化學(xué)專題輔導(dǎo)專題四：電離平衡和電化學(xué)的梳理和綜合

1、化學(xué)專題輔導(dǎo)專題四:電離平衡和電化學(xué)的梳理和綜合命題趨向考試大綱中對(duì)這部分內(nèi)容的要求可以總結(jié)成如下幾條:(1理解鹽類水解的原理.了解鹽溶液的酸堿性。理解影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素。理解弱電解質(zhì)的電離跟鹽的水解的內(nèi)在聯(lián)系,能根據(jù)這種聯(lián)結(jié)關(guān)系進(jìn)行辯證分析。(2能用電離原理、鹽類水解原理分析比較溶液的酸堿性強(qiáng)弱,判斷溶液中某些離子間濃度大小,解決一些實(shí)際問題。(3理解原電池原理及構(gòu)成原電池的條件。理解原電池反應(yīng)和一般氧化還原反應(yīng)的異同。能分析常見化學(xué)電源的化學(xué)原理。(4理解化學(xué)腐蝕和電化腐蝕、析氫腐蝕和吸氧腐蝕的異同。了解生產(chǎn)實(shí)際中常見的金屬防腐方法的化學(xué)原理和金屬防腐的一般方法。(5理解電解的基本

2、原理。記住電解反應(yīng)中常見離子在陰、陽極的放電順序。陽極上失電子順序?yàn)锳lZnFeSnPb(HCuHgAgS2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根離子F-;陰極上得電子順序?yàn)镺2 Cl2 Br2 I2 S Ag+ Hg2+ Cu2+ (H+ Pb2+ Fe2+ Zn2+ Al3+(6電解原理的應(yīng)用:氯堿工業(yè)、冶煉鋁、電鍍、精煉銅等。近幾年考查這方面內(nèi)容的試題在高考所占的比例較大,在理科綜合試題每年都會(huì)2-3道選題、一道大題,在化學(xué)單科試題也常會(huì)有大題出現(xiàn)。知識(shí)體系和復(fù)習(xí)重點(diǎn)1.本章內(nèi)容的核心是實(shí)質(zhì)是化學(xué)平衡移動(dòng)原理的具體應(yīng)用,電離平衡、水解平衡、原電池反應(yīng)、電解反應(yīng)中都涉及到化學(xué)平衡移動(dòng)原理。下表列

3、舉了這部分內(nèi)容中的跟平衡移動(dòng)有關(guān)的一些實(shí)例:表:化學(xué)平衡與其它各類平衡的關(guān)系O2.本部分內(nèi)容的知識(shí)體系 3.原電池(1原電池的構(gòu)成條件:這是一種把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.從理論上說,任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池。a.負(fù)極與正極:作負(fù)極的一般是較活潑的金屬材料,作正極的材料用一般導(dǎo)體即可b.電解質(zhì)溶液:c.閉合回路注意:通常兩種不同金屬在電解溶液中構(gòu)成原電池時(shí),較活潑的金屬作負(fù)極,但也不是絕對(duì)的,嚴(yán)格地說,應(yīng)以發(fā)生的電極反應(yīng)來定.例如,Mg-Al合金放入稀鹽酸中,Mg比Al易失去電子,Mg作負(fù)極;將Mg-Al合金放入燒堿溶液中,由于發(fā)生電極反應(yīng)的是Al,故Al作負(fù)極。(2原電池的工

4、作原理:(1電極反應(yīng)(以銅鋅原電池為例:負(fù)極:Zn-2e-=Zn2+(氧化反應(yīng)正極:2H+2e-=H2(還原反應(yīng)(2電子流向:從負(fù)極(Zn流向正極(Cu(3電流方向:從正極(Cu流向負(fù)極(Zn(4能量轉(zhuǎn)變:將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能(3電極反應(yīng):在正、負(fù)極上發(fā)生電極反應(yīng)不是孤立的,它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系。如氫-氧燃料電池,它的負(fù)極是多孔的鎳電極,正極為覆蓋氧化鎳的鎳電極,電解質(zhì)溶液是KOH溶液,在負(fù)極通入H 2,正極通入O 2,電極反應(yīng):負(fù)極:2H 2+4OH -4e -=4H 2O正極:O 2+2H 2O+4e -=4OH -負(fù)極的反應(yīng)我們不能寫成:2H 2-4e -=4H +。因生成的H +會(huì)

5、迅速與OH -生成H 2O 。(4金屬的腐蝕:金屬的腐蝕分為兩類:(1 化學(xué)腐蝕:金屬或合金直接與周圍介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。(2 電化腐蝕:不純的金屬或合金因發(fā)生原電池反應(yīng)而造成的腐蝕。最普遍的鋼鐵腐蝕是:負(fù)極:2Fe-4e -=2Fe 2+正極:O 2+2H 2O+4e -=4OH -(注:在少數(shù)情況下,若周圍介質(zhì)的酸性較強(qiáng),正極的反應(yīng)是:2H +2e -=H 2金屬的腐蝕以電化腐蝕為主.例如,鋼鐵生銹的主要過程為: 2Fe-4e -=2Fe 2+ O 2+2H 2O+4e -=4OH - 2Fe(OH3=Fe 2O 3nH 2O+(3-nH 2O(5金屬的防護(hù)一般有三條途徑:其一是改變

