高三化學(xué)教案：《電離平衡和電化學(xué)》教學(xué)設計

　　“高三化學(xué)教案：電離平衡和電化學(xué)”，希望可以給大家的學(xué)習或教學(xué)提供更多的幫助。

　　(1)理解鹽類(lèi)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在聯(lián)系，能根據這種聯(lián)結關(guān)系進(jìn)行辯證分析。

　　(2)能用電離原理、鹽類(lèi)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(shí)際問(wèn)題。

　　(3)理解原電池原理及構成原電池的條件。理解原電池反應和一般氧化還原反應的異同。能分析常見(jiàn)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(shí)際中常見(jiàn)的金屬防腐方法的化學(xué)原理和金屬防腐的一般方法。

　　(5)理解電解的基本原理。記住電解反應中常見(jiàn)離子在陰、陽(yáng)極的放電順序。陽(yáng)極上失電子順序為Al>Zn>Fe>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子>F-??;陰極上得電子順序為O2>Cl2>Br2>I2>S>Ag+>Hg2+>Cu2+>(H+)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>……

　　(6)電解原理的應用：氯堿工業(yè)、冶煉鋁、電鍍、精煉銅等。

　　近幾年考查這方面內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(huì )2-3道選題、一道大題，在化學(xué)單科試題也常會(huì )有大題出現。

　　[復習重點(diǎn)]

　　1.本章內容的核心是實(shí)質(zhì)是化學(xué)平衡移動(dòng)原理的具體應用，電離平衡、水解平衡、原電池反應、電解反應中都涉及到化學(xué)平衡移動(dòng)原理。下表列舉了這部分內容中的跟平衡移動(dòng)有關(guān)的一些實(shí)例：

　　表：化學(xué)平衡與其它各類(lèi)平衡的關(guān)系

　　知識內容與化學(xué)平衡之間的聯(lián)系

　　弱電解質(zhì)的電離電離平衡實(shí)質(zhì)上就是一種化學(xué)平衡，可以用化學(xué)平衡移動(dòng)原理對弱電解質(zhì)的電離平衡作定性的、或定量的分析。根據電離度大小可比較弱電解質(zhì)相對強弱，根據相應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(huì )抑制水的電離，升高溫度會(huì )促進(jìn)水的電離。Kw=[OH-][H+]是水的電離平衡的定量表現，H+、OH-濃度可以用這個(gè)關(guān)系進(jìn)行換算。

　　鹽類(lèi)水解鹽類(lèi)水解(如F-+H2OHF+OH-)實(shí)質(zhì)上可看成是兩個(gè)電離平衡移動(dòng)的綜合結果：①水的電離平衡向正方向移動(dòng)(H2OH++OH-)，②另一種弱電解質(zhì)的電離平衡向逆方向移動(dòng)(HFF-+H+)。也可以看成是中和反應的逆反應，升高溫度會(huì )促進(jìn)水解。

　　中和滴定水的電離程度很小，H++OH-=H2O的反應程度很大，所以可以利用這個(gè)反應進(jìn)行中和滴定實(shí)驗，測定酸或堿溶液的濃度。

　　原電池反應和電解反應原電池反應和電解反應實(shí)質(zhì)是氧化還原反應，其特點(diǎn)是一個(gè)氧化還原反應分成了兩個(gè)電極反應(卻氧化反應、還原反應分別在不同的電極上發(fā)生反應)。一些原電池的電極反應(如鋼鐵的吸氧腐蝕正極的電極反應O2+2H2O+4e=4OH-)涉及到水的電離平衡移動(dòng)造成pH變化。電解硫酸、氫氧化鈉、氯化鈉等溶液過(guò)程中，在陰極或陽(yáng)極附近由于電極反應而使水的電離平衡發(fā)生移動(dòng)造成pH變化。

　　2.本部分內容的知識體系

　　3.原電池

　　(1)原電池的構成條件：這是一種把化學(xué)能轉化為電能的裝置.從理論上說(shuō)，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應均可設計成原電池。

　　a.負極與正極：作負極的一般是較活潑的金屬材料，作正極的材料用一般導體即可

　　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成原電池時(shí),較活潑的金屬作負極,但也不是絕對的,嚴格地說(shuō),應以發(fā)生的電極反應來(lái)定.例如，Mg-Al合金放入稀鹽酸中,Mg比Al易失去電子,Mg作負極;將Mg-Al合金放入燒堿溶液中，由于發(fā)生電極反應的是Al,故Al作負極。

