2021年高考化學(xué)后期復(fù)習(xí)《化學(xué)反應(yīng)原理突破》

化學(xué)反應(yīng)原理突破1、總能量公式：ΔH＝H1(生成物的總能量)－H2(反應(yīng)物的總能量)2、鍵能公式：ΔH＝E1(反應(yīng)物的鍵能總和)－E2(生成物的鍵能總和)3、活化能公式:E1表示正反應(yīng)活化能，E2表示逆反應(yīng)活化能ΔH＝E1(正反應(yīng)活化能)－E2(逆反應(yīng)活化能)注意：活化能一般是正值;催化劑能降低反應(yīng)所需活化能，但不影響焓變的大小;活化能不等同于鍵能,鍵能不等同于總能量;物質(zhì)越穩(wěn)定，總能量越低，鍵能越大。焓變的判斷與計(jì)算基元反應(yīng)m、n、c、d就是反應(yīng)的計(jì)量數(shù)；對(duì)于非基元反應(yīng)，m、n、c、d不一定是計(jì)量數(shù)了（無(wú)需擔(dān)憂，考查的內(nèi)容都是選擇簡(jiǎn)單模型）。也可以通過(guò)k的單位明晰濃度或壓強(qiáng)等的冪關(guān)系。k一般是有單位的，可以利用速率的單位與濃度、壓強(qiáng)等進(jìn)行換算。通過(guò)“單一變量”原則，測(cè)定不同濃度或壓強(qiáng)的反應(yīng)速率，可計(jì)算出速率與濃度或壓強(qiáng)的冪關(guān)系以及速率常數(shù)。阿倫尼烏斯公式：速率常數(shù)k=Ae-Ea/RT(R、

A為常數(shù))lnK=lnA-Ea/RT（注意控制單一變量。）(1)速率與活化能：Ea越大，速率常數(shù)k越小，速率越?。唬?）速率與溫度：溫度越高，速率常數(shù)k越大，速率越大；（3）速率與濃度：v正＝k正ca(A)·cb(B)v逆＝k逆cc(G)·cd(H)（4）速率與壓強(qiáng)：v正＝k正pa(A)·pb(B)v逆＝k逆pc(G)·pd(H)（5）速率與催化劑：催化劑降低反應(yīng)的Ea，速率常數(shù)k越大，速率越大。能壘反應(yīng)歷程中反應(yīng)經(jīng)歷多步，是非常正常的過(guò)程。簡(jiǎn)單而言，一個(gè)過(guò)渡態(tài)的前后存在一個(gè)反應(yīng)步驟，且能壘（爬坡）＝過(guò)渡態(tài)的能量減去最近的吸附態(tài)能量。對(duì)于整個(gè)反應(yīng)的活化能是與各個(gè)步驟的能壘（爬坡能量）有關(guān)的。在高中階段，很多反應(yīng)的總活化能（叫表觀活化能），可以認(rèn)為是過(guò)渡態(tài)能量的最高點(diǎn)減去初始反應(yīng)物的能量（起點(diǎn)）。催化劑的定義催化劑在化學(xué)反應(yīng)中引起的作用叫催化作用。催化劑在工業(yè)上也稱為觸媒。根據(jù)阿倫尼烏斯公式：速率常數(shù)k=Ae-Ea/RT(R、

