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化学 选修四

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化学 选修四. 第一章: 第 一 节. 第二节. 第三节. 第二章 :第一节. 第二节. 第三节. 第四节. 第三章 :第一节. 第二节. 第三节. 第四节. 第四章 :第一节. 第二节. 第三节. 第四节. 第一章 化学反应与能量. 第一节 化学反应与能量的变化. 化学反应的本质. 从物质的角度:. 有新物质生成. 原子重新组合的过程. 从微粒的角度:. 从化学键的角度:. 旧键的断裂和新键的形成. 从能量的角度 :. 释放或贮存能量的过程. 一、焓变 反应热. 1 、反应热. 在化学反应过程中放出或吸收的热量.

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Presentation Transcript
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化学 选修四

第一章: 第一节

第二节

第三节

第二章 :第一节

第二节

第三节

第四节

第三章 :第一节

第二节

第三节

第四节

第四章 :第一节

第二节

第三节

第四节

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第一章 化学反应与能量

第一节 化学反应与能量的变化

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化学反应的本质

从物质的角度:

有新物质生成

原子重新组合的过程

从微粒的角度:

从化学键的角度:

旧键的断裂和新键的形成

从能量的角度:

释放或贮存能量的过程

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一、焓变 反应热

1、反应热

在化学反应过程中放出或吸收的热量

恒(等)压过程:反应前后压强不变,体积改变

敞口、针筒、活塞

恒(等)容过程:反应前后体积不变,压强改变

密闭容器、体积不变容器

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2、焓变

焓:热力学状态函数。

焓变:在一定条件下(恒压)的反应热

生成物与反应物的焓值差

①焓变符号:△H

②焓变单位:kJ/mol

③测量条件:恒压下,一般为敞口容器中

④“+”:吸热,环境对体系做功自身能量增加

“-”:放热,体系对环境做功自身能量减少

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①从物质所具有的能量角度

放热反应:

反应物的总能量>生成物的总能量

△H<0

吸热反应:

生成物的总能量>反应物的总能量

△H>0

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-183 kJ/mol(理论值)

ΔH=

ΔH= -184.6 kJ/mol(实验值)√

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②从化学键的角度

化学键断裂——吸热

化学键形成——放热

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4、常见吸热反应与放热反应

①放热反应

放出热量的化学反应。△H 为“-”或△H <0

常见放热反应:中和反应

燃烧反应

活泼金属与酸反应

大多数化合反应

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②吸热反应

吸收热量的化学反应。△H 为“+”或△H >0

常见的吸热反应:

大多数分解反应

某些金属氧化物的还原反应

C+CO2 C+H2O

Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl

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已知拆开1mol H2中的化学键要吸收436 kJ的能量,拆开1mol O2中的化学键要吸收496 kJ的能量,形成水分子中的1mol H—O键要放出463 kJ的能量,试说明 2H2+ O2 = 2H2O中的能量变化。

练习

△H=-484kJ/mol

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练 习

1、1molC与1molH2O(g)反应生成lmol CO(g)和1mol H2(g),需要吸收131.5kJ的热量,该反应的反应热为△H=kJ/mol。

+131.5

2、拆开 lmol H—H键、lmol N-H键、lmolN≡N键分别需要的能量是436kJ、391kJ、946kJ,则1mol N2生成NH3的反应热为,1mol H2生成NH3的反应热为。

-92KJ/mol

-30.7KJ/mol

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△H= -14.9kJ/mol

200℃

H2 (g)+ I2 (g) 2HI(g)

101KPa

二、热化学方程式

表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。

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热化学方程式书写要点

①需注明反应的温度和压强

如在25℃、101KPa下进行的反应,可不注明温度和压强

②应注明反应物和生成物的状态

气体用g;液体用l;固体用s;溶液用aq

2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) △H1=-Q1kJ/mol

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H2=-Q2kJ/mol

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③右端标注热量数值和符号,

△H:吸热用“+”,放热用:“-”。

④化学计量数表示物质的量,而不是分子个数。

化学计量数可以是整数,可以是分数。

⑤化学计量数与△H成正比,当化学计量数不同时,其△H不同

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),△H=-571.6kJ/mol

△H=-285.8kJ/mol

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l),

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1、已知在25℃,101kpa下,1gC8H18(辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ热量,表示上述反应的热化学方程式正确的是

A.C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(g)

ΔH=-48.40 kJ·mol-1

B.C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)

ΔH=-5518 kJ·mol-1

C.C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)

ΔH=+5518 kJ·mol-1

D.C8H18(1)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(1)

ΔH=-48.40 kJ·mol-1

B

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2、1克甲烷在空气中燃烧,恢复常温下测得放出热量55.625KJ,试写出热化学方式。

CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=- 890 kJ/mol

3、常温下14克CO在足量氧气中充分燃烧,

放出141.3KJ热量,写出该热化学方程式。

CO(g) + 1/2O2(g)=CO2(g) △H=- 282.6 kJ/mol

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4、比较Q1和Q2的大小、 △H1和△H2的大小

2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),△H1=-Q1kJ/mol

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l),△H2=-Q2kJ/mol

Q1﹥Q2

△H1<△H2

注意:热量比较比数值, △H比较带符号

练:⑴比较Q1<Q2的大小、△H1>△H2的大小

S(g)+O2(g)==SO2(g) △H1=- Q1 kJ/mol

S(s)+O2(g)==SO2(g) △H2=- Q2 kJ/mol

Q1>Q2

△H1<△H2

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5、已知某温度下的热化学方程式:

2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g) △H=-197kJ/mol

试写出SO3分解的热化学反应方程式。

2SO3(g) 2SO2(g) +O2(g) △H=+197kJ/mol

注意:

对于可逆反应,

①当反应逆向进行时,其反应热与正反应的数值相等,符号相反。

②其反应热是指反应物完全转变成生成物放出或吸收的热量。

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6、已知:C(s)+O2(g)==CO2(g) △H=-393.5 kJ/mol

要获得1000kg热量,需燃烧多少克碳?

30.5g

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备用:

已知:S(s)+O2(g)=SO2(g) △H=- 290.6 kJ/mol

求1.6g硫燃烧成为SO2气体,放出多少热量?

14.53kJ

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三、中和反应反应热的测定

1、中和热

酸与碱反应生成1mol H2O时释放的热量称中和热。

数值:稀溶液中,强酸和强碱中和时

△H= -57.3kJ/mol

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2、中和反应反应热的测定

①原理:Q=mc△t

②仪器及药品

③实验步骤

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a、在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过,以达到保温、隔热、减少实验过程中热量损失的目的,如上图所示。该实验也可在保温杯中进行。

实验步骤:

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b、用一个量筒量取50mL 0.5mol/L盐酸, 倒入 小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记录。把温度计上的酸用水冲洗干净。

c、用另一个量筒量取50mL 0.55mol/L氢氧化钠,并用温度计测量氢氧化钠的温度,记录。

d、把套有盖板的温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯中,并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒在外面),盖好盖板。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确量取混合溶液的最高温度,记为终止温度,记录。

e、重复实验步骤2—4三次

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如何提高中和热测定的准确度呢?
  • 增强保温、隔热措施,减少实验过程中热量的损失。
  • 不断搅动,使热量分散均匀
  • 使用稀酸溶液和稀碱溶液,减少溶解热的干扰
  • 使用强酸和强碱溶液,减少电离热效应的干扰
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第一章 化学反应与能量

第二节 燃烧热 能源

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若2.6 g 乙炔(C2H2,气态)完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放热130 kJ。则乙炔燃烧的热化学方程式为:

C2H2(g) +5/2O2 (g) = 2CO2 (g) +H2O(l)

ΔH=-1300 kJ/mol

2C2H2 (g) +5O2 (g) = 4CO2(g)+2H2O(l)

ΔH=-2600 kJ/mol

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中和热

燃烧热

溶解热

。。。

反应热

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一、燃烧热

1、定义

101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。

例子:CH4(g)+2O2 (g) =CO2 (g) +2H2O (l)

ΔH=-890.3kJ/mol

890.31kJ/mol就是甲烷的燃烧热

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2、注意问题:

①研究条件:25℃、 101 kPa

②反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化物。

如:C

H

S

→ CO2(g)

→H2O(l)

→SO2(g)

③燃烧物的物质的量:1 mol

④研究内容:放出的热量(ΔH<0,单kJ/mol)

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练习

1、能否根据式子

1/2CH4(g)+O2 (g)=1/2CO2 (g)+H2O(l) ΔH=-445.15kJ/mol

认为甲烷的燃烧热是445.15kJ/mol?

2、已知:

2H2( g ) + O2 ( g) = 2H2O ( l ) ΔH= - 571.6 kJ/mol

H2( g ) +1/2 O2 ( g) = H2O ( g ) ΔH= - 241.8 kJ/mol

求氢气的燃烧热。

答:ΔH=-285.8 kJ/mol

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2、请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式。

C(石墨s)+ O2(g)= CO2(g)

ΔH= -393.5 kJ/mol

C(金刚石s)+ O2(g)= CO2(g)

ΔH= -395.0 kJ/mol

石墨与金刚石的燃烧热为什么不相同?

