化學(xué)選修化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)點(diǎn)
化學(xué)選修化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)點(diǎn)
化學(xué)反應(yīng)原理是化學(xué)一個(gè)重要的考點(diǎn)，關(guān)于它的原理你都掌握了多少?接下來學(xué)習(xí)啦小編為你整理了化學(xué)選修化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)點(diǎn)，一起來看看吧。
化學(xué)選修化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)與能量
一、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
1、化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱
(1)反應(yīng)熱的概念：
當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí)，反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。用符號(hào)Q表示。
(2)反應(yīng)熱與吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的關(guān)系。
Q>0時(shí)，反應(yīng)為吸熱反應(yīng);Q<0時(shí)，反應(yīng)為放熱反應(yīng)。
(3)反應(yīng)熱的測(cè)定
測(cè)定反應(yīng)熱的儀器為量熱計(jì)，可測(cè)出反應(yīng)前后溶液溫度的變化，根據(jù)體系的熱容可計(jì)算出反應(yīng)熱，計(jì)算公式如下：
Q=-C(T2-T1)
式中C表示體系的熱容，T1、T2分別表示反應(yīng)前和反應(yīng)后體系的溫度。實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常測(cè)定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱。
2、化學(xué)反應(yīng)的焓變
(1)反應(yīng)焓變
物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì)，可以用稱為“焓”的物理量來描述，符號(hào)為H，單位為kJ·mol-1。
反應(yīng)產(chǎn)物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差稱為反應(yīng)焓變，用ΔH表示。
(2)反應(yīng)焓變ΔH與反應(yīng)熱Q的關(guān)系。
對(duì)于等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，若反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能，則該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)焓變，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：Qp=ΔH=H(反應(yīng)產(chǎn)物)-H(反應(yīng)物)。
(3)反應(yīng)焓變與吸熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)的關(guān)系：
ΔH>0，反應(yīng)吸收能量，為吸熱反應(yīng)。
ΔH<0，反應(yīng)釋放能量，為放熱反應(yīng)。
(4)反應(yīng)焓變與熱化學(xué)方程式：
把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)焓變同時(shí)表示出來的化學(xué)方程式稱為熱化學(xué)方程式，如：H2(g)+O2(g)=H2O(l);ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-1
書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
?、倩瘜W(xué)式后面要注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)：固態(tài)(s)、液態(tài)(l)、氣態(tài)(g)、溶液(aq)。
?、诨瘜W(xué)方程式后面寫上反應(yīng)焓變ΔH，ΔH的單位是J·mol-1或 kJ·mol-1，且ΔH后注明反應(yīng)溫度。
?、蹮峄瘜W(xué)方程式中物質(zhì)的系數(shù)加倍，ΔH的數(shù)值也相應(yīng)加倍。
3、反應(yīng)焓變的計(jì)算
(1)蓋斯定律
對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，無論是一步完成，還是分幾步完成，其反應(yīng)焓變一樣，這一規(guī)律稱為蓋斯定律。
(2)利用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)焓變的計(jì)算。
常見題型是給出幾個(gè)熱化學(xué)方程式，合并出題目所求的熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律可知，該方程式的ΔH為上述各熱化學(xué)方程式的ΔH的代數(shù)和。
(3)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，ΔfHmθ計(jì)算反應(yīng)焓變ΔH。
對(duì)任意反應(yīng)：aA+bB=cC+dD
ΔH=[cΔfHmθ(C)+dΔfHmθ(D)]-[aΔfHmθ(A)+bΔfHmθ(B)]
二、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解
1、電解的原理
(1)電解的概念：
在直流電作用下，電解質(zhì)在兩上電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程叫做電解。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫做電解池。
(2)電極反應(yīng)：以電解熔融的NaCl為例：
陽極：與電源正極相連的電極稱為陽極，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl-→Cl2↑+2e-。
陰極：與電源負(fù)極相連的電極稱為陰極，陰極發(fā)生還原反應(yīng)：Na++e-→Na。
總方程式：2NaCl(熔)2Na+Cl2↑
2、電解原理的應(yīng)用
(1)電解食鹽水制備燒堿、氯氣和氫氣。
陽極：2Cl-→Cl2+2e-
陰極：2H++e-→H2↑
總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
(2)銅的電解精煉。
粗銅(含Zn、Ni、Fe、Ag、Au、Pt)為陽極，精銅為陰極，CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液。
陽極反應(yīng)：Cu→Cu2++2e-，還發(fā)生幾個(gè)副反應(yīng)
Zn→Zn2++2e-;Ni→Ni2++2e-
Fe→Fe2++2e-
Au、Ag、Pt等不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成陽極泥。
陰極反應(yīng)：Cu2++2e-→Cu
(3)電鍍：以鐵表面鍍銅為例
待鍍金屬Fe為陰極，鍍層金屬Cu為陽極，CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液。
陽極反應(yīng)：Cu→Cu2++2e-
陰極反應(yīng)： Cu2++2e-→Cu
三、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池
1、原電池的工作原理
(1)原電池的概念：
把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池。
(2)Cu-Zn原電池的工作原理：
如圖為Cu-Zn原電池，其中Zn為負(fù)極，Cu為正極，構(gòu)成閉合回路后的現(xiàn)象是：Zn片逐漸溶解，Cu片上有氣泡產(chǎn)生，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。該原電池反應(yīng)原理為：Zn失電子，負(fù)極反應(yīng)為：Zn→Zn2++2e-;Cu得電子，正極反應(yīng)為：2H++2e-→H2。電子定向移動(dòng)形成電流?？偡磻?yīng)為：Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu。
(3)原電池的電能
若兩種金屬做電極，活潑金屬為負(fù)極，不活潑金屬為正極;若一種金屬和一種非金屬做電極，金屬為負(fù)極，非金屬為正極。
