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文檔簡介
第一章化學(xué)反應(yīng)與能量
一、焙變反應(yīng)熱
1.反應(yīng)熱:化學(xué)反應(yīng)過程中所放出或吸收的熱量,任何化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)熱,
因?yàn)槿魏位瘜W(xué)反應(yīng)都會存在熱量變化,即要么吸熱要么放熱。反應(yīng)熱可以分為
(燃燒熱、中和熱、溶解熱)
2.焙變(AH)的意義:在恒壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng).符號:AH.單
位:kj/mol,即:恒壓下:熔變=反應(yīng)熱,都可用AH表示,單位都是kj/mol。
放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)
花學(xué)反應(yīng)過程中能量變化示意圖
3.產(chǎn)生原因:化學(xué)鍵斷裂一一吸熱化學(xué)鍵形成一一放熱
放出熱量的化學(xué)反應(yīng)。(放熱)吸熱)為“-”或4H<0
吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。(吸熱》放熱)AH為“+”或AH>0
也可以利用計(jì)算aH來判斷是吸熱還是放熱。△加生成物所具有的總能量-反應(yīng)
物所具有的總能量=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能
☆常見的放熱反應(yīng):①所有的燃燒反應(yīng)②所有的酸堿中和反應(yīng)③大多數(shù)的
化合反應(yīng)④金屬與水或酸的反應(yīng)⑤生石灰(氧化鈣)和水反應(yīng)⑥鋁熱反應(yīng)等
☆常見的吸熱反應(yīng):①晶體Ba(OH)2?8匕0與NH4cl②大多數(shù)的分解反應(yīng)
③條件一般是加熱或高溫的反應(yīng)
☆區(qū)分是現(xiàn)象(物理變化)還是反應(yīng)(生成新物質(zhì)是化學(xué)變化),一般鏤鹽溶
解是吸熱現(xiàn)象,別的物質(zhì)溶于水是放熱。
4.能量與鍵能的關(guān)系:物質(zhì)具有的能量越低,物質(zhì)越穩(wěn)定,能量和鍵能成反比。
5.同種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)所具有的能量:氣態(tài)〉液態(tài)〉固態(tài)
6.常溫是指25,101.標(biāo)況是指0,101.
7.比較AH時(shí)必須連同符號一起比較。
二、熱化學(xué)方程式
定義:表示參加反應(yīng)物質(zhì)的量和反應(yīng)熱的關(guān)系的化學(xué)方程式。
書寫化學(xué)方程式注章要點(diǎn).
①熱化學(xué)方程式必質(zhì)標(biāo)質(zhì)能量變化,即反應(yīng)熱ZXH對應(yīng)的正負(fù)號都不能省。
②熱化學(xué)方程式中必須標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)(s,1,g分別表示固態(tài),
液態(tài),氣態(tài),水溶液中溶質(zhì)用aq表示)
③熱化學(xué)反應(yīng)方程式不標(biāo)條件,除非題中特別指出反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)。
④熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)表示物質(zhì)的量,不表示個(gè)數(shù)和體積,可以是整
數(shù),也可以是分?jǐn)?shù)
⑤各物質(zhì)系數(shù)加倍,△!1加倍,即:AH和計(jì)量數(shù)成比例;反應(yīng)逆向進(jìn)行,△11
改變符號,數(shù)值不變。
6.表示意義:物質(zhì)的量一物質(zhì)一狀態(tài)一吸收或放出*熱量。
三、燃燒熱
1.概念:101kPa時(shí),1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物(二氧化碳、
二氧化硫、液態(tài)水乩0)時(shí)所放出的熱量。燃燒熱的單位用kj/mol表示。
※注意以下幾點(diǎn):
①研究條件:101kPa
②反應(yīng)程度:完全燃燒,產(chǎn)物是穩(wěn)定的氧化物。
扇燃燒物的物質(zhì)的量:1mol
④研究內(nèi)容:放出的熱量。(AHCO,單位kj/mol)
2.燃燒熱和中和熱的表示方法都是有AH時(shí)才有負(fù)號。
3.石墨和金剛石的燃燒熱不同。不同的物質(zhì)燃燒熱不同。
四、中和熱
1.概念:在稀溶液中,酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)而生成ImolHQ,這時(shí)的反應(yīng)熱叫
中和熱。
2.強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和反應(yīng)其實(shí)質(zhì)是H+和0H-反應(yīng),其熱化學(xué)方程式為:
H+(aq)+0H-(aq)=H20(l)AH=-57.3kJ/mol
3.弱酸或弱堿電離要吸收熱量,所以它們參加中和反應(yīng)時(shí)的中和熱小于
57.3kJ/molo
4.中和熱的測定實(shí)驗(yàn):看課本裝置圖
(1)一般用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿做實(shí)驗(yàn),且堿要過量(如果酸和堿的物質(zhì)的量相同,中
和熱會偏?。?,一般中和熱為57.3kJ/mol。
(2)若用弱酸或弱堿做實(shí)驗(yàn),放出的熱量會偏小,中和熱會偏小。
(3)若用濃溶液做實(shí)驗(yàn),放出的熱量會偏大,中和熱會偏大。
