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文檔簡介

1、第四部分 化學反應(yīng)原理第一章 化學反應(yīng)與能量一、熱化學方程式及蓋斯定律:1.熱化學方程式的書寫要注意標明各物質(zhì)的狀態(tài),方程式系數(shù)可以是分數(shù)或小數(shù)。2.不管化學反應(yīng)是一步完成或分幾步完成,其反應(yīng)熱是相同的。 化學反應(yīng)的焓變(h)只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。3. 有關(guān)利用蓋斯定律的計算,合理設(shè)計反應(yīng)途徑,正確加減熱化學方程式及其h求得未知熱化學方程式及h。 4.熱化學方程式的意義:熱化學方程式:s(s)+o2(g) so2(g) h=-296kj/mol, 的意義是:32g硫粉完全燃燒生成二氧化硫氣體,放出296kj的熱量2、 (1)燃燒熱:在101 kpa時,1 mol純物

2、質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量。 (2)中和熱:在稀溶液中,酸和堿發(fā)生中和反應(yīng)生成1 mol水時的反應(yīng)熱。3、 反應(yīng)熱的計算()由化學反應(yīng)的實質(zhì)可知,一個給定反應(yīng)的反應(yīng)熱可利用反應(yīng)物和生成物的鍵能來計算。 反應(yīng)物的鍵能生成物的鍵能()由反應(yīng)熱與物質(zhì)能量的關(guān)系可知,一個給定反應(yīng)的反應(yīng)熱可利用反應(yīng)物和生成物的能量來計算。 生成物的能量反應(yīng)物的能量由于物質(zhì)的能量取決于物質(zhì)的性質(zhì)和測定時的溫度和壓強,因此一個給定反應(yīng)的反應(yīng)熱僅與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān),而與反應(yīng)完成的途徑無關(guān)蓋斯定律。第二章 化學反應(yīng)速率與化學平衡第一單元 化學反應(yīng)速率一、化學反應(yīng)速率計算公式: 單位:mol·l-1&

3、#183;s-1或mol·l-1·min-1說明:同一反應(yīng)中,各物質(zhì)速率之比等于系數(shù)之比。、外界條件對化學反應(yīng)速率的影響 影響因素影響結(jié)果(其他條件不變的前提下)c增大反應(yīng)物的濃度,可以增大反應(yīng)速率;減小反應(yīng)物的濃度,可以減小化學反應(yīng)的速率。(適用于氣體或溶液的反應(yīng))p對于有氣體參加的反應(yīng),若其他條件不變,增大壓強,反應(yīng)速率加快;減小壓強,反應(yīng)速率減慢。(適用于有氣體參加的反應(yīng))t升高溫度,可以增大反應(yīng)速率,降低溫度,可以減慢反應(yīng)速率催化劑催化劑可以改變化學反應(yīng)的速率。正催化劑:能夠加快反應(yīng)速率的催化劑。其他:表面積 塊狀固體:粉碎。液體:噴灑霧化第二單元 化學反應(yīng)的方向和

4、限度一、化學平衡1.化學平衡狀態(tài)的標志(1)正 = 逆 (本質(zhì)特征)(2)反應(yīng)混合物中各組成成分的濃度保持不變二.化學平衡常數(shù)對于反應(yīng):na(g)mb(g)pc(g)qd(g),k=(固體和純液體不列入表達式)。濃度積:q=qk:反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行; q=k:反應(yīng)處于平衡狀態(tài) ; qk:反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行注意:用濃度列三段式求平衡常數(shù)。 k有單位,其單位與表達式有關(guān); k表示反應(yīng)進行的程度,k越大,進行的程度越大;其值只與溫度有關(guān),如正反應(yīng)放熱,溫度升高,平衡逆向移動,k值減小。 方程式相加,k相乘;方程式相減,k相除;方程式相反,k為倒數(shù)。第三單元 化學平衡的移動一、化學平衡的移動(1)

5、定義:可逆反應(yīng)中舊的化學平衡的破壞,新化學平衡的建立過程叫化學平衡的移動。一段時間后條件改變(2)移動的原因:外界條件發(fā)生變化。v正v逆舊平衡新平衡移動的方向:由v正和v逆的相對大小決定。平衡向正反應(yīng)方向移動。若v正v逆 ,平衡不移動。若v正v逆 ,若v正v逆 ,平衡向逆反應(yīng)方向移動二、影響化學平衡的條件 1、速率時間圖a此類圖像定性地揭示了正、逆反應(yīng)速率隨時間(含條件變化對速率的影響)而變化的規(guī)律,體現(xiàn)了平衡的“逆、等、動、定、變、同”的基本特征,以及平衡移動的方向等。 a b 2、濃度時間圖b此類圖像能說明各平衡體系組分(或某一成分)在反應(yīng)過程中的變化情況。此類圖像要注意各物質(zhì)曲線的折點(

