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文档简介
1、人教版新课标高中化学选修-4 教 案化学反应原理的争论内容一、简化后的有效碰撞模型能引起分子之间化学反应的碰撞是有效碰撞,某一化学反应速率的大小与单位时间内有效碰撞的次数有关; 分子间的碰撞是化学反应的必要条件,有效碰撞是发生化学反应的充分条件;二、活化分子和活化能 1、具有较高的能量,能够发生有效碰撞的分子肯定是活化分子;但是活化分子的碰撞不肯定是有效碰撞;2、活化分子高出反应物分子平均能量的部分是活化能;3、有活化能为 0 的化学反应;如溶液中的自由离子间的反应,高空大气中自由离子间的反应,高空大气中 自由原子之间的反应,由于这些反应的反应物分子在反应前已经成为自由离子或原子,不需要再破坏
2、或减弱化学键;三、 催化剂(1)催化剂是能转变化学反应的速率,但前后本身的性质和质量都不再转变的物质(2)催化剂降低活化能提高活化分子数提高有效碰撞频率反应速率加快第一节化学反应与能量变化第一章化学反应与能量放热反应如燃烧反应、酸碱中和反应、大多数化合反应等;吸热反应如大多数分解反应、金属氧化物的仍原 反应, 水分子之间存在分子间作用力,当水从液态变成气态时,分子间距离增大,所以要吸取能量,虽然力 的种类和大小不同,但是本质都一样,就是形成作用力时要放出能量;破坏作用力时要吸取能量;1、从化学键的角度看化学反应包含两个过程:旧的化学键断裂和新的化学键形成;断裂化学键需要吸取能 量,形成化学键要
3、释放出能量,断开化学键吸取的能量和形成化学键释放的能量通常不相等;2、反应物和生成物的总能量通常不相等,当反应物的总能量大于生成物的总能量时,化学能转化为其他形式的能量释放出来,当反应物的总能量小于生成物的总能量时,化学反应将其他形式的能量转化为化学能储 存起来;3、我们对反应争论的对象是反应的反应物和生成物,我们把它们称为反应体系,而把除它们之外的物质称为环境,我们把反应体系在化学反应过程中所释放或吸取的能量,用热量(或换算成相应的热量)来表述,叫做反应热,又称作为“ 焓变” ,用符号“ H” 表示,单位常采纳kJ/mol 或 kJmol 1-一、反应热焓变 2、符号: H 3、单位: kJ
4、/mol 或 kJmol1、定义:恒压条件下,反应的热效应等于焓变4、反应热表示方法: H为“ ”或 H0 时为吸热反应;5、 H 运算的三种表达式: H为 “一”或 H0 时为放热反应 ;1 H = 化学键断裂所吸取的总能量化学键生成所释放的总能量2 H = 生成的总能量 反应物的总能量3 H = 反应物的键能之和生成物的键能之和二、热化学方程式1 定义:说明反应所放出或吸取的热量的化学方程式,叫做热化学方程式;例: H2g I2g 2HIg ; H= 14.9 kJ/mol 2书写热化学方程式的留意事项:1 需注明反应的温度和压强;因反应的温度和压强不同时,其H不同;中学化学中所用的H的数
5、据,一般都是在 101 kPa 和 25 时的数据,因此可不特殊注明;2 要注明反应物和生成物的状态;物质的集合状态,与它们所具有的能量有关;通常气体用“g” 、液体用”l ” 、固体用“s” 、溶液用“aq” ,且热化学方程式通常不用“ ” 、“ ” ; 3 热化学方程式各物质前的化学计量数不表示分子个数,它可以是整数也可以是分数;对于相同物质的反应,当化学计量数不同时,其H也不同;3热化学方程式的应用【点击试题】 已知在 25, 101kPa下, 1g C8H18 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选项AC8H18 1 25O2g8CO
6、2g9 H2O g; H 48. 40kJ/mol 答案 BD 2BC8H18 1 8CO2g 9 H2O 1 ; H 5518kJ/mol 25O2g2CC8H18 1 25O2g8CO2g 9 H2O 1 ; H +5518kJ/mol 2D2C8H18 1 16CO2 g18H2O 1 ; H 11036kJ/mol 25 O2g【实践活动】中和反应反应热的测定 一、试验原理 中和热的定义是在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成 1 mol H 2O 时的反应热叫中和热;50mL 0.55mol/L NaOH【试验 】试验 2-3 :在 50mL烧杯中加入 0.50mol/L 的盐酸,测其
7、温度;另用量筒量取 溶液,测其温度,并慢慢地倾入烧杯中,边加边用玻璃棒搅拌;观看反应中溶液温度的变化过程,并作好记 录;盐酸温度 / NaOH溶液温度 / 中和反应后温度 / tHCl tNaOH t 2 数据处理: H Q/ncm t/n其中: c4.18J/g , m为酸碱溶液的质量和,t t2t1,t1是盐酸温度与NaOH溶液温度的平均值, n 为生成水的物质的量;二、试验操作 1 的盐酸完全被NaOH中和,采纳0.55mol L1NaOH溶液,使碱稍稍过量,由于1、为了保证0.50mol L过量的碱并不参与中和反应;2、试验时亦可选用浓度体积都不相同的酸碱溶液进行中和热的测定,但在运算