　　(2)原電池的工作原理：

　　(1)電極反應(以銅鋅原電池為例)：負極：Zn-2e-=Zn2+(氧化反應)

　　正極：2H++2e-=H2↑(還原反應)

　　(2)電子流向：從負極(Zn)流向正極(Cu)

　　(3)電流方向：從正極(Cu)流向負極(Zn)

　　(4)能量轉變：將化學(xué)能轉變成電能

　　(3)電極反應：

　　在正、負極上發(fā)生電極反應不是孤立的，它往往與電解質(zhì)溶液緊密聯(lián)系。如氫-氧燃料電池，它的負極是多孔的鎳電極，正極為覆蓋氧化鎳的鎳電極，電解質(zhì)溶液是KOH溶液，在負極通入H2，正極通入O2，電極反應：

　　負極：2H2+4OH--4e-=4H2O

　　正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

　　負極的反應我們不能寫(xiě)成：2H2-4e-=4H+。因生成的H+會(huì )迅速與OH-生成H2O。

　　(4)金屬的腐蝕：

　　金屬的腐蝕分為兩類(lèi)：

　　(1)化學(xué)腐蝕：金屬或合金直接與周?chē)�介質(zhì)發(fā)生反應而產(chǎn)生的腐蝕。

　　(2)電化腐蝕：不純的金屬或合金因發(fā)生原電池反應而造成的腐蝕。

　　最普遍的鋼鐵腐蝕是：負極：2Fe-4e-=2Fe2+

　　正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

　　(注：在少數情況下，若周?chē)�介質(zhì)的酸性較強，正極的反應是：2H++2e-=H2↑)

　　金屬的腐蝕以電化腐蝕為主.例如,鋼鐵生銹的主要過(guò)程為:

　　2Fe-4e-=2Fe2+

　　O2+2H2O+4e-=4OH-

　　2Fe(OH)3=Fe2O3?nH2O+(3-n)H2O

　　(5)金屬的防護

　　一般有三條途徑：其一是改變金屬內部結構，如制成合金，其二是涂保護層，其三是電化學(xué)保護法。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，白鐵外面的鋅可進(jìn)一步起保護作用，而馬口鐵外面的錫反而會(huì )加速腐蝕(鐵作負極被溶解)。

　　4.電解原理及其應用

　　直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液時(shí)使陰陽(yáng)兩極發(fā)生氧化還原反應的過(guò)程。電解是一個(gè)電能轉化為化學(xué)能的過(guò)程。

　　從參加反應的物質(zhì)來(lái)分電解反應可分成五類(lèi)：

　　(1)H2O型：實(shí)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(lái)的離子發(fā)生氧化還原，如電解氯化銅、溴化氫等溶液。

　　(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(shí)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(shí)生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，電解溴化鉀溶液時(shí)生成溴單質(zhì)、氫氣和氫氧化鉀。

　　(5)電鍍型：鍍層金屬作陽(yáng)極，陽(yáng)極反應是：M-ne-=Mn+，鍍件作陰極，陰極反應是：Mn++ne-=M。(電解精煉與電鍍，實(shí)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Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混和物作電解質(zhì)，CO為負極燃氣，空氣與CO2的混和氣為正極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應式：

　　負極反應式：2CO+2CO32--4e-=4CO2

　　正極反應式：

　　總電池反應式：

　　[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(guò)渡到熔融鹽，不少人無(wú)法適應，當年高考失分也很?chē)乐�。其�?shí)，我們只要從最基本的一點(diǎn)-燃料電池分析，其總電池反應式應為：2CO+O2=2CO2，然后逆向思考正極反應式-應為總反應式減去負極反應式，就可得出結果：O2+2CO2+4e-=2CO32-。

　　[例2]普通干電池中裝有二氧化錳和其它物質(zhì)，二氧化錳的作用是()

　　A.和正極作用把碳變成CO2

　　B.把正極附近生成的H2氧化成水

　　C.電池中發(fā)生化學(xué)反應的催化劑

　　D.和負極作用，將鋅變成鋅離子Zn2+

　　[解析]鋅錳干電池的負極材料是鋅，故負極反應是Zn-2e-=Zn2+。正極導電材料是石墨棒。兩極間為MnO2、NH4Cl、ZnCl2的糊狀物。正極NH4+發(fā)生還原反應生成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(chēng)為正極的去極劑，使正極附近生成的H2氧化為水。正極反應：

