电化学计算1．总体原则电化学的反应是氧化还原反应，各电极上转移电子的物质的量相等，无论是单一电池还是串联电解池，均可抓住电子守恒计算。

2．解题关键(1)电极名称要区分清楚。

(2)电极产物要判断准确。

(3)各产物间量的关系遵循电子得失守恒。

3．计算方法(1)根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

如图所示：图中装置甲是原电池，乙是电解池，若电路中有0.2 mol 电子转移，则Zn极溶解6.5 g，Cu极上析出H22.24 L(标准状况)，Pt极上析出Cl2 0.1 mol，C极上析出Cu 6.4 g。

甲池中H＋被还原，生成ZnSO4，溶液pH变大；乙池是电解CuCl2，由于Cu2＋浓度的减小使溶液pH微弱增大，电解后再加入适量CuCl2固体可使溶液复原。

(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。

[注意]在电化学计算中，还常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×N A×1.60×10－19 C来计算电路中通过的电量。

[典例]以石墨电极电解200 mL CuSO 4溶液，电解过程中转移电子的物质的量n (e －)与产生气体总体积V (标准状况)的关系如图所示，下列说法中正确的是( )A ．电解前CuSO 4溶液的物质的量浓度为2 mol·L －1B ．忽略溶液体积变化，电解后所得溶液中c (H ＋)＝2 mol·L －1 C ．当n (e －)＝0.6 mol 时，V (H 2)∶V (O 2)＝3∶2D ．向电解后的溶液中加入16 g CuO ，则溶液可恢复到电解前的浓度[解析] 电解CuSO 4溶液时，阳极反应式为2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋，阴极反应式为Cu 2＋＋2e －===Cu ，若阴极上没有氢离子放电，则图中气体体积与转移电子物质的量的关系曲线是直线，而题图中是折线，说明阴极上还发生反应：2H ＋＋2e －===H 2↑。

当转移0.4 mol 电子时，Cu 2＋恰好完全析出，n (Cu 2＋)＝0.4 mol 2＝0.2 mol ，根据铜原子守恒得，c (CuSO 4)＝c (Cu 2＋)＝0.2 mol 0.2 L ＝1 mol·L －1，A 项错误；当转移0.4 mol 电子时，生成n (H 2SO 4)＝0.2 mol ，随后相当于电解水，因为忽略溶液体积变化，所以电解后所得溶液中c (H ＋)＝0.2 mol ×20.2 L ＝2mol·L －1，B 项正确；当n (e －)＝0.6 mol 时，发生反应：2CuSO 4＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4、2H 2O=====电解2H 2↑＋O 2↑，n (H 2)＝0.1 mol ，n (O 2)＝0.1 mol ＋0.05 mol ＝0.15 mol ，所以V (H 2)∶V (O 2)＝0.1 mol ∶0.15 mol ＝2∶3，C 项错误；因电解后从溶液中析出Cu 、O 2、H 2，所以只加入CuO 不能使溶液恢复到电解前的浓度，D 项错误。

[答案] B [解题方略]电子守恒法的解题流程(1)找出氧化剂(正极或阴极反应物质)、还原剂(负极或阳极反应物质)及相应的还原产物和氧化产物。

(2)根据相关信息，找准一个电极上原子或离子得失电子数(注意化学式中粒子的个数)。

(3)根据串联电路中各电极转移电子相等列出等式。

[过关训练]1．500 mL NaNO 3和Cu(NO 3)2的混合溶液中c (NO －3)＝6 mol·L －1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到气体22.4 L(标准状况下)，假定电解后溶液体积仍为500 mL ，下列说法正确的是( ) A ．原混合溶液中c (Na ＋)＝6 mol·L －1B ．电解后溶液中c (H ＋)＝4 mol·L －1C ．上述电解过程中共转移8 mol 电子D ．电解后得到的Cu 的物质的量为2 mol解析：选B 石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22.4 L 气体(标准状况)，n (O 2)＝22.4 L 22.4 L·mol －1＝1 mol ，根据阳极反应4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O ，转移的电子为4 mol ，阴极发生Cu 2＋＋2e －===Cu 、2H ＋＋2e －===H 2↑，生成1 mol 氢气转移2 mol 电子，因此还需生成1 mol 铜。

c (Cu 2＋)＝1 mol 0.5 L ＝2 mol·L －1，由电荷守恒可知，原混合溶液中c (Na ＋)为6 mol·L －1－2 mol·L －1×2＝2 mol·L －1，故A 错误；电解得到的Cu 的物质的量为1 mol ，故D 错误；由分析可知，电解过程中转移电子总数为4N A ，故C 错误；电解后溶液中c (H ＋)为4 mol －2 mol 0.5 L＝4 mol·L －1，故B 正确。

