苏教版化学反应原理.docx

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苏教版化学反应原理

专题一化学反应与能量变化

第一单元化学反应中的热效应

1、化学反应中的焓变

【基础知识梳理】

【知识回顾】

下列变化属于放热反应的有属于吸热反应的有.

①氯酸钾分解制氧气②铝热反应

③点燃的镁条继续在CO2中继续燃烧④生石灰跟水反应生成熟石灰

⑤Ba（OH）2·8H2O和NH4Cl的反应⑥C与CO2的反应

常见的放热反应

（1）

（2）

（3）（4）

常见的吸热反应

（1）

（2）

（3）（4）

一、化学反应的焓变

1、定义：

化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同的温度时，放出或吸收的热量叫做化学反应的反应热。

焓变：

在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中所吸收或释放的热量称为反应的焓变。

符号单位

2.能量变化的原因

（1）宏观∆H=总能量--总能量

（2）微观化学反应本质

∆H=破坏键吸收能量—形成键放出能量

破坏键吸收能量形成键放出能量∆H0放热反应

破坏键吸收能量形成键放出能量∆H0吸热反应（填>,<或=）

【问题解决】已知断裂1molH2（g）中的H-H键需要吸收436kJ的能量，断裂1molO2中的共价键需要吸收498kJ的能量，生成H2O中的1molH-O键能放出436kJ的能量。

试写出O2（g）与H2（g）反应生成H2O（g）的热化学方程式。

【思考】宏观和微观之间的联系键能越大，物质越稳定，所具有的能量就越低

已知：

C（石墨）→C（金刚石）ΔH＞0，则可以判断（）

A．金刚石比石墨稳定B．一样稳定

C．石墨比金刚石稳定D．无法判断

二、热化学方程式

1、定义：

能够表示反应热的化学方程式

2、热化学方程式——书写规则

①要注明反应物和生成物的，如、、，因为不同所具有的也不同，同种物质不同状态所具有的能量大小关系为。

若在溶液中的反应，溶液中的溶质用表示。

②要注明ΔH的，代表吸热，代表放热，注意不能省略，无论热化学方程式中化学计量数为多少，△H的单位总是，但△H的数值与反应式中的系数成比例

③热化学方程式中各物质前的化学计量数表示不表示,因而计量数可以是，也可是。

④要注明,不注明的指时的数据。

三、常见题型

①热化学方程式的书写及判断：

例1在25℃、101kPa下，1g甲醇燃烧生成CO2和水时放热22kJ。

写出该反应的热化学方程式为____________________________

例2常温常压下，0.5molCH4完全燃烧生成CO2和H2O时，放出445KJ热量，

则下列热化学方程式中正确的是（）

A、CH4（g）+2O2（g=CO2（g）+2H2O（g）ΔH=－890kJ/mol

B、CH4（g）+2O2（g=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=+890kJ/mol

C、CH4（g）+2O2（g=CO2（g）+2H2O（l）ΔH=－890kJ/mol

D、1/2CH4（g）+O2（g=1/2CO2（g）+H2O（l）ΔH=－445kJ/mol

例3（08上海卷—17）已知：

H2（g）＋F2（g）=2HF（g）;△H=−270kJ·mol－1，下列说法正确的是（）

A．2L氟化氢气体分解成1L的氢气和1L的氟气吸收270kJ热量

B．1mol氢气与1mol氟气反应生成2mol液态氟化氢放出的热量小于270kJ

C．在相同条件下，1mol氢气与1mol氟气的能量总和大于2mol氟化氢气体的能量

D．1个氢气分子与1个氟气分子反应生成2个氟化氢分子放出270kJ

②比较大小

【例4】（06·江苏）下列各组热化学方程式中，化学反应的△H1>△H2的是（）

①C（s）＋O2（g）===CO2（g）；△H1C（s）＋1/2O2（g）===CO（g）；△H2

②2S（s）＋O2（g）===2SO2（g）；△H12S（g）＋O2（g）===2SO2（g）；△H2

③H2（g）＋1/2O2（g）===H2O（l）；△H12H2（g）＋O2（g）===2H2O（l）；△H2

④CaCO3（s）=CaO（s）＋CO2（g）;△H1CaO（s）＋H2O（l）=Ca（OH）2（s）;△H2

A．①B．④C．②③④D．①②③

2、反应热的测量与计算

【基础知识梳理】

一、反应热的测量

【活动与探究】阅读课本p6的实验，了解其实验原理和步骤

【思考】观察量热计的构造，根据什么数据来获得反应热？

1.实验步骤：

（1）用一个量筒量取50mL0.50mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，（注意要把温度计上的酸用水冲洗干净）

