H2O，正极电极反应式为O2+2H2O+4e-==4OH-，反应的总方程式为2H2+O2==2H2O，所以C选项是正确的；

D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况），n（Cl2）=0.1mol，根据2Cl--2e-=Cl2↑，转移电子0.2mol，故D错误。

答案选D。

7．C

【解析】

【详解】

甲、乙两个电解池均以Pt为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16g，即析出Ag单质的质量为2.16g，n（Ag）=

=0.02mol，则电路中通过的电子的物质的量为

；乙池中某电极上析出0.24g金属，说明该金属阳离子的氧化性强于H+，即该金属的金属活动性在H之后，而K、Mg、Na的金属活动性都在H之前，故有可能为Cu，该电解质可以为硫酸铜；

故答案C。

8．B

【解析】

【分析】

据图可知电解池中，铝电极失电子作阳极，电极反应为：

2Al-6e-=2Al3+，在铝表面有氧气产生，说明有部分氢氧根离子放电，铁电极上水得电子作阴极，电极反应为：

6H2O+6e-=3H2↑+6OH-，铅蓄电池中X与阴极铁相连，作负极，负极上发生的反应是Pb+SO42--2e-=PbSO4，Y与阳极铝相连，作正极，电极反应为PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O，串联电路中各电极转移电子相等，据此分析解答。

【详解】

A.蓄电池中两电极都生成硫酸铅，因此两个电极的质量都增加，A错误；

B.铝电极失电子作阳极，电极反应为：

2Al-6e-=2Al3+，在铝表面有氧气产生，说明有部分氢氧根离子放电，OH-是水电离产生，说明电解池阳极上被氧化的还原剂有Al和H2O，B正确；

C.阳极铝电极反应为：

2Al-6e-=2Al3+，阴极铁电极电极反应为6H2O+6e-=3H2↑+6OH-，总反应为2Al+6H2O

2Al（OH）3（胶体）+3H2↑，在铝的表面有氧气产生，说明还存在电解水的过程：

2H2O

O2↑+2H2↑，C错误；

D.n（Pb）=

=0.5mol，Pb是+2价的金属，反应的Pb的物质的量是0.5mol，则反应转移电子的物质的量是0.5mol×2=1mol，根据串联电路中电子转移守恒，则电解池的阴极上反应产生H2的物质的量是0.5mol，D错误；

故合理选项是B。

【点睛】

本题考查原电池和电解池工作原理，电解池的电极反应正确判断原电池正负极、电解池阴阳极以及铝电极上产生氧气是求解本题关键，难点是电极反应式的书写。

9．C

【解析】

【详解】

A.甲是原电池，由电池总反应可知，Mg失电子发生氧化反应，作负极，负极反应为

，故A正确；

B.图乙为电解池，惰性电极与电源负极相连，作电解池的阴极，阴极反应式是

，所以电极棒上有氢气生成，故B正确；

C.电解池中阴离子向阳极移动，

向阳极Fe电极移动，与亚铁离子发生氧化还原反应生成的Cr3+与惰性电极附近的

结合转化成

沉淀而除去，故C错误；

D.串联电路中转移电子数相等，若图甲中

镁溶解，电极反应式为

，图乙阳极反应式是

，则图乙中溶解

，

，故D正确；

故选C。

【点睛】

本题考查原电池和电解池原理，明确原电池和电解池正负极、阴阳极的判断方法及各个电极上发生的反应是解本题关键，注意：

图乙中阳极上Fe失电子而不是溶液中阴离子失电子，阳极生成的亚铁离子要还原

，题目难度不大。

10．AC

【解析】

【详解】

A．根据放电时的电池反应，负极上是失电子的氧化反应，Li﹣e-=Li+，故A正确；

B．若用该电池电解水，阴极生成3.52g即0.22molO2，根据电极反应：

4OH-﹣4e-═2H2O+O2↑，转移电子是0.88mol，根据负极反应：

Li﹣e-=Li+，该电池负极质量减小0.88mol×7g/mol=6.16g，故B错误；

C．锂离子电池充电时，阴极发生得电子的还原反应，阴极反应为Si+4.4e-+4.4Li+=Li4.4Si，故C正确；

D．LiPF6纯液体作电解质，不是水溶液，故D错误；

故答案为：

AC。

【点睛】

锂电池（俗称）有一次电池、可充电电池之分，其中原电池型锂电池是锂单质发生氧化反应，而可充电型锂电池又称之为锂离子电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。

