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2013年自主招生化学讲义+习题解析7


2013年大学自主招生化学讲义+习题

试判断金属镅溶于稀盐酸溶液后将以什么离子形态存在。简述理由。
附:E?(H+/H2) =0 V;E?(Cl2/Cl-)= 1.36 V;E?(O2/H2O)= 1.23 V。

解析:[要点 1] E?(Amn+/Am)<0,因此 Am 可与稀盐酸反应放出氢气转化为 Amn+, n

= 2,3,4;但 E?
(Am3+/Am2+)<0,Am2+一旦生成可继续与H+反应转化为Am3+。或答:E? (Am3+/Am)<0,n=3 。 [要点2]E?(Am4+/Am3+)>E?(AmO2+/Am4+), 因此一旦生成的Am4+会自歧化为AmO2+和Am3+。 [要点 3]AmO2+是强氧化剂,一旦生成足以将水氧化为 O2, 或将 Cl-氧化为 Cl2,转化为 Am3+, 也能稳定存 在。相反,AmO2+是弱还原剂,在此条件下能被氧化为AmO22+。 [要点4]Am3+会生歧化(原理同上),可稳定存在。 结论:镅溶于稀盐酸到的稳定形态为Am3+。

模拟训练
一、选择题
1、镁及其化合物一般无毒(或低毒),且镁电池放电时电压高而平稳,使镁电池越来越成为

人们研制绿色原电池的关注焦点。其中一种镁电池的反应式为:xMg+Mo3SMgxMo3S4,在镁原 4

电池放电时,下列说法错误的是(
A.Mo3S4生还原反应
2+ -


2-

2+

2、将 Mg 条、Al 条平行插入一定浓度的NaOH 溶液 用电器连接成原电池。此电池工作时,下列叙述正确的 A.Mg比Al活泼,Mg失去电子被氧化成Mg2+

中,用导线、 是( )

B.Al条表面虽有氧化膜,但可必处理
C.该电池的内、外电路中,电流均是由电子定向移动形成的
61 61

D.Al是电池负极,开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 3、零排放燃料电池曾被美国《时代》杂志列为 改变人类生活的十大新科技之首。其中质子交换膜燃 工作原理如右图所示,下列选项中正确的是( )
+ - - +

21 世纪 料电池的

C.该电池的总反应式为:2H2+O2==2H2O
+

4、下图是某空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH为电解液,下列有关 说法中正确的是( )

A.该能量转化系统中的水也是可能循环的

B.燃料电池系统产生的能量实际上来自于水
C.水电解系统中的阳极反应:4OH 2H2O+O2↑+4e -

D.燃料电池放电时的负极反应:H2+2OH 2H2O+2e

5、用惰性电极电解饱和Na2CO3溶液,若保持温度变,则一段时间后( ) A.溶液的pH变大
+ 2B.c(Na)与c(CO3 )的比值变大

C.溶液浓度变大,有晶体析出

D.溶液浓度变,有晶体析出

6、将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时

间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为( )
A. 1∶2∶3 B. 3∶2∶1 C. 6∶3∶1 D. 6∶3∶2

二、简答题
7、近年来全国各地开展了轰轰烈烈的降能排耗活动,其中含硫废气的处理是某些工厂面临的 重要课题。某研究小组充分利用石油炼制过程中产生大量的 H2S 废气,用热分解法和电化学的方 法可以制H2和硫磺产品。 (1)如何从高温分解(一般在1100℃以上)的蒸汽中到硫磺? (2)电化学的基本工艺是将H2S 通入 FeCl3 水溶液中,过滤后将反应液通入电解槽中电解。 研究表明,Fe-Cl体系中对H2S的吸收率可达99%,反应液可循环利用。写出有关反应方程式。
62 62

8、下图是一种正在投入生产的大型蓄电系统。左右两侧为电解质储罐,中央为电池,电解质
通过泵断在储罐和电池间循环;电池中的左右两侧为电极,中间为离子选择性膜,在电池放电 和充电时该膜可允许钠离子通过;放电前,被膜隔开的电解质为 Na2S2和 NaBr3,放电后,分别变 为Na2S4和NaBr。

电解质

电解质

离子选 择性膜

+
电解质 储罐
电 电解质 极 电解质 电 极

_
电解质 储罐

电解质


电源/负载



电解质

(1)左、右储罐中的电解质分别是什么? (2)写出电池充电时,阳极和阴极的电极反应。

(3)写出电池充、放电的反应方程式。
(4)指出在充电过程中钠离子通过膜的流向。

三、填空题
9、用32 % ~35 % 的FeCl3溶液腐蚀印刷线路板的废液中含有FeCl3、FeCl2和CuCl2。 (1) 若 用 电 化 方 法 使 废 液 再 生 , 则 两 极 上 的 电 极 反 应 分 别 为 :
63 63

_____________________________________________________________________。 (2)回收铜的化学方法为___________________________________________。