【思考1】温度计上的酸为何要用水冲洗干净？

冲洗后的溶液能否倒入小烧杯？

为什么？

（2）用另一个量筒量取50mL0.50mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记录。

把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯。

【思考2】酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？

（3）用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入表格。

【思考3】实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？

为什么？

（4）假设溶液的比热容与水的比热容相等，溶液的密度与水的密度相等，忽略量热计的比热，根据溶液温度升高的数值，计算该反应的反应热并写出热化学方程式。

可重复实验三次，取测量所得数据的平均值作为计算依据。

【思考4】）如果用同样的方法测定氢氧化钾与盐酸反应、氢氧化钠与硝酸反应的反应热，请预测其反应热是否相同，并设计实验方案加以验证。

2.中和热在溶液中，酸和碱发生中和反应生成mol水时所放出的热量

在稀溶液中,强酸与强碱的反应中和热都是kJ·mol-1

【概念辨析】若将1L1mol/LNaOH溶液中加入稀醋酸、稀硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为△H1、△H2、△H3；则三者的大小关系为

【讨论】1.本实验中若把50mL0.50mol/L的盐酸改为50mL0.50mol/L醋酸，所测结果是否会有所变化？

为什么？

2.若改用100mL0.50mol/L的盐酸和100mL0.55mol/L的NaOH溶液，所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍（假定各步操作没有失误）？

二、盖斯定律

1、概念：

一个化学反应，不论是一步完成，还是分几步完成，其总的热效应是的。

盖斯定律表明：

一个化学反应的焓变仅与反应的和反应的有关，而与反应的途径关

例1：

已知：

C（s）+O2（g）＝CO2（g）△H1=－393.5kJ/mol

CO（g）+1/2O2（g）＝CO2（g）△H2=－283.0kJ/mol

求：

C（s）+1/2O2（g）＝CO（g）的△H3=

【练一练】1.已知：

H2（g）+1/2O2（g）＝H2O（g）;△H1=－241.8kJ/mol

H2（g）+1/2O2（g）＝H2O（l）;△H2=－285.8kJ/mol

H2O（l）＝H2O（g）;△H3=44.0kJ/mol

则△H1、△H2、△H3的关系。

2.已知：

金刚石、石墨的热化学方程式：

C（s，金刚石）+O2（g）＝CO2（g）△H=－395.4kJ/mol

C（s，石墨）+O2（g）＝CO2（g）△H=－393.5kJ/mol

则石墨转化为金刚石的反应热△H=，

两物质中较为稳定。

三、能源的充分利用

1.能源

（1）传统能源

（2）新能源

2．能源又可以分为能源和能源。

3.标准燃烧热：

在101KPa时，mol物质燃烧的反应热

4、热值：

物质完全燃烧的反应热叫做该物质的

物质完全燃烧是指物质中含有的氮元素转化为N2（g）,氢元素转化为H2O（l）,碳元素

转化CO2（g）,硫元素转化SO2（g）

例2.已知下列热化学方程式：

2H2（g）+O2（g）==2H2O（g）△H=－483.6kJ/mol

H2O（l）==H2O（g）△H=＋44kJ/mol

则氢气的标准燃烧热

氢气热值

第二单元化学能与电能转化

3、原电池的工作原理及应用

【基础知识梳理】

一、原电池

教材P13——活动与探究：

实验1Zn+Cu2+＝Zn2++Cu

请根据你的经验猜想Zn与CuSO4溶液的反应是吸热反应还是放热反应？

如何证明

现象:

结论:

