《化學(xué)反應(yīng)原理》知識(shí)點(diǎn)歸納.doc
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專(zhuān)題一:化學(xué)反應(yīng)與能量變化 一、反應(yīng)熱、焓變 1.反應(yīng)熱:化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中放出或吸收的熱量,叫反應(yīng)熱。包括燃燒熱和中和熱。 電離 : 注意: 水解 : 吸熱反應(yīng)的發(fā)生不一定需要 常見(jiàn)的吸熱反應(yīng): 銨鹽與堿的反應(yīng):如NH4Cl與Ba(OH)2?8H2O 加熱才能進(jìn)行。 大多數(shù)的分解反應(yīng):CaCO3== CaO + CO2 生產(chǎn)水煤氣:C + H2O == CO+H2 碳和二氧化碳的反應(yīng):C+CO2=2CO 燃燒反應(yīng) 注意: 放熱反應(yīng)不一定常溫下就自發(fā)進(jìn)行,可能需要加熱或點(diǎn)燃條件。 金屬與酸(或水)的反應(yīng) 常見(jiàn)的放熱反應(yīng): 酸堿中和反應(yīng) 自發(fā)的氧化還原反應(yīng) CaO(Na2O、Na2O2)與水的反應(yīng) 濃酸與強(qiáng)堿溶于水 2、焓變:在恒溫恒壓的條件下,化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中吸收或放出的熱量稱(chēng)為反應(yīng)的焓變。 符號(hào):用ΔH表示 單位:kJ/mol 放熱反應(yīng):ΔH= —QkJ/mol;或ΔH<0 吸熱反應(yīng):ΔH= +QkJ/mol;或ΔH>0 3、反應(yīng)熱產(chǎn)生的原因: 宏觀:反應(yīng)物和生成物所具有的能量不同,ΔH=_____________________________ 微觀:化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)鍵斷裂吸收的能量與新化學(xué)鍵生成所放出的能量不同,ΔH=____________ 二、熱化學(xué)方程式 1.熱化學(xué)方程式的概念:能表示反應(yīng)熱的化學(xué)方程式,叫做熱化學(xué)方程式。熱化學(xué)方程式不僅表示了化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化,也表明了化學(xué)反應(yīng)中的能量變化。 2.書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式時(shí)的注意點(diǎn) (1)需注明ΔH的“+”與“—”,“+”表示 ,“—”表示 ;比較ΔH的大小時(shí),要考慮ΔH的正負(fù)。 (3)要注明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài):g、 l、s、aq (3)各物質(zhì)前的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量,不表示分子個(gè)數(shù),因此,可以是整數(shù)也可以是分?jǐn)?shù),但系數(shù)與ΔH的值一定要相對(duì)應(yīng)。 (4)要注明反應(yīng)溫度和壓強(qiáng),但中學(xué)化學(xué)中所用ΔH的數(shù)據(jù)一般都是在101kPa和25℃時(shí)的數(shù)據(jù),因此可不特別注明; (5)對(duì)于可逆反應(yīng),其ΔH同樣要與系數(shù)相對(duì)應(yīng),但若按系數(shù)投料反應(yīng),則由于可逆反應(yīng)不能進(jìn)行完全,其反應(yīng)熱的數(shù)值會(huì)比ΔH的數(shù)值要小。 三、燃燒熱、熱值與中和熱: 1.燃燒熱:在1atm下,1mol物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱。(物質(zhì)完全燃燒是指含有的氮元素轉(zhuǎn)化為N2(g),氫元素轉(zhuǎn)化為H2O(l),碳元素轉(zhuǎn)化為CO2(g) 2、熱值:在1atm下,1g物質(zhì)完全燃燒的反應(yīng)熱叫做該物質(zhì)的熱值。(糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)中熱值最高的是脂肪) 3、中和熱:是指在稀溶液中的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿反應(yīng)生成1mol水時(shí)(無(wú)沉淀或氣體生成)的反應(yīng)熱。 H+(aq) + OH-(aq) == H2O(l) ; △H= —57.3kJ/mol 注意:(1)稀硫酸和稀Ba(OH)2反應(yīng)生成1molH2O時(shí): (2)濃硫酸的稀NaOH反應(yīng)生成1molH2O時(shí): (3)有稀的弱酸或弱堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1molH2O時(shí): 四、反應(yīng)熱的測(cè)定: 1、用量熱計(jì)進(jìn)行測(cè)定 2、蓋斯定律及其應(yīng)用:一個(gè)化學(xué)反應(yīng),不論是一步完成還是分幾步完成,其總的熱效應(yīng)是完全相同的。 