(3)回收铜以后的溶液如何利用?___________________________________。
(4)以金属 Cu、石墨作电极,以浓盐酸、氨水混合溶液作电解质溶液组成原电池,正极有气 泡产生,负极有白色固体生成;一段时间后电流减弱,在负极周围滴入几滴浓盐酸后又使电流增 大 , 写 出 原 电 池 的 负 极 反 应 和 滴 入 盐 酸 后 的 反 应 。 正 极 反 应 式 ________________________________________________ ; 10、如图甲、乙是电化学实验装置。 (1)若甲、乙两烧杯中均盛有NaCl溶 ①甲中石墨棒上的电极反应式为 ___________________________________; ②乙中总反应的离子方程式为 _____________________________________; ③将湿润的淀粉KI试纸放在乙烧杯上方,现试纸先变蓝后褪色,这是因为过量的Cl2氧化 了生成的 I2。若反应中Cl2和 I2的物质的量之比为5:1,且生成两种酸,该反应的化学方程式为 ____________________________________。 液。 负 极 反 应 式

________________________________________________________.

(2)若甲、乙两烧杯中均盛有CuSO4溶液。
①甲中铁棒上的电极反应式为______________________________________; ②如果起始时乙中盛有200mLpH=5的CuSO4溶液(25℃),一段时间后溶液的pH变为1,若要 使溶液恢复到电解前的状态,可向溶液中加入_____________g(填写物质的化学式)。 11、食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料。
+ 2+ 2+ 3+ 2-

提供的试剂:饱和 Na2CO3溶液、饱和 K2CO3溶液、NaOH 溶液、BaCl2溶液、Ba(NO3)2溶液 75% 乙醇、四氯化碳
2+ 2+ 3+ 2-

64

64

_________(只填化学式)。 ②洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl,选用的试剂为_________。
-1

有________(填仪器名称)。 (3)电解饱和食盐水的装置如图所示,若收 则同样条件下收集的Cl2______ (填“>”、“=” 原因是__________。装置改进后,可用于制备 集的 H2为 2 L, 或“<”)2 L, NaOH溶液,若测

定溶液中 NaOH 的浓度,常用的方法是
__________________。 (4)实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应: Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑;MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O


据此,从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置_______(填代号)和制备并收集干燥、 纯净Cl2的装置_________(填代号)。 可选用制备气体的装置:

参考答案
1、B 2、B 3、D 4、B 5、D 6、D

7、(1)冷凝
3+ 2+ +

电解过程:阳极:Fe - e → Fe
2+ -

3+

阴极: 2H+ + 2e → H2 ↑
+ + -

8、(1)左 :NaBr3/NaBr;右 : Na2S2/Na2S4

65

65

(3) (4)Na+ 的流向为从左到右
+

+ (2)2H2O+2e = H2↑+2OH 或 2H +2e -= H2↑

(3)原子利用率很高 (4)几乎零排放(也可说,无毒排放等,只要吻合绿色化学的都可。)
-

通电

③5Cl2+I2+6H2O=10HCl+2HIO3
2+ -

11、(1)①BaCl2、NaOH、Na2CO3;②75%乙醇; (2)天平、烧杯、500mL容量瓶、胶头滴管; (3)< 电解生成的氯气与电解生成的NaOH生了反应 酸碱中和滴定; (4)e d

专题七 电解质溶液

基础知识梳理
一、化学平衡移动原理与其他各类平衡的关系
66 66

电解质溶液的主要内容是化学平衡移动原理的应用。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:
知识内容 与化学平衡之间的联系 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
-+

弱电解质的电 离

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(如F+H2OHF+OH)实质上可看成是两个电离平衡移
+-

盐类水解

动的综合结果:①水的电离平衡向逆向方向移动(H2OH+OH); ②
-+

另一种弱电解质的电离平衡向逆方向移动(HFF+H)。盐类水 解也可以看成是中和反应的逆反应,升高温度会促使水解
+-

中和滴定

水的电离程度很小,H+OHH2O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 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(氧化反应、还原反应分别在同的电极上 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
--

原电池反应和 电 解反应

O2+2H2O+4e===4OH)涉及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 水的电离平衡生移动造成pH变化 二、电解质溶液的相关概念

1、弱电解质的电离平衡及同离子效应
Θ + + Θ

+ 若AB为弱酸或弱碱,则在水溶液中存在下列平衡:AB A+B,达到平衡时,各物质浓度

这种效应叫做同离子效应。 2、缓冲溶液

67

67

弱酸及其盐(例如 HAc 和 NaAc)或弱碱及其盐(例如NH3· 2O 和 NH4Cl)的混合溶液,能在 H 一定程度上对少量外来的强酸或强碱起缓冲作用,即当外加少量酸、碱或少量稀释时,此混合溶 液的pH值变化大,这种溶液叫做缓冲溶液。 3、盐类的水解反应
+ -