【思考1】该反应放出的能量除了可以转化为热能之外，还可以转化为什么能量？

1、原电池：

把能转化为能的装置。

【练一练】

电极反应式：

负极（电极）：

反应

正极（电极）：

反应

电池总反应

2.原电池中的基本关系

负极

（1）电极

正极

（2）电路：

（电子、离子移动向）

电子由极流向极阳离子向极移动

外电路内电路

电流由极流向极阴离子向极移动

负极:

电子、反应

（3）电极反应式

正极:

电子、反应

总反应式:

两极

3.形成原电池的条件

（1）

（2）

（3）（4）

教材P13——活动与探究（实验2）

现象

结论:

负极（Zn电极）正极（Cu电极）

电池反应

【思考2】

①盐桥的作用是什么？

②此电池的优点？

教材P14——活动与探究

电池反应：

负极：

正极：

二、原电池原理应用：

（1）比较金属活动性强弱

例1.下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是……………………………（）

A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；

B.在氧化–还原反应中，甲比乙失去的电子多

C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；

（2）比较反应速率

例2：

下列制氢气的反应速率最快的是………………………………………………（）

A.纯锌和1mol/L硫酸；B.纯锌和18mol/L硫酸；

C.粗锌和1mol/L盐酸；D.粗锌和1mol/L硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。

4、化学电源

【基础知识梳理】

一、化学电池的分类

一次电池

化学电池

二次电池

燃料电池

1.一次电池

①银锌钮扣电池

正极：

负极：

电解质溶液KOH溶液

总反应：

Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag（写电极反应式，下同）

负极：

正极：

②碱性锌锰干电池

正极：

负极：

电解质溶液为：

KOH溶液

总反应：

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2

负极：

正极：

⒉.二次电池（铅蓄电池放电原理）

正极：

负极：

电解质溶液为：

H2SO4

电池反应：

Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

负极：

正极：

铅蓄电池的充电反应

负极：

正极：

电池反应：

用途：

电动自行车、汽车、发电站等都要用到

优点：

可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉

主要缺点：

比能量低、笨重、废弃电池污染环境

3.燃料电池（氢氧燃料电池）

酸性电解质：

负极：

正极：

总反应：

2H2+O2==2H2O

碱性电解质

负极：

正极：

总反应：

二、书写电极反应式应注意以下几点：

1．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；

2．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；

3．溶液中不存在O2－：

在酸性溶液中它与H＋结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－；

5、电解池的工作原理

【知识回顾】

1、电解质是指在_____________能够导电的化合物。

2、电离是指电解质在_____________或__________状态下离解成____________的过程。

3、原电池是_____________的装置。

4、构成原电池的条件是

【交流与讨论】教材P18

①通电前，熔融态NaCl存在哪些离子？

这些离子运动情况如何？

②通电后，阴阳离子向哪个方向移动？

③离子定向移动到电极表面后发生什么反应？

④外电路上电子是如何流动的？

一、电解池的工作原理

1电解：

在直流电的作用下，在两电极上分别发生和的过程叫做电解。

2电解池:

