电化学反应理论钙离子还原量计算推论
2020届高考化学二轮复习第一部分专题六考点3电化学有关计算课件
换膜 极或原电池的正极
过
2.解题模型 如：三室式电渗析法处理含 Na2SO4 废水的原理如下 图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在直 流电场的作用下，两膜中间的 Na＋和 SO24－可通过离子交 换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。判 断 ab、cd 是什么交换膜；判断离子的迁移方向；书写电 极反应式；判断电极产物。
【模型解题】 (1)弄清是原电池还是电解池，判断电极。 有外接电源→电解池；n→阳极，m→阴极。 (2)根据电极判断离子的移动方向和交换膜的种类。 Na＋→通过 ab→阴极⇒ab 是阳离子交换膜； SO24－→通过 cd→阳极⇒cd 是阴离子交换膜。 (3)根据放电顺序写出电极反应式。 阴极，阳离子竞争放电，放电顺序：H＋>Na＋，阴极 的电极反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
2．根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总 反应式列出比例式计算。 3．根据关系式计算 根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量 之间的桥梁，构建计算所需的关系式。 如以通过 4 mol e－为桥梁可构建如下关系式：
(式中 M 为金属，n 为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽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。
解析：制备原理是原料室中[B(OH)4]－通过阴膜(b 膜) 进入产品室，M 室中石墨电极上 H2O 放电产生 O2 和 H＋， H＋通过阳膜(a 膜)进入产品室，H＋＋[B(OH)4]－===H3BO3 ＋H2O，A、C 正确；原料室中的 Na＋通过阳膜(c 膜)进入
N 室，N 室中石墨电极上 H2O 放电产生 H2 和 OH－，因而 N 室中 NaOH 溶液的浓度会增大，B 正确；M、N 室电极 反应式分别为 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋、2H2O＋2e－ ===H2↑＋2OH－，理论上每生成 1 mol 产品，阴极室(N 室)生成 0.5 mol H2，标准状况下为 11.2 L，D 错误。
电化学基础知识汇总
出平均值
=；
（2.5.32)
② 由电动势与温度的关系，，求导得；
③ 利用电池的奈斯特方程
（2.5.33)
（3）由标准电动势求标准吉布 斯自由能改变量和平衡常数
（2.5.34)
（2.5.35)
式中为所有参加反应的组分都处于标准
态时的电动势，z为电极反应中电子的计
量系数。
（4）可逆电池的热效应QR和 化学反应的热效应Qp
离子的许多热力学性质，例如偏摩尔热
容Cp,+和Cp,－都无法进行单独地实验测定。
为此，人为地规定水溶液中氢离子（称 水合氢离子）的热力学性质，然后以此 为基础可以得到其它水合离子的热力学 性质。
一、规定及其推论
水溶液中氢离子的标准态是指101325Pa下，m(H+) = 1 mol·kg-1且γ（H+）=1 的假想状态。按照规定，任意 温度下标准态的H+（aq）的摩尔生成吉布斯函数、摩 尔生成焓、摩尔熵和摩尔热容均等于0：
（2）物质量的基本单元
在电解质溶液一章中，物质量的基本单 元一般规定为，单位电荷对应的物质的 量。对于任意离子，记作1mol H+，；对 于对于任意电解质，记作；对于参与氧 化或还原反应的任意物质M，记作，式中 z是M得失的电子数。
物质量的基本单元不同，某些公式的书 写方式不同。例如，对CaCl2溶液，摩尔 电导率的加和公式为。若把CaCl2、Ca2＋、 Cl-分别定为基本单元，则加和公式即成 为，显然改变了原公式的形式。
2.5 电化学
电化学的主要内容包括电解质溶液理论、可逆 电池热力学和电极过程动力学。电解质溶液理 论主要研究电解质溶液的导电性质。为了描述 电解质溶液的导电性质，引入了离子的电迁移 率、迁移数、电导率，摩尔电导率等重要概念。 为了描述电解质溶液的热力学性质，引入了电 解质溶液的平均活度、平均活度系数、离子强 度，德拜－休克尔极限公式等重要概念。
