在高考的考纲中,关于原电池只要求掌握铜锌原电池的工作原理,电解及其应用只要求电解饱和食盐水和氯化铜溶液,非惰性电极不作要求。所以首先让我们简单回忆一下铜锌电池和电解饱和食盐水的工作原理。
H2SO4 饱和食盐水
负极(Zn):Zn - 2e → Zn2+ 阴极(Fe):2H+ + 2e → H2↑(OH-增多)
正极(Cu):2H+ + 2e → H2↑ 阳极(C): 2Cl-- 2e →Cl2↑
[例题1]微型纽扣电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解液为KOH溶液。放电过程中发生的反应为:Ag2O + Zn→2Ag + ZnO。根据以上信息,回答下列问题:
(1)这种纽扣电池的负极是 ,正极是 ,理由是 。
(2)使用过程中,电子由 极(填化学式,下同),经外电路流向 。
电池正极区溶液pH (填增大、减小或不变),负极区溶液pH 。
分析:①根据放电过程中的反应:Ag2O + Zn→2Ag + ZnO可以看出,锌元素的化合价由0变为+2价,而银元素的化合价由+1降为0。由此可知Zn为负极而Ag2O为正极。②电极在使用过程中,电子将由负极经过电路流向正极(Ag2O),负极区因为进入溶液的Zn2+ 要结合OH-,所以pH值要降低,而在反应的总方程式中没有OH- 参与反应,说明在正极区新生成了OH- ,且负极区结合的OH-和正极区新生成的OH-相等。所以正极区溶液的pH值为增大。
答案(略)。
[例题2]氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
粗盐水 NaOH、 Na2CO3溶液 H2 Cl2
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↓
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根据上图,完成下列填空。
(1)在电解过程中,总反应的化学方程式为 。
(2)在电源负极相连的电极附近,溶液的pH值 (填不变、升高或下降)。造成以上现象的原因是 。
(3)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精练过程中发生的离子方程式为 。
(4)如果粗盐中SO42+含量较高,必须添加含钡试剂除去SO42+,该钡试剂可以 是 。 A、Ba(OH)2 B、Ba(NO3)2 C、BaCl2
(5)有了有效的除去Ca2+、Mg2+ 、SO42+,加入的试剂顺序为 。
(6)脱盐工序中利用NaOH 和NaCl在溶解度上的差异,通过 、冷却、
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分析:这是一道综合性题目。① 2NaCl +2H2O→2NaOH + H2 ↑+ Cl2↑。②与电源负极相连的是电解池的阴极,电极反应为2H+ + 2e → H2↑因此,OH-增多,溶液pH升高。③工业上除Ca2+一般用Na2CO3 ;除去Mg2+一般用NaOH 。所以,有关的离子方程式为:Ca2+ + CO32-→CaCO3↓、Mg2+ + 2OH- →Mg(OH)2↓。④除去SO42+一般用可用钡盐,但为了不引进新的离子,所以可选用A或C。⑤除去Ca2+可选用Na2CO3;除去Mg2+ 可选用NaOH;除去SO42+可选用BaCl2或Ba(OH)2 ,为了尽可能除去离子,最后不引入新的离子,各种试剂的添加顺序可以为NaOH 、BaCl2 、Na2CO3、HCl或BaCl2 、NaOH 、Na2CO3、HCl。⑥将可溶性NaOH 和NaCl的混合物利用溶解度的差异进行分离,采用的是结晶的方法,即蒸发、冷却、过滤。
答案:(1)2NaCl+H2O
2NaOH+Cl2↑+H2↑
(2)升高