(4)在試驗(yàn)中,增大酸和堿的用量,放出的熱量會增多但中和熱保持不變。
五、蓋斯定律
1.內(nèi)容:化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)(各反應(yīng)物)和終態(tài)(各生成物)
有關(guān),而與具體反應(yīng)進(jìn)行的途徑無關(guān),如果一個(gè)反應(yīng)可以分幾步進(jìn)行,則各分
步反應(yīng)的反應(yīng)熱之和與該反應(yīng)一步完成的反應(yīng)熱是相同的。
2.方法:寫出目標(biāo)方程式;
確定“中間產(chǎn)物”(要消去的物質(zhì));
變換方程式,AH要同時(shí)變化
然后用消元法逐一消去“中間產(chǎn)物”;
得到目標(biāo)方程式并進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算。
六、能源
注:水煤氣是二次能源。
第二章電化學(xué)基礎(chǔ)
第一節(jié)原電池
原電池:
1、概念:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池
2、組成條件:①兩個(gè)活潑性不同的電極②電解質(zhì)溶液③電極用導(dǎo)線相連并
插入電解液構(gòu)成閉合回路
3、電子流向:外電路:負(fù)極---導(dǎo)線----正極
內(nèi)電路:鹽橋中—阻離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液,鹽橋中陽離
子移向正極的電解質(zhì)溶液。
4、電極反應(yīng):以鋅銅原電池為例:
負(fù)極:氧化反應(yīng):Zn-2e=Zn2+較活潑金屬)
正極:還原反應(yīng):2H++2e=Hzt(較不活潑金屬)
+2+
總反應(yīng)式:Zn+2H=Zn+H21
5、正、負(fù)極的判斷:
(1)從電極材料:一般較活潑金屬為負(fù)極;或金屬為負(fù)極,非金屬為正極。
(2)從電子的流動方向負(fù)極流入正極
(3)從電流方向正極流入負(fù)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(fù)極
(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①溶解的一極為負(fù)極②增重或有氣泡一極為正極
第二節(jié)化學(xué)電池
1、電池的分類:化學(xué)電池、太陽能電池、原子能電池
2、化學(xué)電池:借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
3、化學(xué)電池的分類:一次電池、二次電池、燃料電池
一、一次電池
1、常見一次電池:堿性鋅鎰電池、鋅銀電池、鋰電池等
二、二次電池
1、二次電池:放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生,可以多次重復(fù)使用,又
叫充電電池或蓄電池。
2、電極反應(yīng):鉛蓄電池
放電:負(fù)極(鉛):Pb+S0i'-2e-=PbSO4I
+
正極(氧化鉛):PbO2+4H+SO^+2e-=PbSO4I+2H2O
+
充電:陰極:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO^
陽極:PbSO4+2e-=Pb+SOi-
放電
兩式可以寫成一個(gè)可逆反應(yīng):PbOz+Pb+2H2s。4%薩2PbSOi+2HO
允用42
3、目前已開發(fā)出新型蓄電池:銀鋅電池、鎘鍥電池、氫鎮(zhèn)電池、鋰離子電池、
聚合物鋰離子電池
三、燃料電池
1、藍(lán)料電池:_是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池
2、電極反應(yīng):一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同,
可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng),但不注明反應(yīng)的條件。,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),
正極發(fā)生還原反應(yīng),不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料
電池為例,粕為正、負(fù)極,介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。
當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí):
負(fù)極:2H2—4e-=4H+正極:O2+44H+=2出。
當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí):
-
負(fù)極:2Hz+40H-—4e=4H2正極:。2+2口2。+4e-=40FT
另一種燃料電池是用金屬箱片插入KOH溶液作電極,又在兩極上分別通甲烷
燃料和氧氣氧化劑。電極反應(yīng)式為:
負(fù)極:CH4+10OH——8e=+7H2O;
正極:4H2O+2O2+8e=80H。
電池總反應(yīng)式為:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
3、燃料電池的優(yōu)點(diǎn):能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低
四、廢棄電池的處理:回收利用
第三節(jié)電解池
一、電解原理
1、電解池:把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置也叫電解槽
2、電解:電流(外加直流電)通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)(被
