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2012届高考化学第二轮基本理论复*课件1

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第二单元

基本理论

专题六 专题七 专题八 专题九 专题十

微粒结构与化学键 元素周期表、元素周期律 化学反应速率和化学*衡 电解质溶液 电化学原理

第二单元

基本理论

第二单元 │ 知识网络构建
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第二单元 │ 考情分析预测
考情分析预测

分析*三年的高考试题发现,高考对化学理论和原理的 考查逐渐加强,元素化合物知识也基本上成了考查化学 理论和化学原理的载体,尤其2011年显得尤为突出。高 考对本单元的考查大致情况为:

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1.对物质结构的考查主要有对微粒结构的考查和元素周期 表、周期律的考查。对微粒结构的考查主要以选择题的形 式出现,涉及原子核外电子排布、同位素等概念;对元素 周期表、周期律的考查则多以元素推断的形式进行,纵观 *几年高考主观题对元素推断题的考查发现,元素推断只 是命题的起点,而考查的落点却涉及化学反应原理的各个 方面,如电化学、化学反应中的能量变化、溶液中的离子 行为、化学反应速率与化学*衡等,强调学科内综合。

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2.化学反应速率和化学*衡的有关知识内容与工农业生产、 环境保护、日常生活有广泛联系,把这几个方面结合起来 进行考查将会成为高考命题的趋势。 在选择题中主要考查对化学反应速率、化学*衡的理解, 化学*衡状态的判断以及勒夏特列原理的理解与应用等; 在主观题中则会以化学*衡常数为中心,考查化学反应速 率、化学*衡的有关计算,如化学*衡常数、转化率和产 率的求算等。

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3.电解质溶液的题型以选择题为主,有时也以填空题的形 式出现在综合试题中。题目往往通过溶液酸碱性的判断以 及酸碱性强弱比较或pH求算、离子浓度大小比较等来考查 对溶液中的各种*衡的理解,如电离*衡、水解*衡以及 难溶电解质的溶解*衡。

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4.电化学原理及其应用是高考中的重点内容和热点问题。 试题可能会以各种题型出现,其主要考点有原电池的工作 原理、电解产物的判断及电极反应式的书写、溶液pH的判 断等。此外,试题还会结合能源与环保问题、以新型电池 为命题依托,考查电化学的基础知识以及化学学科素养问 题。 预计2012年高考对本部分的考查会以传承*年的命题形式、 思路为主。可能会加强化学原理与工农业生产、以及生产 生活相联系的问题。

第二单元 │ *年高考纵览
*年高考纵览
考点 2009 2010 2011 课标全国7;山东9;广东 课标全国13;江苏 8;江苏2;浙江8;全国 5;浙江9;海南4; Ⅱ 12;上海2;上海7 海南13 山东11;天津7;福建7 北京25;安徽7; 浙江12

组成物质的 微粒结构
微粒间作用 ——化学键

广东1;全国Ⅱ9;重 庆29
北京10

山东10;山东13; 元素周期表、 江苏8;山东11;天 山东11;广东10;江苏13; 北京25;江苏5; 津7;广东11;四川 福建23;全国Ⅰ6;四川8; 元素周期律 天津2;安徽25; 和元素推断 10;福建29;北京7 上海20;上海23 福建7;广东22

全国Ⅱ27;广东7; 外界条件对 广东14;天津5;宁 课标全国28;山东28;广 化学反应速 夏10;四川3;重庆 东31;北京10;安徽10; 率和化学* 13;福建14;浙江27; 福建12;重庆10;上海17 衡的影响 山东14

江苏12;北京10; 浙江27;海南8; 广东31

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化学*衡 的判断、 等效*衡 化学反应 速率和化 学*衡的 有关计算 课标全国27;山东29; 上海25;课标全国26 江苏12;天津10;浙 江27;广东31 海南15;江苏15;江 苏16

北京16

江苏14;江苏 江苏14;北京12;广 20;广东20; 东31;山东28;天津 宁夏13 6;全国Ⅱ27

山东29;江苏10;北 化学反应 广东15;安徽 福建12;四川13;广 京12;天津6;安徽9; 速率和* 11;全国Ⅰ13; 东31 重庆13 福建12 衡图像 电离*衡、 广东18;天津 水解*衡 2;福建10; 和难溶盐 浙江10;北京 的溶解* 11 衡 山东15;江苏6;天 津4;福建10;重庆 13 课标10;山东14;江 苏16;浙江12;福建 10;福建24

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溶液中离子浓 度大小关系

江苏13;广东9;天 津4;全国Ⅰ10;安 徽13;四川12

广东12;江苏12; 山东29;江苏14; 浙江6;四川10; 天津4;安徽13; 上海16 广东11 全国Ⅰ9

溶液酸碱性、 全国Ⅱ10;山东15; pH的比较与 山东28;宁夏11;重 庆10 计算

江苏10;天津5; 山东14

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课标全国12;安徽 江苏12;广东10、 山东29;江苏18;北京8; 11;浙江9;广东 安徽12;浙江10;福建11; 原电池 14;福建11;浙江 23;山东29;江苏 海南6、12;课标全国11; 原理 12;山东29;天津 11;北京6;福建 14;重庆26;北京 广东12 11;全国Ⅰ10 山东29;广东23; 全国Ⅰ28;安徽12; 江苏8、11、17; 山东15;江苏20;北京26; 电解原 广东10;山东29; 全国Ⅱ29;四川27; 天津10;课标全国11;海 理 天津14;重庆26; 重庆29;北京6; 南6;广东12 北京 福建11;全国Ⅰ10

专题六

微粒结构与化学键

专题六

微粒结构与化学键

专题六 │ 主干知识整合
主干知识整合

专题六 │ 主干知识整合
二、化学键

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要点热点探究 ? 探究点一 常见等电子微粒

1.10电子微粒
分子 一核 10 电子 二核 10 电子 三核 10 电子 四核 10 电子 五核 10 电子 Ne HF H2O NH3 CH4 离子 - - - N3 、O2 、F 、Na + + + 、Mg2 、Al3 - OH - NH2 + H3O + NH4

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2.18电子微粒
一核 18 电子 二核 18 电子 三核 18 电子 四核 18 电子 五核 18 电子 六核 18 电子 其他多核 18 电子 分子 Ar F2、HCl H2S PH3、H2O2、NH2F SiH4、CH3F N2H4、CH3OH C2H6、CH3NH2 离子 + + - - K 、Ca2 、Cl 、S2 - - O2 、HS 2

N2H5 、N2H2 6





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3.14 电子微粒 - Si、N2、CO、C2H2、C2 2 4.质子数和核外电子总数分别相等的微粒 + + + ①Na 、NH4 、H3O - - ②HS 、Cl - - - ③F 、OH 、NH2 ④N2、CO、C2H2 [特别注意] 氢原子形成共价分子时最外层电子数为 2。

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例1

下列各选项中两种粒子所含电子数不相等的是(


)

A.羟甲基(—CH2OH)和甲氧基(CH3O—) B.亚硝酸(HNO2)和亚硝酸根(NO2 ) C.硝基(—NO2)和二氧化氮(NO2) D.羟基(—OH)和氢氧根(OH )


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D 【解析】 A 项中两种基团均为中性基团,含电子数均为 17;B 项中亚硝酸和亚硝酸根中含电子数均为 24;C 项中硝基含 电子数和二氧化氮中含电子数均为 23; 项, D 羟基中含 9 个电子, 氢氧根中含 10 个电子。

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【点评】 “根”通常指带有电荷的原子或原子团,如氯离子、 氢氧根离子、铵根离子、硫酸根离子等带电的离子,存在于 离子晶体中或溶液中。“基”是电中性的原子或原子团,如 羟基、硝基、甲基等,主要存在于有机物分子中。但这些有 机分子不能电离出“基”,“基”在一定条件下可以发生取 代反应。所有有机官能团都属于“基”。

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a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的微 粒,它们都有10个电子,其结构特点如下: 微粒代码 a b c d e f g

原子核数
带电荷数 (单位电荷)

单核
0

单核 双核
1+ 1-

多核
0

单核
2+

多核
1+

多核
0

其中b的离子半径大于e的离子半径;d是由极性键构成的四 原子极性分子;c与f可形成两个共价型g分子。

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试写出:
(1)a粒子的原子结构示意图__________。

(2)b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较 为________>________(用化学式表示)。
(3)d溶于水的电离方程式_____________。

(4)d粒子的电子式________。
(5)c粒子是________,f粒子是______(用化学式表示)。

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【答案】

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【解析】 由表中信息较易看出:b离子为Na+,e离子为 Mg2+ ,a为氖原子,双核10电子带一个单位负电荷的微 粒为OH-,根据c与f可形成两个共价型g分子可知f与g分 别为H3O+与H2O。

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例2 用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分别表示含有18个电 子的八种微粒(离子或分子),请回答: (1)A元素是___、B元素是___、C元素是___(用元素符号表示)。 (2)D是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是________。 (3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子,其分子 式是________。 (4)F是由两种元素组成的三原子分子,其分子式是________, 电子式是________。 (5)G分子中含有4个原子,其分子式是________。 (6)H分子中含有8个原子,其分子

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【解析】 (1)因 A 、 、 2 都含有 18 个电子, A 为钾(K), B C 故 B 为氯(Cl),C 为硫(S)。 (2)D 是由两种元素组成的双原子分子,则其分子式应为 HCl。 (3)因为 E 是所有含 18 个电子的微粒中氧化能力最强的分子, 根据元素周期律知识应是氟(F2)。 (4)F 是由两种元素组成的三原子分子, 其分子式应为 H2S, 电 子式为 。
+ - -

(5)G 分子中含有 4 个原子,其分子式为 PH3 或 H2O2。 (6)H 分子中含有 8 个原子,其分子式为 C2H6。

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? 探究点二 微粒半径大小比较

在中学化学要求的范畴内,可按“三看”规律来比较粒子半径 的大小: “一看”电子层数:当电子层数不同时,电子层数越多,半径 越大。 例:r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs) r(O2-)<r(S2-)<r(Se2-)<r(Te2-) r(Na)>r(Na+) r(Fe)>r(Fe2+)

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“二看”核电荷数:当电子层数相同时,核电荷数越大,半径 越小。 例:r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl) r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+) “三看”核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外 电子数越多,半径越大。 例:r(Cl-)>r(Cl) r(Fe2+)>r(Fe3+)

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例3 A、B、C为三种短周期元素,A、B在同周期,A、C的 最低价离子分别为A2- 和C - ,B2+ 和C - 具有相同的电子层结 构。下列说法中正确的是( ) A.原子序数:B>A>C B.原子半径:A>B>C C.离子半径:A2->C->B2+ D.原子最外层电子数:A>C>B

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C 【解析】 由题意可推出 A、B、C 三种元素在周期 表中的相对位置为: ,则原子序数大小关系为 A>B


>C,原子半径大小关系为 B>A>C,最外层电子数大小关 系 C>A>B,即 A、B、D 均错误。A2 有三个电子层,而 B2


和 C 有两个电子层,且电子排布相同,故离子半径关系为
- - +



A2 >C >B2 。

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【点评】 主族元素的原子形成简单阳离子时减少一个电子层, 而主族元素的原子形成简单阴离子时,电子层数没有变化, 故电子排布相同的阴离子和阳离子所对应的元素在周期表中 必为左下和右上关系。

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短周期元素 X、Y、Z 的离子具有相同的核外电子排布,原子 半径 X 大于 Z, 离子半径 Y 大于 Z, 与 Z 可形成常见的离子化合 Y 物,则下列说法中不正确的是( ) ... A.原子序数一定是 Z>X>Y B.X、Z 两种元素的单质的沸点一定是 Z>X C.Z 的最高价氧化物一定能溶于 X、Y 的最高价氧化物的水 化物 D.工业上获得 X、Z 单质的方法主要是电解

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C 【解析】 Y 与 Z 可形成常见的离子化合物,可知 Y 与 Z 一个是金属一个是非金属,再结合条件离子半径 Y 大于 Z,则 Z 为金属,Y 为非金属,Z 一定在 Y 的下一周期;原子半径 X 又大 于 Z,则 X 与 Z 在同一周期且 X 在 Z 的左侧,三者相对位置关 系为: ,利用基础知识可得 C 错误。

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X、Y 为短周期元素,X 位于ⅠA 族,X 与 Y 可形成化合物 X2Y, 下列说法正确的是( ) A.X 的原子半径一定大于 Y 的原子半径 B.X 与 Y 的简单离子不可能具有相同的电子层结构 C.两元素形成的化合物中,原子个数比不可能为 1∶1 D.X2Y 可能是离子化合物,也可能是共价化合物

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D 【解析】 X 可能为 H,也可能为碱金属 Li、Na,Y 显-2 价,可能为 O 或 S。A 项的反例是 H2O,B 项的反例是 Na2O,C 项的反例是 H2O2、Na2O2。

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?