电化学计算基本方法
电化学计算基本方法依据：电子得失守恒原理，通过“转移电子数相等”为桥梁，寻找关系式进行计算。
如以通过4mol e -为桥可构建如下关系式：+222222Cl Br I O 4H 44OH 2H 2Cu 4Ag M n - 阳极产物： （、）阴极产物：(M 为金属，n 为化合价)电量的计算公式：-19A Q=It=n(e ) 1.6010C N -⨯⨯⨯一、电解产物计算例1：（1）将锌片和银片侵入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应为： ；银片上发生的电极反应为： 。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g ，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g ，试计算：①产生氢气的体积（标准状况）；②通过导线的电量。
练习：1 以惰性电极电解CuSO 4溶液。
若阳极上产生气体的物质的量为0.01mol 。
则阴极上析出Cu 的质量为 。
2 用惰性电极电解M(NO 3)X 的水溶液，当阴极上增重ag 时，在阳极上同时产生bL (标准状况)氧气，从而可知M 的相对原子质量是 。
3 将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联起来，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为 。
4 在水中加入等物质的量的Ag +、Pb 2+、Na +、SO 4、NO 3、Cl -，该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比是 。
5 在25°C 时，将两个铜电极插入一定量的Na 2SO 4饱和溶液中，通直流电电解并不断搅拌，当阴极收集到amol 气体的同时，溶液中析出了bmol 的结晶水合物242Na SO 10H O ,若保持温度不变，则所剩溶液中溶质的质量分数是 。
二、pH 计算例2：如图所示，若电解5min 时，测得铜电极的质量增加2.16g 。
试回答：（1）电源中X 极是 极。
（2）通电5min 时，B 中共收集到224ml （标准状况）气体，溶液体积为200ml （电解前后溶液体积变化忽略不计），则通电前c （CuSO 4）= 。
钙离子的测定方法
钙离子的测定方法钙离子是一种重要的生物无机离子，对生物体的正常生长和生理功能起着至关重要的作用。
因此，准确测定钙离子浓度具有很高的研究和应用价值。
本文将详细介绍几种常用的钙离子测定方法。
一、EDTA滴定法EDTA（乙二胺四乙酸）滴定法是一种常用的钙离子测定方法。
该方法基于Ca2+与EDTA之间的络合反应。
当EDTA与钙离子形成络合物时，溶液的颜色会发生明显变化，从而可以根据颜色的变化确定钙离子的浓度。
实验中，首先取少量样品溶液，加入酸化物（通常为硝酸）去除样品中的其他干扰物质，然后加入指示剂，如酚酞指示剂。
酚酞指示剂会在有机溶剂中溶解，形成红色络合物。
然后用已知浓度的EDTA溶液作为滴定剂，滴定样品溶液。
当EDTA的配位量与钙离子的摩尔数相等时，酚酞指示剂的颜色会由红色转变为无色。
通过记录滴定剂的体积变化，就可以计算出样品中钙离子的浓度。
EDTA滴定法优点是准确度高、操作简单。
但是，该方法在测定钙离子时对样品的处理要求较高，且滴定过程较长，不适用于快速分析。
二、分光光度法分光光度法是测定钙离子浓度的一种常用方法。
该方法基于物质对特定波长的光的吸收特性。
实验中，首先制备一系列浓度不同的钙离子标准溶液。
然后，用紫外-可见分光光度计测定这些标准溶液在特定波长处的吸光度。
利用所测得的吸光度-浓度曲线，可以通过测定待测样品的吸光度得到其钙离子的浓度。
分光光度法的优点是快速、准确，适用于大批量分析。
但是，该方法对仪器的要求较高，且容易受到其他物质干扰。
三、电化学法电化学法是测定钙离子浓度的一种常用方法。
该方法基于钙离子与电极的反应，通过电极上的电流变化来确定钙离子的浓度。
常用的电化学方法包括离子选择电极和离子选择电极结合电位滴定法。
