化學專題輔導專題四：電離平衡和電化學的梳理和綜合

1、化學專題輔導專題四:電離平衡和電化學的梳理和綜合命題趨向考試大綱中對這部分內(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弱,判斷溶液中某些離子間濃度大小,解決一些實際問題。(3理解原電池原理及構(gòu)成原電池的條件。理解原電池反應和一般氧化還原反應的異同。能分析常見化學電源的化學原理。(4理解化學腐蝕和電化腐蝕、析氫腐蝕和吸氧腐蝕的異同。了解生產(chǎn)實際中常見的金屬防腐方法的化學原理和金屬防腐的一般方法。(5理解電解的基本

2、原理。記住電解反應中常見離子在陰、陽極的放電順序。陽極上失電子順序為AlZnFeSnPb(HCuHgAgS2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根離子F-;陰極上得電子順序為O2 Cl2 Br2 I2 S Ag+ Hg2+ Cu2+ (H+ Pb2+ Fe2+ Zn2+ Al3+(6電解原理的應用: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2-3道選題、一道大題,在化學單科試題也常會有大題出現(xiàn)。知識體系和復習重點1.本章內(nèi)容的核心是實質(zhì)是化學平衡移動原理的具體應用,電離平衡、水解平衡、原電池反應、電解反應中都涉及到化學平衡移動原理。下表列

3、舉了這部分內(nèi)容中的跟平衡移動有關(guān)的一些實例:表:化學平衡與其它各類平衡的關(guān)系O2.本部分內(nèi)容的知識體系 3.原電池(1原電池的構(gòu)成條件:這是一種把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.從理論上說,任何一個自發(fā)的氧化還原反應均可設(shè)計成原電池。a.負極與正極:作負極的一般是較活潑的金屬材料,作正極的材料用一般導體即可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,較活潑的金屬作負極,但也不是絕對的,嚴格地說,應以發(fā)生的電極反應來定.例如,Mg-Al合金放入稀鹽酸中,Mg比Al易失去電子,Mg作負極;將Mg-Al合金放入燒堿溶液中,由于發(fā)生電極反應的是Al,故Al作負極。(2原電池的工

4、作原理:(1電極反應(以銅鋅原電池為例:負極:Zn-2e-=Zn2+(氧化反應正極:2H+2e-=H2(還原反應(2電子流向:從負極(Zn流向正極(Cu(3電流方向:從正極(Cu流向負極(Zn(4能量轉(zhuǎn)變:將化學能轉(zhuǎn)變成電能(3電極反應:在正、負極上發(fā)生電極反應不是孤立的,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,在負極通入H 2,正極通入O 2,電極反應:負極:2H 2+4OH -4e -=4H 2O正極:O 2+2H 2O+4e -=4OH -負極的反應我們不能寫成:2H 2-4e -=4H +。因生成的H +會

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 化學腐蝕:金屬或合金直接與周圍介質(zhì)發(fā)生反應而產(chǎn)生的腐蝕。(2 電化腐蝕:不純的金屬或合金因發(fā)生原電池反應而造成的腐蝕。最普遍的鋼鐵腐蝕是:負極: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,正極的反應是: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,其二是涂保護層,其三是電化學保護法。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,白鐵外面的鋅可進一步起保護作用,而馬口鐵外面的錫反而會加速腐蝕(鐵作負極被溶解。4.電解原理及其應用直流電通過電解質(zhì)溶液時使陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應的過程。電解是一個電能轉(zhuǎn)化為化學能的過程。從參加反應的物質(zhì)來分電解反應可分成五類:(1H 2O 型:實質(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生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉,電解溴化鉀溶液時生成溴單質(zhì)、氫氣和氫氧化鉀。(5電鍍型:鍍層金屬作陽極,陽極反應是:M- n e -=M n +,鍍件作陰極,陰極反應是:M n +n e -=M 。(電解精煉與電鍍,實質(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 為負極燃氣,空氣與CO 2的混和氣為正極助燃氣,制得在650下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應式:負極反應式:2CO+2CO 32-4e -=4CO 2正

8、極反應式:總電池反應式: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,當年高考失分也很嚴重。其實,我們只要從最基本的一點-燃料電池分析,其總電池反應式應為:2CO+O 2=2CO 2,然后逆向思考正極反應式-應為總反應式減去負極反應式,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)生化學反應的催化劑D.和負極作

9、用,將鋅變成鋅離子Zn2+解析鋅錳干電池的負極材料是鋅,故負極反應是Zn-2e-=Zn2+。正極導電材料是石墨棒。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:2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O電池總反應為: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D.溶液的pH增大解析答案為D。主要考查電離平衡知識。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,要用到化學平衡移動原理。要注意酸溶液稀釋時,溶液的c(OH-增大,同樣堿溶液稀釋時溶液中的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。弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解平衡都會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,可以較好地區(qū)分學生對相關(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

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50mL的小燒杯,在一個燒杯中注入約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,鋁片上電極反應式為;(2兩電極同時插入濃硝酸時,電流表指針偏向(填“鋁”或“銅”極,此時鋁是(填“正”或“負”極,鋁片上電極反應式為。解析電極的確定依賴于具體的電極反應

13、,在這個問題上,學生易受思維定勢的影響,以為金屬越活潑,便一定是負極,殊不知,在濃硝酸中,Al表面產(chǎn)生了鈍化,發(fā)生反應的是Cu。因此,當Al、Cu同時插入稀硫酸時,電流表指針偏向Al。(電流方向從正極到負極。電極反應式為:Al-3e-=Al3+。而當Al、Cu同時插入濃硝酸時,電流表指針偏向Cu,Al作正極,且電極反應式為:NO3-+4H+3e-=NO+2H2O?？碱}預測與專題訓練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HCO3比H2S電離度大,H2S比HCO3-電離度大,則下列反應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,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 把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在 Y 電極附近，試紙變藍色。 （2）純銅 Cu2+2e-=Cu 粗銅 Cu-2e-=Cu2+ 10 （1）這一問主要是為了考查學生對中和滴定實驗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)果的準確度，同一樣品溶液要重復滴定 2 次以上。所以操作步驟應為： （或） 。 但有好多學生沒有想到