为什么叫牺牲阳极保护阴极而不叫牺牲负极保护正极

在高中化学选修课4中,金属的防护一节上,讲到电化学防护时,有一个利用原电池原理的“牺牲阳极保护阴极”的方法。
此方法是接入比被保护金属更容易失电子的金属,使活泼金属成为负极被消耗。在此法中,其实是消耗负极金属而保护正极金属,为什么叫牺牲阳极保护阴极的呢?原电池中不是只说正负极,而电解池中才说阴阳极的吗?

对于这种疑惑,我们可以从以下方式去理解:

1、中学化学中,原电池讲正负极,电解池讲阴阳极——是分开的。
2、电化学中,原电池和电解池都是电池,两种情况是不分开的——发生氧化反应是阳极,发生还原反应是阴极。
3、其实原电池中的负极,就是电池中的阳极。
活泼金属的负极(阳极)在电化腐蚀中消失了,就叫牺牲阳极。在此过程中正极(阴极)得以保护,故称之为“牺牲阳极 的阴极保护法”

过去原电池和电解池中的电极都称为:阴极【还原反应的一极】阳极【氧化反应的一极】
所以原来叫牺牲阳极【现在说的负极】的阴极【现在说的正极】保护法。【他是原电池】

二烯烃的通式中碳原子数为什么要大于等于4

二烯烃通式CnH2n-2,与炔烃的通式相同。但区别是,二烯烃通式CnH2n-2中(n≥4),而炔烃通式中(n≥2)。也就是说,最简的二烯烃是CH2=CH-CH=CH2(1,3-丁二烯)。但有些同学就存在疑问,二烯烃通式中的碳原子数(也就是N值)为什么不能是3?3个碳原子也能写出两个双键呀:CH2=C=CH2,即丙二烯。

在二烯烃通式个,碳原子数理论上3是可以,即CH2=C=CH2,即丙二烯。但是在一般情况下,两个双键连接在一个碳原子上(通常叫累积双键)不稳定,会因环境的不同而发生烯醇式重排生成醛或者碳键会发生断裂重新组合变成炔。而双键不直接连在同一个C上,中间间隔1个或若干个单键较稳定,因此稳定的二烯烃,就是从CH2=CH-CH=CH2开始了,即n>=4。所以在高中阶段的学习中,往往把二烯烃通式CnH2n-2中(n≥4)即可。

PS:从结构化学上分析,一个碳上连两个双键并不一定不稳定。比如二氧化碳。解释这个问题,我的想法是,二氧化碳的碳氧都是SP杂化的,杂化轨道平行,能形成了两个派三四,所以能稳定存在。而丙二烯类的由于中间碳是SP杂化,而两侧碳都是SP2杂化,杂化轨道不平行,在成派键的时候交盖不好,更不可能形成离域派键,再加上两册的四个氢相互排斥,产生一定的扭力,使分子更不稳定。

苯酚和浓溴水反应为何不能用液溴替代

苯酚和浓溴水反应生成白色三溴苯酚这个实验中,什么为能用液溴来代替浓溴水呢。原因应该有以下三个方面的:

(1)苯酚能被酸性高锰酸钾等强氧化剂氧化成对苯醌,液溴有强氧化性,容易氧化苯酚,而不生成三溴苯酚;
(2)水是极性溶剂,溴分子在水溶液中很有利于苯酚取代反应的发生,而液溴是非极性的,基本无取代的能力(液溴需光照才与烷烃或烷基或苯环则链上的烷基发生取代,或在催化剂催化下与苯环上的氢发生取代);
(3)三溴苯酚是白色沉淀,在水溶液中观察现象明显,但是如果用液溴(红褐色或红棕色),即便生成三溴苯酚,也会溶于液溴,则不会产生明显现象,难以证明反应是否发生。

酚酞的结构式及酸碱变色原理

酚酞是一种弱有机酸,在pH<8.2的溶液里为无色的内酯式结构,当pH>8.2时为红色的醌式结构。

 