因为石墨与金刚石的晶体结构不同,其具有的能量也不相同

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燃烧热与中和热的区别与联系

放热反应

ΔH<0 , 单位 kJ/mol

可能是1mol也可以是0.5mol(不限)

1mol可燃物

不限量

H2O 1mol

酸碱中和生成1molH2O时放出的热量,强酸强碱间的中和反应中和热大致相同,均约为57.3kJ/mol

1mol反应物完全燃烧时放出的热量;不同的物质燃烧热不同

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二、能源

1、能源定义

2、能源种类

3、我国现阶段能源构成

4、能源研究热点课题

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练习

1、下列性质中,能说明乙醇宜作燃料的是

①燃烧时发生氧化反应 ②充分燃烧的产物不污染环境

③乙醇是一种再生能源 ④燃烧时放出大量的热

D

A.①②③ B. ①②④ C. ①③④ D. ②③④

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第一章 化学反应与能量

第三节 化学反应热的计算

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

上式中的△H1是否表示氢气的燃烧热?

已知: H2O(g)=H2O(l) △H= -44kJ/mol

是否可以求出氢气的燃烧热?

H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)

△H2=△H1+△H= -285.8kJ/mol

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

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一、盖斯定律

化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。

——条条大路通罗马

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H1

H2

H3

CO(g)

CO2(g)

C(s)

已知

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5kJ/mol

求算C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH1=?

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C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH1=?

CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol

C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH3=-393.5kJ/mol

方法: 写出目标方程式;

确定“中间产物”(要消去的物质);

变换方程式, ΔH要同时变化

然后用消元法逐一消去“中间产物”;

得到目标方程式并进行相应的运算。

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例1:写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25℃,101kPa时)

说明: (1)可以在书中查找需要的数据

(2)并告诉大家你设计的理由。

石墨能直接变成金刚石吗?

用一用盖斯定律

先思考,之后小组讨论汇报

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查燃烧热表知:

①C(石墨,s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol

②C(金刚石,s)+O2(g)=CO2(g) △H2=-395.0kJ/mol

所以, ①- ②得:

C(石墨,s)= C(金刚石,s) △H=+1.5kJ/mol

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你知道神六的火箭燃料是什么吗?

例2:某次发射火箭,用N2H4(肼)在NO2中燃烧,生成N2、液态H2O。已知:

N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol

N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol

假如都在相同状态下,请写出发射火箭反应的热化学方程式。

2 N2H4(g)+ 2NO2(g)== 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/mol

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二、反应热的计算

(一)、元素周期表 38 楷体

1、元素周期表 36 楷体

①元素周期表 34 楷体

元素周期表 34 黑体

红字:重要

绿字:了解

蓝字:记录

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第二章 化学反应速率和化学平衡

第一节 化学反应速率

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一、化学反应速率

1、化学反应速率

用单位时间内反应物或生成物浓度的变化来表示。

表达式

符号:v

单位:

moL / ( L · min ) 或moL / ( L · s )等

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2、注意问题

①指明反应速率所属物质

同一反应,如用不同物质表示,数值可能不同,但表示的意义相同。

②反应速率比=方程式系数比=浓度变化量比

③化学反应速率为平均速率且速率取正值

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练习:反应 A + 3B = 2C + 2D 在四种不同条件下的反应速率为:

(1)v(A)=0.3mol/(L·s )

(2)v(B)=0.6mol/ (L·s )

(3)v(C)=0.4mol/ (L·s )

(4)v(D)=0.45mol/ (L·s )

则该反应速率的快慢顺序为—————————。

(1)>(4)>(2)=(3)

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练习:在25℃时,向100mL含HCl 14.6g的盐酸中,放入5.6g铁粉,反应进行到2s时收集到氢气1.12L(标况),之后反应又进行了4s,铁粉全溶解。若不考虑体积变化,则:

(1)前2s内用FeCl2表示的平均反应速率为;

(2)后4s内用HCl表示的平均反应速率为;

(3)前2s与后4s比较,反应速率较快,其原因可能。

0.25mol/(L·s)

0.25mol/(L·s)

前2s

前2s时段盐酸浓度比后4s时段大

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练习:1、在2L的密闭容器中,发生下列反应: 3A(g)+ B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的A 和B 都是4mol,在前10sA 的平均反应速率为0.12mol/L·s,则10s时,容器中B的物质的量为。

3.2mol

2、一定温度下,向一容积为2L的真空容器中加入1mol氮气,3mol氢气,3min后测得容器内的压强是起始时压强的0.9倍,在此时间内用氢气的变化来表示反应速率为。

0.1mol/(L·min )

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根据下图填空:

(1)反应物是_____;生成物是_____。

(2)2min内A、B、C三者的反应速率是多少?该反应的化学方程式是____________

A、B

3A+2B 3C

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二、化学反应速率模型

1、有效碰撞

并不是每次碰撞都能发生化学反应,只有其中的部分气体的碰撞能发生化学反应

——有效碰撞

活化分子、正确取向

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HI分子的几种可能的碰撞模式

(1)碰撞过轻    (2)碰撞取向不好 (3)活化分子的有效碰撞 

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活化分子

相互

碰撞

有效碰撞

化学反应

有效碰撞理论

分子具有

足够能量

分子

运动

有合适的取向

n活=n总×活%

反应速率与活化分子的百分率(活%)成正比

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二、化学反应速率模型

2、活化分子

具有较高能量,能够发生有效碰撞的分子

发生有效碰撞的分子一定是活化分子,

但活化分子的碰撞不一定是有效碰撞。

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二、化学反应速率模型

3、活化能

E1是反应的活化能

E2是活化分子变成生成物分子放出的能量

E2-E1是

反应热

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普通分子

活化分子

合理取向

有效碰撞

新物质

能量

活化能

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第二章 化学反应速率和化学平衡

第二节 影响化学反应速率的因素

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化学反应速率的影响因素

主要因素:参加反应的物质的性质

次要因素:

外界条件:

浓度、压强、温度、催化剂等

光、电磁波、超声波、反应物颗粒的大小、溶剂的性质、原电池等。

slide66
一、浓度对反应速率的影响

1、结论:当其它条件不变时,增加 反应物的浓度,可增大反应速率。

2、微观解释

活化分子百分数不变(与温度、活化能有关)

单位体积内活化分子数增多

有效碰撞次数增多,反应速率加快

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3、适用范围

适用范围:气体、溶液

(固体或纯液体的浓度视为常数)

slide68
二、压强对反应速率的影响

1、结论:当其它条件不变时,增加压强, 可增大反应速率。

2、微观解释

活化分子百分数不变(与温度、活化能有关)

单位体积内活化分子数增多

有效碰撞次数增多,反应速率加快

slide69
3、适用范围

只适用于气体

(必须引起反应或生成物气体浓度改变)

slide70
三、温度对反应速率的影响

1、结论:当其它条件不变时,升高温度,化学反应速率一般要加快。

2、微观解释

活化分子百分数增加(主要)

碰撞频率提高(次要)

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3、适用范围

所有状态 所有反应

温度每升高10 ℃ ,v增大到原来的 2 ~ 4 倍

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活化分子能量

反应物平均能量

生成物平均能量

有催化剂

四、催化剂对反应速率的影响

1、结论:使用催化剂可加快化学反应速率

2、微观解释

降低反应所需的活化能使得活化分子百分数增加

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3、适用范围

催化剂具有专一性

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1、决定化学反应的主要因素是

A、温度 B、压强 C、浓度

D、催化剂 E、反应物本身的性质

2、盐酸与碳酸钙固体反应时,能使反应的初

速率明显加快的是

A、增加碳酸钙固体的量

B、盐酸的量增加一倍

C、盐酸的用量减半,浓度加倍

D、碳酸钙固体减半,盐酸浓度加倍

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3、足量铁粉与一定量盐酸反应,为了减慢反

应速率,但不减少氢气的产量,可加入下列

物质中的

A、水 B、NaOH固体 C、Na2CO3固体

D、NaCl溶液

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4、增加压强,下列反应速率不会变大的是

A、碘蒸气和氢气化合成碘化氢

B、稀硫酸和氢氧化钠溶液反应

C、二氧化碳通入澄清石灰水中

D、氨的催化氧化

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5、在一定温度下的密闭容器中发生的反应

N2+2O2=2NO2,下列措施能加快反应速率

的是

A、缩小体积使压强增大

B、恒容,充入氮气

C、恒压,充入He

D、恒容,充入He

E、恒压,充入氮气

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A
  • 增大反应物的浓度使反应速率加快的主要原因( )
  • 对于气体参与体系增大压强使反应速率加快的主要原因是( )
  • 升高温度使反应速率加快的主要原因是( )
  • 使用催化剂使反应速率加快的主要原因是( )
  • A、活化分子百分数不变,但提高单位体积内活化分子的总数
  • B、 增大分子的运动速率而使有效碰撞增加
  • C、 升高反应物分子的能量,使活化分子的百分数增加
  • D、降低反应所需的能量,使活化分子百分数增加

A

C

D

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1、将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中,若作如下改变的情况,其中能使最初的化学反应速率增大的是       (    )

A、盐酸的浓度不变,而使盐酸的用量一倍

B、盐酸的浓度增大一倍,而使盐酸的用量减少到原来的一半

C、盐酸的浓度和用量都不变,增加碳酸钙的量

D、盐酸和碳酸钙不变,增大压强一倍

E、加入CaCl2溶液

F、加入CaCl2固体

G、将CaCO3用CaCO3粉末代替

BG

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2、硫代硫酸钠( Na2S2O3)与稀硫酸发生如下反应:Na2S2O3+H2SO4=Na2SO4+SO2+S↓+H2O

下列四种情况中最早出现浑浊的是:    (  )

(1)10℃时0.1 mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4各 5 mL

(2)10℃时0.1 mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4各5 mL,加水10mL

(3) 20℃ 时0.1 mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4各 5 mL

(4) 20℃ 时0.2mol /L Na2S2O3和0.1 mol /L H2SO4各5 mL,加水10 mL

C

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固体溶质 溶液中的溶质

一、可逆反应与不可逆反应

1、可逆过程

溶解

结晶

为什么饱和溶液不再溶解溶质?

