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1、化学选修 4 化学反应与原理专题 1 化学反应与能量变化第一单元化学反应中的热效应一、化学反应的焓变1、反应热与焓变（1）反应热： 化学反应过程中，当反应物和生成物具有相同温度时，所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。（2）焓变( H)：在恒温、恒压条件下，化学反应过程中吸收或放出的热量称为化学反应的焓变。符号：H ，单位： kJ/mol 2、 放热反应和吸热反应：（1）放热反应： 在化学反应过程中，放出热量的反应称为放热反应（反应物的总能量大于生成物的总能量）（2） 吸热反应： 在化学反应过程中，吸收热量的反应称为吸热反应（反应物的总能量小于生成物的总能量）化学反应过程中的能量变化如图：放
2、热反应 H 为“”或H0 吸热反应 H 为“+”或H 0 ?HE（生成物的总能量）E（反应物的总能量）?HE（反应物的键能）E（生成物的键能）（3）常见的放热反应 ：1） 所有的燃烧反应2） 酸碱中和反应3） 大多数的化合反应4） 金属与酸的反应5） 生石灰和水反应 6） 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等常见的吸热反应： 1） 晶体 Ba(OH)28H2O 与 NH4Cl 2） 大多数的分解反应3）以 H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应 4 ）铵盐溶解等注意： 1）化学反应时放热反应还是吸热反应只取决于反应物和生成物总能量的相对大小，与反应条件（如点燃、加热、高温、光照等）和反应类型无关；2）
3、物质的溶解过程也伴随着能量变化：NaOH 固体溶于水明显放热；硝酸铵晶体溶于水明显吸热，NaCl溶于水热量变化不明显。3、化学反应过程中能量变化的本质原因：化学键断裂吸热化学键形成放热4、热化学方程式（1） 定义： 能够表示反应热的化学方程式叫做热化学方程式。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 39 页 - - - - - - - - - （2） 意义：既能表示化学反应过程中的物质变化，又能表示化学反应的热量变化。（3） 书写化学方程式注意要点: 1）热化学方
4、程式必须标出能量变化。2）热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态（g,l,s分别表示固态，液态，气态，水溶液中溶质用aq 表示）3）热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。4）热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数，不表示分子个数，表示对应物质的物质的量。5）各物质系数加倍， H加倍；反应逆向进行， H改变符号，数值不变。H的单位为 kJ/mol ，它并不是指 1mol 反应物或是生成物， 可以理解为“每摩尔反应”。如：2222H (g)+O (g)=2H O(l) H=-285.8KJmol-1 是指每摩尔反应“ 2molH2(g) 和 1molO2（g）完全反应生成
5、2molH2O(l) ”的焓变。5、总结：热化学方程式与普通化学方程式的比较热化学方程式普通化学方程式反应式2222H (g)+O (g)=2H O(l) H=-285.8KJmol-12222H +O2H O点燃方程式意义表示反应及反应的吸热放热仅表示反应化学计量数表示物质的量，可以是整数或分数可以表示物质的量或微粒个数，只能是整数，不能是分数H右端有表示能量变化的H没有此项反应条件不用标明反应条件、“”、“”等需 标 明 各 种 反 应 条 件如点燃，光照、高温等物质的状态必须标明反应物、 生成物的聚集状态，如 g，l，s不标明反应物、生成物的聚集状态二、反应热的测量与计算：1、中和热概述
6、：（1）定义： 在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应，生成1mol(l) 水时的反应热叫做中和热。（2）中和热的表示： H+(aq)+OH-(aq)=H2O (l) ；H=-57.3kJ mol。（3）要点1）条件：” 稀溶液 ” 一般是指酸、碱的物质的量浓度均小于或等于1 mol/L 的溶液，因为若酸、碱浓度较大，混合时会产生溶解热，而影响中和热的测定。2）反应物： （强）酸与（强）碱。中和热不包括离子在水溶液中的生成热、电解质电离的吸热所伴随的热效应。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -
7、 - - 第 2 页，共 39 页 - - - - - - - - - 3）中和热是以生成1mol 液态水所放出的热量来定义的，因此在书写中和热的热化学方程式时，就以生产1mol H2O为标准来配平其余物质的化学计量数。如表示稀 NaOH 和稀硫酸的中和反应的热化学方程式：2424211NaOH(aq)+H SO (aq)=Na SO (aq) +H O(l) H=-57.3KJ22mol-14）中和反应的实质是H+和 OH-化合生成 H20，若反应过程中有其他物质 （如沉淀等）生成，这部分反应热也不在中和热内。5）放出的热量： 57.3kJ/mol 2、 中和热的测量：（1）仪器：量热计。量
8、热计由内、外两个筒组成，外筒的外壁盖有保温层，盖上有温度计和搅拌器。或者：大烧杯（ 500 mL）、小烧杯（ 100 mL）、温度计、量筒（ 50 mL）两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板（中心有两个小孔）、环形玻璃搅拌棒。试剂： 0.50 mol/L 盐酸、 0.55 mol/L NaOH 溶液。（2） 实验原理： 测定含 x mol HCl 的稀盐酸与含 x mol NaOH的稀 NaOH 溶液混合后放出的热量为Q kJ，则QHx kJ mol-1 （3） 实验步骤：1）在大烧杯底部垫泡沫塑料（或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条
9、），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如下图所示。2）用一个量筒量取50 mL 0.50 mol/L 盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。3）用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH 溶液，并用温度计测量NaOH 溶液的温度，记入下表。4）把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中，并把量筒中的NaOH 溶液一次倒入小烧杯（注意不要洒到外面）。用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。5）重复实验两次，取测量所得数据的平均值
10、作为计算依据。（4）常见问题：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 39 页 - - - - - - - - - 1）教材有注， “ 为了保证 0.50mol L 的盐酸完全被中和，采用0.55mol LNaOH溶液，使碱稍稍过量 ” ，那可不可以用 0.50mol LNaOH 与 0.55mol LHCl，让酸稍稍过量呢 ? 答案：不是 “ 可以与不可以 ” 而是“ 不宜” 。原因是稀盐酸比较稳定，取50mL、0.50mol LHCl，它的物质的量就是0.02
11、5mol ，而 NaOH 溶液极易吸收空气中的CO2，如果恰好取 50mL、0.50mol LNaOH，就很难保证有 0.025molNaOH 参与反应去中和 0.025mol 的 HCl。2） 为了确保 NaOH 稍稍过量，可不可以取体积稍稍过的0.50mol LNaOH 溶液呢 ? 回答：可以的。比如“ 量取 51mL(或 52mL)0.50molLNaOH 溶液” 。 只是(m1+m2)再不是 100g，而是 101g 或 102g。3）强酸与弱碱，强碱与弱酸的中和反应热值如何估计? 鉴于弱酸、弱碱在水溶液中只能部分电离，因此，当强酸与弱碱、强碱与弱酸发生中和反应时同时还有弱碱和弱酸的不
12、断电离(吸收热量，即电离热 )。 所以，总的热效应比强酸强碱中和时的热效应值(57.3KJ/mol) 要小一些。4）测定酸碱中和热为什么要用稀溶液？答：中和热是酸碱在稀溶液中发生中和反应生成lmol 水时所放出的热量，为什么要指明在稀溶液中呢？因为如果在浓溶液中， 即使是强酸或强碱， 由于得不到足够的水分子， 因此也不能完全电离为自由移动的离子。 在中和反应过程中会伴随着酸或碱的电离及离子的水化， 电离要吸收热量， 离子的水化要放出热量， 不同浓度时这个热量就不同，所以中和热的值就不同，这样就没有一个统一标准了。5）为什么强酸强碱的中和热是相同的？答：在稀溶液中，强酸和强碱完全电离，所以它们的
13、反应就是H+与 OH-结合成 H2O 的反应，每生成 lmol 水放出的热量（中和热）是相同的，均为573 kJmol。6）为什么弱酸、弱碱参加的中和反应的中和热小于573 kJmol？答：弱酸、弱碱在水溶液中不能完全电离，存在着电离平衡。弱酸或弱碱参与中和反应的同时，伴随着电离，电离过程要吸收热量，此热量就要由H+ 与OH-结合成水分子放出的热量来抵偿，所以总的来说中和热小于573 kJ/mol 。7）是什么原因使中和热测定结果往往偏低？答：按照课本中所示装置进行中和热测定，往往所测结果偏低， 造成如此现象的主要原因有：（1）仪器保温性能差。课本中用大小烧杯间的碎纸片来隔热保温，其效果当然不