酚酞的醌式或醌式酸盐,在碱性介质中很不稳定,它会慢慢地转化成无色羧酸盐式;遇到较浓的碱液,会立即转变成无色的羧酸盐式。所以,酚酞试剂滴入浓碱液时,酚酞开始变红,很快红色退去变成无色。

酚酞为白色或微带黄色的细小晶体,难溶于水而易溶于酒精。因此通常把酚酞配制成酒精溶液使用。当酚酞试剂滴入水或中性、酸性的水溶液时,会出现白色浑浊物,这是由于酒精易溶于水,使试剂中难溶于水的酚酞析出的缘故。

从结构式可以得知,酚酞中也含有酚羟基,能与三价铁离子作用呈紫色(酚与Fe3+呈紫色,但邻硝基苯酚和邻磺基苯酚与Fe3+作用不呈紫色)

银镜反应中为啥先加硝酸银再加氨水,而不能反过来加入呢

答:银镜反应,配制时是向AgNO3中加氨水,一开始会生成AgOH白色沉淀(不稳定会分解生成Ag2O的褐色沉淀),继续滴加氨水直到沉淀恰好溶解。
为什么沉淀会溶解,是因为Ag(NH3)2+比AgOH、Ag2O还有AgCl等都稳定。
不能向AgNO3向氨水中加,因为氨水过量会生成爆炸性的物质。
在配制银氨溶液时,在硝酸银溶液中滴加氨水,不可使沉淀溶解后变得太澄清,相反,最初产生的沉淀溶解到还略显浑浊反而更好些,因为这意味着氨水没有过量,这也是获得光亮银镜的关键。实践经验证明,氨水过量得越多,银镜反应的效果越差。

1.滴加顺序及氨水的量和浓度

向AgNO3溶液滴加氨水或向氨水中滴加AgNO3溶液,都能得到银氨溶液,只不过现象不同。但一水合氨能与醛反应产生雷酸银(AgOCN),雷酸银受热或撞击能猛烈爆炸,因此不能向氨水中滴加AgNO3,反应最好用水浴加热使受热均匀。银氨溶液也不能久置,否则生成易爆炸物质Ag3N(氮化银)、AgN3(叠氮化银)、Ag2NH(亚氨基化银),这些物质用玻璃棒摩擦会猛烈爆炸,因此实验结束时及时清理过剩的银氨溶液。我们知道银镜反应是银离子被还原,醛基被氧化的过程,而溶液中银氨络离子与银离子和氨气分子之间存在电离平衡,因此一水合氨的浓度不能过大且不能过量,否则平衡难以向生成银离子的方向移动,不利于银离子的还原,以至看不见银镜出现,一水合氨的浓度以百分之二为宜。银镜反应也不能在酸性溶液中进行,一方面银氨溶液在酸性溶液中会离解成氧化能力较弱Ag+,另外酸性较强时NO3-氧化性强于Ag+,主要是NO3-被还原,自然也就不会有银镜生成,但在强碱性条件下银氨溶液本身得到光亮的银镜,无须有醛基化合物,因此PH值一般控制在9—10。反应在弱碱性下进行主要是银氨溶液的氧化性比Ag+强且能得到银镜,所以不与AgNO3溶液直接反应制银镜。