探究点三

化学键与物质类别的关系

1.当一个化合物中只存在离子键时,该化合物是离子化 合物。 2.当一个化合物中同时存在离子键和共价键时,该化合 物是离子化合物。 3.只有当化合物中只存在共价键时,该化合物才是共价 化合物。

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4.在离子化合物中一般既含有金属元素又含有非金属元素 (铵盐除外);共价化合物一般只含有非金属元素,但个别含 有金属元素,如AlCl3也是共价化合物;只含有非金属元素 的化合物不一定是共价化合物,如铵盐。 5.非金属单质只有共价键(稀有气体除外)。 6.含共价键的化合物不一定都由非金属元素组成。如AlCl3 属于共价化合物。

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[特别注意] (1)氢化物不一定都是共价化合物,如NaH。 (2)NaHSO4 熔融时电离成Na + 和HSO,而溶于水时电离成 Na+、H+和SO。因为熔融时只能破坏离子键,而溶于水时 既可以破坏离子键又可以破坏共价键。 (3)形成离子键的元素不一定是金属元素和非金属元素。如 仅由非金属元素形成的离子化合物氯化铵中NH和Cl - 之间 为离子键。形成共价键的元素也不一定就是非金属元素, 如氯化铝中的化学键为共价键。

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例4 [2011· 广东卷改编] 短周期元素甲、乙、丙、丁的原子序 数依次增大,甲和乙形成的气态化合物的水溶液呈碱性,乙位于第 ⅤA 族,甲与丙同主族,丁原子最外层电子数与电子层数相等,则 ( ) A.原子半径:丁>丙>乙 B.单质的还原性:丁>丙>甲 C.甲、乙、丙的氧化物均为共价化合物 D.乙、丙、丁的最高价氧化物对应的水化物能相互反应

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D 【解析】 短周期元素形成的气态化合物的水溶液呈碱 性的只有 NH3,乙又位于第ⅤA,故甲为 H,乙为 N;短周期 元素丙与 H 同主族,且原子序数须大于 7,故丙为 Na,原子 序数大于 11 且最外层电子数与电子层数相等的短周期元素只 有 Al,故丁为 Al。原子半径丙>丁>乙,A 是错误的;单质 Na 的还原性大于 Al 的,故 B 错误;丙形成的氧化物为 Na2O 或 Na2O2,二者均为离子化合物,故 C 错误,乙、丙、丁的最高 价氧化物的水化物分别为 HNO3 、NaOH、Al(OH)3 ,由于 Al(OH)3 具有两性,故三者可以相互反应,D 正确。

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【点评】 化学键与物质类别常见考点: 1.含有非极性共价键的离子化合物:Na2O2、CaC2。 2.既含有极性共价键又含有非极性共价键的化合物:H2O2,苯、烷 烃等。 3. 完全由非金属元素组成的离子化合物: 铵盐, NH4Cl、 4NO3。 如: NH 4.由强极性键构成,但又不是强电解质的物质:HF。 5.既有离子键、极性共价键、又有非极性共价键的物质:酚钠、羧 酸钠、乙醇钠等。 6.只有共价键没有分子间作用力的物质:金刚石、单质硅等。 7.没有化学键只有分子间作用力的物质:稀有气体。 8. 因形成氢键在同类物质中熔沸点都最高的化合物: HF、 3、 2O。 NH H

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下列叙述中正确的是( ) A.化学反应中物质变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键 的形成 B.离子化合物中一定有金属元素 C.蛋白质溶液、淀粉溶液和葡萄糖溶液都是胶体 D.共价化合物中各原子都一定满足最外层 8 电子稳定结构

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A 【解析】 氯化铵、硝酸铵均属于离子化合物,没有金 属元素,B项错误;葡萄糖是小分子,其溶液不属于胶体, 而蛋白质、淀粉为大分子,其分子半径介于1~100 nm之 间,其溶液属于胶体,C项错误;D项忽视了含氢共价化合 物中的氢原子最外层只有两个电子,也属于稳定结构,D 项错误。

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例5 A、B、X、Y 和 Z 是原子序数依次递增的短周期元素,其中

A 与 Y 同主族, 与 Z 同主族, 和 X 分别与 A 可形成 10 个电子化合物; X B B 与 Z 的最外层电子数之比为 2∶3, 常见化合物 Y2X2 与水反应生成 X 的 单质,其溶液可使酚酞试液变红。请回答下列问题: (1)Z 的 原 子 结 构 示 意 图 为 ________ ; 化 合 物 BA4 的 电 子 式 为 ________。 (2)化合物 Y2X2 属于________(填“共价”或“离子”)化合物; 其中含 有的化学键类型有________(填序号)。 A.离子键 B.极性共价键 C.非极性共价键 D.氢键 (3)化合物 A2X 和 A2Z 中,沸点较高的是_____(填化学式),其主要原 因是_____________________________。

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(4)A 与 X 和 A 与 Z 均能形成 18 个电子的化合物,此两种化合 物发生反应的化学方程式为_________________________。 (5)常温常压下,由 A、B、X 可组成液态物质甲,现有 2.3 g 甲与 足量的 X 的单质充分反应, 生成标准状况下 2.24 L 的 BX2 气体和 2.7 g 的 A2X 液体,同时放出 68.35 kJ 的热量,该反应的热化学方程式为 ____________________。
【答案】 (1) ? (2)离子 AC (3)H2O H2O 分子间存在氢键 (4)H2O2+H2S===2H2O+S↓ (5)CH3CH2OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l) ΔH=-1367 kJ/mol

专题六 │ 要点热点探究

【解析】 Y2X2 与水生成 X 单质,其溶液可使酚酞变红, 则 Y 为 Na,X 为 O,又 X 与 Z 同主族,则 Z 为 S,A、B、X、 Y、Z 原子序数递增,B 与 Z 最外层电子数之比为 2∶3,则 B 为 C,又 B 和 X 分别与 A 可形成 10 电子化合物,则 A 为 H。 故 BA4 为 CH4,Y2X2 为 Na2O2,既有离子键又有非极性键, A2X 和 A2Z 分别为 H2O 和 H2S,沸点 H2O 高。(5)甲与 O2 燃 烧生成 CO2 0.1 mol,H2O 0.15 mol,故甲为 CH3CH2OH。

专题六 │ 要点热点探究

例 6 现代无机化学对硫氮化合物的研究是最为活跃的领域之一。 其中图 6-1 是已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构。 下列说法 正确的是( )

图 6-1 A.该物质的分子式为 SN B.该物质具有很高的熔、沸点 C.该物质的分子中既有极性键又有非极性键 D.该物质与化合物 S2N2 互为同素异形体

专题六 │ 要点热点探究

C 【解析】 图示为分子结构,故图中的所有原子均为构成该分 子的部分,其分子式为 S4N4,A 项错误;破坏分子间作用力只需要较 少的能量,故该物质熔沸点较低,B 项错误;分子中 S—S 键为非极性 键,N—S 键为极性键,C 项正确;同素异形体的研究对象为单质,而 该物质为化合物,D 项错误。

专题六 │ 教师备用*题
教师备用*题 【备用理由】有关原子结构的推断很常见,作为本专题的强化 训练。
1.某短周期元素 X,其原子的电子层数为 n,最外层电子数为 2n+1。下列有关元素 X 的说法错误的是( ) A.元素 X 不可能是金属元素 B.元素 X 的气态氢化物易溶于水 C.元素 X-定能形成化学式为 KXO3 的盐 D.工业上制取 X 的单质时一定采用氧化还原反应

专题六 │ 教师备用*题

【解析】 D 若 n=1,则最外层电子数为 3,不符合客观事 实;若 n=2,则最外层电子数为 5,为氮元素;若 n=3,则最外 层电子数为 7,为氯元素。工业制取 N2 时用分离液态空气法,属 于物理方法。

专题六 │ 教师备用*题
【备用理由】有关氢键的知识,在教材中属于简单介绍,高考要 求较低,在本专题中没有涉及,在此作为本专题的补充。 2.下列事实与氢键有关的是( ) A.水加热到很高的温度都难以分解 B.水结成冰体积膨胀,密度变小 C.CH4 、SiH4 、GeH4 、SnH4 熔点随相对分子质量增大而 升高 D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱

专题六 │ 教师备用*题

【解析】 B 氢化物的热稳定性与对应元素的非金属性 强弱有关,而与氢键无关,氢键只影响物质的物理性 质,A、D项错误,B项正确;分子组成结构相似的物 质,相对分子质量越大,熔点越高,与氢键无关,C项 错误。

专题七

元素周期表、元素周期律

专题七

元素周期表、 元素周期律

专题七 │ 主干知识整合
主干知识整合 一、元素周期表和元素周期律

二、“位、构、性”关系

专题七 │ 要点热点探究
要点热点探究 ? 探究点一 元素周期表的结构

1.记住元素周期表的18个纵行及对应的族

专题七 │ 要点热点探究
2.记住元素周期表的边界

专题七 │ 要点热点探究

3.记住元素周期表的一些特点 (1)短周期元素只有前三周期; (2)主族中只有ⅡA族元素全部为金属元素; (3)ⅠA族元素不等同于碱金属元素,H元素不属于碱金属元素; (4)元素周期表第18列是0族,不是ⅧA族,第8、9、10列是Ⅷ 族,不是ⅧB族; (5)长周期不一定是18种元素,第六周期有32种元素。

专题七 │ 要点热点探究
例1 [2011·江苏化学卷] 短周期元素X、Y、Z、W、Q在 元素周期表中的相对位置如图7-1所示。下列说法正确的是 ( ) A.元素X与元素Z的最高正化合价 之和的数值等于8 B.原子半径的大小顺序为: rX>rY>rZ>rW>rQ C.离子Y2-和Z3+的核外 电子数和电子层数都不相同 D.元素W的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Q的强

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A 【解析】 由元素的相对位置关系可推得:X为N,Y为O, Z为Al,W为S,Q为Cl。主族元素的最高正价等于最外层电 子数,N为+5价,Z为+3价,两者之和为8,A对;电子层数 越多,原子半径越大,同一周期元素从左到右原子半径逐渐 减小,故原子半径大小顺序为:rZ>rW>rQ>rX>rY,B错; O2-和Al3+的离子结构示意图与Ne相同,核外电子数和电子 层数均相同,C错;非金属性S<Cl,则酸性H2SO4<HClO4, D错。

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【点评】 残缺元素周期表类的元素推断往往为给出元素周期 表中短周期元素的一部分,根据文字信息或者周期表结构中 “隐藏”的信息进行推断,如第一周期只有两端有元素、某 元素上方有相邻元素,则必为第三周期元素或Li或Ne等。

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如图7-2为周期表中短周期的一部分,若X原子最外 层电子数比次外层电子数少3,则下列说法正确的是( )

A.X的氢化物比R的氢化物稳定 B.原子半径大小顺序是Z>Y>X C.Y、R形成的化合物YR2能使KMnO4溶液褪色 D.X、Z可形成化合物XZ5,分子中各原子均满足最外层8电 子结构

专题七 │ 要点热点探究

C 【解析】 X原子最外层电子数比次外层电子数少3,则X 为P元素,依此可推出Y、Z、R分别为S、Cl、O元素。

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? 探究点二 元素周期表中的规律

1.电子排布规律 (1)最外层电子数为1或2的原子可以是ⅠA族、ⅡA族或副族元 素的原子;最外层电子数是3~8的原子一定是主族元素的原子, 且最外层电子数等于主族的族序数。 2.短周期元素原子结构的特殊性 (1)原子核中无中子的原子:H。 (2)最外层只有一个电子的元素:H、Li、Na。 (3)最外层有两个电子的元素:Be、Mg、He。 (4)最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar。

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(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;三倍的是O; 四倍的是Ne。 (6)电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al。 (7)电子总数为最外层电子数2倍的元素:Be。 (8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si。 (9)内层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、P。 3.序数差规律 (1)同周期相邻主族元素原子的“序数差”规律 ①除第ⅡA族和第ⅢA族外,其余同周期相邻元素序数差为1。 ②同周期第ⅡA族和第ⅢA族为相邻元素,其原子序数差为: 第二、三周期时相差1,第四、五周期时相差11,第六、七周 期时相差25。

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(2)同主族相邻元素的“序数差”规律 ①第二、三周期的同族元素原子序数相差8。 ②、第三、四周期的同族元素原子序数相差有两种情况:第 ⅠA族、ⅡA族相差8,其他族相差18。 ③第四、五周期的同族元素原子序数相差18。 ④第五、六周期的同族元素原子序数镧系之前的相差18,镧系 之后的相差32。 ⑤第六、七周期的同族元素原子序数相差32。