离子选择电极是一种特殊的电极，它对特定离子具有高度选择性。
在钙离子测定中，常用的是钙离子选择电极。
该电极能够快速而准确地测定钙离子浓度。
离子选择电极结合电位滴定法是一种将滴定法和电化学法结合起来的测定方法。
电化学计算的基本方法
（1）直流电源中，M为______极．（2）Pt电极上生 成的物质是______，其质量为______g．（3）电源输出 的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的 物质的量之比为：2：______：______：______．（4） AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变．下同）______ ，AgNO3溶液的pH______，H2SO4溶液的浓度______， H2SO4溶液的pH______．（5）若H2SO4溶液的质量分数由 5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液的质量为 ______g．
二、混合溶液的电解
在1L K2SO4和CuSO4的混合液中,c( SO42-)= 2moL/L,用石墨做电极电解，两极均收集到 22.4L气体（标况），则原混合液中K+的物质的 量浓度为？
三、非惰性电极做阳极的电解
用质量均为100g的铜做电极，电解AgNO3 溶液， 一段时间后，两电极质量相差28g,此时两电极质量 分别为：
四、串联电路的电解：
把两个电解槽串联起来如图示，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
X Cu
Cu
X的硫酸盐
CuSO4
例4 . 图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石 墨电极．通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准 状态）气体．回答：
电解硫酸钠溶液实际上是电解水，阴极氢离子得电子，生成 氢气amol，就有amol水被电解。析出mg硫酸钠晶体，那么 晶体与amol水混合得到的是该温度下硫酸钠的饱和溶液。最 终的还是饱和溶液，质量分数(142m/322)/(m+18a)*100%。
氧化还原反应和电化学的计算
氧化还原反应和电化学的计算氧化还原反应（简称氧化反应或还原反应）是化学反应中常见的一类反应。
它涉及到物质中电荷的转移或共享，其中一个物种丧失电子（氧化）而另一个物种获得电子（还原）。
电化学是研究电荷转移和相关现象的分支学科，它与氧化还原反应密切相关。
本文将介绍氧化还原反应和电化学计算的基本概念和计算方法。
一、氧化还原反应的基本概念1. 氧化还原反应的定义氧化还原反应是指在化学反应中，电荷由一种物质传递给另一种物质的过程。
其中，电子的失去被称为氧化，电子的获得则被称为还原。
在氧化还原反应中，氧化剂是可以氧化其他物质的物质，还原剂是可以还原其他物质的物质。
2. 氧化态和还原态在氧化还原反应中，物质的氧化态表示其电荷状态。
氧化态的正负值表示该物质失去或获得电子的能力。
例如，单质氧的氧化态为0，氯化钠中氯的氧化态为-1，氯气中氯的氧化态为0。
3. 氧化数的计算氧化数是表示一个原子在某种化合物中的氧化态的数值。
氧化数的计算根据一系列规则进行，其中包括：单质的氧化数为0，单一离子的氧化数等于离子的电荷，氢的氧化数为+1（除非它与金属形成金属氢化物，其氧化数为-1），氧化剂的氧化数是消耗电子的，还原剂的氧化数是提供电子的。
二、电化学计算的基本方法1. 离子电荷计算在电化学计算中，需要知道反应物和产物中离子的电荷。
常见的正离子包括氢离子（H+），铵离子（NH4+），钠离子（Na+），钾离子（K+）等；常见的负离子包括氰根离子（CN-），氯离子（Cl-），溴离子（Br-），硝酸根离子（NO3-）等。
离子电荷可以直接从元素周期表或化学方程式中得到，带有正电荷的离子通常缺少相应数量的电子，带有负电荷的离子则多了相应数量的电子。
2. 氧化数计算氧化数计算是电化学计算中的重要步骤，它涉及到反应中各个元素的氧化态的确定。
氧化数的计算根据一系列规则进行，如上文所述。
在计算过程中，需要根据反应物和产物中原子数目和反应物的氧化态计算产物的氧化态。
电化学反应的计算