(3)Ca2++CO32-→CaCO3↓ Mg2++2OH-→Mg(OH)2↓
(4)A或C
(5)NaOH、BaCl2、Na2CO3、HCl或BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl
(6)蒸发,过滤
综合练习题:
1.对于
的平衡体系中,B的质量分数随温度的变化情况如图(实线上的任何一点为对应温度下的平衡状态)
(1)A、B、C、D各状态中υ正>υ逆的是 。
(2)维持T1不变,A→B所需要的时间为m,维持T2不变,C→D所需要的时间为n,则m n。(<,>,=)
答案:(1)C (2)>
4. NH4+浓度相同的下列溶液:(1)NH4Cl、(2)(NH4)2SO4、(3)NH4HSO4、(4)NH4HCO3,其物质的量浓度由大到小的顺序是 。
分析:(1)可根据电中性原理:[Fex+]×1+ [Na+]×3=[ Cl-]×2+[
]×2,x=3。
(2)pH=4的HCl中,溶液的酸性是由于HCl电离而产生的,[H+]=10-4mol/L、[OH-]=10-10mol/L,由水电离[H+]等于由水电离出的[OH-]=10-10mol/L。pH=5的NH4Cl溶液中,溶液呈酸性是由于NH4+水解而产生的:NH4+ + H2O NH3·H2O
+ H+ [ H+]=10-5mol/L
。说明NH4+的存在使10-5mol/L
的H2O发生了电离,所以在NH4Cl溶液中,水提供的[ H+]浓度就是10-5mol/L。因此两者的关系是:a/b=10-10/10-5=10-5,a=10-5b。
(3):将9种溶液分成二组。A组(溶液呈酸性):HCl、CO2、H2SO4,溶液酸性强弱的顺序为:H2SO4>HCl>CO2 ;B组(溶液呈碱性):HCOONa、KOH、NH3、Ba(OH)2、NaHCO3、
;其中溶液碱性较强三个物质碱性顺序为:Ba(OH)2>KOH>NH3,
HCOONa、NaHCO3、
都是强碱弱酸盐,根据三个弱酸的酸性强弱顺序为HCOOH> H2CO3>
,可知对应盐的碱性强弱顺序为:
> NaHCO3> HCOONa(越弱越水解),所以正确答案应为:④<①<②<③<⑧<⑨<⑥<⑤<⑦。
(4)从电离角度考虑,在浓度相同的四种溶液中,(NH4)2SO4溶液中NH4+浓度最大,所以NH4+浓度相同时,(NH4)2SO4溶液的浓度最小。在其它三种溶液中Cl-不水解,对NH4+的水解无影响。HSO4-电离使溶液呈酸性可抑制NH4+的水解。HCO3-水解使溶液呈碱性,使NH4+的水解程度增大,因此在NH4Cl、NH4HSO4、NH4HCO3溶液中,要使NH4+的浓度相同,盐溶液浓度大小关系为:NH4HCO3>NH4Cl>NH4HSO4 ;所以正确的答案应为:④>①>③>②。
[例题2]pH=3的二元弱酸H2R溶液与V升pH=11的NaOH溶液混合后,混合液的pH=7,下列判断正确的是( )
A. 混合液的总体积为2VL
B. 混合液中[R2-]>[Na+]>[H+]=[OH-]
C. 混合液中[R2-]+ [OH-]=[Na+]+ [H+]
D. 混合液中2[R2-]+ [HR-]=[Na+]
分析:H2R + 2NaOH→Na2R + 2H2O
若H2R为强酸,根据H++ OH-→H2O,两者反应显中性时,需要的H2R的体积为V升,总体积为2VL。但由于H2R是弱酸,浓度必大于10-3mol/L,所以两者反应呈中性时,消耗的H2R的体积不需要V升。故A错。该溶液共含有5种离子:Na+ 、 H+、 R2-、HR-、OH-。因为两者反应时,H2R稍过量一些,H2R电离出的R2-离子又很少,所以反应后的溶液中浓度最大的是Na+。故B错。根据电中性原理[Na+]+ [H+]=2[R2-]+ [HR-]+[OH-]。又因为[H+]= [OH-]。可判断出C错,D正确。
3.