例題: 科學(xué)家蓋斯曾提出:“不管化學(xué)過(guò)程是一步完成或分幾步完成,這個(gè)總過(guò)程的熱效應(yīng)是相同的。”利用蓋斯定律可測(cè)某些特別反應(yīng)的熱效應(yīng)。 3、利用鍵能進(jìn)行計(jì)算: 例題:.CH3-CH3→CH2=CH2+H2,有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下:試計(jì)算該反應(yīng)的反應(yīng)熱。 化學(xué)鍵 C-H C=C C-C H-H 鍵能(kJ/mol) 414.4 615.3 347.4 435.3 五、能源: 1、化石能源:煤、石油、天然氣;缺點(diǎn):蘊(yùn)藏量有限,不能再生,利用率低,污染環(huán)境。 2、新能源:太陽(yáng)能、氫能、地?zé)崮?、風(fēng)能、生物質(zhì)能等,特點(diǎn):資源豐富、可再生,無(wú)污染或少污染。 六、化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化: 1、原電池與電解池的反應(yīng)原理比較: 原電池:將自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)分開(kāi)在兩極上進(jìn)行,使電子的轉(zhuǎn)移通過(guò)導(dǎo)線定向移動(dòng)形成電流,從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)變。 電解池:利用外電源使氧化還原反應(yīng)(一般不能自發(fā)進(jìn)行)分開(kāi)在兩極上進(jìn)行,從而將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 2、原電池與電解池的構(gòu)造比較: 裝置 原電池 電解池 組成 條件 1、兩個(gè)活潑性不同的電極 2、電解質(zhì)溶液; 3、形成閉合的電路 1、兩個(gè)電極(活潑性可同也可不同); 2、電解質(zhì)溶液(或熔化的電解質(zhì)) 3、直流電源; 4、閉合回路 電極名 稱(chēng)及電 極反應(yīng) 負(fù)極:電子流出,還原劑,發(fā)生氧化反應(yīng) 正極:電子流入,氧化劑,發(fā)生還原反應(yīng) 陰極:與電源負(fù)極相連,陽(yáng)離子得電子發(fā)生還原反應(yīng) 陽(yáng)極:與電源正極,陰離子(或活性電極)失電子發(fā)生氧化反應(yīng) 能量轉(zhuǎn)化 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 電子和 陰陽(yáng)離子 的流向 電子: 電流: 電解質(zhì)溶液中的陰離子: 電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子: 電子: 電流: 電解質(zhì)溶液中的陰離子: 電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子: 電解池中:活性電極: 惰性電極 3、常見(jiàn)的原電池 負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng) 原電池總反應(yīng) 介質(zhì)酸堿性 鋅錳干電池 Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2 堿性 鉛蓄電池 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+H2O 酸性 銀鋅電池 Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 堿性 燃 料 電 池 氫氧燃料電池 2H2 + O2 == 2H2O 酸性 堿性 中性 熔融金屬氧化物(O2-) 甲醇 堿性 酸性 甲烷 堿性 酸性 熔融鹽燃料電池 2CO+2CO32—4e-== 4CO2 2CO+O2 == 2CO2 Li2CO3和Na2CO3熔融鹽 鋁、空氣、海水電池 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 (實(shí)質(zhì)為金屬的吸氧腐蝕) 海水 注意:蓄電池要注意充電和放電的方向;蓄電池在充電時(shí)與電源連接方式:正接正、負(fù)接負(fù)。 提醒:有機(jī)物燃料電池:若電解質(zhì)溶液為酸性溶液,則總是為“有機(jī)物+O2= CO2+ H2O”(再配平) 若電解質(zhì)溶液為堿性溶液,則總是為“有機(jī)物+O2+ OH- = CO32-+ H2O” (再配平) 4、電解規(guī)律: (1)陰陽(yáng)兩極的放電順序:陰極: 陽(yáng)極: (注意陽(yáng)極的電極材料,若材料是活性電極,則電極材料優(yōu)先放電,溶液中的陰離子不能放電) (2)常見(jiàn)的電解類(lèi)型(陰陽(yáng)極均采用惰性電極): 類(lèi)型 實(shí)例 陰極反應(yīng) 陽(yáng)極反應(yīng) 總反應(yīng) 恢復(fù)原溶液 電解電解質(zhì)型 HCl CuCl2 電解水型 H2SO4 NaOH Na2SO4 放氫生堿型 NaCl 放氧生酸型 CuSO4 AgNO3 5、原電池原理和電解原理的應(yīng)用: (1)原電池原理的應(yīng)用: 