关于乙醛与新制氢氧化铜反应中的几个疑问

乙醛与新制氢氧化铜反应生成砖红色的氧化亚铜沉淀中,常常都会存在如下几个疑问:
1、为什么氢氧化铜要新制?
分析:主要原因应该是新制备的氢氧化铜颗粒微小,表面反应活性高,放置时间久了,表面陈化,颗粒变大,反应变差。
2、配制氢氧化铜时,氢氧化钠为什么要过量?
分析:过量是为了使反应体系呈碱性,因为这个反应要在碱性情况下才能发生。也可以这样理解,如果是酸性条件,则不可能形成氢氧化铜。所以氢氧化钠过量,一方面可以避免氢氧化铜的分解,另一方面,也可以中和由醛氧化而成的酸,避免生成的酸与氧化亚铜发生反应:2CH3COOH+Cu2O = (CH3COO)2Cu + Cu+H2O (铜发生歧化反应)。而在配制氢氧化铜时,氢氧化钠的过量,事实上起反应作用的并不是Cu(OH)2,而是铜离子在碱性条件下形成的络合物[Cu(OH)4]2-。和Cu(OH)2相比 [Cu(OH)4]2-可溶,在溶液中才发生反应,但这对于高中理科生来说超纲了。
3、乙醛与新制氢氧化铜反应方程式中到底是生成醋酸还是醋酸盐?
反应原理:
CH3CHO+2Cu(OH)2——→Cu2O↓+CH3COOH+2H2O
但由于反应要在碱性条件下进行,配制Cu(OH)2时NaOH要过量,所以生成的乙酸还会和氢氧化钠反应:
CH3COOH + NaOH——→CH3COONa + H2O
所以总的反应应为:
CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH——→CH3COONa + Cu2O↓+ 3H2O
而一些书仅仅为了说明反应该原理而没有把乙酸被中和的那一步写出来,只写出反应最重要的一步:
CH3CHO+2Cu(OH)2——→Cu2O↓+CH3COOH+2H2O
4、苯甲醛能与新制氢氧化铜反应吗?
苯甲醛能与银氨溶液反应,但不能与新制氢氧化铜反应。苯甲醛中的醛基的化学键和苯环的大п键发生共轭,导致苯甲醛中的醛基非常牢固,不易被氧化而发生反应。芳香醛能与土伦试剂(也就是银氨溶液)发生银镜反应,只是不能与斐林试剂(也就是新制氢氧化铜)反应,应该是因为银氨溶液的氧化性比新制氢氧化铜强。

有关醇的水溶液性的解释

什么样的醇是易溶于水的?是不是所有醇都溶于水?这样的问题经常会困扰着我们。
对于以上问题,解释总结如下:
分子中碳原子为1~3的醇能与水以任意比例互溶,比如甲醇,乙醇,丙三醇(就是甘油);碳原子数为4~11的部分溶于水;碳原子更多的醇就是固体了,不溶于水。原因可以用相似相溶原理解释:极性物质易溶于极性溶剂,非极性物质易溶于非极性溶剂。水的极性很强,甲醇,乙醇,丙醇均有较强极性,所以易溶。碳原子较多的高级醇随碳原子增加,羟基的作用减小,极性逐渐下降,所以水溶性降低

乙酸能否被还原成乙醛

乙醇能氧化成乙醛,乙醛能再氧化成乙酸,而这个过程就是醛可以被还原成醇,那么乙酸能否还原成乙醛呢?
理论上是可以的,但在这个还原过程中,乙醛还原成乙醇比乙酸还原成乙醛容易得多。乙酸还成乙醛需要强还原剂,如LiAlH4、NaBH4等强还原剂。但当乙酸被还原成乙醛时,乙醛遇强还原剂很容易继续被还原成乙醇。所以乙酸还原成乙醛很难停留在乙醛这一步。

如确实要将乙酸制乙醛,可以先用强还原剂还原成醇,然后再把醇氧化成醛。虽然麻烦,但还是可行的。

苯酚(酚类)与氢氧化铜能不能反应?

酚是有机物,因为羟基和苯环相连接,受苯环影响使得酚羟基可以电离出氢离子,具有酸性。如苯酚,俗名石炭酸,酸性很弱(比碳酸还弱)。因为酚的酸性很弱,所以只能和碱性较强的化合物反应,比如NaOH。而Cu(OH)2溶解性差,并且是弱碱性,不能和苯酚反应。

另外,也可以换位思考一下。碳酸比苯酚的酸性强,碳酸都不能与Cu(OH)2反应,更不用说酸性比碳酸弱的酚类了!