本质:溶解速率 = 析出速率

现象:浓度不变或晶体质量不变

slide83
2、可逆反应

在同一条件下,既能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应

特点:同一条件、同时进行、反应物生成物同时存在(反应不能进行到底)

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V

V正

V逆

t

V=1L的密闭容器,800℃,1atm,

CO + H2O CO2 + H2

催化剂

高温

根据浓度对反应速率的影响

试画出该反应的速率与时间的图象

V正 

V正=V逆

V逆

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二、化学平衡状态

1、化学平衡状态

指在一定条件下的可逆反应里,正反应

和逆反应的速率相等,反应混合物中各

组分的浓度保持不变的状态。

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①前提条件:

一定条件(T、P、V)

②研究对象:

密闭容器的可逆反应

③平衡本质:

V 正 = V 逆≠0

④平衡标志:

各物质的浓度不变

slide87
V=1L的密闭容器,800℃,1atm,

CO + H2O CO2 + H2

催化剂

高温

始 0. 1 0. 1 0 0(mol/L)

0.5min 0.08 0.08 0.02 0.02

1min 0.06 0.06 0.04 0.04

2min 0.05 0.05 0.05 0.05

4min 0.05 0.05 0.05 0.05

slide88
2、化学平衡的特征

①动:

动态平衡

②等:

V正=V逆≠0

③定:

反应条件一定,反应混合物中各组分的浓度一定

④变:

条件改变,平衡将被破坏。

slide89
在一定温度下,反应X2(g)+Y2(g) 2XY(g)

达到平衡的标志是

⑴ 单位时间内同时生成 n mol X2和n mol XY

⑵ 单位时间内生成 2n molXY的同时生成n mol Y2

⑶ 容器内总压强不随时间变化

⑷ 单位时间内有 n mol X—X键断裂,同时有n mol Y—Y键断裂

⑸ 单位时间内生成 n mol X2同时生成n mol Y2

⑹ V正=V逆=0

slide90
在一定温度下,反应X2(g)+Y2(g) 2XY(g)

达到平衡的标志是

⑺ X2、Y2或XY的浓度不再随时间的改变而改变

⑻ 容器中X2、Y2、XY物质的量之比为 1∶1∶2

⑼ X2、Y2的物质的量浓度相等

⑽ 容器中气体的总质量不随时间的改变而改变

⑾ 若只有X2有颜色,容器中的颜色不随时间的

改变而改变

slide91
3、化学平衡状态的判定

①浓度、温度、颜色、各种分数、转化率

②总压强、总体积、总物质的量、密度

平均分子量

同一物质,正逆反应

③速率相等

不同物质,正逆反应速率成比例

slide92
Fe3++3SCN— Fe(SCN)3

Cr2O72 — +H2O 2CrO42—+ 2H+

三、化学平衡的影响因素

1、浓度因素

增大反应物浓度,平衡向正向移动

slide93
2NO2(g) N2O4(g)△H= -56.9kJ/mol

2、温度因素

升高温度,平衡向吸热反应正向移动

红棕色

无色

3、压强因素

同浓度

增大压强,向气体系数和小的方向移动

4、催化剂因素(不使平衡移动)

slide94
5、勒夏(沙)特列原理

如果改变影响平衡的条件之一,平衡将向

着减弱这种改变的方向移动

slide95
1、CaO+3C CaC2+CO

△H>0

2、4NH3+5O2 4NO+6H2O(气)

△H<0

3、3NO2+H2O 2HNO3+NO

△H<0

4、N2+O2 2NO

△H>0

5、CaCO3 CaO+CO2

△H>0

6、2NH3 N2+ 3H2

500~600℃

△H>0

练习:判断平衡移动的方向

P

T

加C

通入O2

通入O2

加入CaCO3

加入NH4Cl

slide96
练习:

P

P

1、2NO2 N2O4

2、2NH3 N2 +3H2

3、3NO2 +H2O 2HNO3 +NO

4、CO +H2O(g) CO2 +H2

5、CH3COOH +C2H5OH CH3COOC2H5(液) +H2O

slide97
联系实际 健康生活

牙齿的损坏实际是牙釉质[Ca5(PO4)3OH]

溶解的结果。在口腔中存在着如下平衡:

Ca5(PO4)3OH 5Ca2+ + 3PO43- + OH-

当糖附着在牙齿上发酵时,会产生H+,试用

化学平衡理论说明经常吃甜食对牙齿的影响。

slide98
练习1:

在新制的氯水中存在下列平衡:

Cl2 + H2O HCl + HClO,若向氯水中投入少量CaCO3粉末,则:

A、平衡不移动

B、平衡向正反应方向移动,氯水颜色变浅

C、平衡移动,且HClO浓度减小

D、平衡移动,且HClO浓度增大

B、D

slide99
练习2 :

在某容器中,C+H2O(g) CO +H2反应达到平衡,在温度、体积不变的情况下,向容器中充入一定量H2,当建立新平衡时:

A、CO、H2的浓度都比原平衡时的要小

B、CO、H2的浓度都比原平衡时的要大

C、H2、H2O(g)的浓度都比原平衡时的要大

D、CO、H2O(g)的浓度都比原平衡时的要大

C

slide100
练习3 :

当化学反应PCl5 PCl3 + Cl2处于

平衡状态时,向其中加入一种37Cl含量较

多的Cl2,平衡发生移动。在建立新平衡以

前,PCl3中所含37Cl的质量分数比原平衡

状态时(“增加”或“减少”) ,理由是

增加

平衡左移,使PCl5中37Cl增加,

PCl5分解生成的PCl3中37Cl也

会增加。

slide101
四、化学平衡图像

1、速率平衡图像

像谁动,谁在上

上下动,看速率

slide102
v(逆)

v

v(逆)

v(正)

v(正)

v(正)

v(逆)

t4

t5

t6

t3

t2

t1

t

上图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是 ( )

A.t2时加入了催化剂 B.t3时降低了温度

C.t5时增大了压强 D.t5时增大了X浓度

A

slide103
C%

T2

T1

时间

t2

t1

2、拐点图像

先拐先平数值大,固定一个看其他

mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g);△H =QkJ/mol

判断:

T1T2

>

Q0

>

0

slide104
t2

t1

mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g);△H =QkJ/mol

A转化率

判断:

P2

P1 P2

<

P1

m+n p+q

<

0

时间

slide105
在相同压强不同温度下的反应:

A(g)+B(g) C(g);

A的含量和温度的关系如右图所示,下列结论正确的是 ( )

A.T1>T2,正反应吸热

B.T1

C.T1>T2,正反应放热

D.T1

A%

T1

T2

0

t

C

A%表示A物质的百分含量

slide106
2、在密闭容器中进行下列反应:

M(g)+N(g) R(g)+2L,在不同条件下R的百分含量R%的变化情况如下图,下列叙述正确的是( )

A、正反应吸热,L是气体

B、正反应吸热,L是固体

C、正反应放热,L是气体

D、正反应放热,L是固体或液体

C

slide107
1.01107Pa

1.01106Pa

1.01105Pa

3、等温、等压图像

竖直做垂线

mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g); △H=QkJ/mol

A转

等温线

判断:

Q0

<

m+np+q

>

0

T

温度

slide108
mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g); △H=QkJ/mol

等压线

300C

判断:

200C

<

m+n p+q

100C

>

Q0

0

P

压强

slide109
五、等效平衡

在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压),由不同

的起始加入达到相同的平衡效果,即平衡时

各物质的百分含量分别相同。这样的化学平

衡互称为等效平衡。

slide110
1、恒温恒容,a+b≠c+d

将生成物按反应方程式完全转化至反应物,若反应物物质的量相同,即可达到同一平衡状态,也互为等效平衡。

slide111
催化剂

高温

2SO2 +O22SO3(气)

(1) 2   1   0

(2) 0   0   2

0.7

(3)1.4

0.6

某t 0.8

0.4

1.2

slide112
在一个恒温恒容的密闭容器中,加入2mol A和 1mol B,发生反应 :

2 A(气)+ B(气) 4C (气)

下列配比作为起始物质,可达到同一平衡状态的是( )

