《化学反应原理》总复习(精品!)

《化学反应原理》总复习

本书从三个方面探讨了化学反应原理：一是从化学反应伴随的能量变化分析反应的吸热或放热情况，同时又揭示了化学能与电能之间的相互转化，设计出了电解池和原电池。二是研究反应的方向、限度与速率，从而指导在工业生产中以较快的速率、较高的转化率合成工业产品。由于中学阶段的反应大都在溶液中进行，故第三个方面是研究电解质的在水溶液中的反应，着重分析了强弱电解质的电离、盐类的水解、沉淀溶解平衡和离子反应。 【知识串讲】

一、化学反应与能量转化 本部分内容的知识网络为：

(一)反应热与反应能量的关系： 1、化学反应中的能量变化

化学反应的最本质的定义是旧化学键的断裂和新化学键的生成。发生化学反应一定有新的物质生成，并常伴随着能量变化及发光、发热等现象。能量的变化通常表现为热量的变化。化学中把有热量放出的反应称为放热反应，把吸收热量的反应称为吸热反应。常见的放热反应有：物质的燃烧、酸碱中和反应、金属与酸反应等。常见的吸热反应有： C＋H2O＝CO＋H2

C＋CO2＝2CO

2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O＝2NH3＋10H2O＋BaCl2 2、反应热

(1)概念：当化学反应在一定的温度下进行时，反应所放出或吸收的热量称为该反应在此温度下的热效应，简称反应热，用Q表示。 (2)反应热的测定及计算 可用公式Q＝－C(T2－T1)计算

(3)反应热与反应中能量变化的关系：吸热反应的Q为正值；放热反应的Q为负值。 (二)热化学方程式与反应焓变

1、反应焓变

ΔH＝H(反应产物)－H(反应物)

2、反应焓变与反应能量的变化

吸热反应：ΔH＞0，产物的焓大于反应物； 放热反应：ΔH＜0，产物的焓小于反应物。 3、热化学方程式

(1)概念：表明反应所放出或吸收的热量的化学方程式，叫做热化学方程式。

(2)表示意义：不仅表明了化学反应中的物质变化，也表明了化学反应中的能量变化。例如： H2(g)＋

O2(g)＝H2O(g) ΔH＝－241.8kJ·mol1。

－

表示1mol气态H2与mol气态O2反应生成1mol水蒸气，放出241.8kJ的热量。

(3)热化学方程式的书写

须注明物质的状态，并在方程式后面用焓变表示出反应的热量变化。 (4)热化学方程式中反应焓变的计算

主要利用盖斯定律计算焓变，注意热化学方程式中物质的系数改变时，反应焓变也要相应变化。

二、电能与化学能之间的相互转化 (一)、电解(电能→化学能)

1、电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

电解池：将电能转化为化学能的装置。

2、构成电解池的条件 (1)与电源相连的两个电极。 (2)电解质溶液(或熔化的电解质)。 (3)形成闭合电路。 3、电解池反应原理

电解结果：在两极上有新物质生成。 4、电解时电极产物的判断 (1)阳极产物判断

首先看电极，如果是活性电极，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电

子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断。

阴离子放电顺序： S2＞I＞Br＞Cl＞OH＞含氧酸根

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(2)阴极产物的判断

直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序。

Ag＞Hg2＞Fe3＞Cu2＞Pb2＞Sn2＞Fe2＞Zn2＞H＞Al3＞Mg2＞Na＞Ca2＞K

＋

＋

＋

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＋

＋

＋

5、电解原理的应用

(1)电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)

电解前应除去食盐溶液中的Ca2、Mg2、SO42等杂质离子

＋

＋

－

电极反应：阳极(石墨)：2Cl―2e＝Cl2↑ 阴极(铁钢)：2H＋2e＝H2↑ 总反应：2NaCl＋2H2O (2)电解法冶炼活泼金属

Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。 如制Al：阳极：6O2―12e＝3O2↑

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＋

－

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2NaOH＋Cl2↑＋H2↑

阴极：4Al3＋12e＝4Al

＋

－

总反应：2Al2O3 (3)电镀

4Al＋3O2↑

①概念：电镀是一种特殊的电解，是应用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。

②电镀池形成的条件：镀片作阴极、镀层金属作阳极、含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液。用直流电源电镀时，电解质溶液的浓度和酸碱性理论上保持不变。 ③实例——电解精炼铜。