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4.奇偶差规律 元素的原子序数与该元素在周期表中的族序数和该元素的主要 化合价的奇偶性一致。若原子序数为奇数时,主族族序数、元 素的主要化合价均为奇数,反之则均为偶数(但要除去N元素, 有多种价态,Cl元素也有ClO2)。零族元素的原子序数为偶数, 其化合价看做0。

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需要说明的是,除了这些常规的判据之外,还有一些间接的 判断方法:例如,在构成原电池时,一般来说,负极金属的金 属性更强。根据电解时,在阳极或者阴极上放电的先后顺序来 判断等。 需要特别注意的是,利用原电池原理比较元素金属性时,不要 忽视介质对电极反应的影响。如Al—Mg—NaOH溶液构成原电 池时,Al为负极,Mg为正极;Fe—Cu—HNO3(浓)构成原电池 时,Cu为负极,Fe为正极。

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例2 [2011·重庆卷] 下列叙述正确的是( ) A.Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同 B.K、Zn分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈 中性 C. Li、Na、K的原子半价和密度随原子序数的增加 而增大 D.C、P、S、Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性 逐渐增强

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D 【解析】 氯气具有强氧化性,铁在氯气中燃烧生成FeCl3, H+的氧化性较弱,与铁反应生成FeCl2,A项错误。锌与不足 量的稀硫酸反应生成ZnSO4 溶液,属于强酸弱碱盐,溶液显 酸性,K与硫酸反应后得到K2SO4为中性,而过量的K继续与 水反应生成KOH,因此最后溶液显碱性,B项错误。Li、Na、 K为同主族元素,从上到下原子半径依次增大,但密度金属钠 大于金属钾,出现反常,C项错误。非金属性越强,其最高价 氧化物对应水化物的酸性越强,C、P、S、Cl的非金属性依 次增强,因此D项正确。

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【点评】 元素金属性及非金属性强弱比较是元素推断题中 的主要考查点之一,其考查方式主要为:在推断出元素的基

础上考查元素氢化物的稳定性、元素最高价氧化物对应水化
物的酸碱性、元素对应单质的氧化性或还原性等。

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某矿石由前20号元素中的四种组成,其化学式为WYZX4。X、Y、Z、

W分布在三个周期,原子序数依次增大,Y、W为金属元素,X原子的最
外层电子数是次外层电子数的3倍,W能与冷水剧烈反应,Y、Z原子的最 外层电子数之和与X、W原子的最外层电子数之和相等,Y、Z位于同一周

期,Z单质是一种良好的半导体。则下列判断正确的是(
A.Y、Z的氧化物都有两性 B.气态氢化物的稳定性:Z>X C.原子半径:W>Y>Z>X D.最高价氧化物对应水化物的碱性:Y>W

)

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C 【解析】 首先推出X和Z分别为O元素和Si元素。W能与 冷水剧烈反应,且原子序数最大,推测W为K或Ca,若W为 Ca,Y、Z原子的最外层电子数之和与X、W原子的最外层电 子数之和相等,推出Y、Z最外层分别有4个和4个电子,而题 中说,Y、Z(Si)位于同一周期,矛盾,故W只能是K,则Y为 铝。

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? 探究点三 元素推断题的解题思路

1.元素推断题的解题思路一般为:先确定该元素所在的主 族位臵,然后再根据该族元素性质变化规律进行推测判断。 2.确定元素形成的化合物的解题思路一般为:推价态、定 元素、想可能、得形式,从而获得结果。 3.对元素“位、构、性”关系的分析思路一般为:先确定 元素所在周期表中的位臵,然后再根据位臵推测性质。

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例3 有A、B、C三种短周期元素在周期表中相对位置如 图7-3:

(1)A与B形成的液态化合物是常见的重要有机溶剂,则A、B、 C三种元素最高价氧化物对应的水化物酸性由强到弱的顺序 是:________>________>________(用化学式表示)。

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(2)X、Y为B、C两种元素形成的单质。标准状况下,X的密度 为3.17 g·L-1。Z是一种化合物,焰色反应呈紫色(透过蓝色钴 玻璃),室温下0.1 mol·L-1 Z水溶液pH=13。X、Y、Z有如 图7-4所示转化关系:

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①写出X与Z反应的离子方程式:_________________。

②已知丙能与稀硫酸反应生成使品红褪色的气体。丁的化
学 式 _____ , 丁 的 水 溶 液 pH>7 的 原 因 :

________________________(用离子方程式表示)。
③将20 mL 0.5 mol·L-1丙溶液逐滴加入20 mL 0.2 mol·L
-1

KMnO4溶液(硫酸酸化)中,恰好褪色。写出反应的离

子方程式_____________________________。

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【答案】(1)HClO4 H2SO4 H2CO3 - - - (2)①Cl2+2OH ===Cl +ClO +H2O - - - ②K2S S2 +H2O? ? HS +OH - - + - + ③5SO2 +2MnO4 +6H ===5SO2 +2Mn2 +3H2O 3 4

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【解析】 (1)由 A 与 B 形成的液态化合物是常见的重要有机溶剂, 可知为 CS2,故 A、B、C 分别为碳、硫和氯元素。三种元素的非金属性 Cl>S>C,因此酸性 HClO4>H2SO4>H2CO3。 (2)由标准状况下, 的密度为 3.17 g· 1, X L M(X)=22.4 L· mol 1×3.17 g· 1=71 g· L mol 1,因此 X 为氯气,Y 为硫单质。Z 中含有钾元素,室 温下 0.1 mol· L
- -1 - - - -

Z 水溶液 pH=13,Z 为 KOH,丙为 K2SO3,又由氧化
- -

还原反应原理可推知丁为 K2S,由于 S2 水解:S2 +H2O?
- - +

? HS +




2 OH ,因此 K2S 溶液呈碱性。丙中 SO3 被 KMnO4 氧化为 SO2 ,由电 4

子守恒可知 MnO4 的还原产物为 Mn2 ,依据氧化还原反应的配*方法, 可以写出反应的化学方程式。

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A、B、C、D、E是核电荷数依次增大的短周期元素,原子半 径按D、E、B、C、A的顺序减小,B和E同主族,下列推断 不正确的是( ) A.A、B、E一定在不同周期 B.D为第二周期元素 C.A、D可能在同一主族

D.C和D的单质可能化合为离子化合物

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B 【解析】 由E的核电荷数最大,B和E同主族,则E在B 下一周期相邻,由原子半径E在D、B之间,则D必位于E的 左侧。再由原子半径B>C>A,结合原子序数可知B、C同周 期,且C在B的右侧,而A必为氢元素。故D必为第三周期, B项错误。

专题七 │ 教师备用*题
教师备用*题 【备用理由】本题可作为例3的强化训练。 短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,且W、X、 Y + 、Z的最外层电子数与其电子层数的比值依次为2、3、4、 2(不考虑零族元素)。下列关于这些元素的叙述错误的是( ) A.X和其他三种元素均可形成至少两种的二元化合物 B.W和X、Z两种元素分别形成的二元化合物中,均有直线形 分子 C.W、X和Y三种元素可以形成碱性化合物 D.Z和其他三种元素形成的二元化合物,其水溶液均呈酸性

专题七 │ 教师备用*题
【解析】 本题是考查元素的原子核外电子排布、元素周期性 和元素化学知识的综合性试题,且以选择性试题的形式呈现,代表 了*年来试题类型的一种发展趋势, 就是主观题题干导引的选择题 方式,大大扩展了试题的信息量。从试题内容来看,包括题干和设 问两个部分:题干给出元素的电子排布信息,由此判断并确定 4 种 具体元素;设问则涉及周期性和元素化合物的结构和化学性质等。 显然,判断具体元素是最核心的步骤。 题干所给出的短周期元素的最外层电子数与电子层数的比值 为 2、3、4、2 时的可能情形如下表所示。

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显见,电子层数为 1 时,电子数 2 为 0 族元素,不在题目范 围内。其余电子数不符合原子核外电子构造原理(电子层数为 n, 电子总数最大为 2n2); 电子层数为 2 时, 对应电子总数为 4、 8、 6、 4,依次对应的元素为 C、O 和 Na ;电子层数为 3 时,只有电子 数为 6 的 S 元素为短周期元素。 因此,推断 4 个元素依次是 W—C、X—O、Y—Na 和 Z—S。


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选项 A,考查元素化合物知识。氧和其余 3 种元素均能形成两种 以上的化合物:CO 和 CO2,Na2O、Na2O2 和 NaO2,SO2 和 SO3。故 该项非正确选项; 选项 B,考查元素化合物的分子结构。CO 和 CO2、CS2 均为直线 形分子。故该项非正确选项; 选项 C,考查元素化合物的性质。C、O、Na 所形成的三元化合 物 Na2CO3 为碱性化合物。故该项亦非正确选项; 选项 D,考查元素化合物的酸碱性递变规律。化合物 CS2、SO2 和 SO3 以及 Na2S 中,CS2 不溶于水,在水中不变化;SO2 和 SO3 为酸 性氧化物;Na2S 为强碱弱酸盐,在水中水解其溶液呈碱性。故该选项 为正确答案。 本题抽样统计难度为 0.665,区分度为 0.528。

专题八

化学反应速率和*衡

专题八

化学反应速率和*衡

专题八 │ 主干知识整合
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要点热点探究 ? 探究点一 化学反应速率及其影响因素

1.化学反应速率的计算 (1)在解题过程中经常用“起始量、转化量、某时刻量”的格式 来分析、解决问题。例如,对于反应:mA+nB===pC+qD。A 的 浓度为 a mol· 1,B 的浓度为 b mol· 1,反应进行至 t1 s 时,A L L 消耗了 x mol· 1,则反应速率可计算如下: L
- - -

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x - - 则 v(A)= mol· 1· 1 L s t1-t0 px - - v(C)= mol· 1· 1 L s m?t1-t0? 对上述反应来说: (1)在同一段时间内,v(A)、v(B)、v(C)、v(D)的数值不一定相 同, 但其表达的意义完全相同, 都表示同一个反应在同一段时间内, 反应向同一个方向进行的快慢。 (2)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q, 即同一反应中用不 同物质表示的反应速率之比等于相应物质的化学计量数之比。 nx - - v(B)= mol· 1· 1 L s m?t1-t0? qx - - v(D)= mol· 1· 1 L s m?t1-t0?

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2.化学反应速率的大小比较 利用化学反应速率比较反应进行的快慢,不能只看反应速率的 数值大小,要注意两个换算: (1)用同一物质的反应速率比较反应快慢时, 必须要换算为在速 率单位一致的前提下再进行比较; (2)若用不同物质的反应速率比较反应进行的快慢时, 除要保证 单位一致外,还要根据反应速率之比等于化学计量数之比进行换算 为同一物质的速率后再比较。 [特别注意] 对于某些反应,随着反应时间的延长,反应物浓度 减小,反应速率也随之减小。

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3.外界条件对化学反应速率的影响 (1)纯液体和固体浓度视为常数, 它们的量的改变不会影响化学反应 速率。 但固体颗粒的大小导致接触面的大小发生变化, 故影响反应速率。 (2)固体、液体物质,由于压强改变时对它们的体积影响很小,因而 压强对它们浓度的影响可看作不变, 压强对无气体参加的化学反应的速 率无影响。 (3)升高温度,不论吸热还是放热反应,也不论正反应速率还是逆反 应速率都增大。 (4)对于有气体参与的化学反应,有以下几种情况: 引起 引起 引起 ①恒温时, 压缩体积――→压强增大――→反应物浓度增大――→反 应速率加快。

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②恒温时,对于恒容密闭容器: 引起 a.充入气体反应物气体反应物浓度增大(压强也增大)――→反应速率 加快。 引起 引起 b.充入“惰性”气体――→总压强增大――→反应物浓度未改变―→ 反应速率不变。 ③恒温恒压时 引起 引起 引起 充入“惰性”气体――→体积增大――→气体反应物浓度减小――→ 反应速率减小。

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例1 对于反应 2SO2(g)+O2(g) ) B.增大容器体积 D.降低体系温度 2SO3(g), 一次只改变一个条件,

能增大逆反应速率的措施是( A.通入大量 O2 C.移去部分 SO2

A 【解析】 增大反应物浓度可使正反应速率增大,逆反应速率 随之增大,A 项正确;增大容器容积,相当于减小压强,正、逆反应 速率均减小,B 项错误;移去部分 SO2,可使反应向逆反应方向移动, 而正、逆反应速率均减小,C 项错误;降低温度正、逆反应速率均减 小,D 项错误。

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【点评】 本题易将反应速率与化学*衡的移动混淆而错选。 此处常见的误区有:反应向正反应方向移动,则正反应速 率一定增大,反应向逆反应方向移动,则逆反应速率一定 增大。

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[2010·海南化学卷]对于化学反应3W(g)+2X(g)=4Y(g)+3Z(g), 下列反应速率关系中,正确的是( ) A.v(W)=3v(Z) C.2v(X)=v(Y) B.2v(X)=3v(Z) D.3v(W)=2v(X)

