电解质溶液文档格式.docx

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1－x0.1＋xx

（0.1＋x）x=10－14x=10－13（mol/L）

所以，NaA中的c（H+）=10－10，pH=10，故选C。

3、将相同物质的量浓度的某弱酸（A为弱酸根）溶液与KA溶液等体积混匀，测得混合后溶液pH=10，则下列关系式正确的是（）

A．c（K+）<

c（A－）

B．c（A－）>

c（HA）

C．c（K+）>

c（A－）

D．c（HA）＋c（H+）=c（K+）＋c（OH－）

解：

此溶液的电荷守恒式为：

c（H+）＋c（K+）=c（OH－）＋c（A－）

因为pH=10，c（OH－）>

c（H+）

所以c（K+）>

c（A－）。

因此A错误，C正确。

此溶液的物料守恒关系式为：

c（总）=c（HA）＋c（A－）

=c（HA）＋c（H+）＋c（K+）－c（OH－）

=2c（K+）

因为c（HA）＋c（H+）=c（K+）＋c（OH－），因此D正确。

由c（K+）=c（A－）＋c（OH－）－c（H+）

所以c（HA）＋c（H+）=c（A－）＋c（OH－）－c（H+）＋c（OH－）

c（HA）＋2c（H+）=c（A－）＋2c（OH－）

因为c（OH－）>

故有c（HA）>

因此B不正确。

所以本题答案为C、D。

本题考查溶液中粒子浓度大小的比较与等式关系，要求熟练掌握并能应用电离平衡，水解平衡等知识。

4、某一元弱酸HA，用适当方法称此酸重6.675g，配成1.000LpH为2.853的溶液。

将此溶液部分移入250cm3的锥形瓶中，用未知浓度的NaOH溶液进行滴定，当滴入3.77cm3的NaOH溶液时，溶液的pH为4.000，继续滴入至16.00cm3，溶液的pH为5.000。

试求：

（1）此一元弱酸HA的Ka。

（2）HA的相对分子质量。

设cb为NaOH溶液的浓度，Vb为化学计量点时NaOH溶液滴入的体积，ca为未知酸的初始浓度，Va为未知酸的初始体积。

则caVa=cb·

Vb。

在滴入过程中，因体系为缓冲溶液体系，所以

两式相除得：

代入缓冲溶液公式中，求得Ka=1.77×

10－5。

未知酸的pH=2.853，所以

5、将未知质量的某酸溶于未知量水中，用未知浓度的强碱去滴定，当用去3.05mL强碱时，溶液的pH=4.00，当用去强碱12.91mL时，pH=5.00，试计算该酸的Ka。

