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专题七　　电化学
　　［知识规律总结］
　　一、构成原电池的条件
　　1．要有活动性不同的两个电极；
　　2．要有电解质溶液；
　　3．两电极浸入电解质溶液且用导线连接或直接接触。
　　二、金属的腐蚀
　　1．金属腐蚀的实质
　　金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。
　　2．金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀
　　3．化学腐蚀的实质
　　金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。
　　4．电化学腐蚀的实质
　　不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化学腐蚀过程有电流产生。
　　5．电化学腐蚀的常见类型
　　(1)析氢腐蚀　 在酸性条件下，正极发生 反应。
　　(2)吸氧腐蚀　 在极弱酸或中性条件下，正极发生 反应。
　　若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应．则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。
　　6．在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：
　　电解原理引起的腐蚀＞原电池引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。
　　三、原电池、电解(镀)池电极名称的确定
　　1．确定原电池电极名称的方法
　　方法一：根据电极材料的性质确定。通常是：
　　(1)对于金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；
　　(2)对于金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；
　　(3)对于金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。
　　方法二：根据电极反应的本身确定。
　　失电子的反应→氧化反应→负极；得电子的反应→还原反应→正极。
　　2．确定电解(镀)池电极名称的方法
　　方法一：与外电源正极连接的一极是阳极、与负极连接的一极是阴极。
　　方法二：电极上发生氧化反应的是阳极，发生还原反应的是阴极。
　　四、电极反应及其产物
　　原电池：
　　负极：
　　正极：
　　(1)酸性溶液中
　　(2)不活泼金属盐溶液
　　(3)中性、弱酸性条件下
　　电解(镀)池：
　　阳极：
　　(1)若阳极是由活性材料(除Pt、Au等以外的其它金属)做成，阳极反应是阳极金属失去电子而被氧化成阳离子；
　　(2)若阳极是由C、Pt、Au等惰性材料做成，阳极反应则是电解液中阴离子在阳极失去电子被氧化。阴离子失去电子能力大小顺序为：I—＞Br—＞Cl—＞OH—＞含氧酸根＞F—。
　　阴极：阴极反应一般是溶液中的阳离子得电子的还原反应。阳离子得电子能力大小顺序为：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Fe2+＞Zn2+＞A13+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。必须注意的是，电镀时通过控制条件，Fe2+和Zn2+得电子的能力可强于H+。
　　五、电解实例及规律
电解实例
电解液 溶质类别 电解总反应方程式 被电解的物质 溶液pH变化
NaOH溶液 强碱 2H2O 2H2↑+O2↑ H2O 升高
H2SO4溶液 强酸 降低
Na2SO4溶液 活泼金属的含氧酸盐 不变
CuCl2溶液 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 Cu+Cl2↑ 电解质自身 电解CuCl2时pH下降
HCl溶液 无氧酸 2HCl H2↑+Cl2↑ 升高
NaCl溶液 活泼金属的无氧酸盐 2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH 电解质和水 升高
CuSO4溶液 不活性金属的含氧酸盐 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4 降低
NaCl(熔融) 熔融离子化合物 2NaCl 2Na+Cl2↑ 电解本本身
Al2O3(熔融) 2Al2O3 4Al+3O2↑
　　六、电解原理的应用
　　1、氯碱工业
　　2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH
　　2、冶炼铝及比铝活泼的金属
　　2Al2O3 4Al+3O2↑
　　2NaCl 2Na+Cl2↑
　　3、精炼铜等金属
　　粗铜做阳极，精铜做阴极，电解质溶液中含Cu2+
　　4、电镀
　　待镀件做阴极，镀层金属做阳极，电解液中含镀层金属离子
　　［思维技巧点拔］
　　[例1]　 镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是：
　　根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（　　）
　　A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
　　B．电池放电时，镍元素被氧化
　　C．电池充电时，氢元素被还原
　　D．电池放电时，氢气是负极
　　[解析]
　　本题考查在题目创设的新情景中运用所学电化学知识解决具体问题的能力。首先区别出充电运用的是电解原理，放电则是运用了原电池原理。抓住电解池、原电池各极发生氧化还原反应的特点，结合题给的信息进行分析判断：
　　A：原电池负极反应式为： ，pH下降。故A不正确。
　　B：原电池， ，镍被还原。故B也不正确。
　　同理可判断得；正确答案为CD。
　　[例2]　银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为__________；正极发生的反应为____________________；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为__________。
　　[解析]
　　要善于抓住题示信息，“黑色褪去而银不会损失”，必然发生变化： ，显然这是原电池的正极反应， ，负极反应为活泼金属发生氧化反应： 。正极生成的 和负极生成的A13+在溶液中相互促进水解： ，与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合。原电池的总反应为上述三个反应的加合：
　　3Ag2S+2Al+6H2O＝6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑
专题八　 电离平衡
　　一、电解质的电离
　　电解质溶解于水或受热熔化时，离解成能自由移动的离子的过程叫做电离。
　　强电解质如NaCl、HCl、NaOH等在水溶液中是完全电离的，在溶液中不存在电解质分子。
　　弱电解质在水溶液中是少部分发生电离的。如25℃0.1mol/Ll的CH3COOH溶液中，CH3COOH的电离度只有1.32％。溶液中存在较大量的H2O和CH3COOH分子，少量的H+、CH3COO—和极少量的OH—离子。多元弱酸如H2CO3还要考虑分步电离：
　　
　　二、水的电离
　　水是一种极弱的电解质，它能微弱地电离。生成H3O+和OH—， 。在25℃(常温)时，纯水中 。
　　在一定温度下，c (H+)与c (OH—)的乘积是一个常数，称为水的离子积常数Kw＝c (H+)·c (OH—)，在25℃时，Kw＝1×10—14。
　　纯水中加入酸或碱，抑制了水的电离，使水的电离度变小，水电离出的c(H+)和c(OH—)均小于10—7mol/L。在纯水中加入弱酸强碱盐、弱碱强酸盐等，引入了可水解的离子，促进了水的电离，使水的电离度变大，水电离出的C(H+)或C(OH—)均大于10—7mol/L。
　　三、盐类水解
　　在溶液中盐的离子跟水所电离出的H+或OH—生成弱电解质的反应叫做盐类的水解。
　　强酸弱碱盐如NH4Cl、Al2(SO4)3等水解后溶液呈酸性；强碱弱酸盐如CH3COONa、Na2CO3等水解后溶液呈碱性。多元弱酸盐还要考虑分步水解，如：
　　 。
　　四、电解质溶液中的守恒关系
　　1、电荷守恒：电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数总数与所有的阴离子所带的负电荷总数相等。如NaHCO3溶液中，推出：c(Na+)十c(H+)＝c(HCO3—)十2c(CO32—)十c(OH—)。
　　2、物料守恒：电解质溶液中由于电离或水解因素，离子会发生变化变成其它离子或分子等，但离子或分子中某种特定元素的原子的总数是不会改变的。如NaHCO3溶液中n(Na+)：n(C)＝1：1，推出：c(Na+)＝c(HCO3—)十c(CO32—)十c(H2CO3)。
　　3、质子守恒：电解质溶液中分子或离子得到或失去质子(H+)的物质的量应相等。例如在NH4HCO3溶液中H3O+、H2CO3为得到质子后的产物；NH3、OH—、CO32—为失去质子后的产物，故有以下关系：
　　 。
　　［思维技巧点拔］
　　电解质溶液中离子浓度大小比较问题，是高考的“热点”之一。多年以来全国高考化学试卷几乎年年涉及这种题型。这种题型考查的知识点多，灵活性、综合性较强，有较好的区分度，它能有效地测试出学生对强弱电解质、电离平衡、水的电离、pH、离子反应、盐类水解等基本概念的掌握程度及对这些知识的综合运用能力。
