高考化学电解质_高考化学电解质溶液离子平衡

2024-05-20 17:24:04

离子浓度大小比较策略

电解质溶液中离子浓度大小比较问题,是高考的“热点”之一.多年来全国各地高考化学试卷都涉及这部分内容.如何高效地解答此类问题,建议采取如下学习策略.

一、理清一条思路,掌握分析方法

2、要养成认真、细致、严谨的解题习惯,在形成正确解题思路的基础上学会常规分析方法,例如：关键性离子定位法、守恒判断法、淘汰法、整体思维法等.

二、熟悉二大理论,构建思维基点

1、电离（即电离理论）

①弱电解质的电离是微弱的,电离产生的微粒都非常少,同时还要考虑水的电离,如氨水溶液中：

C（NH3·H2O）＞C（OH）－＞C（NH4－）

②多元弱酸的电离是分步进行的,其主要是第一级电离.如在H2S溶液中：

C（H2S）＞C（H＋）＞C（HS－）＞C（S2－）

2、水解（即水解理论）

①弱离子的水解损失是微量的（双水解除外）,但由于水的电离,故水解后酸性溶液中C（H＋）或碱性溶液中C(OH-)总是大于水解产生的弱电解质溶液的浓度.如NH4Cl溶液中：C（Cl－）＞C（NH4＋）＞C（H＋）＞C（NH3·H2O）

②多元弱酸根离子的水解是分步进行的,其主要是第一步水解,如在Na2CO3溶液中：

C（CO32－）＞C（HCO3－）＞C（H2CO3）

三、把握三种守恒,明确等量关系

以0.1mol/NaHCO3溶液为例,溶液中的大量离子：Na+、HCO3－；微量离子：OH－、CO32－、H＋；大量分子：H2O；微量分子：H2CO3.

1、电荷守恒：电解质溶液中所有阳离子所带有的正电荷数与所有阴离子所带的负电荷数相等.n(Na＋)＋n（H＋）＝n(HCO3－)+2n(CO32－)＋n（OH－）,推出：C（Na+）+C(H+)=C(HCO3－)+2C(CO32－)+C(OH-).

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,但离子或分子中某特定元素的原子总数是不会改变的.如NaHCO3溶液中n(Na+):n（C）=1:1,推出：C（Na+）=C(HCO3-)+C(CO32-)+C(H2CO3).

3、质子守恒：由水电离出的C（H＋）水＝C（OH－）水,得质子守恒关系为：

C（OH－）＝C（H＋）＋C（HCO3－）＋2C（H2CO3）（也可通过电荷守恒和物料守恒推导）.

四、辨析四类试题,强化知识迁移

1、单一电解质溶液中微粒浓度的相对大小比较

①弱酸或弱碱溶液

[例1]在0.1mol/L的NH3·H2O溶液中,下列关系正确的是（　　　）

A、[NH3·H2O]>[OH-]>[NH4+]>[H+]

B、[NH4+]> [NH3·H2O]>[OH-]>[H+]

C、[NH3·H2O]>[NH4+]=[OH-]>[H+]

D、[NH3·H2O]>[NH4+]> [H+]> [OH-]

解析：NH3·H2O是一元弱碱,在水溶液中少部分发生电离（NH3·H2O　　　NH4++OH-）,所以[ NH3·H2O]必大于[NH4+]和[OH-].因为[OH－]＝[H+]+[NH4+],所以[OH-]>[NH4+],综合起来,[NH3·H2O]>[OH-]>[NH4+]>[H+],答案为A.

②会水解的盐溶液

[例2]关于小苏打水溶液的表述正确的是（　　　）

A、C（Na+）=C(HCO3-)+C(CO32-)+C(H2CO3)

B、C（Na+）+C(H+)=C(HCO3-)+C(CO32-)+C(OH-)

C、HCO3－的电离程度大小于HCO3－的水解程度

D、存在的电离有：NaHCO3＝Na＋＋HCO3－,HCO3－=H＋＋CO32－,H2O=H＋＋OH－.