电化学反应的计算电化学反应是指通过电解或电池的形式，在化学反应中利用电流的作用来促进反应的进行。
电化学反应的计算是电化学研究中极为重要的一部分，它涉及到数学、物理和化学等多个学科的知识。
本文将围绕电化学反应的计算展开论述，并介绍一些常见的计算方法。
一、电解过程的计算在电解过程中，电解质溶液中的正离子被阴极吸引到阴极上发生还原反应，而负离子则被阳极吸引到阳极上发生氧化反应。
通过电解过程的计算，我们可以了解电解中物质的电荷量、溶液的浓度以及反应物的摩尔数等重要参数。
1. Faraday定律Faraday定律是电化学反应计算中最基础的定律之一。
根据Faraday定律，1F电荷对应于电荷数为1mol的自由电子的电量。
通过测量电解质溶液的电流强度和电解的时间，我们可以计算出反应物的电量。
2. 伏安定律伏安定律是描述电解过程中电流与电解物质之间的关系的定律。
根据伏安定律，电流强度I与电解过程中的电压U成正比，即I = kU，其中k是一个与电解液性质和电极面积有关的常数。
通过伏安法实验，我们可以计算出电解过程中电流的强度。
二、电池反应的计算电池反应是利用化学能转化为电能的过程。
在电池反应的计算中，我们可以确定反应物的电动势、能量转化效率等关键指标。
1. 电动势的计算电动势是衡量电池的推动电子流动的能力的指标。
在电化学反应中，电动势可以定量地反映反应物的电子吸附和传递能力。
电动势的计算可以通过电池的标准电极电势和Nernst方程来实现。
2. 能量转化效率的计算能量转化效率是电池反应中衡量能量转化利用程度的指标。
通过计算电池放电时的能量输出与化学反应所需的能量输入之间的比值，我们可以评估电池的能量转化效率。
三、电化学反应动力学的计算电化学反应动力学是研究电化学过程中反应速率和反应机理的科学。
通过计算电化学反应动力学参数，我们可以了解反应的速率控制步骤、反应的机理以及反应的速率常数等重要信息。
1. Tafel方程的计算Tafel方程是描述电化学反应速率与电极过电位之间关系的方程。
微专题五 有关电化学的计算-高考化学一轮复习课件
9、利用催化剂和电化学装置还原氮气的一种原理如图所示。下列相关说
法错误的是（ D）
A．B电极反应式为2H2O -4e- = O2 + 4H+ B．H+经过质子交换膜移向A电极 C．POM2在催化剂表面转化为POM1的反应为氧化反应 D．生成1 mol O2理论上可还原33.6 L N2 (标准状况)
下列说法正确的是（ D ）
A. Cu(1)极为负极，其电极反应为Cu-2e- = Cu2+ B. 隔膜为阴离子交换膜，C(2)极为阴极 C. 上述装置理论上可制备0.6 mol己二腈 D. 当电解停止时，Cu(1)极与Cu(2)极质量相差51.2 g
【详解】A. 由分析可知，Cu(1)极为正极，其电极反应为:Cu2+ +2e- =Cu ，A错误；B. 由分析可知，此电池为浓差电池，主要因为铜离子浓度不同 形成的电势差，所以隔膜是阴离子交换膜，隔膜为阴离子交换膜，C(2)极 为阳极，B错误；C. 当两电极中铜离子浓度相同时放电完毕，此时溶液中 ，所以转移电子的物质的量是0.8mol，由反应2CH2=CHCN+2H++2e=NC(CH2)4CN可知，可制备0.4mol己二腈，C错误； D. 当两电极中铜离子 浓度相同时放电完毕，此时溶液中，所以转移电子的物质的量是0.8mol， 当电解停止时，则Cu(1)电极上析出0.4molCu，Cu(2)电极上溶解0.4molCu ，故Cu(1)极与Cu(2)极质量相差0.8mol×64g/mol=51.2 g，D正确。
解析：Ce3+在石墨极发生反应后变为Ce4+，发 生了氧化反应，Ce4+与SO42-结合变为Ce(SO4)2 而流出，消耗了SO42- ，因此右池中的SO42-向 左池迁移，不断进行补充 。
化学反应的电化学的计算
化学反应的电化学的计算化学反应的电化学计算电化学计算是化学中重要的计算方法之一，它可以用来研究和预测化学反应中的电化学现象和过程。
通过电化学计算，可以计算电极反应的标准电势、电解质溶液的浓度、电流强度等参数，从而深入理解化学反应的机理和性质。
本文将介绍电化学计算的原理、方法和应用，并通过具体实例展示其实际应用价值。
一、电化学计算的基本原理电化学计算依据电化学反应的基本原理，即氧化还原反应。
在电化学反应中，电子在电极上转移，形成氧化物和还原物。