2．(2020·山东师范大学附属中学模拟)图甲为一种新型污水处理装置，该装置可利用一种微生物将有机废水的化学能直接转化为电能。

图乙为电解氯化铜溶液的实验装置的一部分。

下列说法中不正确的是( )A ．a 极应与X 连接B ．N 电极发生还原反应，当N 电极消耗11.2 L(标准状况下) O 2时，则a 电极增重64 gC ．不论b 为何种电极材料，b 极的电极反应式一定为2Cl －－2e －===Cl 2↑ D ．若废水中含有乙醛，则M 极的电极反应为 CH 3CHO ＋3H 2O －10e －===2CO 2↑＋10H ＋解析：选C 根据题给信息知，甲图是将化学能转化为电能的原电池，N 极氧气得电子发生还原反应生成水，N 极为原电池的正极，M 极废水中的有机物失电子发生氧化反应，M 为原电池的负极。

电解氯化铜溶液，由图乙氯离子移向b 极，铜离子移向a 极，则a 为阴极应与负极相连，即与X 相连，b 为阳极应与正极相连，即与Y 相连。

根据以上分析，M 是负极，N 是正极，a 为阴极应与负极(即X 极)连接，故A 正确；N 是正极氧气得电子发生还原反应，a 为阴极铜离子得电子发生还原反应，根据得失电子守恒，则当N 电极消耗11.2 L(标准状况下)气体时，则a 电极增重11.2 L ×4×64 g·mol －122.4 L·mol －1×2＝64 g ，故B 正确；b 为阳极，当为惰性电极时，则电极反应式为2Cl －－2e －===Cl 2↑，当为活性电极时，反应式为电极本身失电子发生氧化反应，故C 错误；若有机废水中含有乙醛，图甲中M 极为CH 3CHO 失电子发生氧化反应，发生的电极应为CH 3CHO ＋3H 2O －10e－===2CO 2↑＋10H ＋，故D 正确。

3．如图所示，通电5 min 后，电极5的质量增加2.16 g ，请回答下列问题：(1)a 为电源的________(填“正”或“负”)极，C 池是________池。

A 池阳极的电极反应为__________________，C 池阴极的电极反应为__________________________________。

(2)如果B 槽中共收集到224 mL 气体(标准状况)且溶液体积为200 mL(设电解过程中溶液体积不变)，则通电前溶液中Cu 2＋的物质的量浓度为________。

(3)如果A 池溶液是200 mL 足量的食盐水(电解过程溶液体积不变)，则通电5 min 后，溶液的pH 为________。

解析：(1)根据已知条件通电5 min 后，电极5的质量增加2.16 g ，说明电极5作阴极，Ag ＋放电，电极反应为Ag ＋＋e －===Ag ，转移电子的物质的量为0.02 mol ，同时可知电极6作阳极，与电源的正极相连。

则a 是负极，b 是正极，电极1、3、5作阴极，电极2、4、6作阳极。

(2)B 槽中电解总反应为2CuSO 4＋2H 2O=====电解2Cu ＋O 2↑＋2H 2SO 4，若转移0.02 mol 电子时只收集到O 2(只电解溶质)，则根据关系式2CuSO 4～O 2～4e －可得n (O 2)＝0.005 mol ，体积为112 mL(标准状况)<224 mL ，说明溶质CuSO 4已耗完，然后电解水。

设整个过程消耗CuSO 4 x mol ，H 2O y mol ，则有2x ＋2y ＝0.02，12x ＋32y ＝0.01，解得x ＝y＝0.005 mol ，则c (CuSO 4)＝0.025 mol·L －1。

(3)由于A 池中电解液足量，A 池中只发生反应2NaCl ＋2H 2O=====电解2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑，根据关系式NaOH ～e －，生成的n (NaOH)＝0.02 mol ，则c (NaOH)＝0.02 mol 0.2 L ＝0.1 mol·L －1，即溶液的pH ＝13。

答案：(1)负 电解 2Cl －－2e －===Cl 2↑ Ag ＋＋e －===Ag (2)0.025 mol·L －1 (3)13[课时跟踪检测] 1．如图所示，将两烧杯中电极用导线相连，四个电极分别为Mg 、Al 、Pt 、C 。

当闭合开关S 后，以下表述正确的是( )A ．电流表指针不发生偏转B ．Al 、Pt 两极有H 2产生C．甲池pH减小，乙池pH不变D．Mg、C两极生成的气体在一定条件下可以恰好完全反应解析：选D闭合开关S后，甲池是原电池，乙池是电解池，有电流通过，电流表指针偏转，A错误；甲池中Al和氢氧化钠溶液反应，作负极，Mg电极上有氢气产生，B错误；乙池中Pt作阴极，C作阳极，Pt电极有氢气产生，甲池氢氧化钠溶液参加了反应，所以，浓度减小，pH减小，乙池电解氢氧化钠溶液，本质是电解水，溶液浓度增大，pH 增大，C错误；Mg极上产生氢气，C极上产生氧气，一定条件下可以恰好完全反应，生成水，D正确。