2、化學(xué)電源
(1)鋅錳干電池
負(fù)極反應(yīng)：Zn→Zn2++2e-;
正極反應(yīng)：2NH4++2e-→2NH3+H2;
(2)鉛蓄電池
負(fù)極反應(yīng)：Pb+SO42-PbSO4+2e-
正極反應(yīng)：PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O
放電時(shí)總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。
充電時(shí)總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4。
(3)氫氧燃料電池
負(fù)極反應(yīng)：2H2+4OH-→4H2O+4e-
正極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-→4OH-
電池總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O
3、金屬的腐蝕與防護(hù)
(1)金屬腐蝕
金屬表面與周圍物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或因電化學(xué)作用而遭到破壞的過程稱為金屬腐蝕。
(2)金屬腐蝕的電化學(xué)原理。
生鐵中含有碳，遇有雨水可形成原電池，鐵為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Fe→Fe2++2e-。水膜中溶解的氧氣被還原，正極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e-→4OH-，該腐蝕為“吸氧腐蝕”，總反應(yīng)為：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2，F(xiàn)e(OH)2又立即被氧化：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3分解轉(zhuǎn)化為鐵銹。若水膜在酸度較高的環(huán)境下，正極反應(yīng)為：2H++2e-→H2↑，該腐蝕稱為“析氫腐蝕”。
(3)金屬的防護(hù)
金屬處于干燥的環(huán)境下，或在金屬表面刷油漆、陶瓷、瀝青、塑料及電鍍一層耐腐蝕性強(qiáng)的金屬防護(hù)層，破壞原電池形成的條件。從而達(dá)到對(duì)金屬的防護(hù);也可以利用原電池原理，采用犧牲陽極保護(hù)法。也可以利用電解原理，采用外加電流陰極保護(hù)法。
化學(xué)選修化學(xué)反應(yīng)原理知識(shí)點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡
一、化學(xué)反應(yīng)的方向
1、反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向
放熱反應(yīng)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行，即ΔH<0的反應(yīng)大多能自發(fā)進(jìn)行。有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。如NH4HCO3與CH3COOH的反應(yīng)。有些吸熱反應(yīng)室溫下不能進(jìn)行，但在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行，如CaCO3高溫下分解生成CaO、CO2。
2、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向
熵是描述體系混亂度的概念，熵值越大，體系混亂度越大。反應(yīng)的熵變ΔS為反應(yīng)產(chǎn)物總熵與反應(yīng)物總熵之差。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)為熵增加反應(yīng)，熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。
3、焓變與熵變對(duì)反應(yīng)方向的共同影響
ΔH-TΔS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。
ΔH-TΔS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。
ΔH-TΔS>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。
在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下，自發(fā)反應(yīng)總是向ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行，直至平衡狀態(tài)。
二、化學(xué)反應(yīng)的限度
1、化學(xué)平衡常數(shù)
(1)對(duì)達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)，生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù)，該常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示 。
(2)平衡常數(shù)K的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度(即反應(yīng)限度)，平衡常數(shù)越大，說明反應(yīng)可以進(jìn)行得越完全。
(3)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)。對(duì)于給定的可逆反應(yīng)，正逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。
(4)借助平衡常數(shù)，可以判斷反應(yīng)是否到平衡狀態(tài)：當(dāng)反應(yīng)的濃度商Qc與平衡常數(shù)Kc相等時(shí)，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。
2、反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率
(1)平衡轉(zhuǎn)化率是用轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的濃度與該反應(yīng)物初始濃度的比值來表示。如反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率的表達(dá)式為：
α(A)=
(2)平衡正向移動(dòng)不一定使反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高。提高一種反應(yīng)物的濃度，可使另一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高。
(3)平衡常數(shù)與反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率之間可以相互計(jì)算。
3、反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響
(1)溫度的影響
升高溫度使化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng);降低溫度使化學(xué)平衡向放熱方向移動(dòng)。溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是通過改變平衡常數(shù)實(shí)現(xiàn)的。
(2)濃度的影響
增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng);增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。
溫度一定時(shí)，改變濃度能引起平衡移動(dòng)，但平衡常數(shù)不變?；どa(chǎn)中，常通過增加某一價(jià)廉易得的反應(yīng)物濃度，來提高另一昂貴的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。
(3)壓強(qiáng)的影響
ΔVg=0的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，化學(xué)平衡狀態(tài)不變。
ΔVg≠0的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積減小的方向移動(dòng)。
(4)勒夏特列原理
由溫度、濃度、壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響可得出勒夏特列原理：如果改變影響平衡的一個(gè)條件(濃度、壓強(qiáng)、溫度等)平衡向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。