C 【解析】 将四个选项变成分数形式,看是否符合速率比 等于化学计量数比关系。

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【高考命题者说】 本题考查内容是化学反应速率与反应方程 式中物质的计量数之间的相互关系。根据化学反应基本原理知道, 化学反应的快慢与多种因素相关:反应物的性质、反应类型(酸碱 中和反应、氧化还原反应、有机化学反应等)、反应温度、压强、 反应物的浓度、催化剂等。当一个化学反应确定后(反应物和外界 条件),化学反应的速率仅与反应物的浓度相关。因此,化学反应 速率是以单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化表示。当 反应体系为气态或溶液时可使用参与反应的物质的浓度来表示:v |Δci| = 。 Δt

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由此可知,对于任一化学反应:mA+nB=pY+qZ,则可使用反应 体系中各物质的浓度变化表示反应速率。但由于体系中参与反应的各物 质的变化量不同,即化学方程式中各物质的化学计量系数不同。因此, |Δc?A?| |Δc?B?| 该化学反应的反应速率可分别表示为: v(A)= , v(B)= , v(Y) Δt Δt |Δc?Y?| |Δc?Z?| = ,v(Z)= 。根据反应方程式的计量数的关系,可知,当有 Δt Δt m mol 的 A 发生化学反应, 则必然有 n mol 的 B 发生反应, 同时有 p mol 1 1 的 Y 和 q mol 的 Z 生成。因此,可以得到如下的关系式:mv(A)=nv(B) 1 1 =pv(Y)=qv(Z)。掌握这一关系后考生对该试题就能很容易地进行选择。 但由于化学反应速率在以往的高考试题中出现较少,考生对各种参与化 学反应的物质之间的关系不能熟练地运用,导致选择困难。 (引自教育部考试中心 2011 课程标准实验版《高考理科试题分析》 第 226 页)

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? 探究点二 化学*衡状态的判断及化学*衡移动

1.化学*衡的标志 (1)直接标志

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2.化学*衡的移动 (1)分析化学*衡是否移动的一般思路——比较同一物质的正 逆化学反应速率的相对大小。

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(2)化学*衡移动原理——勒夏特列原理解读 原理内容:外界条件对化学*衡的影响可概括为一句话:若

改变影响*衡的一个条件,*衡就向着能够减弱这种改变的 方向移动。 原理解读: ①“减弱这种改变”——升温*衡向着吸热反应方向移动; 增加反应物浓度*衡向反应物浓度减小的方向移动;增压* 衡向气体物质的物质的量减小的方向移动。 ②化学*衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变,而不能 完全抵消外界条件的变化,更不能超过外界条件的变化。

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③惰性气体对化学*衡的影响

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3.等效*衡

(1)定义:相同条件下,同一可逆反应体系,不管从正反应开 始,还是从逆反应开始,达到*衡时,任何相同物质的含量 (体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学*衡互 称等效*衡。 (2)类型 ①恒温、恒容条件下的等效*衡 对反应前后气体分子数改变的可逆反应,改变起始加入量时, “一边倒”后(即通过可逆反应的化学计量数比换算成*衡式 同一半边的物质的量),与原起始加入量相同,则为等效*衡。 *衡时的各物质的浓度、百分含量均相同。

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对反应前后气体分子数不变的可逆反应,改变起始加入量时,

“一边倒”后,投料时的物质的量比与原起始加入量的比值相 同,则为等效*衡。*衡时的各物质百分含量均相同。 ②恒温恒压下的等效*衡 如果反应在恒压下进行,改变起始加入量时,只要通过可逆反 应的化学计量数比换算成反应物(或生成物),物质的量比与原 起始加入量的比值相同,则为等效*衡。*衡时的各物质百分 含量均相同。

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例2 [2011·浙江卷改编] 某研究小组在实验室探究氨基甲酸铵 (NH2COONH4)分解反应*衡常数和水解反应速率的测定。 将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中(假 设容器体积不变,固体试样体积忽略不计),在恒定温度下使其 达到分解*衡:NH2COONH4(s)?? 2NH3(g)+CO2(g)。可 以判断该分解反应已经达到*衡的是( ) A.在生成3 mol N—H键的同时,有1 mol C==O双键断裂 B.密闭容器中总压强不变 C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密闭容器中氨气的体积分数不变

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C 【解析】 (1)①A项,生成3 mol N—H键(1 mol NH3),表示 正反应速率,断裂1 mol C==O双键(0.5 mol CO2),表示逆反 应速率,正逆反应速率相等;B项,该反应前后气体分子数不 相等,因此密闭容器总压强不变可以作为*衡标志;由于反 应中有非气体物质,因此混合气体的密度不变可以作为*衡 标志;密闭容器中只有氨气和CO2 ,且二者的体积比始终为 2∶1,因此氨气的体积分数不能作为*衡标志。

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对于任何一个化学*衡体系,以下变化或采取的措施,*衡一 定发生移动的是( ) ①加入一种反应物,②增大体系的压强,③升高温度,④使用 催化剂,⑤化学*衡常数减小 A.①②③⑤

B.①②③④⑤
C.③⑤

D.①②③

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C 【解析】 对于有固体参加的反应来说,增加固体反应物 的质量,因为不能改变其浓度,对*衡无影响,①错;压强 的改变对溶液中进行的反应的反应速率和*衡没有影响,② 错;任何反应都伴随着能量的变化,即任何反应不是吸热反 应,就是放热反应,改变反应温度,化学*衡一定会发生移 动,③对;催化剂只能改变反应速率,不能改变反应的限度, ④错;化学*衡常数减小,一定是温度发生了改变,化学* 衡一定发生了移动,⑤对。

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确认能发生化学*衡移动的是( A.化学反应速率发生了改变

)

B.有气态物质参加的可逆反应达到*衡后,改变压强 C.由于某一条件的改变,使*衡混合物中各组分的浓度发 生了不同程度的改变 D.可逆反应达到*衡后,使用催化剂

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C

【解析】 对反应前后气体体积不变的可逆反应,若达

到*衡改变压强,正、逆反应速率和各组分的浓度都会改

变,但*衡不移动(等效*衡),但对气体体积改变的反应,
*衡发生移动,故A、B项的*衡不一定发生移动;催化剂 可同等程度地改变正、逆反应速率,*衡也不移动;而C项

是各组分的浓度发生了不同程度的改变,不是同倍改变,
故可确认发生了移动。

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? 探究点三 化学*衡的有关计算

1.*衡转化率 含义: *衡转化率是指*衡时已转化了的某反应物的量与转化前 该反应物的量之比,用来表示反应限度。 达*衡时,某一反应物的转换率(%) 反应物的消耗浓度?mol/L? = ×100% 反应物的起始浓度?mol/L? 反应物的消耗量?mol? = ×100% 反应物的起始量?mol? 气体消耗的体积?L或mL? = ×100% 气体起始的体积?L或mL?

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如,对于反应:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g),反应物 A 的转化率可表示为: A的初始浓度-A的*衡浓度 α(A)= ×100% A的初始浓度 2.“三段式”的运用 化学*衡的有关计算在解题过程中经常用“起始量、转化 量、某时刻量”的解题模式来分析、解决问题。例如: 对于反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)。A 的起始浓 - - 度为 a mol· 1,B 的起始浓度为 b mol· 1,反应进行至 t1 s 时, L L - A 消耗了 x mol· 1,反应容器的体积为 V。则: L

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则有: x ①A 的转化率:α(A)=a×100% ②A 的物质的量分数 a-x Φ(A)= nx px qx×100% a-x+b- m + m + m ③某时刻容器内压强与起始压强之比: nx px qx p?某时刻? a-x+b- m + m + m = p?起始? a+b ④某时刻容器内气体的*均相对分子质量: aV· M?A?+bV· M?B? - M (某时刻)= (g· mol 1) nx px qx a-x+b- m + m + m

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3.化学*衡常数 (1)代入化学*衡常数表达式的各物质的浓度为*衡浓度, 而不是初始浓度。 (2)K值越大,说明*衡体系中生成物所占的比例越大,它的 正反应进行的程度越大,即反应进行得越完全,反应物转 化率越大;反之,就越不完全,转化率越小。

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(3)化学*衡常数K只与温度有关,与浓度、压强无关。

若反应的ΔH<0,升温,化学*衡逆向移动,K值减小;
若反应的ΔH>0,升温,化学*衡正向移动,K值增大。 (4)K应用于判断*衡移动的方向:当Qc <K,反应向正反应方 向进行;Qc=K,反应处于*衡状态;Qc>K,反应向逆反应方 向进行。 (5)K用于计算*衡浓度、物质的量分数、转化率等。

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例3 [2011·全国卷] 在容积可变的密闭容器中,2 mol N2和 8 mol H2在一定条件下发生反应,达到*衡时,H2的转化率 为25%,则*衡时氮气的体积分数接*于( ) A.5% B.10% C.15% D.20%

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C 【解析】 根据题意可知,发生反应的氢气的物质的量为 8 mol×25%=2 mol,因此可得下列“三段式”:

在同温同压下,气体的体积比等于物质的量之比,因此*衡时氮气 4 3 的体积分数等于其物质的量分数,即为 ×100%≈15%。 4 4 +6+ 3 3

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【点评】 利用三段式可有效地理清各物理量之间的关系, 保持解题过程中思路清晰。使用三段式要注意:若题目中 给出的是各种物质的物质的量而不是浓度,上述各式中的 浓度均可用物质的量来代替。但要注意表示各种物质的量 的关系要统一,而且单位也要统一。

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某温度下,反应 2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g)的* 衡常数为 400。此温度下,在容积一定的密闭容器中加入 CH3OH, 反应到某时刻测得各组分的浓度如下: CH3OH CH3OCH3 物质 - 0.44 0.6 浓度/(mol· 1) L 下列说法正确的是( ) - A.CH3OH 的起始浓度为 1.04 mol· 1 L B.此时逆反应速率大于正反应速率 - C.*衡时,CH3OH 的浓度为 0.04 mol· 1 L D.*衡时,CH3OH 的转化率小于 80% H2O 0.6

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C

【解析】

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c?H2O?· c?CH3OCH3? 0.6×0.6 由上述三段式看出 A 项错误; = 0.442 c2?CH3OH? =1.86<400,故反应还没达到*衡状态,此时正反应速率大于逆反 - 应速率,B 项错误;设*衡时 CH3OH 的浓度为 x mol· 1,则* L 1 - 衡时 CH3OCH3、H2O 的浓度均为: (1.64-x)mol· 1,则代入* L 2 ?1 ? ?1 ? ? ?1.64-x??×? ?1.64-x?? ?2 ? ?2 ? 衡常数表达式可得: =400, 解答 x=0.04, 2 x - - 1.64 mol· 1-0.04 mol· 1 L L C 项正确;此时 CH3OH 的转化率为 - 1.64 mol· 1 L ×100%=97.5%>80%,D 项错误。

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例4 已知下列反应的*衡常数:

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c?H2S? D 【解析】 由*衡常数的定义可知:K1 = ,K2 c?H2? c?SO2? = ,反应 H2+SO2 O2+H2S 的*衡常数 K= c?O2? c?O2?· 2S? c?H K1 ,可知 K= 。 K2 c?H2?· c?SO2?

