高二化学反应原理-全册知识点.doc

化学反应原理内容要点总结1.1.1化学反应的反应热与焓变一、反应热与键能的关系反应物生成物吸能E1旧键断裂新键形成放能E2E1E2 吸热反应E10 Q0放热反应 H0 QIBrClOHSO2 4阳离子 Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Na+Ca2+K+例1. 用石墨电极电解CuCl2溶液【答】确定溶液离子种类Cu2+ ,H+ ,Cl ,OH阳极：2Cl2e= Cl2 阴极：Cu2+ + 2e= Cu 总反应： 例2.用石墨电极电解NaCl溶液【答】确定溶液离子种类Na+, H+,Cl,OH阳极：2Cl2e= Cl2 阴极：2H+ + 2e= H2 总反应： 注意：反应物中的H+ 来自水的电离，应知道离子方程式中的水不拆 2H2O=2H+ 2OH两者相加可得： 1.2.2 电解的应用【教学目标】1. 掌握电解的4种应用2. 掌握电解饱和食盐水阴极和阳极产物的判断【教学过程】一、 电解饱和食盐水溶液离子种类:Na+ 、Cl 、H+ 、OH 阴极 2H+2e-=H2 阳极 2Cl-+2e-=Cl2总反应 【现象】两电极上均有气体生成；阴极区域溶液变红色，阴极气体收集到试管，移近酒精灯有“噗”声；阳极气体有刺激性气味，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色，即是Cl2。【解释】阴极区域溶液变红色H2O电离生成H+和OH，H+参加反应，促进H2O的电离，OH浓度增大，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色Cl2+2KI=2KCl+I2， I2使淀粉变蓝色二、 铜的电解精炼【要点】粗铜做阳极，精铜做阴极，电解液为H2SO4酸化的CuSO4溶液阳极(粗铜) Zn，Fe，Ni，Cu，Ag，Au，PtZn-2e-= Zn2+ Fe-2e-= Fe2+ Ni-2e-= Ni2+Cu-2e-= Cu2+阴极（精铜） Cu2+2e-= Cu 【原理】活性电极做阳极，电极本身反应。Zn,Fe,Ni,Cu均反应，Ag,Au,Pt因不如Cu活泼，以单质沉降，形成阳极泥。阴极反应Zn2+,Fe2+,Ni2+,Cu2+,其中Cu2+更易反应，Zn2+,Fe2+,Ni2+则留在电解液里。 【结果】粗铜变成精铜，溶液中CuSO4浓度逐渐减小三、 电镀（铁片上镀铜）阴极-镀件Cu2+2e-= Cu 阳极-镀层金属Cu-2e-= Cu2+ 电镀液-含镀层金属的盐溶液注意：电镀液中CuSO4浓度不变四、 惰性电极电解下列溶液1. AgNO3溶液阳极：4OH4e=2H2O+O2 阴极：4Ag+4 e=4Ag总式：4Ag+2H2O=4 Ag + O2+4H+2. CuSO4溶液阳极：4OH4e=2H2O+O2 阴极：4H+4 e=H2总式：2Cu2+2H2O=2Cu + O2+4H+1.3.1原电池的工作原理【课程目标】1. 通过铜锌原电池的学习，掌握原电池的构成，学会判断正、负极，能写出电极反应及总反应； 2.掌握原电池原理的应用【原电池】-将化学能转变为电能的装置较活泼的电极（负极）本身失去电子发生氧化反应，电子经导线移动使电流计指针偏转，并聚集到不活泼电极（正极）表面，溶液中的阳离子移向正极得到电子发生还原反应。【原电池形成条件】1.活性不同的两个电极；2.电解质溶液；3.形成闭合回路；4.能自发地进行氧化还原反应。【规定】负极-较活泼电极，失电子，发生氧化反应，通常溶解，质量减小 正极-不活泼电极，得电子，发生还原反应，通常质量增大或产生气泡【带电粒子的移动方向】导线（电子）：负极正极溶液（离子）：阳离子移向正极，阴离子移向负极【拓展】负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：Cu2+2e-=Cu总式：Zn+Cu2+=Cu+ Zn2+ 认识盐桥（内有离子移动，形成闭合回路）（）ZnZnSO4CuSO4Cu（+）【原电池的应用】1. 加快氧化还原反应。如Zn与稀硫酸反应制H2，粗Zn比纯Zn反应快再如Zn与稀硫酸反应制H2，加入适量CuSO4固体，反应加快2. 比较金属活动性强弱，负极比正极活泼。