2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册期中复习知识点总结

2025年第一学期高一下化学必修二（2019版）期中复习知识点总结 第五章 化工生产中的重要非金属元素 1、 硫及其化合物 1. S 物理性质： 硫（俗称硫磺）是一种黄色晶体，质脆，易研成粉末。难溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。 化学性质：（1）与金属单质（铁或铜）反应生成低价硫化物 Fe+S== FeS Cu+S==CuS （2） 与非金属单质（氢气或氧气）反应点燃 点燃 S+O2==SO2 S+H2==H2S（臭鸡蛋味） 用途：做火柴、火药的原料。 2. SO2 物理性质：二氧化硫是一种无色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水（1:40）。 化学性质：（1）SO2是酸性氧化物 SO2+H2O==H2SO3 （可逆反应） SO2+Na2O==Na2SO3 SO2+NaOH==Na2SO3+H2O （2）与氧气反应高温高压 SO2+O2==SO3 （可逆反应）催化剂 （3） 二氧化硫与硫化氢反应 SO2+2H2S==3S + 2H2O 漂白性：SO2能漂白纸浆、毛、丝等；能使品红溶液褪色，也能使品红溶液褪色。 特别注意：（1）二氧化硫的漂白性原理是发生了短暂的化合反应，并且时间一长或者加热就会恢复物质原来的颜色。 用途：工业制硫酸；食品添加剂（葡萄酒和干果蜜饯） 3. SO3 物理性质：通常状况下为油状液体 化学性质：SO3是酸性氧化物 SO3+H2O==H2SO4 SO3+Na2O==Na2SO4 SO3+NaOH==Na2SO4+H2O 4. H2SO4 回收工业废气生产制备硫酸：93%的浓硫酸吸收 燃烧 400-500 硫磺或黄铁矿 空气 SO2 SO3 H2SO4 V2O5 /催化剂 5. 化学性质： 稀H2SO4（酸性） 浓H2SO4： （1）吸水性 吸收水分子（包括气态水、液态水和结晶水） （2）脱水性 以氢氧元素2:1的比率除去（如蔗糖的碳化） （3）强氧化性（与不活泼金属或非金属在加热条件下反应） 2H2SO4+Cu==CuSO4+SO2 +2H2O （H2SO4既表现酸性又表现强氧化性） 2H2SO4+C==CO2 +SO2 +2H2O （H2SO4表现强氧化性） 用途：硫酸是重要的化工原料，可用于生产化肥、农药、炸药、染料和盐类等。 6. 硫酸根离子的检验 先滴加稀盐酸酸化，无现象，再滴加氯化钡溶液，产生白色沉淀，则溶液中存在硫酸根离子。 7.不同价态含硫物质的转化。 -2 0 +2 +4 +6 S S S S S 2、 氮及其化合物 1. N2 物理性质：无色无味气体，密度比空气略小。 化学性质：性质稳定（固高能条件下才能固氮） （1）氮气与镁反应点燃 Mg+N2==Mg3N2 （2）氮气与氧气反应（高能）高温或放电 N2 +O2===2NO （3）工业合成氨（人工固氮）高温高压 N2 +3H2===2NH3 催化剂 用途：炸药、农药、染料的原料；食品的保护气，切割金属时的保护气。 拓展：液氮气化时要吸收大量热量，固液氮通常作为制冷剂。 2. NO 物理性质：一氧化氮是无色的有毒气体，不溶于水，在常温下很容易与氧气结合。 化学性质：（1）与氧气反应 2NO+O2==2NO2 （2）汽车尾气的处理(一)催化剂 2NO+2CO==N2+2CO2 3. NO2 物理性质：二氧化氮是红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化 化学性质：（1）工业制硝酸的原理 3NO2+H2O==2HNO3+NO （2）汽车尾气的处理（二）催化剂 2NO2+4CO==N2+4CO2 4. NH3和NH4+(铵盐) 物理性质：氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小。 化学性质：（1）氨与酸反应（注意与可挥发性酸的反应现象） NH3+HCl==NH4Cl（产生白烟） （2）氨的催化氧化（工业制硝酸的第一步）催化剂 4NH3+5O2==4NO+6H2O （3）实验室制氨气 2NH4Cl+Ca(OH)2==CaCl2+2NH3 +2H2O （4）工业合成氨高温高压 N2 +3H2===2NH3 催化剂 铵根离子的检验 取少量待测液与试管中，滴加氢氧化钠溶液，加热产生使湿润的石蕊试剂变蓝的气体（或取少量待测液与试管中，滴加氢氧化钠溶液加热，用沾有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，产生大量白烟） 应用：制化肥或硝酸的原料；氨易液化，氨气化时需要吸收大量热，故液氨经常用作制冷剂。 5. HNO3 （浓硝酸和稀硝酸都有强氧化性） 物理性质：硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。 化学性质：（1）浓硝酸的分解 4HNO3 ==4NO2 + O2 +2H2O或光照 （2）浓硝酸与不活泼金属反应 4HNO3(浓)+Cu==Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O （3）稀硝酸与不活泼金属反应 8HNO3(稀)+3Cu==3Cu(NO3)2+2NO +4H2O （4）浓硝酸（或浓硫酸）在常温下与金属铝或铁发生钝化现象。 用途：制化肥、炸药和化工的原料 酸雨：PH<5.6的降水，主要来源是化石燃料的燃烧。 3、 硅及其化合物（拓展、新教材已经删减大部分，但建议理科生掌握） 1. Si 物理性质：黑色晶体（自然界中不存在游离态的硅单质） 化学性质：（1）与氢氟酸反应（与其他酸都不反应） Si+4HF==SiF4 +2H2 （2）与强碱反应 Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2 应用：良好的半导体材料，应用于太阳能电池和计算机芯片。 2. SiO2 物理性质：不溶于水也不和水反应。 化学性质：（1）酸性氧化物 SiO2+Na2O==Na2SiO3 SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O （2）与氢氟酸反应（雕刻玻璃的原理）（不与其他酸反应） SiO2+4HF==SiF4 +5H2O （4）高温下与碳酸钙反应高温 SiO2+CaCO3==CaSiO3+CO2 应用：良好的材料，是水晶，玛瑙，石英，光导纤维的主要成分。 3. H2SiO3 物理性质：白色絮状沉淀，不溶于水。 4. 化学性质：（1）弱酸性，比碳酸酸性还弱（制备H2SiO4） Na2SiO3+CO2+H2O==Na2CO3+H2SiO3 （2）与碱性氧化物（或碱）反应 H2SiO3+Na2O==Na2SiO3+H2O H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O （3）受热分解 H2SiO3==SiO2+2H2O 注意：不能用二氧化硅与水反应直接制得硅酸。 应用：常用作干燥剂。 5. SiO32-（硅酸钠为例） 物理性质：硅酸盐材料具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点 结构：硅氧四面体结构。 应用：常用作防火涂料；三大硅酸盐材料（玻璃、陶瓷、水泥）的主要成分。 4、 无机非金属材料 1 .