　　2MnO2+2NH4++2e-==Mn2O3+2NH3+H2O

　　電池總反應為：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O

　　本題答案為B。

　　[例3]將0.lmol?醋酸溶液加水稀釋?zhuān)�下列說(shuō)法正確的是()

　　A.溶液中c(H+)和c(OH-)都減小B.溶液中c(H+)增大

　　C.醋酸電離平衡向左移動(dòng)D.溶液的pH增大

　　[解析]答案為D。

　　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知識，要用到化學(xué)平衡移動(dòng)原理。要注意酸溶液稀釋時(shí)，溶液的c(OH-)增大，同樣堿溶液稀釋時(shí)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，則下列說(shuō)法中正確的是()

　　A.在Na2A、NaHA兩溶液中，離子種類(lèi)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C。

　　主要考查電離平衡、鹽類(lèi)水解等理論知識。弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類(lèi)的水解平衡都會(huì )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(lèi)水解平衡理論知識，可以較好地區分學(xué)生對相關(guān)理論內容的理解水平。

　　根據題給條件可判斷，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(lèi)數肯定相同。在Na2A溶液中，由于A(yíng)2-水解，陰離子總數增加，在NaHA溶液中由于HA-水解陰離子總數要減小，所以?xún)扇芤褐嘘庪x子總數前者多。任何溶液中，陽(yáng)離子所帶正電荷總數跟陰離子所帶負電荷總數必定相等。所以，在Na2A溶液中H+濃度小于OH-離子濃度。

　　[例5]剪長(cháng)約6cm、寬2cm的銅片、鋁片各一片，分別用接線(xiàn)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“+”、“-”端相連接，電流表指針調到中間位置。取兩個(gè)50mL的小燒杯，在一個(gè)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(wèn)題：

　　(1)兩電極同時(shí)插入稀硫酸中，電流表指針偏向(填“鋁”或“銅”)極，鋁片上電極反應式為;

　　(2)兩電極同時(shí)插入濃硝酸時(shí)，電流表指針偏向(填“鋁”或“銅”)極，此時(shí)鋁是(填“正”或“負”)極，鋁片上電極反應式為。

　　[解析]電極的確定依賴(lài)于具體的電極反應，在這個(gè)問(wèn)題上，學(xué)生易受思維定勢的影響，以為金屬越活潑，便一定是負極，殊不知，在濃硝酸中，Al表面產(chǎn)生了鈍化，發(fā)生反應的是Cu。因此，當Al、Cu同時(shí)插入稀硫酸時(shí)，電流表指針偏向Al。(電流方向從正極到負極)。電極反應式為：Al-3e-=Al3+。而當Al、Cu同時(shí)插入濃硝酸時(shí)，電流表指針偏向Cu，Al作正極，且電極反應式為：NO3-+4H++3e-=NO+2H2O。

　　[預測與訓練]

　　1.0.100mol?L-1的Na2S的溶液中，下列關(guān)系不正確的是()

　　A.c(H2S)+c(HS-)+c(S2-)=0.1B.c(Na+)+c(H+)=2c(S2-)+c(HS-)+c(OH-)

　　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晶體，測得[Na+]與[CH3COO-]幾乎相等，則原溶液可能是()

　　A.HCl溶液B.NaOH溶液C.KCl溶液D.KOH溶液

　　3.已知同溫同濃度時(shí)①H2CO3比H2S電離度大，②H2S比HCO3-電離度大，則下列反應不正確的是()

　　(A)Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS

　　(B)Na2S+H2O+CO2=NaHS+NaHCO3

　　(C)2NaHCO3+H2S=Na2S+2H2O+2CO2

　　(D)2NaHS+H2O+CO2=Na2CO3+2H2S

　　4.將0.03molCl2緩緩通入含0.02molH2SO3和0.02molHBr的混和溶液中，在此過(guò)程中，溶液中的[H+]與Cl2用量的關(guān)系示意圖是(溶液的體積不變)()

　　ABCD

　　5.下列操作中，能使電離平衡H2OH++OH-，向右移動(dòng)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)將水加熱到100℃，使pH=6