相同温度、相同浓度的下列溶液:①HCl、②CO2、③HCOONa、④H2SO4、⑤KOH、⑥NH3、⑦Ba(OH)2、⑧NaHCO3、⑨ 溶液的pH值由小到大的顺序是
。
2.pH=4的盐酸和pH=5的NH4Cl溶液,由水电离提供的C(H+)分别为amol/L、bmol/L。则a、b之间应满足的关系是 。
关于盐类水解的知识的习题类型很多,在此我们通过一些具体的例题,给大家进行一些知识的整理,提供一些解题的思路。
[例题1]根据题目要求回答下列有关问题:
1.已知某溶液中含Fex+、Cl-、Na+、
,其离子数目之比为Fex+﹕Cl-﹕ Na+﹕
=1﹕2﹕3﹕2 ,则x=
。
要理解电离平衡的概念,首先要能区别电解质、非电解质、强电解质、弱电解质。能能应用化学平衡的知识分析弱电解质的电离平衡。
[例题1]以下有关电解质的叙述正确的是( )
A.某物质若不是电解质,它一定是非电解质;
B.二氧化硫水溶液能电,所以二氧化硫是电解质;
C.氧化钠是电解质,氧化钠的水溶液导电;
D.在水溶液和熔化状态下能导电的物质叫电解质。
分析:正确的理解是:在水溶液或熔化状态下,本身能电离出离子而导电的化合物,叫做电解质。据此可知:
A错。纯净物可分为单质和化合物,不是电解质的物质,有可能是非电解质,也可能是单质。
B错。二氧化硫溶于水后转变为亚硫酸,应该说亚硫酸是电解质。从结构上分析,二氧化硫不能产生离子,应属于非电解质。
C对。氧化钠本身是离子化合物,熔融的氧化钠能导电,所以氧化钠是电解质。氧化钠溶于水产生氢氧化钠,所以水溶液能导电。
D错。未讲清“物质”是化合物还是单质,熔融的金属如铜、铁都能导电,不能说铜、铁是电解质;另外,化合物在熔融状态或水溶液里,即只要一种情况下能导电,就应该是电解质了。
[例题2]pH=1的两种酸A、B各1mL,分别加水稀释到1000mL,其pH与溶液体积V的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.A、B的物质的量浓度一定相同
B.稀释后,A溶液的酸性比B弱
C.若a=4,则A是弱酸,B是强酸
D.若1<a<4,则A、B都是弱酸。
分析:从图中可以看出,A、B溶液起始pH值相同,[H+]相同,但稀释相同倍数后,B溶液的[H+]下降倍数小,说明B溶质在稀释过程中还有H+电离出来,所以B肯定是弱酸。A溶液的[H+]下降比较快,但不知道其[H+]下降倍数与溶质浓度的下降倍数的关系,因此A可能是强酸,也可能是弱酸。若a=4,则[H+]下降倍数与溶质浓度的下降倍数相等,A为强酸;若1<a<4,则A为弱酸。
据此,我们判断正确答案为B、D。
[例题3]已知在相同条件下,有关溶质的电离度有如下关系:α1(H2SO3)>α1(H2CO3)≈α2(HSO3-)>α2(HCO3-),则在下列溶液中不可以大量共存的离子组是( )
A.SO32- HCO3- B.HSO3- CO32- C.SO32- CO32- D.HSO3- HCO3-
分析:该题我们可以用强酸制弱酸的规律来解答。
根据电离度的大小可知酸性强弱的次序是:H2SO3>H2CO3≈HSO3->HCO3-。
;
B中,若发生反应HSO3-+CO32-→HCO3-+SO32-,HSO3-制HCO3-符合强酸制弱酸的规律;
C中,两个离子之间不发生反应;
D中,若发生反应HSO3-+HCO3-→CO2+H2O+SO32-,但HSO3-与H2CO3酸性相差不多,因此,也不能发生反应,可相互共存。
所以正确的答案为B。
在高考化学题中,有关化学平衡常数应用的内容,最近几年每年必考,题目难度不大;但经常有同学因概念不清而被扣分,甚为可惜。要解答好此类题,重点要理解平衡常数(K)与生成物、反应物浓度比(Q)之间的关系。
[例题]已知FeO(s) + CO(g) Fe(l) + CO2(g)
- Q (Q>0)平衡常数可表示为
,已知1100˚C时K=0.263
(1)温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比值为
,平衡常数K值为 。(填增大、减小或不变)
(2)1100˚C时,测得高炉中[CO2] =0.025mol/L 、[CO] =0.1mol/L,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态 ,此时化学反应速度υ正 υ逆,其主要原因是
。
分析:①此反应的正反应是吸热反应,温度升高,化学平衡向正反应方向移动,因而高炉内CO2 增多,CO减少,它们的比值以及达到化学平衡状态时的[CO2]和[CO]的比值,即K值都应增大。
②当[CO2]=0.025mol/L 、[CO] =0.1mol/L时,它们的比值(记作Q,该值不是K值,因为可逆反应还不知道是否处于平衡状态呢!)为
小于K值0.263。因此化学反应没有达到平衡,平衡要向正反应方向移动,υ正>υ逆.
