高中化學(xué)專題：電化學(xué)計算.doc

電化學(xué)計算一選擇題（共1小題）1用鉑作電極電解1000mL 0.1mol/L AgNO3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0.1NAB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13.8g Ag2CO3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是未來解決能源危機(jī)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I2和Fe2+等可循環(huán)使用（1）寫出電解池A、電解池B和光催化反應(yīng)池中反應(yīng)的離子方程式（2）若電解池A中生成3.36L H2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），試計算電解池B中生成Fe2+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中流入和流出的HI濃度分別為a mol/L和b mol/L，光催化反應(yīng)生成Fe3+的速率為c mol/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Q3我國古代青銅器工藝精湛，有很高的藝術(shù)價值和歷史價值，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)和防護(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)腐蝕的原理示意圖腐蝕過程中，負(fù)極是（填圖中字母“a”或“b”或“c”）；環(huán)境中的Cl擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(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；若生成4.29g Cu2（OH）3Cl（M=214.5gmol1），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(qiáng)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0t1時，原電池的負(fù)極是Al片，此時，正極的電極反應(yīng)式是，溶液中的H+向極移動t1時，原電池中電子流動方向發(fā)生改變，其原因是4甲醇是一種重要的化工原料和新型燃料如圖1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（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，則圖中線表示的是的變化；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 5.0molL1 NaOH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1000mL 0.1mol/L AgNO3溶液的陰極反應(yīng)首先是Ag+e=Ag，假設(shè)所有的銀離子0.1mol全部放電，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.1mol，則析出金屬銀的質(zhì)量為：0.1mol108g/mol=10.8g，此時陽極放電的電極反應(yīng)為：4OH=O2+H2O+4e，轉(zhuǎn)移0.1mol電子時生成的氧氣的質(zhì)量是：0.025mol32g/mol=0.8g，所以溶液質(zhì)量減少總量為10.8g+0.8g=11.6g13.4g，接下來陰極放電的是氫離子，陽極仍是氫氧根放電，相當(dāng)于此階段電解水，還要電解掉水的質(zhì)量為13.4g11.6g=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：4OH=O2+H2O+4e，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.3mol電子時，產(chǎn)生的氧氣物質(zhì)的量為0.075mol，即1.68L，陰極上產(chǎn)生氫氣，2H+2e=H2，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時，產(chǎn)生的氫氣物質(zhì)的量為0.1mol，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0.3mol，所以最后溶液中c（H+）=0.1mol/1L=0.1mol/l，其pH=1，故C錯誤；D溶液相當(dāng)于減少了氧化銀和水，只加入Ag2CO3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：（1）由圖可知，電解池A中，電解HI生成氫氣與I2，電解池中總反應(yīng)的離子方程式為：2H+2IH2+I2 ，電解池B中為電解鐵鹽溶液，生成Fe2+、O2、H+，電解池中總反應(yīng)的離子方程式為：4Fe3+2H2O4Fe2+O2+4H+，光催化反應(yīng)池中為Fe2+、I2、H+，生成Fe3+、I、H+，光催化反應(yīng)池中總反應(yīng)的離子方程式為：2Fe2+I22Fe3+2I，故答案為：2H+2IH2+I2 ；4Fe3+2H2O4Fe2+O2+4H+；2Fe2+I22Fe3+2I；（2）若電解池A中生成3.36L H2（標(biāo)準(zhǔn)狀況），氫氣的物質(zhì)的量=0.15mol，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=0.15mol2=0.3mol，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒，電解池B中生成Fe2+的物質(zhì)的量為=0.3mol，故答案為：0.3mol；（3）若電解池A中流入和流出的HI濃度分別為a mol/L和b mol/L，則單位時間內(nèi)消耗的HI的物質(zhì)的量為（ab）Qmol/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c mol/min，則有（ab）Qmol/L=c mol/min，故答案為：Q=3【解答】解：（1）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）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是負(fù)極，故答案為：c；Cl擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2（OH）3Cl，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、銅離子和氫氧根離子反應(yīng)生成Cu2（OH）3Cl沉淀，離子方程式為2Cu2+3OH+Cl=Cu2（OH）3Cl，故答案為：2Cu2+3OH+Cl=Cu2（OH）3Cl；nCu2（OH）3Cl=0.02mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子得n（O2）=0.02mol，V（O2）=0.02mol22.4L/mol=0.448L，故答案為：0.448；（3）0t1時，原電池的負(fù)極是Al片，溶液中產(chǎn)生紅棕色氣體是二氧化氮，故正極反應(yīng)方程式為：2H+NO3+e=NO2+H2O，此時溶液中的氫離子移向正極，一段時間后，由于Al與濃硝酸發(fā)生鈍化，導(dǎo)致原電池中Al作正極，Cu作負(fù)極，故答案為：2H+e+NO3=NO2+H2O；正；鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化，表面生成了氧化膜阻止了Al的進(jìn)一步反應(yīng)4【解答】解：（1）甲醇燃料電池是原電池反應(yīng)，甲醇在負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O，故答案為：CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O；（2）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0.1mol，電極反應(yīng)為： Cu2+2e=Cu，0.1mol 0.2mol2H+2e=H2， 2x xA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：4OH4e=2H2O+O2， 4x x根據(jù)得失電子守恒得到0.2+2x=4x，x=0.1mol乙中A極析出的氣體是氧氣，物質(zhì)的量為0.1mol，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)的量和金屬陽離子的物質(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，故為Fe3+，