1.3.2化学电源（1）一次电源（用完即弃）如锌锰干电池A锌锰干电池（）ZnNH4Cl，ZnCl2MnO2，C（+）特点：自放电而使存放时间缩短，放电后电压下降较快B碱性锌锰干电池（）ZnKOHMnO2，C（+）特点：单位质量所输出的电能多且存储时间长（2）二次电源（可反复充电放电）如铅蓄电池，镍镉电池，镍氢电池，银锌电池，锂电池。 充电电池的充放电过程恰好相反：充电时原来的负极作阴极，正极作阳极放电时-原电池 负极（氧化反应），正极（还原反应）充电时-电解池 阴极（还原反应），阳极（氧化反应）【举例】铅蓄电池 PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电时（原电池） 负极：2e=PbSO4 正极：PbO2+4H+2e= PbSO4+2H2O充电时（电解池） 阴极：PbSO4+2e=阳极：PbSO4+2H2O2e= PbO2+4H+（3）燃料电池【原理】电池的正负极反应气体分别储存在电池之外的容器中。两种气体分别不断地输入燃料电池的两极，通过燃料气体在负极发生的氧化反应和O2在正极发生的还原反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转变为电能。【燃料电池电极反应的书写】第一步 写电池总反应 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应（主要是碱性条件下CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O）第二步 写正极反应 O2a.酸性O2+4H+4e=2H2O b.碱性O2+2H2O+4e=4OHc.熔融碳酸盐O2+2CO2+4e=2 d.固体电解质O2+4e=2第三步 写负极反应（总反应正极反应）【举例】例1. 酸性H2-O2燃料电池 2H2+ O2=2H2O 正极O2+4H+4e=2H2O 负极H2 2e=2H+例2. 碱性H2-O2燃料电池电池 2H2+ O2=2H2O 正极O2+2H2O +4e=4OH 负极H2 +2OH 2e=2H2O 例3. 酸性CH4 -O2燃料电池CH4+ 2O2=CO2+2H2O 正极O2+4H+4e=2H2O 负极CH4+ 2H2O 8e= CO2+8H+例4. 碱性CH4 -O2燃料电池 CH4+ 2O2+2OH=+3H2O 正极O2+2H2O +4e=4OH 负极CH4+ 10OH 8e= +7H2O1.3.3金属的腐蚀与防护【教学目标】1. 知道金属腐蚀的两种类型2. 掌握析氢腐蚀和吸氧腐蚀的原理3. 运用电化学知识防止金属腐蚀【教学过程】金属腐蚀的实质是金属被氧化的过程化学腐蚀-金属与接触到的物质（O2，Cl2等）发生化学反应引起电化学腐蚀-两种金属接触（或不纯金属）暴露在潮湿空气（即电解质溶液）时，形成原电池，被腐蚀的金属作负极，失电子变成金属阳离子进入溶液发生损耗。电化学腐蚀比化学腐蚀常见【金属电化学腐蚀的原理】铁铆钉-负极，铜板-正极水膜（溶有CO2，NaCl等）-电解质溶液1. 析氢腐蚀（酸性较强）负极Fe2e=Fe2+ 正极2H+2e=H22. 吸氧腐蚀（酸性较弱或中性或碱性）负极Fe2e=Fe2+ 正极O2+2H2O+2e=4OH 总反应2Fe+O2+2H2O=2 Fe(OH)2Fe(OH)2不稳定迅速被氧化 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 【金属的防护】（1） 改变内部结构，钢铁+Ni/Cr制不锈钢（2） 防止形成原电池a保持干燥 b覆盖保护层隔绝空气（油漆，搪瓷，塑料等）c镀上一层金属（Zn，Sn，Cr，Ni） d铁钝化（致密氧化膜）（3） 电化学保护法A牺牲阳极保护法让被保护的金属作正极，还原性强的金属作负极（即阳极-氧化反应），负极被消耗，正极避免了腐蚀。如航海的船只的船底四周镶嵌锌块，用牺牲锌块的方法来保护船身，锌块必须定期更换B阴极电保护法 电解池中，阴极金属再活泼也不参与反应，故可将被保护的金属与外加直流电源的负极相连成为阴极，得到保护。【金属腐蚀的快慢规律】电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有保护措施的腐蚀。2.1化学反应的方向【学习目标】1.理解焓变、熵变与反应方向的关系2.