解析：NaHCO3溶液中存在：NaHCO3=Na++4CO3-,HCO3-　　H++CO32-,HCO3-+H2O　　H2CO3＋OH－,H2O　　H＋＋OH－.根据电荷守恒有：C（Na+）+C(H+)=C(HCO3-)+2C(CO32-)+C(OH-),B错误；NaHCO3溶液显碱性,故HCO3－的水解程度大于HCO3-的电离程度, C错误；A符合物料守恒, A正确.答案为AD.

2、酸与碱混合后溶液中微粒浓度的相对大小比较

①物质的量浓度相等的强酸（弱酸）与弱碱（强碱）等体积混合

[例3]0.1mol/LHF溶液和0.1mol/LNaOH溶液等体积混合,离子浓度的关系正确的是（　　　）

A、C（F－）＞C（Na+）>C(OH-)>C(H+)

B、C（Na+）>C（F－）＞C(OH-)>C(H+)

C、C（Na+）>（F－）＞C(H+)>C(OH-)

D、C（Na+）＝（F－）＞C(OH-)＝C(H+)

解析：题中HF与NaOH恰好完全反应生成NaF和H2O,相当于单一的强碱弱酸盐溶液,故选B.

②C（H＋）＝C（OH－）的强酸（弱酸）与弱碱（强碱）等体积混合

[例4]常温下,将PH＝2的盐酸与PH＝12的氨水等体积混合后,离子浓度的关系正确的是（　　　）

A、C（Cl-）>C(NH4+)>C(H+)>C(OH-)

B、C(NH4+)>C（Cl-）> C(H+)>C(OH-)

C、C（Cl-）=C(NH4+)>C(H+)=C(OH-)

D、C(NH4+)>C（Cl-）>C(OH-)>C(H+)

解析：两溶液的C（H＋）＝C（OH－）,而氨水是弱碱,其物质的量浓度远大于盐酸浓度,两者混合后,氨水大大过量,应为氨水和氯化铵的混合溶液,且氨水的电离大于铵离子的水解,即C（OH－）＞C（H＋）,C（NH4＋）＞C（Cl－）.答案为D.

③强酸（弱酸）与弱碱（强碱）非等物质的量混合

[例5]0.2mol/LHCN溶液和0.1mol/LNaOH溶液等体积混合后,混合溶液呈碱性,则下列关系正确的是（　　　）

A、C（HCN）＜C（CN－

B、C（Na+）>C(CN-)

C、C（HCN）－C（CN－）＝C（OH－）

D、C（HCN）＋C（CN－）＝0.1mol/L

解析：两者反应后应为0.05mol/L的HCN和0.05mol/L的NaCN的混合溶液.由电荷守恒可得：C（H＋）＋C（Na＋）＝C（CN－）＋C（OH－）,因溶液呈碱性[C（OH－）＞C（H＋）],则C（Na+>C(CN-),B正确；由物料守恒可得：C（HCN）＋C（CN－）＝0.1mol/L,D正确,答案为BD.

3、酸（或碱）与盐混合后溶液中微粒浓度的相对大小比较

①强酸（强碱）与强碱弱酸盐（强酸弱碱盐）混合

[例6]将20ml0.3mol/LNH4Cl溶液与20ml0.1mol/LBa(OH)2溶液混合,则混合溶液中各离子浓度的大小顺序是（　　　）

　 A、C（Cl-）>C(Ba2+)>C(OH-)>C(NH4+)

B、C（Cl-）>C(NH4+)>C(Ba2+)>C(OH-)

C、C(Ba2+)>C（Cl-）> C(OH-)>C(NH4+)

D、C（Cl-）>C(OH-)>C(NH4+)>C(Ba2+)

解析：两者混合后得到的是0.05mol/LBaCl2·0.1mol/LNH3·H2O和0.05mol/LNH4Cl的混和溶液,由于NH3·H2O的电离程度大于NH4＋的水解程度,所以C（Cl-）>C(NH4+)>C(Ba2+)>C(OH-).答案为B.

