多池串联及其定量计算-高二化学教学课件（人教版选择性必修）

第一章化学反应的热效应第四章化学反应与电能第二节电解池本节重点多池串联结构分析与定量计算第3课时

多池串联及其定量计算一池两用用如图所示装置进行实验：(2)若开始时K与M连接，则构成___________，铁棒发生的电极反应式为____________；石墨电极产生的现象为___________________。一段时间后，溶液的pH___________。(1)若开始时K与N连接，则构成___________，铁棒发生的电极反应式为_______________；石墨电极产生的现象为____________________。(3)若用铝条和镁条分别代替图中石墨和铁电极，电解质溶液为氢氧化钠溶液，请写出原电池负极的电极反应式：_______________________________。原电池Fe－2e－=Fe2＋有无色气泡生成方法导引

电解池2H＋＋2e－=H2↑有淡黄绿色气泡生成

增大模型一外接电源与电解池的串联判断“多池组合”中装置的种类直接判断非常直观明显的装置,如燃料电池、铅酸蓄电池等在电路中为原电池,则其他装置为电解池。如下图,A为原电池,B为电解池。主题1:多池串联结构分析模型二原电池与电解池的串联(1)根据电池中的电极材料判断原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极、一种导电的非金属电极;而电解池则一般是两个惰性电极,如两个铂电极或两个石墨棒。(2)根据电池中的电解质溶液判断原电池中的负极材料和电解质溶液之间一般能发生自发的氧化还原反应,电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如右图,B为原电池,A为电解池。主题1:多池串联结构分析模型二原电池与电解池的串联(3)根据电极反应现象判断在某些装置中,根据电极反应或反应现象可判断电极类型,并由此判断装置类型。如右图,若C极溶解,D极上析出Cu,B极附近溶液变红,A极上放出黄绿色气体,则可知乙是原电池,D是正极,C是负极;甲是电解池,A是阳极,B是阴极。B、D极发生还原反应,A、C极发生氧化反应。主题1:多池串联结构分析原电池和电解池的综合(2)常用解题步骤主题1:多池串联结构分析例1.如图所示装置：回答下列问题：(1)甲池是

，乙池是将

能转化为

能的装置。(2)写出甲、乙、丙池中各电极的电极名称和电极反应式。原电池电化学A极：负极，CH4－8e－＋10OH－=CO32-＋7H2OB极：正极，2O2＋8e－＋4H2O=8OH－Cu极：阳极，Cu－2e－=Cu2＋Ag极：阴极，Cu2＋＋2e－=CuPt(Ⅰ)极：阳极，2Cl－－2e－=Cl2↑Pt(Ⅱ)极：阴极，Mg2＋＋2e－＋2H2O=H2↑＋Mg(OH)2↓主题1:多池串联结构分析例2.在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极的质量增加2.16g。试回答下列问题。(1)电源中X为直流电源的______极。负(2)pH变化：A________(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，B________，C________。增大减小不变解析

(1)三个装置是串联的电解池。电解AgNO3溶液时，Ag＋在阴极发生还原反应生成Ag，所以质量增加的铜电极是阴极，由此推知X是电源负极。(2)电解KCl溶液生成KOH，溶液pH增大；电解CuSO4、K2SO4溶液生成H2SO4，溶液pH减小；电解AgNO3溶液，银为阳极，不断溶解，Ag＋在阴极不断析出，AgNO3溶液浓度基本不变，pH不变。主题1:多池串联结构分析课堂检测C1.如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是A.该装置工作时，Ag电极上有气体生成B.甲池中负极反应式为N2H4－4e－===N2＋4H＋C.甲池和乙池中溶液的pH均减小D.当甲池中消耗3.2gN2H4时，乙池中理

论上最多产生6.4g固体课堂检测2.烧杯A中盛入0.1mol·L－1的H2SO4溶液,烧杯B中盛放0.1mol·L－1的CuCl2溶液(两种溶液均足量),装置如图所示,下列说法不正确的是(

