第二节水的电离和溶液的pH值.docx

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第二节水的电离和溶液的pH值

第二节水的电离和溶液的pH值

1、水是极弱的电解质，原因能发生自电离H2O+H2O

H3O++OH－简写成H2O

H++OH－，与其它弱电解质一样，其电离程度大小受温度及酸、碱、盐等影响。

2、水的离子积——纯水及电解质稀溶液中（c≤1mol·L－1）有c（OH－）·c（H+）=Kw，Kw只受温度影响，常温时（25℃）Kw=1×10－14，温度升高，水的电离程度增大。

Kw亦增大，100℃，Kw=1×10－12。

计算题记牢公式c（OH－）·c（H+）=Kw计算时看是否是常温，不是常温要看该温度下的Kw值

1．

（1）恒温下，向pH=6的蒸馏水中加入2.3g金属钠，充分反应后，再加蒸馏水稀释到1L，所得溶液的pH=。

（2）向pH=6的CH3COOH和c（H+）=10－6mol·L－1的稀盐酸中分别投入大小、质量相同的金属钠，反应刚开始时，产生H2的速率前者与后者相比是（填选项序号）。

A．一样快B．前者快C．后者快D．无法比较

2．常温下，在0.1mol·L－1CH3COOH溶液中，水的离子积是（）

A．1×10－14B．1×10－13.C．1.32×10－14D．1.32×10－15.

3．25℃时，pH=2的HCl溶液中，由水电离出的H＋浓度是（）.

A．1×10－7mol·L－1B．1×10－12mol·L－1.

C．1×10－2mol·L－1D．1×10－14mol·L－1.

4．在25℃时，某稀溶液中由水电离产生的[H+]=10-13mol/L。

有关该溶液的叙述正确的是（）

A．该溶液一定呈酸性B．该溶液一定呈碱性

C．该溶液的pH值可能为1D．该溶液的pH值可能为13

5．90℃时水的离子积KW＝3.8×10－13，该温度时纯水的pH（）

A．等于7B．介于6～7之间.C．大于7D．无法确定

3、溶液的pH

（1）表示方法：

pH=（适用范围：

稀溶液）

（2）测定方法：

、、

酸碱指示剂：

一般选用、

名称

变色范围/颜色

变色范围/颜色

变色范围/颜色

石蕊

酚酞

甲基橙

1．下列溶液一定是碱性的是（）

A．溶液中c（OH－）＞c（H＋）.B．滴加甲基橙后溶液显红色.

C．溶液中含有OH－.D．滴加甲基橙后溶液显黄色

2．下列溶液肯定是酸性的是（）

A．含H+的溶液B．加酚酞显无色的溶液

C．pH<7的溶液D．[OH-]<[H+]的溶液

4、有关pH计算的解题规律

（1）单一溶液的pH计算

强酸溶液，如HnA，设浓度为cmol·L－1，则

c（H+）=ncmol·L－1，pH=—lg{c（H+）}=—lgnc

强碱溶液，如B（OH）n，设浓度为cmol·L－1，则

c（H+）=10—14/ncmol·L－1，pH=—lg{c（H+）}=14+lgnc

（2）酸碱混合pH计算

适用于两种强酸混合c（H+）混=[c（H+）1V1+c（H+）2V2]/（V1+V2）。

适用于两种强碱混合c（OH—）混=[c（OH—）1V1+c（OH—）2V2]/（V1+V2）

适用于酸碱混合，一者过量时：

c（OH—）混|c（H+）酸V酸—c（OH—）碱V碱|

c（H+）混V酸+V碱

说明：

若两种强酸（pH之差大于2）等体积混合，混合液pH=pH小+0.3

若两种强碱（pH之差大于2）等体积混合，混合液pH=pH大—0.3

恰好完全反应，则c（H+）酸V酸=c（OH—）碱V碱

1．pH=13的强碱溶液与pH=2的强酸溶液混合，所得溶液的pH=11，则强碱与强酸的体积比是（）.

A．11∶1B．9∶1C．1∶11D．1∶9.