動的不是自發(fā)的)的過程
3、放電:當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí),失去或獲得電子,發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程
4、電子流向:
(電源)負(fù)極一(電解池)陰極一(離子定向運(yùn)動)電解質(zhì)溶液一(電解池)
陽極一(電源)正極
5、電極名稱及反應(yīng):
陽極:與直流電源的」相連的電極,發(fā)生氧化反應(yīng)
陰極:與直流電源的上工相連的電極,發(fā)生還原反應(yīng)
6、電解CuCL溶液的電極反應(yīng):
陽極:2C--2e-=Cl2(氧化)
陰極:Cu2++2e-=Cu(還原)
總反應(yīng)式:CuCI2=Cu+CI2t
7、電解本質(zhì):電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程,就是電解質(zhì)溶液的電解過程
☆規(guī)律總結(jié):電解反應(yīng)離子方程式書寫:
放電順序:
陽離子放電順序
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸電離fi<J)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>AI3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
陰離子的放電順序
是惰性電極時(shí):S2>|->Br->C|->OH->NO3>SO42-(含氧酸根離子)>F-(SO32/MnO4>OH)
是活性電極時(shí):電極本身溶解放電
注意先要看電極材料,是惰性電極還是活性電極,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(jìn)入溶液;若為惰性材
料,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。
電解質(zhì)水溶液點(diǎn)解產(chǎn)物的規(guī)律
類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對象電解質(zhì)濃pH電解質(zhì)溶
度液復(fù)原
分解電解電解質(zhì)電離出的HCI電解質(zhì)減小增大HCI
質(zhì)型陰陽離子分別在兩CuCI2CuCI2
極放電
放H2生成陰極:水放比生堿NaCIHCI
堿型陽極:電解質(zhì)陰離子電解質(zhì)和水生成新電增大
放電解質(zhì)
放氧生酸陰極:電解質(zhì)陽離子電解質(zhì)和水生成新電
型放電CUSO4解質(zhì)減小氧化銅
陽極:水放02生酸
電解水型陰極:4H++4e-==NaOH增大
2H2fH2SO4減小
陽極:40H—4e-=水增大水
02t+2H20Na2SO4不變
上述四種類型電解質(zhì)分類:
(1)電解水型:含氧酸,強(qiáng)堿,活潑金屬含氧酸鹽
(2)電解電解質(zhì)型:無氧酸,不活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外)
(3)放氫生堿型:活潑金屬的無氧酸鹽
(4)放氧生酸型:不活潑金屬的含氧酸鹽
二、電解原理的應(yīng)用
1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣
(1)、電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法
(2)、電極、電解質(zhì)溶液的選擇:
陽極:鍍層金屬,失去電子,成為離子進(jìn)入溶液M—ne-==Mn+
陰極:待鍍金屬(鍍件):溶液中的金屬離子得到電子,成為金屬原子,附著在
金屬表面Mn++ne-==M
電解質(zhì)溶液:含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液
鍍銅反應(yīng)原理
陽極(純銅):Cu-2e=Cu2+,陰極(鍍件):Cu2++2e=Cu,
電解液:可溶性銅鹽溶液,如CuS04溶液
(3)、電鍍應(yīng)用之一:銅的精煉
陽極:Ml;陰極:純銅電解質(zhì)溶液:硫酸銅
3、電冶金
(1)、電冶金:使礦石中的金屬陽離子獲得電子,從它們的化合物中還原
出來用于冶煉活潑金屬,如鈉、鎂、鈣、鋁
(2)、電解氯化鈉:
通電前,氯化鈉高溫下熔融:NaCI==Na++cr
通直流電后:陽極:2Na++2e-==2Na
陰極:2CL-2e-==Cl2個(gè)
☆規(guī)律總結(jié):原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律
(1)若無外接電源,又具備組成原電池的三個(gè)條件。①有活潑性不同的兩個(gè)
電極;②兩極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里;③較活潑金屬
與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)(有時(shí)是與水電離產(chǎn)生的H+作用),只要
同時(shí)具備這三個(gè)條件即為原電池。
(2)若有外接電源,兩極插入電解質(zhì)溶液中,則可能是電解池或電鍍池;當(dāng)
陰極為金屬,陽極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬離子屬同種元素時(shí),則為
電鍍池。
(3)若多個(gè)單池相互串聯(lián),又有外接電源時(shí),則與電源相連接的裝置為電解
池成電鍍池。若無外接電源時(shí),先選較活潑金屬電極為原電池的負(fù)極(電子輸
出極),有關(guān)裝置為原電池,其余為電鍍池或電解池。
☆原電池,電解池,電鍍池的比較
_原電池電解池電鍍池
類別
定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能應(yīng)用電解原理在某些