6、即達到平衡時)時間應(yīng)該相同。且各物質(zhì)的濃度變化值應(yīng)該滿足方程式的計量系數(shù)之比。此類圖像可以用于推測反應(yīng)方程式。 3、全程速率時間圖如鋅和鹽酸的反應(yīng),反應(yīng)速率隨時間的變化出現(xiàn)如圖所示的變化。不同時間段的反應(yīng)速率的變化情況不同。ab段反應(yīng)速率逐漸增加是因為該反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,反應(yīng)速率加快。而bc段反應(yīng)速率減小是因為隨反應(yīng)的進行,鹽酸逐漸被消耗,濃度減小,反應(yīng)速率減小。 4、含量時間溫度(壓強)圖此類圖像要注意的是,折點對應(yīng)的時間即是達平衡所需要的時間,時間越短表示反應(yīng)速率越快。而水平線的高低表示達到平衡時各物質(zhì)的濃度,它表明的是平衡移動的方向。常見的形式有以下幾種:(b用催化劑,a不用)

7、(t1 t2)(p1 p2) 5、恒溫(恒壓線) 該類圖像的縱坐標一般是某物質(zhì)的濃度或某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率,而橫坐標是溫度或壓強。主要考慮溫度或壓強對平衡的移動。要特別注意,該類圖像中一般有溫度和壓強兩個條件同時在改變,要注意先固定其中一個條件不變判斷另一個條件對平衡的影響,然后再判斷另一個條件對平衡的影響。不能遺漏。常見類型有: 三、化學平衡狀態(tài)的判斷化學平衡狀態(tài)的判斷,以反應(yīng)ma(g)+nb(g)pc(g)+qd(g)為例分析:四、勒夏特列原理 如果改變影響平衡的條件之一(如 溫度、濃度或壓強),平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。第三章 水溶液中的離子平衡一、電解質(zhì):在水溶液中或熔融狀態(tài)下能

8、導電的化合物 物質(zhì)單質(zhì)化合物電解質(zhì)非電解質(zhì):大多數(shù)非金屬氧化物和有機物。如so3、co2、c6h12o6、ccl4、ch2=ch2強電解質(zhì):強酸、強堿、絕大多數(shù)金屬氧化物和鹽。如hcl、naoh、nacl、baso4弱電解質(zhì):弱酸、弱堿和水。如hclo、nh3·h2o、cu(oh)2、h2o混和物純凈物 注意:電解質(zhì)、非電解質(zhì)都是化合物 so2、nh3、co2等屬于非電解質(zhì) 強電解質(zhì)不等于易溶于水的化合物(如baso4不溶于水,但溶于水的baso4全部電離,故baso4為強電解質(zhì))2、 弱電解質(zhì)的電離1.電離平衡:在一定的條件下,當電解質(zhì)分子電離成離子的速率 和離子結(jié)合成分子的速率相

9、等時,電離過程就達到了平衡狀態(tài),這叫電離平衡。2.影響弱電解質(zhì)電離平衡的因素: a、溫度:電離一般吸熱,升溫有利于電離。 b、濃度:濃度越大,電離程度 越??;溶液稀釋時,電離平衡向著電離的方向移動。 c、同離子效應(yīng):在弱電解質(zhì)溶液里加入與弱電解質(zhì)具有相同離子的電解質(zhì),會減弱電離。 d、其他外加試劑:加入能與弱電解質(zhì)的電離產(chǎn)生的某種離子反應(yīng)的物質(zhì)時,有利于電離。3.電離方程式的書寫:用可逆符號 ;弱酸的電離要分布寫(第一步為主)三、水的電離平衡:h2oh + oh- 水的離子積:kw = h·oh- 單位:(mol/l)225時, h=oh- =10-7 mol/l ; kw = h&