设c（NaOH）为NaOH的浓度，V（NaOH）为滴到化学计量点所滴入的NaOH溶液体积，未知酸HA的浓度为c（a），体积为V（a）。

则：

c（a）V（a）=c（NaOH）V（NaOH）

由于未滴到化学计量点前，溶液的组成是由未被中和的HA及其钠盐组成的缓冲溶液，所以

当滴入3.05mLNaOH时，pH=4.00，此时

联立方程，解得V（NaOH）=20.15（mL），代入方程中任一个，得

Ka=1.78×

10－5

本题考查缓冲溶液知识及应用缓冲溶液知识解决问题的能力。

第二节电化学

1、（上海市2001年奥赛初赛试题）银器皿日久表面因生成硫化银而逐渐变黑色。

将一定浓度的食盐溶液放入铝制容器中，再将变黑的银器浸入此溶液中，放置一段时间后，黑色就会褪去。

该过程中银不会损失，但会产生臭鸡蛋气味的气体。

关于这一处理的以下说法中错误的是（）

A．铝是还原剂，硫化银是氧化剂

B．食盐是一种反应物，但未被氧化与还原

C．水也是一种反应物，也未被氧化与还原

D．处理过程中，铝离子、硫离子发生了水解反应

本题涉及具体元素化合物方面的知识，中学生不一定都了解，但所涉及的反应原理却未超过中学知识的范围。

通过认真分析题意，将题干与选项结合起来考虑，则不难找出正确答案。

根据题意，反应体系中有Al、NaCl溶液、Ag2S、H2O等物质，反应产物中有Ag、H2S等。

Ag2S变成Ag，被还原，是氧化剂，在反应体系中能作还原剂的只能是Al，则选项A正确。

Al作还原剂，应被氧化为Al3+，而Al3+易水解，且题目中已知有臭鸡蛋气味的气体产生，说明有S2－的水解产物H2S产生，故选项D也正确。

NaCl在体系中的作用是传导电流，相当于电解水中辊入的少量H2SO4或NaOH，本身未参加电极反应，故并不能算是一种反应物，所以选项B不符合题意。

2、（2001年安徽省化学竞赛初赛试题）近年来研究表明高铁酸盐在能源、环境保护等方面有着广泛的用途。

我国学者提出在浓NaOH溶液中用电化学法来制备高铁酸盐

，电解装置如图所示。

阳极发生的电极反应为①，阴极发生的电极反应为②，总电解反应方程式为③。

电解一段时间后，收集到的某种气体为3.36dm3（已换成标准状态）那么获得的高铁酸钠的物质的量为④，阳极区周围溶液的pH⑤（填“升高”、“降低”或“不变”）。

高铁酸盐如Na2FeO4，Fe从0价升到＋6价，则它在电池反应的反应物中必是还原剂，那么在电解池中，它必是阳极，而另一个镍电极是惰性电极，氧化剂必是水中的H+，生成氢气。

答案：

①阳极反应：

Fe＋8H－－6e－=

＋4H2O

②阴极反应：

2H2O＋2e－=H2＋2OH－

③电解反应（称为总电池反应）：

Fe＋2H2O＋2OH－

＋3H2

④

⑤阳极反应消耗OH－离子，所以pH降低。

3、以惰性金属作阴极，金属铜为阳极组成电解槽，以淀粉碘化钾水溶液为电解液。

电解开始不久，阴极区滴入酚酞试液呈红色，而阳极区溶液仍为无色。

过了相当一段时间后，阳极区溶液才呈蓝色，则阴极区发生的电极反应是①，阳极区发生的电极反庆和电池反应是②。

为了使阳极区溶液电解开始不久即呈蓝色，应采取的措施为③。

①从阴极区的现象可想到电极反应中有OH－生成，所以酚酞变红，因此阴极反应为：

②阳极区现象说明电解时并没有发生2I－－2e－=I2，而发生了其他电极反应，再由电极反应的产物I－反应生成I2。

由于开始电解，电解产物的浓度极小，逐步积累到一定程度才能与I－反应生成I2，此时淀粉才变蓝色。

那么阳极到底发生什么反应？

可能发生的电极反应：

阳极溶出：

Cu－2e－=Cu2+

I－放电：

2I－－2e－=I2

若发生后一个电极反应，则电解一开始淀粉就会变蓝，但实际并非如此，所以没有发生2I－－2e－=I2。

若发生前一个电极反应，由于电解得到的Cu2+浓度是由零向浓度增大方向进行，当Cu2+浓度增大到一定程度时，发生：

2Cu2+＋4I－=2CuI＋I2

此时淀粉溶液才变蓝色。

为什么在这相当一段时间内几乎没有现象呢？

因为

的蓝色本身就不深，当浓度很小时，就非常接近于无色，又不会与I－发生反应，也不会与OH－生成Cu（OH）2↓，所以没有变化。

因此，阴极反应应是Cu－2e－=Cu2+，而电池反应为：

Cu＋2H2O

Cu2+＋H2↑＋2OH－

当达到一定浓度时，立即发生：

由于这两个反应是接踵而来，有时也把电解反应写成这两个反应的总反应，即：

2Cu＋4H2O＋4I－

2CuI＋I2＋4OH－＋2H2↑

若这个电解体系继续下去，还会发生许多副反应，如：

I2－2OH－=I－＋IO－＋H2O

所以此题的答案应以出现蓝色为止，具体答案为：

阳极反应：

Cu－2e－=Cu2+

电池反应：

或2Cu＋4H2O＋4I－

③只要将Cu电极换成惰性电极，就避免了阳极溶出反应，而发生2I－－2e－=I2反应。

①2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－

②阳极电极反应Cu－2e－=Cu2+

电池反应Cu＋2H2O

或2Cu＋4H2O＋4I－

③将Cu电极换成惰性电极。

4、设计出燃料电池使汽油氧化直接产生电流是21世纪最富有挑战性的课题之一。

最近有人制造了一种燃料电池，一个电极通入空气，另一电极通入汽油蒸气，电池的电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶体，它在高温下能传导O2－离子。