无机物之间、无机物与有机物之间的同分异构现象

同分异构体广泛存在于有机物之中,是指分子式相同而结构不同的物质之间互称为同分异构体。

那么在无机物之中,是否也存在同分异构现象呢?答案时肯定的!

无机化合物的同分异构大多是配位化合物,包括镜像异构,构造异构和空间异构等等。
空间异构是原字空间排布方式不同。比如PtCl2(NH3)2,一种为梯形分子,两个氨在一侧两个氯在一侧,分子有极性,棕黄色,是抗癌药物。另一种为菱形分子,两个氨和两个氯相对的排列,分子无极性,淡黄色,不能抗癌。
镜像异构是两种异构体的结构互成镜像,就像镜子内外的镜像和实体。
CoBr2Cl(NH3)(H2O)就有左右旋光异构体。
构造异构是配位化合物的原子排列次序不同。比如[CoSO4(NH3)5]Br和
[CoBr(NH3)5]SO4,前者为红色,能和硝酸银反应生成沉淀;后者为紫色,能和氯化钡反应生成沉淀。
由于水合情况不同也能有异构体产生,比如[Cr(H2O)6]Cl3(紫色),[CrCl(H2O)5]Cl2.H2O(亮绿色),[CrCl2(H2O)4]Cl.2H2O(暗绿色)。
键合异构。指同一配位体中,由于有不同的可配位原子,在形成配合物时,可以通过不同的配位原子进行键合而形成不同的配合物。例如-NO2与-ONO,-SCN与-NCS。如雷酸银AgONC和氰酸银AgCNO也属于无机里的同分异构现象。

但要注意:如说红磷与白磷、金刚石与石墨等,这此只能说是同素异型体,而不能说是同分异构体。因为它们虽然都是用同一种元素表示,但构成这些物质的原子个数是不同的,也就是分子量不同,不能称之为同分异构体。如白磷学式为P4,正四面体结构,有6mol的P-P键;而红磷分子式为P,科学家迄今为止还没有得到一个红磷分子的确切构成,只是知道是无数P原子按照一定规律排列。所以两者分子量不同,不能称之为同分异构体,只能说是同素异型体。

不但有机物之间、无机物之间存在同分异构体,无机物与有机物之间也存在同分异构体。如尿素CO(NH2)2和氰酸铵NH4CNO就是非常典型的一个例子。

但也有人认为,雷酸银AgONC和氰酸银AgCNO并不应该归为无机物的同分异构,因为它们异构的本质是ONC与CNO有机酸根的键合异构,但雷酸银AgONC和氰酸银AgCNO整个物质是离子化合物,离子化合物没有同分异构现象。同理,尿素CO(NH2)2和氰酸铵NH4CNO也不能称之为同分异构体,因为前者为共价化合物,后者为离子化合物。

最后建议,对于无机物之间的同分异构现象,高中阶段只需知道它们存在同分异构现象就行了,置于具体的例子,可不必记忆,毕竟络合物中的配位键在现在的高中阶段甚至连了解性的学习都不存在了

关于NO分子中有多少对共用电子对的探讨

最近在高三复习的时候,见着一题目问到“NO分子中有多少对共用电子对”这一问题。
首先要说一下的是,这问题是不应该在现在的高中化学中出现的。因为这属于结构化学的内容,现在已是文综理综了,根本没再要求高中化学选修三 结构化学 这一本书的知识。再说,即使是3+X的时候,选修三也只是学个皮毛,根本没有要求讨论这么难的问题。
NO中N与O之间形成一个2电子σ键、一个2电子π键与一个一个3电子π键,一共用7个电子,也就是3.5对共用电子对。其分子轨道式: (σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(π2p)4(π2p*)1。这个大学以下是写不出来的。

同类问题还有NO2电子式:氮原子以sp2杂化轨道与氧原子成键,此外还形成一个三中心三电子大π键

NO、NO2、CO32+ 电子式写法图: