化學(xué)專題輔導(dǎo)4電離平衡和電化學(xué)的梳理和綜合

1、陳進(jìn)前化學(xué)專題輔導(dǎo)4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

2、）理解電解的基本原理。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l>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>S2->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

3、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(xué)單科試題也常會有大題出現(xiàn)。知識體系和復(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)平衡移動原理。下表列舉了這部分內(nèi)容中的跟平衡移動有關(guān)的一些實(shí)例：表：化學(xué)平衡與其它各類平衡的關(guān)系知識內(nèi)容與化學(xué)平衡之間的聯(lián)系弱電解質(zhì)的電離電離平衡實(shí)質(zhì)上就是一種化學(xué)平衡，可以用化學(xué)平衡移動原理對弱電解質(zhì)的電離平衡作定性的、或定量的分析。根據(jù)電離度大小可比較弱電解質(zhì)相對強(qiáng)弱，根據(jù)相應(yīng)鹽的水解程度也可比較弱電解質(zhì)的相對強(qiáng)弱。水的電離水是一種很弱的電解質(zhì)，加酸、加堿會抑制水的電離

4、，升高溫度會促進(jìn)水的電離。Kw=OH-H+是水的電離平衡的定量表現(xiàn)，H+、OH-濃度可以用這個(gè)關(guān)系進(jìn)行換算。鹽類水解鹽類水解（如F- + H2O HF + OH-）實(shí)質(zhì)上可看成是兩個(gè)電離平衡移動的綜合結(jié)果：水的電離平衡向正方向移動（H2OH+OH-），另一種弱電解質(zhì)的電離平衡向逆方向移動（HF F-+H+）。也可以看成是中和反應(yīng)的逆反應(yīng)，升高溫度會促進(jìn)水解。中和滴定水的電離程度很小， H+OH-=H2O的反應(yīng)程度很大，所以可以利用這個(gè)反應(yīng)進(jìn)行中和滴定實(shí)驗(yàn)，測定酸或堿溶液的濃度。原電池反應(yīng)和電解反應(yīng)原電池反應(yīng)和電解反應(yīng)實(shí)質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，其特點(diǎn)是一個(gè)氧化還原反應(yīng)分成了兩個(gè)電極反應(yīng)（卻氧化反應(yīng)、還

5、原反應(yīng)分別在不同的電極上發(fā)生反應(yīng)）。一些原電池的電極反應(yīng)（如鋼鐵的吸氧腐蝕正極的電極反應(yīng)O2+2H2O+4e = 4OH-）涉及到水的電離平衡移動造成pH變化。電解硫酸、氫氧化鈉、氯化鈉等溶液過程中，在陰極或陽極附近由于電極反應(yīng)而使水的電離平衡發(fā)生移動造成pH變化。2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(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

6、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

7、解質(zhì)溶液是KOH溶液，在負(fù)極通入H2，正極通入O2，電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2+4OH-4e-=4H2O 正極：O2+2H2O+4e-=4OH-負(fù)極的反應(yīng)我們不能寫成：2H24e-=4H+。因生成的H+會迅速與OH-生成H2O。（4）金屬的腐蝕：金屬的腐蝕分為兩類：（） 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。（） 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-=2Fe2+正極：O2+2H2O+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-=H2）金屬的腐蝕以電化腐蝕為主.例如,鋼鐵生銹的主要

8、過程為:Fe2+2OH-=Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH- 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O（5）金屬的防護(hù)一般有三條途徑：其一是改變金屬內(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

9、分電解反應(yīng)可分成五類：（1）H2O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- ne-=Mn+，鍍件作陰極，陰極反應(yīng)是：Mn+ne-=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

10、高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混和物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)?，空氣與CO2的混和氣為正極助燃?xì)猓频迷?50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+2CO32-4e 4CO2正極反應(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+O2=2CO2，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： O2+2CO2+4e=2CO32-。例2普通干電池中裝有二氧化錳

11、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Zn2e=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+Mn2

12、O3+2NH3+H2O本題答案為B。例3 （2004年湖北高考理綜試題）將0.lmol·醋酸溶液加水稀釋，下列說法正確的是（ ）A溶液中c(H+)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(xué)平衡移動原理。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0.1mol·L-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、NaH

13、A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-)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(xué)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

14、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)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(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

15、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)，在這個(gè)問題上，學(xué)生易受思維定勢的影響，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。

16、考題預(yù)測與專題訓(xùn)練10.100 mol·L-1的Na2S的溶液中，下列關(guān)系不正確的是（ ）Ac(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1 Bc(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)Cc(OH-)=c(H+)+ c(HS-)+2c(H2S) Dc(Na+)+c(H+)=c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)2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（ ）AHCl溶液 BNaOH溶液 CKCl溶液 DKOH溶液3已知同溫同濃度時(shí)H2CO3比H2S電離度大，H2S比HCO3電離度大，則下列反應(yīng)不正確的是（ ）

17、（A）Na2CO3H2SNaHCO3NaHS（B）Na2SH2OCO2NaHSNaHCO3（C）2NaHCO3H2SNa2S2H2O2CO2（D）2NaHSH2OCO2Na2CO32H2S4將0.03molCl2緩緩?fù)ㄈ牒?.02molH2SO3和 0.02molHBr的混和溶液中，在此過程中，溶液中的H與Cl2用量的關(guān)系示意圖是（溶液的體積不變）（ ） A B C D5下列操作中，能使電離平衡H2OHOH，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Al2(SO4)3溶液（C）向水中加入Na2CO3溶液 （D）將水加熱到100，使pH66要使水的電離平衡向

18、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(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（ ）Aa電極是負(fù)極Bb電極的電極反應(yīng)為：4OH- 4e-=2H2O+O2C氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置9電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表

19、示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連?；卮鹨韵聠栴}：（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則電解池中X極上的電極反應(yīng)式為 。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 。Y電極的電極反應(yīng)式為 ,檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 。（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則X的電極材料是 ，電極反應(yīng)式為 。Y電極的材料是 ,電極反應(yīng)式為 。（說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出）10某種胃藥片的制酸劑為碳酸鈣，其中所含的制酸劑質(zhì)量的測定如下：需配制0.1 mol·L-1 的鹽酸和0.1mol·L-1

20、的氫氧化鈉溶液；每次取一粒（藥片質(zhì)量均相同）0.2g的此胃藥片，磨碎后加入20.00mL蒸餾水；以酚酞為指示劑，用0.1mol·L-1 的氫氧化鈉溶液滴定，需用去VmL達(dá)滴定終點(diǎn)；加入25.00mL0.1mol·L-1 的鹽酸溶液。（1）寫出實(shí)驗(yàn)過程的步驟（寫編號順序）_。（2）下圖所示的儀器中配制0.1mol·L-1 鹽酸溶液和0.1mol·L-1 氫氧化鈉溶液肯定不需要的儀器是（填序號）_，配制上述溶液還需要的玻璃儀器是（填儀器名稱）_。（3）配制上述溶液應(yīng)選用的容量瓶的規(guī)格是（填字母）_。（A）50mL、50mL （B）100mL、100mL （C）1