电解精炼粗铜时，阳极材料是粗铜，阴极材料是纯铜，电解质溶液是CuSO4(或CuCl2)溶液。 ④电解产物的计算

准确写出两电极反应式，以阴阳两极得失电子数相等为纽带，对两极产物进行计算。 (二)原电池(化学能→电能) 1、原电池的定义及化学原理

化学能转变为电能的装置叫原电池。如下图：

原电池的本质是将化学能转化为电能。一般说来，能自发进行的氧化还原反应，在理论上都

可组成原电池。在反应中，电子从发生氧化反应(失电子)的电极流出，经过外线路流向另一极(多为不活泼极，离子或物质在该电极上得电子，发生还原反应)，同时溶液中的阴、阳离子分别不断移向负极、正极，构成闭合电路。 铜锌原电池反应原理：

2、构成原电池的条件

(1)具有活泼性不同的两极，较活泼的金属作负极，发生氧化反应。较不活泼金属或非金属(石墨等)作正极，正极上发生还原反应，正极本身不变。 (2)具有电解质溶液。

(3)具有导线相连，可以组成闭合回路，或具备将化学能转变成电能的条件。 3、原电池正负极的判断

以Zn|H2SO4|Cu原电池为例，如下图所示

－

＋

－

＋

负极(Zn)Zn－2e＝Zn2(氧化反应) 正极(Cu)2H＋2e＝H2↑(还原反应)

总反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑或Zn＋2H＝Zn2＋H2↑

＋

＋

电极判断，负极：较活泼的金属电极，或者电子流出的极，或者发生氧化反应的电极为负极。正极：较不活泼的极，或者电子流入的极，或者发生还原反应的电极为正极。 4、化学电源

实用电池应具有的特点：能产生稳定而具较高电压的电流，安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。 常见化学电源： (1)干电池 电极反应： 负极：Zn－2e＝Zn2

－

＋

正极：2NH4＋2e＝2NH3＋H2

＋－

H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O

正极产生的NH3又和ZnCl2作用：

Zn2＋4NH3＝［Zn(NH3)4］2

＋

＋

淀粉糊的作用：提高阴、阳离子在两个电极的迁移速度。

(2)铅蓄电池： 电极反应：

负极：Pb＋SO42－2e＝PbSO4

－

－

正极：PbO2＋SO4

2－

＋4H＋2e＝PbSO4＋2H2O

＋－

总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO4 (3)钮扣电池

2PbSO4＋2H2O

电极反应：负极：Zn＋2OH－2e＝ZnO＋H2O 正极：Ag2O＋H2O＋2e＝2Aｇ＋2OH

－

－

－－

电池总反应式为：Ag2O＋Zn＝2Ag＋ZnO

(4)氢氧燃烧电池

是一种高效低污染的新型电池。它的电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭等，电解质溶液为40%的KOH溶液。 电极反应：负极：2H2

－

4H 4H＋4OH－4e＝4H2O

－

－－

正极：O2＋2H2O＋4e＝4OH

电池总反应式为：2H2＋O2＝2H2O 三、化学反应的方向、限度与速率 本部分知识网络

(一)化学反应的方向

1、化学反应方向与反应热效应的关系

多数能自发进行的化学反应为放热反应，但很多放热反应也需要加热或点燃才能使反应发生。同时有不少吸热反应能自发进行。 2、焓变与熵变对反应方向的影响 ΔH－TΔS＜0 反应能自发进行； ΔH－TΔS＝0 反应达到平衡状态； ΔH－TΔS＞0 反应不能自发进行。

结论：在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。

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