②弱酸（弱碱）与强碱弱酸盐（强酸弱碱盐）混合

[例7]某同学测得物质的量浓度均为0.01mol/LCH3COOH和CH3COONa混合溶液呈酸性后,得出了关系,你认为其中不正确的是（　　　）

A、C（CH3COO－）＞C（CH3COOH）

B、C（CH3COO－）＞C（Na+）>C(H+)>C(OH-)

C、C（Na+）=C(CH3COO-)=0.01mol/L

D、C（CH3COOH）＋C（CH3COO－）＝0.02mol/L

解析：CH3COOH和CH3COONa混合溶液呈酸性,说明CH3COOH电离程度大于CH3COONa的水解程度,故有C（CH3COO－）＞C（CH3COOH）,C（CH3COO－）＞C（Na+）>C(H+)>C(OH-),A、B正确；根据物料守恒可知C（CH3OOH）+C(CH3COO-)=0.02mol/L,D正确.答案为C.

4、正盐与酸式盐混合溶液中微粒浓度的相对大小比较

[例8]标准状况下,向100ml6mol/L的KOH溶液中缓缓通入8.96LCO2气体,充分反应（假设CO2全部被KOH溶液吸收）后,溶液中离子浓度大小排列顺序正确的是（　　　）

A、C（K＋）＞C（HCO3－）＞C（CO32－）＞C（OH－）＞C（H＋）

B、C（K＋）＞C（CO32－）＞C（HCO3－）＞C（OH－）＞C（H＋）

C、（K＋）＞C（CO32－）＝C（HCO3－）＞C（OH－）＞C（H＋）

D、（K＋）＞C（HCO3－）＞C（OH－）＞C（CO32－）＞C（H＋）

解析：n(KOH)=0.6mol,n(CO2)=0.4mol,设K2CO3为xmol,KHCO3为ymol,则：2x+y=0.6, x+y=0.4, 即x=0.2,y=0.2,反应后O　0.2molK2CO3和KHCO3的混合溶液,因为CO32－水解程度大于HCO3－,所以C（HCO3－）＞C（CO32－）＞C（OH－）＞C（H＋）.答案为A.

原电池是可以通过氧化还原反应而产生电流的装置，也可以说是把化学能转变成电能的装置。这次我在这里给大家整理了高考化学原电池知识点归纳，供大家阅读参考。

高考化学原电池知识点归纳

原电池正负极的判断方法

原电池工作原理

高考化学原电池知识点归纳

一、原电池的原理

1.构成原电池的四个条件(以铜锌原电池为例)

①活拨性不同的两个电极 ②电解质溶液 ③自发的氧化还原反应 ④形成闭合回路

2.原电池正负极的确定

①活拨性较强的金属作负极，活拨性弱的金属或非金属作正极。

②负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应

③外电路由金属等导电。在外电路中电子由负极流入正极

④内电路由电解液导电。在内电路中阳离子移向正极，阴离子会移向负极区。

Cu-Zn原电池：负极: Zn-2e=Zn2+ 正极：2H+ +2e=H2↑ 总反应：Zn +2H+=Zn2+ +H2↑

氢氧燃料电池，分别以OH和H2SO4作电解质的电极反应如下：

碱作电解质：负极：H2—2e-+2OH-=2 H2O 正极：O2+4e-+2 H2O=4OH-

酸作电解质：负极：H2—2e-=2H+ 正极：O2+4e-+4H+=2 H2O

总反应都是：2H2+ O2=2 H2O

二、电解池的原理

1.构成电解池的四个条件(以NaCl的电解为例)

①构成闭合回路 ②电解质溶液 ③两个电极 ④直流电源

2.电解池阴阳极的确定

①与电源负极相连的一极为阴极，与电源正极相连的一极为阳极

②电子由电源负极→ 导线→ 电解池的阴极→ 电解液中的(被还原)，电解池中阴离子(被氧化)→ 电解池的阳极→导线→电源正极

③阳离子向负极移动;阴离子向阳极移动

④阴极上发生阳离子得电子的还原反应，阳极上发生阴离子失电子的氧化反应。

注意：在惰性电极上，各种离子的放电顺序

三.原电池与电解池的比较

原电池电解池

(1)定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置

(2)形成条件合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电极、电解质溶液(或熔融的电解质)、外接电源、形成回路