2．25℃时，将pH=x的H2SO4溶液与pH=y的NaOH溶液按体积比1:

100混合，反应后所得溶液pH=7。

若x=y/3，则x值为（）

A．2B．3C．4D．5

3．有一pH=12的NaOH溶液100mL，欲使它的pH降为11。

（1）如果加入蒸馏水，就加入________mL

（2）如果加入pH=10的NaOH溶液，应加入_________mL

（3）如果加入0.008mol/LHCl溶液，应加入__________mL

5、强酸（强碱）、弱酸（弱碱）加水稀释后的pH的计算

（1）强酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH=a+n

（2）弱酸pH=a，加水稀释10n倍，则pH

（3）强碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH=b—n

（4）弱碱pH=b，加水稀释10n倍，则pH>b—n

（5）酸碱溶液无限稀释时，pH只能约等于或接近于7，酸的pH不能>7，碱的pH不能<7

因为：

常温下弱酸（弱碱）用水稀释，当弱酸（弱碱）电离的H+（OH—）浓度小于10—6mol·L－1时，计算稀释液的pH值，不能忽略水的电离。

例：

将pH＝6的CH3COOH溶液加水稀释1000倍后，溶液中的（）

A．pH＝9B．c（OH－）≈10－5mol·L－1.

C．pH≈7D．c（OH－）≈10－7mol·L－1.