)A.A中Fe极质量减少,C极有气体产生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0.1molD.经过一段时间,B烧杯中溶液的pH增大[A项,A池两电极不同,Fe与酸反应,B池两极均为C,与CuCl2不反应,故A池为原电池,B池为电解池。]B课堂检测3.某同学按下图所示的装置进行实验。A,B为两种常见金属,它们的硫酸盐可溶于水,当K闭合时,Y极上产生黄绿色气体。下列分析正确的是(

)DA.溶液中c(A2＋)减小B.B极的电极反应：B－2e－===B2＋C.Y电极上有Cl2产生,发生还原反应D.反应初期,X电极周围出现白色胶状沉淀[根据Y极有黄绿色气体生成,Y极电极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑,即Y为电解池的阳极,B为原电池的正极,A为原电池的负极。故A极的电极反应为A－2e－===A2＋,溶液中c(A2＋)增大,A错误；B极为正极,发生还原反应,B错误；右边U形管中最初为电解AlCl3溶液,X电极为H＋放电,c(H＋)减小,c(OH－)增大,且Al3＋移向X极,因此会产生Al(OH)3白色胶状沉淀,D正确。]课堂检测4.某同学设计一个燃料电池(如图所示)，目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。甲

乙

丙根据要求回答相关问题：(1)通入氢气的电极为________(填“正极”或“负极”)，该电极反应式为_____________。(2)石墨电极为________(填“阳极”或“阴极”)，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，________(填“铁极”或“石墨极”)区的溶液先变红。负极H2－2e－＋2OH－==

2H2O阳极铁极(3)如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将________(填“增大”“减小”或“不变”)。精铜电极上的电极反应式为____________________。减小Cu2＋＋2e－==Cu电化学计算的三种方法主题2:多池串联的定量计算涉及电化学的计算题，可依据电子得失守恒原理，通过“转移电子数相等”之桥，寻找关系式进行计算。提示通过4mole－为桥可构建如下关系式：4e－～2Cl2(Br2、I2)～O2～4H＋阳极产物4e－～4OH－～2H2～2Cu～4Ag～4/nM阴极产物说明：M为金属，n为其化合价。当然，也可根据电解池总反应式列比例式求解。该关系式具有总览电化学计算的作用和价值，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。主题2:多池串联的定量计算1、多个电解池串联的计算每个电解池单独分析、单独计算，与单池的计算相同。例1.有电解装置如图所示.图中A装置盛1L2mol/LAgNO3溶液。通电后,润湿的淀粉KI试纸的C端变蓝色,电解一段时间后试回答:①E极名称为___．②A中发生反应的化学方程式为___．③在B中观察到的现象是___．阳阴-+阳阴阳阴负极4AgNO3+2H2O=4Ag+O2↑+4HNO3通电Cu电极变细，Cu电极附近溶液显蓝色，下部有蓝色沉淀生成，石墨电极处产生气泡主题2:多池串联的定量计算1、多个电解池串联的计算例1.有电解装置如图所示.图中A装置盛1L2mol/LAgNO3溶液。通电后,润湿的淀粉KI试纸的C端变蓝色,电解一段时间后试回答:阳阴-+阳阴阳阴④室温下，若从电解开始到时间t时，A和B装置中共收集到气体0.168L（标准状况），若电解过程中无其它副反应发生，且溶液体积变化忽略不计，则在t时，A溶液的pH为___．2A、B装置共收集到气体V=0.168L，n=7.5×10-3mol，且是H2、O2的混合气体，由于是串联电路，故流过线路上的ne-相同，所以氢气和氧气的物n之比为2：1，即nH2=5.0×10-3mol，nO2=2.5×10-3mol，根据关系式：O2↑～～～～～4HNO31mol