(裝置特點(diǎn))電能的裝置的裝置金屬表面鍍上一側(cè)層
其他金屬
反應(yīng)特征自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)
裝置特征無電源,兩級材料有電源,兩級材料可同有電源
不同可不同
形成條件活動性不同的兩兩電極連接直流電源1鍍層金屬接電源正
極兩電極插入電解質(zhì)溶極,待鍍金屬接負(fù)極;
電解質(zhì)溶液液2電鍍液必須含有鍍
形成閉合回路形成閉合回路層金屬的離子
電極名稱負(fù)極:較活潑金屬陽極:與電源正極相連名稱同電解,但有限制
正極:較不活潑金條件
屬(能導(dǎo)電非金陰極:與電源負(fù)極相連陽極:必須是鍍層金屬
屬)陰極:鍍件
電極反應(yīng)負(fù)極:氧化反應(yīng),陽極:氧化反應(yīng),溶液
金屬失去電子中的陰離子失去電子,陽極:金屬電極失去電
正極:還原反應(yīng),或電極金屬失電子子
溶液中的陽離子陰極:還原反應(yīng),溶液
的電子或者氧氣中的陽離子得到電子陰極:電鍍液中陽離子
得電子(吸氧腐得到電子
蝕)
電子流向負(fù)極一正極電源負(fù)極一陰極同電解池
電源正極一陽極
溶液中帶電陽離子向正極移陽離子向陰極移動同電解池
粒子的移動動陰離子向陽極移動
陰離子向負(fù)極移
動
聯(lián)系在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)
☆☆原電池與電解池的極的得失電子聯(lián)系圖:
陽極(失)e-、正極(得)e-負(fù)極(失)中陰極(得)
第四節(jié)金屬的曾化學(xué)腐蝕和防護(hù)>》
一、金屬的電化學(xué)腐蝕
(1)金屬腐蝕內(nèi)容:
(2)金屬腐蝕的本質(zhì):都是金屬原子失去電子而被氧化的過程
電化腐蝕化學(xué)腐蝕
條件不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液金屬與非電解質(zhì)直接接觸
接觸
現(xiàn)象有微弱的電流產(chǎn)生_無電流產(chǎn)生
本質(zhì)較活潑的金屬被氧化的過程金屬被氧化的過程
關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時(shí)發(fā)生,但電化腐蝕更加普遍,危害更嚴(yán)
重
(4),電化學(xué)腐蝕的分類:
析氫腐蝕一一腐蝕過程中不斷有氫氣放出
①條件:潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強(qiáng)(水膜中溶解有CO2、S02、H2s等氣
體)
②電極反應(yīng):負(fù)極:Fe-2e=Fe2+
+
正極:2H+2e=H2T
總式:Fe+2H+=Fe2++電個(gè)
吸氧腐蝕一一反應(yīng)過程吸收氧氣
①條件:中性或弱酸性溶液
②電極反應(yīng):負(fù)極:2Fe-4e=2Fe2+
正極:O2+4e-2H2(D=4OH-
總式:2Fe+O2+2HjO=2Fe(OH)2
2+
離子方程式:Fe+2OH=Fe(OH)2
生成的Fe(0H)2被空氣中的。2氧化,生成Fe(OH)3,Fe(OH)2+02+2H2O==
4Fe(OH)3
Fe(0H)3脫去一部分水就生成Fe2O3?xH20(鐵銹主要成分)
規(guī)律總結(jié):
金屬腐蝕快慢的規(guī)律:在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下:
電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕〉化學(xué)腐蝕〉有防腐措施的腐蝕
防腐措施由好到壞的順序如下:
外接電源的陰極保護(hù)法》犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法〉有一般防腐條件的腐蝕>無
防腐條件的腐蝕
二、金屬的電化學(xué)防護(hù)
1>利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護(hù)
(1)、犧牲陽極的陰極保護(hù)法
原理:原電池反應(yīng)中,負(fù)極被腐蝕,正極不變化
應(yīng)用:在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊,腐蝕鋅塊保護(hù)鋼鐵設(shè)備
負(fù)極:鋅塊被腐蝕;正極:鋼鐵設(shè)備被保護(hù)
(2)、外加電流的陰極保護(hù)法
原理:通電,使鋼鐵設(shè)備上積累大量電子,使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流不能
輸送,從而防止金屬被腐蝕
應(yīng)用:把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極,惰性電極作為輔助陽極,均存在于電解
質(zhì)溶液中,接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設(shè)備上積累,抑制了鋼
鐵失去電子的反應(yīng)。
2、改變金屬結(jié)構(gòu):把金屬制成防腐的合金
3、把金屬與腐蝕性試劑隔開:電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等
(3)金屬腐蝕的分類:
化學(xué)腐蝕一金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕
電化學(xué)腐蝕一不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí),會發(fā)生原電池反應(yīng)。比
較活潑的金屬失去電子而被氧化,這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。
化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較