14、好，免不了热量散失，所以结果偏低，这是主要原因；（2）实验中忽略了小烧杯、温度计所吸收的热量，因此也使结果偏低；（3）计算中假定溶液比热容为418 J（g ），密度为 1gcm3，实际上这是水的比热容和密度， 酸碱溶液的比热容、 密度均较此数大， 所以也使结果偏低。8）为何说保温效果差是造成中和热测定值偏低的主要原因？答：实验中温度升高得不多， 所以烧杯、玻璃棒吸收的热量甚小， 影响不大；而酸、碱溶液是稀溶液，实际密度对比热容与水相差甚微；所以此影响更微弱。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -
15、 - - - - 第 4 页，共 39 页 - - - - - - - - - 因此说，结果偏低的主要原因是保温性能差，若能改进装置， 比如用保温杯代替烧杯，使保温性能良好，就更能接近理论值。9）离子方程式 H+OH-=H2O 代表了酸碱中和反应的实质， 能否用此代表所有中和反应的离子方程式？答：离子方程式书写要求 “ 将难电离或难溶的物质以及气体等用化学式表示” ，所以弱酸、弱碱参与中和反应时应以分子的形式保留。例如，醋酸和氢氧化钠的离子方程式就应当写为：HAC+OH-=Ac-+H2O 只有可溶性强酸强碱的离子方程式才可能如此表示。10）为什么中和热测定中要用稍过量的碱？能不能用过量的酸？答
16、：这是为了保证碱（或酸）能够完全被中和。H+与 OH-相互接触碰撞才能发生反应，如果用等量的酸、碱，随着反应的进行，H+与 OH-相互碰撞接触的机会越来越少，越来越困难，可能有一部分H+与 OH-就不能反应，而在一种微粒过量的情况下，则大大增加了另一种微粒完全反应的机会。不能用过量的酸，因为碱中含有杂质碳酸钠，酸过量就会有酸与碳酸盐反应导致中和热测定不准11）为什么 要用环形玻璃棒搅拌？若用铁丝取代环行玻璃棒会不会有影响？答 为了使反应充分若用铁丝取代环行玻璃棒会使铁与酸反应放出热量而且铁丝传热快，使测量值偏低。3、盖斯定律 内容： 化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）
17、有关，而与具体反应进行的途径无关，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成的反应热是相同的。三、能源的充分利用1、标准燃烧热和热值（1）标准燃烧热概念 ：在 101 kPa 时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。燃烧热的单位用kJ/mol 表示。注意以下几点：研究条件： 101 kPa 反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。燃烧物的物质的量： 1 mol 研究内容：放出的热量。（HHg2+Fe3+Cu2+(稀 HNO3电离的 NO3-)H+（指酸电离的 ) Pb2+Sn2+ Fe2+Zn2 +Al3+Mg2+Na+Ca2+K+如 Zn、Cu
18、、稀 H2SO4组成的原电池： 2H+ + 2e- =H2如 Zn、Cu 、CuSO4组成的原电池： Cu2+ + 2e- =Cu 如 Fe、Cu 、稀 HNO3组成的原电池： NO3-+4H+3e-=NO +2H2O 负极金属与电解质溶液不发生反应：在正极上被还原的物质一般是溶解在电解质溶液中的O2. 如铁、铜、氢氧化钠溶液组成的原电池：O2 + 4e- +2H2O =4OH-（3）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。（4）特殊情况：下列情况并不是较活泼金属做负极： Mg、Al、稀 H2SO4组成的原电池：负极（ Al）反应： 2Al-6e- + 8OH- = 2AlO2- +
19、4H2O 正极（ Mg ）反应： 6H+ + 6e- =3H2 Fe（或 Al ） 、Cu、浓 HNO3 组成的原电池：负极（ Cu ）反应： Cu 2e- = Cu2+正极（ Fe或 Al）反应： 2NO3- + 4H+ + 2e- =2NO2+ 2H2O Mg、Al 、NaOH 溶液组成的原电池：由于 Mg与 NaOH 溶液不反应，而Al 能与 NaOH 溶液反应，故 Al 为负极，Mg为正极。负极（ Al）反应： 2Al 6e-8OH-=2AlO2-4H2O 正极（ Mg ）反应： 6H+6e-=3H2总反应式： 2Al2OH-4H2O=2AlO2-3H2名师资料总结 - - -精品资料
20、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 39 页 - - - - - - - - - 备注：类似的还有Zn也与 NaOH 会反应， Si、S、P等也会与 NaOH 反应，所以如果 Mg 、Zn、NaOH 组成的原电池， Zn 是负极； Si 、Fe、NaOH 组成的原电池， Si 是负极。例： 有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序， 两人均使用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol/L 的 H2SO4 溶液中，乙同学将电极放入 6 mol/L 的 NaOH 溶液中，如右