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? 探究点四 图表及图像问题

解决化学反应速率和化学*衡图像的一般思路和方法:

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例5 [2011· 天津卷] 向绝热恒容密闭容器中通入 SO2 和 NO2, SO3(g)+NO(g)达到*衡, )

一定条件下使反应 SO2(g)+NO2(g) 由图可得出的正确结论是( A.反应在 c 点达到*衡状态 B.反应物浓度:a 点小于 b 点 C.反应物的总能量低于生成物 的总能量 D.Δt1=Δt2 时,SO2 的转化率: a~b 段小于 b~c 段

正反应速率随时间变化的示意图如图 8-1 所示。

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D

【解析】 该反应是从正反应方向开始,由图可以看出反应速

率在逐渐增加,故在绝热容器中反应体系温度升高,可知该反应的正 反应是放热反应,但随着时间的推移,反应物浓度逐渐减小,反应速 率会有所下降,只有当反应速率不再改变时,反应才达到*衡,即* 衡点将在 c 点之后,A 错;由于 a 点到 b 点反应一直正向进行,故反 应物浓度 b 点小于 a 点,B 错;由于该反应是放热反应,故反应物的 总能量大于生成物的总能量,C 错;由于到 c 点反应仍未达到*衡, 但速率一直在增大,故 SO2 的转化率一直在增大,D 对。

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【点评】 本题若忽视题干中“绝热恒容密闭容器”几个 关键字,不能从温度对反应速率的影响入手,则会束手无 策。此外,本题的易错点是受常见的温度-速率图像的影 响,将横坐标看成温度而错选A项。

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[2011· 重庆卷] 一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时 间的变化趋势符合题图 8-2 的是( )

图 8-2

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A

【解析】 左边图像是温度与时间的图像,用先拐先*数

值大可判断 T2>T1,拐点之后,T2 温度下达到*衡时,水蒸气的含 量较少,因此确定升高温度,*衡逆向移动,即此反应正向为放热 反应,排除 B、C。右边图像为压强与时间的图像,用先拐先*数 值大可判断 p1>p2,拐点后可判断增大压强*衡正向移动,确定此 反应生成物的气体的物质的量之和小于反应物气体的物质的量之 和,排除 D。

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如 图 8 - 3 所 示 为 条 件 一 定 时 , 反 应 2NO(g) + O2(g)? ? 2NO (g)+Q(正反应为放热)中 NO 的转化率与温度变化关系曲 2 线图,图中有 a、b、c、d 四个点,其中表示未达到*衡状态,且 v 正<v ) 逆的点是(

图 8-3 A.a B.b C.c D.d

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D

【解析】 a、b 在曲线上为*衡点,c、d 点未达*衡,

d 点在曲线右上方,从 d 点向横坐标引辅助线,可知该温度*衡 时 NO 的转化率比 d 点的小,说明 d 点未达*衡,且 v 正<v 逆, *衡逆向移动。

专题九

电解质溶液

专题九

电解质溶液

专题九 │ 主干知识整合
主干知识整合

一、弱电解质的电离*衡

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二、盐类的水解

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三、沉淀的溶解*衡 1.溶度积 溶解*衡:AmBn(s)? ? n (aq)+nBm (aq) mA Ksp=[c(An )]m· m )]n [c(B 应用 Qc>Ksp:溶液过饱和,生成沉淀; Qc=Ksp:溶液饱和,沉淀溶解*衡; Qc<Ksp:溶液未饱和,无沉淀生成。 2.应用 (1)计算溶液中离子浓度; (2)由溶液中离子浓度判断沉淀的溶解与生成方向; (3)沉淀转化的原因及实验现象。
+ - + -

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要点热点探究 ? 探究点一 溶液的酸碱性及pH计算

1.pH的使用及计算中的几个误区 (1)pH=7的溶液不一定呈中性。只有在常温下pH=7的溶液才呈 中性,当在100 ℃时,水的离子积常数为1×10-12,此时pH=6 的溶液为中性溶液,pH>6时为碱性溶液,pH<6时酸性溶液。 (2)使用pH试纸测溶液pH时,若先用蒸馏水润湿,测量结果不一 定偏小。若先用蒸馏水润湿,相当于将待测液稀释了,若待测液 为碱性溶液,则所测结果偏小;若待测液为酸性溶液,则所测结 果偏大;若待测液为中性溶液,则所测结果没有误差。

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(3)水的离子积常数表达式KW=c(H+)·c(OH-)中H+和OH- 不一定是水电离出来的。c(H + )和c(OH - )均指溶液中的总 浓度。任何水溶液中都存在这一关系,因此,在酸溶液中 酸本身电离出来的H+会抑制水的电离,而在碱溶液中,碱 本身电离出来的OH- 也会抑制水的电离。而在含有弱酸根 离子或弱碱阳离子的溶液中水的电离会受到促进,因为弱 酸根离子或弱碱阳离子分别结合水电离出来的H+和OH-生 成弱酸或弱碱。

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2.pH 和等于 14 的酸碱混合问题的判断与计算 pH 和等于 14 的意义:酸溶液中的氢离子浓度等于碱溶液中的 氢氧根离子的浓度。 (1) 等体积混合时:

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(2)若混合后 pH 为 7,则溶液呈中性。 强酸强碱 ―→V(酸)∶V(碱)=1∶1 强酸弱碱 ―→V(酸)∶V(碱)>1∶1 弱酸强碱 ―→V(酸)∶V(碱)<1∶1

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(3)强酸强碱等体积混合后溶液酸碱性的判断

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例1

[2011· 天津卷] 下列说法正确的是(

)

A.25 ℃时 NH4Cl 溶液的 KW 大于 100 ℃时 NaCl 溶液的 KW B . SO2 通 入 碘 水 中 , 反 应 的 离 子 方 程 式 为 SO2 + I2 + 2H2O===SO2 +2I +4H 3 AlO2 、NO3
- - - - + + +

C.加入铝粉能产生 H2 的溶液中,可能存在大量的 Na 、Ba2 、 D.100 ℃时,将 pH=2 的盐酸与 pH=12 的 NaOH 溶液等体积 混合,溶液显中性

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C 【解析】 水的离子积只与温度有关,温度一定,KW 一定, 温度越高,KW 越大,A 错;SO2 与 I2 发生氧化还原反应,产物应 为 SO2 ,B 错;与铝粉反应产生 H2 的溶液可能显碱性,也可能显 4 酸性,故碱性条件下 Na 、Ba2 、AlO2 、NO3 可以大量共存,C 对; 100 ℃下,KW>1×10
-14 + + - - -

,故 pH=12 的 NaOH 溶液浓度大于 pH

=2 的盐酸浓度,等体积混合后显碱性,D 错。

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【点评】 若将本题 C 项中“可能”改成“一定”,该选项 仍然正确,因为根据题意“加入铝粉产生氢气”,则该溶液一定 为碱性溶液,因为若为酸性溶液,且有 NO3 存在,加入铝粉不会 产生氢气。


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25 ℃时,KW=1.0×10 说法正确的是( )

-14

;100 ℃时,KW=5.5×10

-13

。下列

A.100 ℃时,pH=12 的 NaOH 溶液和 pH=2 的 H2SO4 恰 好中和,所得溶液的 pH=7 B.25 ℃时,0.2 mol· 1Ba(OH)2 溶液和 0.2 mol· 1HCl 等 L L 体积混合,所得溶液的 pH=7 C. ℃时, mol· 1NaOH 溶液与 0.2 mol· 1CH3COOH 25 0.2 L L 溶液恰好中和,所得溶液的 pH=7 D.25 ℃时,pH=12 的氨水和 pH=2 的 H2SO4 等体积混合, 所得溶液的 pH>7
- - - -

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D 【解析】 A 项, ℃时, 100 中性溶液的 pH<7; 项, B Ba(OH)2 过量,所得溶液的 pH>7;C 项,NaOH 溶液和 CH3COOH 溶液恰 好中和时,因 CH3COO 水解而使溶液呈碱性,所得溶液的 pH>7; D 项,因氨水过量而使溶液呈碱性,所得溶液的 pH>7。


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? 探究点二 溶液中的三个*衡——电离*衡、水解*衡以 及沉淀溶解*衡
1.电离*衡、水解*衡、沉淀溶解*衡是溶液中的三 大*衡。 这三种*衡都遵循勒夏特列原理——当只改变体系 的一个条件时,*衡向能减弱这种改变的方向移动。 2.电离*衡常数、水的离子积常数、溶度积常数均只 与温度有关。 电离*衡常数和水的离子积常数随着温度的升 高而增大,因为弱电解质的电离和水的电离均为吸热过程。

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3.弱酸的酸式盐溶液的酸碱性取决于弱酸的酸式酸根 离子的电离程度和水解程度的相对大小。 ①若水解程度大于电离程度,则溶液显碱性,如 NaHCO3、NaHS、Na2HPO4; ②若电离程度大于水解程度,则溶液显酸性,如 NaHSO3、NaH2PO4。 4.沉淀溶解*衡的应用 沉淀的生成、溶解和转化在生产、 生活以及医疗中可用 来进行污水处理、物质提纯、疾病的检查和治疗。解决这类 问题时应充分利用*衡移动的原理加以分析。 当 Qc>Ksp 时,生成沉淀; 当 Qc<Ksp 时,沉淀溶解; 当 Qc=Ksp 时,达到*衡。

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5.彻底的“双水解” 常见的含下列离子的两种盐混合时, 阳离子的水解和阴 离子的水解相互促进, 会发生较彻底的“双水解”反应。 需 要特别注意, 在书写这些物质的水解方程式时, 应用“=”, 并应将沉淀及气体分别用“↓”、“↑”符号标出。 ?CO2 ?HCO3 ? ? 2- 3 Al3++?S ?AlO- ? 2
- -

?CO2-?HCO-? ? 3 3 3+ ? Fe + - ?AlO2 ?

如:3AlO-+Al3++6H2O===4Al(OH)3↓ 2 或 3[Al(OH)4]-+Al3+===4Al(OH)3↓ 其他如: +与 AlO-; 2-与 Fe3+、 3+等离子混合。 NH4 SiO3 Al 2

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此外,有些盐溶液在加热时,水解受到促进,而水解产物之一 为可挥发性酸,酸的挥发又促进水解,故加热蒸干这些盐的溶液得 不到对应的溶质,而是对应的碱(或对应的金属氧化物)。如:

但 Al2(SO4)3 和 Fe2(SO4)3 溶液蒸干时,因水解生成的 H2SO4 难 挥发,故水解反应不能进行彻底,最后所得的固体为溶液中溶质 Al2(SO4)3 和 Fe2(SO4)3。

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例2

下列有关实验的说法正确的是(

)

A.将氯化铝溶液加热蒸发、烘干可得无水氯化铝固体 B.测量溶液的导电性可区分出试剂盐酸和醋酸,导电能力强 的是盐酸 C.含有大量 Fe3 、Al3 、NO3 的溶液呈酸性 D.除去硫酸铝溶液中混有的硫酸镁,可加入足量烧碱,过滤, 向滤液中加入适量硫酸酸化
+ + -

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C

【解析】 A 项,在 AlCl3 溶液存在 Al3 的水解,在加热蒸



发时,*衡向水解方向移动,而生成的盐酸因氯化氢的挥发浓度变 小,更促进了其水解,最终得到 Al(OH)3,灼烧后得到 Al2O3 固体, A 错;B 项,溶液导电性强弱与溶液中离子浓度大小有关,而与溶 质是强、弱电解质无关,B 错;C 项,Fe3 、Al3 水解而使溶液呈酸 性,C 对;D 项,加入足量 NaOH,则又混入了新的杂质,应加入 Al(OH)3 来调节 pH,使 Mg2 沉淀,D 错。
+ + +

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【点评】 本题主要考查了弱电解质的电离和水解的有关知识。 利用某些离子的水解, 通过调节溶液 pH 来除去该离子是化学中常 用的方法,但本题 D 项极易忽视又引入新的杂质而造成错选。

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为了配制 NH4 的浓度与 Cl 的浓度比为 1∶1 的溶液,可 在 NH4Cl 溶液中加入①适量 NH4NO3;②适量 NaCl;③适量氨水; ④适量 NaOH( A.①② ) B.②③ C.①③ D.②④
+ -

C 【解析】 在 NH4Cl 溶液中存在 NH4 +H2O
+ + -



NH3· 2O+H , H



使 c(NH4 )∶c(Cl)<1∶1,要使 c(NH4 )∶c(Cl )=1∶1,其方法是增大 NH4 的浓度,故选 C。


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例3 在 0.10 mol· L
- -1

硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液充分
+ -20

搅拌,有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成,当溶液的 pH=8 时,c(Cu2 )= ______________mol· 1(Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10 L 若在 0.1 mol· L
-1 +

)。
+ -

硫酸铜溶液中通入过量 H2S 气体, Cu2 完全 使

沉淀为 CuS,此时溶液中的 H 浓度是_______mol· 1。 L
【答案】2.2×10
-8

0.2
-20

2.2×10 Ksp 2+ 【解析】 c(Cu )= 2 L-1=2.2× - = -6 2 mol· c ?OH ? ?1×10 ? 10-8mol· -1;将 H2S 气体通入 CuSO4 溶液中发生反应: L Cu2++H2S===CuS↓+2H+,Cu2+完全沉淀时 c(H+)=2× 0.1 mol· -1=0.2 mol· -1。 L L

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【点评】 利用 Ksp 进行有关计算时,需要关注以下几点: ①Ksp 是有单位的,在计算过程中,特别是将实际浓度代入表达 式中时,一般不用写出每种离子的浓度,在表达式最后写出所 得离子的单位即可,否则表达式显得太复杂;②在化学计算中, 一般认为某种离子的浓度小于 1×10 离子完全沉淀。
-5

mol· L

-1

时, 即可看做该

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[2010· 海南化学卷]已知: sp(AgCl)=1.8×10 K =1.5×10
+ -16 -10

, sp(AgI) K

,Ksp(Ag2CrO4)=2.0×10 )

- 12

,则下列难溶盐的饱和溶液

中,Ag 浓度大小顺序正确的是( A.AgCl>AgI>Ag2CrO4 B.AgCl>Ag2CrO4>AgI C.Ag2CrO4>AgCl>AgI D.Ag2CrO4>AgI>AgCl

