高考化學(xué)沖刺專題四電離平衡和電化學(xué)的梳理和綜合

1、高考化學(xué)最后沖刺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。

2、(5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)?AlZnFeSnPb(HCuHgAgS2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根離子 F-;陰 極上得電子順序?yàn)?O 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 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

3、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: 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

4、 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 -=4H2O正極:

5、O 2+2H2O+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 -=2Fe2+ 正極:O 2+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 , 鋼鐵生銹的主要過程為 :2Fe-4e-=2Fe2+O 2+2H2O+4e-=4

6、OH- 3=Fe2O 3nH2O+(3-nH2O(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)來分電解反應(yīng)可分成五類:(1 H 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

7、。(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- n e -=Mn +,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)?/p>

8、,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+2CO32-4e -= 4CO 2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 和 其 它 物 質(zhì) , 二 氧 化 錳 的 作 用 是 ( A. 和正極作用把

9、碳變成 CO 2B. 把正極附近生成的 H 2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 Zn 2+Fe 2+2OH-=Fe(OH2 4Fe(OH2+O2+2H2O=4Fe(OH3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 MnO 2、 NH 4Cl 、 ZnCl 2的糊狀物。正極 NH 4+發(fā)生還原反應(yīng)生成 NH 3和(H ,繼而 被 MnO 2氧化為水,使碳極附近不致產(chǎn)生 H 2氣泡而使電極極化,故 MnO 2也可稱為正極的去極 劑,使正極附近生成的 H 2氧化為水。正極反應(yīng):2MnO 2+2

10、NH4+2e-=Mn2O 3+2NH3+H2O電池總反應(yīng)為:Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O 3+2NH3+H2O本題答案為 B 。例 3 (2004年湖北高考理綜試題將 0.lmol 1L 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+

11、增大。例 4(2004年北京高考理綜試題已知 0.1molL-1的二元酸 H 2A 溶液的 pH=4.0,則 下列說法中正確的是(A .在 Na 2A 、 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 Na 2A 、 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 Na 2A 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

12、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, H 2A 的第一級電離就較弱,屬于弱酸。所以在 Na 2A 、 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 Na 2A 溶液中,由于 A 2-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 Na 2A 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

13、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),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,

14、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:NO 3-+4H+3e-=NO+2H2O 。考題預(yù)測與專題訓(xùn)練 A . c(H2S+c(HS-+c(S2-=0.1 B. c(Na+c(H+=2c(S2-+c(HS-+c(OH-C . c(OH-=c(H+ c(HS-+2c(H2S D. c(Na+c(H+=c(S2-+c(HS-+c(OH-2.

15、在某未知溶液中再溶入 CH 3COONa 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(shí) H2CO 3比 H 2S 電離度大, H 2S 比 HCO 3-電離度大, 則下列反應(yīng)不正 確的是(A Na 2CO 3+H 2S =NaHCO 3+NaHS (B Na 2S +H 2O +CO 2=NaHS +NaHCO 3(C 2NaHCO 3+H 2S =Na 2S +2H 2O +2CO 2 (D 2NaHS +H 2O +CO 2=Na 2CO 3+2H 2S 4. 將

16、0.03molCl 2緩緩?fù)ㄈ牒?0.02molH 2SO 3和 0.02molHBr的混和溶液中, 在此過程中, 溶液中的 H+與 Cl 2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 H2O H +OH -,向右移動且溶液呈酸性的是( (A 向水中加入 NaHSO 4溶液 (B 向水中加入 Al 2(SO4 3溶液(C 向水中加入 Na 2CO 3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 pH 7,可采取的措施是(A 加少量 NaOH B 加少量 NH 4Cl C 加少量鹽酸 D 加熱7. 在室溫下, 0.1mo

17、l/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 CH 3COONa 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B . b 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 10 （1）這一問主要是為了考查學(xué)生對中和滴定實(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