第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡
一、化學(xué)反應(yīng)速率
1.化學(xué)反應(yīng)速率(V)
⑴定義:用來衡量化學(xué)反應(yīng)的快慢,單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物的物質(zhì)的量
的變化
⑵表示方法:單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)濃度的減少或生成物濃度的增加來表示
⑶計(jì)算公式:v=Ac/At(U:平均速率,Ac:濃度變化,At:時(shí)間)單
位:mol/(L,s)
(4)影響因素:
①決定因素(內(nèi)因):反應(yīng)物的性質(zhì)(決定因素)
②條件因素(外因):濃度(固體和純液體除外),壓強(qiáng)(方程式中必須要有
氣體),溫度(提高了反應(yīng)物分子的能量),催化劑(降低了活化能),濃度和
壓強(qiáng)主要是通過使單位體積內(nèi)分子總數(shù)增大來增大反應(yīng)速率,溫度和壓強(qiáng)主要
是使活化分子百分?jǐn)?shù)增大來增大反應(yīng)速率。
2.濃度和壓強(qiáng)是單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)不變,溫度和催化劑是分子總數(shù)
不變。
※注意:
(1)、參加反應(yīng)的物質(zhì)為固體和液體,由于壓強(qiáng)的變化對濃度幾乎無影響,可
以認(rèn)為反應(yīng)速率不變。
(2)、惰性氣體對于速率的影響
①恒溫恒容時(shí):充入體系氣體,反應(yīng)速率增大;充入惰性氣體一反應(yīng)速率不變
②恒溫恒壓時(shí):充入惰性氣體一反應(yīng)速率減小
二、化學(xué)平衡
(一)1.定義:
化學(xué)平衡狀態(tài):一定條件下,當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)講行到正逆反應(yīng)速率相等時(shí),各
組成成分濃度不再改變,達(dá)到表面上靜止的一種"壬衡",這就是這個(gè)反應(yīng)所能達(dá)
到的限度即化學(xué)平衡狀態(tài)。
2、化學(xué)平衡的特征
逆(研究前提是可逆反應(yīng))
等(同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等)
動(動態(tài)平衡)
定(各物質(zhì)的濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)恒定)
變(條件改變,平衡發(fā)生變化)
3、判斷平衡的依據(jù)
判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的方法和依據(jù)
例舉反應(yīng)mA(g)+nB(酢pC(g)+qD(g)
①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)平衡
混合物體系
一定
中
②各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡
各成分的含
③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡
量
即:各組分的量保持不變時(shí)一定能判斷平衡。
正、逆反應(yīng)①在單位時(shí)間內(nèi)消耗了mmolA同時(shí)生成mmolA,平衡
速率的關(guān)②在單位時(shí)間內(nèi)消耗了nmolB同時(shí)消耗了pmolC,平衡
系(3)V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q,V(正)不一定等于不一定平衡
V(逆)
即:用物質(zhì)來判斷平衡時(shí),必須要一正一逆且要帶
上系數(shù)。用速率來判斷平衡時(shí),必須要一正一逆且
速率之比等于計(jì)量數(shù)之比。
總的壓強(qiáng),總①m+nWp+q時(shí),能判斷平衡
的物質(zhì)的量,②m+n=p+q時(shí),不能判斷平衡。即:總的量看氣體
總的體積的計(jì)量數(shù),氣體的計(jì)量數(shù)不等時(shí)能判斷。
混合氣體平用公式判斷
均相對分子推出公式是一個(gè)變化的量就能判斷平衡
質(zhì)量Mr或密
度
任何反應(yīng)都伴隨著能量變化,當(dāng)體系溫度一定時(shí)
溫度平衡
(其他不變)一定能判斷平衡。
其他變化的量能判斷平衡,固定不變的量不能判斷平
衡。
(二)影響化學(xué)平衡移動的因素
1、濃度對化學(xué)平衡移動的影響(1)影響規(guī)律:在其他條件不變的情況下,增
大反應(yīng)物的濃度或減少生成物的濃度,都可以使平衡向正方向移動;增大生成
物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度,都可以使平衡向逆方向移動
(2)增加固體或純液體的量,由于濃度不變,所以平衡不移動
2、溫度對化學(xué)平衡移動的影響
影響規(guī)律:在其他條件不變的情況下,溫度升高會使化學(xué)平衡向著吸熱反應(yīng)方
向移動,溫度降低會使化學(xué)平衡向著放熱反應(yīng)方向移動。
3、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響
影響規(guī)律:其他條件不變時(shí),增大壓強(qiáng),會使平衡向著體積縮小方向移動;減
小壓強(qiáng),會使平衡向著體積增大方向移動。
注意:(1)改變壓強(qiáng)不能使無氣態(tài)物質(zhì)存在的化學(xué)平衡發(fā)生移動
(2)氣體減壓或增壓與溶液稀釋或濃縮的化學(xué)平衡移動規(guī)律相似
4.催化劑對化學(xué)平衡的影響:由于使用催化劑對正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率影響的