在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：

充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反，充放电过程中锂元素化合价均不发生变化。

11．-488.3kJ∕mol16201：

4NO+6H++5e-=NH4++H2O0.5mol

【解析】

【分析】

根据燃烧热写出热化学方程式，再利用盖斯定律来计算反应2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH（l）的反应热；利用三段式法，设参加反应的SO2物质的量，用平衡状态时的压强变化列式求解，再用化学平衡公式求解化学平衡常数；氢氧化钡和硫酸氢钠反应钡离子恰好沉淀，需要Ba（OH）2和NaHSO4按照物质的量1：

1和反应，结合溶液的pH和溶液体积换算物质的量列式计算；根据电解装置分析，通入NO的电极连接外电源负极，则该电极为电解池阴极，电解池阴极发生还原反应，NO转化为NH4+，H+参与电极反应，据此写出电极方程式，根据电子守恒计算。

据此分析。

【详解】

（1）在25℃、101kPa时，C（s）、H2（g）、CH3COOH（l）的燃烧热分别为393.5kJ∕mol、285.8kJ∕mol、870.3kJ∕mol，则H2（g）+

O2（g）=H2O（l）△H=-285.8kJ∕mol

（1）

C（s）+O2（g）=CO2（g）△H=-393.5kJ∕mol

（2）

CH3COOH

（1）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）△H=-870.3kJ∕mol（3）

由盖斯定律可以知道，

（1）×2+

（2）×2-（3）可得反应2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH

（1），其反应热为2×（-285.8kJ∕mol）+2×（-393.5kJ∕mol）+870.3kJ∕mol=-488.3kJ∕mol，答案为：

-488.3kJ∕mol；

（2）温度为T时，在2L的密闭容器中加入2.0molSO2和1.0molO2发生反应，达到平衡时容器内气体压强变为起始时的0.7倍，用三段式法设反应的SO2的物质的量：

，该反应是恒温恒容下的反应，根据反应前后压强之比等于物质的量之比得

，则化学平衡常数

，答案为：

1620；

（3）pH=12的Ba（OH）2溶液中c（OH-）=10-2mol∕L，设溶液体积为aL，则氢氧根离子物质的量为10-2×amol；当溶液中的Ba2＋恰好完全沉淀时，根据反应Ba（OH）2+NaHSO4=BaSO4↓+H2O+NaOH，反应的硫酸氢钠物质的量为0.5a×10-2mol；设硫酸氢钠溶液体积为bL，混合后溶液pH=11，得溶液中氢氧根离子浓度为10-3mol∕L，碱过量；根据公式得：

，a：

b=1：

4；答案为：

1：

4；

（4）根据电解装置，SO2转化为硫酸根离子，说明NO转化为NH4+，即NO在阴极发生还原反应NO+6H++5e-=NH4++H2O，阳极反应式为SO2+2H2O-2e-=4H++SO42-，通入的NO体积为4.48L（标况下）即0.2mol，根据得失电子守恒，因此有2NO~10e-~5SO2，则SO2的物质的量为0.5mol，答案为：

NO+6H++5e-=NH4++H2O；0.5mol；

12．原电池电解池阴极阳极

224

【解析】

【分析】

甲池为燃料电池，通入甲烷的电极为负极，通入氧气的电极为正极；乙池为电解池，A与原电池正极相连为阳极，B为阴极；丙池为电解池，C为阳极，D为阴极，据此根据电子守恒分析回答。

【详解】

甲池为燃料电池，通入燃料的电极为负极，电极反应为：

，通入氧气的电极为正极，电极反应为：

；乙池为电解池，A与原电池正极相连为阳极，电极反应为：

；B为阴极，电极反应为：

；丙池为电解池，C为阳极，电极反应为：

，D为阴极，电极反应为：

。

（1）甲池为原电池装置，乙池为电解池装置，故答案为：

原电池；电解池；

（2）D为阴极，A为阳极，故答案为：

阴极；阳极；

（3）通入甲烷的电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：

，通入氧气的电极为正极，发生还原反应，电极反应为：

；

（4）丙池为电解氯化钠溶液，总反应方程式为：

；

（5）当乙池中B（Ag）极的质量增加4.32g时，根据电极反应

，转移电子是

，由于电子守恒和电极反应

可知氧气的物质的量为0.01mol，则消耗氧气的体积为

，故答案为：

224。