10、#183;oh- = 10-14注意:kw只與溫度有關(guān),溫度一定,則kw值一定; kw不僅適用于純水,適用于任何溶液(酸、堿、鹽)。2、影響水電離平衡的外界因素:(1)酸、堿 :抑制水的電離 (2)溫度:促進水的電離(水的電離是吸熱的)(3)易水解的鹽:促進水的電離4、溶液的酸堿性和ph:(1)ph= -lgh (2)ph的測定方法:ph試紙的操作:用玻璃棒蘸取未知液體在試紙上,然后與標準比色卡對比即可 。 注意:事先不能用水濕潤ph試紙;廣泛ph試紙只能讀取整數(shù)值或范圍(3)常用酸堿指示劑及其變色范圍:指示劑變色范圍的ph石蕊5紅色58紫色8藍色甲基橙3.1紅色3.14.4橙色4.4黃色酚酞

11、8無色810淺紅10紅色四、酸堿中和滴定1、概念:利用中和反應(yīng),用已知濃度的酸(或堿)來測定未知濃度的堿(或酸)的實驗方法。2、實驗用品試劑:酸 、堿、指示劑、蒸餾水。儀器:酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、鐵架臺、燒杯等3、實驗操作(以標準鹽酸滴定待測naoh溶液)(1)滴定前的準備滴定管中:a.查漏,b.洗滌,c.潤洗,d.裝液,e.排氣,f.調(diào)液面,g.記錄。錐形瓶中:a.注入堿液,b.記讀數(shù),c.加指示劑。(2)滴定(3)數(shù)據(jù)處理4、誤差分析1)原理(以標準鹽酸滴定待測naoh溶液為例) cb= vb準確量取的待測液的體積; ca標準溶液的濃度。2)誤差分析 (1)標準液配制引起的誤差

12、 稱取5.2克氫氧化鈉配制標準液時,物碼倒置。 (偏高) 配制標準液時,燒杯及玻璃棒未洗滌。 (偏高) 配制標準液時,定容俯視。 (偏低) 配制標準液時,定容仰視。 (偏高) 配制標準naoh滴定鹽酸時,naoh中如混有碳酸鈉。 (偏高) 配制標準naoh滴定鹽酸時,naoh中如混有碳酸氫鈉。(偏高) 配制標準naoh滴定鹽酸時,naoh中如混有koh。 (偏高) 滴定管水洗后,未用標準液洗滌。 (偏高) (2)標準液操作引起的誤差 滴定前讀數(shù)仰視,滴定后讀數(shù)俯視。(偏低) 滴定結(jié)束,滴定管尖嘴處有一滴未滴下。 (偏高) 滴定前有氣泡未趕出,后來消失。 (偏高) (3)待測液操作引起的誤差 錐

13、形瓶水洗后,用待測液潤洗過再裝待測液。 (偏高) 錐形瓶有少量水,直接放入待測液。 (無影響) 搖動錐形瓶時,濺出部分溶液。 (偏低)五、鹽類的水解1、定義:在水溶液中鹽電離出來的離子跟水電離出來的h+或oh-結(jié)合生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)。2、鹽類水解的特點:(1)可逆(與中和反應(yīng)互逆) (2)程度小 (3)吸熱3.鹽類水解規(guī)律: 有弱才水解,無弱不水解,越弱越水解;誰強顯誰性,兩弱相促進,兩強不水解。多元弱酸根,濃度相同時正酸根比酸式酸水解程度大,堿性更強。 (如:na2co3 nahco3) 4.影響鹽類水解的外界因素:影響因素影響結(jié)果t溫度越高水解程度越大 (水解吸熱)c濃度越小,水解程度越大

14、(越稀越水解)酸堿促進或抑制鹽的水解(h+促進陰離子水解而抑制陽離子水解;oh-促進陽離子水解而抑制陰離子水解)5、酸式鹽溶液的酸堿性: 只電離不水解:如hso4- 顯酸性 電離程度水解程度,顯酸性 (如: hso3- 、h2po4-) 水解程度電離程度,顯堿性 (如:hco3- 、hs- 、hpo42-)6、雙水解反應(yīng): (1)構(gòu)成鹽的陰陽離子均能發(fā)生水解的反應(yīng)。雙水解反應(yīng)相互促進,水解程度較大,有的甚至水解完全。使得平衡向右移。 (2)常見的雙水解反應(yīng)完全的為:fe3+、al3+與alo2-、co32-(hco3-)、s2-(hs-)、so32-(hso3-);s2-與nh4+;co32-