程度是等同的,所以平衡不移動。但是使用催化劑可以影響可逆反應(yīng)達(dá)到平衡
所需的時(shí)間。
5.勒夏特列原理(平衡移動原理):如果改變影響平衡的條件之一(如溫度,壓
強(qiáng),濃度),平衡向著能夠減弱這種改變的方向移動。
三、化學(xué)平衡常數(shù)
(一)定義:在一定溫度下,當(dāng)一個(gè)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí),生成物濃度幕之積
與反應(yīng)物濃度暴之積的比值是一個(gè)常數(shù)比值。符號:K
(二)使用化學(xué)平衡常數(shù)K應(yīng)注意的問題:
1、表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度是平衡時(shí)的濃度。
2、K只與溫度(T)有關(guān),與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。
3、反應(yīng)物或生產(chǎn)物中有固體或純液體存在時(shí),由于其濃度是固定不變的,可以
看做是"1"而不代入公式。
4、稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng),如有水參加,水的濃度不必寫在平衡關(guān)系式中。
(三)化學(xué)平衡常數(shù)K的應(yīng)用:
1、化學(xué)平衡常數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志。K值越大,說明平衡時(shí)
生成物的濃度越大,它的正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全,
反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高。反之,則相反。一般地,K>105時(shí),該反應(yīng)就進(jìn)行得基
本完全了。
2、可以利用K值做標(biāo)準(zhǔn),判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)是否平衡及不平衡時(shí)向何方
進(jìn)行建立平衡。(Q:濃度積)
Q_〈_K:反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行;
Q_=_K:反應(yīng)處于平衡狀態(tài);
Q_〉__K:反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行
3、利用K值可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)
若溫度升高,K值增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
若溫度升高,K值減小,則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
*四、等效平衡
1>概念:在一定條件下(定溫、定容或定溫、定壓),只是起始加入情況不同
的同一可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后,任何相同組分的百分含量均相同,這樣的化學(xué)平
衡互稱為等效平衡。
2、分類
(1)定溫,定容條件下的等效平衡
第一類:對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng):必須要保證化學(xué)計(jì)量數(shù)之
比與原來相同;同時(shí)必須保證平衡式左右兩邊同一邊的物質(zhì)的量與原來相同。
第二類:對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng):只要反應(yīng)物的物質(zhì)的量的
比例與原來相同即可視為二者等效。
(2)定溫,定壓的等效平衡
只要保證可逆反應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比相同即可視為等效平衡。
五、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向
1、反應(yīng)埔變與反應(yīng)方向:
(1)端:物質(zhì)的一個(gè)狀態(tài)函數(shù),用來描述體系的混亂度,符號為S.單位:J???
⑵體系趨向于有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序,導(dǎo)致體系的爆增加,這叫做端增加原理,也是
反應(yīng)方向判斷的依據(jù)。.
(3)同一物質(zhì),在氣態(tài)時(shí)燧值最大,液態(tài)時(shí)次之,固態(tài)時(shí)最小。即S(g)〉S(l))
S(s)
(4)方程式中氣體計(jì)量數(shù)增大的方向就是燧增的方向。
2、反應(yīng)方向判斷依據(jù)
在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,化學(xué)反應(yīng)的判讀依據(jù)為:
△H-TAS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
AH-TAS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
AH-TAS)0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行
注意:(1)AH為負(fù),AS為正時(shí),任何溫度反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行
(2)為正,AS為負(fù)時(shí),任何溫度反應(yīng)都不能自發(fā)進(jìn)行
第三章水溶液中的離子平衡
一、弱電解質(zhì)的電離