过程。水解反应往往使溶液显酸性或碱性。例如: ①弱酸强碱所生成的盐(如NaAc)水解使溶液显碱性;

②强酸弱碱所生成的盐(如NH4Cl)水解使溶液显酸性;
③对于弱酸、弱碱所生成的盐的水解,则视生成的弱酸与弱碱的相对强弱而定。例如NH4Ac 溶 液几乎为中性。而(NH4)2S溶液呈碱性。通常水解后生成的酸或碱越弱,则盐的水解度越大。水解 是吸热反应,加热能促进水解作用。通常浓度及溶液pH值的变化也会影响水解。 4、沉淀平衡、溶度积规则 ①溶度积:在难溶电解质的饱和溶液中,未溶解的固体及溶解的离子间存在着多相平衡,即 沉淀平衡。如:PbI2
Θ Pb2+ +2I;K spPbI2=[Pb2+ ][I]2-;其中,K sp Θ 表示在难溶电解质的饱和溶液

中难溶电解质的离子浓度(以其系数为指数)的乘积,叫做溶度积常数,简称溶度积。
2+ Θ 根据溶度积规则,可以判断沉淀的生成和溶解,例如:[Pb ][I]2﹥K ,有沉淀析出或溶 spPbI2 2+ 2+ Θ 液过饱和;[Pb ][I]-2=K Θ ,溶液恰好饱和出或达到沉淀平衡;[Pb ][I]2﹤K ,无沉淀析出 spPbI2 spPbI2

或沉淀溶解; ②分步沉淀:有两种或两种以上的离子都能与加入的某种试剂(沉淀剂)反应生成难溶电解 质时,沉淀的先后顺序决定于所需沉淀剂离子浓度的大小。需要沉淀剂离子浓度较小的先沉淀,
2+ 2+

2+ 2+ Θ 的混合溶液中(若Cu 和Cd 离子浓度相差太大)加入少量沉淀剂Na2S,由于K﹤K spCdS ΘCu , 2+ spCuS Θ 与S 2-的例子浓度乘积将先达到CuS 的溶度积K ,黑色CuS先沉淀析出,继续加入Na2S达到CdS spCuS Θ 的溶度积K spCdS时,黄色的CdS才沉淀析出。

③沉淀的转化:使一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质,即把一中沉淀 转化为另一种沉淀的过程,叫做沉淀的转化。一般来说,溶度积较大的难溶电解 质容易转化为溶度积较小的难溶电解质。

典型例题
一、选择题
68 68

1、将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064g (设电解时该电极无氧气析出,且考虑水解和溶液体积变化)。此时溶液中氢离子浓度约为( )
-3 A. 4×10 mol/L

B. 2×10-3 mol/L
D. 1×10 mol/L
-7

C. 1×10 mol/L

-3

解析:电解CuSO4(aq),阴极吸引阳离子,在阴极上生反应:Cu2++2e-=Cu;阳极吸引阴离子,在阳极上
OH-放电破坏了水的电离平衡产生H+: 4OH--4e-=2H2O+O2↑~4H+,根据电荷守恒关系式: Cu2+(消失)~2e-~2H+(生成) 64 0.064g
c(H ?) ?

2 x x=0.002mol

0.002mol ? 4?10?3mol/L 0.5L

故本题答案选A。
22、(06· 复旦)证明某种溶液中CO 3、HCO3大量共存,可采用的试剂及操作为()

A.CaCl2 沉淀、过滤、加热 C.HCl 浓硫酸干燥、碱石灰干燥
气体,A正确。

B.Ca(OH)2 沉淀、过滤、加热 D.NaOH 滴定

解析:加入CaCl2和CO2-3,生成CaCO3沉淀;CaCl2与HCO-3无现象,生成的Ca(HCO3)2受热分解生成
3+

2+ 和0.100molMg 的酸性溶液中加入NaOH,产生沉淀4.524g。沉淀所消耗的NaOH的质量至少为( )

A.6.24g

B.6.60g

C.6.80g

D.6.96g

解析: 相同的NaOH与Al3+、 Mg2+反应,产生Mg(OH)2的质量比Al(OH)3大。故4.524g若全部为Mg(OH)2
沉淀,需NaOH最少为40×2×4.524/58.0=6.24(g),A正确。

4、用石墨作电极,电解1mol/L下列物质的溶液,溶液的pH保持变的是( )
A.HCl B.NaOH C.Na2SO4 D.NaCl

解析:A 为无氧酸溶液,电解后溶液的pH 增大;B 为强碱溶液,电解后溶液的pH 增大;C 为活泼金属的
含氧酸盐溶液,电解后溶液的pH保持变;D为活泼金属的无氧酸盐溶液,电解后溶液的pH 增大。故正确答案 选C。

5、可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为

负极,空气电极为正极。下列说法正确的是( )
- -

C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持变
69 69


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