考点26电化学
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KOH和H2SO4作电解质的电极反应如下:
碱作电解质:负极:H2—2e-+2OH-=2H2O正极:O2+4e-+2H2O=4OH-
酸作电解质:负极:H2—2e-=2H+正极:O2+4e-+4H+=2H2O
总反应都是:2H2+O2=2H2O
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+>K+。
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+、K+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VO2=2VH2,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。
三、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。
四、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2HClH2↑+Cl2↑
②CuCl2(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑阴极(Cu2+>H+)Cu2++2e-=Cu
总方程式CuCl2Cu+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-<OH-=4OH――4e-=2H2O+O2↑阴极(H+)2H++2e-=H2↑
总方程式2H2O2H2↑+O2↑
②NaOH(aq):阳极(OH-)4OH――4e-=2H2O+O2↑阴极:(Na+<H+=2H++2e-=H2↑
总方程式2H2O2H2↑+O2↑
③Na2SO4(aq):阳极(SO42-<OH-=4OH――4e-=2H2O+O2↑阴极:(Na+<H+=2H++2e-=H2↑
总方程式2H2O2H2↑+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+<H+=2H++2e-=H2↑
总方程式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
②CuSO4(aq):阳极(SO42-<OH-=4OH――4e-=2H2O+O2↑阴极(Cu2+>H+)Cu2++2e-=Cu
总方程式2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑
考点23胶体一、分散系的概念、种类1、分散系:由一种物质(或几种物质)以粒子形式分散到另一种物质里所形成的混合物。分散系中分散成粒子的物质叫做分散质;另一种物质叫分散剂。2、分散系的种类及其比较:根据分散质微粒的大小,分散系可分为溶液、胶体和浊液(悬浊液和乳浊液)。由于其分散质微粒的大小不同,从而导致某些性质的差异。现将它们的比较如下:
分散系
溶液
胶体
悬浊液、乳浊液
微粒直径小于1nm1nm—100nm大于100nm外观均一透明多数均一透明不均一、不透明分散质微粒组成单个分子或离子许多离子、分子的集合体,或高分子巨大数量分子或离子的集合体能否透过滤纸能能悬浊液不能能否透过半透膜能不能不能实例食盐水,碘酒Fe(OH)3胶体、淀粉胶体泥水、牛奶二、胶体:1、胶体的本质特征:分散质粒子大小在1nm—100nm之间2、胶体的制备与提纯:实验室制备胶体的方法一般用凝聚法,利用盐类的水解或酸、碱、盐之间的复分解反应来制备。例如Fe(OH)3、Al(OH)3胶体就是利用盐类的水解方法来制得。利用胶体中的杂质离子或分子能穿透半透膜,而胶体微粒不能透过半透膜的特点,可用渗析法来提纯、精制胶体。3、胶体的性质与应用:(1)从胶体微粒大小,认识胶体的某些特征。由于胶体微粒在1nm—100nm之间,它对光有一定的散射作用,因而胶体有特定的光学性质——丁达尔现象;也正是由于胶粒直径不大,所以胶体也有它的力学性质——布朗运动;胶体粒子较小,其表面积较大,具有强大的吸附作用,它选择吸附了某种离子,带有电荷,互相排斥,因而胶体具有相对稳定性,且显示胶体的电学性质——电泳现象。(2)根据胶体的性质,理解胶体发生凝聚的几种方法。正是由于胶体微粒带有同种电荷,当加入电解质或带相反电荷的胶粒时,胶体会发生凝聚;加热胶体,胶粒吸附的离子受到影响,胶体也会凝聚。如果胶粒和分散剂一起凝聚成不流动的冻状物,这便是凝胶。(3)利用胶体的性质和胶体的凝聚,可区别溶液和胶体。1)胶体有丁达尔现象,而溶液则无这种现象。2)加入与分散质不发生化学反应的电解质,溶液无明显现象,而胶体会产生凝聚。三、胶体的制备方法制备溶胶的必要条件是要使分散质粒子大小在lnm~100nm之间。由于溶胶是热力学不稳定体系,在制备过程中还要加入稳定剂(如电解质或表面活性物质)。制备方法原则上有两种,一是使固体颗粒变小的分散法,一是使分子或离子聚结成胶体的凝聚法。例如利用水解反应教材中介绍的Fe(OH)3溶胶的制备,利用的就是FeCl3的水解反应:FeCl3(稀溶液)+H2O!--?xml:namespaceprefix=vns="urn:schemas-microsoft-com:vml"/--Fe(OH)3(溶胶)+3HCl如果将碱金属硅酸盐类水解,则可制得硅酸溶胶:
Na2SiO3(稀溶液)+2H20H2SiO3(溶胶)+2NaOH
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考点35酯
一、酯
1•定义:羧酸和醇反应,脱水后生成的一类物质叫酯
2•通式:RCOOR/根据乙酸与乙醇的反应现象,可以推断出酯的物理性质。
3•物理性质:低级酯有芳香气味、密度比水小、难溶于水。
二、酯的组成和分类
(1)普通的酯
饱和一元羧酸与饱和一元醇所生成酯的通式为:CnH2nO2(n≥2),由于分子结构中存在碳氧双键,所以氢原子数目比饱和的少2个。其结构的通式为:,与羧酸的区别在于羧酸中R/为氢原子,而酯中为烃基,或者说仅的位置不同,所以与碳原子数相同的饱和一元羧酸互为同分异构体。
(2)甲酸酯
甲酸与一元醇反应生成的酯,其结构的通式为:,这一类酯由于分子中含有—CHO,具有醛类的性质,可被新制的Cu(OH)2和银氨溶液氧化。
(3)酚醛酯羧酸与苯酚反应生成的酯,其结构的通式为:-R
例:
(4)高级脂肪酸甘油酯(油脂)
高级脂肪酸与丙三醇(甘油)生成的酯,其结构的通式为:
例:
(5)无机酸酯无机含氧酸与醇反应生成的酯,如:硝酸和甘油反应形成的三硝酸甘油酯又叫硝化甘油
三、酯的性质
1.物理性质:酯的沸点低,密度比水小,难溶于水,低级酯具有水果香味。
2.化学性质:与中学所学其它含的物质断键的比较
②②
RHRH
①①①
醛:①氧化②加成或加聚羧酸:①酸性②酯化酯①水解
注:不能加成注:不能加成
酯的水解反应:
+H2ORCOOH+R—OH
在此反应中,酸和碱都是催化剂。碱除催化作用外,还能中和生成的羧酸,使水解程度增大,若碱过量,则水解进行彻底,生成羧酸钠与醇(注意:在有机推断中应注意酸性水解和碱性水解反应的条件和生成物类别的差异),用“→”表示此反应。
3.酯化反应与水解反应的比较:
酯化水解
反应关系R1COOH+R2OHR1COOR2+H2O
催化剂浓硫酸稀硫酸或NaOH溶液
催化剂的其它作用吸水,提高CH3COOH和C2H5OH的转化率NaOH中和酯水解生成的CH3COOH,提高酯的水解率
加热方式直接加热热水浴加热
反应类型酯化反应,取代反应水解反应,取代反应
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