6、金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu),如制成合金,其二是涂保護(hù)層,其三是電化學(xué)保護(hù)法。例如在鐵表面鍍上鋅或錫,即成白鐵與馬口鐵,但一旦破損,因原電池反應(yīng),白鐵外面的鋅可進(jìn)一步起保護(hù)作用,而馬口鐵外面的錫反而會(huì)加速腐蝕(鐵作負(fù)極被溶解。4.電解原理及其應(yīng)用直流電通過電解質(zhì)溶液時(shí)使陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。電解是一個(gè)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程。從參加反應(yīng)的物質(zhì)來分電解反應(yīng)可分成五類:(1H 2O 型:實(shí)質(zhì)是電解水。如電解硝酸鈉、氫氧化鈉、硫酸等溶液。(2溶質(zhì)型:溶質(zhì)所電離出來的離子發(fā)生氧化還原,如電解氯化銅、溴化氫等溶液。(3硫酸銅溶液型:電解產(chǎn)物是金屬、氧氣與酸。如電解硫酸銅溶液生成單質(zhì)銅、氧氣和硫酸,電解硝酸銀溶液

7、時(shí)生成單質(zhì)銀、氧氣和硝酸。(4氯化鈉溶液型:電解產(chǎn)物是非金屬單質(zhì)、氫氣與堿。如電解氯化鈉溶液時(shí)生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉,電解溴化鉀溶液時(shí)生成溴單質(zhì)、氫氣和氫氧化鉀。(5電鍍型:鍍層金屬作陽極,陽極反應(yīng)是:M- n e -=M n +,鍍件作陰極,陰極反應(yīng)是:M n +n e -=M 。(電解精煉與電鍍,實(shí)質(zhì)上是相同的典型題析例1熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,可用Li 2CO 3和Na 2CO 3的熔融鹽混和物作電解質(zhì),CO 為負(fù)極燃?xì)?空氣與CO 2的混和氣為正極助燃?xì)?制得在650下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應(yīng)式:負(fù)極反應(yīng)式:2CO+2CO 32-4e -=4CO 2正

8、極反應(yīng)式:總電池反應(yīng)式:解析本題屬于那種源于教材又高于教材的題型,從通常原電池的電解質(zhì)溶液,一下過渡到熔融鹽,不少人無法適應(yīng),當(dāng)年高考失分也很嚴(yán)重。其實(shí),我們只要從最基本的一點(diǎn)-燃料電池分析,其總電池反應(yīng)式應(yīng)為:2CO+O 2=2CO 2,然后逆向思考正極反應(yīng)式-應(yīng)為總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式,就可得出結(jié)果: O 2+2CO 2+4e -=2CO 32-。Fe 2+2OH -=Fe(OH2 4Fe(OH2+O 2+2H 2O=4Fe(OH3例2普通干電池中裝有二氧化錳和其它物質(zhì),二氧化錳的作用是(A.和正極作用把碳變成CO2B.把正極附近生成的H2氧化成水C.電池中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的催化劑D.和負(fù)極作

9、用,將鋅變成鋅離子Zn2+解析鋅錳干電池的負(fù)極材料是鋅,故負(fù)極反應(yīng)是Zn-2e-=Zn2+。正極導(dǎo)電材料是石墨棒。兩極間為MnO2、NH4Cl、ZnCl2的糊狀物。正極NH4+發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3和(H,繼而被MnO2氧化為水,使碳極附近不致產(chǎn)生H2氣泡而使電極極化,故MnO2也可稱為正極的去極劑,使正極附近生成的H2氧化為水。正極反應(yīng):2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O電池總反應(yīng)為:Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O本題答案為B。例3 (2004年湖北高考理綜試題將0.lmol1L 醋酸溶液加水稀釋,下列說法正確的是(A.溶液中c(H

10、+和c(OH-都減小B.溶液中c(H+增大C.醋酸電離平衡向左移動(dòng)D.溶液的pH增大解析答案為D。主要考查電離平衡知識(shí)。弱酸的電離可聯(lián)系到溶液的pH、物質(zhì)的量濃度、水的電離平衡等基礎(chǔ)知識(shí),要用到化學(xué)平衡移動(dòng)原理。要注意酸溶液稀釋時(shí),溶液的c(OH-增大,同樣堿溶液稀釋時(shí)溶液中的c(H+增大。例4(2004年北京高考理綜試題已知0.1molL-1的二元酸H2A溶液的pH=4.0,則下列說法中正確的是(A.在Na2A、NaHA兩溶液中,離子種類不相同B.在溶質(zhì)物質(zhì)的量相等的Na2A、NaHA兩溶液中,陰離子總數(shù)相等C.在NaHA溶液中一定有:c(Na+c(H+=c(HA-+c(OH-+2c(A2-