　　首先必须有正确的思路：
　　其次要掌握解此类题的三个思维基点：电离、水解和守恒(电荷守恒、物料守恒及质子守恒)。对每一种思维基点的关键、如何切入、如何展开、如何防止漏洞的出现等均要通过平时的练习认真总结，形成技能。
　　第三，要养成认真、细致、严谨的解题习惯，要在平时的练习中学会灵活运用常规的解题方法，例如：淘汰法、定量问题定性化、整体思维法等。
　　[例1]　 在氯化铵溶液中，下列关系式正确的是（　　）
　　A． 　　 B．
　　C． 　　 D．
　　[解析]
　　NH4Cl是可溶性的盐，属于强电解质，在溶液中完全电离NH4Cl＝NH4++Cl-。因为NH4Cl是强酸弱碱所生成的盐，在水中要发生水解消耗少量铵离子： ，使c(NH4+)　　答案：A
　　[例2]　在1mol/L的NH3·H2O溶液中，下列关系正确的是（　　 ）
　　A．
　　B．
　　C．
　　D．
　　[解析]
　　NH3·H2O是一元弱碱，属于弱电解质，在水溶液中少部分发生电离： ，所以c (NH3·H2O)必大于c (NH4+)及c (OH—)。因为OH-来自水和氨水两部分，即： ，所以 ，综合起来， 。
　　答案：A
　　[例3]　把0.02mol/LHAc溶液和0.01mol/LNaOH溶液等体积混合，则混合溶液中粒子浓度关系不正确的是（　　）
　　A．c(Ac—)＞c (Na+)
　　B．c (HAc)＞c (Ac—)
　　C. 2c (H+)＝c (Ac—)—c (HAc)
　　D．c(HAc)十c(Ac—)＝0.01mol/L
　　[解析]
　　此题实质上是0.05mol/L的HAc溶液和0.05mol/L的NaAc溶液等体积的混合溶液。混合液中HAc的电离是主要因素，所以A正确，B错误。
　　由电荷守恒关系可得：
　　c(H+)十c(Na+)＝c(Ac—)十c(OH—)　 　　(1)
　　由物料守恒关系可得：
　　c(HAc)十c(Ac—)＝c(Na+)×2＝0.01mol/L (2)
　　由(2)可知D正确。
　　将(1)×2十(2)可得：
　　2c(H+)＝c(Ac—)十2c(OH—)—c(HAc)　 　(3)
　　C选项错误。
　　答案：BC
　　[例4]　用物质的量都是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配制成1L混合溶液，已知其中c(CH3COO—)＞c(Na+)，对该混合溶液的下列判断正确的是（　　）
　　A．c (H+)＞c(OH—)
　　B．c (CH3COOH)十c (CH3COO—)＝0.2mol/L
　　C．c (CH3COOH)＞c(CH3COO—)
　　D．c (CH3COO—)十c (OH—)＝0.2mol/L
　　[解析]　
　　CH3COOH和CH3COONa的混合溶液中，CH3COOH的电离和CH3COONa的水解因素同时存在。已知c (CH3COO)—)＞c(Na+)，根据电荷守恒c(CH3COO—)十c(OH—)＝c(Na+)十c(H+)，可得出c(OH—)＜c(H+)，说明混合溶液呈酸性，进一步推测出0.1mol/L的CH3COOH和0.1mol/L的CH3COONa的混合溶液中，电离和水解这一对矛盾中起主要作用的是电离，即CH3COOH的电离趋势大于CH3COO—的水解趋势，即A正确，C错误。
　　根据物质守恒，可推出B是正确的。
　　由B、D比较，只有c (CH3COOH)＝c (OH—)时，D才成立。但由A知溶液呈酸性，所以c (OH—)很小，远远小于c (CH3COOH)，所以D错。
专题九　 再议离子共存　离子方程式
　　［知识规律总结］
　　一、离子共存
　　1．由于发生复分解反应，离子不能大量共存的情况：
　　(1)有气体产生。
　　如 等易挥发的弱酸的酸根与H+不能大量共存。
　　(2)有沉淀生成。
　　如 等不能与 等大量共存； 等不能与 大量共存； 与 、 与 、 与X－（X=Cl、Br、I）不能大量共存。
　　(3)有弱电解质生成。
　　如 、
等与 不能大量共存；一些酸式弱酸根如 不能与 大量共存； 与 不能大量共存。
　　(4)一些容易发生水解的离子，在溶液中的存在是有条件的。如AlO2—、S2—、CO32—、C6H5O—等必须在碱性条件下才能在溶液中存在；如Fe3+、A13+等必须在酸性条件下才能在溶液中存在。这两类离子不能同时存在于同一溶液中，即离子间能发生“相互 促进水解”反应。如 等。
　　2．由于发生氧化还原反应，离子不能大量共存的情况：
　　(1)具有较强还原性的离子不能与具有较强氧化性的离子大量共存。如S2—、HS—、SO32—、I—和Fe3+不能大量共存。