1、定義:電解質(zhì):在水溶液中或熔化狀態(tài)下能導(dǎo)電的化合物,叫電解質(zhì)。
非電解質(zhì):在水溶液中或熔化狀態(tài)下都不能導(dǎo)電的化合物。
強(qiáng)電解質(zhì):在水溶液里全部電離成離子的電解質(zhì)。
弱電解質(zhì):在水溶液里只有一部分分子電離成離子的電解質(zhì)。
,混和物
[單質(zhì)(強(qiáng)電解質(zhì):_______強(qiáng)酸,強(qiáng)堿,大多數(shù)鹽。如HCI、NaOH、NaCkBaSO4
I純凈物(電解質(zhì)
化A物〔弱電解質(zhì):________弱酸,弱堿,極少數(shù)鹽,水。如HCIO>NH3*d0、CU(OH)2、
,非電解質(zhì):非金屬氧化物,大部分有機(jī)物。如SO3、CO?、C6Hl2。6、CCI4>CH2=CH2
2、電解質(zhì)與非電解質(zhì)本質(zhì)區(qū)別:
電解質(zhì)一一離子化合物或共價(jià)化合物非電解質(zhì)一一共價(jià)化合物
注意:①電解質(zhì)、非電解質(zhì)都是化合物
②S02、NH3、C02等屬于非電解質(zhì)
③強(qiáng)電解質(zhì)不等于易溶于水的化合物(如BaSCU不溶于水,但溶于
水的BaSCU全部電離,故BaSCU為強(qiáng)電解質(zhì))——電解質(zhì)的強(qiáng)弱與導(dǎo)電性、溶解
性無關(guān)。
3、電離平衡:在一定的條件下,當(dāng)電解質(zhì)分子電離成離子的速率和離子
結(jié)合成時(shí),電離過程就達(dá)到了平衡狀態(tài),這叫電離平衡。
4、影響電離平衡的因素:
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?。蝗芤合♂寱r(shí),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(shí),有利于電離。
9、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)
10、電離常數(shù):在一定條件下,弱電解質(zhì)在達(dá)到電離平衡時(shí),溶液中電離所生
成的各種離子濃度的乘積,跟溶液中未電離的分子濃度的比是一個(gè)常數(shù)。叫做
電離平衡常數(shù),(一般用Ka表示酸,Kb表示堿。)
表示方法:AB;^^A'+BKi=[A'][B]/[AB]
11、影響因素:
a、電離常數(shù)的大小主要由物質(zhì)的本性決定。
b、電離常數(shù)受溫度變化影響,不受濃度變化影響,在室溫下一般變化不大。
C、同一溫度下,不同弱酸,電離常數(shù)越大,其電離程度越大,酸性越強(qiáng)。如:
H2sC)3>H3P04>HF>CH3coOH>H2c03>H2S>HCI0
二、水的電離和溶液的酸堿性
1、水電離平衡::“2。、'+0H-
+
水的離子積:Kw=_c[H]?c[OH]_
7+
25℃時(shí),[H+]=[OH[=10mol/L;Kw=[H]?[OH]=l*』],
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、水電離特點(diǎn):(1)可逆(2)吸熱(3)極弱
3、影響水電離平衡的外界因素:
①酸、堿:抑制水的電離Kw<1*1014
②溫度:促進(jìn)水的電離(水的電離是吸熱的)
&易水解的鹽:促進(jìn)水的電離Kw)1*1014
4、溶液的酸堿性和pH:
(1)pH=-lgc[H+]
(2)pH的測定方法:
酸堿指示劑一一甲基橙、石蕊、酚,。
變色范圍:甲基橙3.1~4.4(橙色)石蕊5.0~8.0(紫色)酚酰8.2~10.0(淺
紅色)
pH試紙一操作玻璃棒蘸取未知液體在試紙上,然后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對比即
___________________o
注意:①事先不能用水濕潤PH試紙;②廣泛pH試紙只能讀取整數(shù)值或
范圍
三、混合液的pH值計(jì)算方法公式
1、強(qiáng)酸與強(qiáng)酸的混合:(先求[H+]混:將兩種酸中的H+離子物質(zhì)的量相加除以總
++
體積,再求其它)[H+]混=([H]IVI+[H]2V2)/(V1+V2)
2、強(qiáng)堿與強(qiáng)堿的混合:(先求[0H[混:將兩種酸中的0H-離子物質(zhì)的量相加除
以總體積,再求其它)[04]混=([OH]IVI+[OH]2V2)/(V1+V2)(注意:不
能直接計(jì)算[H+]混)
3、強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的混合:(先據(jù)什+04==或0計(jì)算余下的H+或OH:①H+有余,
則用余下的H+數(shù)除以溶液總體積求[H+]混;0H-有余,則用余下的0H-數(shù)除以溶
液總體積求[。用混,再求其它)
四、稀釋過程溶液pH值的變化規(guī)律:
1、強(qiáng)酸溶液:稀釋ion倍時(shí),pH稀=pH原+n(但始終不能大于或等于7)
2、弱酸溶液:稀釋10。倍時(shí),13H?。╬H原+n(但始終不能大于或等于7)
3、強(qiáng)堿溶液:稀釋10。倍時(shí),pH稀=pH原一n(但始終不能小于或等于7)
4、弱堿溶液:稀釋IO”倍時(shí),pH稀〉pH原一n(但始終不能小于或等于7)
5、不論任何溶液,稀釋時(shí)pH均是向7靠近(即向中性靠近);任何溶液無限稀
釋后pH均接近7
6、稀釋時(shí),弱酸、弱堿和水解的鹽溶液的pH變化得慢,強(qiáng)酸、強(qiáng)堿變化得快。
五、強(qiáng)酸(pHl)強(qiáng)堿(pH2)混和計(jì)算規(guī)律
1、若等體積混合
pHl+pH2=14則溶液顯中性pH=7
pHl+pH2215則溶液顯堿性pH=pH2-0.3
pHl+pH2W13則溶液顯酸性pH=pHl+0.3
2、若混合后顯中性
pHl+pH2=14V酸:V堿=1:1
pHl+pH2W14V酸:V堿=1:io"(pHi+pH2?