传统无机非金属材料：玻璃、陶瓷、水泥 玻璃：纯碱、石灰石、石英砂为原料。 陶瓷：以黏土为主要原料高温烧结而成的 水泥：普通水泥以黏土和石灰石为主要原料。 2.新型无机非金属材料：硅和二氧化硅、新型陶瓷（碳化硅、氮化硅）、碳纳米材料（富勒烯、石墨烯、碳纳米管） 第六章 化学反应与能量 6.1.1化学反应与热能 一、化学反应过程中存在热量变化 1、实验探究 (1)镁和稀盐酸的反应 实验过程 在一支试管中加入2 mL 2mol/L盐酸，并用温度计测量其温度。再向试管中放入用砂纸打磨光亮的镁条，观察现象，并测量溶液温度的变化 实验操作示意图 实验现象 有气泡产生；用手触摸反应后的试管，温热；用温度计测得反应后温度升高 离子反应 Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑ 实验结论 活泼金属与酸反应是放热反应 (2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵反应 实验过程 将20 g Ba(OH)2·8H2O晶体研细后与NH4Cl晶体一起放入烧杯中，并将烧杯放在滴有几滴水的木片上。用玻璃棒快速搅拌，闻到气味后迅速用玻璃片盖上烧杯，用手触摸杯壁下部，试着用手拿起烧杯。观察现象 实验操作示意图 实验现象 混合物呈糊状；闻到刺激性气味；用手触摸杯壁下部，冰凉；用手拿起烧杯，木片与烧杯粘在一起 化学反应 Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 实验结论 该反应是吸热反应 (3)结论：化学反应中总会伴随着能量变化，通常主要表现为热能的变化，有的放出热量，有的吸收热量 2、吸热反应和放热反应 (1)概念 ①放热反应：把释放热量的化学反应称为放热反应 ②吸热反应：把吸收热量的化学反应称为吸热反应 (2)常见的放热反应和吸热反应 ①常见的放热反应 a．所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，Na、H2在Cl2中燃烧，镁条在CO2中燃烧 b．所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O c．大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 H2＋F2===2HF d．活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ Mg＋2H+===Mg2++H2↑ e．铝热反应，如：2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3 f．生成沉淀的反应，如：SO42－＋Ba2+===BaSO4↓ ②常见的吸热反应 a．大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑ CaCO3CaO＋CO2↑ b．以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu c．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应(固态铵盐与碱的反应) d．C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应 e．NaHCO3与盐酸的反应 提示：(1)吸热反应和放热反应的理解 ①“四个不一定” a．需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如：碳和氧气的反应 b．放热反应在常温下不一定容易发生，如：N2与H2合成NH3 c．高温条件下进行的反应不一定是吸热反应，如：铝热反应 d．吸热反应也不一定需要加热，如：Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应 ②吸热反应和放热反应都是化学变化，如：NaOH固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应 ③反应前需要加热的化学反应，停止加热后若反应还能继续进行，则该反应为放热反应 ④一般情况下，持续加热或持续高温的化学反应，通常为吸热反应 (2)化学反应的能量变化，除转化为热能外，还转化为机械能、光、声、电等多种能量形式 (3)化学反应遵循的两条基本规律：质量守恒定律和能量守恒定律 (4)物质发生化学反应一定伴随着能量变化，但伴随能量变化的物质变化不一定都是化学变化 如：水蒸气变成液态水的过程放热，但该变化为物理变化 (5)能量越低越稳定。同一物质能量由高到低：气体(g)>液体(l)>固体(s)；稳定性：气体(g)<液体(l)<固体(s) (6)任何化学反应在发生物质变化的同时都伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即放出热量或吸收热量 二、化学反应存在能量变化的原因 1、从化学键的变化理解——主要原因 (1)以H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)反应的能量变化为例说明 反应中能量变化 由图可知 1 mol H2分子中的化学键断裂吸收的能量是436 kJ 共吸收679 kJ 1 mol Cl2分子中的化学键断裂吸收的能量是243 kJ 1 mol HCl分子中的化学键形成释放的能量是431 kJ 共放出2×431＝862 kJ 结论 H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应放出的热量为183 kJ (2)化学反应是旧键断裂，新键生成的反应，两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。化学键的断裂与形成是化学反应中能量变化的主要原因 化学反应的过程 规律 新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量，则反应放热 新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量，则反应吸热 2、从物质储存化学能的角度理解——决定因素 宏观解释 放热反应示意图 吸热反应示意图 化学反应放出热量 化学反应吸收热量 (1)放热反应可以看成是反应物所具有的化学能转化为热能释放出来 (2)吸热反应可以看成是热能转化为化学能被生成物所“储存” (3)各种物质都具有能量，物质的组成、结构与状态不同，所具有的能量也不同 放热反应 吸热反应 反应物总能量大于生成物总能量，反应放热 反应物总能量小于生成物总能量，反应吸热 提示：①破坏反应物中的化学键吸收的能量越小，说明反应物越不稳定，本身的能量越高 ②形成生成物的化学键放出的能量越多，说明生成物越稳定，本身的能量越低 3、放热反应与吸热反应的比较 类型 比较 放热反应 吸热反应 定义 释放热量的化学反应 吸收热量的化学反应 形成原因 反应物具有的总能量大于生成物具有的总能量 反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量 与化学键 的关系 生成物分子成键时释放的总能量大于反应物分子断键时吸收的总能量 生成物分子成键时释放的总能量小于反应物分子断键时吸收的总能量 反应过程图示 4、吸热反应和放热反应的判断方法 (1)根据反应物和生成物的总能量的相对大小判断——决定因素 