电化学计算要解决的主要问题是，根据反应物的浓度和电极反应的标准电势，计算反应的电流强度、电势差等参数。
二、电化学计算的方法1. 奈斯特方程奈斯特方程是电化学计算中常用的方法之一，它描述了电极上氧化物和还原物的浓度与电势之间的关系。
奈斯特方程的数学形式为：E = E0 - (0.0592/n) * log(Q)其中，E为电位差，E0为标准电势，n为电子转移的物质的摩尔数，Q为氧化物和还原物的浓度比值。
2. 法拉第定律法拉第定律是电化学计算的基本原理之一，它描述了电流强度与电解质溶液中物质的浓度之间的关系。
根据法拉第定律，电流强度与物质的摩尔数之间成正比，比例系数为法拉第定律常数F。
法拉第定律的数学形式为：I = n * F * v其中，I为电流强度，n为物质的摩尔数，F为法拉第定律常数，v 为电极反应的速率。
三、电化学计算的应用1. 利用电化学计算分析溶液中的物质浓度电化学计算可以根据电极上物质的浓度和电极反应的标准电势，计算出电流强度和溶液中物质的浓度。
这对于溶液分析和环境监测具有重要意义。
2. 预测电化学反应的发生性通过电化学计算，可以预测电化学反应的发生性。
如果反应的标准电势为正值，说明反应是可逆的，反之则为不可逆的。
这对于化学工艺和新材料的设计具有指导意义。
3. 评估电化学装置的性能电化学计算可以评估电化学装置的性能，如电池、电解槽等。
通过计算电势差、电流强度等参数，可以优化装置的设计和运行条件。
高中化学电化学反应计算题解题技巧
高中化学电化学反应计算题解题技巧电化学反应是高中化学中的重要内容之一，也是学生们经常遇到的考点。
在解决电化学反应计算题时，掌握一些解题技巧是非常重要的。
本文将针对高中化学电化学反应计算题解题技巧进行详细的讲解，帮助学生们更好地应对这类题目。
首先，我们来看一个典型的电化学反应计算题：问题：在一个电解槽中，用Ag电极和Cu电极进行电解，电流为2A，电解时间为3小时，求制得的Ag和Cu的质量。
解析：首先，我们需要知道电流、电解时间和电化学当量之间的关系。
根据电化学反应的定量关系，电流（I）乘以电解时间（t）等于电化学当量（z）乘以物质的质量（m）。
即 I × t = z × m。
对于Ag电极，它的电化学当量为1，而对于Cu电极，它的电化学当量为2。
所以我们可以得到以下两个方程：2 ×3 = 1 × m12 ×3 = 2 × m2解方程可得：m1 = 6gm2 = 6g因此，制得的Ag和Cu的质量分别为6g。
通过这个例子，我们可以看出解决电化学反应计算题的关键是找到电流、电解时间和电化学当量之间的关系，并运用这个关系式解方程。
接下来，我们来看一个稍微复杂一些的例子：问题：在一个电解槽中，用铜电极和银电极进行电解，电流为5A，电解时间为2小时，求制得的铜和银的质量。
解析：首先，我们需要知道铜和银的电化学当量。
根据元素的化学计量关系，我们可以得到铜的电化学当量为2，银的电化学当量为1。
然后，我们需要根据电流、电解时间和电化学当量之间的关系，建立方程。
根据题目中的数据，我们可以得到以下两个方程：5 × 2 = 2 × m15 × 2 = 1 × m2解方程可得：m1 = 10gm2 = 10g因此，制得的铜和银的质量分别为10g。
通过这个例子，我们可以看出在解决电化学反应计算题时，需要根据题目中给出的电流、电解时间和电化学当量，建立方程并解方程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电化学反应理论钙离子产生碳酸钙垢计算推论：
一、F:法拉第常数，代表每摩尔电子所携带的电荷，F=L*e (其中L=6.0221367*10^23 e=1.60217733*10^-19 ),代入后得
F=96485.309 近似为96500 单位：C/mol。
二、理论钙还原垢产量计算（按照电流产生的电子转移全部用于钙钙形成）：
反应电流为I（A），
则单位时间反应电量为Q=I（A）*t（s），(c)
则单位时间（S秒）电子摩尔数为：Q/96500=I*t/96500,
则单位时间（s秒）还原的钙垢（以CaCO3计）为：
I*t/96500*0.5*100，单位为g。
说明：
1、0.5钙离子数量系数（钙离子为正2价阳离子，需要两个电子还原）
2、100（碳酸钙的分子量）
举例计算：单台设备运行电流为100A，1天理论形成钙垢计算：
100（I）*3600*24（T）/96500*0.5*100=4476.7g。