15、(hco3-)與nh4+其特點是相互水解成沉淀或氣體。雙水解完全的離子方程式配平依據(jù)是兩邊電荷平衡,如:2al3+ + 3s2- + 6h2o = 2al(oh)3+ 3h2s六、電離、水解方程式的書寫原則1、多元弱酸(多元弱酸鹽)的電離(水解)的書寫原則:分步書寫 例:h2s的電離h2s h + hs- ; hs- h + s2-例:na2s的水解:h2o+ s2- hs- + oh- h2o + hs- h2s + oh- 注意:不管是水解還是電離,都決定于第一步,第二步一般相當微弱。2、多元弱堿(多元弱堿鹽)的電離(水解)書寫原則:一步書寫 例:al3 + 3h2o al(oh)3 +

16、3h七、鹽類水解的應(yīng)用:水解的應(yīng)用實例原理1、凈水明礬凈水a(chǎn)l3+3h2o al(oh)3(膠體)+3h+ 2、去油污用熱堿水冼油污物品co32-+h2o hco3-+oh- 3、藥品的保存配制fecl3溶液時常加入少量鹽酸fe3+3h2o fe(oh)3+3h+ 配制na2co3溶液時常加入少量naohco32-+h2o hco3-+oh- 4、制備無水鹽由mgcl2·6h2o制無水mgcl2 在hcl氣流中加熱若不然,則:mgcl2·6h2o mg(oh)2+2hcl+4h2omg(oh)2 mgo+h2o5、泡沫滅火器用al2(so4)3與nahco3溶液混合al3+

17、3hco3-=al(oh)3+3co2 6、比較鹽溶液中離子濃度的大小比較nh4cl溶液中離子濃度的大小nh4+h2o nh3·h2o+h+ c(cl-)>c(nh4+)>c(h+)>c(oh)- 七、溶液中微粒濃度的大小比較 以na2co3溶液為例,討論溶液中各離子存在的守恒關(guān)系。 電荷守恒: 溶液中陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù),即溶液呈電中性。 c(na+)+c(h+)=c(oh-)+c(hco3-)+2c(co32-)物料守恒na2co3溶液中na+與c的物質(zhì)的量關(guān)系是2:1,而c因為co32-的水解以co32-、hco3-、h2co3三種形式

18、存在,但碳守恒。所以:c(na+)=2c(hco3-)+c(co32-)+c(h2co3)注意:物料守恒是針對溶質(zhì)。(3)質(zhì)子守恒:溶液中h+與oh-的關(guān)系。可由電荷守恒和物料守恒得出。 c (oh-)= c (h+)+ c (hco3-)+2 c (h2co3) 八、沉淀溶解平衡1.溶度積(1)含義沉淀溶解平衡的平衡常數(shù)稱為溶度積常數(shù)或溶度積,符號為ksp。(2)表示方法:對mmanmmn+nam-來說,ksp=cm(mn+)·cn(am-)(3)影響因素ksp與難溶電解質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān),與濃度無關(guān),與沉淀量無關(guān)。qc>ksp,溶液過飽和,有沉淀析出,直至溶液飽和,達到新的

19、平衡。qc=ksp,溶液飽和,沉淀與溶解處于平衡狀態(tài)。qc<ksp,溶液未飽和,無沉淀析出,若加入過量難溶電解質(zhì),難溶電解質(zhì)溶解直至溶液飽和。九:電離平衡和水解平衡的比較電 離 平 衡水 解 平 衡實 例h2s水溶液(0.1mol/l)na2s水溶液(0.1mol/l)研究對象弱電解質(zhì)(弱酸、弱堿、水)強電解質(zhì)(弱酸鹽、弱堿鹽)實 質(zhì)弱酸 h+ + 弱酸根離子弱堿 oh + 弱堿陽子h2o + h2o h3o+ + oh離子化速率 = 分子化速率弱酸根陰離子+h2o 弱酸 + oh弱堿陽離子+h2o 弱堿 + h+水解速率 = 中和速率能量變化吸熱(極少數(shù)例外)吸熱表達式電離方程式:用“

20、 ”多元弱酸分步電離h2s h+ + hshs h+ + s2水解反應(yīng)離子方程式用“ ”多元弱酸根分步水解 除了雙水解反應(yīng),產(chǎn)物不寫分解產(chǎn)物,不標或s2+h2o hs+oh(主要)hs+h2o h2s+oh(次要)微 粒 濃 度大小比較c(h2s)>c(h+)>c(hs)>c(s2) >c(oh-)c(na+)>c(s2-)>c(oh-)>c(hs-)>c(h2s)> c(h+)電荷守恒式c(h+)= c(hs-)+2c(s2-)+ c(oh-)c(na+)+ c(h+)= c(hs-)+2c(s2-)+ c(oh-)物料守恒式c(h2s)