8、时,应取二者中量小的一种,由于过量的酸碱并不参与中和反应;三、数据处理1、取三次测量所得数据的平均值作为运算依据 t2t 1 L=1000 mL 2、运算反应热: H Q/ncm t/n ;其中: c4.18J/g , mm1m2100g, t t2t 1 n0.50mol L 1 50mL103 0.025mol ; H留意:单位换算挑选题1、以下说法不正确选项 A B、化学反应过程中的能量变化除了热能外,也可以是光能、电能等A、放热反应不需加热即可发生C、需要加热才能进行的化学反应不肯定是吸热反应 2、已知 D 、化学反应热效应数值与参与反应的物质多少有关(1)H2 g 1/2O2 g H
9、 2O g H1 = a kJ/mol(2)2H2 g O2 g 2H2O g H2 = b kJ/mol(3) H2 g 1/2 O 2 g H 2O l H3 = c kJ/mol (4) 2H2 g O2 g 2H2O l H4 = d kJ/mol就 a、b、c、 d 的关系正确选项 AC ;A、acd0 C 、2a=b0 3、沼气是一种能源,它的主要成分是 CH4;0.5 mol CH 4 完全燃烧生成 CO2和 H2O 时,放出 445 kJ 的热量;就以下热化学方程式中正确选项 D A、2CH4 g 4O2 g 2CO2 g 4H2O l H = +890 kJ/molB、CH4
10、2O2CO2 H2O H = 890 kJ/mol C、 CH4 g 2 O2 g CO2 g 2 H 2O l H = 890 kJ/mol D、 1/2CH 4 g O2 g 1/2CO 2 g H 2O l H = -890 kJ/mol 4、已知1 1mol H 2 分子中化学键断裂时需要吸取 436 kJ 的能量; 2 1mol Cl 2分子中化学键断裂时需要吸取243 kJ 3 由 H原子和 Cl 原子形成 1 mol HCl 分子时释放 431 kJ 的能量;以下表达正确选项 AC A、氢气和氯气反应生成氯化氢气体的热化学方程式是 H 2 g + Cl 2g = 2HCl g B
11、、氢气和氯气反应生成 2 mol 氯化氢气体,反应的 H=183 kJ/molC、氢气和氯气反应生成 2 mol 氯化氢气体,反应的 H=-183 kJ/mol D、氢气和氯气反应生成 1mol 氯化氢气体,反应的 H=-183 kJ/mol 解析 : 反应热 =生成物的键能减反应物的键能 =436kJ.mol-1+243kJ.mol-1- 2 431 kJ.mol-1=-183kJ.mol-1 ,故1mol 氢气与 1mol 氯气反应时放出热量为183KJ, H=-183kJ/mol ,故 C正确;其次节燃烧热能源一、燃烧热反应热种类:燃烧热、中和热、溶解热等1定义:在 101 kPa 时,
12、 lmol 物质完全燃烧生成稳固的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热;留意: 1 在101 kPa 时,生成稳固的氧化物;如C完全燃烧应生成 CO2g ,而生成 COg属于不完全燃烧;又如 H2燃烧生成液态 H 2O,而不是气态水蒸气;S对应的是 SO2等;1 书写表示燃烧热的热化学方程式时,应以燃烧1 mol 纯物质为标准来配平其余物质的化学计量数,热化学方程式常以分数表示;例:H2g 十1 O2 g H2Ol ; H=-285.8kJ/mol 2【强调】燃烧热其 H0 2有关燃烧热的运算【点击试题】 例1、10 g硫磺在 O2中完全燃烧生成气态地,放出的热量能使 500 g H2O温
13、度由 18升至 62.4 ,就硫磺的燃烧热为,热化学方程式为;【讲解】10 g硫磺燃烧共放出热量为: Q = mCt 2t 2 500 g 103 4.18 J/g C62.4 18 = 192.8 kJ ,就 lmol32g 硫磺燃烧放热为 92 . 8 kJ 32 g mol =-297 kJ/mol,硫磺的燃烧热为 297 kJ/mol,10 g热化学方程式为:Ss + O 2g = SO 2g ; H=-297 kJ/mol 二、能源1、定义:能源就是能供应能量的资源,它包括化石燃料、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等;2、新能源:太阳能、生物能、风能、氢能、地热能、海洋能;【小结 】燃
14、烧热与中和热的区分与联系相同点能量变化燃烧热中和热都是放出热量不同点 H H、=、0.17mol,所以C31.0mol/L (4)上升温度平稳后,A 的量减小,说明平稳右移,正反应是吸热反应;答案: 1 0.013 2 1 3 4吸热第三节化学平稳 三 化学平稳常数在 457.6 时,反应体系中各物质浓度的有关数据如下:平稳常数起始时各物质的浓度平稳时各物质的浓度c2HI2(mol L1)(mol L1)cH2cIH22 I 23HI H23I 24HI 248.38 1.197 106.944 100 5.617 105.936 101.270 101.228 1029.964 1030 3
15、.841 1031.524 1041.687 10248.61 1.201 1028.403 1030 4.580 1039.733 1041.486 10249.54 0 0 1.520 1021.696 1031.696 1041.181 10248.48 0 0 1.287 1021.433 1031.433 1041.000 10248.71 0 0 3.777 1024.213 1034.231 1042.934 10248.81 化学平稳常数平均值48.74 例如,c c2HI2=K表中数据算法如下:k=1.270 102210448.3825.6171035.936HcI1. 定