六、酸堿中和滴定:
1、中和滴定的原理
+
實(shí)質(zhì):H+OH=H2O即酸能提供的H+和堿能提供的OH-物質(zhì)的量相等。
2、中和滴定的操作過程:
(1)儀②滴定管的刻度,0刻度在上,往下刻度標(biāo)數(shù)越來越大,全部容積大
T它的最大刻度值,因?yàn)橄露擞幸徊糠譀]有刻度。滴定時(shí),所用溶液不得超
過最低刻度,不得一次滴定使用兩滴定管酸(或堿),也不得中途向滴定管中添
加。②滴定管可以讀到小數(shù)點(diǎn)后一位。
(2)藥品:標(biāo)準(zhǔn)液;待測液;指示劑。
(3)準(zhǔn)備過程:
準(zhǔn)備:檢漏、洗滌、潤洗、裝液、趕氣泡、調(diào)液面。(洗滌:用洗液洗一檢漏:
滴定管是否漏水一用水洗一用標(biāo)準(zhǔn)液洗(或待測液洗)一裝溶液一排氣泡一調(diào)
液面f記數(shù)據(jù)V(始)
(4)試驗(yàn)過程
3、酸堿中和滴定的誤差分析
誤差分析:利用。酸c酸V酸="堿c堿V堿進(jìn)行分析
式中:n一一酸或堿中氫原子或氫氧根離子數(shù);c一一酸或堿的物質(zhì)的量濃度;
V——酸或堿溶液的體積。當(dāng)用酸去滴定堿確定堿的濃度時(shí),則:
上述公式在求算濃度時(shí)很方便,而在分析誤差時(shí)起主要作用的是分子上的U酸
的變化,因?yàn)樵诘味ㄟ^程中c酸為標(biāo)準(zhǔn)酸,其數(shù)值在理論上是不變的,若稀釋
了雖實(shí)際值變小,但體現(xiàn)的卻是U酸的增大,導(dǎo)致c酸偏高;U堿同樣也是一個(gè)
定值,它是用標(biāo)準(zhǔn)的量器量好后注入錐形瓶中的,當(dāng)在實(shí)際操作中堿液外濺,
其實(shí)際值減小,但引起變化的卻是標(biāo)準(zhǔn)酸用量的減少,即V酸減小,則c堿降
低了;對于觀察中出現(xiàn)的誤差亦同樣如此。綜上所述,當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)酸來測定堿的
濃度時(shí),c堿的誤差與V酸的變化成正比,即當(dāng)V酸的實(shí)測值大于理論值時(shí),c
堿偏高,反之偏低。
同理,用標(biāo)準(zhǔn)堿來滴定未知濃度的酸時(shí)亦然。
七、鹽類的水解(只有可溶于水的鹽才水解)
1、鹽類水解:在水溶液中鹽電離出來的離子跟水電離出來的H+或0H-結(jié)合生成
弱電解質(zhì)的反應(yīng)。
2、水解的實(shí)質(zhì):—水溶液中鹽電離出來的離子跟水電離出來的H+或0H-結(jié)合,
破壞水的電離,是平衡向右移動,促進(jìn)水的電離。
3、鹽類水解規(guī)律:
①有弱才水解,無弱不水解,越弱越水解;誰」1顯誰性,兩弱都水解,同
強(qiáng)顯中性。
②多元弱酸根,濃度相同時(shí)正酸根比酸式酸根水解程度大,堿性更強(qiáng)。
(如:Na2c。3>NaHCO3)
4、鹽類水解的特點(diǎn):(1)可逆(與中和反應(yīng)互逆)(2)程度小(3)吸熱
5、影響鹽類水解的外界因素:
①溫度:溫度越水解程度越大(水解吸熱,越熱越水解)
②濃度:濃度越小,水解程度越大(越稀越水解)
③酸堿:促進(jìn)或抑制鹽的水解(H+促進(jìn)陰離子水解而抑制陽離子水
解;0H-促進(jìn)陽離子水解而抑制陰離子水解)
6、酸式鹽溶液的酸堿性:
①只電離不水解:如HS04-顯酸性
②電離程度〉水解程度,顯酸性(如:HSOJ、H2Po4-)
③水解程度〉電離程度,顯堿性(如:HC03'>HS-、HP0Z)
7、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(jìn),水解程
度較大,有的甚至水解完全。使得平衡向右移。
3+22
(2)常見的雙水解反應(yīng)完全的為:Fe>AF+與AICV、CO3(HCO3)>S(HS)>
22
SO3-(HSO3);S2與NH?;CO3(HCO3-)^NH4+其特點(diǎn)是相互水解成沉淀或氣體。
3+2
雙水解完全的離子方程式配平依據(jù)是兩邊電荷平衡,如:2AI+3S+6H2O==
2AI(OH)3I+3H2sf
8、鹽類水解的應(yīng)用:
水解的應(yīng)用實(shí)例原理
1、凈水明磯凈水Al,3H2。二八1(011)3(膠體)+311'
2
2、去油污用熱堿水冼油污物品CO3'+H2O4HCO^+OH
①配制FeCh溶液時(shí)常
Fe,3H20=Fe(0H)+3H+
加入少量鹽酸
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