11、D.在Na2A溶液中一定有:c(Na+c(A2-c(H+ c(OH-解析答案選C。主要考查電離平衡、鹽類水解等理論知識(shí)。弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解平衡都會(huì)反映到溶液中各種離子濃度的關(guān)系之中,從分析離子關(guān)系角度考查電離平衡和鹽類水解平衡理論知識(shí),可以較好地區(qū)分學(xué)生對(duì)相關(guān)理論內(nèi)容的理解水平。根據(jù)題給條件可判斷,H2A的第一級(jí)電離就較弱,屬于弱酸。所以在Na2A、NaHA溶液中由于水解和電離,兩溶液中所含離子種類數(shù)肯定相同。在Na2A溶液中,由于A2-水解,陰離子總數(shù)增加,在NaHA溶液中由于HA-水解陰離子總數(shù)要減小,所以兩溶液中陰離子總數(shù)前者多。任何溶液中,陽離子所帶正電荷總數(shù)跟陰離子所帶負(fù)

12、電荷總數(shù)必定相等。所以,在Na2A溶液中H+濃度小于OH-離子濃度。例5剪長(zhǎng)約6cm、寬2cm的銅片、鋁片各一片,分別用接線柱平行地固定在一塊塑料板上(間隔2cm。將銅片與鋁片分別和電流表的“+”、“-”端相連接,電流表指針調(diào)到中間位置。取兩個(gè)50mL的小燒杯,在一個(gè)燒杯中注入約40mL的濃硝酸,在另一只燒杯中注入40mL0.5mol/L的硫酸溶液。試回答下列問題:(1兩電極同時(shí)插入稀硫酸中,電流表指針偏向(填“鋁”或“銅”極,鋁片上電極反應(yīng)式為;(2兩電極同時(shí)插入濃硝酸時(shí),電流表指針偏向(填“鋁”或“銅”極,此時(shí)鋁是(填“正”或“負(fù)”極,鋁片上電極反應(yīng)式為。解析電極的確定依賴于具體的電極反應(yīng)

13、,在這個(gè)問題上,學(xué)生易受思維定勢(shì)的影響,以為金屬越活潑,便一定是負(fù)極,殊不知,在濃硝酸中,Al表面產(chǎn)生了鈍化,發(fā)生反應(yīng)的是Cu。因此,當(dāng)Al、Cu同時(shí)插入稀硫酸時(shí),電流表指針偏向Al。(電流方向從正極到負(fù)極。電極反應(yīng)式為:Al-3e-=Al3+。而當(dāng)Al、Cu同時(shí)插入濃硝酸時(shí),電流表指針偏向Cu,Al作正極,且電極反應(yīng)式為:NO3-+4H+3e-=NO+2H2O?？碱}預(yù)測(cè)與專題訓(xùn)練A.c(H2S+c(HS-+c(S2-=0.1B.c(Na+c(H+=2c(S2-+c(HS-+c(OH-C.c(OH-=c(H+ c(HS-+2c(H2SD.c(Na+c(H+=c(S2-+c(HS-+c(OH-2

14、.在某未知溶液中再溶入CH3COONa晶體,測(cè)得Na+與CH3COO-幾乎相等,則原溶液可能是(A.HCl溶液B.NaOH溶液C.KCl溶液D.KOH溶液3.已知同溫同濃度時(shí)HCO3比H2S電離度大,H2S比HCO3-電離度大,則下列反應(yīng)2不正確的是(ANa2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS(BNa2S+H2O+CO2=NaHS+NaHCO3(C2NaHCO3+H2S=Na2S+2H2O+2CO2(D2NaHS+H2O+CO2=Na2CO3+2H2S A B C D5.下列操作中,能使電離平衡H2O H+OH-,向右移動(dòng)且溶液呈酸性的是( (A向水中加入NaHSO4溶液(B向水中加入Al

15、2(SO43溶液(C向水中加入Na2CO3溶液(D將水加熱到100,使pH=66.要使水的電離平衡向右移動(dòng),且使pH7,可采取的措施是(A加少量NaOH B 加少量NH4Cl C 加少量鹽酸 D 加熱7.在室溫下,0.1mol/L 100ml的醋酸溶液中,欲使其溶液的pH減小,但又要使醋酸電離度減少,應(yīng)采取(A加入少量CH3COONa固體 B 通入少量氯化氫氣體C 提高溫度D 加入少量純醋酸8.下圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列敘述不正確.的是( A.a電極是負(fù)極HCl ，NaOH 。 參考答案 參考答案 參考答案 1D。2D。3CD。4A。5B。6BD。76B。8B。 9 （1）2H+2e-=H2 放出氣體，溶液變紅。 2Cl -2e =Cl2 把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在 Y 電極附近，試紙變藍(lán)色。 （2）純銅 Cu2+2e-=Cu 粗銅 Cu-2e-=Cu2+ 10 （1）這一問主要是為了考查學(xué)生對(duì)中和滴定實(shí)驗(yàn)過程的理解和掌握情況而設(shè)問的。 為了保證所得滴定結(jié)果的準(zhǔn)確度，同一樣品溶液要重復(fù)滴定 2 次以上。所以操作步驟應(yīng)為： （或） 。 但有好多學(xué)生沒有想到