16、义:在肯定温度下,可逆反应达到平稳时,生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平稳常数,简称平稳常数,用符号K 表示;运算平稳常数:起始时各物质的浓度 /mol L-1平稳时各物质的浓度 /mol L-1 cH2 c CO2.cH2cH2 cCO.cH2OcCO cH2O cCO2 cCO cH2O cCO2 0 0 0.01 0.01 0.005 0.005 0.005 0.005 结论:达到平稳时c CO2.c H20.0050.0051.0(常数)c CO.c H O0.0050.005平稳常数实际上是平稳混合物中各生成物浓度的化学计量数次方的乘积除以
17、反应物浓度的化学计量数次方P q的乘积;即浓度商 Q c cm C g cn Dkc A g c BP q2. 表达式对于任意反应 mAg +nBg pCg +qDg k cm C g cn Dc A g c B(1)在应用平稳常数表达式时,稀溶液中的水分子浓度可不写;由于稀溶液的密度接近于 1g/mL;水的物质的量浓度 55.6 mol/L;(由来 设水为 1L,其质量约为 1000g,物质的量 =1000/18=55.56mol ,浓度 =55.56/1=55.56mol/L );2 当反应中有固体物质参与时,分子间的碰撞只能在固体表面进行,固体的物质的量浓度对反应速率和平 衡没有影响;因
18、此,固体的“ 浓度” 作为常数,在平稳表达式中,就不写固体的浓度;3、书写平稳常数表达式时,要留意:1 反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可以看做“1” 而不代入公式;化学平稳常数表达式与化学方程式的书写方式有关;但是这些平稳常数可以相互换算;例如:N2g+3H 2g22NH3g 的平稳常数为K1,1/2N 2g+3/2H2gNH3g 的平稳常数为K2,NH3g1/2N 2g+3/2Hg 的平稳常数为K3;写出 K1 和 K2的关系式: K2 1=K2;2 化学平稳常数表达式与化学方程式的书写方式有关4. 化学平稳常数的意义:K 越大,反应进行的程度越大,反应的转化率也越大;反之
19、 K 越小,表示反应进行的程度越小, 反应物的转化率也越小;一般地说, K10 5 时,该反应进行得就基本基本完全;K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关;【总结】 谈到化学平稳常数必需指明温度,反应必需达到平稳状态,表达式中各物质的浓度必需是平稳状态下的值 ,不能用任一时刻的浓度值;化学平稳常数表示反应进行的程度,不表示反应的快慢,即化学反应速率快, K值不肯定大;使用催化剂能转变化学平稳的速率,但不会使平稳移动,因此不会转变平稳常数某指定反应物的转化率 =指定反应物的起始浓度指定反应物的平稳浓度 100%指定反应物的起始浓度【随堂练习】 写出以下反应的平稳常数的表达式PCl5g P
20、Cl3g+Cl 2g 2HIg H2g+I 2g CaCO 3s CaOs+CO2g Fe3O4s+4H 2g 3Fes+4H 2Og 【分析】 在写表达式时留意、中固体物质的浓度为 1,不写出;4 k c PClc P 3Cl g c5 Cl 2 k c Hc 2 2HI g c I 2 k=c CO 2 k cc 4 HH 2 O2【例 1】在某温度下,将 H2 和 I 2各 0.10mol 的气态混合物充入 10L 的密闭容器中,充分反应,达到平稳后,测得 cH2=0.008 0 mol/L;(1)求该反应的平稳常数;(2)在上述温度下,该容器中如通入H2和 I2 蒸气各 0.20 mo
21、l ,试求达到化学平稳状态时各物质的浓度;【解】(1)依题意可知, 平稳时 cH 2=0.008 0 mol/L ,消耗 cH 2=0.002 0 mol/L ,生成 cHI=0.010+0.0100.0080+0.0080=0.004 0 mol/L H2 + I 2 2HI 1起始时各物质浓度 /mol L 0.010 0.010 0 1平稳时各物质浓度 / mol L 0.008 0 0.008 0 0.004 0 2 2K c HI 0.00402 0.25 答:平稳常数为 0.25 ;c H 2 c I 2 0.0080(2)依题意可知,cH 2=0.020 mol/L,cI 2=0
22、.020 mol/L 设 H2 的消耗浓度为 x;就: H 2 + I 2 2HI 平稳时各物质浓度 / mol L 0.020 x 0.020 x 2x 由于 K不随浓度发生变化,Kc H c 2 HI c 2I 2 0 . 020 2 x 2x 2 0 . 25解得 x=0.004 0 mol/L 平稳时 cH 2= cI2=0.016 mol/L cHI=0.008 0 mol/L 800,达到以下平稳COg+H2Og答: cH 2= cI2=0.016 mol/L,cHI=0.008 0 mol/L;【例2】在密闭容器中,将2.0 mol CO与 10 mol H2O 混合加热到CO2
