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高中一年级化学

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    (1)元素的金属活动性递变规律是元素周期表学习的重要内容之一。某校研究性学习小组查阅课外资料,看到第IVA族的三种金属锗、锡、铅的性质:锗、锡在空气中不反应,铅在空气中表面生成一层氧化铅,请解释发生上述变化的原因是__________________________________。
    另一研究性学习小组欲通过实验探究Zn、Fe、Cu的金属活动性顺序,根据不同的实验条件设计了如下的几种实验方案:
    (2)该小组同学根据提供的Zn片、Fe片和稀硫酸,设计成了一个原电池比较锌与铁的活动性顺序,请在下面方框内画出原电池装置图。并写出正极的反应现象及电极反应式。 现象_____________________;电极反应式__________________________。
    (3)现只有Fe片、CuO和稀硫酸这几种药品,请你帮忙设计方案比较铁与铜的活动性顺序。你的设计方法是__________________________________

    本题信息:2010年河北省期末题化学填空题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “(1)元素的金属活动性递变规律是元素周期表学习的重要内容之一。某校研究性学习小组查阅课外资料,看到第IVA族的三种金属锗、锡、铅的性质:锗、锡在空气中...” 主要考查您对

元素的性质

原电池原理的应用

原电池的形成条件

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元素的性质:

由于核外电子排布的周期性变化,使元素表现出不同的性质。元素性质与原子结构密切相关,主要与原子核外电子排布,特别是最外层电子数有关。

碱金属元素的性质:

(1)元素性质同:均为活泼金属元素,最高正价均为+1价异:失电子能力依次增强,金属性依次增强
(2)单质性质同:均为强还原性(均与O2、X2等非金属反应,均能与水反应生成碱和氢气。),银白色,均具轻、软、易熔的特点异:与水(或酸)反应置换出氢依次变易,还原性依次增强,密度趋向增大,熔沸点依次降低,硬度趋向减小
(3)化合物性质
同:氢氧化物都是强碱。过氧化物M2O2具有漂白性,均与水反应产生O2;异:氢氧化物的碱性依次增强。
注: ①Li比煤油轻,故不能保存在煤油中,而封存在石蜡中。 ②Rb,Cs比水重,故与水反应时,应沉在水底。③与O2反应时,Li为Li2O;Na可为Na2O,Na2O2;K,Rb,Cs的反应生成物更复杂。

卤族元素的性质:

(1)相似性:
①卤素原子最外层都有七个电子,易得到一个电子形成稀有气体元素的稳定结构,因此卤素的负价均为-1价。氯、溴、碘的最高正价为+7价,有的还有+1、+3、+5价,其最高价氧化物及水化物的化学式通式分别为X2O7和HXO4(F除外)
②卤族元素的单质均为双原子分子(X2);均能与H2化合:H2+X2=2HX;均能与水不同程度反应,其通式(除F2外)为:H2O+X2HX+HXO;均能与碱溶液反应;Cl2、Br2、I2在水中的溶解度较小(逐渐减小,但在有机溶剂中溶解度较大,相似相溶)。
(2)递变性:
①原子序数增大,原子的电子层数增加,原子半径增大,元素的非金属性减弱。
②单质的颜色逐渐加深从淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色,状态从气→气→液→固,溶沸点逐渐升高;得电子能力逐渐减弱,单质的氧化性逐渐减弱,与氢气化合由易到难,与水反应的程度逐渐减弱。
③阴离子的还原性逐渐增强。
④氢化物的稳定性逐渐减弱。
⑤最高正价含氧酸的酸性逐渐减弱(氟没有含氧酸)。
原电池原理的应用:

(1)根据形成原电池判断金属的活动性根据活泼金属为负极,不活泼金属为正极,可通过组成原电池判断金属活动性。
(2)形成原电池可以加快反应速率纯锌与稀H2SO4反应速率较慢,当加入CuSO4溶液以后,反应速率加快,因为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+析出的Cu与Zn接触,在稀H2SO4中形成原电池,加快反应速率。
(3)根据原电池原理可以判断电池的正负极、电解质溶液、判断溶液pH的变化
(4)根据原电池原理可以保护金属不被腐蚀
(5)判断金属腐蚀程度的快慢

 原电池原理的应用:

1.比较不同金属的活动性强弱
根据原电池原理可知,在原电池反应过程中,一般活动性强的金属作负极,而活动性弱的金属(或能导电的非金属)作正极。
若有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入到稀硫酸中,一段时间后,若观察到A极溶解,而B 极上有气体放出,说明在原电池工作过程中,A被氧化成阳离子而失去电子作负极,B作正极,则金属A的金属活动性比B强。
2.加快氧化还原反应的速率
因为形成原电池后,产生电位差,使电子的运动速率加快,从而使反应速率增大,如Zn与稀H2SO4反应制氧气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu—Zn原电池,加快反应速率 3.用于金属的防护要保护一个铁制闸门,可用导线将其与一锌块相连,使锌作原电池的负极,铁制闸门作正极。
4.设计制作化学电源设计原电池时要紧扣构成原电池的条件。
(1)首先要将已知氧化还原反应拆分为两个半反应:
(2)然后根据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料(一般负极就是失电子的物质,正极用比负极活泼性差的金属或导电的非金属)及电解质溶液:
①电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者能与电极产物发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜一锌一硫酸铜构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有 Zn2+“的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中.
②电极材料的选择在原电池中,选择较活泼的金属或还原性较强的物质作为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属或氧化性较强的物质作为正极。一般,原电池的负极能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。
(3)举例根据以下反应设计原电池:


原电池的构成条件: 

(1)活泼性不同的两个电极。
(2)电解质溶液,一般能与较活泼金属自发地进行氧化还原反应。
(3)形成闭合回路。


原电池中盐桥的作用:

盐桥中的盐溶液是电解质溶液(通常装有含琼胶的KCl饱和溶液),能使两烧杯中的溶液连成一个通路。通过盐桥中阴、阳离子的定向移动(阳离子移向正极,阴离子移向负极)维持两个半电池的电中性,以使原电池连续工作。盐桥将氧化还原反应的两个半反应隔开进行,能提高原电池的工作效率,减缓电流衰减。


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