BC

A、4mol A + 2 mol B

B、4mol C

C、1.6 mol A + 0.8mol B + 0.8mol C

D、 4mol A + 2 mol B + 3mol C

slide113
2、恒温恒容,a+b=c+d

将生成物按反应方程式完全转化至反应物,若反应物物质的量比相同,即互为等效平衡状态

slide114
3、恒温恒压条件

将生成物按反应方程式完全转化至反应物,若反应物物质的量相同,即可达到同一平衡状态,也互为等效平衡。

slide115
在一个恒温恒容的密闭容器中,充入2molA和1molB,发生反应:2A + B xC 达平衡后,C的体积分数为a%,若维持容器体积不变,0.6molA、0.3molB、1.4molC为起始物质,达到平衡后,C的体积分数不变,则x值为

A.只能为2

B.只能为3

C.可能为2,也可能为3

D.无法确定

slide116
ABCD

恒温恒压下 ,以下列配比发生反应:N2 + 3 H2 2 NH3互为等效平衡状态的是

N2 H2 NH3

A. 1 mol 3 mol 0 mol

B. 0.5 mol 1.5 mol 0 mol

C. 2 mol 6 mol 0 mol

D. 0 mol 0 mol 2 mol

slide117
  在一个体积恒定的密闭容器中,加入2mol A和 1mol B,发生反应 :2 A(气)+ B(气) 3C (气) + D (气) ,若达平衡时,C的浓度为W mol/L。在恒温恒容条件下,按下列配比作为起始物质,达平衡后,C的浓度仍为W mol/L的是:

A、4mol A + 2 mol B

B、3mol C + 1 mol D

C、1 mol A + 0.5mol B + 1. 5mol C + 0. 5mol D

D、 4mol A + 2 mol B + 3mol C + 1 mol D

BC

slide118
在一个体积恒定的密闭容器中,N2与H2反应合成氨的反应达到平衡后,容器中含 1molN2. 3molH2.1molNH3,保持温度不变,向该容器中再加1molN2. 3molH2.1molNH3,下列说法正确的是(  )

A.正.逆反应速率同时增大,平衡不移动

B.正.逆反应速率同时增大,NH3百分含量增大

C.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向逆反应移动

D.正.逆反应速率不变,平衡不移动

B

slide119
综合练习2:

有两只密闭容器A 和B,A有一个可移动的活塞,保持恒压,B保持恒容.开始时向A.B中分别充入等量的体积比为2:1的SO2和O2的混合气体,并使二者容积相等,试判断:

1)反应开始时及反应进行中A与B反应速率的大小关系

2)当两容器均达平衡后,SO2转化率的大小关系

3)达平衡后,向A.B中再分别充入等量的体积比为

2:1的SO2和O2的混合气体 重新达到平衡后,A中SO3的质量分数(  ),B中SO3的质量分数(  )[增大,减小,不变]

不变

增大

slide120
六、化学平衡常数

1、定义

在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)。

slide121
mA+nB pC+qD

cp (C) · c q(D)

cm (A) · c n(B)

K =

2、表达式及单位

K的单位为(mol·L-1)n

slide122
例N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1

1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2

3、注意问题

①K只受到温度影响,与浓度无关

②纯固体、液体浓度,一般不出现在表达式中

③同一反应,系数不同,K值不同

K1 K2,K1 = K22

slide123
4、化学平衡常数意义

①判断反应进行的程度

一般来说,

K >105,认为正反应进行得较完全

K <10-5认为 正反应很难进行(逆反应较完全) 10-5≤K ≤105 认为是可逆反应

N2(g)+O2(g)2NO(g) K =1×10-30(298K)

slide124

例:反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g) △H<0,起始浓度相同,平衡常数与温度的关系如下:

②判断反应△H

若正反应是吸热反应,升高温度,

K 值增大;

若正反应是放热反应,升高温度,K值减少。

slide125
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)

QC > k , 未达平衡,逆向进行。

QC = k ,达平衡,平衡不移动。

QC < k , 未达平衡,正向进行。

③判断反应方向

slide126
例题:高炉炼铁中发生的反应有:

FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g); △H < 0

(1)该反应的浓度平衡常数表达式K=_________;

(2)已知1100℃时,K=0.263.温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,平衡常数K________(填增大,减小或不变).

(3) 1100℃时,测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在这种情况下,该反应是否处于平衡状态________(填是或否),此时反应速率是v正________v逆(填 >, <, =).

减小

slide127
例1:在某温度下,将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中,充分反应达到平衡后,测得c(H2)=0.0080mol/L,求:

(1)该反应的平衡常数

(2)在上述温度下,若充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的浓度。

slide128
例2:在密闭容器中充入 2.0mol CO和 10mol H2O(g),发生反应:

CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

800℃时反应达平衡,若k=1.

求: CO转化为CO2的 转化率。

slide129
1 、在某温度下,可逆反应:

mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确的是(  )

A.K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大.

B.K越小,达到平衡时,反应物的转化率越大.

C.K随反应物浓度改变而改变.

D.K随温度改变而改变.

AD

slide130
2、在一定体积密闭容器中,进行如下反应: CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g),

其平衡常数K和温度t的关系如下:

(1)k的表达式为:

(2)该反应为反应(“吸热”或“放热”)

吸热

(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据(  )

A.容器中压强不变  B.混合气体中CO浓度不变

C.v(H2)正=v(H2O)逆   D.c(CO2)=c(CO)

(4)若c(CO2) .c(H2)=c(CO) .c(H2O),此时温度为 .

slide131
例1:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:[N2]=3mol·L-1,

[H2]=9mol·L-1,[NH3] =4mol·L-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。

K=7.32×10-3

初始[N2]、[H2]为5、15mol·L-1。

slide132
练习3:在2L的容器中充入 1mol CO和 1mol H2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 800℃时反应达平衡,若k=1.求:

(1)CO的平衡浓度和转化率。

(2)若温度不变,上容器中充入 的是1mol CO和 2mol H2O(g), CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。

(3)若温度不变,上容器中充入 的是1mol CO和 4mol H2O(g), CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。

(4)若温度不变,要使CO的转化率达到90%,在题干的条件下还要充入 H2O(g) 物质的量为多少。

slide133
多重平衡规则

若干方程式相加(减),则总反应的平衡

常数等于分步平衡常数之乘积(商)

例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2K1

2NO2 (g) N2O4K2

2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2

slide134
例2:

C (s) + CO2(g) 2CO(g) K

C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1

CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2

K = K1/K2

slide135
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)

逆向进行

QC > k

平衡不移动

QC = k

QC < k

正向进行

slide136
K >105,认为正反应进行得较完全

K <10-5认为 正反应很难进行(逆反应较完全) 10-5≤K ≤105 认为是可逆反应

N2(g)+O2(g)2NO(g) K =1×10-30(298K)

slide137
常温下下列反应向那个方向进行?

A. (NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)

B. 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

C. MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(s)

D. CO(g)=C(s)+1/2O2

slide138
化学反应进行的快慢

——化学反应速率

化学反应的限度

化学反应原理

——化学平衡

化学反应进行的方向

—— ?

slide139

第二章 化学反应速率和化学平衡

第四节 化学反应进行的方向

slide140
镁条燃烧;

酸碱中和;

铁器暴露在潮湿空气中会生锈;

甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧,

锌遇CuSO4溶液自动反应生成Cu和ZnSO4等

slide141
①自然界中水总是从高处往低处流;

②电流总是从高电势流向低电势;

③室温下冰块自动融化;

④墨水扩散;

⑤食盐溶解于水;

⑥火柴棒散落等。

slide142
自发过程:在一定条件下,不借助外部力量就能自动进行的过程

自发反应:在给定的一组条件下,一个反应可以自发地进行到显著程度,就称为自发反应。

slide143
镁条燃烧;

酸碱中和;

甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧

自然界中水总是从高处往低处流;

电流总是从高电势流向低电势;

slide144
1、反应方向的焓判据(能量判据)

体系趋向于从高能状态转变为低能状态

这时体系会对外做功或者释放热量

△H<0的放热反应有利于反应自发进行

slide146
NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)= CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) △H=+37.3KJ/mol

(NH4)2CO3(s)= NH4HCO3(s)+NH3 (g) △H=+37.3KJ/mol

slide147
室温下冰块自动融化;

室温下水变水蒸气

硝酸铵溶解于水;

墨水扩散;

火柴棒散落等。

slide149
2、反应方向的熵判据(混乱度判据)

①熵

状态函数,符号为“S”.单位: J•mol-1•K-1

热力学上用来表示混乱度

混乱度越高,熵值就越大。

△S=S生成物总熵-S反应物总熵

slide151
②熵判据

在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这个原理叫做熵增原理

大多数自发进行的反应趋向于使体系的混乱度增大(即熵变△S>0)的倾向,

化学反应的△S越大,越有利于反应自发进行

slide152
判断下列过程的熵变大于零还是小于零

1、H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)

2、CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)

3、NaOH(s)=Na+(aq)+OH-(aq)