(3)电极名称负极正极阳极阴极

(4)反应类型氧化还原氧化还原

(5)外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入

四、在惰性电极上，各种离子的放电顺序：

1、放电顺序：

如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则应是电解质溶液中的离子放电，应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。

阴极发生还原反应，阳离子得到电子被还原的顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>+。

阳极(惰性电极)发生氧化反应，阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。

(注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、+这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。

2、电解时溶液pH值的变化规律

电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化，有时可以从电解产物上去看。

①若电解时阴极上产生H2，阳极上无O2产生，电解后溶液pH值增大;

②若阴极上无H2，阳极上产生O2，则电解后溶液pH值减小;

③若阴极上有，阳极上有，且V O2=2 V H2，则有三种情况：a 如果原溶液为中性溶液，则电解后pH值不变;b 如果原溶液是酸溶液，则pH值变小;c 如果原溶液为碱溶液，则pH值变大;

④若阴极上无H2，阳极上无O2产生，电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液(CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性)，一旦CuCl2全部电解完，pH值会变大，成中性溶液。

3、进行有关电化学计算，如计算电极析出产物的质量或质量比，溶液pH值或推断金属原子量等时，一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。

五、电解原理的应用

(1)制取物质：例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。

(2)电镀：应用电解原理，在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀件作阴极，镀层金属作阳极，选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。电镀过程中该金属阳离子浓度不变。

(3)精炼铜：以精铜作阴极，粗铜作阳极，以硫酸铜为电解质溶液，阳极粗铜溶解，阴极析出铜，溶液中Cu2+浓度减小

(4)电冶活泼金属：电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属单质。

六、电解举例

(1)电解质本身：阳离子和阴离子放电能力均强于水电离出H+和OH -。如无氧酸和不活泼金属的无氧酸盐。

①HCl(aq)：阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(H+) 2H++2e-=H2↑

总方程式 2HCl H2↑+Cl2↑

②CuCl2(aq)：阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu

总方程式 CuCl2 Cu+Cl2↑

(2)电解水：阳离子和阴离子放电能力均弱于水电离出H+和OH -。如含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐。

①H2SO4(aq)：阳极(SO42-

总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑

②NaOH(aq)：阳极(OH-)4OH――4e-=2H2O+O2↑ 阴极：(Na+

总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑

③Na2SO4(aq)：阳极(SO42-

总方程式 2H2O 2H2↑+O2↑

(3)电解水和电解质：阳离子放电能力强于水电离出H+，阴离子放电能力弱于水电离出OH-，如活泼金属的无氧酸盐;阳离子放电能力弱于水电离出H+，阴离子放电能力强于水电离出OH -，如不活泼金属的含氧酸盐。

①NaCl(aq)：阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极：(Na+ 总方程式 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑

②CuSO4(aq)：阳极(SO42-H+) Cu2++2e-=Cu

总方程式 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑

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原电池正负极的判断方法

1.一般两极为活泼性不同电极材料时，往往活泼性强的作负极，活泼性弱的作正极，但是除了一些特例如：Mg-Al-NaOH构成的原电池中，虽然镁比铝活泼，但是镁不与电解质溶液氢氧化钠反应，而铝可以与氢氧化钠反应，故根据原电池的条件可知，原电池要为能自发进行的氧化还原反应，所以此时，铝为负极，镁为正极;

2.根据电极反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应;

3.根据题目中的物质进出工作原理图，看物质进出之后物质元素中化合价的升降，若化合价升高则为发生氧化反应，故为负极，反之为正极;

4.根据电子流向，电子流出极为负极，流入极为正极;

5.根据电流方向，电流流出极为正极，流入极为负极;

6.根据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动;

7.根据现象判断，金属溶解极为负极，有气泡产生极为正极;

8.根据原电池装置中电流表的指针方向判断，指针指向的那一极为正极。

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原电池工作原理

原电池反应属于放热的反应，一般是氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是，电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的，而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实现化学能向电能的转化。

但是，需要注意，非氧化还原反应一样可以设计成原电池。从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。

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