高三化学教案：电离平衡和电化学.docx

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1、高三化学教案：电离平衡和电化学(1) 理解 水解的原理 . 了解 溶液的酸碱性。理解影响弱 解 离平衡的因素。理解弱 解 的 离跟 的水解的内在 系，能根据 种 关系 行 分析。(2) 能用 离原理、 水解原理分析比 溶液的酸碱性 弱，判断溶液中某些离子 度大小，解决一些 。(3) 理解原 池原理及构成原 池的条件。理解原 池反 和一般氧化 原反 的异同。能分析常 化学 源的化学原理。(4) 理解化学腐 和 化腐 、析 腐 和吸氧腐 的异同。了解生 中常 的金属防腐方法的化学原理和金属防腐的一般方法。(5) 理解 解的基本原理。 住 解反 中常 离子在阴、阳极的放 序。阳极上失 子 序 AlZ

2、nFeSnPb(H)CuHgAgS2-I-Br-Cl-OH- 含氧酸根离子 F-?; 阴极上得 子 序 O2Cl2Br2I2SAg+Hg2+Cu2+(H+)Pb2+Fe2+Zn2+Al3+ (6) 解原理的 用： 碱工 、冶 、 、精 等。近几年考 方面内容的 在高考所占的比例 大，在理科 合 每年都会 2-3 道 、一道大 ，在化学 科 也常会有大 出 。第 1页 复习重点 1. 本章内容的核心是实质是化学平衡移动原理的具体应用，电离平衡、水解平衡、原电池反应、电解反应中都涉及到化学平衡移动原理。下表列举了这部分内容中的跟平衡移动有关的一些实例：表：化学平衡与其它各类平衡的关系知识内容与化学

3、平衡之间的联系弱电解质的电离电离平衡实质上就是一种化学平衡，可以用化学平衡移动原理对弱电解质的电离平衡作定性的、或定量的分析。根据电离度大小可比较弱电解质相对强弱，根据相应盐的水解程度也可比较弱电解质的相对强弱。水的电离水是一种很弱的电解质，加酸、加碱会抑制水的电离，升高温度会促进水的电离。 Kw=OH-H+ 是水的电离平衡的定量表现， H+、 OH-浓度可以用这个关系进行换算。盐类水解盐类水解 ( 如 F-+H2OHF+OH-实)质上可看成是两个电离平衡移动的综合结果：水的电离平衡向正方向移动(H2OH+OH-)，另一种弱电解质的电离平衡向逆方向移动 (HFF-+H+) 。也可以看成是中和反

4、应的逆反应，升高温度会促进水解。中和滴定水的电离程度很小，H+OH-=H2O的反应程度很大，所以可以利用这个反应进行中和滴定实验，测定酸或碱溶液的浓度。第 2页原电池反应和电解反应原电池反应和电解反应实质是氧化还原反应，其特点是一个氧化还原反应分成了两个电极反应( 却氧化反应、还原反应分别在不同的电极上发生反应) 。一些原电池的电极反应( 如钢铁的吸氧腐蚀正极的电极反应O2+2H2O+4e=4OH-涉)及到水的电离平衡移动造成pH 变化。电解硫酸、氢氧化钠、氯化钠等溶液过程中，在阴极或阳极附近由于电极反应而使水的电离平衡发生移动造成pH 变化。2. 本部分内容的知识体系3. 原电池(1) 原电

5、池的构成条件：这是一种把化学能转化为电能的装置 . 从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。a. 负极与正极：作负极的一般是较活泼的金属材料，作正极的材料用一般导体即可b. 电解质溶液：c. 闭合回路注意：通常两种不同金属在电解溶液中构成原电池时 , 较活泼的金属作负极 , 但也不是绝对的 , 严格地说 , 应以发生的电极反应来定 . 例如， Mg-Al 合金放入稀盐酸中 ,Mg 比 Al 易失去电子 ,Mg 作负极 ; 将 Mg-Al 合金放入烧碱溶液中，由于发生电极反应的是Al, 故 Al 作负极。(2) 原电池的工作原理：第 3页(1) 电极反应 ( 以铜锌原电池为例 )