21、图所示。下列关于电极的判断正确的是( ) A甲中镁作负极，乙中镁作负极B甲中镁作负极，乙中铝作负极C甲中铝作正极，乙中铝作正极D甲中镁作正极，乙中铝作正极解析：选 B。甲中在酸性溶液中金属镁较金属铝容易失去电子，所以甲中金属镁作为原电池的负极； 而乙中在碱性溶液中金属铝较金属镁更容易失去电子，所以乙中金属铝作为原电池的负极。8、如何设计化学电池：例如：以 2FeCl3Cu=2FeCl2 CuCl2为依据，设计一个原电池。(1) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式：负极：Cu2e=Cu2 正极： 2Fe3 2e=2Fe2 (2) 确定电极材料如发
22、生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如 Pt、碳棒 ) 作负极。发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼。本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。(3) 确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。如本例中可用FeCl3 溶液作电解液。(4) 构成闭合电路。特别提醒： 设计原电池时， 若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水作电解质，但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般的强酸。如燃料电池，水中一般要加入 KOH 或 H2SO4 。9、常见原电池方程式：（1）Cu H2SO4 Zn原电池正极：2H+ + 2e- H
23、2 负极：Zn - 2e- Zn2+ 总反应式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 （2）Cu FeCl3C原电池正极：2Fe3+ + 2e- 2Fe2+ 负极：Cu - 2e- Cu2+总反应式：2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+（3）钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀正极： O2 + 2H2O + 4e- 4OH - 负极： 2Fe - 4e- 2Fe2+ 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 39 页 - - - - - - - - -
24、 总反应式： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe （OH)2 （4）氢氧燃料电池（中性介质）正极： O2 + 2H2O + 4e- 4OH - 负极： 2H2 - 4e- 4H+ 总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O （5）氢氧燃料电池（酸性介质）正极： O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 负极： 2H2 - 4e- 4H+ 总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O （6）氢氧燃料电池（碱性介质）正极： O2 + 2H2O + 4e- 4OH - 负极： 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O 总反应式： 2H2 + O2 = 2H2O （7）铅蓄电池（放电）正极(Pb
25、O2) ：PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ PbSO4 + 2H2O 负极(Pb) ：Pb- 2e-+ (SO4)2- PbSO4 总反应式： Pb+PbO2+4H+ 2(SO4)2- = 2PbSO4 + 2H2O （8）AlNaOH Mg原电池正极： 6H2O + 6e- 3H2 + 6OH - 负极： 2Al - 6e- + 8OH- 2AlO2 - + 4H2O 总反应式： 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- + 3H2 （9）CH4 燃料电池 (碱性介质 ) 正极： 2O2 + 4H2O + 8e- 8OH - 负极： CH4 -8e- + 10OH- (CO3