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C 【高考命题者说】该题的主要考点为难溶盐溶度积的应用。 AgCl 和 AgI 的化学式类似,它们溶解度(与阳离子或阴离子的饱和浓度一致)的 大小可直接比较溶度积大小。因为阳离子数和阴离子数之比为 1∶1,在饱 和溶液中,Ksp=c(Ag )c(X )(X 代表 Cl、I),c(Ag )= Ksp。而在 Ag2CrO4 3 + 2 + 2- 中,这一比值为 2∶1,Ksp=c(Ag ) · c(CrO4 ),c(Ag )= 2Ksp。因此,3 种饱和溶液中 c(Ag )的大小不能直接比较溶度积,只能按照以上算式对 Ag 浓度的数量级进行估算。估算结果 Ag2CrO4、AgCl、AgI 中 c(Ag )的 浓度约为 10 4、10 5、10 8,因此,选项 C 正确。选项 B 是直接按照溶度 积的大小比较, 是一个容易出现的错误选项。 选项 A 和选项 D 的错误比较 明显,对该题的正确选项干扰不大。 (引自教育部考试中心 2011 课程标准实验版《高考理科试题分析》第 228 页)
- - - + + + + - +

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? 探究点三 溶液中的三个守恒——物料守恒、电荷守恒 以及质子守恒
1.物料守恒、电荷守恒和质子守恒 (1)电荷守恒:电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷总数与 + 所有的阴离子所带的负电荷总数相等。如 NaHCO3 溶液中:n(Na ) - +n(H + )=n(HCO 3 )+2n(CO 2- )+n(OH - )推出:c(Na + )+c(H + )= 3 c(HCO-)+2c(CO2-)+c(OH-)。 3 3 (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 变化变成其他离子或分子等,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 )+c(CO2 )+c(H2CO3)。 3

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(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-、CO2-为失去质 3 子后的产物,故有以下关系:c(H3O+)+c(H2CO3)=c(NH3) +c(OH-)+c(CO2-)。 3 2.离子浓度关系判断和离子浓度大小比较 一般来说, 有关离子浓度关系判断的试题要联想上述三 个守恒,或其中两个叠加、变形等。而离子浓度大小比较是 该部分内容中最常见的题型,除利用好上述守恒之外,还要 考虑多方面的影响因素。如:

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例4 [2011· 江苏化学卷] 下列有关电解质溶液中微粒的物质的量浓 )
-1

度关系正确的是( A.在 0.1 mol· L
+ -

NaHCO3 溶液中:


c(Na )>c(HCO3 )>c(CO2 )>c(H2CO3) 3 B.在 0.1 mol· L
- + -1

Na2CO3 溶液中:


c(OH )-c(H )=c(HCO3 )+2c(H2CO3) C. 0.2 mol· 向 L
- -1 -

NaHCO3 溶液中加入等体积 0.1 mol· L
- +

-1

NaOH 溶


液:c(CO2 )>c(HCO3 )>c(OH )>c(H ) 3 D.常温下,CH3COONa 和 CH3COOH 混合溶液[pH=7,c(Na ) =0.1 mol· 1]:c(Na )=c(CH3COO )>c(CH3COOH)>c(H )=c(OH ) L
- + - + -

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BD 【解析】 NaHCO3 溶液中,HCO3 水解显碱性,其水解程
2 度比电离程度大,故 c(H2CO3)>c(CO3 ),A 错;Na2CO3 溶液中,根
- -

据电荷守恒:c(Na )+c(H )=c(OH )+c(HCO3 )+2c(CO2 )①及物 3 料守恒: c(Na )=2c(HCO3 )+2c(CO2 )+2c(H2CO3)②, 用②-①得, 3 c(OH )-c(H )=c(HCO 3 )+2c(H2CO3),B 对;根据 NaHCO3 + NaOH===Na2CO3+H2O,混合后得到物质的量浓度相同的 Na2CO3 与 NaHCO3 的 溶 液 , CO 2 的 水 解 程 度 大 于 HCO 3 , 故 3 c(HCO3 )>c(CO2 ), 错; 3COONa 和 CH3COOH 的混合溶液中, C CH 3 由电荷守恒可得 c(Na )+c(H )=c(CH3COO )+c(OH ),由于 pH =7,所以 c(H )=c(OH ),可推得 c(Na )=c(CH3COO )。由于 CH3COOH 过量较少,故 c(CH3COO )>c(CH3COOH),D 对。
- + - + - + + - - - - - - - + - + - -











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[2011· 广东卷] 对于 0.1 mol· L ( ) A.升高温度,溶液的 pH 降低 B.c(Na )=2c(SO2 )+c(HSO3 )+c(H2SO3) 3 C.c(Na )+c(H )=2c(SO2 )+2c(HSO3 )+c(OH ) 3 D.加入少量 NaOH 固体,c(SO2 )与 c(Na )均增大 3
D 【解析】 Na2SO3 是弱酸强碱盐,溶液呈碱性,升高温度能促 进 Na2SO3 水解,溶液 pH 升高,故 A 错误;由物料守恒可得:c(Na ) =2[c(SO2 )+c(HSO3 )+c(H2SO3)],故 B 错误;由电荷守恒得:c(Na ) 3 +c(H )=2c(SO2 )+c(HSO3 )+c(OH ),故 C 错误;加入少量 NaOH 3 固体, 能抑制 SO2 的水解, 故溶液中 c(SO2 )和 c(Na )均增大, 正确。 D 3 3
- - + + - - - - - + +

-1

Na2SO3 溶液,正确的是





















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下列溶液中微粒的物质的量关系正确的是( =c(HC2O4 )+c(H2C2O4)


)


A.将等物质的量的 KHC2O4 和 H2C2O4 溶于水配成溶液:2c(K ) B. ①0.2 mol/L NH4Cl 溶液、 ②0.1 mol/L(NH4)2Fe(SO4)2 溶液、 ③0.2 mol/L NH4HSO4 溶液、④0.1 mol/L(NH4)2CO3 溶液中,c(NH4 )大小: ③>②>①>④ C.0.1 mol/L CH3COONa 溶液与 0.15 mol/L HCl 等体积混合: c(Cl )>c(H )>c(Na )>c(CH3COO )>c(OH ) D.0.1 mol/L 的 KHA 溶液,其 pH=10,c(K )>c(A2 )>c(HA ) >c(OH )
- + - - - + + - - +

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B


【解析】 A 项,命题者的意图是考查物料守恒,但忽视了
+ + + + - +

2 C2O4 的存在,错误;B 项,②中 Fe2 和 NH4 相互抑制水解,③中

NH4HSO4 电离出的 H 抑制 NH4 的水解, ④中 CO2 和 NH4 相互促进 3 水解,正确;C 项,0.1 mol/L CH3COONa 溶液与 0.15 mol/L HCl 等 体积混合反应后得到的溶液为 0.05 mol/L CH3COOH、0.025 mol/L HCl 和 0.05 mol/L NaCl 的混合溶液,c(Na )应大于 c(H ),错误;0.1 mol/L 的 KHA 溶液 pH=10,说明 HA 的水解程度大于其电离程度, 但无论水解还是电离,都是微弱的,故 c(HA )应大于 c(A2 ),错误。
- - - + +

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例 5 [2010· 浙江卷]已知:①25 ℃时弱电解质电离*衡常数: - Ka(CH3COOH)=1.8×10 5,Ka(HSCN)=0.13;难溶电解质的溶度积常 - 数:Ksp(CaF2)=1.5×10 10。 - - ②25 ℃时,2.0×10 3mol· 1 氢氟酸水溶液中,调节溶液 pH(忽略 L - 体积变化),得到 c(HF)、c(F )与溶液 pH 的变化关系,如图 9-1 所示:

图 9-1

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请根据以下信息回答下列问题: (1)25 ℃时, 20 mL 0.10 mol· 1CH3COOH 溶液和 20 mL 0.10 将 L mol· 1HSCN 溶液分别与 20 mL 0.10 mol· 1NaHCO3 溶液混合, L L 实 验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图如图 9-2 所示。
- - -

图 9-2

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反应初始阶段,两种溶液产生 CO2 气体的速率存在明显差异的原因 是_______,反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO )________c(SCN )。 (填“>”、“<”或“=”) (2)25 ℃时,HF 电离*衡常数的数值 Ka≈_______,列式并说明得出 该常数的理由_____________________。 (3)4.0×10 3mol· 1HF 溶液与 4.0×10 4mol· 1CaCl2 溶液等体积混 L L 合,调节混合液 pH 为 4.0(忽略调节时混合液体积的变化),通过列式计 算说明是否有沉淀产生。
- - - - - -

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【答案】(1)HSCN 的酸性比 CH3COOH 强,其溶液中 c(H )较 大,故其溶液与 NaHCO3 溶液的反应速率较快




<

(2)0.4×10 3 + - c?H ?· ? c?F + - 其中 c(H )、c(F )、c(HF)都是电离达到*衡时的 c?HF? + - 浓度,选择中间段图像求解。根据图像:pH=4 时,c(H )=10 4, c(F )=1.6×10 3、c(HF)=4.0×10 4,Ka=0.4×10 (3)有少量沉淀产生
- - - -3

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【解析】信息分析:①HSCN 比 CH3COOH 易电离,CaF2 难溶。② - - 在 pH≥6 时以 F 的形式存在,pH≤1 时以 HF 存在。F 与 HF 总量不变。 (1)相同的起始条件, 只能是因为两种酸的电离度不同导致溶液中起始 + 反应时 H 浓度不同,从而引起反应速率的不同。反应结束后,溶质分别 为 CH3COONa 和 NaSCN, CH3COOH 酸性弱于 HSCN, CH3COONa 因 故 - - 水解程度大,c(CH3COO )<c(SCN )。 + - c?H ?· ? c?F + - (2)HF 的电离*衡常数 Ka= ,其中 c(H )、c(F )、c(HF) c?HF? 都是电离达到*衡时的浓度, 选择中间段图象求解。 根据图象: pH=4 时, + - - - - - c(H )=10 4,c(F )=1.6×10 3、c(HF)=4.0×10 4。Ka=0.4×10 3。 - - - + (3)查图,pH=4.0,c(F )=1.6×10 3 mol· 1,而溶液中的 c(Ca2 )= L - - - + - - 2.0×10 4 mol· 1,c2(F )×c(Ca2 )=5.12×10 10>Ksp(CaF2)=1.5×10 10, L 此时有少量沉淀产生。

专题九 │ 教师备用*题
教师备用*题 【备用理由】难溶电解质的溶度积为课标专有(新增)考查内容, *年来每年都有考查,应强化本部分训练,但本题在课堂上直 接使用费时较长,故作为教师的参考用题。
[2011· 浙江卷] 海水中含有丰富的镁资源。 某同学设计了从模拟海 水中制备 MgO 的实验方案:

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注:溶液中某种离子的浓度小于 1.0×10 5 mol· 1,可认为该离 L 子不存在;实验过程中,假设溶液体积不变。 - - Ksp,CaCO3=4.96×10 9 Ksp,MgCO3=6.82×10 6 - - Ksp,Ca(OH)2=4.68×10 6 Ksp,Mg(OH)2=5.61×10 12 下列说法正确的是( ) A.沉淀物 X 为 CaCO3 + + B.滤液 M 中存在 Mg2 ,不存在 Ca2 + + C.滤液 N 中存在 Mg2 , Ca2 D. 步骤②中若改为加入 4.2 g NaOH 固体, 沉淀物 Y 为 Ca(OH)2 和 Mg(OH)2 的混合物





专题九 │ 教师备用*题
【解析】 A
+ + -

2 加入 NaOH 溶液,HCO3 与 OH 反应生成 CO3 ,
- -5







2 此 时 c(Ca2 )· c(CO 3 ) = 0.011×0.001 = 1.1×10

> Ksp(CaCO3) ,

c(Mg2 )· c(CO 2 ) = 0.050×0.001 = 5×10 3



5

> Ksp(MgCO3) , 由 于

Ksp(CaCO3)<Ksp(MgCO3),因此先生成 CaCO3 沉淀,生成沉淀后溶 Ksp?CaCO3? - - - - 液中 c(CO2 )= =4.51×10 7<1×10 5,因此 CO2 完全 + 3 3 c?Ca2 ? + 沉淀, 则无 MgCO3 沉淀生成, 对; A 滤液 M 中 c(Ca2 )=0.010 mol/L, c(Mg2 )=0.050 mol/L,B 错;滤液 M 加 NaOH 固体调节 pH=11.0, 此时 c(Mg2 )·2(OH )=0.050×(10 3)2 =5×10 8 >Ksp[Mg(OH)2], c c(Ca2 )·2(OH )=0.010×(10 3)2=1×10 8 <Ksp[Ca(OH)2],因此只 c 有 Mg(OH)2 沉淀生成,而无 Ca(OH)2 沉淀生成,生成沉淀后溶液中
+ - - - + - - - +