把转化为能的装置叫电解池。

3.电解池中的基本关系：

阳极：

①电极

阴极：

②闭合回路（电子、离子移动方向）

电解池内：

定向移动到阴极（得电子被还原），定向移动到阳极（失电子被氧化）。

阴阳离子的定向移动形成电流。

阳极：

电子，发生反应

③电极反应式

阴极：

电子，发生反应

教材P19——活动与探究

现象：

阴极：

阳极：

结论（写电极反应）

阴极：

反应

阳极：

反应

总反应

4电解池中离子的放电顺序：

物质在电解池的阴、阳两极发生得失电子的过程叫放电。

阴极（阳离子放电顺序）：

Ag+>Hg2+>Cu2+>H+>Pb2+>……

阳极：

①为惰性电极（石墨、铂、金）时，阴离子的放电顺序：

S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根

②为活性电极（如Cu等）时，则阳极材料自身优先放电。

【练一练】：

①书写以石墨作电极电解硝酸银溶液的电极反应式及总反应方程式

阳极：

阴极：

总反应

②用惰性电极电解饱和食盐水的

阳极：

阴极：

总反应

5.常见惰性电极电解电解质溶液类型

（1）电解水型（用电极反应式表示）

①含氧酸（H2SO4）

阴极阳极总

②可溶性强碱（NaOH）

阴极阳极总

③活泼金属含氧酸盐（KNO3）

阴极阳极总

（2）电解电解质型

①无氧酸（HCl）

阴极阳极总

②金属无氧酸盐（CuCl2）

阴极阳极总

（3）放氢气生碱型（活泼金属无氧酸盐NaCl）

阴极阳极总

（4）放氧气生酸型（不活泼金属含氧酸盐CuSO4）

阴极阳极总

6、电解池工作原理应用

【基础知识梳理】

【课前回顾】

1.按下图装置进行实验，

并回答下列问题

⑴判断装置的名称：

A池为___________B池为______________

⑵锌极为______极，电极反应式为______________

铜极为______极，电极反应式为________________

石墨棒C1为____极，电极反应式为_____________________

石墨棒C2附近发生的实验现象为_________________________

⑶当C2极析出224mL气体（标准状态）时，锌的质量变化_________（变大、不变或变小）了_________g，CuSO4溶液的质量_________（增加、不变或减少_________g。

mol/L,B中OH-浓度____mol/L

2．依据放电顺序,采用惰性电极从NO3－、SO42－、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl－等离子中，选出适当的离子组成电解质，对其溶液进行电解：

（1）两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能为；

（2）若阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式可能是

（3）两极分别放出气体，且体积比为1：

1，电解质的化学式可能是。

3.依据放电顺序，用惰性电极电解含0.1mol/LCuSO4和0.4mol/LHCl的溶液，并持续通电，请写出电极反应

（1）

（2）

（3）

一、电解原理的应用

1．电解饱和食盐水

（1）电极反应式

阳极：

阴极：

总2．电镀　　　

原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他或的过程。

（1）原理：

应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程.

（2）阴极：

待镀材料阳极：

镀层金属

（3）电镀液：

含镀层金属的离子

4）电镀的结果，电镀液的浓度保持不变

【教材P21——观察与思考】

3．电解精炼铜

粗铜中含Ni,Zn以及一些比铜不活泼的金属

电极反应式

阴极（纯铜）:

阳极（粗铜）:

阳极泥:

相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥

【思考】

（1）溶液中Cu2+浓度如何变化

（2）电解质溶液CuSO4还可以用什么物质代替？

4.电冶金（制取金属铝）

电解熔融状态的氧化铝

阳极：

阴极：

总反应：

二、原电池与电解池比较

电解池

原电池

能量转换

离子的迁移方向

发生氧化反应的电极

发生还原反应的电极

相同点（从原理分析）

第三单元金属的腐蚀与防护

7、金属的腐蚀与防护

一金属的腐蚀：

1定义：

是指或与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。

2本质：

金属原子失电子被氧化：

M-ne-=Mn+

3类型：

化学腐蚀和电化学腐蚀。

化学腐蚀和电化学腐蚀的比较

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

现象

反应

相互关系

【活动与探究】教材P23（吸氧腐蚀）

实验现象装置a的导管中水柱;

负极正极

电池反应

（电极反应方程式）

【活动与探究】教材P23（析氢腐蚀）

实验现象装置b的导管中水柱;

负极正极

电池反应（电极反应方程式）

【练习1】1、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察

（1）若试管中液面上升，则溶液呈性，发生腐蚀,电极反应式为：

负极正极

（2）若试管液面下降，则溶液呈性，发生腐蚀，电极反应式为：

负极正极

【思考】钢铁在干燥的空气里长时间不易被腐蚀,但在潮湿的空气里却很快被腐蚀,这是什么原因呢?