26、)2 - + 7H2O 总反应式： CH4 + 2O2 + 2OH- = (CO3)2- + 3H2O （10）熔融碳酸盐燃料电池（Li2CO3 和 Na2CO3熔融盐作电解液，CO 作燃料）：正极： O2 + 2CO2 + 4e- 2(CO3)2 - (持续补充CO2 气体 ) 负极： 2CO + 2(CO3)2- - 4e- 4CO2 总反应式： 2CO + O2 = 2CO2 （11）银锌纽扣电池(碱性介质 ) 正极(Ag2O) ：Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH - 负极(Zn) ：Zn + 2OH- -2e- ZnO + H2O 总反应式： Zn + Ag2O =
27、 ZnO + 2Ag 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 39 页 - - - - - - - - - 三、电解池1、电解原理（1） 电解概念： 电流(外加直流电 )通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的 )的过程叫点解。点解过程吧电脑转化为化学能。（2） 电解池：1）定义： 把电能转化为化学能的装置，也叫电解槽2）电解池的组成条件：A与电源相连的两个电极；B两个电极插入电解质溶液（或熔融的电解质）中；C形成闭合电路。3）放电： 当离子
28、到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程4）电子流向：（电源）负极（电解池）阴极（离子定向运动）电解质溶液（电解池）阳极（电源）正极5）电极名称及反应：阳极：与直流电源的正极 相连的电极，发生氧化反应阴极：与直流电源的负极 相连的电极，发生还原 反应隋性电极只导电 , 不参与氧化还原反应 (C/Pt/Au) 活性电极既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)6）工作原理：点解的过程是（前提是阳极为惰性电极）电解质溶液（或熔融电解质）中的阴、阳离子在电流的作用下发生定向移动，在阳极和阴极分别被氧化和被还原生成新物质的过程。7）电解 CuCl2溶液的电极反应：阳极： 2Cl- -2e-=Cl
29、2 (氧化) 阴极： Cu2+2e-=Cu( 还原) 总反应式： CuCl2 =Cu+Cl2（3） 电解时电极产物的判断：1） 阳极产物的判断：A 阳极是活性电极：阳极是 金属活动顺序表中Ag或 Ag前面的金属，则 电极本身失去电子 ，电极溶解。B阳极是惰性电极（ Pt、Au、石墨）：阳极是惰性电极，则是电解质溶液中的阴离子失去电子 ，阳极产物要根据阴离子放电顺序来判断：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子 )F-(SO32-/MnO4-OH-) 2） 阴极产物的判断：阴极本身不参与电极反应，阴极是电解质溶液中的阳离子得到电子放电，阳离子放电顺序为：Ag+Hg2+Fe
30、3+Cu2+(稀HNO3电 离 的NO3-)H+（ 指 酸 电 离 的 ) Pb2+Sn2+ 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 39 页 - - - - - - - - - Fe2+Zn2+Al3+ Mg2+Na+Ca2+K+ （4） 电解中电极附近溶液pH 值的变化：1）电极区域 A 阴极 H+放电产生 H2，阴极区域 pH变大。 B阳极 OH-放电产生 O2，阳极区域 pH变小。2）电解质溶液中： A电解过程中 , 既产生 H2, 又产生 O2, 则原
31、溶液呈酸性的pH变小, 原溶液呈碱性的 pH变大, 原溶液呈中性的pH不变（浓度变大）。 B 电解过程中 , 无 H2和 O2产生, pH 几乎不变。但象 CuCl2变大C电解过程中 , 只产生 H2, pH 变大。D电解过程中 , 只产生 O2, pH 变小。（5） 惰性电极电解电解质水溶液的规律电解质分类：1）电解水型： 含氧酸（ H2SO4、HNO3等），强碱（ NaOH 、KOH等），活泼金属含氧酸盐（ Na2SO4、KNO3等）2）电解电解质型： 无氧酸（ HCl、HBr 等，但 HF 除外），不活泼金属的无氧酸盐（ CuCl2等，氟化物除外）3）放氢生碱型： 活泼金属的无氧酸盐（如
32、NaCl、KBr等，但氟化物除外）4）放氧生酸型： 不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO等）类型实例电极反应电 解对象电解质浓度pH 电解质溶液复原分解电解质型HCl 阴极： 2H+2e-=H2阳极 : 2Cl- - 2e-=Cl2总反应式： 2HCl电解电解H2+ Cl2电 解质减小增大通 HCl气体CuCl2阴极： Cu2+2e-=Cu 阳极 : 2Cl-2e-=Cl2总反应式： CuCl2电解Cu+ Cl2不变加 CuCl2粉末放H2生成碱型NaCl阴极 : 2H+2e-=H2阳极 : 2Cl- -2e-=Cl2总反应式：222NaCl+2H O2NaOH+H电解+ Cl2电 解