23、g+H2g K=1.0 求 CO转化为 CO2 的转化率;【解】设 x 为达到平稳时CO转化为 CO2 的物质的量, V为容器容积;83%; COg+H2Og CO2g+H 2g 起始浓度2 0.1000VVVV平稳浓度2 0.x10 xxxVVVVx2Kc CO2c H22.0V x2x1.0c COc H O10Vvx220.x 10 x x22012xx2x201.6612CO 转化为 CO2 的转化率为:1 . 66100 %83 %答: CO转化为 CO2 的转化率为2 .0专题一、化学平稳移动定义:旧的化学平稳的破坏,新的化学平稳的建立的过程叫化学平稳的移动化学平稳移动方向的判定1
24、、如条件转变,引起 V正V逆,此时正反应占优势,就化学平稳向正反应方向移动;2、如条件变,引起 V 正V 逆,此时逆反应占优势,就平稳向逆反应方向移动;3、如条件转变,虽 V正、V逆变化,但 V正、 V逆仍相等,就平稳没有移动;专题二 影响化学平稳的条件 - 勒夏特列原理1、浓度对化学平稳的影响规律:当其他条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,使化学平稳向正向移动;在这里我们要留意的是,浓度转变是指气体浓度、溶液浓度的转变,固体或纯液体无法转变浓度;生产中往往增大成本低的原料浓度,提高成本高的原料的转化率并提高产量;【随堂练习】可逆反应 H2Og +Cs COg+H2g ,肯定条件下达到
25、平稳状态后,转变以下条件,能否引起平稳移动? 1 、增大水的浓度 2、加入更多的碳 3、增大 H2 的浓度解析: 1 增大水的浓度,平稳右移 , 由于平稳要向削减水浓度的方向移动;2 不移动,由于 C是固体,对平稳影响可以忽视3 增大 H2浓度,平稳左移 , 由于平稳要向削减 H2浓度的方向移动2、压强对化学平稳的影响规律:对于体系有气体,且反应前后气体体积有变化的可逆反应,增大压强,使化学平稳向气体体积减小的方向移动;减小压强,使化学平稳向气体体积增大的方向移动;对于反应前后气体体积无变化的反应,平稳不移动;我们要留意的是,在容积不变的密闭容器中,气体反应已达到平稳,充入一不反应的气体,平稳
26、不移动;在容积可变的恒压容器中,充入一不反应气体,尽管总压不变,但浓度减小,相当于减小压强;向体积增大的方向移动;也就是说,压强要想转变平稳,必需能转变浓度;【随堂练习】 以下反应达到化学平稳时,压强增大,平稳是否移动?如移动,向哪个方向移动?(1)2NOg +O2g 2NO 2g (2)H2O g +COg CO2 g+H 2g 3H 2Og +Cs COg +H 2g 4CaCO 3s CaOs +CO 2g 5H 2Sg H2g + Ss 解析:( 1)向右移动;(2)不移动;3 向左移动; 4 向左移动; 5 不移动;3、温度对化学平稳的影响规律:上升温度,反应向吸热方向进行,降低温度
27、,反应向放热方向进行4、催化剂对化学平稳的影响使用催化剂, V 正、V 逆同等程度的转变,反应到达平稳所需的时间;5、勒夏特列原理V 正=V 逆;所以催化剂对化学平稳无影响;但是使用催化剂,能转变定义:假如转变影响平稳的一个条件,平稳就向能够减弱这种转变的方向移动【小结】在这里我们要留意的是,仅适用于已达到平稳的体系,对全部动态平稳都适用,不能用勒夏特列原懂得释的是,使用催化剂,不使平稳发生移动;平稳移动的结果是减弱外界条件的影响,而不是排除外界条 件的影响;【自我评判】1、对于可逆反应2NOg+O2g2NO2g ,转变条件,平稳如何移动?(4)向密闭容器中充入N2(1)增加氧气的浓度(2)增
28、大压强(3)增大密闭容器的体积解析:(1)向右移动; (2)向右移动; (3)因减小压强向左移动;反应已达到平稳,充入一不反应的气体,平稳不移动;(4)在容积不变的密闭容器中,气体2、在化学反应2A+B2C 达到平稳时,如上升温,C的含量增加,就以反应的正反应是 B c(B)A、放热反应 B、是吸热反应 C、没有显著的热量变化 D、原化学平稳没有发生移动3、反应 2A(g)2B(g)C(g)-Q,在未用催化剂的条件下已达平稳,现要使正反应速率降低,减小,应实行的措施是 B 、D A升温 B增大反应器的体积4、在碳酸钙悬浊液中存在着如下平稳:CaCO 3 固 施是( BD );C增大 c(A)D
29、降温Ca 2+CO3 2-;欲使悬浊液中固体的量削减,可实行的措(A)加碳酸钠溶液( B)通入二氧化碳气体(C)加碳酸氢钙溶液(D)加氯水专题三化学平稳的有关运算1、物质浓度的变化关系反应物:平稳浓度 = 起始浓度转化浓度 生成物:平稳浓度 = 起始浓度 +转化浓度各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的化学计量数之比;2、反应物的转化率转化率 =反应物转化的物质的量 体积或浓度*100 %反应物起始的物质的量 体积或浓度3、产品的产率产率 =实际生产产物的物质的量*100%理论上可得到的产物的物质的量4、运算模式:aAg + bBg cCg + dDg 起始量 m n 0 0 变化量
30、 ax bx cx dx 平稳量 m-ax n-bx cx dx 在这里我们要留意的是,各量的单位必需统一,转化量与计量数成比例时,转化量可以是物质的量,物质的量浓度或速率,但不能是质量例 1、某温度下,密闭容器内发生如下反应:2 Mg+Ng 2Eg;如开头时只充入 2 mol Eg,达到平稳时,混合气体压强比起始时增大了 20%,如开头时,只充入 2 mol M和 1 mol N 的混合气体,就达到平稳时 M的转化率为 _ 解析:解:设充入 2molE 达到平稳状态时反应了 2xmolE,依据方程式运算如下2MgNg 2Eg 始 0 0 2 变 2x x 2x 终 2x x 2-2x 依据阿
