化学反应速率
公式:ν=
∆c
单位:mol·L -1·s -1 mol·L -1·min -1 平均反应速率 ∆t
不同物质的速率的比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比
mX (气) +nY (气) pZ (气) +qW (气)
一.影响化学反应速率的条件
对速率这部分内容,常用的一条规律是:同一化学反应的速率可以用不同的物质来表示,其数值可能不同,但意义可以一样;并且用不同物质表示的化学反应速率之比等于方程式中相应计量数之比。另外,对于可逆反应,条件改变对速率的影响总是同方向的,V 正和V 逆的变化是增大都增大,减小都减小,决不会一个增大一个减小。影响化学反应速率的主要因素是反应物本身的性质,但可以发生变化的是外界因素,常有如下方面: 1、浓度
在其他条件不变时,增大反应物的浓度,会使单位体积所含活化分子数增多,有效碰撞次数增多,反应速率加快;减少反应物浓度,会使单位体积所含活化分子数减少,有效碰撞次数减少,反应速率减小。 2、压强
在其他条件不变时,对于有气体参加的化学反应,增大压强,相当于增大气体浓度,反应速率加快;减小压强,相当于减小气体浓度,反应速率减小。
注意:对于参加反应的固体、液体或溶液,由于改变压强,对它们的浓度改变很小,可以认为它们的反应速率与压强无关。
对于气体反应体系,有以下几种情况:
(1)恒温时:增大压强体积缩小浓度增大反应速率加快。 (2)恒容时:
①充入气体反应物浓度增大总压增大速率加快
②充入―惰气‖总压增大,但各分压不变,即各物质的浓度不变,反应速率不变。
(3)恒压时:充入―惰气‖体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢。总之,压强改变,若引起浓度改变,速率则改变。 3、温度
在其他条件不变时,温度每升高10℃,化学反应速率增大到原来的2—4倍。 4、使用催化剂
能改变化学反应的途径,使原来难以进行的化学反应分成几步易进行的反应,从而大幅度改变了化学反应的速率。
5、其他影响化学反应速率的条件
光、超声波、激光、放射线、电磁波、反应物颗粒大小、扩散速率、溶剂、原电池反应等都会影响反应速率的变化。 二.化学平衡状态的判定
对于可逆反应mA(g) nB(g)+pC(g),在一定条件下达到平衡状态有以下十个标志: ①A 的分解速率与A 的生成速率相等。
②单位时间内生成n molB和p molC的同时,生成m molA。 ③A 、B 、C 、的物质的量不再改变。 ④A 、B 、C 的浓度不再改变。
⑤A 、B 、C 的百分含量(物质的量分数、体积分数、质量分数)不再改变。
⑥A 的转化率达到最大,且保持不变。
⑦恒温、恒压、绝热的情况下,体系内温度不再改变。 ⑧若某一反应物或生成物有颜色,颜色稳定不变。 ⑨当m≠n+p时,恒容下总压强不再改变。(对于m=n+p时,p 总不能作为判定依据,因为不论反应开始,还是达到平衡,体系的总压强均不改变。)
⑩当m≠n+p时,混合气体的平均相对分子质量不随时间变化。(在m=n+p时,M 不能作为判断依据,因为恒容条件下,总质量不变,总的物质的量不变,则M 亦不变。若是全气态反应,恒容条件下,混合气体的密度p 无论起始还是达到平衡,始终不变。 上述十个标志实本质上可以归纳为两个基本判断依据:一是V 正=V逆(①②⑦的基本依据),二是平衡混合物中各组分的相对含量保持不变(③④⑤⑥⑧⑨⑩的基本依据)。答题时要注意对于不同反应,具体问题具体分析,仔细分辨V 正=V逆和百分含量保持不变不同的表达方式。
化学反应中的热量
1.反应热,:反应热通常是指:体系在等温、等压过程中发生物理或化学的变化时所放出或吸收的热量。如:生成热、燃烧热、中和热等。反应热用符号ΔH 表示,单位一般用k J /mol.