33、质 和水生成新电解质增大通 HCl气体放氧生酸型CuSO4阴极 : 2 Cu2+4e-=2Cu 阳极 : 4OH- - 4e-=2H2O+O2总反应式：2CuSO4+2H2O电解2Cu+H2SO4+ O2电 解质 和水生成新电解质减小氧化铜电解水型NaOH 阴极 : 4H+4e-=2H2阳极 : 4OH- - 4e-=2H2O+O2总反应式：222H O2H电解+ O2水增大增大水H2SO4减小Na2SO4不变名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 39 页 -
34、 - - - - - - - - 2、电解原理的应用（1） 电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气（氯碱工业）电极反应见上表。（2） 电镀： 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法1）电极、电解质溶液的选择：阳极：镀层金属，失去电子，成为离子进入溶液M ne = M n+阴极：待镀金属（镀件）：溶液中的金属离子得到电子，成为金属原子，附着在金属表面： M n+ + ne = M 电解质溶液 ：含有镀层金属离子的溶液做电镀液2）镀铜反应原理：阳极(纯铜)：Cu-2e-=Cu2+，阴极 (镀件)：Cu2+2e-=Cu，电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液3）铜的精炼阳极：粗铜；
35、阴极：纯铜；电解质溶液：硫酸铜（3） 电冶金1） 、电冶金： 使矿石中的金属阳离子获得电子，从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属，如钾、钠、镁、钙、铝2） 、电解熔融氯化钠：通电前，氯化钠高温下熔融：NaCl = Na + + Cl通直流电后：阳极： 2Na+ + 2e = 2Na 阴极： 2Cl 2e= Cl2总反应式：22NaCl()2Na+Cl点解熔融22NaCl()2Na+Cl点解熔融（4 ）规律总结：原电池、电解池、电镀池的判断规律1）若无外接电源，又具备组成原电池的三个条件。有活泼性不同的两个电极；两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里；较活泼金属与电解质溶液能发生氧化
36、还原反应（有时是与水电离产生的H+ 作用） ，只要同时具备这三个条件即为原电池。2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池；当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时，则为电镀池。（）若多个单池相互串联，又有外接电源时，则与电源相连接的装置为电解池成电镀池。若无外接电源时，先选较活泼金属电极为原电池的负极（电子输出极） ，有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。原电池，电解池，电镀池的比较性质类别原电池电解池电镀池装置定义将化学能转变成电能将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -
37、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 39 页 - - - - - - - - - （装置特点）的装置无外接电源有外接电源表面镀上一侧层其他金属有外接电源反应特征自发反应非自发反应非自发反应装置特征无电源，两级材料不同有电源，两级材料可同可不同有电源形成条件活动性不同的两极电解质溶液形成闭合回路两电极连接直流电源两电极插入电解质溶液形成闭合回路1 镀层金属接电源正极，待镀金属接负极；2 电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（能导电非金属）阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连名称同电解， 但
38、有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件电极反应负极：氧化反应，金属失去电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子（吸氧腐蚀）阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失去电子，或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得到电子阳极：金属电极失去电子阴极：电镀液中阳离子得到电子电子流向负极正极电源负极阴极电源正极阳极同电解池溶液中带电粒子的移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池联系在两极上都发生氧化反应和还原反应原电池与电解池的极的得失电子联系图：阳极(失) e- 正极（得）e- 负极（失）e- 阴极（得）第三单元金属的腐蚀和防护一、金属的电化学腐蚀1