　　(2)在酸性或碱性的介质中由于发生氧化还原反应而不能大量共存。如MnO4—、Cr2O7—、NO3—、C1O—与S2—、HS—、SO32—、HSO3—、I—、Fe2+等不能大量共存；SO32—和S2—虽然在在碱性条件下可以共存，但在酸性条件下则由于发生 反应不能存在。H+与S2O32—不能大量共存。
　　3．能水解的阳离子跟能水解的阴离子在水溶液中多数不能大量共存
　　例：Al3+和HCO3—、CO32—、HS—、S2—、AlO2—、C1O—等；Fe3+与CO32—、HCO3—、A1O2—、ClO—等不能大量共存。
　　4．溶液中能发生络合反应的离子不能大量共存
　　如Fe3+与SCN—、 不能大量共存。
　　二、离子方程式
　　离子方程式书写的基本规律要求
　　(1)合事实：离子反应要符合客观事实，不可臆造产物及反应。
　　(2)式正确：化学式与离子符号使用正确合理。
　　(3)号实际：“＝”“ ”“→”“↑”“↓”等符号符合实际。
　　(4)三守恒：两边原子数、净电荷数必须守恒，电子得失守恒(氧化还原反应离子方程式中氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数要相等)。
　　(5)明类型：依据离子反应原理，分清类型，总结方法技巧。
　　(6)检查细：结合书写离子方程式过程中易出现的错误，细心检查。
　　［思维技巧点拔］
　　1．首先必须从化学基本理论和概念出发，搞清楚离子反应的规律和“离子共存”的条件。在中学化学中要求掌握的离子反应规律主要是离子间发生复分解反应和离子间发生氧化反应，离子的相互促进水解以及在一定条件下一些粒子(离子、分子)可形成络合离子等。“离子共存”的条件是根据上述四个方面统筹考虑、比较、归纳整理而得出。因此解决“离子共存”问题可从离子间的反应规律入手，逐条梳理。
　　2．审题时应注意题中给出的附加条件
　　①酸性溶液(H+)、碱性溶液(OH—)、能在加入铝粉后放出可燃气体的溶液、由水电离出的H+或OH—＝1×10—10mol/L的溶液等。
　　②有色离子MnO4—，Fe3+，Fe2+，Cu2+，Fe(SCN)2+。
　　③MnO4—，NO3—等在酸性条件下具有强氧化性。
　　④S2O32—在酸性条件下发生氧化还原反应：
　　⑤注意题目要求“大量共存”还是“不能大量共存”。
　　3．审题时还应特别注意以下几点
　　(1)注意溶液的酸性对离子间发生氧化还原反应的影响。如：Fe2+与NO3—能共存．但在强酸性条件下(即Fe2+、NO3—、H+相遇)不能共存；MnO4—与C1—在强酸性条件下也不能共存；S2—与SO32—在碱性条件下可共存，但在酸性条件下则不能共存。
　　(2)酸式盐的含氢弱酸根离子不能与强碱(OH—)、强酸(H+)共存。
　　如HCO3—十OH—＝CO32—十H2O (HCO3—遇碱时进一步电离)；
　　
　　[例1]　 下列离子方程式正确的是（　　）
　　A．氯化铝溶液与氨水反应：
　　B．磷酸二氢钙溶液跟足量NaOH溶液反应：
　　C．硝酸亚铁溶液中滴入稀硫酸：
　　D．硫氢化钠水解：
　　[解析]
　　本题涉及溶液中电解质强弱、离子反应规律、氧化还原反应、盐的水解等知识，需要对各选项仔细全面地分析，才能正确解答。
　　A中氨水是弱电解质，应写化学式NH3·H2O；B中NaOH足量，Ca(H2PO4)2全部参加反应，式中Ca2+与 不符合Ca(H2PO4)2化学式中1∶2的比例，故不正确；C中 在酸性条件下具有氧化性，正确。D中HS—水解程度很小。不能用“＝”“↑”，故不正确。
　　答案：C
　　[例2]　
　　(1)向NaHSO4溶液中，逐滴加入Ba(OH)2溶液至中性，请写出发生反应的离子方程式_________。
　　(2)在以上中性溶液中，继续滴加Ba(OH)2溶液，请写出此步反应的离子方程式_________。
　　[解析]
　　本题是一个“反应进程”的试题。解题的关键是“中性”。即加入的Ba(OH)2溶液中OH—恰好与H+完全反应。再继续滴加Ba(OH)2溶液时，要分析此溶液中还有什么离子能继续反应。
　　答案：
　　(1)
　　(2)
　　[例3]　下列各组中的离子，能在溶液中大量共存的是（　 ）
　　A． 　　　 B． 　
　　C． 　　 D． 　　
　　[解析]
　　A组中：
　　B组中，
　　C组中， 若H++CO32- HCO3-
　　D组中，各种离子能在溶液中大量共存。
　　答案：D
　　[例4]　在pH=1的无色透明溶液中，不能大量共存的离子组是（　　 ）
　　A． 　　 B．
　　C． 　 　　 D．
　　[解析]
　　题目给出两个重要条件：pH=1（即酸性）和无色透明，并要求找出不能共存的离子组。选项A中Ag+与Cl—不能共存，生成的AgCl不溶于HNO3（H+和 ）， 都为无色，符合题意。选项B、D中的各离子虽都是无色的，但能共存于酸性溶液中，不符合题意。选项C中各离子能够共存，且为无色，但 与H+不能大量，所以C也符合题意。
　　本题答案：AC

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