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1、第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量
第一節(jié) 化學(xué)能與熱能
1、在任何的化學(xué)反應(yīng)中總伴有能量的變化。
原因:當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量,而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量?;瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。
一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。
E反應(yīng)物總能量>E生成物總能量,為放熱反應(yīng)。
E反應(yīng)物總能量<E生成物總能量,為吸熱反應(yīng)。
2、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)
①所有的燃燒與緩慢氧化。
常見的放熱反應(yīng):
②酸堿中和反應(yīng)。
③金屬與酸反應(yīng)制取氫氣。
④大多數(shù)化合反應(yīng)(特殊:
2、C+CO22CO是吸熱反應(yīng))。
① 多數(shù)分解反應(yīng),如KClO3、、CaCO3的分解等。
常見的吸熱反應(yīng):
②C+CO22CO
③銨鹽和堿的反應(yīng),Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
[思考]放熱反應(yīng)都不需要加熱,吸熱反應(yīng)都要加熱,這種說法對(duì)嗎?
點(diǎn)拔:不對(duì)。如C+O2=CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng),但需要加熱,只是反應(yīng)開始后不再需要加熱,反應(yīng)放出的熱量可以使反應(yīng)繼續(xù)下去。NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),但反應(yīng)并不需要加熱。
第二節(jié) 化學(xué)能與電能
1、 能源的分類:
一次能源:直接從自然界取得的能源稱為一次能源,如流水、風(fēng)
3、力、煤、石油、天然氣等、
二次能源:一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)化得到的能源稱為二次能源,如電力、蒸汽等。
2、原電池
(1)概念:把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。
(2)原電池的工作原理:發(fā)生氧化還原反應(yīng)(有電子的轉(zhuǎn)移)。
(3)構(gòu)成原電池的條件:
①活潑性不同的兩種金屬做電極(或其中一種是非金屬);
②電極材料均插入電解質(zhì)溶液中;
③兩級(jí)構(gòu)成閉合回路。
(4)電極名稱及發(fā)生的反應(yīng):
負(fù)極:較活潑的金屬作負(fù)極,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),
電極反應(yīng)式:較活潑金屬-ne-=金屬陽離子
【 Zn-2e-=Zn2+ 】
負(fù)極現(xiàn)象:負(fù)極溶解,負(fù)極質(zhì)量減少。
正極:較不活潑
4、的金屬或石墨作正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),
電極反應(yīng)式:溶液中陽離子+ne-=單質(zhì) 【 2H++2e-=H2↑ 】
正極的現(xiàn)象:一般有氣體放出或正極質(zhì)量增加。
總反應(yīng)方程式:把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加而得【Zn + 2 H+ = Zn2+ + H2↑】
(5)原電池正負(fù)極的判斷方法:
①依據(jù)原電池兩極的材料:
較活潑的金屬作負(fù)極(K、Ca、Na太活潑,不能作電極);
較不活潑金屬或可導(dǎo)電非金屬(石墨)等作正極。
②根據(jù)電流方向或電子流向:(外電路)電子:負(fù)極→導(dǎo)線→正極。(電流由正極流向負(fù)極);
③根據(jù)原電池中的反應(yīng)類型:
負(fù)極:失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),現(xiàn)象通常
5、是電極本身消耗,質(zhì)量減小。
正極:得電子,發(fā)生還原反應(yīng),現(xiàn)象是常伴隨金屬的析出或H2放出。
2、化學(xué)電源基本類型:
①干電池(一次電池):如:Cu-Zn原電池、鋅錳電池(Zn做負(fù)極,碳棒做正極)、銀鋅紐扣電池
②充電電池(二次電池):兩極都參加反應(yīng)的原電池,可充電循環(huán)使用。如鉛蓄電池(Pb為負(fù)極, PbO2為正極)、鋰電池、鎳鎘電池等。
③燃料電池:如H2、CH4燃料電池,電解質(zhì)溶液常為堿性試劑(KOH等)。
第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度
1、化學(xué)反應(yīng)的速率
(1)概念:通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量(均取正值)來表示。 計(jì)算公式:v(B)==
6、①單位:mol/(L·s)或mol/(L·min)
②B為溶液或氣體,若B為固體或純液體不計(jì)算速率。
③以上所表示的是平均速率,而不是瞬時(shí)速率。
④重要規(guī)律:速率比=變化量比=方程式系數(shù)比
(2)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素:
內(nèi)因:由參加反應(yīng)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的(主要因素)。
外因:①溫度:升高溫度,增大速率
②催化劑:一般加快反應(yīng)速率(正催化劑)
③濃度:增加C反應(yīng)物的濃度,增大速率(溶液或氣體才有濃度可言)
④壓強(qiáng):增大壓強(qiáng),增大速率(適用于有氣體參加的反應(yīng))
2、化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡
(1)在一定條件下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時(shí)
7、,反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變,達(dá)到表面上靜止的一種“平衡狀態(tài)”,就是這個(gè)反應(yīng)所能達(dá)到的限度,即化學(xué)平衡狀態(tài)。
在任何可逆反應(yīng)中,正方應(yīng)進(jìn)行的同時(shí),逆反應(yīng)也在進(jìn)行(同時(shí)發(fā)生,不分先后)??赡娣磻?yīng)不能進(jìn)行到底,即可逆反應(yīng)無論進(jìn)行到何種程度,任何物質(zhì)(反應(yīng)物和生成物)的物質(zhì)的量都不可能為0。
(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征:逆、等、動(dòng)、定、變。
①逆:化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)。
②等:達(dá)平衡狀態(tài)時(shí),正反應(yīng)速率相等逆反應(yīng)速率。
③動(dòng):動(dòng)態(tài)平衡,達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),正逆反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行,但不等于0。v正=v逆≠0。
④定:達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),各組分的濃度保持不變,各組成成分的含量保持一定。
⑤變:當(dāng)條件變化時(shí),原平衡被破壞,在新的條件下會(huì)重新建立新的平衡。
(3)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志:
① VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物質(zhì)比較)
②各組分濃度保持不變或百分含量不變
③借助顏色不變判斷(有一種物質(zhì)是有顏色的)
④總物質(zhì)的量或總體積或總壓強(qiáng)或平均相對(duì)分子質(zhì)量不變(前提:反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)適用,即如對(duì)于反應(yīng)xA+yBzC,x+y≠z )