39、、概念： 金属腐蚀是指金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。本质： 都是金属原子失去 电子而被氧化生成金属阳离子的过程2、金属腐蚀的类型：电化学腐蚀化学腐蚀定义不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。金属与其他物质直接接触发生氧化还原而引起的腐蚀条件不纯金属或合金与电解质溶液接触金属与非电解质直接接触现象有微弱的电流产生无电流产生本质较活泼的金属被氧化的过程金属被氧化的过程实例钢铁在潮湿的空气中被腐蚀金属与 Cl2、O2等物质直接反应关系化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更加普遍，危害更严重名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载
40、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 39 页 - - - - - - - - - 3、钢铁电化学腐蚀的分类：（1）析氢腐蚀 腐蚀过程中不断有氢气放出条件： 潮湿空气中形成的水膜 ,酸性较强 （水膜中溶解有CO2、SO2、H2S 等气体）电极反应： 负极: Fe 2e- = Fe2+正极: 2H+ + 2e- = H2 总式： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 （2）吸氧腐蚀 反应过程吸收氧气条件： 中性或碱性或弱酸性溶液电极反应： 负极: 2Fe 4e- = 2Fe2+正极: O2+4e-
41、+2H2O = 4OH- 总式： 2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2离子方程式： Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 生成的 Fe(OH)2被空气中的 O2氧化，生成Fe(OH)3：Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3x H2O（铁锈主要成分） 规律总结：金属腐蚀快慢的规律： 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法牺牲负极的正极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀二、金属的电化学防护1
42、、利用原电池原理进行金属的电化学防护（1） 、牺牲阳极的阴极保护法原理：原电池反应中，负极被腐蚀，正极不变化应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护（2） 、外加电流的阴极保护法原理：通电，使钢铁设备上积累大量电子，使金属原电池反应产生的电流不能输送，从而防止金属被腐蚀应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极， 均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应。2、改变金属结构：把金属制成防腐的合金3、把金属与腐蚀性试剂隔开：电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等专题 2 化学反应速
43、率和化学平衡第一单元化学反应速率名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 39 页 - - - - - - - - - 一、化学反应速率的表示方法1、 化学反应速率（ v）（1）定义： 用来衡量化学反应的快慢，单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化量。（2）表示方法 ：单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示（3） 计算公式 ：v=c/t（v：平均速率， c：浓度变化， t：时间）单位：mol/（Ls）或mol/ （Lmin） 或mol/ （Lh）2、
