電化學計算型選擇題歸類例析

邊永平

(河北省豐寧滿族自治縣第一中學,河北 承德 068350)

電化學包括原電池、電解和電鍍?nèi)糠?涉及原電池原理和電解原理,實質(zhì)是氧化還原反應(yīng)這部分理論知識的應(yīng)用和深化.而有關(guān)電化學的計算,其核心依據(jù)則是得失電子守恒原理的應(yīng)用.現(xiàn)將有關(guān)電化學知識的計算型選擇題進行歸類,并舉例分析.

1 由原電池的電極反應(yīng)求電子轉(zhuǎn)移數(shù)

例1 氫氧燃料電池具有非常突出的優(yōu)點:可以把化學能直接轉(zhuǎn)化為電能,而不需經(jīng)過熱能這種中間能量形式,氫氧燃料電池目前廣泛應(yīng)用于航天領(lǐng)域以及潛艇中.其電極反應(yīng)為:

所生成物中的水可供飲用,現(xiàn)欲制得常溫下1LH2O,則電池內(nèi)部電子轉(zhuǎn)移數(shù)約為( ).

A.8.9×10-3mol B.4.5×10-2mol

C.1.1×102mol D.1.6×102mol

2 求消耗原電池內(nèi)電解質(zhì)的物質(zhì)的量

例2鉛蓄電池放電時,電極反應(yīng)為:

若使用鉛蓄電池作電源,電解飽和食鹽水,若制0.005 mol Cl2,消耗的H2SO4的物質(zhì)的量至少是( ).

A.0.0025 mol B.0.005 mol

C.0.01 mol D.0.02 mol

解析本題考查了鉛蓄電池的總反應(yīng)及電解飽和食鹽水的計算知識,電解過程中,兩個裝置轉(zhuǎn)移的電子存在守恒關(guān)系,依據(jù)這一點可以計算.

3 串聯(lián)電路條件下的電解計算

例3有三個電解槽,分別裝有熔融態(tài)的氯化鈉、氯化鎂及氯化鋁,現(xiàn)將上述三個電解槽串連,電解一段時間后,析出鈉、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為( ).

A.1∶1∶1 B.3∶2∶1 C.2∶3∶6 D.6∶3∶2

解析由于是串聯(lián)電路,則相同時間內(nèi)通過的電量相等,根據(jù)各陽離子的電荷數(shù)可確定析出鈉、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比為6∶3∶2,答案為D.

4 求某一元素的相對原子質(zhì)量

例4燒杯中放有金屬M的硝酸鹽M(NO3)x的水溶液,用石墨電極進行電解,當陰極質(zhì)量增加ag時,在陽極上放出bL O2(標準狀況),則金屬M的相對原子質(zhì)量為( ).

A.22.4ax/bB.11.2ax/b

C.5.6ax/bD.2.5ax/b

解析設(shè)金屬M的相對原子質(zhì)量為M0,化合價為+x,依關(guān)系式:

4 mol 22.4 L

可列出:ax/M0=4b/22.4,得M0=5.6ax/b,即選C.

5 確定電解后的狀態(tài)

例5現(xiàn)有1 L NaOH溶液,質(zhì)量分數(shù)為5.2%,密度為1.06 g·cm-3,用鉑電極進行電解,電解過程中,當溶液中的NaOH的質(zhì)量分數(shù)改變了1.0%時,停止電解,則此時表1中溶液中應(yīng)存在的數(shù)據(jù)關(guān)系是( ).

表1 電解數(shù)據(jù)

解析電解NaOH溶液實質(zhì)為電解水,陽極產(chǎn)物為O2,陰極產(chǎn)物為H2,電極反應(yīng)為:

據(jù)此分析:電解后NaOH溶液中溶劑減少,濃度將增大,陰極產(chǎn)物(H2)質(zhì)量要小于陽極產(chǎn)物(O2)的質(zhì)量,即選B[1].

6 求電解液的物質(zhì)的量濃度

例6 現(xiàn)有100 mL HNO3與AgNO3的混合液,用鉑電極電解,通電一段時間后,兩極上均產(chǎn)生2.24 L氣體(標準狀況),通過計算分析,原混合液中Ag+的物質(zhì)的量濃度c(Ag+)為( ).

A.1 mol /L B.2 mol /L

C.2.5 mol /L D.3 mol /L

7 求電解后所得溶液的質(zhì)量分數(shù)

例7 在25 ℃時,將兩個鉑電極插入一定質(zhì)量的硫酸鈉飽和溶液中進行電解.通電一段時間后,陰極上逸出amol氣體,同時有wg Na2SO4·10H2O晶體析出.若溫度不變,剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)為( ).

解析電解時發(fā)生的總反應(yīng)為:

當陰極上逸出amol H2時,水被電解了amol,根據(jù)溶解度知識,不難計算出答案為D.

變式將例2中“兩個鉑電極”改為“兩個銅電極”,則答案為( ).

解析此時陽極為銅,可視為活性金屬,故電極反應(yīng)為:

電極總反應(yīng)式為:

當陰極上逸出了amol H2時,水被電解了2amol,則答案為C.

評注兩題僅一字之差,但思維的出發(fā)點不同,本題中學生容易定勢在“用惰性電極電解Na2SO4溶液,實質(zhì)是電解水”這一思維模式中,從而錯選D[2].

8 由電解后溶液pH的變化求析出金屬的質(zhì)量

例8現(xiàn)有500 mL AgNO3溶液,用兩支石墨電極進行電解,當溶液的pH從6.0降低到3.0時(設(shè)電解時陰極沒有H2析出,且電解后溶液體積仍看成500 mL),電極上應(yīng)析出銀的質(zhì)量為( ).

A.27 mg B.54 mg C.108 mg D.216 mg

解析陰極的電極反應(yīng)為:

陽極的電極反應(yīng)為:

再依:OH--H+得出關(guān)系式:

故選擇B.

9 電解過程中調(diào)換電源的正負極

例9用惰性電極電解2 L 1 mol/L的CuSO4溶液,在電路中通過0.5 mol電子后,調(diào)換正負極,電路中又通過1 mol電子,此時溶液中c(H+)是(假設(shè)電解后溶液體積不變)( ).

A.1.5 mol/L B.0.75 mol/L

C.0.5 mol/L D.3 mol/L

10 推算阿伏加德羅常數(shù)

例10 小明同學在學習了電解知識以后,嘗試采用電解的方法,根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來進一步推算出阿伏加德羅常數(shù).若采用石墨電極電解CuCl2溶液,電流強度為I安培,通電時間為t秒,精確測得電極上析出銅的質(zhì)量為m克,則阿伏加德羅常數(shù)的表達式為( ).

A.2×1020It/mB.It/m

C.2×1020ItD.m/2×1020×It

解析由關(guān)系式:

得出:NA=2×1020It/m.

即選擇A.

11 求離子交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化

圖1 電化學降解

A.18 g B.14.4 g C.3.6 g D.2 g

故兩側(cè)電解液質(zhì)量變化的差值為18 g-3.6 g=14.4 g,即選擇B.

12 結(jié)束語

綜上,筆者根據(jù)對近幾年高考題的分析,結(jié)合教材中的重難點知識,對電化學計算型選擇題進行歸類并詳解,以期能夠幫助同學們在考試中對此類題目志在必得.