4、N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

△S>0

△S>0

△S>0

△S<0

少数熵减小的反应,在一定条件下也可以自发地进行

slide153
H<0

S>0

自发进行

H>0

S<0

不自发进行

不能定性判断

S<0

H<0

H>0

不能定性判断

S>0

slide154
CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) △H>0

反应在常温常压下不能自发进行,但在较高温度下可以自发进行

反应能否自发进行,还与什么因素有关?

slide155
3、自由能判据(复合判据)

G:自由能,状态函数

△G:自由能变化量(自由能变)

△G= △H—T·△S

△G<0的反应可自发进行

△G>0的反应不可自发进行

slide156
练习3

碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气,对其说法中正确的是

A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气 

  体,使体系的熵增大。

B、碳铵分解是因为外界给予了能量

C、碳铵分解是吸热反应,根据能量判据 

  不能自发分解

D、碳酸盐都不稳定,都能自发分解。

A

slide157
信息:体系自由能变化( G)综合考虑了焓变和熵变对反应体系的影响: G= H-TS(T为热力学温度)。在恒温、恒压下,用G判断化学反应自发进行的方向显得更为科学(当G <0时可自发进行)[吉布斯自由能]。

H

S

G

<0

自发进行

>0

不自发进行

低温时>0,高温时<0

低温不自发,高温自发

低温自发,高温不自发

低温时<0,高温时>0

slide158
练习:

下列说法不正确的是

A. 焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素,多数的能自发进行的反应是放热反应。

B. 在同一条件下不同物质有不同的熵值,其体系的混乱程度越大,熵值越大。

C. 一个反应能否自发进行取决于该反应放热还是吸热

D. 一个反应能否自发进行,与焓变和熵变的共同影响有关

C

slide159
下列说法正确的是∶( )

A、凡是放热反应都是自发的,由于吸热反应都是非自发的;

B、自发反应一定是熵增大,非自发反应一定是熵减少或不变;

C、自发反应在恰当条件下才能实现;

D、自发反应在任何条件下都能实现。

自发进行的反应一定是∶( )

A、吸热反应; B、放热反应;

C、熵增加反应;D、熵增加或者放热反应。

C

D

slide160
250C和1.01×105Pa时,反应

2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g);

△H=+56.76kJ/mol,自发进行的原因是∶( )

A、是吸热反应;

B、是放热反应;

C、是熵减少的反应;

D、熵增大效应大于能量效应。

D

slide161
某化学反应其△H= —122 kJ·mol-1,

∆S=231 J·mol-1·K-1,则此反应在下列

哪种情况下可自发进行 ( )

A.在任何温度下都能自发进行

B.在任何温度下都不能自发进行

C.仅在高温下自发进行

D.仅在低温下自发进行

A

slide162
2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)

△H = -78.03 kJ·mol-1

△S = 494.4 J·mol-1·K-1

CO(g)==C(s,石墨)+1/2O2(g)

△H = 110.5 kJ·mol-1

△S = -89.36 J·mol-1·K-1

slide163

第三章 水溶液中的离子平衡

第一节 弱电解质的电离

slide164
一、强弱电解质

1、电解质与非电解质

①电解质

在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物

范围:

化合物

前提:

水溶液

熔化状态

自身

导电

常见的电解质:

金属氧化物

酸 碱 盐

slide165
②非电解质

在水溶液中和熔化状态下都不导电的化合物

常见的非电解质

非金属氧化物(除H)

乙醇等绝大多数有机物

NH3

slide166
练习:

指出下列物质属于电解质、非电解质

H2SO4、HCl、SO3、Cl2、KOH、

AgNO3、CO、H2O、NH3、Na2SO4、

BaSO4、Al(OH)3、CuSO4·5H2O、Cu、

盐酸、CH3COOH

slide167
练习:

指出下列物质属于电解质、非电解质

H2SO4、HCl、SO3、Cl2、KOH、

AgNO3、CO、H2O、NH3、Na2SO4、

BaSO4、Al(OH)3、CuSO4·5H2O、Cu、

盐酸、CH3COOH

slide168
Na b. Br2 c.CaO d.Al2O3

e. SO3 f. H2S g. H2SO4 h.HCl

HClO j. HF k. Ba(OH)2

NH3•H2O m. NaCl n. BaSO4

o. H2O p. C2H5OH

(1)属于电解质的有

(2) 属于非电解质的有

(3) 属于强电解质的有

(4) 属于弱电解质的有

c d f g h i j k l m n o

e p

c d g h k m n

f i j l o

slide169
单质 

电解质

纯净物 

化合物 

物质 

非电解质 

混合物 

slide170
为什么有强酸,弱酸?

为什么有强碱,弱碱?

slide171
2、强弱电解质

①强电解质

在水中能够全部电离的电解质

强碱

强酸

大多数盐

②弱电解质

在水中只能部分电离的电解质

弱酸

弱碱

slide172
3、电解质导电的原因

在水溶液或熔融状态下

电离出自由移动的带电微粒(离子)

slide173
什么是弱电解质?

在水中只能部分电离的电解

既然是部分电离以CH3COOH为例

在水中都存在哪些例子

CH3COO—

CH3COOH

H+

+

slide174
电离:电解质,溶于水或熔融状态下

离解出自由移动离子的过程

电离方程式

KCl

=K++Cl—

slide175
二、弱电解质的电离

1、强酸、强碱的电离

强酸、强碱一步、完全电离

HCl

=H++Cl—

NaOH

=Na++OH—

=2H++SO42—

H2SO4

slide176
2、弱电解质的电离

弱酸、弱碱可逆电离

多元弱酸分步、可逆电离,第一步为主

CH3COOH

H++CH3COO—

NH4+ + OH—

NH3·H2O

H2CO3

H+ + HCO3 —

HCO3 —

H+ + CO32 —

Mg(OH)2

Mg2+ + 2OH —

slide177
3、盐类的电离

酸式酸根继续可逆电离

NaCl

=Na++Cl—

NaHSO4

=Na++H++SO42—

水溶液

NaHSO4

=Na++HSO4—

熔融状态

NaHCO3

=Na++HCO3—

HCO3 —

H++ CO32 —

slide178
写出下列物质的电离方程式

(1) HClO

(2) KHSO4

(3) CaCO3

(4) Cu(OH)2

H++ClO-

= K++H++SO42-

= Ca2++CO32-

Cu2++2OH-

(5) NaHCO3

= Na++HCO3-

HCO3- H+ + CO32-

slide179
下列电离方程式书写正确的是( )

A. BaSO4 Ba2++SO42-

B. H3PO4 3H++PO43-

C. Al(OH)3 H++AlO2-+H2O

D. NaHS=Na++H++S2-

C

slide180
CH3COOH

H++CH3COO—

NH4+ + OH—

NH3·H2O

3、电离平衡常数

slide181
H2CO3

H+ + HCO3 —

HCO3 —

H+ + CO32 —

=4.4×10—7

=4.7×10—11

K1>>K2,因此以第一步电离为主

slide182
CH3COOH

H++CH3COO—

在醋酸溶液中,存在如下电离平衡:

加入固体NaOH,电离平衡向______反应方向移动,c(H+)____________

减小

加入固体CH3COONa,电离平衡向______反应方向移动,c(H+)____________

减小

滴入少量浓硫酸,电离平衡向______反应方向移动, c(H+)____________

增大

不变

加入同浓度的醋酸,电离平衡______,

c(H+)____________

不变

slide183
CH3COOH

H++CH3COO—

4、电离平衡的移动

电离吸热

越稀越电离,越热越电离

升高温度,电离平衡向______反应方向移动,c(H+)____________

增大

加水,电离平 衡向反应方向移动,C(H+) 。

减小

slide186
.下列叙述正确的是( )

A.强弱电解质的根本区别在于电离时是否存在电离平衡

B.所有的离子化合物都是强电解质,所有的共价化合物都是弱电解质

C.强电解质的水溶液中只有离子,没有分子

D.强电解质融化状态下都能导电

A

slide188
有H+浓度相同、体积相等的三种酸

a、盐酸 b、硫酸 c、醋酸,同时加入足量的锌,则开始反应时速率______,反应完全后生成H2的质量_________。

a=b=c

a=b

slide189
已知盐酸和醋酸的溶液中C(H+)相等。现将这两种溶液各10毫升,分别跟足量的锌片反应。在如下的叙述中正确的是(A)两种酸液的物质的量浓度相等。

B

(B)开始反应时两种酸液的反应速率相等,但盐酸的反应速率下降较快。

(C)开始反应时两种酸液的反应速率相等,但醋酸的反应速率下降较快。

(D)完全反应后两种酸液产生的氢气的量相同

slide190
把0.05molNaOH固体分别加入100mL下列液体中,溶液的导电性变化不大的是( )

A.自来水

B. 0.5mol/LNH4Cl溶液

C. 0.5mol/L 醋酸

D. 0.5mol/L盐酸

BD

slide191

第三章 水溶液中的离子平衡

第二节 水的电离和

溶液的酸碱性

slide192
H2O+H2O H3O++OH—

H2O H++OH—

一、水的电离

1、水的电离

slide194
2、水的离子积常数

Kw水的离子积常数,简称水的离子积

KW只与温度有关,与氢离子,氢氧根浓度无关

25℃, KW= 10—14

T升高

KW增大

slide195
不动

=

<

>

10-14

10-14

10-14

slide196
二、溶液的酸碱性与pH

1、溶液的酸碱性

常温下

中性溶液

CH+= COH-

= 1×10—7mol/L

碱性溶液

CH+<COH-

COH->1×10—7mol/L

酸性溶液

CH+>COH-

CH+> 1×10—7mol/L

slide197
练习:
  • 有关水的离子积

1、在水中加入稀盐酸后,水的离子积是否发生改变?