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Ksp[Mg?OH?2] - - + c(Mg )= =5.61×10 6<1×10 5, 因此 Mg2 完全沉 - 2 c ?OH ? + + 淀,故滤液 N 中只有 Ca2 而无 Mg2 ,C 错;若改为加入 4.2 g NaOH,
2+

则 c(OH )=0.105 mol/L,则 c(Mg2 )·2(OH )=0.050×(0.105)2 = c 5.51×10








4

> Ksp[Mg(OH)2] , c(Ca2 )·2(OH ) = 0.010×(0.105)2 = c






1.10×10 4>Ksp[Ca(OH)2],由于 Ksp[Mg(OH)2]<Ksp[Ca(OH)2],则先 生成 Mg(OH)2 沉淀, 并且沉淀完全, 生成沉淀后溶液中 c(OH )=0.105 -0.05×2=0.005 mol/L,此时 c(Ca2 )·2(OH )=0.010×(0.005)2 = c 2.5×10 7<Ksp[Ca(OH)2],故无 Ca(OH)2 沉淀生成,D 错。
- + -



专题十

电化学原理

专题十

电化学原理

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主干知识整合 一、原电池和电解池

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二、常见的化学电源 1.锌锰干电池(属于一次电池) (1)酸性锌锰干电池 反应原理: Zn+2MnO2+2NH4 ===Zn2 +Mn2O3+2NH3↑+H2O 负极: Zn-2e ===Zn2 正极: 2MnO2+2NH4 +2e ===Mn2O3+2NH3↑+H2O
+ - - + + +

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(2)碱性锌锰干电池 反应原理:Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH 负极:Zn+2OH -2e ===ZnO+H2O 正极:2MnO2+2H2O+2e ===2MnOOH+2OH 2.铅蓄电池(属于二次电池) 二次电池在放电时是原电池,遵循原电池工作原理;在充电时是 电解池,遵循电解原理;给可充电电池充电时,外加电源的负极连接 电池的负极。 反应原理:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
- - - -

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(1)放电反应 负极:Pb+SO2 -2e ===PbSO4 4 正极:PbO2+4H +SO2 +2e ===PbSO4+2H2O 4 (2)充电反应 阴极:PbSO4+2e ===Pb+SO2 4
- - - + - + - - - -

2 阳极:PbSO4+2H2O-2e ===PbO2+4H +SO4

3.燃料电池 燃料电池以还原剂(氢气、烃类、甲醇等)为负极反应物,以氧化 剂(氧气、空气等)为正极反应物。

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(1)以酸性溶液为电解质溶液构成的氢氧燃料电池反应原理为: 2H2+O2===2H2O。 负极:2H2-4e ===4H , 正极:O2+4H +4e ===2H2O。 (2)以碱性溶液为电解质溶液构成的甲烷燃料电池反应原理为:
2 CH4+2O2+2OH ===CO3 +3H2O。 2 负极:CH4+10OH -8e ===CO3 +7H2O,
- - - - - + - - +

正极:2O2+4H2O+8e ===8OH 。





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三、金属的腐蚀与防护 1.电化学腐蚀(以钢铁为例)

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2.金属腐蚀快慢的判断 一般来说,可用下列原则判断: (1)电解原理引起的腐蚀(金属作阳极)>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 (2)对同一金属来说: 强电解质溶液中腐蚀>弱电解质溶液中腐蚀 >非电解质溶液中腐蚀。 (3)对同一电解质溶液来说:一般是浓度越大,金属腐蚀越快。 (4)活泼性不同的两金属连接,活泼性差别越大,腐蚀越快。 (5)氧气的浓度越大,腐蚀越快。

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3.金属的防护 (1)改变金属的内部结构,例如把 Ni、Cr 等加入普通钢中制成 不锈钢。 (2)覆盖保护层:①涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等;②电镀耐腐 蚀的金属(Zn、Sn、Ni、Cr 等)。 (3)电化学保护法:多采用牺牲阳极保护法。如在船只的螺旋桨 附*的船体上镶嵌活泼金属锌块。另外,也可采用与电源负极相连 接的保护方式,即外加电流的阴极保护法。

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四、电解原理的利用 1.氯碱工业 (1)食盐水的精制

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(2)主要生产过程

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(3)电极反应 阳极:2Cl -2e ===Cl2↑ 阴极:2H +2e ===H2↑ 电解 总反应:2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 2.电镀(如铁件镀锌) 电镀液:含 Zn2 的盐溶液(如 ZnCl2 溶液) 阳极(Zn):Zn-2e ===Zn2
+ - - + + + - - -

阴极(铁件):Zn2 +2e ===Zn 特点:“一增(阴极),一减(阳极),一不变(电解后溶液浓度)”。

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3.电解精炼 如粗铜(含 Zn、Fe、Ag 等)的提纯 电解质溶液:含 Cu2 的盐溶液(如 CuSO4 溶液) 阳极(粗铜):Zn-2e ===Zn2 Fe-2e ===Fe2
- - + + + - - + +

Cu-2e ===Cu2

阴极(纯铜):Cu2 +2e ===Cu 特点:电解过程中,活泼性比 Cu 弱的 Ag 不放电,形成阳极泥(可 从阳极泥中提纯 Ag),电解质溶液中 c(Cu2 )会不断减小,应定期更换电 解质溶液。 4 . 将 不 能 自 发 进 行 的 氧 化 还 原 反 应 使 之 能 够 发 生 , 如 Cu + 2HCl===CuCl2+H2↑,使 Cu 作阳极电解盐酸。


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要点热点探究 ? 探究点一 原电池的工作原理及其应用

1.原电池正负极的判断

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2.原电池电极反应式的书写 如果题目给定的是图示装臵,先要分析正、负极,再根据反应 规律去写电极反应式;如果题目给定的是总反应式,可先分析 此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化 情况),再选择一个简单变化情况去写电极反应式,另一极的电 极反应式可直接写或将各反应式看作是数学中的代数式,用总 反应式减去已写出的电极反应式,即得结果。 [特别注意] (1)对于可充电电池的反应,需要看清楚“充电、 放电”的方向,放电过程应用原电池原理,充电过程应用电解 池原理。(2)对于电解质溶液中有离子参与的反应,要特别注意 将参与反应的离子写入电极反应式中。

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例1 [2011·北京卷] 结合图10-1判断,下列叙述正确的是( )

图10-1 A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护

B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-===Fe2+
C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+2H2O+4e-==4OH- D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,均有蓝色沉淀

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A 【解析】 解答本题的关键是理解原电池原理。 在原电池中, 活泼金属作负极,失电子被氧化,不活泼金属做正极而被保护,A 项正确;I 中锌为负极,失电子被氧化:Zn-2e ===Zn2 ,B 项错 误;Ⅱ中电解液为酸性,不可能生成 OH ,正极反应为:2H +2e
- - + - +

===H2↑,C 项错误;Fe2 与六氰合铁离子生成蓝色沉淀,但 I 中




无 Fe2 生成,故无蓝色沉淀,D 项错误。

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【点评】 书写原电池电极反应式要特别注意介质与电极生成 物的反应: (1)负极生成的金属离子与电解质溶液中的某些阴离子如
2 OH 、Cl 或 SO4 反应生成难溶物;(2)在碱性条件下负极生成的
- - -

CO2 或 H 等与 OH 反应生成 CO2 或 H2O;在酸性条件下正极生 3 成的 OH 与 H 反应生成 H2O。
- +







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铜锌原电池工作时,下列叙述正确的是( )

图 10-2 A.实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作 B.将锌片浸入 CuSO4 溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 C.在外电路中,电子从正极流向负极 + D.盐桥中的 K 移向 ZnSO4 溶液

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B

【解析】 取出盐桥,造成断路,电池将停止工作。双液

原电池,负极与正极电解质溶液反应。盐桥中钾离子与电流方向一 致,应向 CuSO4 溶液迁移。

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设计新型燃料电池是本世纪最富有挑战性的课题之一。 (1)有人制造了一种燃料电池,一个电极通入 O2(含有少量 CO2),另一个电极通入 CH4,电池的电解质是熔融的 K2CO3。该电 池的负极反应式为____________________________,电池工作时, 电解质里的 CO2-(向________极移动(填“正”或“负”)。 3 (2)某科研小组依据甲醇燃烧的 反应原理,设计如图 10-3 所示 的原电池装置。该电池的 负极反应式为________,用该 电池电解 CuCl2 溶液,当产生 33.6 L Cl2(标准状况下)时, 消耗甲醇的质量为________g。

图10-3

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【答案】(1)CH4+4CO2 -8e ===5CO2+2H2O 3
2 (2)CH3OH+8OH -6e ===CO3 +6H2O
- - - - -



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【解析】 (1)CH4 在负极放电,生成 CO2 和 H2O,电极反应式为 CH4 +4CO2 -8e ===5CO2+2H2O;熔融电解质中的阴离子向负极移动。 3
2 (2)该燃料电池的总反应方程式为:2CH3OH+3O2+4OH ===2CO3
- - - - - -

+6H2O??①,在碱性条件下正极的电极反应式为:O2 +2H2O+4e ===4OH ??②,①-②×3 得负极电极反应式为 CH3OH+8OH -6e
- - - -

2 ===CO3 +6H2O。据电子守恒则有 CH3OH~6e ~3Cl2,所以 n(CH3OH) 1 - = n(Cl2)=0.5 mol,m(CH3OH)=0.5 mol×32 g· mol 1=16 g。 3

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? 探究点二 电解原理及其应用

1.电解池中阴、阳极的确定及电极反应式的书写 分析问题的一般程序为:找电源(或现象)? ? 阴、阳极 ? ?电极反应式? ?总反应式。连接电源正极的一极为阳 极,阳极发生氧化反应;连接电源负极的一极为阴极,阴极 发生还原反应。 [特别注意] 书写电解池电极反应式时,要以实际放电 的离子表示,但书写总电解反应方程式时,要找出实际放电 离子的来源,如果为弱电解质(如水)要写出分子式。

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2.电解时电极产物的判断 (1)阳极产物的判断 ①如果是活泼电极(金属活动性顺序表 Ag 以前包括 Ag), 则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子; ②如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中阴离 子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序进行判断,常见阴 离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序与金 属活动性顺序相反,其中 Ag+>Fe3+>Cu2+>H+。

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3.电化学计算的基本方法 (1)根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、 正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中通过 的电子数相等。 (2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应 式,最后根据总反应式列出比例式计算。 (3)根据关系式计算:借助得失电子守恒关系建立已知量与 未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。 [特别注意] 混合溶液的电解要分清阶段,理清两极电解过 程中的电子守恒。如电解 CuSO4 溶液开始发生反应 2CuSO4+ 电解 电解 2H2O===== 2Cu+2H2SO4+O2↑,后来发生反应 2H2O===== 2H2↑+O2↑。

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例2 臭氧(O3)是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等,可由臭氧发

生器(原理如图 10-4 所示)电解稀硫酸制得。

图 10-4 (1)图中阴极为____(填“A”或“B”),其电极反应式为____________。 (2)若 C 处通入 O 2 ,则 A 极的电极反应式为_____________。 (3)若 C 处不通入 O2, E 处分别收集到 x L 和 y L 气体(标准状况), D、 则 E 处收集的气体中 O3 所占的体积分数为_______。(忽略 O3 的分解)

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【答案】(1)A 2H +2e ===H2↑ + - (2)O2+4H +4e ===2H2O x-2y (3) y
【解析】 (1)E 口产生 O2、 3, O 是由于 OH 失电子发生了氧化反应, + - 则 B 为阳极,与电源正极相连,A 为阴极,电极反应式为 2H +2e ===H2↑。 + - (2)因 O2 参与反应,电极反应式为 O2+4H +4e ===2H2O。 (3)D 处为 H2,E 处为 O2、O3,设生成 O3 的体积为 V1,则 O2 为(y -V1),根据得失电子相等:2x=6V1+4(y-V1),则 2x-4y=2V1,解 x-2y 得 V1=x-2y,则 O3 所占的体积分数为 y 。






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【点评】 解答此类题目一般先要通过外接电源的正负极、 电子的流动方向、电极反应类型或反应现象确定电解池的阴阳 极,再进而分析电极反应式的书写、电解过程中的电子得失相等 关系等。

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中学阶段介绍的应用电解法制备的物质主要有三种:一是 铝的工业制备、二是氯碱工业、三是金属钠的制备。下列关于这三 个工业生产的描述中正确的是( )
+ -

A.电解法*鹗裟剖保杭从κ剑篘a +e ===Na B.电解法生产铝时,需对铝土矿进行提纯,在提纯过程中应用 了氧化铝或氢氧化铝的两性 C.在氯碱工业中,电解池中的阴极产生的是 H2,NaOH 在阳 极附*产生 D.氯碱工业和金属钠的冶炼都用到了 NaCl,在电解时它们的 阴极都是 Cl 失电子