若反应物的总能量大于生成物的总能量，属于放热反应，反之是吸热反应 (2)根据化学键断裂或形成时的能量变化判断——主要原因 若断裂反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量，属于放热反应，反之是吸热反应 (3)根据反应物和生成物的相对稳定性判断 由不稳定的物质(能量高)生成稳定的物质(能量低)的反应为放热反应，反之为吸热反应 (4)根据反应条件判断 凡是持续加热才能进行的反应一般就是吸热反应 6.1.2反应热和热化学方程式 一、反应热与焓变 1、反应热与焓变 (1)反应热 ①含义：在等温条件下，化学反应体系向环境释放或从环境吸收的热量，称为化学反应的热效应，简称反应热 ②符号：ΔH ③单位：kJ·mol－1或kJ/mol ④测定方法：利用量热计直接测定 (2)内能、焓、焓变 ①内能(符号为U)：体系内物质的各种能量的总和，受温度、压强和物质的聚集状态等影响 ②焓(符号为H)：与物质内能有关的物理量 ③焓变：焓变(∆H)：是变化前后物质的焓值差，化学反应的焓变，为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差，即：ΔH＝H(生成物)－H(反应物) ④在等压条件下进行的化学反应(严格地说，对反应体系做功还有限定，中学阶段一般不考虑)，其反应热等于反应的焓变，符号：ΔH，单位：kJ/mol(或kJ·mol－1) 提示： ①焓(H)是与内能有关的物理量，内能描述的是物质所具有的能量，是物质固有的性质之一。不同的物质，其焓不同；相同的物质，如果温度或压强不同，物质的状态不同，其焓也会不同 ②焓、焓变、反应热代表的意义不同；焓只有正值，而焓变有正值、负值之分 2、化学反应过程中能量变化的原因 (1)从反应热的量化参数——键能的角度分析：化学反应是旧键断裂，新键生成的反应，两者吸收和释放能量的差异表现为反应能量的变化。化学键的断裂和形成时吸收和放出的能量差别是化学反应伴随能量变化的本质原因 化学反应的过程 规律 新键生成释放的能量大于旧键断裂吸收的能量，则反应放热 新键生成释放的能量小于旧键断裂吸收的能量，则反应吸热 (2)从反应物和生成物焓(H)的变化角度分析 反应物总焓大于生成物总焓，反应放热 反应物总焓小于生成物总焓，反应吸热 3、符号的规定：规定放热反应的∆H为“—””吸热反应的∆H为“＋”，即：放热反应的∆H<0，吸热反应的∆H>0 提示：①放热反应和吸热反应是针对化学反应而言，物质三态之间的变化有能量的变化，但属物理变化，故不属于放热反应或吸热反应 ②放热反应和吸热反应取决于反应物和生成物总能量的相对大小，与反应条件并无必然的关系 ③∆H不仅应用在化学反应中，它还应用于任何有能量变化的过程，如：H2O(l)→H2O(g) ∆H＞0；共价键的断裂，吸收能量，∆H＞0；原子间通过共用电子对形成共价键，放出能量，∆H＜0 二、热化学方程式 1、热化学方程式的概念及意义 (1)概念：能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式，叫做热化学方程式 (2)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，还说明了物质的“物质的量”与“能量”之间的数量关系 如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1表示的意义是：在25 ℃、101 kPa下，2mol气态H2与1 mol 气态O2反应生成1 mol液态水时，放出的热量是571.6kJ 2、热化学方程式的书写方法要求 (1)遵循一般化学方程式的书写规则，一般不写反应条件，不标气体和沉淀符号 (2)标注ΔH的正负。化学方程式后面空一格标注ΔH，若为放热反应，ΔH为“－”；若为吸热反应，ΔH为“＋” (3)计算ΔH的数值。根据化学方程式中的化学计量数计算写出ΔH的数值。ΔH单位是kJ·mol－1 (3)标注各物质聚集状态。在物质后面用括号标注各物质的聚集状态：气体用“g”，液体用“l”，固体用“s”，溶液用“aq” (4)标注反应的温度和压强。没有特殊说明是指25 ℃、101 kPa，该条件可以不标注，但其他条件必须标注 (5)热化学方程式中各物质化学式前的化学计量数只表示其物质的量，可以是整数或分数 (6)热化学方程式中化学式前面的化学计量数必须与ΔH相对应，若化学计量数加倍，则ΔH的数值也要加倍 如：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6kJ·mol－1 H2(g)＋O2(g)===H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ·mol－1 (7)逆反应的ΔH数值与正反应的相等、符号相反 3、热化学方程式与普通化学方程式的区别 普通化学方程式 热化学方程式 化学计量数 是整数，既表示微粒个数又表示该物质的物质的量 可以是整数也可以是分数，只表示物质的物质的量 状态 不要求注明 必须在分子式后注明 ΔH正负号及单位 无 必须注明 意义 表明了化学反应中的物质变化 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 遵循规律 原子守恒 原子守恒和能量守恒 提示： ①热化学方程式中不用标明反应条件(如“加热”“高温”“催化剂”等) ②热化学方程式中不再用“↑”、“↓”来标记气体生成物和难溶生成物 ③热化学方程式中一般用“===”、可逆反应中用“”，即便是有机反应的热化学方程式中也不用“―→” ④由于同素异形体的结构不同，所以焓不同，故化学式相同的不同单质与相同的物质发生反应，反应的焓变ΔH也不相同。对于化学式相同的同素异形体，还必须在化学式后面注明其名称。如C(s，金刚石)、C(s，石墨)或C(金刚石，s)、C(石墨，s) 三、焓变(ΔH)的计算方法 1、焓变与物质化学键断裂与形成的关系：ΔH＝反应物总键能－生成物总键能 2、焓变与反应物、生成物能量的关系：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝H(生成物)－H(反应物) 常见物质中的化学键数目 物质 CO2(C===O) CH4(C－H) P4(P－P) SiO2(Si－O) 石墨 金刚石 S8(S－S) Si 键数 2 4 6 4 1.5 2 8 2 6.2.1化学反应与电能 一、火力发电——化学能间接转化为电能 1、我国目前电能主要来自火力发电，其次来自水力发电 2、火力发电的原理：火力发电(火电)是通过化石燃料(如：煤、石油、天然气)燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键 3、能量转换过程：化学能(氧化还原反应)热能机械能电能 4、火力发电的优缺点 (1)优点：①我国煤炭资源丰富； ②电能清洁、安全，又快捷方便 (2)缺点：①排出大量的温室气体CO2； ②有些废气可能导致酸雨，如：SO2； ③消耗大量的不可再生能源； ④能量转化率低； ⑤产生大量的废渣、废水 二、原电池——化学能直接转化为电能 1、实验探究 实验步骤 装置图 实验现象 原因解释 (1)将锌片和铜片插入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象 Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡 Cu片：无变化 