回答如下问题：

（1）以丁烷代表汽油，这个电池放电时发生的化学反应的化学方程式_____________。

（2）这个电池的正极发生的反应是________________；

负极发生的反应是_________；

固体电解质里的O2－的移动方向是：

________________；

向外电路释放电子的电极是______________________________。

（3）人们追求燃料电池氧化汽油而不在内燃机里燃烧汽油产生动力的主要原因是_________________________________。

（4）你认为在ZrO2晶体里掺杂Y2O3，用Y3+代替晶体里部分的Zr4+对提高固体电解质的导电能力会起什么作用？

其可能的原因是什么？

_____________________。

（5）汽油燃料电池最大的障碍是氧化反应不完全产生_______________会堵塞电极的气体通道。

有人估计，完全避免这种副反应至少还需10年时间，这正是新一代化学家的历史使命。

（1）电池的放电反应实际就是丁烷的完全燃烧反应：

2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2O

（2）正极反应是电池反应中反应物中氧化剂发生的还原反应，所以

O2＋4e－=2O2－

负极反应为电池反应物中还原剂发生的氧化反应，所以

C4H10＋13O2－－26e－=4CO2＋5H2O

由于负极需O2－，所以，固体电解质里的O2－的移动方向是向负极移动（或向阳极移动，或向通入汽油蒸气的电极移动）。

向外电路释放电子的电极是负极（或阳极，或通入汽油蒸气的电极）。

（3）燃料电池的能量利用率远远高于内燃机的能量利用率。

（4）由于Y2O3中Y︰O=1︰1.5，ZrO2中Zr︰O=1︰2，所以掺杂晶体中O2－比纯ZrO2晶体中少，为维持电荷平衡，将导致O2－缺陷，从而使O2－得以在电场作用下向负极移动。

（5）汽油由于氧化不完全而产生的碳粒会堵塞电极的电体通道。

本题考查学生应用原电池原理解决问题的能力。

5、电化学技术常用于测定微溶盐的溶解度。

电动势与浓度的对数成线性关系，所以能测定很小的浓度。

此问题涉及到由盐桥相连的两个分开的半电池组成的电化学电池，左侧是锌棒插入0.200mol·

dm－3Zn（NO3）2溶液中，右侧是银棒插入0.100mol·

dm－3AgNO3溶液中，各溶液的体积都是1.00dm3，温度为25℃。

（1）写出电池表达式和相应的电池反应。

（2）计算此电池的电动势，写出电池的放电反应。

在Zn过量时，设电池允许完全放电。

（3）计算放电过程中所输出的全部电量（以库仑为单位）。

在另一个实验中，KCl（s）是加入到右侧电池的AgNO3溶液中，AgCl沉淀和电动势变化是同时发生的，加入KCl后电动势是1.04V,[K+]是0.300mol·

dm－3。

（4）计算平衡时的[Ag+]。

（5）计算平衡时的[Cl－]和AgCl的KSP。

已知25℃时的标准还原电势如下：

Zn2+（aq）＋2e－=Zn

Ag+（aq）＋e－=Ag

（1）电池表达式为：

Zn（s）|Zn2+（aq）||Ag+（aq）|Ag

正极反应（右侧）：

Ag+（aq）＋e－=Ag（s）

负极反应（左侧）：

Zn（s）－2e－=Zn2+（aq）

Zn（s）＋2Ag+（aq）=2Ag（s）＋Zn2+（aq）

由于电池处于非标准状态，所以有：

放电反应为Zn（s）＋2Ag+（aq）=2Ag（s）＋Zn2+（aq）

K=5.5×

1052

因K值较大，可视反应完全。

由于Zn过量，所以Ag+全部转化为Ag，即溶液中[Ag+]≈0。

Ag+＋e－=Ag

所以全部放出的电量为：

lg[Ag+]=－9.139,[Ag+]=7.3×

10－10mol·

dm－3

（5）平衡时的[Cl－]=[K+]－c（Ag+）＋[Ag+]