44、有关化学反应速率注意以下几个问题： 物质浓度常采用物质的量浓度，以mol/L 为单位。 化学反应速率可用反应体系中某一种反应物或生成物浓度的变化来表示，一般是以最容易测定的一种物质表示之，且应标明是什么物质的反应速率。一般说在反应过程中都不是等速进行的，因此某一时间内的反应速率实际上是这一段时间内的平均速率，而不是在某一时刻的瞬时速率。化学反应速率都为正值，没有负值。用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。对于有纯液体或固体参加的反应一般不用纯液体或固体的浓度变化表示化学反应速率。3、用不同物质表示的同一反应的反应速率的关系：用不同的物质
45、表示同一反应的反应速率时其数值可能不同，但表达的意义是相同的，各物质表示的反应速率的数值有相互关系，彼此可以根据化学方程式中的各化学计量数进行换算：对于反应)()()()(gqDgpcgnBgmA来说，则有qVpVnVmVDCBA。即各物质的反应速率之比等于方程式中的系数比：(A): (B):(C): (D)=:vvvvm np q= () :( ) :():()c Ac Bc Cc D=():():():()n An Bn Cn D二、影响化学反应速率的因素1、分子间的有效碰撞（1）化学反应的过程 ：是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程，即反应物分子（或离子）间的化学键断裂、生成物
46、分子中化学键形成的过程。（2）发生化学反应的先决条件：反应物分子（或离子）间的相互碰撞。但并不是所有反应物分子间的每次碰撞都发生化学反应。（3）有效碰撞理论 ：能够发生化学反应的碰撞。是发生化学反应的充分条件。（4）活化分子 ：能够发生有效碰撞的分子。活化分子能量高。（5）活化能： 活化分子多出的那部分能量（或普通分子转化成活化分子所需的最低能量）。（6）活化能与化学反应关系：在一定条件下，活化分子所占的百分数是固定不变的。活化分子的百分数越大， 单位体积内活化分子数就越多，单位时间内有效碰撞的次数就越多，化学反应速率就越快。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - -
47、 - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 39 页 - - - - - - - - - 一般来说，活化能低，反应速率快。2、影响化学反应速率的因素：（1）决定因素（内因）：反应物的性质（决定因素）（2）条件因素（外因）：反应所处的条件：浓度、压强、温度、催化剂、固体颗粒大小等。 浓度对化学反应速率的影响：本质原因： 反应物浓度增大， 单位体积内活化分子数增多， 有效碰撞的频率增加，反应速率增大。1）在其他条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。2）此规律只适用于气体或溶液的反应，对于
48、纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量一般不会改变化学反应速率。3）一般来说，固体反应物表面积越大，反应速率越大，固体反应物表面积越小，反应速率越小。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。5）用有效碰撞理论解释浓度对反应速率的影响：在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子在反应物分子中所占的百分数是一定的，因此，单位体积内活化分子的数目与反应物浓度成正比。增大浓度，单位体积内的活化分子数目最多，单位时间内的有效碰撞次数最多，化学反应速率增大。 压强对反应速率的影响：1）规律： 对于气体反应来说，其它条件不变时，有气体参加的反应中
49、，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。2）恒温时：压强增大体积缩小浓度增大单位体积内n 活有效名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 39 页 - - - - - - - - - 碰撞反应速率加快3）恒容时：A、充入气体反应物 反应物浓度增大总压增大反应速率增大； B、冲入“惰性气体”（如He 、N2等）引起总压增大，但各反应物的分压不变，各物质的浓度不变反应速率不变4）恒压时：冲入“惰性气体”（如He等）引起体积增大，各反应物浓度减少反应速率减慢。
50、5）用有效碰撞理论解释：对于有气体参加的反应， 当温度一定时， 活化分子在反应物分子中所占的百分数一定。增大压强，即缩小体积，单位体积内的活化分子数增多，活化分子碰撞几率增多，反应速率加快。 温度对反应速率的影响：1）规律： 其他条件不变，温度升高，反应速率加快备注： A、温度对反应速率影响的规律，对吸热反应，放热反应都适用。 B、反应若是可逆反应，升高温度，正、逆反应速率都加快，降低温度，正、逆反应速率都减小。2）用有效碰撞理论解释：在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，增大了活化分子的百分数，使有效碰撞次数增多，反应速率加大。此外，温度升高会