反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气 (2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生 (3)用导线连接锌片和铜片，并在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 电流表A指针偏转 电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 2、原电池的概念：将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应 3、原电池的工作原理 当用导线连接铜片和锌片一同进入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子则有锌片经导线流向铜片，溶液中的H+从铜片中获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上析出。由于导线上有电子通过，因此产生了电流，电流表的指针会发生偏转 电极名称 电极名称 电极反应类型 电极反应类型 电极反应式 电极反应式 原电池总反应式： 4、组成原电池的条件 (1)两个活泼性不同的电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属 (2)电解质溶液 (溶液或者熔融) (3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 (4)有自发进行的氧化还原反应 5、原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 (1)外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 (2)外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 (3)内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 6、原电池中正负极的判断方法沿导线 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 三、原电池原理的主要应用 1、加快氧化还原反应的速率：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2、比较金属活动性的强弱 (1)方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 (2)常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 3、设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应 4、制造化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等 四、原电池电极反应式的书写方法 1、遵循三个守恒 (1)得失电子守恒：元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子 元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子 (2)电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 (3)原子守恒(质量守恒)：电极反应两边同种原子的原子个数相等 2、书写方法 (1)直观法：针对比较简单的原电池可以采取直观法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失 提示：注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中 (2)用差值法写电极反应方程式：正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式 复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式 (3)原电池电极反应的书写技巧 (三步法) 以“甲醇——氧气——KOH溶液”为例 得失电子守恒 负极反应 CH3OH—6e—— CO 3 2— CH3OH变成CO 3 2—失去6个电子 正极反应 O2 + 4e—— O2到底是变成了OH—还是H2O，但一定是得到4个电子 电荷守恒 电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 负极反应 CH3OH—6e- +8OH—— CO 3 2— 左边电荷数为+6，右边电荷数为—2，因此左边配8个OH—才能满足电荷守恒 正极反应 O2 + 4e- + —4OH— 左边电荷数为—4，右边电荷数为0，因此右边配4个OH—才能满足电荷守恒 原子守恒 电极反应两边同种原子的原子个数相等 负极反应 CH3OH—6e- +8OH— ===CO 3 2—+6 H2O 负极电荷已经守恒，但原子不守恒，因此右边配6 H2O 正极反应 O2 + 4e- +2 H2O===4OH— 正极电荷已经守恒，但原子不守恒，因此左边配2H2O 规律 若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH—，另一边补H2O 提示： ①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式 ②碱性溶液反应物、生成物中均无H+，酸性溶液反应物、生成物中均无OH-，中性溶液反应物中无H+ 和OH-— ③水溶液中不能出现O2— ④有机物中化合价处理方法：“氧—2，氢+1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO 3 2— 燃料电池的构成 燃料电池装置示意图 燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32－ ④固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，高温下能传导O2－离子 6.2.2化学电源 一、常见的化学电源 1、化学电源的概念：将化学能转化为电能的装置 2、化学电源的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 (1)一次电池：一次电池的特点是活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗一定程度后，就不能再重复使用。即：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。常见的一次电池有锌锰干电池、锌银电池 ①酸性锌锰干电池 结构 酸性锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质 电极反应 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 正极 2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 总反应 Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O 缺陷 酸性锌锰干电池即使不用，放置过久，锌筒也会因酸性的NH4Cl溶液腐蚀，造成漏液而失效，还会导致电器设备的腐蚀 改进措施 a.