离子结合而以不同的形式存在，但其总量相同，

练习：

1．写出下列溶液中的三种守衡关系。

（1）碳酸钠

电荷守恒：

物料守恒：

质子守恒：

（2）硫化钾

电荷守恒：

物料守恒：

质子守恒：

（3）磷酸钠

电荷守恒：

物料守恒：

质子守恒：

2．某二元酸（化学式用H2B表示）在水中的电离方程式是：

H2BH++HB–，HB–

H++B2–。

回答下列问题：

（1）Na2B溶液显_________（填“酸性”，“中性”，或“碱性”）。

理由是__________________________________（用离子方程式表示）。

（2）在0.1mol/L的Na2B溶液中，下列粒子浓度关系式正确的是__________。

A、c（B2–）+c（HB–）+c（H2B）=0.1mol/L

B、c（Na+）+c（OH–）=c（H+）+c（HB–）

C、c（Na+）+c（H+）=c（OH–）+c（HB–）+2c（B2–）

D、c（Na+）=2c（B2–）+2c（HB–）

3．0.1mol/L的Na2S溶液中，有关粒子的浓度大小关系正确的是

（A）c（Na+）+c（H+）=c（S2—）+c（HS—）+c（OH—）

（B）c（Na+）+c（H+）=2c（S2—）+c（HS—）+c（OH—）

（C）c（Na+）=2c（S2—）+2c（HS—）+2c（H2S）

（D）c（Na+）=2c（S2—）+2c（HS—）+2c（H2S）

4．在常温下，将等体积的盐酸和氨水混和后，所得溶液的pH=7，则下列说法正确的是

（A）原来盐酸的物质的量浓度等于氨不的物质的量浓度

（B）所得溶液中c（NH4+）=c（Cl—）

（C）所得溶液中c（NH4+）+c（H+）=c（Cl—）

（D）所得溶液中c（NH4+）+c（NH3·H2O）=c（Cl—）

第二节化学电源

【知识要点】

化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。

1、一次电池（又称干电池）

如：

普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。

（1）碱性锌锰电池，电解质是KOH，其电极反应：

负极（Zn）：

正极（MnO2）：

总反应：

（2）锌银电池的负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH，其电极总反应如下：

Zn+Ag2O=ZnO+2Ag

则：

负极（）：

正极（）：

2、二次电池（又称充电电池或蓄电池）

如：

铅蓄电池。

反应方程式如下式：

Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）

2PbSO4（s）+2H2O（l）

①其放电电极反应：

负极（）：

正极（）：

②其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应：

（电化学上规定：

发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极）

阴极：

阳极：

3、燃料电池

燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。

它与一般的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。

如：

氢氧燃料电池。

①酸性介质时，电极反应：

负极：

正极：

总反应：

②碱性介质时，电极反应：

负极：

正极：

总反应：

除H2外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧气外，空气中的氧气也可作氧化剂。

练习、新型燃料电池，甲烷、氧气及KOH电解质溶液，用Pt作两个电极，写出两个电极的电极反应式和总反应式。

【巩固练习】

1．废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物质是（）

A．锌B．汞C．石墨D．二氧化锰

2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C．两烧杯中溶液的pH均增大

D．产生气泡的速度甲比乙慢

3．下列各变化中属于原电池反应的是（）

A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层

B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化

C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层

D．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜

4．埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀的速度最慢的是（）

A．在潮湿疏松透气的土壤中B．在干燥致密不透气的土壤中

C．在含铁元素较多的酸性土壤中D．在含碳粒较多，潮湿透气的土壤中

5．下列说法不正确的是（）

A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B．原电池中两电极只能是活泼性不同的金属

C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快

6．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。

若a、b相连时a为负极；c、d相连时电流由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡；b、d相连时b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱为（）

A．a＞b＞c＞dB．a＞c＞d＞b

C．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞a

8．据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。

其电池反应为：

2CH3OH+3O2+4OH—2CO32—+6H2O，则下列说法错误的是（）

A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

B．充电时电解质溶液的pH逐渐增大

C．放电时负极的电极反应为：

CH3OH－6e－＋8OH－＝CO32—+6H2O

D．充电时每生成1molCH3OH转移6mol电子

7．某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。

放电时的电池反应为：

Li+LiMn2O4==Li2Mn2O4。

下列说法正确的是（）

A．放电时，LiMn2O4发生还原反应

B．放电时，正极反应为：

Li++LiMn2O4+e-==Li2Mn2O4

C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应

D．充电时，阳极反应为：

Li++e-==Li

9．镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：

Cd（OH）2+2Ni（OH）2Cd+2NiO（OH）+2H2O

由此可知，该电池放电时的负极材料是（）

A．Cd（OH）2B．Ni（OH）2C．CdD．NiO（OH）

10．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为

下列叙述不正确的是

A．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化

B．充电时阳极反应为：

Fe（OH）3—3e—+5OH—=FeO

+4H2O

C．放电时负极反应为：

Zn—2e—+2OH—=Zn（OH）2

D．放电时正极附近溶液的碱性增强

11．已知反应AsO43－+2I－+2H+

AsO33－+I2+H2O是可逆反应．设计如图装置，进行下述操作：

（Ⅰ）向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表指针偏转；

（Ⅱ）若改往（B）烧杯中滴加40％NaOH溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转．试回答：

（1）两次操作过程中指针为什么会发生偏转?

答：

。

（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反?

试用平衡移动原理解释此现象．

答：

（3）（Ⅰ）操作过程中C1棒上发生的反应为。

（4）（Ⅱ）操作过程中C2棒上发生的反应为。

第三节电解池

一、电解原理

1、试验探究

如图所示：

与电源正极相连的电极叫极，

与电源负极相连的电极叫极。

若烧杯中的液体为CuCl2溶液，合上电源开关，

能否看到小灯泡发光？

。

给CuCl2溶液通电时现象：

阴极上，

经检验该物质是。

阳极上：

，

经检验该物质是。

两支电极上发生的反应为：

阳极：

。

反应类型：

反应。

阴极：

。

反应类型：

反应。

总反应式：

。

过程分析：

CuCl2溶液能导电是因为存在，通电后这些自由移动的离子，在电场作用下作移动，根据相互吸引的原理，带负电的氯离子向极移动，在阳极，氯离子失去电子被为氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出，带正电的铜离子向极移动，在阴极铜离子获得电子被成铜原子，覆盖在阴极上。