31、伏加德罗定律可知相同条件下气体的物质的量之比等于压强之比,混合气体的压强比起始时增大了 20,即物质的量变成原先的120%,即 2x+x+2-2x=2*120%,解得 x=0.4 ,所以平稳状态 时含 A 物质的量为 0.8mol ,又由于开头时只充入 2 mol M 和 1mol N 的混合气体和原平稳形成完全等效的 平稳状态 ,所以 平稳状态 时含 M物质的量仍是为 =2-0.8/2=60% 0.8mol ,所以 M的转化率专题四 化学平稳中的图象问题一、速率时间图此类图像定性提示了V正、V 逆随时间 含条件转变对速率的影响 而变化的规律, 表达了平稳的基本特点,以及平稳移动的方向;可用于
32、:1、 已知引起平稳移动的因素,判定反应是吸热或放热,反应前后气体体积的变化;素;2、 已知反应,判定引起平稳移动的因 V逆例 1、对达到平稳状态的可逆反应 X+Y Z+W;在其他条件不变的情形下,增大压强,V正 V 正速率变化如下列图,就图象中关于 X、Y、Z、W四种物质的集合状态为 A B A、Z、 W均为气体, X、Y 有一种是气体 B 、 Z 、W中有一种是气体,X、Y皆非气体C、X、 Y、Z、W皆非气体 D、X、Y 均为气体, Z、W中有一种有气体 V逆【分析】 由图可知 V 逆V 正,逆反应速率比正反应速率增大更多,平稳向逆反应移动,就气态反应物的化学计量数之和小于气态生成物的化学
33、计量数之和,答案 AB正确;例 2、下图是可逆反应 A+2B 2C+3D的化学反应速率和化学平稳,随外界条件转变而变化的情形;由图例2 下图是可逆反应 A+2B 2C+3D 的化学反应速率和化学平稳,随外界条件转变而变化的情形;可推断正反应是 反应,(填放热或吸热)如 A、B 是气体,就 C的状态是,D的状态是;反应 v正速 v正 v逆率v正v逆v逆0 降温 加压 时间由图可推断:解析:由图像可知,降温后 V 正V 逆,平稳正向移动,所以正反应是一个放热反应,加压后 V 正V 逆,所以平衡正向移动,所以反应物气体系数大于生成物气体系数,所以 正反应是 反应,(填放热或吸热)D肯定不行能是气体;
34、答案:放热;气体;固体或纯液体二、浓度时间图 如 A、B是气体,就 C的状态是D的状态是;,例3、某温度下,在体积为三种物质物质的量随着时间变化的关系如下列图,就 5的容器中,、此类图像能说明各平稳体系 或某一成分 在反应过程中的变化情形,此类图像要留意各物质曲线的转折点,该反应的化学方程式为_A的转化率为即达到平稳的时刻例 3、某温度下,在体积为 5的容器中,、三种物质物质的量随着时间变化的关系D如下列图,就该反应的化学方程式为 _A 的转化率为解析:这类题目是争论同一时间段内各物质的变化量的比例关系,且要留意物质的量削减的为反应物,物质的量增多的为生成物;又因物质的量都不变时,反应物、生成
35、物共存;答案:2A 3B+C ,50% 例 4、今有反应 xg + yg 2zg + 热量,如反应开头经 t1秒后达到平稳,又经 t2 秒后由于反应条件的转变使平稳破坏到 t 3 时又过平稳(如下列图),试分析,从 t 2 到 t 3 曲线变化的缘由是( D )A增大了 x 或 y 的浓度 B使用了催化剂 C 增加了反应体系的压强 D上升了反应的温度解析:依据图像可知,从 t 2t 3时,生成物 Z 的浓度逐步降低,而反应物的浓度逐步增大,这说明平稳向逆反应方向移动,转变的条件应当是上升温度,答案选 D;点评:在分析有关图像时应当留意:一、 t 图像或 c t 图像: 1. t 图像:分清正逆
36、反应,分清各因素 浓度、温度、压强、催化剂 对反应速率和平稳移动的影响;二、平稳图像 1. 显现拐点的图像:分析依据“ 先拐先平”;在转化率时间图像或物质的百分含量时间图像中,先显现拐点的曲线先达到平稳 代表温度高或压强大或使用合适的催化剂等 ;含量 时间图 三、含量时间图:3A g + B g C s 例 5、已知反应: 3A g + B g C s + 4D g + Q 下图中 a、b 表示肯定条件下,D的体积图中 a、 b 表示肯定条件下,t 的变化情形,如要使曲线 b 变为曲线 a ,可实行的措施是( CD )时间 t的变化情形,如要使曲,可实行的措施是(A、增大 B 的浓度 B)、上
37、升反应温度 C 、缩小反应容器的体积 D、加入催化剂度 D%的体积 a b时间 t解析: 依据图像可知,使反应过程按 b 曲线进行,和 a 曲线比较,反应的平稳状态没有变化,但反应速率加快,达到平稳的时间削减;由于该反应是反应前后体积不变的可逆反应,因此转变的条件只可能是使用了催化剂或增大压强,答案选 CD;点评:外界条件对平稳状态的影响一般是温度、浓度、压强等,在详细判定时一般遵循勒夏特列原理进行分析第四节 化学反应进行的方向一、自发过程和自发反应1、自发过程:在肯定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程;2、自发反应:在给定条件下,能自发地进行到显著程度的反应3、非自发反应:不能自发地进