6、 ：负极： Zn-2e-=Zn2+( 氧化反应 )正极： 2H+2e-=H2( 还原反应 )(2) 电子流向：从负极 (Zn) 流向正极 (Cu)(3) 电流方向：从正极 (Cu) 流向负极 (Zn)(4) 能量转变：将化学能转变成电能(3) 电极反应：在正、负极上发生电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢 - 氧燃料电池，它的负极是多孔的镍电极，正极为覆盖氧化镍的镍电极，电解质溶液是 KOH溶液，在负极通入 H2，正极通入 O2，电极反应：负极： 2H2+4OH-4e-=4H2O正极： O2+2H2O+4e-=4OH-负极的反应我们不能写成：2H2-4e-=4H+ 。因生成的H

7、+会迅速与 OH-生成 H2O。(4) 金属的腐蚀：金属的腐蚀分为两类：(1) 化学腐蚀：金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀。(2) 电化腐蚀：不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。最普遍的钢铁腐蚀是：负极： 2Fe-4e-=2Fe2+第 4页正极： O2+2H2O+4e-=4OH-( 注：在少数情况下，若周围介质的酸性较强，正极的反应是： 2H+2e-=H2)金属的腐蚀以电化腐蚀为主. 例如 , 钢铁生锈的主要过程为:2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe(OH)3=Fe2O3?nH2O+(3-n)H2O(5) 金属的防护一般有三条途径：其一是改变

8、金属内部结构，如制成合金，其二是涂保护层，其三是电化学保护法。例如在铁表面镀上锌或锡，即成白铁与马口铁，但一旦破损，因原电池反应，白铁外面的锌可进一步起保护作用，而马口铁外面的锡反而会加速腐蚀 ( 铁作负极被溶解 ) 。4. 电解原理及其应用直流电通过电解质溶液时使阴阳两极发生氧化还原反应的过程。电解是一个电能转化为化学能的过程。从参加反应的物质来分电解反应可分成五类：(1)H2O 型：实质是电解水。如电解硝酸钠、氢氧化钠、硫酸等溶液。(2) 溶质型：溶质所电离出来的离子发生氧化还原，如电解氯化铜、溴化氢等溶液。(3) 硫酸铜溶液型：电解产物是金属、氧气与酸。如电解硫第 5页酸铜溶液生成单质铜

9、、氧气和硫酸，电解硝酸银溶液时生成单质银、氧气和硝酸。(4) 氯化钠溶液型：电解产物是非金属单质、氢气与碱。如电解氯化钠溶液时生成氯气、氢气和氢氧化钠，电解溴化钾溶液时生成溴单质、氢气和氢氧化钾。(5) 电镀型：镀层金属作阳极，阳极反应是：M-ne-=Mn+，镀件作阴极，阴极反应是：Mn+ne-=M。 ( 电解精炼与电镀，实质上是相同的 ) 典型题析 例 1 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3 和 Na2CO3的熔融盐混和物作电解质， CO为负极燃气，空气与 CO2的混和气为正极助燃气，制得在 650下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式：负极反应式： 2CO+2

10、CO32-4e-=4CO2正极反应式：总电池反应式： 解析 本题属于那种源于教材又高于教材的题型，从通常原电池的电解质溶液，一下过渡到熔融盐，不少人无法适应，当年高考失分也很严重。其实，我们只要从最基本的一点-燃料电池分析，其总电池反应式应为：2CO+O2=2CO2，然后逆向思考正极反应式- 应为总反应式减去负极反应式，就可得出结果： O2+2CO2+4e-=2CO32。-第 6页 例 2 普通干电池中装有二氧化锰和其它物质，二氧化锰的作用是 ()A. 和正极作用把碳变成CO2B. 把正极附近生成的H2 氧化成水C. 电池中发生化学反应的催化剂D. 和负极作用，将锌变成锌离子Zn2+ 解析 锌

11、锰干电池的负极材料是锌，故负极反应是Zn-2e-=Zn2+ 。正极导电材料是石墨棒。两极间为MnO2、NH4Cl、ZnCl2 的糊状物。正极NH4+发生还原反应生成NH3和 (H) ，继而被 MnO2氧化为水，使碳极附近不致产生H2 气泡而使电极极化，故MnO2也可称为正极的去极剂，使正极附近生成的H2 氧化为水。正极反应：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O电池总反应为：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O本题答案为B。 例 3 将 0.lmol? 醋酸溶液加水稀释，下列说法正确的是()A. 溶液中 c(H+) 和 c(OH-) 都减小 B