2、在水中加入强碱后,水的离子积是否发生改变?

3、在酸碱溶液中,水电离出来的C H+和COH-是否相等?

4、100℃时,水的离子积为10-12,求CH+为多少?

5、求1mol/L盐酸溶液中水电离出来CH+的为多少?

6、在酸溶液中水电离出来的CH+和酸电离出来的CH+什么关系?

slide198
有关溶液的酸碱性---正误判断

1、如果C H+不等于COH-则溶液一定呈现酸碱性。

2、在水中加酸会抑制水的电离,

3、如果CH+/ COH-的值越大则酸性越强。

4、任何水溶液中都有CH+和COH-。

×

5、 CH+等于10-6mol/L的溶液一定呈现酸性。

×

6、对水升高温度, CH+增大,酸性增强。

slide199
250C,口算下列溶液的c(H+):

⑴ 0.01mol/L H2SO4

⑵ 1.0×10-4 mol/L HCl溶液

⑶ 1.0×10-4 mol/L NaOH溶液

⑷ 0.005 mol/L Ba(OH)2溶液

slide200
练习

1、在25℃时,0.1 mol·L-1的硫酸中,水的KW值为

A.大于1×10-14 B.小于1×10-14

C.等于1×10-14 D.无法确定

C

BD

2、在下列叙述中,正确的是

A.在任何条件下,纯水的c (H+)=10-7 mol·L-1

B.在任何条件下,纯水都呈中性

C.在100℃时,纯水的 c (H+) < 10-7 mol·L-1

D.在100℃时,纯水中 c (H+) > 10-7 mol·L-1

slide201
3、在25℃时,水的离子积常数KW=1×10-14,在100℃时,KW=1×10-12,说明

A.水的电离过程是一个吸热过程

B.100℃时,KW较大

C.KW与电离平衡无直接关系

D.25℃时的c(H+)比100℃的时c(H+)大

AB

4、往纯水中加入下列物质,能使水的电离平衡发生移动的是

A.NaCl固体 B.NaOH固体

C.乙醇 D.CH3COOH

BD

slide202
2、溶液的酸碱性pH

① pH

pH= —lg c(H+)

pOH= —lg c(OH—)

pOH+ pH= —[lg c(OH—)+ lg c(H+) ]

= —lg [c(OH—)·c(H+) ]

= —lg (Kw)

= —lg (1×10—14)

= 14

slide203
2、溶液的酸碱性pH

① pH

pH= —lg c(H+)

pOH= —lg c(OH—)

pOH+ pH= 14

CH+↑

,pH ↓

,pH ↑

CH+↓

slide204
②pH与溶液酸碱性的关系

中性溶液

CH+= COH-

pH =7

CH+<COH-

碱性溶液

pH>7

CH+>COH-

酸性溶液

pH<7

slide205
③pH的适用范围

取值范围:

10—14 mol/L ≤ CH+≤ 1mol / L

14 ≥ pH ≥ 0

注意:当 CH+﹥ 1 mol/L或 COH-﹥1 mol/L时,一般不用 pH 表示,而直接用浓度表示。

slide206
④pH的计算

酸性溶液,直接求pH

碱性溶液,先求pOH,再求pH

混合溶液,先判断酸碱性,在根据以上方法求

无限稀释接近7

slide207
三、pH的应用

1、酸碱指示剂的变色

①甲基橙:酸红,碱黄

②石蕊:酸红,中紫,碱蓝

③酚酞:酸无色,碱红色

slide212
四、实验测定酸碱滴定曲线

1、仪器

滴定管

滴定管夹

铁架台

锥形瓶

装酸,

玻璃旋塞,碱溶液腐蚀

高锰酸钾

酸式滴定管:

滴定管

的使用

碱式滴定管:

装碱(胶皮管)

slide213
刻度:

0刻度在上(与量筒不同)

在刻度范围内取液,不够再装,液体不能放完。

取液:

酸式:

旋转旋塞

放液:

碱式:

挤压玻璃球

slide214
2、药品:

指示剂(甲基橙或酚酞)

已知酸(碱)未知碱(酸)

3、滴定的关键:

准确测定两溶液的体积

准确判断滴定终点

slide215
4、操作:

(1)滴前准备:

漏不漏

①检查

活塞是否灵活

橡皮,玻璃球

滴定管:

自来水,蒸馏水,盛装液(润洗)

②洗涤仪器

锥形瓶:

自来水,蒸馏水 (不用盛装液洗)

标准液:

装入滴定管中(排、调、记)

(2)装液:

未知液:

锥形瓶中(加指示剂2~3滴)

slide216
(3)滴定:

右手:

持锥形瓶

左手:

控制旋塞(或玻璃球)

注视锥形瓶内溶液颜色的变化

眼睛:

注意:

①先快后慢 ②滴定终点:半分钟不褪色

(4)读数:

平视(小数点后两位)

(5) 重复2~3次

(6) 计算:取平均值

slide217
5、误差分析:

仪器洗涤:

(1)盛标准液的滴定管未用标准液洗

偏高

(2)锥形瓶用待测液洗

偏高

(1)滴前仰视,滴后平视

偏低

视线:

(2)滴前平视,滴后俯视

偏低

(3)滴前仰视,滴后俯视

偏低

偏高

其它

(1)滴定管尖嘴有气泡(开始有,终时无)

(2)滴完悬液滴

偏高

(3)震荡锥形瓶把液体溅出

偏低

不变

(4)纯水入锥形瓶

slide218

第三章 水溶液中的离子平衡

第三节 盐类的水解

slide219
一、探究盐溶液的酸碱性

强酸强碱

弱酸强碱

弱酸强碱

强酸强碱

强酸强碱

强酸强碱

强酸强碱

slide221
H2O H++OH—

H++CH3COO—

CH3COOH

以CH3COONa为例写出溶液中存在的平衡

CH3COONa

=Na++CH3COO—

CH+ COH-

溶液碱性,水的电离平衡向向移动

发生了什么

CH+哪里去了?

slide222
二、盐溶液呈不同酸碱性的原因

1、盐类水解

①定义

水溶液中盐电离出的离子跟水电离出的H+或OH-生成弱电解质的反应。

②实质

电离出的弱酸根或弱阳离子与水电离出的H+或OH-结合成弱电解质促进水的电离

③条件

有弱阴离子或弱阳离子

slide223
2、盐类水解规律

能溶才水解

谁弱谁水解

谁强显谁性

slide224
1. 下列溶液PH小于7的是

A、 溴化钾 B、 硫酸铜

C、 硫化钠 D、 硝酸钡

2. 下列溶液能使酚酞指示剂显红色的是

A 、碳酸钾 B、 硫酸氢钠

C、 碳酸氢钠 D、 氯化铁

3.下列离子在水溶液中不会发生水解的是

A 、 NH4+ B、 SO42_

C 、 Al3+ D 、 F_

slide225
4.氯化铵溶液中离子浓度从大到小排列正确的是:

A NH4+、H +、OH-、Cl_

B Cl _、 NH4+、H +、OH _

C H +、 Cl_ 、 NH4+、OH _

D Cl、 NH4+、 OH-、H +

slide227
相同条件,相同物质的量浓度的下列七种溶液:Na2CO3、NaClO、CH3COONa、Na2SO4、NaOH、(NH4)2SO4、NaHSO4,

pH值由大到小的顺序为:

>7:

NaOH>NaClO>Na2CO3>CH3COONa>

=7:

Na2SO4>

<7:

(NH4)2SO4>NaHSO4

slide228
3、盐类水解方程式的书写

谁弱写谁

盐类的水解可以看作酸碱中和反应的逆过程。

一般来说水解程度很微弱“ ”

一般不生成沉淀与气体,无“ ”或“ ”

多元弱酸根分步水解

slide229
①常见阴离子

CH3COO—、 ClO—、CN—、F—、AlO2 —

CO32—、 SiO32—、SO32—、 S2—、PO43—

HCO3—、 HSO3—、 HS—、HPO42— 、H2PO4—

②常见阳离子

NH4+、 Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+

slide230
三、影响盐类水解的主要因素和盐类水解反应的利用

1、影响盐类水解的主要因素

①内部因素

盐的本性 :越弱越易水解

越热越水解

水解反应△H>0

温度:

②外部

因素

越稀越水解

浓度:

溶液的酸、碱性:

加酸

加碱

加盐

slide233
3mL CH3COONa溶液后,滴加酚酞,有何现象?