在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池 b.将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池 ②碱性锌锰干电池 结构 碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，其负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液 电极反应 负极 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2 特点 比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电 ③锌银电池 电极反应 负极 Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 正极 Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 总反应 Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 特点 比能量大、电压稳定、储存时间长 (2)二次电池：充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是： 化学能电能，常见的二次电池有铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等 ①铅蓄电池 结构 铅蓄电池是用橡胶或微孔塑料制成的长方形外壳，正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开 电极反应 总反应 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 负极 Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) 正极 PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) 特点 常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全 ②镍镉电池 结构 以Cd为负极，NiO(OH)为正极，以KOH为电解质 电极反应 总反应 Cd +2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+ Cd(OH)2 负极 Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2 正极 2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－ 特点 寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境 ③碱金属中的Li是最轻的金属，活动性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池 (3)发展中的燃料电池 燃 料 电 池 的 构 成 燃料电池是一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)与氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的 电化学反应装置。 燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体， 电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32－ ④固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，高温下能传导O2－离子 燃料电池装置示意图 特 点 ①清洁、安全、高效 ②料的利用率高、能量转化率高，能量转化率达到80%以上 ③与常规发电厂相比，其二氧化碳排放量明显降低 ④与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，这时电池起着类似试管、烧杯等反应器的作用 ⑤供电量易于调节，能适应于电器负载的变化，而且不需要很长的充电时间，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用情景 ①氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2＋O2===2H2O。氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应： 介质 负极反应式 正极反应式 酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O 中性 2H2－4e－===4H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性 2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 3、电池的优点和应用 (1)优点：能量转化率较高，供能稳定可靠，可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作 (2)应用：在现代生活、生产、国防和科学技术的发展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、电话、助电器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池 4、电池优劣的判断标准：判断一种电池的优劣或是否适合某种需要，主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 (1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位：(W·h)/kg或(W·h)/L (2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位：W/kg或W/L (3)电池的可储存时间的长短 【微点拨】一般的，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，更适合使用者的需要 5、废旧电池为什么要集中处理？ 废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染，1节1号干电池会使1m2的耕地失去使用价值，并通过食物链给人体健康造成危害。