(1)E 反>E生, ΔH
典型的放热反应:所有的燃烧反应都是放热反应,氧化钙和水生成氢氧化钙,铝与盐酸反应,中和反应
(2)E 反0 吸热反应; 如C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=+131.5 kJ/mol
典型的吸热反应:CO2和C 反应生成CO ,Ba(OH)2·8H 2O+2NH4Cl=BaCl2+8NH3+10H2O
(3)化学反应的热效应和键能的关系:ΔH=反应物的键能总和- 生成物的键能总和
2. 燃烧热:在101 kPa时,1 mol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. 单位为kJ/mol (书写时应以燃烧1mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数) 例如;C 的燃烧热为393.5 kJ/mol,表示在101kPa 时,1 molC完全燃烧放出393.5 kJ的热量。
3. 中和热:在稀溶液中, 酸跟碱发生中和反应生成1 mol水时的反应热叫做中和热
4、能量越低越稳定; C(石墨金刚石) ΔH=+119kJ/mol;石墨比金刚石稳定 书写热化学反应方程式注意点:p15
电化学原理及应用
一、原电池
定义:把化学能转变为电能的装置叫做原电池。
原电池中:电子流入的一极是正极(较不活泼金属),电子流出的一极是负极(较活泼金属)。
原理:较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)流向较不活泼的金属(正极)。
原电池组成:①两块相连的活泼性不同的金属(或可以导电的其它材料);②电解质溶液(中学只局限活泼金属与电解质溶液能自发进行氧化还原反应的情况)。
原电池形成电流的条件:两块相连的活泼性不同的金属(或可以导电的其它材料)与电解质溶液接触构成闭合回路。
经常用做惰性电极材料的物质是Pt (铂)或C (石墨),如下图两个装置的电极反应是相同的。
电极判断,负极:较活泼的金属电极为负极或电子流出的极,或者发生氧化反应的电极为负极。正极:较不活泼的极为正极,或者电子流入的极,或者发生还原反应的电极为正极。 二、金属的腐蚀与防护
◇ 吸氧腐蚀(在弱酸性或中性条件下)
钢铁在潮湿的空气中,钢铁表面水膜溶解了氧气。
构成的原电池:铁(负极)——碳(正极)——电解质薄膜 负极(铁)2Fe – 4e = 2Fe2+ (被氧化)
正极(碳)2H2O + O2 + 4e = 4OH-(被还原) ◇ 析氢腐蚀(在酸性条件下)
钢铁在潮湿的空气中,钢铁表面吸附的水膜由于溶入二氧化碳,使H+增多。
H2O + CO2
H2CO3 H+ + HCO3-
构成的原电池:铁(负极)——碳(正极)——酸性电解质薄膜 负极(铁)Fe – 2e = Fe2+ (被氧化)
正极(碳)2H+ + 2e = H2↑(被还原)
◇ 析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生,一般情况下,钢铁腐蚀主要是吸氧腐蚀。 (3)、金属腐蚀的快慢的判断方法
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>有防腐措施的腐蚀;同一种金属的腐蚀:强电解质>弱电解质>非电解质
三.电解
(1)定义:将电能转变为化学能的装置 (2)阴阳极判断
(3)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(金属活动性顺序表银以前),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),则要再看溶液中的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断。
2-----(阴离子放电顺序:S >I>Br>Cl>OH>含氧酸根) 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+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
四、化学电源:化学电源是通过原电池电化学反应产生电流供电。 一次电池
普通锌锰干电池:活性物质为NH4Cl 和淀粉糊作电解质,还填有MnO2 和炭黑。电极反应式: 负 极:Zn - 2e- = Zn2+
正 极:2NH4+ + 2e-+2MnO2= Mn2O3+ 2NH3↑+ H2O
总反应:Zn + 2NH4+ +2MnO2= Zn2+ +Mn2O3+ 2NH3↑+ H2O
碱性锌锰干电池:活性物质为KOH 和淀粉糊作电解质,还填有MnO2 和炭黑。电极反应式: 负 极:Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2
正 极:2MnO2 + 2e-+ 2H2O = 2MnOOH + 2OH- 总反应:Zn + 2MnO2 + 2H2O= 2MnOOH + Zn(OH)2 二次电池 铅蓄电池:其电池反应可以正向和逆向进行.蓄电池放电时为自发电池,充电时为电解池.充电后电池容量得到恢复,充放电次数可达千百次 。放电时电极反应式: 负 极:Pb + SO42- -2e-=PbSO4
正 极:PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-=PbSO4 + 2H2O 总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O
充电时电极反应式与放电时电极反应式相反,所以可以把上述反应写成一个可逆反应式: Pb + PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4 + 2H2O 燃料电池
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件。工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断地提供电能。清洁、能量转换率高的特点。
氢氧燃料电池:一种高效低污染的新型电池。 负 极:2H2 - 4e-=4H+
正 极:O2 + 4H+ + 4e-=2H2O 总反应:2H2 + O2=2H2O