将溶液加热后,颜色有何变化?

slide234
0.1mol/L的NaCl溶液中

①存在哪些离子

Na+、Cl、H+、OH—

②设[Na+] 、[Cl—] 、[H+] 、[OH—]分别表示四种离子的物质的量浓度,则完成下列各关系式子

建立一个只含有[Na+]、[Cl—]的等式

建立一个只含有[Na+] 、[Cl—] 、[H+] 、[OH—]的等式

建立一个只含有[H+]、[OH—]的等式

slide235
a.建立一个只含有[Na+]、[Cl—]的等式

[Na+]=[SO42—]

b.建立一只含有[Na+] 、[Cl—] 、[H+] 、[OH—]的等式

[Na+]+[H+]=[Cl—]+[OH—]

c.建立一个只含有[H+]、[OH—]的等式

[H+]=[OH—]

slide236
0.1mol/L的Na2SO4溶液中

①存在哪些离子

Na+、SO42—、H+、OH—

②设[Na+] 、[SO42—] 、[H+] 、[OH—]分别表示四种离子的物质的量浓度,则完成下列各关系式子

建立一个只含有[Na+]、[SO42—]的等式

建立一个只含有[Na+] 、[SO42—] 、[H+] 、[OH—]的等式

建立一个只含有[H+]、[OH—]的等式

slide237
[Na+]=[SO42—]

a.建立一个只含有[Na+]、[SO42—]的等式

溶质浓度关系

b.建立一个只含有[Na+] 、[SO42—] 、[H+] 、[OH—]的等式

溶液中的电荷关系

[Na+]+[H+]=2[SO42—]+[OH—]

c.建立一个只含有[H+]、[OH—]的等式

[H+]=[OH—]

水电离出的两种离子的关系

slide238
4、水溶液中的三个守恒

①物料守恒

溶液中某一组分的原始浓度应该等于它在溶液中各种存在形式的浓度之和

②电荷守恒

溶液中正负电荷总数相等

③质子守恒

水电离出的H+存在形式各浓度之和与

水电离出的OH—存在形式各浓度之和相等

slide239
【例1】写出CH3COONa溶液中的三个守恒

Na+、CH3COO—、 CH3COOH、H+、OH—

物料守恒

[CH3COO—]+[CH3COOH]=[Na+]

电荷守恒

[CH3COO—]+[OH—]=[Na+]+[H+]

质子守恒

[OH—]=[CH3COOH]+[H+]

slide240
[Na+]=[CO3 2—]+[HCO3—]+[H2CO3]

【例2】写出Na2CO3溶液中的三个守恒

Na+、 CO3 2—、HCO3 —、 H2CO3、H+、OH—

物料守恒

电荷守恒

[H+]+[Na+]=2[CO3 2—]+[HCO3—]+[OH—]

质子守恒

[OH—] =[HCO3—]+2[H2CO3]+[H+]

slide241
写出NH4Cl溶液中的三个守恒

写出CuCl2溶液中的三个守恒

slide243
5、盐类水解反应的利用

①盐类水解与温度

实验室配制 FeCl3 CuSO4 溶液为何易浑浊,如何克服?

将FeCl3 CuSO4 溶液蒸干灼烧,最终得到什么物质?

为什么生活中常用Na2CO3溶液代替NaOH溶液去油污?热水好还是冷水好?

slide244
②双水解

泡末灭火器是 Al2(SO4)3 溶液和 NaHCO3 溶液混合产生 大量 CO2 来灭火的,分析产生CO2的原理

草木灰不能与铵态氮肥混用

slide245
③胶体(纳米材料)制备

明矾为何会净水

氢氧化铁胶体的制备

slide246
④其它问题

相同浓度,相同温度的Na2CO3 、NaHCO3水解程度哪个大,pH值哪个大?

要使CH3COONa中 CH3COO- 浓度与 Na+ 浓度相等,应采取什么措施?

长期使用 (NH4)2SO4 化肥,土壤会酸化

Mg 放入 NH4Cl 溶液中会有小气泡

slide247

第三章 水溶液中的离子平衡

第四节 难溶电解质的溶解平衡

slide248
固体溶质 溶液中的溶质

【知识回顾】§2-3可逆过程

溶解

结晶

为什么饱和溶液不再溶解溶质?

本质:溶解速率 = 析出速率

现象:浓度不变或晶体质量不变

向小试管加少量水中,再加入AgCl,则溶液是否达到饱和呢?

如何来表示呢?

slide249
AgCl(s) Ag+(aq)+Cl— (aq)

一、Ag+和Cl—的反应真能进行到底吗?

1、沉淀溶解平衡

在一定条件下,难溶电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,溶液中各离子的浓度保持不变的状态

2、沉淀溶解平衡的表示

slide250
3、沉淀溶解平衡的特点

动、等、定、变(一切平衡的特点)

4、沉淀溶解平衡的影响因素

①内因:电解质本身的性质。

绝对不溶的物质是没有的

不同难物其溶解度差别也很大

只要是饱和溶液都存在溶解平衡。

易溶

可溶

难溶

微溶

1g

0.01g

10g

m

slide251
②外因

(气体,Ca(OH)2除外)

温度:

升温,多数溶解

浓度:

加水,溶解;

加相同离子,沉淀。

压强(气体):

加压,多数溶解

slide253
BmAn (s) Bm+ (aq)+An—(aq)

AgCl(s) Ag+(aq)+Cl— (aq)

5、沉淀溶解平衡常数

沉淀溶解平衡常数KSP,又称溶度积

slide254
二、沉淀反应的应用

1、沉淀的生成

①调pH值

如:工业原料氯化铵中混有氯化铁,加氨水调pH值至7-8

Fe3++ 3NH3•H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+

②加沉淀剂

工业除去沉淀Cu2+、Hg2+等,以Na2S、H2S做沉淀剂

Cu2++S2-=CuS↓ Hg2++S2-=HgS↓

slide255
2、沉淀的溶解

原理:化学平衡移动

①难溶于水的盐溶于酸中

CaCO3溶于盐酸

FeS、Al(OH)3、Cu(OH)2溶于强酸

②难溶于水的盐溶其它物质中

如:AgCl溶于NH3的水溶液中

slide256
CaSO4SO42- +Ca2+

+

CO32-

CaCO3

3、沉淀的转化

原理:不同物质的Ksp不同,以此进行转化

①锅炉除水垢

锅炉水垢中含有CaSO4,可先用Na2CO3溶液处理,使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3

slide257
当 Qc > Ksp时

过饱和溶液,有沉淀生成

当 Qc = Ksp时

饱和溶液,为溶解平衡状态

当 Qc < Ksp时

不饱和溶液,无沉淀生成

slide258
②矿物的转化

③分步沉淀

slide259

第四章 电化学基础

第一节 原电池

slide260
思考题

1、锌片和铜片插入稀硫酸的现象是什么?

2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,

现象是什么?

3、铜片为什么有气泡产生?

4、如何检验证明是那种情况?

5、电子流向如何?

6、该装置实现了怎样的能量转化?

slide261
把化学能直接转化为电能的装置——原电池

1、原电池的构成条件

①两极:

正极:

较不活泼的金属或非金属(如石墨)

负极:

较活泼的金属

②电解质溶液

③形成闭合回路

slide263
失e-,沿导线传递,有电流产生

氧化反应

还原反应

锌——铜

原电池

负极

正极

2H++2e-=H2↑

Zn-2e-=Zn2+

电解质溶液

阴离子

阳离子

Zn-2e-=Zn2+

2H++2e-=H2↑

Zn+2H+=Zn2++H2↑ (离子方程式)

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ (化学方程式)

(氧化反应)

(还原反应)

负极:

正极:

总反应:

电极反应

slide264
2、原电池反应原理

电子:负极→正极

电流:正极→负极

①粒子流向

溶液中阴离子→负极

溶液中阳离子→正极

负极:氧化反应

②电极

反应

活泼金属失电子变阳离子

正极:还原反应

溶液中离子得电子

总反应:负极金属与电解液的离子反应

slide265
3、化学电池的反应本质

氧化还原反应

原电池将自发的氧化还原反应分割为氧化、还原两个反应在负、正两极同时不同地进行,正负两极上进出电子总数相等。

根据电子守恒原理进行计算

slide266
练习

1、判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,请说明理由;若是,请指出正负极名称,并写出电极反应式.