另一方面，废弃电池中的有色金属是宝贵的资源，如果能回收再利用这些废旧电池，不仅可以减少对我们生存环境的破坏，而且也是对资源的节约 二、水果简易电池的制作 1、探究制作水果电池对电极材料的要求 (按如图连接) (已知电流表的指针偏向电子流入的电极) 电极材料 水果 电流表偏转方向 电极名称 铁片、铜片 苹果 偏向铜片 铁：负极 铜：正极 铁片、镁条 苹果 偏向铁片 铁：正极 镁：负极 铁片、碳棒 柠檬 偏向碳棒 铁：负极 碳棒：正极 铁片、铁片 柠檬 不偏转 铜片、碳棒 柠檬 几乎不偏转 (1)水果的作用是作：电解质溶液 (2)构成原电池的要素有： ①自发的氧化还原反应 ②两个活泼性不同的电极，电解质溶液，形成闭合回路 ③根据电极材料判断电极：较活泼金属作负极，不活泼的金属或惰性电极作正极 2、探究影响电流效果的因素 【实验1】探究电极材料对电流效果的影响 电极材料 电极间距/cm 水果 电流表/μA，偏转角度 (填“大”或“小”) 铁、铜 1 苹果 小 镁、铜 1 苹果 大 实验结论：在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电流效果越好 【实验2】探究不同水果对电流效果的影响 电极材料 电极间距/cm 水果 电流表/μA，偏转角度 锌、铜 1 苹果 小 锌、铜 1 柠檬 大 实验结论：在其他条件相同时，不同的电解质溶液，电流效果不同 【实验3】探究电极间距对电流效果的影响 电极材料 电极间距/cm 水果 电流表/μA，偏转角度 锌、铜 1 柠檬 大 锌、铜 2 柠檬 小 实验结论：在其他条件相同时，两电极间距越小，电流效果越好 6.2.3燃料电池及其它新型电池电极反应式的书写 一、电极反应遵循的三个守恒 观察铅蓄电池的正、负极电极反应 负极反应 Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) 正极反应 PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) 总反应 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 规律 任何一个电极反应等号左、右两边一定遵循：得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒 1、得失电子守恒 (1)， (2)元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子 (3)元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子 2、电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 3、原子守恒(质量守恒)：电极反应左、右两边同种原子的原子个数一定相等 二、电极反应的书写方法 1、直观法：针对比较简单的原电池可以采取直观法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失 提示：注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中 2、用差值法写电极反应方程式：正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式 复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式 3、“三步法”书写电极反应——按顺序书写 以“甲醇——氧气——KOH溶液”为例 第一步：得失电子守恒 ， 负极的甲醇在碱性环境中变成CO 32－失去6个电子，写成－6e－；正极的O2到底是变成了OH－还是H2O，一定是得到4个电子，写成＋4e－，此步称之为得、失电子守恒 负极反应：CH3OH—6e－— CO32－； 正极反应：O2＋4e－— 第二步：电荷守恒 此时负极反应左边的电荷数为＋6，右边的电荷数为－2，电荷显然不守恒，为了使左、右两边电荷守恒必需在左边配8个OH－；正极反应的左边电荷数为－4，右边的电荷数为0，为了使左、右两边电荷守恒必需在右边配4个OH－，此步称之为电荷守恒 负极反应：CH3OH—6e—＋8OH－—CO32－； 正极反应：O2＋4e－—4OH－ 第三步：原子守恒 观察负极反应左、右两边的原子个数，C守恒，H、O不守恒，需在右边配6 个H2O；而正极反应H、O不守恒，需在左边配2个H2O，此步称之为原子守恒 负极反应：CH3OH—6e－＋8OH－＋6H2O===CO32－； 正极反应：O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 提示： ①该法书写电极是各写各的电极，因此正负极电子数可能不相等，所以最后再用最小公倍数写出总方程式 ②若为酸性介质，先补H+，另一边补H2O；若为碱性介质，先补OH—，另一边补H2O ③有机物中化合价处理方法：“氧－2，氢＋1，最后算碳化合价”，并且要注意溶液环境与产物之间的反应，碱性环境下，C元素最终产物应为CO32－ ④水溶液中不能出现O2－；碱性溶液反应物、生成物中均无H+；酸性溶液反应物、生成物中均无OH－，中性溶液反应物中无H+ 和OH－ 燃料电池的构成 燃料电池装置示意图 燃料电池是通过燃料气体与氧气分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。燃料气可以是氢气、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性气体。电解质通常有四种情况： ①稀硫酸 ②KOH溶液 ③Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，其导电粒子是CO32－ ④固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，高温下能传导O2－离子 四、其它新型电池电极反应式的书写 1、锂离子电池 书写技巧 锂离子电池通常都是锂做负极，平衡电荷的也是锂离子，因此可以先写出负极反应 (Li－e－===Li＋，至于带x或者C6可以稍加变形加进去即可：LixC6－xe－===xLi＋＋C6)，正极用总反应减去总反应即可 常见锂离子电池电极反应的书写 钴酸锂电池 总反应 Li1－xCoO2＋LixC6 LiCoO2＋C6(x＜1) 负极反应 正极反应 磷酸铁锂电池 总反应 FePO4＋LiLiFePO4 负极反应 正极反应 锰酸锂电池 总反应 LixC6＋Li3-xNiCoMnO6 C6＋Li3NiCoMnO6 负极反应 正极反应 锂钒氧化物电池 总反应 xLi＋LiV3O8===Li1＋xV3O8 负极反应 正极反应 锂－铜 电池 总反应 2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－ 负极反应 正极反应 2、高铁电池 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。 3、镍氢电池 用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。 4、微生物燃料电池 微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。某微生物燃料电池的工作原理如图所示。 