=0.300－0.100＋7.3×

10－10

=0.200（mol·

dm－3）

KSP（AgCl）=[Ag+]·

[Cl－]=7.3×

10－10×

0.200

=1.5×

本题考查学生应用原电池原理、能斯特方程、电量的计算及溶度积常数等知识解决问题时的综合分析能力。

第三节综合题解

1、1866年H.Rithausen从谷胶的硫酸分解物中分离出谷氨酸，

。

1890年L.Wolff合成并确定了它的结构。

1908年池田菊苗从海带的热水提取物中分离出L—谷氨酸的钠盐，它才是具有鲜味的成分，即味精。

谷氨酸的电离常数

所以

目前工业上生产味精的方法有水解法、糖蜜提取法、淀粉发酵法及合成法等。

当前我国生产的味精主要采用淀粉发酵法。

发酵法生产工艺流程如下：

若生成L—谷氨酸二钠盐，则不具有鲜味，所以工业生产中控制好各阶段的pH是极为重要。

试问：

（1）

相对应的基团各是哪个？

（2）计算L—谷氨酸等电点的pH。

（所谓等电点，是谷氨酸呈电中性时所处环境的pH）

（3）中和、脱色、结晶时的pH应保持在多少？

（4）用什么物质脱色？

（1）谷氨酸从表面上看是二元酸，实际上在水溶液中它呈现三元酸的性质，具体如下：

（2）等电点时的型体为：

实际上就相当于酸式盐，即谷氨酸的第一级离解产物，因此，

pH=3.22

（3）中和、脱色、结晶时谷氨酸一钠盐的型体为：

所以它是第二级离解产物，因此：

pH=6.96

（4）用活塞炭吸附脱色，它无毒，还可吸附重金属离子。

本题考查学生应用电离平衡常数解决实际问题的能力。

2、1.00gNH4Cl和1.00gBa（OH）2·

8H2O加入到80mL水中，溶解完全后，在25℃时用水稀释至100mL。

（1）计算此溶液的pH

（2）计算溶液中各离子的浓度。

（3）在上述溶液中加入10.0mL1.00mol·

L－1HCl后，计算此时溶液的pH。

（4）计算（3）题新溶液中[NH3]。

（1）M（NH4Cl）=53.492,M[Ba（OH）2·

8H2O]=315.44

（3）10.0mL1.00mol/LHCl溶液中含H+：

所以剩余n（H+，剩）=0.0100>

n（NH3）=0.00634（mol）

说明：

溶液就是盐酸和NH4Cl的混合溶液（其他离子在不考虑活度的前提下对溶液的H+无贡献）。

由于

是一种很弱的酸，可略而不计，所以有：

3、25℃时，测量下列电池的电动势：

（一）Hg－Hg2Cl2|KCl（1mol/L）|S|Pt（＋）

（S代表Fe3+、Fe2+和HCl混合溶液）

若S溶液中，c（Fe3+）=3.32×

10－4mol/L，c（Fe2+）=2.17×

10－4mol/L。

以及c（HCl）=1.24×

10－3mol/L，此时电池的电动势为0.392V。

若S溶液中，c（Fe3+）=1.66×

10－3mol/L，c（Fe2+）=1.08×

10－3mol/L以及c（HCl）=6.17×

10－3mol/L，此时电池的电动势为0.407V。

假设Fe3+离子与水作用为一元弱酸，则：

Fe3+＋H2O

Fe（OH）2+＋H+，Fe2+不是酸，是配合物，如FeCl2+……的生成可以忽略不计。

（1）试求

的值。

（2）试求Fe3+作为一元弱酸的Ka值。

（3）计算Fe3+浓度为多大（mol·

L－1）时，恰好有Fe（OH）3沉淀出现。

（已知：

由电池电动势

解得Ka=1.52×

10－3

（3）Fe3+的Ka较大，所以可忽略水的离解。

本题考查学生综合利用电离平衡知识，电化学知识，水解平衡知识解决问题的分析能力。

4、（全国1999年决赛试题）

东晋葛洪所著《抱朴子》中记载有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。

“曾青”即硫酸铜。

这是人类有关金属置换反应的最早的明确记载。

铁置换铜的反应节能、无污染，但因所得的镀层疏松、不坚固，通常只用于铜的回收，而不用作铁器镀铜。