学会运用关系式H-TS判断反应的方向一、自发过程概念：在一定温度和压强下，不借助外部力量就能自动进行的过程特点：具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向在该条件下肯定是不能自发进行。1. 焓判据-放热反应有利于自发进行（表现为大多数能自发进行的反应为放热反应）2. 熵判据-熵增大有利于反应自发进行（表现为大多数自发进行的反应为熵增大）熵 S 体系的混乱度，越混乱，熵值越大S= S（产物） - S（反应物）S气体体积增大的反应，S0; 气体体积减小的反应，S S（l） S（s）H0, S0高温有利于自发进行H0任意温度均可自发进行行3. 复合判据H-TSH-TS0反应不能自发进行H0, S0, S0任意温度均不能自发进行2.2化学反应的限度【学习目标】1. 了解化学平衡常数K，浓度商Q，转化率的含义，表达式2. 能够利用Q vs K，v(正) vs v(逆)来判断平衡移动的方向3. 了解温度、浓度、压强和催化剂对化学平衡移动的影响4. 了解化学平衡移动原理（勒夏特列原理）5. 了解等效平衡原理及应用【化学平衡状态判断依据】同种物质，v(正) =v(逆)，即其生成速率=消耗速率1. 不同物质，要求v(正)与v(逆)同时出现，并且速率之比等于化学计量数之比2. 变量不再改变（如压强，密度，气体平均相对分子质量，颜色等，需判断）一、K-Q-1.化学平衡常数K定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的幂之积与反应物的幂之积的比值表达式：对于任意可逆反应（纯固体或溶剂不出现在平衡常数表达式中）意义：平衡常数K的大小反映化学反应可能进行的限度，K值越大，反应进行的程度越大KK10-510-5K105反应程度很难进行可逆反应进行得较完全影响因素：K只与温度有关。吸热反应，T则K；放热反应，T则K。2.浓度商Q对于任意可逆反应（纯固体或溶剂不出现在浓度商表达式中）3.平衡转化率二、化学平衡移动的方向平衡状态 Q=K v(正) = v(逆)平衡正向移动 Q v(逆)平衡逆向移动 QK v(正) OH- 或 n(H+) n(OH-) 溶液呈酸性 pHH+ OH- 或 n(H+) n(OH-) 溶液呈碱性 H+ pH H+=OH- 或 n(H+) =(OH-) 溶液呈中性3.2弱电解质的电离 盐类的水解【学习目标】1. 掌握弱酸的电离平衡及影响因素2. 掌握弱碱的电离平衡及影响因素3. 理解盐类水解的规律、实质及类型4. 了解影响盐类水解的主要因素5. 了解盐类水解在生产、生活中的应用6. 掌握盐溶液中的守恒关系及微粒浓度的比较【电离平衡的影响因素】内因（主因）：弱电解质自身的性质外因（次因）： 浓度，温度，外加物质（消耗离子，增加离子）一、 掌握弱酸的电离平衡 平衡移动方向n（H+）H+CH3COO-pH导电能力电离程度升温右移变大变大变大变小变大变大加冰醋酸右移变大变大变大变小变大变小CH3COONa(s)左移变小变小变大变大变大变小HCl(g)左移变大变大变小变小变大变小NaOH(s)右移变小变小变大变大变大变大加水稀释右移变大变小变小变大变小变大练习。醋酸溶液在加水稀释过程中，分析比值变化(1) (2) (3) (4)析(1)方法一 根据CH3COOH的电离平衡常数表达式，可得其中，Ka只和温度有关，稀释过程中Ka不变，c(H+)变小，故比值变大 稀释过程中，平衡正向移动，n(CH3COOH)减小，n(CH3COO-)变大，故比值变大方法二 (3)Kw=H+OH-,稀释过程中，H+变小，OH-变大，故比值变小二、掌握弱碱的电离平衡常数 （1）加入HCl：使平衡体系中c(OH-)减小，平衡向右移动；（2）加入NaOH：使平衡体系中c(OH-)增大，平衡向左移动（3）加入NH4Cl：使平衡体系中c()增大，平衡向左移动；（4）加水稀释：平衡向右移动，n(OH-)增大，但c(OH-)减小，c()减小。三、盐类水解的实质、规律及类型1.盐类水解的定义：在溶液中由盐电离产生的离子与水电离产生的H+或OH-结合生成弱电解质的的反应，叫作盐类的水解。（1） ， 其中与由水电离得到的OH-结合生成NH3H2O 于是 （2） ，其中CH3COO-与由水电离得到的H+结合生成CH3COOH 于是 2.