6.3.1化学反应速率 一、化学反应速率 1、意义：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量 2、表示方法：通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示 3、表达式：v＝或v＝ 式中：Δc为浓度的变化量，一般以mol·L－1为单位；Δt为时间，一般以s或min为单位 如：某反应的反应物浓度在5 min内由6 mol/L变成了2 mol/L，则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为 0.8_mol/(L·min) 4、单位：mol/(L·s)、mol/(L·min)、mol/(L·h) 5、适用范围：所有的化学反应 (主要是气体和溶液) 如：在一个体积为2 L的密闭容器中发生反应2SO2＋O22SO3，经过5 s后，测得SO3的物质的量为0.8 mol。填写下表： 有关反应物质 SO2 O2 SO3 物质的量浓度变化 0.4 mol·L－1 0.2 mol·L－1 0.4 mol·L－1 化学反应速率 0.08 mol·L－1·s－1 0.04 mol·L－1·s－1 0.08 mol·L－1·s－1 化学反应速率之比 2∶1∶2 提示： ①对于一个具体的化学反应，反应物和生成物的物质的量的变化是按化学方程式中化学计量数之比进行的，所以化学反应中各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比 对于反应aA＋bB===cC＋dD(A、B、C、D均不是固体或纯液体)： 则：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝a∶b∶c∶d ②在同一时间内的同一个化学反应里，虽然用不同物质表示的化学反应速率不一定相同，但它们表示的意义相同，即一种物质的化学反应速率就代表了整个化学反应的反应速率 ③表示化学反应速率时，必须指明具体的物质，因为同一化学反应，用不同的物质表示的反应速率，其数值可能不同。如：化学反应N2＋3H22NH3，用H2表示该反应的反应速率时应写成v(H2) ④浓度是指物质的量浓度而不是物质的量或质量分数 ⑤化学反应速率与时间和浓度有关，无论是用反应物浓度的减少还是用生成物浓度的增加来表示，都取正值 ⑥化学反应速率有瞬时速率和平均速率之分。由于在中学里研究的是一段时间内的化学反应，因此化学反应速率是指平均反应速率 ⑦在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变，即它们的物质的量浓度为常数，即Δc＝0(无意义)，所以不用固体或纯液体表示反应速率 二、“三段式”法在化学反应速率计算中的应用 例：在一定条件下，向2 L密闭容器中充入2 mol N2和4 mol H2发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，10 min时测定生成NH3 1 mol，则用N2、H2、NH3表示的平均反应速率分别为多少？ N2(g)　＋　3H2(g)　　2NH3(g) 起始 2 mol 4 mol 0 转化 0.5 mol 1.5 mol 1 mol 末 1.5 mol 2.5 mol 1 mol 在“三段式”中，转化的部分是按照化学计量系数进行反应的 v(N2)＝＝0.025 mol/(L·min) v(H2)＝＝0.075 mol/(L·min) v(NH3)＝＝0.05 mol/(L·min) 1、反应的转化率(α)：指已被转化的反应物的物质的量与其初始的物质的物质的量之比 N2的转化率＝，H2的转化率＝ 2、生成物的产率：指生成物的实际值与理论值(按照方程式计算的出来的)的比值 NH3的产率＝ 3、反应结束时各物质的浓度 c(N2)＝，c(H2)＝，c(NH3)＝ 4、反应结束时各物质的百分含量(气体的体积分数、物质的量分数、质量分数) N2的体积分数＝ H2的体积分数＝ NH3的体积分数＝ 5、恒温时，两种容器 恒温恒容 恒温恒压 恒温、恒容时： 恒温、恒压时： 一、影响化学反应速率的主要因素——内因 不同的化学反应，具有不同的反应速率，因此，参加反应的物质的本身性质是决定化学反应速率的主要因素 如：形状大小相同的铁、铝分别与等浓度的盐酸反应生成氢气的速率：铁小于铝 二、影响化学反应速率的外界因素——外因 1、浓度对化学反应速率的影响 (1)实验探究——硫代硫酸钠与硫酸的反应 实验过程 取两支大小相同的试管，分别加入2 mL 和 1 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液，向盛有1 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液的试管中加入1 mL 蒸馏水，摇匀。再同时向上述两支试管中加入2 mL 0.1mol/L H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢 化学方程式 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O 实验编号 加入0.1mol/L Na2S2O3溶液的体积/mL 加入水的体积/mL 加入0.1mol/L H2SO4溶液的体积/mL 出现浑浊的快慢 1 2 0 2 2 1 1 2 实验结论 (2)影响规律：当其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大化学反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应速率 提示： ①浓度对化学反应速率的影响只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率 ②固体物质的反应速率与接触面积有关，颗粒越细，表面积越大，反应速率就越快。块状固体可以通过研细来增大表面积，从而加快化学反应速率 ③对于离子反应，只有实际参加反应的各离子浓度发生变化，才会引起化学反应速率的改变 ④随着化学反应的进行，反应物的浓度会逐渐减小，因此一般反应速率也会逐渐减小 2、压强对化学反应速率的影响 (1)影响规律：对于气体反应，当其他条件不变时，增大压强，气体体积缩小，浓度增大，化学反应速率加快；减小压强，气体体积增大，浓度减小，化学反应速率减慢 (2)原因：对于气体来说，在一定温度下，一定质量的气体所占的体积与压强成反比 提示： ①压强对化学反应速率的影响只适用有气体参加的反应 ②压强对于反应速率的影响是通过对浓度的影响实现的，P增大→c浓度成比例增大，P减小→c浓度成比例减小 3、温度对化学反应速率的影响 (1)实验探究——硫代硫酸钠与硫酸的反应 实验过程 取两支大小相同的试管，各加入2 mL 0.1mol/L Na2S2O3溶液，分别放入盛有冷水和热水的两个烧杯中。再同时向上述两支试管中加入2 mL 0.1mol/L H2SO4溶液，振荡。观察、比较两支试管中溶液出现浑浊的快慢 化学方程式 Na2S2O3＋H2SO4===Na2SO4＋S↓＋SO2↑＋H2O 实验编号 加入0.1mol/L Na2S2O3溶液的体积/mL 加入0.1mol/L H2SO4溶液的体积/mL 水浴温度/℃ 出现浑浊的快慢 1 2 2 冷水 2 2 2 热水 实验结论 (2)影响规律：当其他条件不变时，升高温度，可以增大化学反应速率；降低温度，可以减小化学反应速率 提示： ①温度对反应速率的影响不受反应物聚集状态的限制，不论是吸热反应还是放热反应，升高温度都能增大化学反应速率，故不能认为升高温度只会增大吸热反应的反应速率，如：木炭燃烧是放热反应，温度越高，燃烧越快 ②实验测定，温度每升高10oC，化学反应速率通常增大到原来2～4倍 4、催化剂对化学反应速率的影响 (1)实验探究 实验过程 向三支大小相同的试管中各加入2 mL 10%H2O2溶液，再向其中的两支试管中分别加入少量MnO2粉末和2滴1mol/LFeCl3溶液。