4.有关金属腐蚀的快慢比较：

（1）电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池

正极电解池阴极。

（2）原电池的腐蚀：

两极材料的活动性差别越大，则腐蚀的速度越。

二金属的防护

1改变金属结构

2覆盖保护层

3电化学保护

金属作为原电池的极（牺牲阳极的阴极保护法）

金属作为电解池的极（外加电流的阴极保护法）

专题二化学反应速率与化学平衡

第一单元化学反应速率

1、化学速率的表示方法

【基础知识梳理】

一化学反应速率-------表示化学反应快慢的物理量。

1.定义：

用内（常用物质的量浓度）的减少或的增加来表示

单位：

或或等

2.对于同一条件的同一反应：

aA+bB＝cC+dD,

有υ（A）∶υ（B）∶υ（C）∶υ（D）＝或

2．化学反应速率的特点

（1）化学反应速率是　　　　，且均取　　值。

（2）同一反应选用　　　　　　的改变量表示速率，数值可能不同，但表示的意义　　　。

（3）反应速率适用于　　　或　　　。

对于　的浓度可视为常数，不能用来表示反应速率。

例题：

看课本第32页H2O2分解的浓度变化表格，求0~20分钟内过氧化氢分解的平均速率

4．求解化学反应速率的计算题一般按以下步骤

（1）写出有关反应的化学方程式。

（2）找出各物质的起始量、转化量、最终量。

（3）根据已知条件列方程计算。

【例】在密闭容器中，合成氨反应N2+3H2＝2NH3，开始时N2浓度8mol/L，H2浓度20mol/L，5min后N2浓度变为6mol/L，分别用不同的物质来表示这5分钟内该反应的化学反应速率。

2、影响化学反应速率的因素

【基础知识梳理】

一、影响化学反应速率的因素

请问：

通常情况下，Na与水的反应和Mg与水的反应哪个剧烈？

为什么？

这说明化学反应的速率首先取决于什么？

1内因

2外因：

（1）浓度对化学反应速率的影响

结论：

其它条件不变时，增大反应物的浓度，反应速率；

减小反应物的浓度，反应速率。

练习一：

对于有气体参加的反应，在密闭容器中保持其它条件不变，增大压强，则体系体积，气体反应物的浓度，反应速率因此也将；减小压强，则体系体积，气体反应物的浓度，反应速率因此也将；

练习二：

对于没有气体参加的反应，即反应物为固体、液体或反应在溶液中进行时，改变压强，则体系体积，各反应物的浓度，因此反应速率也将；

（2）压强对化学反应速率的影响

结论：

对于有气体参加的反应，其它条件不变时，

增大压强，反应速率；减小压强，反应速率。

压强对化学反应速率影响的本质是——压强影响，进而影响速率。

（3）温度对化学反应速率的影响

结论：

其它条件不变时，

升高温度，反应速率；降低温度，反应速率

4）催化剂对化学反应速率的影响

结论：

催化剂可以显著改变化学反应速率，

正催化剂：

能够加快反应速率的催化剂；

负催化剂：

能够减慢反应速率的催化剂

如不特意说明，指正催化剂。

（5）其它因素对化学反应速率的影响

增大反应物间的接触面积，反应物固体的颗粒大小、光、电磁波、超声波、溶剂的性质

【教材P36——信息提示】碰撞理论

有效碰撞

有效碰撞的条件是：

活化能

活化分子

活化分子百分数

解释：

浓度对化学反应速率的影响。

在其他条件不变时，反应体系中活化分子百分数是一定的；当反应物的浓度增大时，即单位体积内的分子总数，因此活化分子数也相应的，所以反应物分子间有效碰撞的次数，即反应速率。

提示：

对于纯固体或液体而言，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量并没有改变浓度，所以化学反应速率不变。

解释：

温度对化学反应速率的影响。

（1）温度升高，分子的能量增加，从而增加了活化分子的，反应物分子间有效碰撞的次数，反应速率。

（2）温度升高，分子运动速度加快，分子间碰撞的次数增加，有效碰撞的次数增多，反应速率相应的加快。

前者是主要原因。

解释：

催化剂对化学反应速率的影响。

在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加，因而使反应速率加快。

第二单元化学反应的方向和限度

3、化学反应的方向

【基础知识梳理】

一自发反应

在一定和下，无需外界帮助就能自动进行的反应，我们称之为自发反应。

①一定温度T和压强P的目的：

②外界帮助指:

、等

【交流与讨论】判断下列反应是否自发。

如能自动进行，请写出相应的化学方程式。

1.水分解生成氢气和氧气的反应

2.氯气与溴化钾溶液的反应

3.乙烯与溴单质的反应

4.氮气和氧气生成一氧化氮的反应

二判断化学反应方向的依据

1热效应（△H）

H0的反应有自发进行的倾向。

且ΔH越，越有利于反应的自发进行。

判断下