A為常數(shù))lnK=lnA-Ea/RT（1）催化劑與速率催化劑同等程度的降低正逆反應(yīng)的活化能，所以k正、k逆增加相同倍數(shù)，正逆反應(yīng)速率增大相同的倍數(shù)。（2）催化劑與溫度催化劑需要合適的溫度，溫度過(guò)低，活性低；過(guò)高，催化劑可能失活。溫度：限制催化劑活性繼而影響速率，影響平衡移動(dòng)催化劑：對(duì)速率增大影響大(改變單位時(shí)間轉(zhuǎn)化率)，弱點(diǎn)：其活性受溫度要挾，不影響平衡，不改變平衡轉(zhuǎn)化率。（3）催化過(guò)程催化劑改變反應(yīng)歷程、降低反應(yīng)活化能。對(duì)于簡(jiǎn)單催化反應(yīng)往往是一個(gè)過(guò)渡態(tài)。但是有些催化機(jī)理，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)過(guò)渡態(tài)。反應(yīng)歷程中會(huì)出現(xiàn)多個(gè)能壘。如何看近來(lái)頻頻出現(xiàn)在質(zhì)檢模擬題中的反應(yīng)機(jī)理圖像題，我們有必要了解近來(lái)?？挤磻?yīng)歷程的能壘問(wèn)題的相關(guān)理論知識(shí)：非均相催化一般有如下過(guò)程：1.反應(yīng)物向催化劑表面擴(kuò)散2.反應(yīng)物在催化劑表面“吸附”3.被吸附的反應(yīng)物在表面遷移、化學(xué)重排、反應(yīng)4.產(chǎn)物由催化劑表面“脫附”5.產(chǎn)物離開催化劑表面向催化劑周圍的介質(zhì)擴(kuò)散界面現(xiàn)象變得很重要，因?yàn)閿U(kuò)散、吸附、脫附等都涉及到界面，它們對(duì)反應(yīng)速率都有很重要的影響。吸附分為：物理吸附（范德華力）、化學(xué)吸附（與活性位鍵合）大部分吸附過(guò)程是放熱的。大部分都屬于化學(xué)吸附。（4）催化劑的選擇性選擇性＝轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物所消耗的某反應(yīng)物的物質(zhì)的量某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的總物質(zhì)的量目標(biāo)產(chǎn)物產(chǎn)率＝轉(zhuǎn)化率×選擇性產(chǎn)率常用于衡量催化劑的優(yōu)劣(5)活性位點(diǎn)催化劑真正起作用的是活性位。（6）催化劑失活催化劑，受到pH、溫度等的影響。微生物電池、微生物處理污染等情境。無(wú)機(jī)催化劑：積碳（結(jié)焦），降低了表面積，活性組分被覆蓋。故常有消碳的方法討論考查。毒物吸附：比如H2S，所以經(jīng)常有考題考查甲烷氣體中脫硫。近來(lái)常出現(xiàn)在電化學(xué)題中。(7)氧空穴位：氧空位（OxygenVacancy,OVs）的概念最早于1960年提出，用于研究和固體表面接觸的氣體。對(duì)于金屬氧化物，如果在特定外界環(huán)境下（比如高溫），會(huì)造成晶格中的氧脫離，導(dǎo)致氧缺失，形成氧空位，缺陷方程可以表示為O=1/2O2+Vo。對(duì)于金屬氧化物，其氧空位是缺陷的一種。由于在氧化物中相對(duì)于氧，其他元素的電負(fù)性一般小于氧，所以當(dāng)失去氧時(shí)，相當(dāng)于取走一個(gè)氧原子加上兩個(gè)帶正電的電子-空穴，如果這兩個(gè)電子-空穴被束縛在氧空位上，說(shuō)明氧空位一般帶正電。直到2000年，人們才發(fā)現(xiàn)表面氧空位可作為活性位。還原后催化劑中金屬原子的個(gè)數(shù)不變，價(jià)態(tài)降低，氧缺位增多，反應(yīng)速率加快(8)催化劑的循環(huán)總反應(yīng)式＝分步反應(yīng)加和（約去中間產(chǎn)物和催化劑）步驟型鐘狀型(9)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)率或轉(zhuǎn)化率＝速率問(wèn)題平衡轉(zhuǎn)化率＝平衡（移動(dòng)）問(wèn)題單位時(shí)間轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率可能是平衡時(shí)的相同反應(yīng)時(shí)間，溫度越高或催化效果越好，越可能接近平衡。萬(wàn)能模型結(jié)構(gòu)反應(yīng)原理圖像題1.能量的轉(zhuǎn)化：考試中涉及到的能量有：化學(xué)能、電能、太陽(yáng)能、機(jī)械能等光伏電池、太陽(yáng)能電池：太陽(yáng)能電能太陽(yáng)能分解水為：太陽(yáng)能化學(xué)能原電池：化學(xué)能電能電解池：電能化學(xué)能2.原電池中兩極均為惰性電極時(shí)3.電極反應(yīng)本質(zhì)上屬于離子反應(yīng)；對(duì)于只寫單個(gè)電極反應(yīng)時(shí)，計(jì)量數(shù)一般用最簡(jiǎn)整數(shù)比；而對(duì)于成對(duì)書寫正負(fù)極時(shí)，兩電極反應(yīng)常以得失電子數(shù)相等來(lái)書寫。4.總反應(yīng)式=正極反應(yīng)式+負(fù)極反應(yīng)式5.放電：從電極上得失電子的過(guò)程在電化學(xué)中稱為放電。1.原電池鹽橋作用：溝通內(nèi)電路，平衡電荷。2.離子交換膜：是一種對(duì)溶液中離子的選擇性透過(guò)的高分

子膜，能阻止其他離子和氣體通過(guò)。

常有陽(yáng)離子交換膜、陰離子交換膜、質(zhì)子交換膜，

廣泛應(yīng)用于原電池和電解池中。

（1）使用離子交換膜，電解質(zhì)溶液中陰陽(yáng)離子的雙向遷

移變?yōu)閱蜗蜻w移來(lái)平衡電荷。（2）透過(guò)離子一般是溶液中濃度較大的離子。（3）使用離子交換膜可以獲得新物質(zhì)和提純物質(zhì)；

