高中化学专题讲座七电子守恒-巧解电解计算新人教版选修4

专题讲座(七) 电子守恒——巧解电解计算
一、计算的原则
1．阳极失去的电子数＝阴极得到的电子数。

2．串联电路中通过各电解池的电子总数相等。

3．电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。

二、计算的方法
1．根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。

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比例式计算。

3．根据关系式计算：根据得失电子守恒的关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。

如4e －～4Ag ～2Cu ～2Cl 2～2H 2～O 2～4H ＋～4OH －。

三、计算步骤
首先要正确书写电极反应式(要特别注意阳极材料)。

其次注意溶液中有多种离子共存时，要根据离子放电顺序确定离子放电的先后。

最后根据得失电子守恒进行相关计算。

四、常考的题型
1．电子守恒在电解计算中的应用。

2．计算电解后溶液中的离子浓度。

3．计算电解质溶液的pH 。

4．计算电解后析出的固体的质量。

5．串联电路中的物质关系。

[练习]________________________________________ 1．用惰性电极电解M(NO 3)x 的水溶液，当阴极上增重a g 时，在阳极上同时产生b L 氧气(标准状况)，从而可知M 的相对原子质量是( )
A.22.4ax b
B.11.2ax b
C.5.6ax b
D.2.5ax b
解析：生成b L O 2转移电子为b ×422.4 mol ，据电子守恒得到M 的物质的量为：4b 22.4x
mol ＝b
5.6x mol ，则M 的摩尔质量为a ÷b 5.6x ＝5.6xa b g/mol ，M 的相对原子量为5.6ax b。

答案：C
2．用石墨电极电解100 mL H 2SO 4和CuSO 4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24 L 气体(标准状况下)，原混合溶液中Cu 2＋
的物质的量浓度为( )
A ．1 mol ·L －1
B ．2 mol ·L －1
C ．3 mol ·L －1
D ．4 mol ·L －1
解析：根据题设条件，两极上电极反应式为阴极：首先Cu 2＋＋2e －===Cu ，然后2H ＋＋2e
－===H 2↑；阳极：4OH －－4e －===2H 2O ＋O 2↑。

既然阴极上收集到H 2，说明Cu 2＋已完全放电，
根据电子守恒，阴极上Cu 2＋、H ＋得电子总数应等于OH －失电子总数。

析出0.1 mol H 2获得
0.2 mol 电子，析出0.1 mol O 2失去0.4 mol 电子，所以有0.1 mol Cu 2＋
放电，获得0.2 mol 电子，c (Cu 2＋)＝0.1 mol/0.1 L ＝1 mol·L －1。

答案：A
3．把分别盛有熔融的KCl 、MgCl 2、Al 2O 3的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为( )
A ．1∶2∶3
B ．3∶2∶1
C ．6∶3∶1
D ．6∶3∶2 解析：该题考查了电解中转移电子的物质的量与析出金属的化合价及物质的量的关系。

在KCl 、MgCl 2、Al 2O 3中K 、Mg 、Al 分别为＋1价、＋2价、＋3价，在串联电路中，相同时间通过的电量相同，当都通过6 mol 电子时，析出K 、Mg 、Al 的物质的量分别为6 mol 、3 mol 、2 mol ，则n (K)∶n (Mg)∶n (Al)＝6∶3∶2。

答案：D 4．如下图所示，若电解5 min 时，测得铜电极的质量增加2.16 g 。

试回答：
(1)电源中X 极是________(填“正”或“负”)极。

(2)通电5 min 时，B 中共收集到224 mL(标准状况)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c (CuSO 4)＝________。

(3)若A 中KCl 溶液的体积也是200 mL ，则电解后溶液的pH ＝________。

解析：(1)铜极增重，说明银在铜极析出，则铜极为阴极，X 为负极。

(2)C 中铜极增重2.16 g ，即析出0.02 mol Ag ，线路中通过0.02 mol 电子。

由4e －
～O 2，可知B 中产生的O 2只有0.005 mol ，即112 mL 。

但B 中共收集到224 mL 气体，说明还有112 mL 是H 2，即Cu 2＋全部在阴极放电后，H ＋接着放电产生了112 mL H 2，则通过0.01 mol 电子时，Cu 2＋已完全变为Cu 单质。

由2e －～Cu ，可知n (Cu 2＋)＝0.005 mol ，则c (CuSO 4)＝0.005 mol 0.2 L
＝0.025 mol·L －1。

(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02 mol OH－，则：c(OH－)＝0.1 mol·L－1，即pH＝13。

答案：(1)负(2)0.025 mol·L－1(3)13。