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B 【解析】 考查中学阶段介绍的应用电解法制备 的物质工业生产。A 中电解池,只有阴阳极,没有正负 极,其阴极反应为:Na++e-===Na;C 中 NaOH 是因为 阴极附*水中的 H+放电, OH-增多而产生的; 中在 使 D 电解时它们的阳极都是 Cl-失电子。

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如图 10-5 所示,若反应 5 min 时,银电极质量增加 2.16 g。

图 10-5

试回答:(1)C 池为_______池,Cu 极反应式为____________,Cu 电极减轻________g。 (2)B 中阳极的电极反应式为____________________________;若 反应 5 min 时 B 中共收集 224 mL 气体(标准状况), 溶液体积为 200 mL, 则通电前硫酸铜溶液的物质的量浓度约为__________。 (3)若 A 中 KCl 溶液的体积也是 200 mL,电解后溶液的 pH= ________。

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【答案】(1)原电
- -

Cu-2e ===Cu2





0.64
-1

(2)4OH -4e ===2H2O+O2↑ (3)13

0.025 mol· L

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【解析】 (1)因为 Cu+2Ag ===2Ag+Cu2 ,故 C 池为原电池, Cu 为负极,由电子守恒知 Cu 电极减轻 0.64 g。 (2)B 池中阳极反应式始终是: 4OH -4e ===2H2O+O2↑, 反应 5 min 各电极转移电子 2.16 g÷ 108 g· mol 1=0.02 mol,则 B 池阳极得 到氧气在标况下的体积为 0.02 mol÷ 4×22.4 L· mol 1=0.112 L。 说明 B 池阴极反应除了:Cu2 +2e ===Cu,还有 2H +2e ===H2↑,且得 112 mL H2,根据电子守恒关系列式:n(Cu2 )×2+n(H2)×2=0.02 mol,n(Cu2 )=0.01 mol-0.112 L÷ 22.4 L· mol 1=0.005 mol,故通电 前 CuSO4 溶液的浓度为 0.005 mol÷ L=0.025 mol· 1。 0.2 L (3)A 中 H 转移电子也为 0.02 mol,故由 2H ~2e ~2OH ,得 OH 的物质的量为 0.02 mol,c(OH )=0.02 mol÷ L=0.1 mol· 1, 0.2 L pH=13。
- - - + + - - - + - + + - + - - - - - + +

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? 探究点三 电解规律

1.溶液中的电解规律 (1)无氧酸溶液电解就是它本身的电解。例如:

(2)含氧酸的溶液电解时,实际上是水的电解。例如:

(3)可溶性碱的溶液电解,实际上是水的电解。例如:

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(4)活泼金属的含氧酸盐溶液的电解,也是水的电解。例如:

(5)活泼金属的无氧酸盐溶液电解时,阴极有单质析出,一般是 H2,同时伴随着阴极区呈碱性;阳极则往往析出非金属单质。例 如电解饱和食盐水:

(6)不活泼的金属无氧酸盐水溶液电解时, 其结果是该盐的电解。 例如电解氯化铜溶液:

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(7)比氢不活泼的金属或中等活泼性的金属含氧酸盐溶液电 解时,则阴极析出金属,阳极得到氧气,阳极区酸性增强。例如:

以上的规律都是以惰性电极为例的,如改用金属(除 Au、Pt 等外)作电极时,则是阳极金属溶解。

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2.电解质溶液电解时(均为惰性电极),pH 变化情况,电解液 复原所需加入物质及电解类型 (1)分解水型: 含氧酸、 强碱、 活泼金属的含氧酸盐(如 NaOH、 2SO4、 2SO4 H K 等)的电解。 阴极:4H++4e-=2H2↑ - - 阳极:4OH -4e =O2↑+2H2O 电解 总反应:2H2O=====2H2↑+O2↑ 阴极产物:H2;阳极产物:O2。 电解质溶液复原加入物质:H2O。 pH 变化情况:原来酸性的溶液 pH 变小,原来碱性的溶液 pH 变大,强酸(含氧酸)强碱的正盐溶液 pH 不变。

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(2)分解电解质型: 无氧酸(除 HF 外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)的电 解,如 HCl、CuCl2 等。 阴极:Cu2++2e-=Cu - - 阳极:2Cl -2e =Cl2↑ 电解 总反应:CuCl2=====Cu+Cl2↑ 阴极产物:酸为 H2,盐为金属; 阳极产物:卤素等非金属单质。 电解液复原加入物质为原溶质,如电解 CuCl2 溶液,需加 CuCl2。 pH 变化情况:如电解无氧酸溶液 pH 变大但不会超过 7;如 为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定。

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(3)放氢生碱型: 活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)溶液的电解,如 NaCl、 MgBr2 等。 阴极:2H++2e-=H2↑ - - 阳极:2Cl -2e =Cl2↑ 电解 总反应:2NaCl+2H2O=====2NaOH+H2↑+Cl2↑ 阴极产物:碱和 H2; 阳极产物: 卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为 NaOH 和 H2 以及 Cl2。 电解液复原通入物质为卤化氢。电解饱和食盐水,要使电解质 溶液复原需通入 HCl。 pH 变化情况:电解液 pH 显著变大。

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(4)放氧生酸型: 不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解,如 CuSO4、AgNO3 等。 阴极:2Cu2++4e-=Cu 阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O 电解 总反应:2CuSO4+2H2O=====2Cu+O2↑+2H2SO4 阴极产物:析出不活泼金属单质; 阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气,本例中分别是 Cu 以及 H2SO4、O2。 电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物(金属价态与原盐 中相同)。如电解 CuSO4 溶液,复原需加入 CuO。 pH 变化情况:溶液 pH 显著变小。

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例3 [2011· 全国卷] 用石墨作电极电解 CuSO4 溶液。通电一段 ) B.H2O D.CuSO4· 2O 5H

时间后,欲使电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的( A.CuSO4 C.CuO

通电 C 【解析】 电解 CuSO4 溶液的方程式为:2CuSO4+2H2O===== 2Cu+O2↑+2H2SO4,离开溶液的物质为 Cu 和 O2,其中铜和氧的原 子个数比为 1∶1,因此需要加入 CuO。

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开发氢能是实现社会可持续发展的需要。 硫铁矿(FeS2)燃烧 产生的 SO2 通过下列碘循环工艺过程既能制 H2SO4,又能制 H2。

图 10-6 请回答下列问题: (1)已知 1 g FeS2 完全燃烧放出 7.1 kJ 热量,FeS2 燃烧反应的热 化学方程式为_____________________。

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(2)该循环工艺过程的总反应方程式为________________。 (3)用化学*衡移动的原理分析,在 HI 分解反应中使用膜反应器分 离出 H2 的目的是____________________________________。 (4)用吸收 H2 后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用 MH 表示), NiO(OH)作为电池正极材料, KOH 溶液作为电解质溶液, 可制得高容量, 长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为: NiO(OH)+MH Ni(OH)2+M

①电池放电时,负极的电极反应式为________________________。 ②充电完成时,Ni(OH)2 全部转化为 NiO(OH)。若继续充电将在一 个电极产生 O2,O2 扩散到另一个电极发生电极反应被消耗,从而避免产 生的气体引起电池爆炸,此时,阴极的电极反应式为______________。

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高温 【答案】(1)4FeS2(s)+11O2(g)=====2Fe2O3(s)+8SO2(g) ΔH=-3408 kJ/mol (2)2H2O+SO2===H2SO4+H2 (3)减小氢气的浓度,使 HI 分解*衡正向移动,提高 HI 的分解率 (4)MH+OH -e =M+H2O 2H2O+O2+4e =4OH
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【解析】 本题主要考查热化学方程式的书写、勒夏特列原理的 应用和电极反应方程式的书写。

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按如图 10-7 所示装置进行实验,并回答下列问题。

图 10-7 (1)判断装置的名称:A 池为__________,B 池为__________。 (2)锌极为____极,电极反应式为______,铜极为____极,电极 反应式为______,石墨棒 C1 为_____极,电极反应式为___________, 石墨棒 C2 附*发生的实验现象为_________________________。 (3)当 C2 极析出 224 mL 气体(标准状态时, 锌的质量变化(增加或 减 少 )________g , CuSO4 溶 液 的 质 量 变 化 了 ( 增 加 或 减 少 了)________g。

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【答案】(1)原电池 (2)负 正 阳


电解池


Zn-2e =Zn2
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Cu2 +2e =Cu 2Cl -2e =Cl2↑ 0.01

有无色气体产生,附*溶液出现红色 (3)0.65

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【解析】 A 池中 Zn、Cu 放入 CuSO4 溶液中构成原电池,B 池中 两个电极均为石墨电极,在以 A 为电源的情况下构成电解池,即 A 原 电池带动 B 电解池, 池中 Zn 为负极, 为正极, 池中 C1 为阳极。 A Cu B 0.224 L - C2 为阴极,析出 H2,周围 OH 富集,酚酞变红,且 n(H2)= 22.4 L/mol =0.01 mol,故电路上转移电子的物质的量为 0.01 mol×2=0.02 mol。 根据得失电子守恒锌极有 0.01 mol Zn 溶解,即 Zn 极重量减少 0.01 mol×65 g/mol=0.65 g,铜极上有 0.01 mol Cu 析出,即 CuSO4 溶液增 加了 0.01 mol×(65 g/mol-64 g/mol)=0.01 g。

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教师备用*题 【备用理由】本题为2010年高考题,可与例1互补使用。
1.某固体酸燃料电池以 CsHSO4 固体为电解质传递 H ,其基本结 构见下图,电池总反应可表示为:2H2+O2===2H2O,下列有关说法正 确的是( )


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A.电子通过外电路从 b 极流向 a 极 B.b 极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e ===4OH C.每转移 0.1 mol 电子,消耗 1.12 L 的 H2 D.H 由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极
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【解析】 D

由电池总反应式及原电池原理知,充入 H2 的一极即


a 极是负极, 充入 O2 的一极即 b 极是正极; 电子由负极经外电路流向 正极;电池内部阳离子即 H 移向正极,正极即 b 极的电极反应式为: O2+4H +4e ===2H2O,故 A 项、B 项错误,D 项正确。C 项未指明 标准状况,故 C 错误。
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【备用理由】电解精炼铜一直是学生学*的重、难点,也是高 考中的热点,教师可根据自己学生对本部分的掌握情况,用于 本专题的查漏补缺或强化训练使用。
2.利用电解法可将含有 Fe、Zn、Ag、Pt 等杂质的粗铜提纯,下列 叙述正确的是( ) A.电解时以精铜作阳极 B.电解时阴极发生还原反应 C.粗铜连接电源负极,其电极反应是 Cu===Cu2 +2e
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D.电解后,电解槽底部会形成含少量 Ag、Pt 等金属的阳极泥

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【答案】 BD 【高考命题者说】 本题是考查考生对电解精制铜的原理的理解。 电解是指电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)使阴、阳两电极发生 氧化还原反应的过程。与原电池相反,电解池是使电能转化为化学能 的装置。在电解池中,阳极发生的是氧化反应,而阴极发生的是还原 反应。 在阳极放电时, 一般是金属做阳极时会优先于阴离子放电(但金、 铂等不活泼金属例外), 而在阴极放电的阳离子一般按金属活动顺序表 的逆顺序进行。根据这些基本原理,就可对本题进行分析解答。

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由于本题是放在多选题中,所以正确答案可能不止一个,这就需 要对 4 个选项逐个进行判断。采用电解法提纯粗铜,就是把粗铜以硫 酸铜为电解液通过电解制得精铜。在电解时,粗铜必须被氧化成铜离 子进入溶液中,粗铜被氧化应该是放在电解池的阳极上,所以粗铜是 作阳极;精铜是在电解池中由铜离子被还原而成,而发生还原反应的 那个电极是阴极。所以选项 A 是不正确的,选项 B 是正确的。粗铜在 电解过程中是被氧化成铜离子进入电解液中,这个过程的电极反应是

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Cu===Cu2 +2e ,这是铜被氧化的反应,它应该发生在电解池的 阳极上,跟阳极连接的电源却是外电源的正极而不是负极,所以选项 C 不正确。粗铜的电解精炼是利用了铜与其他金属在电解时所需的电 压不同而达到提纯的目的,在电解池的阳极上,粗铜电解时会变成铜 离子进入溶液中,由于其金属失电子能力与金属活动顺序表的顺序一 致,所以控制在一定电压时,比铜活泼的金属都可以被氧化,以相应 的金属离子进入溶液中,但比铜不活泼的金属如银、铂等在阳极上就 不被氧化成相应离子,它们不能溶入溶液中,而是逐渐沉积在电解池 阳极的底部形成阳极泥。因此选项 D 也是正确的,故本题正确选项为 B、D。 (引自教育部考试中心 2011 课程标准实验版《高考理科试题分析》 第 231~232 页)
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