12、. 溶液中 c(H+) 增大C. 醋酸电离平衡向左移动D. 溶液的 pH 增大 解析 答案为 D。主要考查电离平衡知识。弱酸的电离可联系到溶液的pH、物质的量浓度、水的电离平衡等基础知识，要用到化学平衡移动原理。要注意酸溶液稀释时，溶液的c(OH-) 增大，同样碱第 7页溶液稀释时溶液中的c(H+) 增大。 例 4 已知 0.1mol?L-1的二元酸H2A溶液的 pH=4.0 ，则下列说法中正确的是()A. 在 Na2A、 NaHA两溶液中，离子种类不相同B. 在溶质物质的量相等的Na2A、 NaHA两溶液中，阴离子总数相等C. 在 NaHA溶液中一定有：c(Na+)+c(H+)=c(HA-)

13、+c(OH-)+2c(A2-)D. 在 Na2A溶液中一定有：c(Na+)c(A2-)c(H+)c(OH-) 解析 答案选 C。主要考查电离平衡、盐类水解等理论知识。弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡都会反映到溶液中各种离子浓度的关系之中，从分析离子关系角度考查电离平衡和盐类水解平衡理论知识，可以较好地区分学生对相关理论内容的理解水平。根据题给条件可判断， H2A的第一级电离就较弱， 属于弱酸。所以在 Na2A、NaHA溶液中由于水解和电离，两溶液中所含离子种类数肯定相同。在 Na2A溶液中，由于 A2- 水解，阴离子总数增加，在 NaHA溶液中由于 HA-水解阴离子总数要减小，所以两溶液中阴

14、离子总数前者多。任何溶液中，阳离子所带正电荷总数跟阴离子所带负电荷总数必定相等。所以，在Na2A溶液中 H+浓度小于 OH-离子浓度。第 8页 例 5 剪长约 6cm、宽 2cm的铜片、铝片各一片，分别用接线柱平行地固定在一块塑料板上( 间隔 2cm)。将铜片与铝片分别和电流表的“ +”、“ - ”端相连接，电流表指针调到中间位置。取两个50mL的小烧杯，在一个烧杯中注入约40mL的浓硝酸，在另一只烧杯中注入40mL0.5mol/L 的硫酸溶液。试回答下列问题：(1) 两电极同时插入稀硫酸中，电流表指针偏向 ( 填“铝”或“铜” ) 极，铝片上电极反应式为 ;(2) 两电极同时插入浓硝酸时，电

15、流表指针偏向 ( 填“铝”或“铜” ) 极，此时铝是 ( 填“正”或“负” ) 极，铝片上电极反应式为。 解析 电极的确定依赖于具体的电极反应，在这个问题上，学生易受思维定势的影响，以为金属越活泼， 便一定是负极，殊不知，在浓硝酸中，Al 表面产生了钝化，发生反应的是Cu。因此，当Al 、 Cu 同时插入稀硫酸时，电流表指针偏向Al 。( 电流方向从正极到负极) 。电极反应式为： Al-3e-=Al3+。而当 Al 、Cu 同时插入浓硝酸时，电流表指针偏向Cu， Al 作正极，且电极反应式为：NO3-+4H+3e-=NO+2H2O。 预测与训练 1.0.100mol?L-1的 Na2S的溶液中

16、，下列关系不正确的是()A.c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1B.c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)第 9页C.c(OH-)=c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)D.c(Na+)+c(H+)=c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)2. 在某未知溶液中再溶入 CH3COONa晶体，测得 Na+ 与CH3COO-几乎相等，则原溶液可能是()A.HCl 溶液 B.NaOH溶液 C.KCl 溶液 D.KOH溶液3. 已知同温同浓度时 H2CO3 比 H2S电离度大， H2S 比HCO3-电离度大，则下列反应不正确的是()(A)Na2CO3+H2S=

17、NaHCO3+NaHS(B)Na2S+H2O+CO2=NaHS+NaHCO3(C)2NaHCO3+H2S=Na2S+2H2O+2CO2(D)2NaHS+H2O+CO2=Na2CO3+2H2S4. 将 0.03molCl2缓缓通入含0.02molH2SO3 和 0.02molHBr的混和溶液中，在此过程中，溶液中的H+ 与 Cl2 用量的关系示意图是 ( 溶液的体积不变)()ABCD5. 下列操作中，能使电离平衡 H2OH+OH，-向右移动且溶液呈酸性的是 ()(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) 将水加热到100，使 pH=66. 要使水的电离平衡向右移动，且使pH第 10 页