加快反應(yīng)速率: 金屬的腐蝕:化學(xué)腐蝕: 電化學(xué)腐蝕:鋼鐵的吸氧腐蝕: 鋼鐵的析氫腐蝕: 金屬的防護(hù):(1)覆蓋保護(hù)層、(2)改變內(nèi)部結(jié)構(gòu)、 (3)利用原電池原理(犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法)、(4)利用電解原理(外加電源的陰極保護(hù)法) (2)電解原理的應(yīng)用: I:氯堿工業(yè):實(shí)驗(yàn)原理:化學(xué)反應(yīng)_________________________離子反應(yīng)_________________________ 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及產(chǎn)物的檢驗(yàn):陰極區(qū): 陽(yáng)極區(qū): 飽和食鹽水的精制:泥沙、SO42-、Ca2+、Mg2+的去除: II:銅的電解精煉(或其它金屬的電解精煉): 粗銅中含Zn、Fe、Ag、Au等雜質(zhì) 原理:陽(yáng)極:粗銅,電極反應(yīng):Cu-2e- = Cu2+(主要),Zn-2e-=Zn2+ Fe-2e-=Fe2+( 次要) 陰極:純銅 Cu2++2e-=Cu 電解質(zhì)溶液:CuSO4溶液 陽(yáng)極泥: III:電鍍:陰極:鍍件 陽(yáng)極:鍍層金屬 電鍍液:含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液作電鍍液 特點(diǎn):理論上電鍍液的組成及酸堿性保持不變 IV:電解熔融鹽制活潑金屬: 鈉:陰極: 陽(yáng)極: 鎂:陰極: 陽(yáng)極: 鋁:陰極: 陽(yáng)極: 專(zhuān)題二:化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 一、化學(xué)反應(yīng)速率 1.表示方法:化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增加來(lái)表示 公式:v=△c/△t 單位:mol/(Ls)或mol/(Lmin) 注意:① 由于反應(yīng)過(guò)程中,隨著反應(yīng)的進(jìn)行,物質(zhì)的濃度不斷地發(fā)生變化(有時(shí)溫度等也可能變化),因此在不同時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率是不同的。通常我們所指的反應(yīng)速率是指平均速率。 ② 同一化學(xué)反應(yīng)的速率可以用不同物質(zhì)濃度的變化來(lái)表示,其數(shù)值不一定相同,但都表示該反應(yīng)的反應(yīng)速率。其數(shù)值之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比:對(duì)于反應(yīng):mA+nB pC+qD 則有:VA∶VB∶VC∶VD=m∶n∶p∶q ③固體或純液體(或溶劑)的濃度為常數(shù),一般不用來(lái)表示反應(yīng)速率 ④同一個(gè)反應(yīng)的速率在一段時(shí)間內(nèi):一般靠前時(shí)間段內(nèi)的反應(yīng)速率比靠后時(shí)間段內(nèi)的反應(yīng)速率快,因?yàn)闈舛入S反應(yīng)進(jìn)行而減小。(但有些放熱反應(yīng)一開(kāi)始由于溫度升高,反應(yīng)速率可能先加快后再減慢。) 2.有效碰撞 (1)有效碰撞是指能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的碰撞,發(fā)生有效碰撞的分子具有足夠的能量,且具有合適的取向。 (2)活化分子是指有可能發(fā)生有效碰撞的分子。活化分子的能量比反應(yīng)物分子的平均能量高。 (3)活化能:活化分子的平均能量與所有分子的平均能量之差稱(chēng)為活化能 3.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 影響速率的因素有內(nèi)部與外部因素,內(nèi)因由參加反應(yīng)的物質(zhì)的性質(zhì)決定,是主要因素。 外部因素:當(dāng)反應(yīng)一定時(shí),外部因素對(duì)反應(yīng)的影響。 (1)濃度:其它條件不變時(shí),增大反應(yīng)物(或生成物)濃度,可以增大反應(yīng)速率。(從微觀上看是單位體積內(nèi)活化分子個(gè)數(shù)增多) 注意:①對(duì)固體,反應(yīng)速率與其表面積大小有關(guān),一般認(rèn)為其濃度為一常數(shù),它的量的多少對(duì)速率無(wú)影響,但固體顆粒大小對(duì)反應(yīng)速率有影響。純液體濃度也可看成是一常數(shù)。 ②對(duì)可逆反應(yīng)而言,在增大反應(yīng)物濃度的瞬間,v正突然增大后減小,v逆不變后增大 (2)溫度:其它條件不變時(shí),升高溫度可以加快反應(yīng)速率;降低溫度可以減小反應(yīng)速率。(從微觀上看是增大了活化分子百分?jǐn)?shù)) 注意:① 一般溫度每升高10℃,反應(yīng)速率增大為原來(lái)的2~4倍。 ② 對(duì)可逆反應(yīng)而言,升高溫度可使正逆反應(yīng)速率同時(shí)增大,但吸熱方向速率增大的倍數(shù)更大。 (3)壓強(qiáng):對(duì)于有氣體參加的反應(yīng),其它條件不變時(shí),增大壓強(qiáng)可以增大反應(yīng)速率;減小壓強(qiáng),可以減小化學(xué)反應(yīng)速率。(從微觀上看是增大了單位體積內(nèi)的活化分子個(gè)數(shù)) 注意:①對(duì)可逆反應(yīng)而言,增大壓強(qiáng)可同時(shí)增大正逆反應(yīng)速率,但氣體體積縮小方向的速率增大的倍數(shù)更大。 (4)催化劑:使用合適催化劑能同等程度地影響正逆反應(yīng)速率。(不會(huì)導(dǎo)致化學(xué)平衡的移動(dòng)。)(從微觀上看是增大了活化分子百分?jǐn)?shù)) 注意:①催化劑增大化學(xué)反應(yīng)速率的原因是催化劑通過(guò)參與化學(xué)反應(yīng),改變了化學(xué)反應(yīng)途徑,(降低了反應(yīng)的活化能)使化學(xué)反應(yīng)速率加快。催化劑本身在反應(yīng)前后質(zhì)量保持不變。 ②酶的催化作用: (5)其他:如:顆粒純度:與稀酸反應(yīng),粗鋅比純鋅快(形成原電池);激光、射線、超聲波、紫外線等。 二:化學(xué)反應(yīng)的方向: 1、 反應(yīng)方向的判據(jù):能量判據(jù):能量從高到低,焓變?chǔ)<0 熵變判據(jù):混亂度:從有序到無(wú)序,熵變?chǔ)>0 (熵變從小到大的過(guò)程:S→l→g;固體溶解;氣體分子數(shù)增多) 2、反應(yīng)方向的判斷:ΔH<0、ΔS>0:反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行 ΔH>0、ΔS<0:反應(yīng)不自發(fā) ΔH>0、ΔS>0:高溫為自發(fā) ΔH<0、ΔS<0:低溫下自發(fā) 注意:①自發(fā)反應(yīng)不一定在任何條件下都能發(fā)生,有些自發(fā)反應(yīng)需要在一定條件下才能發(fā)生。 非自發(fā)反應(yīng)并不是一定不能反應(yīng),在一定條件下,非自發(fā)反應(yīng)也可能發(fā)生(如電解) ②反應(yīng)的自發(fā)性只能用于判斷反應(yīng)的方向,不能確定反應(yīng)是否一定發(fā)生或發(fā)生的速率的大小。 三、化學(xué)平衡:一定條件下可逆反應(yīng)達(dá)到最大反應(yīng)限度時(shí)即達(dá)到了化學(xué)平衡。 1.化學(xué)平衡狀態(tài) (1)概念:化學(xué)平衡狀態(tài)是指一定條件下的可逆反應(yīng)里,正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等,反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。 (2)特征:逆、等、動(dòng)、定、變 2.平衡狀態(tài)的判斷 ①同種物質(zhì)的V正=V逆 ②各組分的濃度(或百分含量或體積分?jǐn)?shù))保持不變(注意非相等或與系數(shù)成比例 ③壓強(qiáng):等體反應(yīng)_________ 非等體反應(yīng)_________ 恒容時(shí)氣體密度:全部為氣體物質(zhì)_________ 部分為氣體物質(zhì)_________ 氣體的平均分子量: 體系的顏色: (體系的顏色變化是否一定有平衡的移動(dòng)?) 3.化學(xué)平衡常數(shù):生成物系數(shù)次方的乘積比上反應(yīng)物系數(shù)次方的乘積 注意:①一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),與濃度、壓強(qiáng)等無(wú)關(guān)。(溫度升高,K值如何變化?) ②平衡常數(shù)反映了反應(yīng)進(jìn)行的程度,不表示速率的快慢,(不能說(shuō)K越大,反應(yīng)速率越快),一定溫度下,K越大,說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的越完全。 ③對(duì)固體或純液體,濃度視為常數(shù)。 ④平衡常數(shù)的表達(dá)式與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)有關(guān):如:N2+3H2 2NH3 K1=__________ 2NH3 N2+3H2 K2=__________;1/2N2 + 3/2H2 NH3 K3=___________ K1與K2的關(guān)系為_(kāi)_____________;K1與K3的關(guān)系為_(kāi)______________。 四、化學(xué)平衡的移動(dòng):化學(xué)平衡的建立是有條件的,暫時(shí)的,當(dāng)條件改變時(shí),平衡就有可能發(fā)生移動(dòng)。 1.平衡移動(dòng)方向的確定:根據(jù)條件改變時(shí),v正’和v逆’的相對(duì)大小 (1)條件改變時(shí), 若v正’>v逆’,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 若v正’- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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