鲁科版化学反应原理 知识点总结文档格式.docx

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燃烧热以可燃物1mol为标准，且燃烧生成稳定的化合物；

中和热以生成1mol水为标准。

能源

新能源的开发与利用,日益成为社会关注的焦点,因此,以新型能源开发与利用为背景材料，考查热化学方程式的书写及求算反应热，已成为高考命题的热点。

关于能源问题，应了解下面的几个问题：

（1）能源的分类：

常规能源（可再生能源，如水等，非再生能源，如煤、石油、天然气等）；

新能源（可再生能源，如太阳能、风能、生物能；

非再生能源，如核聚变燃料）

（2）能源的开发；

①太阳能：

每年辐射到地球表面的能量为5×

1019kJ，相当于目前全世界能量消耗的1.3万倍。

②生物能：

将生物转化为可燃性的液态或气态化合物，再利用燃烧放热。

③风能：

利用风力进行发电、提水、扬帆助航等技术，风能是一种可再生的干净能源。

④地球能、海洋能。

四、反应热的求算

1．由盖斯定律：

化学反应不管是一步完成还是分步完成，其反应热总是相同的。

也就是说，化学反应热只与反应的始态和终态有关，而与具体反应的途径无关。

2．反应热的数值等于E（形成新键释放的总能量）与E（断键所吸收的总能量）之差，放热反应△H的符号为“—”，吸热反应△H的符号为“+”。

（1）运用盖斯定律的技巧：

参照目标热化学方程式设计合理的反应途径，对原热化学方程式进行恰当“变形”（反写、乘除某一个数），然后方程式之间进行“加减”，从而得出求算新热化学方程式反应热△H的关系式。

（2）具体方法：

①热化学方程式乘以某一个数时，反应热也必须乘上该数；

②热化学方程式“加减”时，同种物质之间可相“加减”，反应热也随之“加减”；

③将一个热化学方程式颠倒时，H的“+”“—”号也随之改变，但数值不变。

（4）注意1molH2、O2、、P4分别含有1molH－H、1molO=O、6molP－P，1molH2O中含有2molO—H，1molNH3含有3molN－H，1molCH4含有4molC－H。

1.2电能转化为化学能——电解

一、电解原理

1、电解池：

把电能转化为化学能的装置，也叫电解槽

2、电解：

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

3、放电：

当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程

4、电子流向：

电解池中电子由电源负极流向阴极，被向阴极移动的某种阳离子获得，而向阳极移动的某种阴离子或阳极本身在阳极上失电子，电子流向电源正极。

5、电极名称及反应：

（1）阳极：

与电源正极相连的电极，是发生氧化反应；

若惰性材料（石墨、Pt、Au）作阳极，失电子的是溶液中的阴离子；

若为活性金属电极（Pt、Au除外），失电子的是电极本身，表现为金属溶解。

（2）阴极：

是与电源负极相连的电极，电极本身不参与反应；

溶液

中的阳离子在阴极上得电子，发生还原反应。

6、

电解CuCl2溶液的电极反应：

阳极：

2Cl--2e-=Cl2↑（氧化）

阴极：

Cu2++2e-=Cu（还原）

总反应式：

CuCl2=Cu+Cl2↑

电解NaCl溶液的电极反应：

2Na1++2e-=2Na（还原）

2NaCl=2Na+Cl2↑

7、电解本质：

电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程

☆规律总结：

电解反应离子方程式书写：

放电顺序：

阳离子放电顺序

Ag+>

Hg2+>

Fe3+>

Cu2+>

H+（指酸电离的）>

Pb2+>

Sn2+>

Fe2+>

Zn2+>

Al3+>

Mg2+>

Na+>

Ca2+>

K+

阴离子的放电顺序

是惰性电极时：

S2->

I->

Br->

Cl->

OH->

NO3->

SO42-（等含氧酸根离子）>

F-（SO32-/MnO4->

OH-）

是活性电极时：

电极本身溶解放电⒊离子的放电顺序：

主要取决于离子本身的性质，也与溶液浓度、温度、电极材料等有关。

注意先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极（Fe、Cu）等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；