38、行,必需借助某种外力才能进行的反应;二、反应方向的焓判据;焓判据:放热反应过程中体系能量降低,因此具有自发进行的倾向;如 H 0,正向反应能自发进行;如 H 0,正向反应不能自发进行,而逆向反应能自发进行;多数自发进行的化学反应是放热反应,但也有不少吸热反应能自发进行;而且有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行,但在较高温度下就能自发进行,但不是唯独因素;因此,反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素,第三章 水溶液中的离子平稳一 、弱电解质的电离水是极弱的电解质,发生柔弱的(自偶)电离;-+ OH c (OH) K 电离 CH2O 1、H2O + H 2O H 3O + OH-简写: H
39、2O H2、 H2O的电离常数K 电离-CH COH c(H)CH O3、常数 K 电离与常数 CH2O的积作为一新的常数,叫做水的离子积常数,简称水的离子积,记作 KW,即 K W= c( H) c (OH)25 K W= c( H) c (OH)= 1.0 1014;影响因素:温度越高,Kw越大,水的电离度越大;对于中性水,尽管 Kw,电离度增大,但仍是中性水,二、溶液的酸碱性1、溶液的酸碱性-14稀溶液中 25: Kw = c( H)c(OH)=1 10常温下:中性溶液:c(H)=c(OH)=1 10 7mol/L 酸性溶液: c(H) c (OH), c (H)1 107mol/L 碱
40、性溶液: c( H) c (OH), c ( H)cOH pH7 碱性溶液, cH7 2、广泛 pH的范畴: 0-14 ;溶液的酸性越强,其 pH越小;溶液的碱性越强,其 pH 越大;3、pH 的测定方法1 试纸的使用:一般先把一小块的试纸放在表面皿或玻璃片上,用沾有待测溶液的玻璃棒点试纸的中部,再用标准比色卡与之比较,来确定溶液的 pH值;不能用水浸湿,这样会溶液变稀,测定结果向 pH=7的方向靠近 ;2 酸碱指示剂指示剂 甲基橙 石蕊 酚酞变色范畴 pH 3.1-4.4 5-8 8-10 溶液颜色 红- 橙-黄 红- 紫 - 蓝 无色 - 浅红 - 红上述两种测定方法,都不是很精确,要想精
41、确测定溶液的 pH 应当使用 pH 计4、pH的应用:用 pH 来表示溶液的酸碱性,是非常便利,把握有关的 pH 运算是非常重要的;四、 pH的有关运算1、单一溶液的pH运算解: PH=-lg10-3=3+ =1 10-13 mol/L PH=-lg10-13=13 1 求强酸溶液的pH 例 1:求 1 10-3 mol/LHCl 溶液的 PH 2. 求强碱溶液的pH 例 2、求 0.1mol/LNaOH 溶液的 PH 解:CH2. 混合溶液的pH运算PH值;1 求强酸与强酸混合溶液的pH 例 1、10mL0.1mol/LHCl 与 20mL0.2mol/LHCl 混合,求该混合溶液的CH +
42、 =0.01 0.1+0.02 0.2mol/0.01+0.02L=0.17mol/L2 求强碱与强碱混合溶液的 PH PH=- lg1.7 1 0-1=1- lg1.7 例 2、10mL0.1mol/LNaOH 与 20mL0.2mol/L BaOH2混合,求该混合溶液的PH值;解: COH _=0.01 0.1+0.02 0.2 2mol/0.01+0.02L=0.3mol/LCH +=3 10-14mol/L PH=-lg3 10-14=14- lg3 3 求强酸与强碱混合溶液的 PH例 3、10mL0.1mol/LHCl 与 10mL0.2mol/LNaOH 混合,求该混合溶液的 PH
43、值;解: nH +=1 10-3mol nOH _=0.002 mol 余: COH-=0.001mol CH +=1 10-10mol/L PH=1 10-10=10 当强酸溶液与强碱溶液等体积混合时,如 pH 酸+pH 碱=14,溶液呈中性;pH 酸+pH 碱 14,就 H或 OH过量,就先求剩余 CH 或 COH ,再求混合溶液的 pH 第三节 盐类的水解(一)一、盐溶液出现不同酸碱性的缘由1、CH3COONa溶于水之后,完全电离; (由于 CH3COONa是强电解质; )CH3COONa CH3COO- + Na + H 2O H + + OH- 2、CH3COOH是一种弱酸,在溶液中
44、部分电离,溶液中既然存在 CH3COO- 和 H +,依据,可逆反应,反应物和生成物同时共存,那么就肯定有 CH3COOH; CH3COO- + H + CH3COOH 3、把式联立,可得到水解方程式:CH3COONa + H2O CH3COOH + NaOH 4、把上述化学方程式改写成离子方程式;CH3COO- + H 2O - CH3COOH + OH5、醋酸钠与水反应的实质是:醋酸钠电离出的醋酸根离子和水电离出的氢离子结合生成弱电解质醋酸的过程;总结: 强碱弱酸盐水解使溶液显碱性,强酸弱碱盐水解使溶液显酸性;但强酸强碱盐不会发生水解;由于强酸强碱盐所电离出来的离子都不会和水电离出来的 H
45、 +或 OH-发生反应,比如 NaCl,电离出来的 Na +和 Cl- 都不会与水电离出来的 H +或 OH-反应; 弱酸弱碱盐:双水解,水解程度增大;1、盐类水解: 在溶液中盐电离出来的离子跟水所电离出来的 H + 或 OH- 结合生成弱电解质的反应,叫做盐类的水解;2、盐类水解的实质:是酸碱中和反应的逆反应酸 + 碱中和盐 + 水水解3、盐类水解破坏了水的电离平稳,促进了水的电离 程;,盐的水解可看作酸碱中和反应的逆反应,为吸热过1 有弱才水解,无弱不水解,越弱越水解,都弱都水解;谁强显谁性,同强显中性;2 组成盐的酸越弱,水解程度越大3 同浓度的正盐与其酸式盐相比,正盐的水解程度比酸式盐