還可防止副反應(yīng)的發(fā)生，以及防止兩極物質(zhì)的混合，

導(dǎo)致產(chǎn)物不純，或引起不安全因素。3.載體電池參與原電池反應(yīng)的氧化劑或還原劑附著在導(dǎo)電的惰性材料上用做電極。分析電極組成時(shí)，常把惰性物質(zhì)元素的化合價(jià)看成0價(jià)。不參與電極反應(yīng)，僅起導(dǎo)電作用。例如：H2O+M+e-=MH+OH-,MH看成是M吸附H，其中M看成0價(jià)，反應(yīng)中H（+1）得到電子還原成（0價(jià)）H，而不是M還原H。石墨烯具有穩(wěn)定、導(dǎo)電性好和比表面積大，常用做氣體吸附載體電極。用載體電極分析的事例比較常見，例如某鋰離子電池的總反應(yīng)為：LixC+Li1-xCoO2C+LiCoO2LixC中的C也可以看成載體電極，反應(yīng)前后元素化合價(jià)為0價(jià)。用載體電極的思想分析反應(yīng)，?？梢允箯?fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，如：3LiFePO4+Li4Ti5O12Li7Ti5O12+3FePO4把FePO4、Li4Ti5O12分別看成一個(gè)整體A、B分析：3LiA+BLi3B+3A放電充電放電充電放電充電4.電解池電解池書寫：（1）分析電極反應(yīng)時(shí)，通常把物質(zhì)拆分為離子來(lái)分析兩極反應(yīng)：陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，分析在陰極上得電子順序；

陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，分析在陽(yáng)極上失電子順序。（2）電極生成H2和O2的兩種寫法：認(rèn)為離子放電：①電極反應(yīng)常寫成H+或OH-放電（不管溶液的酸堿性），而一般不寫成H2O放電。電極反應(yīng)常寫成H+或OH-放電（不管溶液的酸堿性），而一般不寫成H2O放電。②若放電的H+或OH-來(lái)自于水的電離，則電極反應(yīng)式要將他們寫成H2O放電的形式。一.氯堿工業(yè)：1.飽和食鹽水的精制2.電解飽和食鹽水：陽(yáng)離子交換膜阻止H2、Cl2混合爆炸，又有避免Cl2與NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量.二.電鍍（鐵件鍍鋅）三.電解精煉（粗銅的精煉）四.極活潑金屬的熔融電解一、多池電化學(xué)（1）多池相連的無(wú)外接電源裝置，

一般由兩極活潑性差異最大的裝置

或由氧化性物質(zhì)與還原性物質(zhì)所組成的裝置為原電池。（2）多池裝置中只有一個(gè)原電池（注意鹽橋連接的裝置）二、幾種電極反應(yīng)的新情況1.電解池一般用“陽(yáng)極和陰極”表示電極，但高考中也有

混用的，把陰極稱為負(fù)極區(qū)，陽(yáng)極稱為正極區(qū)的。2.電極協(xié)同反應(yīng)：電極反應(yīng)的產(chǎn)物，再與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的情況，形成電極反應(yīng)與協(xié)同反應(yīng)的多步反應(yīng)，通常發(fā)生在電極的一個(gè)區(qū)域。這時(shí)，分清三種情況反應(yīng)：①電極反應(yīng)，②電極區(qū)反應(yīng)③總反應(yīng)例如：用鐵做陽(yáng)極，除去酸性廢水中的Cr2O72-

①陽(yáng)極反應(yīng):Fe-2e-=Fe2+

②陽(yáng)極區(qū)反應(yīng):Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O③陽(yáng)極區(qū)總反應(yīng):6Fe-12e-+Cr2O72-+14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O三.原電池與化學(xué)平衡知識(shí)的聯(lián)系化學(xué)平衡：把可逆的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，線路中的電流計(jì)指針會(huì)指向0，這時(shí)改變反應(yīng)條件，化學(xué)平衡可以向正反應(yīng)或逆反應(yīng)方向進(jìn)行，當(dāng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行時(shí)，電池的極性將會(huì)完全顛倒。在原電池中，負(fù)極反應(yīng)物的還原性越弱，正極反應(yīng)物的氧化性越弱，電池輸出的電壓就越小，反應(yīng)也越慢。四.法拉第定律及其運(yùn)用法拉第定律的運(yùn)用：Q=It=ne-FI/電流/A、t時(shí)間/s、F常數(shù)/96500Cmol-1、ne-電子數(shù)/mol2、平衡移動(dòng)中的速率問(wèn)題V正（X）

V逆（Y）？X點(diǎn)

V正

V逆？曲線上或時(shí)空上不同點(diǎn)的反應(yīng)速率（瞬時(shí)）比較看外界因素同一點(diǎn)的V正和V逆比較，主要看移動(dòng)方向二、催化劑