能否把铁置换铜的反应开发成镀铜工艺呢？

从化学手册上查到如下数据：

电极电势：

Fe2+＋2e－=Fe

Fe3+＋e－=Fe2+

Cu2+＋2e－=Cu

Cu2+＋e－=Cu+

平衡常数：

回答下列问题：

（1）造成镀层疏松的原因之一可能是夹杂固体杂质。

为证实这一设想，设计了如下实验；

向硫酸铜溶液中加入表面光洁的纯铁块。

请写出4种可能被夹杂的固体杂质的生成反应方程式（不必写反应条件）。

（2）设镀层夹杂物为CuOH（固），实验镀槽的pH=4，CuSO4的浓度为0.040mol/L，温度为298K，请通过电化学计算机说明在该实验条件下CuOH能否生成。

（3）提出3种以上抑制副反应发生的（化学的）技术途径，不必考虑实施细节，说明理由。

中华民族有着悠久的化学历史，本题从中提取而来，又综合考察了考生的推断能力。

从本题所给的数据可知：

Cu2+和Fe反应，其产物应有CuOH、Cu+、Cu（OH）2、Cu、Fe（OH）2、Fe2+、Fe（OH）3、Fe3+几种可能，选出其中固体即可，其关键在于选全答案。

第

（2）问较为简单，考察了考生的电化学知识，由于进入到该层次的考生这方面训练较多，故不存在困难。

第（3）问考察了学生对知识融会贯通的能力。

要阻止CuOH生成，就要使反应

Cu2+＋Cu＋2H2O=2CuOH＋2H+

向左移动。

要不生成Fe（OH）3，就要使反应

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O=4Fe（OH）3

这样自然得到如下答案：

（1）①CuO或Cu（OH）2，反应方程式为：

Cu2+＋2H2O=Cu（OH）2↓＋2H+

②Cu2O或CuOH，反应方程式为：

Cu+＋H2O=CuOH↓＋H+

③FeO或Fe（OH）2，反应方程式为：

Fe2+＋2H2O=Fe（OH）2↓＋2H+

④Fe2O3或Fe（OH）3，反应方程式为：

（2）①Cu2+＋Cu＋2H2O=2CuOH↓＋2H+

ⅱE=0.027V>

0，正方向自发。

②Fe＋2Cu2+＋2H2O=2CuOH＋Fe2+＋2H+

[设c（Fe2+）=0.04mol/L（最大允许值）]

ⅱE=0.795V>

（3）①配合剂，降低c（Cu2+）（即电位下降），阻止与新生态Cu反应。

②抗氧型，抑制氧化反应。

③稳定剂，防止累积的Fe2+对铜的沉积产生不良影响和减缓Fe2+氧化为Fe3+。

本题考查综合运用电化学知识，综合分析实际问题的能力。

5、在两个烧杯中分别注入相同的混合溶液，该混合溶液组成为50.00cm3，0.0100mol·

L－1AgNO3溶液和50.00cm30.100mol·

L－1NH4NO3溶液。

将两根银电极用铜线相连，分别浸入到上述两烧杯的混合溶液中；

两个相同的参比电极（电极电势为定值）通过电位计相连，也分别浸入到上述混合溶液中。

现往其中一个烧杯中逐渐加入50.00cm3，0.100mol·

L－1氨水，生成Ag（NH3）2+配离子。

由电位计测得参比电极间电势差为0.254V。

求Ag（NH3）2+的K不稳。

设加入氨水的烧杯中的Ag+浓度为c1，未加入氨水的烧杯中Ag+浓度为c2。

两个烧杯中电势差由Ag+浓度不同而产生，因此由能斯特方程可知：

又c2=50.00cm3×

0.0100mol·

L－1/（50cm3＋50cm3）=50.00×

10－3mol·

L－1

所以c1=2.52×

10－7mol·

考虑Ag（NH3）2+的配位平衡

Ag+＋2NH3

Ag（NH3）2+

开始各物质的50.00×

0.010050.0×

0.1000

物质的量（mol）

反应时各物质的－0.500－1.00＋0.500

物质的量的变化（mol）

平衡时各物质的

浓度（mol·

L－1）2.52×

10－7

本题考查综合利用配位平衡和氧化还原平衡知识解决问题的能力。