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  • 有关电化学的计算  

    日期:2004-04-17  地址:  作者:
      

    一、应知应会

    1.必须明确该电解池的电解质溶液中存在的离子,电解池的阴、阳极的电极材料,是惰性(Pt、石墨)电极还是金属电极(尤其是阳极材料)。

    2.能根据电解规律,推断阳极和阴极上所发生的电极反应。产物是什么?有何现象?必要时能熟练地写出电极反应式和电解总的化学方程式,常见的电极反应有:
      隋性阴极:2Cl--2e=Cl2
           4OH--4e=2H2O+O2
      金属阳极:Zn-2e=Zn2+
           Cu-2e=Cu2+
      阴极:Cu2++2e=Cu
         Ag+e=Ag
         2H+2e=H2
      3.同一电解池或串联的几个电解池中,同一时间在各阴极、阳极转移电子的
    物质的量相等,因此各电极析出的物质的量有如下关系:
      O2~2Cl2~2Cu~4Ag~2H2
      这是电化学简单计算中重要的基本关系。
      4.在电解某物质水溶液过程中,由于存在的电离平衡,若阴极上析出1molH2,
    表示有2molH离子放电,则溶液中增加2molOH-离子,若阳极上析出1molO2,表示
    溶液中有4molOH-离子放电,则溶液中4molH离子,这是定理计算电解后溶液pH值
    的关键。
    二、范例解析
      [例1]将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的3个电解槽串联,在一定条
    件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的理之比为
    A.1∶2∶3 B.3∶2∶1 C.6∶3∶1 D.6∶3∶2
      [分析]要清楚地认识到,不管有多少个电解槽联在一起,在相同的时间内,各
         个电极通过的电量是相同的。
         Na+1e=Na
         Mg2++2e=Mg
         Al3++3e=Al
      所以,每通过1mol电子,分别析出Na、镁、铝为1mol,1/2mol,1/3mol。
    即6∶3∶2
      [例2]将质量分数为0.052(5.2%)的NaOH溶液1L(密度为1.06g/cm3),用铂电极
    电解,当溶液中NaOH的质量分数改变了0.01(1.0%)时停止电解,则此时溶液中应
    符合的关系是:

     

    NaOH质量分数

    阳极析出的质量/g

    阴极析出物的质量/g

    A

    0.62(6.2%)

    19

    152

    B

    0.062(6.2%)

    152

    19

    C

    0.042(4.2%)

    1.2

    9.4

    D

    0.042(4.2%)

    9.4

    1.2

      [分析]铂是惰性电极,根据离子放电规律,电解NaOH溶液篁电解水,水不断减
         少,使NaOH溶液的浓度增大,由此可将选项C与D排除。
         根据电极反应式:
         阳极:4OH--4e=2H2O+O2
         阴极:4H+4e=2H2
         氧气与氢气的质量比为32∶4=8∶1
         而152∶19=8∶1,所以选项B符合题意。

    [例3]用惰性电极电解2L饱和氯化钠溶液,经过一段时间以后,电解液的pH上升
    至13,则电解过程中两极上共产生的气体在标准状况下为:
      A.2.24L   B.4.48L   C.1.12L   D.11.2L
      [分析]pH值从7.0上升至13,即[OH-]增加,OH-离子增加的物质的量为:
         10-1mol/L×2L=0.2mol
         根据电子守恒,两极产物分别为H2和Cl2,则有如下关系式:
           2OH-~Cl2~ H2
           2mol1mol 1mol
           0.2mol0.1mol 0.1mol
      所以两极共产生0.2mol气体,在标准状况下的体积为4.48L。
      [例4]用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中,通电电解。当电解液的pH值从
    6.0变为3.0时,设电解时阴极没有氢气极出,且电解液在电解前后的体积变化可以
    忽略,电极上应析出的银的质量是:
      A.27mg    B.54mg    C.108mg   D.216mg
      [分析]可以边读题,边出如下框图:
              
         此框图帮助自己很快找到各量间的关系,揭示出解题的关键(增加的H
         的物质的量)展现了一条简捷的解题思路(①→②→③→⑥)利用关系式
         解之。
              H+ ~ Ag
         1mol/0.5×10-3=1mol/x
         x=0.5×10-3mol
         电极上应析出Ag:108g/mol×0.5×10-3mol=108×0.5×10-3g
         即54mg。
         [答案]B。


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