答案(略)。
说明:通过上述例题的分析,我们要学会根据生成物,反应物的浓度比(Q)与K值比较,预测化学平衡移动的方向。具体判断方法为:
Q=K ,生成物与反应物浓度不再改变,可逆反应达到平衡。
Q<K ,生成物浓度应增加,反应物浓度应减少,平衡将向正反应方向移动。
Q>K ,生成物浓度应减少,反应物浓度应增加,平衡将向逆反应方向移动。
2.根据υ正、υ逆的大小,判断可逆反应是否达到平衡
[例题2]下列各组数据,能够说明可逆反应
处于化学平衡状态的是( )
A.υ(A)=2mol∙L-1∙min-1 υ(B)=2mol∙L-1∙min-1
B.υ(A)=1mol∙L-1∙min-1 υ(C)=2mol∙L-1∙min-1
C.υ(A)=1mol∙L-1∙min-1 υ(B)=1.5mol∙L-1∙min-1
D.υ(A)=1mol∙L-1∙min-1 υ(C)=1.5mol∙L-1∙min-1
分析:要解答上题,必须正确理解在可逆反应中,化学反应达到平衡时υ正与υ逆必定相等这句话的含义。这里的“相等”指的是对某个具体物质而言,在相同时间内增加的量和减少的量相等这种状态。
在选择题A中逆反应υ(B)=2 mol∙L-1∙min-1相当于逆反应υ(A) =4 mol∙L-1∙min-1,A错。选择题B中:逆反应υ(C)=2 mol∙L-1∙min-1相当于逆反应υ(A)=1.33 mol∙L-1∙min-1,B错。用类似的思路考虑。C错,D正确。
关于化学反应速率,同学们最容易搞错的概念题目主要有下列两种类型。
1.浓度、压强(有气体参加的反应)、温度、催化剂等外界条件的改变对可逆反应中υ正、υ逆的影响。
[例题1]在
的反应中,达平衡后,条件改变的一瞬间,υ正、υ逆如何变化?将变化填入下表:
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改变条件 |
υ正、υ逆变化情况 |
υ正、υ逆大小关系 |
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升温 |
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加压 |
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使用催化剂 |
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增加SO2的量 |
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分析:升温,反应物、生成物温度均增加,∴υ正、υ逆均增加。因升温会使平衡向逆反应方向移动,∴υ正<υ逆。
加压,反应物、生成物浓度均增加,∴υ正、υ逆均增加。因加压会使平衡向正反应方向移动,∴υ正>υ逆。
使用催化剂,υ正、υ逆同倍数增加。
增加SO2的量的一瞬间,反应物浓度增加,生成物浓度不变,∴υ正增加,υ逆暂时不变,即υ正>υ逆。
答案(略)。
有关化学键的基本概念可构成如下的知识网络:
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[例题1]下列8种晶体:A.水晶;B.冰醋酸;C.氧化钠;D.白磷;E.晶体氩;F.氯化铵;G.铝;H.金刚石
(1)属于原子晶体的化合物是 ;直接由原子构成的晶体是 ;属于分子晶体的是 。
(2)由极性分子构成的晶体是 ;含有共价键的离子晶体是 ;直接由单原子分子构成的晶体是 。
(3)在晶体状态时能导电的是 ;受热熔化后化学键不发生变化的是 ;受热熔化需要克服共价键的是 。
(4)金刚石、晶体氩、氧化钠的熔点由高到低的顺序是 。
分析:8种晶体分属的晶体类型及化学键的类型:
离子晶体:C(Na2O)离子键、F(NH4Cl)离子键,共价键
原子晶体:A(SiO2)共价键、H(金刚石)共价键
分子晶体:B(CH3COOH)共价键、D(白磷)共价键、E(Ar)不存在化学键
金属晶体:G(Al)金属键
根据晶体和化学键的知识不难得到(1)、(2)两个填空题的正确答案:
分子晶体熔化时,克服的分子间作用力,因此共价键不会被破坏,其他晶体熔化时,克服的都是化学键。一般情况下,晶体的熔点高低顺序为:原子晶体>离子晶体 >分子晶体。不同的金属晶体,其熔点相差较大。
答案:(1)A;H、E;B、D、E。 (2)B;F;E。
(3)G;B、D、E;A、H。 (4)金刚石>氧化钠>白磷
[例题2]下列有关共价化合物叙述中:(1)具有低熔点;(2)不是电解质;(3)固态时属于分子晶体;(4)都由分子构成;(5)液态时不导电。一定正确的是( )
A.(1)、(2)、(3) B.(2)、(5) C.(5) D.全部
分析:仅由共价键构成的化合物叫共价化合物。共价键可构成原子晶体(如SiO2、金刚石),也可构成分子晶体(如H2SO4、白磷(P4)、氩).液态时,共价化合物都不能电离出自由移动的离子,所以不能导电。答案A正确的。
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