21、+c(hs)+c(s2)=0.1mol/lc(h2s)+c(hs)+c(s2)=0.1mol/l= c(na+)/2影 響 因 素溫 度升溫促進電離(極少數(shù)例外)升溫促進水解濃 度稀 釋促進電離,但濃度減小,酸性減弱促進水解,但濃度減小,堿性減弱通h2s電離平衡向右移動,酸性增強,但電離程度減小,電離常數(shù)不變。s2+h2o hs+ ohh2s + oh hs+ h2o 促使上述平衡右移,合并為:h2s + s2 2hs加na2sh2s h+ + hss2+ h+ hs促使上述平衡右移,合并為:h2s + s2 2hs水解平衡向右移動,堿性增強,但水解程度減小。第四章 電化學基礎(chǔ)第一單元 原電池

22、1.以銅鋅原電池為例分析裝置示意圖現(xiàn)象鋅片不斷溶解,銅片上有氣泡產(chǎn)生,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電極zn電極cu電極電極名稱負極正極得失電子失電子得電子電子流向從負極流出流向正極反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電極反應(yīng)式zn=zn2+2ecu2+2e-=cu總反應(yīng)式zn+cu2+=cu+zn2+2. 原電池正負極的判斷方法(1)從電極材料:一般較活潑金屬為負極;或金屬為負極,非金屬為正極。(2)從電子的流動方向: 負極流入正極 (3)從電流方向: 正極流入負極 (4)根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動方向 陽離子流向正極,陰離子流向負極 (5)根據(jù)實驗現(xiàn)象溶解的一極為負極 增重或有氣泡一極為正極 3.化學電源電源電極

23、反應(yīng)式總反應(yīng)式堿性鋅錳電池負極:zn +2oh2e= zn(oh)2;zn+2mno2+2h2o=2mnooh+ zn(oh)2正極:2mno2+2h2o+2e= 2mnooh+2oh鉛蓄電池負極:pb-2e-+so42=pbso4pb+pbo2+2h2so42pbso4+2h2o正極:pbo2+2e-+4h+so42-=pbso4+2h2o氫鎳電池負極:h2+2oh-2e-=2h2o2niooh+h2=2ni(oh)2 正極:2niooh+2h2o+2e-=2ni(oh)2+2oh- 氫氧燃料電池(koh作電解質(zhì))負極:2h2+4oh4e=4h2o2h2 + o2 = 2h2o正極:o2+2

24、h2o+4e=4oh氫氧燃料電池(h2so4作電解質(zhì))負極:2h2-4e-=4h+2h2 + o2 = 2h2o正極:o2+4h+4e-=2h2och4燃料電池(h2so4作電解質(zhì))負極:ch4+2h2o-8e-=co2+8h+ch4+2o2=co2+2h2o正極:2o2+8h+8e-=4h2och4燃料電池(koh電解質(zhì))負極: ch4 8e- +10 oh- =co32- +7 h2och4+2o2+2naoh=na2co3+3h2o正極(惰性材料): 2o2 +4h2o +8e-=8oh-ch3oh燃料電池(koh作電解質(zhì))負極:2ch3oh+16oh-12e-=2co32-+12h2o

25、2ch3oh+3o2+4naoh=2na2co3+6h2o正極:3o2+6h2o+12e-=12oh-ch3oh 燃料電池(h2so4作電解質(zhì)負極:ch3oh+h2o-6e-=co2+6h+ 2ch3oh+ 3o2 = 2co2 + 4h2o 正極:o2+4h+4e-=2h2o 第二單元 電解池1.以惰性電極電解氯化銅溶液為例裝置示意圖電極名稱陰極(與電源負極相連)陽極(與電源正極相連)實驗現(xiàn)象有紅色的物質(zhì)析出有黃綠色氣體生成反應(yīng)類型還原反應(yīng)氧化反應(yīng)放電順序及電極反應(yīng)式cu2+>h+cu2+2e-=cucl->oh-2cl-=2e-+cl2電池反應(yīng)cucl2通電cu+cl22.電解反應(yīng)離子方程式的書寫:注意先要看電極材料,若陽極材料為活性電極(fe、cu)等金屬,則陽極反應(yīng)為電極材料失去電子,變成離子進入溶液;若為惰性材料(c、pb.au),則根據(jù)陰陽離子的放電順序,依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式。注意:離子的放電順序陽離子(在陰極):金屬活動性順序表的逆過程。陰離子(在陽極)

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