4mol2.5×10-3mol

1.0×10-2mol所以在t时，c（HNO3）=1.0×10-2mol•L-1，即氢离子浓度为0.01mol/L，则溶液的pH为2；主题2:多池串联的定量计算1、多个电解池串联的计算例2.把两个电解槽串联起来如下图所示，电解一段时间后，铜阴极的质量增加了0.192g,金属X阴极质量增加了0.195g,已知X的相对原子质量为65，求X离子所带电荷数？X的硫酸盐CuSO4阳阴阳阴Cu2++2e-=Cu0.006mol0.003molXx++xe-=Xxmol650.006mol0.195X=2主题2:多池串联的定量计算2、无外接电源的多池的计算先判断谁是原电池，谁是电解池，再分别进行计算。一般规律：电极反应物活动性相差大的电池为原电池；电极反应物活动性相差小或电极材料无活动性差的电池为电解池。

主题2:多池串联的定量计算2、无外接电源的多池的计算例2.如图所示：a、b是活泼性不同的金属电极,用湿润的KI－淀粉试纸检验石墨电极C产生的气体,试纸变蓝，试回答：1)甲池是

池，乙池是

池。2)a极为

极，b极为

极，C极为

极，Pt为

极。3)Pt电极的电极反应式为

。4)若甲中为0.1mol/L的H2SO41L，乙中为0.1mol/L的NaCl1L。反应一段时间后，乙中的PH值上升到13，此时甲中的pH为

，标准状况下甲乙两装置共收集气体体积

L（不考虑气体的溶解及反应）。甲稀H2SO4乙NaCl溶液abPtC原电电解阳阳+正-负阴

阴2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-13.36主题2:多池串联的定量计算2、无外接电源的多池的计算例1..如图所示，甲池的总反应式为N2H4＋O2=N2＋2H2O，下列关于该装置工作时的说法正确的是CA.该装置工作时，Ag电极上有气体生成B.甲池中负极反应式为N2H4－4e-=N2＋4H+C.甲池和乙池中溶液的pH均减小D.当甲池中消耗3.2gN2H4时，乙池中理论上最多产生6.4g固体负极正极阳极阴极Cu2++2e-=Cu××N2H4+O2=N2＋2H2O2CuSO4+2H2O＝=2Cu+O2↑+2H2SO4

电解√0.1molN2H44e-～～2Cu0.1mol0.2mol12.8主题2:多池串联的定量计算课堂检测1.在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极的质量增加2.16g。试回答下列问题。(1)通电5min时，B中共收集224mL(标准状况下)气体，溶液体积为200mL，则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为_______________(设电解前后溶液体积无变化)。0.025mol·L－1通电5min时，C中析出0.02molAg，电路中通过0.02mol电子；B中共收集0.01mol气体，若该气体全为氧气，则电路中需通过0.04mol电子，电子转移不守恒，因此，B中电解分为两个阶段，先电解CuSO4溶液，生成O2，后电解水，生成O2和H2，B中收集到的气体是O2和H2的混合物。设电解CuSO4溶液时生成O2的物质的量为xmol，电解H2O时生成O2的物质的量为ymol，则4x＋4y＝0.02(电子转移守恒)，x＋3y＝0.01(气体体积之和)，解得x＝y＝0.0025，课堂检测1.在如图所示的装置中，若通直流电5min时，铜电极的质量增加2.16g。试回答下列问题。(2)常温下，若A中KCl足量且溶液的体积也是200mL，电解后，溶液的pH为______(设电解前后溶液体积无变化)。13课堂检测2.在右图中，甲烧杯中盛有100mL0.50mol·L－1AgNO3溶液，乙烧杯中盛有100mL0.25mol·L－1CuCl2溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极重1.9g，则(1)电源E为________极，F为________极。(2)A极的电极反应式为_________________________，析出的物质________mol。(3)B极的电极反应式为_____________________________，析出气体________mL(标准状况)。(4)C极的电极反应式为______________________________，析出的物质________mol。(5)D极的电极反应式为______________________________，析出气体________mL(标准状况)。负正4Ag＋＋4e－===4Ag0.0254OH－－e－===2H2O＋O2↑140Cu2＋＋2e－===Cu0.01252Cl－－2