盐类水解的实质在溶液中，由于盐电离出的离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质，从而破坏了水的电离平衡，使水的电离平衡向电离的方向移动，显示出不同程度的酸性、碱性或中性。盐类水解后生成酸和碱，即盐类的水解反应可看作酸碱中和反应的逆反应，为吸热过程。 即 3.盐类水解的规律谁弱谁水解，无弱不水解，双弱双水解；谁强显谁性，弱弱具体定，同强显中性；越弱越水解，越热越水解，越稀越水解。4.盐类水解的类型（1）强酸弱碱盐水解，其溶液呈酸性。如 NH4Cl（2）强碱弱酸盐水解，其溶液呈碱性。如CH3COONa（3）弱酸弱碱盐水解，其溶液的酸碱性取决于对应酸碱的相对强弱，谁强显谁性。如CH3COONH4溶液水解：相同条件下，CH3COOH和NH3H2O的电离度相等，故CH3COO-和的水解程度相等，则CH3COONH4溶液显中性（4）强酸强碱盐不水解，溶液呈中性。如NaCl，Na2SO45.盐类水解反应离子方程式的书写（1）大多数盐的水解都是微弱的，而且反应是可逆的，故其离子方程式要用“”，且水解生成的难溶物及气体，一般不标“”或“”（剧烈的双水解反应除外）（2）多元弱酸盐的水解是分步进行的，且以第一步为主，书写时，分步写；多元弱碱的水解也是分步进行的，但中学阶段只要求一步写到底即可。如 Na2CO3溶液 AlCl3溶液 四、影响盐类水解平衡的因素内因：盐本身的性质。盐中的酸根离子对应的酸越弱，或盐中的阳离子对应的碱越弱，水解程度越大。外因：1.温度越高，水解程度越大（盐类水解反应是中和反应的逆反应，是吸热反应）2.浓度。盐浓度越小，水解程度越大（对应的离子浓度越小）；盐的浓度越大，水解程度越小（对应的离子浓度越大）3.外加酸碱水解呈酸性的溶液中，加酸抑制水解，加碱促进水解；水解呈碱性的溶液中，加碱抑制水解，加酸促进水解。如 NH4Cl 溶液水解呈酸性，加H+抑制水解，加OH-促进水解4.加入某些盐的离子，可以促进水解。（1）完全双水解-水解相互促进，进行彻底的反应【注意】有的双水解反应进行的比较彻底，该类反应要用“=”，生成的气体或难溶物需要标“”或“”如Al3+与，S2-，HS-； Fe3+与，ClO-； 2.一般的互促水解溶液中同时存在弱酸酸根离子与弱碱阳离子，两者都能水解且相互促进，但仍是少量水解，用“=”，气体符号，沉淀符号不写。 五、水解原理的应用1、判断盐溶液的酸碱性或判断某些盐溶液能否使某种指示剂变色时，要考虑盐的水解。如NH4Cl溶液呈酸性，原因是：NH4H2O NH3H2O H+；Al2(SO4)3溶液显酸性，原因是： Al3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+。2、比较盐溶液中离子浓度的大小或离子数目的多少，要考虑盐的水解。如Na2CO3溶液中,因存在：CO32-+H2OHCO3-+OH- ，所以有c（Na）2c（CO32-）；3、配制某些易水解的盐溶液时，需考虑盐的水解。如配制Al2(SO4)3溶液时需加少量的H2SO4，配制FeCl3溶液时需加少量的HCl抑制盐中阳离子的水解（加组成盐相应的强酸或强碱）；4、判断盐溶液中有关离子能否大量共存时，要考虑盐的水解（主要是双水解问题）。如水解显酸性的Al3+、Fe3+与水解显碱性的HCO3-、CO32-等都不能都不能大量共存。5、选择制备盐的途径时需考虑盐的水解。有些盐（如Al2S3）遇水即水解，无法在溶液中制取，只能由单质直接反应制取（干法制取）；还有些盐（如FeCl3 、AlCl3 ）必须在蒸发过程中不断通入HCl气体，以抑制阳离子的水解，才能得到其固体。6、施用化肥时需要考虑到水解。如草木灰（含K2CO3）不能与铵态氮肥相混用。因为CO32-+H2OHCO3-+OH- ，NH4 OH- NH3H2O NH3H2O，随NH3挥发，氮肥肥效降低；过磷酸钙不宜与草木灰混合施用，同样是因草木灰中的K2CO3水解显碱性，使可溶的磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2转化为难溶的Ca3（H2PO4）2，不易被植物吸收。7.某些试剂的实验室贮存要考虑盐的水解。如贮存Na2CO3溶液不能用玻璃塞，因为Na2CO3溶液水解后碱性较强，这样SiO22 OH-=SiO32-H2O，Na2SiO3具有粘性，使瓶颈与瓶塞粘结在一起；NH4F溶液不能用玻璃瓶盛装，因为水解时产生的的氢氟酸腐蚀玻璃，F-H2O