观察、比较三支试管中气泡出现的快慢 化学方程式 2H2O22H2O＋O2↑ 实验操作 实验现象 ①有少量气泡出现；②产生大量气泡；③产生大量气泡 实验结论 MnO2、FeCl3可以使H2O2分解的速率加快 (2)影响规律：当其他条件不变时，使用催化剂，化学反应速率增大 5、其他因素对化学反应速率的影响 (1)固体表面积：固体颗粒越小，其单位质量的表面积越大，与其他反应物的接触面积越大，化学反应速率越大。 (2)反应物状态：一般来说，配成溶液或反应物是气体，都能增大反应物之间的接触面积，有利于增大反应速率。 (3)形成原电池：可以增大氧化还原反应的反应速率。 (4)其它方法：光辐照、放射线辐照、超声波、电弧、强磁场、高速研磨，均是行之有效的改变化学反应速率的方法(块状) 三、“惰性”气体对化学反应速率的影响 1、惰性气体：化学反应速率中的“惰性气体”指的是不与反应物、生成物(体系中)任何成分发生化学反应的气体。如：向N2  +  3H22NH3充入CO2、He，其中CO2、He则称为惰性气体 2、惰性气体对化学反应速率的影响：以反应N2  +  3H22NH3为例 (1)恒温恒容时(T、V一定时) 恒温恒容 分析思路 充入惰性气体体系总压增大，但体积不变，即各物质的浓度不变，故反应速率不变 (1)恒温恒压时（T、P一定时） 恒温恒压 分析思路 充入惰性气体体积增大各反应物浓度减少反应速率减小 或充入惰性气体体系的分压减小，相当于减小压强，故反应速率减小 提示：对于压强的改变，只有引起反应体系中反应物浓度变化，才对反应速率产生影响。改变压强，其实是改变了反应物的浓度 6.3.3化学反应的限度　化学反应条件的控制 一、化学平衡的研究对象——可逆反应 1、可逆反应的定义：在同一条件下，正反应方向和逆反应方向均能同时进行的化学反应称为可逆反应 2、可逆反应的特点 (1)反应不能进行到底 (2)在一定条件下反应物与生成物同时存在 (3)正、逆反应方向同时进行 3、可逆反应的表示方法：可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“===”号 二、化学反应的限度 1、化学平衡的建立 (1)浓度对速率的影响的角度 对于可逆反应2SO2＋O22SO3，在一定温度下，将 2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)通入一定体积的密闭容器中 浓度 速率变化 v正、v逆关系 反应开始 反应物浓度最大 v正最大 v正＞v逆 生成物浓度为0 v逆为0 反应进行中 反应物浓度逐渐减小 v正逐渐减小 v正＞v逆 生成物浓度逐渐增大 v逆增大 反应一段时间(t1)后 反应物浓度不再改变 v正不变 v正＝v逆≠0 生成物浓度不再改变 v逆不变 (2)利用速率—时间(v­t)图像分析 2、化学平衡状态的概念：在一定条件下，当反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度都不再改变，达到一种表面静止的状态，称之为化学平衡状态，简称化学平衡 提示： ①化学平衡状态是可逆反应在一定条件下所能达到的或完成的最大限度，即该反应进行的限度。化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率 ②对于可逆反应来说，当处于化学平衡状态时，转化率、产率达到了最大限度 3、化学平衡状态的特征 (1)逆：化学平衡状态研究的对象是可逆反应 (2)等：平衡时，同一物质的正、逆反应速率相等，即：v正＝v逆≠0(实质) (3)动：平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 (4)定：平衡时，各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量全部恒定 (5)变：外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡移动 三、化学反应条件的控制 1、化学反应条件的控制 (1)目的 ①促进有利的化学反应，提高原料的利用率，加快反应速率 ②控制有害的化学反应，减小甚至消除有害物质的产生，控制副反应的发生 (2)基本措施 ①改变化学反应速率：改变反应物的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)、固体表面积以及催化剂的合理使用等 ②改变可逆反应进行的限度：改变可逆反应体系的温度、溶液中溶质的浓度、气体压强(或浓度)等 (3)考虑因素：控制反应条件的成本和实际可能性 2、提高煤的燃烧效率问题探究 (1)煤燃烧时，将煤块粉碎成煤粉的依据是与空气中O2的接触面积增大，煤粉燃烧更充分，反应速率加快；通入过量空气的依据是空气充足，煤粉燃烧充分，生成CO2，放出热量多，若空气不足，煤燃烧不完全，生成CO，产生热量减少，且会造成污染 (2)选择保温隔热且耐热的炉(灶)膛材料的主要目的是防止热量散失 (3)充分利用煤燃烧后的废气中的热量可采取的措施是将燃烧后的废气通过交换装置，供其他方面使用 3、提高燃料的燃烧效率的措施 (1)尽可能使燃料充分燃烧，提高能量的转化率。关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触，且空气要适当过量 (2)尽可能充分利用燃料燃烧所释放出的热能，提高热能的利用率 4、提高燃料的燃烧效率的意义在于节约能源、节省资源、减少污染 四、化学平衡状态的判断方法 可逆反应达到平衡状态时主要有以下两个特征：①v正＝v逆；②混合物中各组分的百分含量不变(除百分含量外其他在反应过程中变化的量，达到平衡后均不再发生变化，即“变化量”达“定量”)，以上两个特征可作为判断可逆反应达平衡的标志 1、直接标志 (1)正、逆反应速率相等 ①同种物质：v正＝v逆≠0，(同一种物质的生成速率等于消耗速率) ②不同种物质：＝ a.在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比 b.在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比 (2)各组分的浓度保持一定 ①各组分的浓度不随时间的改变而改变 ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变 2、间接判断依据：以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应 速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 提示：①对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等则一定处于平衡状态 ②对绝热密闭容器，温度保持不变则一定处于平衡状态 ③若反应中有固体或液体，平均相对分子质量一定、密度一定则一定处于平衡状态 五、“三段式”突破平衡转化率和物质百分含量的计算　 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 转化率：α(A)＝×100%，α(B)＝×100% 气体体积分数(物质的量分数)：φ(A)＝×100% φ(D)＝×100% 第 1 页 共 31 页 学科网（北京）股份有限公司 $$