46、的水解程度大; 4 弱酸酸式盐的酸碱性要看酸式酸根电离和水解的相对强弱;HCO- ,HS-,HPO4 2- 在溶液中以水解为主,其溶液显碱性; HSO-,H 2PO4-在溶液中以电离为主,其溶液显酸性4、盐类水解离子方程式的书写(1)盐类水解的离子方程式中不标“ ” 和“ ” ;2 盐类水解不写 =,而用“”H ,阴离子水解生成OH ;阴阳离子都水解,生成弱酸3 写法:谁弱写谁,都弱都写;阳离子水解生成和弱碱;(4)多元弱酸的酸根离子水解是分步进行的,以第一步水解为主;而多元弱碱的阳离子水解的离子方程式较复(5)水和弱电解质应写成分子式,不能写成相应的离子;6 多元酸盐的水解是分步进行的;如:
47、CO3 2- + H 2OHCO 3- +OH- HCO 3- +H 2O H2CO3 + OH-+ 7 多元碱的盐也是分步水解的,由于中间过程复杂,可写成一步,如: Cu2+2H2O CuOH2 + 2HAl3+ + 3H2O AlOH 3 + 3H+5、 双水解方程式的书写:弱酸弱碱盐中阴、阳离子相互促进水解,我们称之为双水解;1 能相互促进水解的两离子,假如其一含有氢元素,写离子方程式时在反应物端不写 H2O ,假如促进水解的两离子都不含氢元素,写离子方程式时反应物端必需写 H2O ,有“=” 和“ ” 和“ ”例 1、物质的量浓度相同的以下溶液中,符合按 PH由小到大的次序排列的是 C
48、 A 、Na2CO3、NaHCO 3 、NaCl 、NH4Cl C B 、Na2CO3、NaHCO 3、NH4Cl 、NaCl D、NH42SO4、NH4Cl 、NaNO 3、Na2S 、NH4Cl 、NH42SO4、Na2S、NaNO【规律小结】水解造成的酸性没有弱酸的酸性强,水解造成的碱性不如弱碱的碱性强;盐所对应的酸越弱水解造成的碱性越强;盐所对应的碱越弱,水解生成的酸的酸性越强第三节 盐类的水解 二 二、盐类水解的影响因素 1、内因:盐本身的性质主要因素是盐本身的性质,组成盐的酸根对应的酸越弱(或阳离子对应的碱越弱),水解程度就越大;另外 仍受温度、浓度及外加酸碱等因素的影响2、外因:
49、 1 温度:升温促进水解 2 浓度:稀释促进水解 3 外加酸碱三、盐类水解的应用盐类水解的程度一般很柔弱,通常不考虑它的影响,但遇到以下情形时,必需考虑水解;1、分析判定盐溶液酸碱性(或 PH范畴)要考虑水解等体积、 等物质的量浓度的氨水和盐酸混合后,由于完全反应生成强酸弱碱盐NH4Cl ,所以 PH7,溶液显酸性例 1、相同温度、相同物质的量浓度的四种溶液:,按由大到小排列正确选项(D);CH3COONa, NaHSO4 NaCl C6H5ONa解析:硫酸氢钠和氯化钠都是强酸强碱盐,不水解;氯化钠溶液呈中性,硫酸氢钠溶液呈酸性;另外两盐均水解,水溶液都呈碱性,其水溶液碱性的相对强弱可依“ 越
50、弱越水解” 的规律比较,即组成盐的离子与水电离的或结合成的弱电解质,电离度越小,该盐水解程度就越大,乙酸钠和苯酚钠的水解产物分别是乙酸和苯酚, 由于苯酚是比乙酸更弱的电解质,即苯酚钠的水解程度大,其水溶液的碱性较强,也较大,正确选项为;2、比较盐溶液离子浓度大小或离子数时要考虑水解;cNa33cPO 4例 1、在磷酸钠晶体中,nNa =3nPO 43 ,但在 Na3PO4 溶液中,由于PO43的水解,有例 2 在 0.1mol/L Na2CO3 溶液中,阴离子浓度的大小次序为:cCO32cOHcHCO3 3、配制易水解的盐溶液时,需考虑抑制盐的水解(1)配制强酸弱碱溶液时,需滴几滴相应的强酸,
51、可使水解平稳向左移动,抑制弱碱阳离子的水解,如配制 FeCl3、SnCl2 溶液时,因其阳离子发生诸如 Fe 3 +3H2O F e OH3 +3H 的水解而呈浑浊状,如先将 FeCl 3 溶于稀 HCl 中,再用水稀释到所需浓度,可使溶液始终澄清;同样配制 CuSO4溶液,可先将 CuSO4溶于稀 H2SO4 中,然后加水稀释;(2)配制强碱弱酸盐溶液时,需滴几滴相应的强碱,可使水解平稳向左移动,抑制弱酸根离子的水解;如试验室在配制硫酸铁溶液时,先把硫酸铁晶体溶解在稀硫酸中,再加水稀释至所需浓度,如此操作的目的是(B )B、抑制硫酸铁水解C、促进硫酸铁溶解 D、提高溶液的PH A、防止硫酸铁
52、分解4、制备某些无水盐时要考虑盐的水解例 1、把 AlCl 3 溶液蒸干后再灼烧,最终得到的主要固体产物是,其理由是(用化学方程式表示,并配以必要的文字说明)解析: AlCl 3 在水中存在如下平稳:Al 3+3H2O Al (OH) 3+3H +,水解后溶液呈酸性,蒸干和灼烧过程中,HCl 挥发, Al (OH) 3 不稳固,灼烧时分解生成 Al 2O3;5、判定离子能否大量共存时要考虑盐的水解;3弱碱阳离子与弱酸根离子在溶液中如能发生双水解,就不能大量共存,能发生双水解反应的离子有:(Al与 CO3 2、HCO、S 2、HS、AlO2等);【Fe 3 与 CO3 2、HCO、AlO2等】;
