高三化學(xué)專題復(fù)習(xí)-電離平衡和電化學(xué)

1、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(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。陽極上失電子順序為 AlZnFeSnPb(H)CuHgAgS 2-Br-COH-含氧酸*艮離子 F ;陰極上得電子順序為。2Cl2Br2I2S Ag +Hg2+Cu2+(H+)Pb2+Fe2+Zn2+Al 3+(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.本章內(nèi)容的核心是實質(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

3、列舉了這部分內(nèi)容中的跟平衡移動有關(guān)的一些實例：表：化學(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)電離大小可比較弱電解質(zhì)相對強弱， 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，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濃度可以用這個關(guān)系進(jìn)行換算。鹽類水解鹽類水解(如F + H2O yHF + OH )實質(zhì)上可看成是兩個電禺平衡移動的 綜合結(jié)果：水的電離平衡向正方向移動(H2O

4、H +OH ),另一種弱電解質(zhì)的電禽平衡向逆方向移動(HF ，一 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， 所以可以利用這個反應(yīng)進(jìn)行中和滴定實驗，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)實質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，其特點是一個氧化還原反應(yīng)分成 了兩個電極反應(yīng)(卻氧化反應(yīng)、還原反應(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

5、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)容的知識體系離子化合物I共價化合物（晶體中有離子，但不能自由運動、不導(dǎo)電）非電解質(zhì)1弓弓乏孥后I強電解質(zhì)|幾乎全部電離電辭質(zhì)部分電離,存在電離平衡一極弱電解質(zhì) 口（電離）=6分子化）（出口）離子水電離平衡在外加電源作用下在溶液中 離子反應(yīng)水的離子積（艮/氧化還原反應(yīng)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能r反電子轉(zhuǎn)號溶液pH氧化還原反二巨軍電踱原電池、電ft愿迎離不互換反應(yīng)沉淀生成靠鬻蜃一鹽的水解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，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計成原電池。a.負(fù)極與正極：作負(fù)極的一般是較活潑的金屬材料

6、，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，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 T （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)：

7、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)極是多孔的饃電極，正極為覆蓋氧化饃的饃電極，電解質(zhì)溶液是KOH溶液，在負(fù)極通入H2,正極通入。2,電極反應(yīng)：負(fù)極：2H 2+4OH- 4e-=4H2O正極：O2+2H 2O+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 大0。(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-=4O

8、H-(注：在少數(shù)情況下，若周圍介質(zhì)的酸性較強，正極的反應(yīng)是：2H+2e-=H2f)金屬的腐蝕以電化腐蝕為主 .例如，鋼鐵生銹的主要過程為： -2+ 2Fe-4e =2FeO2+2H2O+4e =4OH-2Fe(OH)3=Fe2O3 nH2O+(3-n)H 2O(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)溶液時使陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。電解是一

9、個電能轉(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) H2O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、澳化氫等溶液。(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，電解漠化鉀溶液時生成澳單質(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

10、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U2CO3和Na2CO3的熔融鹽混和物作電解質(zhì)， CO為負(fù)極燃?xì)猓諝馀c CO2的混和氣為正極助燃?xì)?，制得?650c 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，我們只要從最基本的一點- 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)式一應(yīng)為總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式，就可得出結(jié)果

11、：Oz+2CO2+4e=2CO32-。例2普通干電池中裝有二氧化鎰和其它物質(zhì)，二氧化鎰的作用是 ()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2+D.和負(fù)極作用，將鋅變成鋅離子Zn解析鋅鎰干電池的負(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、NH4c1、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)：2MnO 2+2NH 4+2e =Mn

12、2O3+2NH 3+H 2O電池總反應(yīng)為：Zn+2MnO 2+2NH4+=Zn2+Mn 2O3+2NH 3+H 2O本題答案為Bo將0.lmol L醋酸溶液加水稀釋，下列說法正確的B.溶液中c(H+)增大D.溶液的pH增大例3 (2004年湖北高考理綜試題) 是()A.溶液中c(H+)和c(OH-)都減小C.醋酸電離平衡向左移動解析答案為Do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，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0.1mol

13、L1的二元酸 H2A溶液的pH=4.0,則下列說法中正確的是()A.在NazA、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-)D.在 Na2A 溶液中一定有：c(Na+)c(A2-)c(H+) c(OH-)解析答案選Co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

14、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(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“+”、“一”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(yīng)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 （