2、电解：

使电流通过溶液而在阴、阳两极引起的过程。

所用电流一般为直流电还是交流电较好？

！

该过程中能转化为能！

这是一个物理过程还是一个化学过程？

过程！

显然：

电解质溶液的导电过程就是的过程。

3、电解池：

将能转化为能的装置。

构成电解池的条件：

①②

③④

判断下列装置是否属于电解池：

4、原电池与电解池的比较

装置类别

原电池

电解池

举例（图）

电极名称

反应类型

能量转变

反应是否自发进行

在CuCl2的电解池装置中，电子流动方向从电源的极沿着导线到达极，从极沿着导线回到电源的极。

在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢？

。

溶液中的在电场作用下到达阴极，得到从电源负极流出的电子；溶液中的在电场作用下到达阳极，失去了电子流向电源的正极。

就是说：

在电解质溶液中依靠的定向移动而形成闭合回路的。

对CuCl2溶液而言，溶液中是否只有Cu2+和Cl－两种离子呢？

。

水电离出少量的H＋和OH－－在电场作用下是否也要做定向移动呢？

。

通电时，溶液中的两种离子都要向阴极移动，都要向阳极移动。

5、放电顺序

阴极上：

由于阴极上要电子，不管阴极材料是金属还是石墨，此时都不能得电子，因此只能是溶液中的得电子。

阳离子氧化性越强就越得电子。

因此阴极上氧化性强的离子得电子。

金属越不活泼，对应阳离子氧化性越，越得电子。

由此根据金属活动顺序表，分析下列离子得电子能力的强弱：

金属活动顺序表

Ag+Cu2+H+（酸）Pb2+Fe2+Zn2+H+（水）Al3＋…

严格讲：

离子的放电能力与其浓度也有一定的关系，如酸溶液中：

c[H+（酸）]>c[H+（水）]，因而放电能力>。

但在中学范围内一般不考虑上述金属离子浓度对其放电能力的影响。

、、、、、等活泼金属阳离子在水溶液中电解时不得电子。

小结：

质量增加，或有氢气产生的电极一定是极。

阳极上：

电解池中阳极上要电子，而与溶液中的都可失电子，因此阳极上的电极反应与有关。

由于一般的比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是失去电子。

而阳极如果用石墨或金属铂（Pt）等难失电子的物质做惰性电极时，则是溶液中失去电子。

阴离子还原性越强就越失去电子。

根据非金属性的强弱，分析下列离子失电子能力的强弱：

S2－I－Br－Cl－OH－（水或碱）最高价含氧酸根离子F－。

从CuCl2溶液的电解产物可知：

的失电子能力比强。

而氟原子的得电子能力很，因而F－失电子能力最。

研究表明：

OH－的失电子能力比最高价含氧酸根离子强：

4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O

、等阴离子在水溶液中电解时不失电子。

注意：

放电顺序这个考点不难，但要细心，极易出错。

要能根据放电顺序判断阴、阳极产物，如果是惰性电极则直接考虑溶液中离子的放电顺序。

如果阳极是较活泼金属，那一定要能想起：

一般的比阴离子更容易失去电子，因此如果用一般的金属材料做阳极，电解时阳极上是失去电子。

练习：

一、用惰性电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题（注意得失电子的顺序）

1、CuCl2阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

电解对象：

，要把电解质溶液复原，加。

2、HCl:

阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

电解对象：

，要把电解质溶液复原，加。

小结：

经过总方程式发现以上两个电解池反应的电解对象都是，这一类电解反应称

为电解电解质型

3、NaCl阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

电解对象：

，要把电解质溶液复原，加。

小结：

经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是，这一类电解反应称为放H2生碱型。

4、CuSO4阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度

总方程式：

电解质浓度，pH

电解对象：

，要把电解质溶液复原，加。

小结：

经过总方程式发现该电解池反应的电解对象是，这一类电解反应称为放O2生酸型。

5、NaOH:

阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

6、H2SO4:

阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

7、Na2SO4:

阴极：

阳极

总方程式：

电解质浓度，pH

小结：

经过总方程式发现以上三个电解池反应的电解对象都是，要把电解质溶液复原，加。

这一类电解反应称为电解水型。

4、电极方程式的书写

①标出电极名称—阴极或阳极

②写出电极方程式：

阳极：

；反应类型：

反应。

阴极：

；反应类型：

反应。

阴、阳两极中得、失电子的总数要，每一极上都要满足和守恒，总方程式可根据阴、阳两极的物质变化写出。

二、用铜电极电解下列电解质溶液，请你分析下列问题（注意得失电子的顺序）

1、H2SO4:

阴极：

阳极

总方程式：

2、ZnSO4:

阴极：

阳极

总方程式：

3、CuSO4阴极：

阳极

总方程式：

发散：

1、在电解水实验中，常加入一定量的NaOH溶液和H2SO4溶液，对电解水的现象和结果有无影响？

。

为何加入一定量的NaOH溶液和H2SO4液？

。

能否改为加入HCl溶液？

。

能否把阴极上的石墨改为Fe？

。

能否把阳极上的石墨改为Fe？

。

2、能否设计一个装置，使反应：

Cu＋H2SO4＝CuSO4＋H2↑能够进行？

二、电解原理的应用：

1、氯碱工业：

电解制、和。

电极反应方程式：

阳极：

阴极：

总方程式

该电解池中阳极用电极（金属、惰性）

2、电镀：

电镀时，通常把作阴极，把作阳极，

用含有作电镀液。

3、铜的精炼

电解时，通常把作阴极，把作阳极，

用含有作电镀液。

粗铜中的多数杂质沉积在电解槽底部，形成

4、电冶金

对于、、、这样活泼的金属，工业上用电解法冶炼。

工业上用电解的方法制取金属钠，方程式

工业上用电解的方法制取金属镁，方程式

工业上用电解的方法制取金属铝，方程式

练习：

电解原理在化学工业中有广泛应用。

右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则

①电解池中X极上的电极反应式为。

在X极附近观察到的现象是。

②Y电极上的电极反应式为，检验该电极反应产物的方法是。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则

①X电极的材料是，电极反应式是。

②Y电极的材料是，电极反应式是。

（说明：

杂质发生的电极反应不必写出）

第四节金属的电化学腐蚀与防护

一、金属的电化学腐蚀

1、金属的腐蚀是金属与周围的气体或者液体物质发生而引起损耗的现象。

一般可分为腐蚀和腐蚀。

化学腐蚀：

金属与接触到的干燥气体（如、、等）或非电解质液体（如）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。

如：

钢管被原油中的腐蚀，温度越高，化学腐蚀越。

电化学腐蚀：

不纯的金属跟电解质溶液接触时。

会发生反应，的金属失去电子而被。

如在潮湿的空气中生锈。

两种腐蚀往往发生，但腐蚀更普遍，速度更快，危害更严重。

2、化学腐蚀与电化学腐蚀的共同点和不同点：

电化腐蚀

化学腐蚀

条件

不纯金属或合金与接触

与直接接触

有无电流产生

本质

较活泼的金属被氧化

金属被氧化

3、电化学腐蚀（以钢铁为例）

（1）析氢腐蚀（酸性较强的溶液）

负极:

正极:

总方程式：

（2）吸氧腐蚀（中性或弱酸性溶液）

负极:

正极:

总方程式：

离子方程式：

Fe2++2OH-=Fe（OH）2

Fe（OH）2继续与空气中的氧气作用：

铁锈的主要成分是，阻止钢铁继续腐蚀。

（能、不能）

3、影响金属腐蚀快慢的因素

本性：

（1）金属的活动性：

金属越，越容易被腐蚀

（2）纯度：

不纯的金属比纯金属跟腐蚀，如纯铁比钢腐蚀。

（难、易）

电化学腐蚀：

两电极活动性差别越大，氧化还原反应速率越，活泼金属被腐蚀得越快。

（3）氧化膜：

如果金属被氧化形成致密的氧化膜，那么会保护内层金属，如、

如果金属被氧化形成疏松的氧化膜，那么不会保护内层金属，如

外因：

介质：

环境（腐蚀性气体，电解质溶液）

练习：

1、如右图所示，铁处于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种不同的环境中，铁被腐蚀的速率由大到小的顺序是（填序号）。

2、下列各情况，