53、(NH4与 SiO3 2 、AlO2等);这里仍需要我们留意的是(Fe 3与 S 2、HS也不能共存) ,但不是由于发生双水解,而是由于发生氧化仍原反应6、化肥的合理施用,有时也要考虑盐类的水解过磷酸钙不能与草木灰混合施用,因 Ca H2 PO4 2 水溶液显酸性, K2CO3 溶液显碱性, 两者混合时生成了难溶于水的 CaCO 3、 Ca 3 PO4 2 或 CaHPO 4 ,不能被作物吸取;7、某些试剂的试验室贮存要考虑盐的水解例如 Na2CO3、NaHCO 3 溶液因 CO3 2、HCO水解,使溶液呈碱性,OH与玻璃中的 SiO2反应生成硅酸盐,使试剂瓶颈与瓶塞粘结,因而不能用带玻璃塞的
54、试剂瓶贮存,必需用带橡皮塞的试剂瓶储存;8、用盐作净水剂时需考虑盐类水解3+3H2O A l OH3 胶体 +3H ,Al OH 3 胶体表面积例如,明矾KAlSO 4 2 12H2O 净水原理: Al大,吸附才能强,能吸附水中悬浮杂质生成沉淀而起到净水作用;9、Mg、 Zn 等较活泼金属溶于强酸弱碱盐 如 NH4Cl 、AlCl 3、 FeCl 3等 溶液中产生 H2 10、某些盐的分别除杂要考虑盐类水解例如为了除去氯化镁酸性溶液中的 Fe 3可在加热搅拌条件下加入氧化镁,氧化镁与 Fe 3水解产生 H反应:MgO2HMg 2H2O,使水解平稳 Fe 33H2O F e OH3 +3H 不断
55、向右移动, Fe 3会生成 F e OH 3沉淀而被除去;11、工农业生产、日常生活中,常利用盐的水解学问(1)泡沫灭火器产生泡沫是利用了 Al2(SO4)3 和 NaHCO 3相混合发生双水解反应,产生了 CO 2,Al 33HCO Al OH 3 3CO(2)日常生活中用热碱液洗涤油污制品比冷碱液成效好,是由于加热促进了 Na2CO 3 水解,使溶液碱性增强;(3)水垢的主要成分是 CaCO 3和 Mg OH 2 ,基本上不会生成 MgCO 3 ,是由于 MgCO 3微溶于水,受热时水解生成更难溶的 Mg OH 2第三节 盐类的水解 三 专题:电解质溶液中有关离子浓度的判定;一、电离平稳理
56、论和水解平稳理论1. 电离理论:弱电解质的电离是 柔弱 的,电离消耗的电解质及产生的微粒都是少量的,同时留意考虑水的电离的存在;多元弱酸的电离是分步的,主要以 第一步电离为主;2.水解理论 :二、电解质溶液中的守恒关系1、电荷守恒:电解质溶液中的阴离子的负电荷总数等于阳离子的正电荷总数,电荷守恒的重要应用是依据电荷守恒列出等式,比较或运算离子的物质的量或物质的量浓度;如在只含有 A、M、H、OH四种离子的溶液中 cA +cH=cM- +cOH, 如 cH cOH ,就必定有 cA+cM- ;【留意】书写电荷守恒式必需精确的判定溶液中离子的种类;弄清离子浓度和电荷浓度的关系;2、物料守恒:就电解
57、质溶液而言,物料守恒是指电解质发生变化(反应或电离)前某元素的原子(或离子)的物质的量等于电解质变化后溶液中全部含该元素的原子(或离子)的物质的量之和;1 实质上,物料守恒属于原子个数守恒和质量守恒;留意:(物料守恒式没有H和 OH);在 NaHS溶液中存在着HS的水解和电离及水的电离;HSH2OH2S OHHS2HSH2OHOH(2)从物料守恒的角度分析,有如下等式:下等式: cHS+2S 2+cOH=cNa+cH的式子被称为质子守恒;一、典型题溶质单一型cHS+CS 2+cH 2S=cNa ;从电荷守恒的角度分析,有如 ;将以上两式相加,有:cS 2+cOH=cH 2S+cH :得出1、弱
58、酸溶液中离子浓度的大小判定 : 解此类题的关键是紧抓弱酸的电离平稳例 1、0.1mol/L 的 H2S 溶液中所存在离子的浓度由大到小的排列次序是 _ 解析:在 H2S 溶液中有以下平稳:H2S H+HS;HSH+S 2 ;已知多元弱酸的电离以第一步为主,第二步电离较第一步弱得多,但两步电离都产生 H,因此答案应为:cHcHScS 2cOH 结论:弱酸溶液中离子浓度大小的一般关系是:电离出的另一离子 2、弱碱溶液中离子浓度的大小判定C显性离子 C一级电离离子 C二级电离离子 C水例 1、室温下, 0.1mol/L 的氨水溶液中,以下关系式中不正确选项 C A. cOH- cH + B.cNH
59、3 H2O+cNH4 +=0.1mol/L C.cNH 4 + cNH3 H2OcOH- cH + D.cOH- =cNH 4 +cH + 3、能发生水解的盐溶液中离子浓度大小比较- 弱酸强碱型 :解此类题型的关键是抓住盐溶液中水解的离子例 1、在 CH3COONa 溶液中各离子的浓度由大到小排列次序正确选项 A A、cNacCH 3COOcOHcH B、 cCH3COOcNacOHcH C、cNacCH 3COOcHcOH D、 cNacOHcCH 3COOcH 解析: 在 CH3COONa溶液中: CH3COONa Na+CH3COO ,CH3COO+H2O CH3COOH+OH ;而使
60、cCH3COO降 低 且 溶 液 呈 现 碱 性 , 就 cNa cCH 3COO , cOHcH , 又 因 一 般 盐 的 水 解 程 度 较 小 , 就cCH3COOcOH, 因此 A 选项正确;结论:一元弱酸盐溶液中离子浓度的一般关系是:的另外一种离子 C不水解离子 C 水解离子 C 显性离子 C 水电离出例 2、在 Na2CO3 溶液中各离子的浓度由小到大的排列次序是_ H2CO3+OH ;CO3 2水解析: 在 Na2CO3 溶液中, Na2CO3=2Na+CO3 2 ,CO3 2+H2OHCO+OH ,HCO+H2O解使溶液出现碱性,就 COHCH ,由于 CO3 2少部分水解,
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