(×)

(×)

负极:

Zn-2e=Zn2+

正极:

2H++2e=H2↑

(∨)

总反应:

Zn+2H+=Zn2++H2↑

slide267
负极:

Zn-2e-=Zn2+

正极:

2H++2e-=H2↑

(∨)

总反应:

Zn+2H+=Zn2++H2↑

负极:

Fe-2e-=Fe2+

正极:

Cu2++2e-=Cu

(∨)

总反应:

Fe+Cu2+=Fe2++Cu

Fe+CuSO4=Cu+FeSO4

slide268

(×)

Zn-2e-=Zn2+

负极:

正极:

Cu2++2e-=Cu

总反应:

Zn+Cu2+=Zn2++Cu

(∨)

或 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

slide269
2、如图所示,在铁圈和银圈的焊接处,用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中,使之平衡;小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液,片刻后可观察到的现象是

( D )

A. 铁圈和银圈左右摇摆不定;

B. 保持平衡状态;

C. 铁圈向下倾斜;

D. 银圈向下倾斜;

slide272
把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连,浸入稀硫酸中组成原电池。若A、B相连时,A为负极;C、D相连时,D上产生大量气泡;A、C相连时,电流由C经导线流向A;B、D相连时,电子由D经导线流向B,则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为

A、A>B>C > D

B、A > C > D > B

C、C > A > B > D

D、 B > A > C > D

B

slide273
4、原电池电极反应的书写方法

①总反应

负极金属与电解质溶液的离子反应

②负极反应

负极金属失电子变成阳离子的反应

③正极反应

总反应减去负极反应

slide274

第四章 电化学基础

第二节 化学电源

slide275
一、一次电池

一次电池

放电之后不能充电(内部的氧化还原反应不可逆)

1、碱性锌锰电池

碱性锌锰干电池

slide276
负极是Zn、正极是MnO2、电解质是KOH

负极:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2

正极:

2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

总反应:

2MnO2+2H2O+Zn=Zn(OH)2+2MnOOH

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2、银锌纽扣电池

负极是Zn、正极是Ag2O 、电解质是KOH

负极:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O

正极:

Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

总反应:

Ag2O+Zn=ZnO+2Ag

slide278
二、二次电池

放电

能量:

化学能

电能

充电

slide279
充电

2PbSO4 +2H2O Pb + PbO2 +2H2SO4

放电

蓄电池放电过程工作原理

负极:Pb

Pb-2e-+SO42- =PbSO4

(难溶于水)

正极:PbO2

PbO2 +2e - +SO42-+4H+ =PbSO4 +2H2O

总反应:

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

放电过程为化学电池!

slide280
镍镉电池:

负极:Cd

正极:NiO(OH)

电解质:KOH

镍镉电池应用:收录机、无线对讲机、电子闪光灯、电动剃须刀等

缺点:如不会回收会严重污染环境

slide281
锂电池:

可充电的绿色电池

负极:

应用:

常用在电话机、照相机、汽车、计算机等中,

此外在工业、医学、军事上也有广泛的应用。

slide282
电解质

溶液

燃料

O2

三、燃料电池

1、燃料电池的构成

电解质溶液 :

KOH等强碱、 H2SO4等强酸、NaCl等盐溶液

电极材料 :多孔性镍、铂

slide283
2、燃料电池的电极反应的书写

①先写总反应:燃料在氧气中的燃烧

若有CO2生成,且电解质为强碱时,

考虑CO2+2OH—=CO32—+H2O

碱性

O2+2H2O+4e-=4OH-

②再写正极

反应:

酸性

O2+4H++4e-= 2H2O

总反应减去正极反应

③最后写负极反应:

常见燃料:H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等

slide284

第四章 电化学基础

第三节 电解池

slide285
下列属于原电池装置的是

B装置会出现怎么样的现象呢?

slide286
一、电解原理

1、电解池的构成条件

把电能转变为化学能的装置,又叫电解池

①两极

阴极:

与电源负极相连

阳极:

与电源正极相连

两极材料可同可不同

石墨、 Au 或Pt作为电极时称惰性电极

②电解质溶液

③形成闭合回路

④直流电源

slide287
电解

2Cl-+Cu2+=Cu+Cl2↑

2、电解池的反应原理

←e—

←e—

负极

正极

还原反应

↓e—

氧化反应

↑e—

石墨||石墨

阴极

阳极

电解质溶液

阴离子

阳离子

Cu2++2e-=Cu

2Cl--2e-=Cl2↑

总反应:

slide288
2、电解池的反应原理

阳氧阴还

电子:

负极→阴极

阳极→正极

①粒子

流向

电流:

正极→阳极

阴极→负极

→阳极

溶液中阴离子

放电

溶液中阳离子

→阴极

放电

阳极:氧化反应

②电极

反应

电极金属或溶液阴离子失电子

阴极:还原反应

溶液阳离子得电子变单质

总反应:阴阳极反应相加

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3、电解池中离子放电顺序

①阳极:

金属>S2-> I-> Br-> Cl-> OH-

>含氧酸根> F-

金属要求活动性Ag以前

②阳极:

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>

Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

较大浓度时先于H+放电

slide290
3、电解池中离子放电顺序

①阳极:

金属>S2-> I-> Br-> Cl-> OH-

金属要求活动性Ag以前

②阳极:

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

slide291
4、电解反应的书写

①找出溶液中所有离子

②按放电顺序写出阴阳极反应

③加和得到总反应

若H+、OH-由水电离

则总反应中需将其变成H2O

所有总反应的条件均为电解

slide292
可以相同可以不同

不同

阴阳极由外电源决定

与电源负极相连的为阴极

与电源正极相连的为阳极

正负极由电极材料决定

活泼性较强的金属做负极

阳极:氧化反应

阴极:还原反应

负极:氧化反应

正极:还原反应

化学能→电能

电能→化学能

负→阴 阳→正

负→导线→正

本身是电源,外接用电器

有外加电源

slide294
练习:

阳极:

4OH--4e- =2H2O+O2↑

阴极:

4H++ 4e- =2H2 ↑

增大

减小

加H2O

H2SO4

NaOH

Na2SO4

H2O

增大

加H2O

增大

增大

不变

加H2O

阳: 2Cl--2e - =Cl2 ↑

阴: 2H++ 2e - =H2 ↑

减小

增大

加HCl

加CuCl2

HCl

CuCl2

HCl

CuCl2

阳: 2Cl--2e - =Cl2 ↑

阴: Cu 2++ 2e - = Cu

减小

增大

部分离子浓度减小

阳: 2Cl--2e - =Cl2 ↑

阴: 2H++ 2e - =H2 ↑

NaCl

CuSO4

电解质和水

增大

加HCl

阳: 4OH--4e- =2H2O+O2↑

阴: 2Cu 2++ 4e- =2 Cu

部分离子浓度减小

加CuO

减小

slide295
二、电解原理的应用

1、电解饱和食盐水制烧碱、氯气、氢气

工业上用电解饱和食盐水溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业

阳:2Cl-—2e-=Cl2↑

阴:2H++2e-=H2 ↑

总:2NaCl+2H2O = 2NaOH + H2↑+Cl2↑

电解

slide296
2、电镀

①定义

是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程

②装置

阳极

:镀层金属(与电源正极相连)

:待镀金属制品(与电源负极相连)

阴极

电镀液:含镀层金属离子的溶液

slide297
③电极反应

阳极:(镀层) M —ne— = Mn+

阴极:(待镀) Mn++ne— =M

slide298
2NaCl (熔融) 2Na+Cl2↑

2Al2O3 (熔融) 4Al+3O2↑

冰晶石

电解

电解

3、电冶金

①对象:钠、钙、镁、铝这样的活泼金属

②电解液: 熔融的态电解质

③实例

不能用AlCl3代替Al2O3

冰晶石用来降低Al2O3熔点

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第四章 电化学基础

第四节 金属的电化学腐蚀与防腐

slide300
金属腐蚀

我国作为世界上钢铁产量最多的国家(2005年全国生产钢材37117.02万吨) ,每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一,因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%;约合人民币:3000亿元( 2005年我国国内生产总值将达15万亿元) 。

根据各国调查结果,一般说来,金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。

另据国外统计,金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平均值)损失的总和,在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。

阅读:你有何感想?
slide301
金属腐蚀的主要害处,不仅在于金属本身的损失,更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。

腐蚀不仅造成经济损失,也经常对安全构成威胁。

国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故,如飞机因某一零部件破裂而坠毁;桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷;油管因穿孔或裂缝而漏油,引起着火爆炸;化工厂中储酸槽穿孔泄漏,造成重大环境污染;管道和设备跑、冒、滴、漏,破坏生产环境,有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏,更会危及工作人员和附近居民的生命安全。

slide303
一、金属的电化学腐蚀

1、金属腐蚀

是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。

2、金属腐蚀类型

①化学腐蚀

金属与接触到的干燥气体(O2、Cl2、SO2)或非电解质液体(石油)等发生化学反应而引起的腐蚀

slide304
②电化学腐蚀

不纯金属与电解质溶液接触,形成原电池,使金属失去电子被氧化

slide305
2、金属的电化学腐蚀类型

①析氢腐蚀

发生条件:

酸性

负极Fe:

Fe-2e-=Fe2+

正极C:

2H++2e-=H2↑

总反应:

Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑

slide306
②吸氧腐蚀

常见

发生条件:

中性、碱性

负极Fe:

2Fe-4e-=2Fe2+

正极C:

O2+2H2O+4e-=4OH—

总反应:

2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

Fe2O3 · nH2O

(铁锈)

slide307
课堂练习

1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:

(1)

若液面上升,则溶液呈 性,发生

   腐蚀,电极反应式为:负极: ,

正极:

中性或碱性

Fe–2e-=Fe2+

吸氧

O2+2H2O+4e-=4OH-

(2)

若液面下降,则溶液呈 性,发生   腐蚀,电极反应式为:负极:

正极: 。

酸性

析氢

Fe–2e-=Fe2+

2H++2e-=H2↑

slide308
二、金属的电化学防腐

1、牺牲阳极法

原理 :

形成原电池反应时,让被保护金属做正极,不反应,起到保护作用;而活泼金属反应受到腐蚀。

slide309
辅助阳极(不溶性)

2、外加电流法

将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极,使被保护的金属作为阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。

外加电流的阴极保护法示意图

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