　　6.要使水的電離平衡向右移動(dòng)，且使pH<7，可采取的措施是()

　　A加少量NaOHB加少量NH4ClC加少量鹽酸D加熱

　　7.在室溫下，0.1mol/L100ml的醋酸溶液中，欲使其溶液的pH減小，但又要使醋酸電離度減少，應采取()

　　A加入少量CH3COONa固體B通入少量氯化氫氣體

　　C提高溫度D加入少量純醋酸

　　8.下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是()

　　A.a電極是負極

　　B.b電極的電極反應為：4OH-—4e-=2H2O+O2↑

　　C.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源

　　D.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jì)Σ卦陔姵貎鹊男滦桶l(fā)電裝置

　　9.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應用。右圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a;X、Y是兩電極板，通過(guò)導線(xiàn)與直流電源相連�；卮鹨韵聠�(wèn)題：

　　(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則

　�、匐娊獬刂蠿極上的電極反應式為。在X極附近觀(guān)察到的現象是。

　�、赮電極的電極反應式為,檢驗該電極反應產(chǎn)物的方法是。

　　(2)如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則

　�、賆的電極材料是，電極反應式為。

　�、赮電極的材料是,電極反應式為。

　　(說(shuō)明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應不必寫(xiě)出)

　　10.某種胃藥片的制酸劑為碳酸鈣，其中所含的制酸劑質(zhì)量的測定如下：

　�、傩枧渲�0.1mol?L-1的鹽酸和0.1mol?L-1的氫氧化鈉溶液;

　�、诿看稳∫涣�(藥片質(zhì)量均相同)0.2g的此胃藥片，磨碎后加入20.00mL蒸餾水;

　�、垡苑犹獮橹甘緞�，用0.1mol?L-1的氫氧化鈉溶液滴定，需用去VmL達滴定終點(diǎn);

　�、芗尤�25.00mL0.1mol?L-1的鹽酸溶液。

　　(1)寫(xiě)出實(shí)驗過(guò)程的步驟(寫(xiě)編號順序)______________。

　　(2)下圖所示的儀器中配制0.1mol?L-1鹽酸溶液和0.1mol?L-1氫氧化鈉溶液肯定不需要的儀器是(填序號)_________，配制上述溶液還需要的玻璃儀器是(填儀器名稱(chēng))__________。

　　(3)配制上述溶液應選用的容量瓶的規格是(填字母)__________________。

　　(A)50mL、50mL(B)100mL、100mL

　　(C)100mL、150mL(D)250mL、250mL

　　(4)寫(xiě)出有關(guān)的化學(xué)方程式_____________________________。

　　(5)胃藥中含碳酸鈣的質(zhì)量是________。

　　11.將0.05mol/L的鹽酸溶液和未知濃度的NaOH溶液以1︰2的體積比混和，所得溶液的pH=12，用上述NaOH溶液滴定pH=3的某一元弱酸溶液20mL，達到終點(diǎn)時(shí)消耗NaOH溶液12.5mL，試求：

　　(1)NaOH溶液的物質(zhì)的量的濃度;

　　(2)此一元弱酸的物質(zhì)的量的濃度;

　　[參考答案]

　　1D。2D。3CD。4A。5B。6BD。76B。8B。

　　9.(1)①2H++2e-=H2↑放出氣體，溶液變紅。

　�、�2Cl--2e-=Cl2↑把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍色。

　　(2)①純銅Cu2++2e-=Cu②粗銅Cu-2e-=Cu2+

　　10.(1)這一問(wèn)主要是為了考查學(xué)生對中和滴定實(shí)驗過(guò)程的理解和掌握情況而設問(wèn)的。為了保證所得滴定結果的準確度，同一樣品溶液要重復滴定2次以上。所以操作步驟應為：①②④③②④③(或②①④③②④③)。

　　但有好多學(xué)生沒(méi)有想到要重復滴定一次，回答成①②④③。

　　(2)第(2)問(wèn)的回答也是要從中和滴定實(shí)驗操作過(guò)程去聯(lián)想回憶。答案為：A、C;玻璃棒、燒杯。

　　(3)要滴定2次以上，所以樣品溶液的總體積應超過(guò)75mL，應選B。

　　(4)CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2OHCl+NaOH=NaCl+H2O

　　11.(1)0.04mol/L(2)0.025mol/L(3)4.0%