若为惰性材料，则根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。

电解质水溶液电解产物的规律

上述四种类型电解质分类：

（1）电解水型：

含氧酸，强碱，活泼金属含氧酸盐

（2）电解电解质型：

无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）

（3）放氢生碱型：

活泼金属的无氧酸盐

（4）放氧生酸型：

不活泼金属的含氧酸盐

二、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：

2Cl--2e-=Cl2↑

2H—+2e—==H2↑总反应：

2NaCl+2H2O电解＝2NaOH+H2↑+Cl2↑

2．电镀：

待镀金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，

阳极反应：

M–ne－=Mn+（进入溶液），阴极反应Mn++ne－=M（在镀件上沉积金属）。

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．电解精炼铜：

以粗铜为阳极，精铜为阴极，含铜离子的溶液作电解质溶液。

电解时发生如下反应：

阳极（粗

铜）：

Cu－2e－=Cu2+；

阴极（纯铜）：

Cu2++2e－=Cu。

4．电冶金：

Mg、Al的制取，如，电解熔融NaCl制金属Na：

2NaCl（熔融）=2Na+Cl2↑

第三节化学能转化为电能---电池

一 

、原电池的工作原理

1．将化学能转变为电能的装置叫做原电池，它的原理是将氧化还原反应中还原剂失去的电子经过导线传给氧化剂，使氧化还原反应分别在两极上进行。

2．原电池的形成条件：

（如下图所示）

（1）活泼性不同的两种电极材料

（2）电解质溶液

（3）构成闭合电路（用导线连接或直接接触）

（4）自发进行的氧化还原反应

构成原电池的四个条件是相互联系的，电极不一定参加反应，电极材料不一定都是金属，但应为导体，

电解质溶液应合理的选取。

3、电子流向：

外电路：

负极——导线——正极

内电路：

盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正

4．判断原电池正负极常用的方法

负极：

一般为较活泼金属，发生氧化反应；

是电子流出的一极，电流流入的一极；

或阴离子定向移动极；

往往表现溶解。

正极：

一般为较不活泼金属，能导电的非金属；

发生还原反应；

电子流入一极，电流流出一极；

或阳离子定向移向极；

往往表现为有气泡冒出或固体析出。

5．原电池电极反应式书写技巧

（1）根据给出的化学方程式或题意，确定原电池的正、负极，弄清正、负极上发生反应的具体物质

（2）弱电解质、气体、难溶物均用化学式表示，其余以离子符号表示，写电极反应式时，要遵循质量守恒、元素守恒定律及正负极得失电子数相等的规律，一般用“=”而不用“→”

（3）注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意或化学方程式加以确定

（4）正负电极反应式相加得到原电池的总反应式，通常用总反应式减去较易写的电极反应式，从而得到较难写的电极反应式。

二、原电池原理的应用

（1）设计原电池（这是近几年高考的命题热点）

（2）加快了化学反应速率：

形成原电池后，氧化还原反应分别在两极进行，使反应速率增大，例如：

实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气；

在锌与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快

（3）进行金属活动性强弱的比较

（4）电化学保护法：

即金属作为原电池的正极而受到保护，如在铁器表面镀锌

（5）从理论上解释钢铁腐蚀的主要原因

三、化学电源

1．化学电源分类

一次电池

放电时——原电池反应

二次电池（可充电电池）

充电时——电解池反应

燃料电池

充电电池是指既能将化学能转变成电能（即放电），又能将电能转变成化学能（充电）的一类特殊的电池。

充电、放电的反应不能理解为可逆反应（因充电、放电的条件不同）。

2、锌锰干电池（一次电池）

（1）酸性锌锰干电池

A、结构：

负极为包裹电解质氯化铵和氯化锌的锌壳、正极为石墨电极

B、反应原理

Zn－2e－→Zn2+正极：

2NH4++2e-→2NH3+H2

总方程式：

Zn+2NH4Cl=ZnCl2+2NH3+H2

C、缺点：

新电池会发生自放电而使存放时间缩短、放电后电压下降较快等。

（2）碱性锌锰干电池

A、优点：

克服了酸性锌锰干电池的缺点

B、结构：

负极为锌粉、正极为石墨，正负极混在电解质中

C、反应原理：

Zn+2OH—－2e－→ZnO+H2O

MnO2+2H2O+2e—→Mn（OH）2+2OH—

Zn+MnO2+2H2O=ZnO+Mn（OH）2

3、铅蓄电池（二次电池）

放电时：

Pb+SO42—－2e－→PbSO4

PbO2+4H++SO42—+2e—→PbSO4+2H2O

Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O

充电时：

阴极（电池的负极）：

PbSO4+2e—→Pb+SO42—燃料电池

阳极（电池的正极）：

PbSO4+2H2O－2e－→PbO2+4H+SO42—

2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4

4燃料电池

（1）常见的燃料电池注意：

电解质溶液对反应的影响

A、氢氧燃料电池

碱性电解液：

2H2+4OH—+—4e—→4H2O负极：

O2+2H2O+4e—→4OH—

酸性电解液：

2H2—4e—→4H+负极：

O2+4H++4e—→2H2O

中性电解液：

另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。

电极反应式为：

CH4＋10OH－－8e＝CO3-＋7H2O；

4H2O＋2O2＋8e＝8OH-。

电池总反应式为：

CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O

（2）．书写燃料电池电极反应式时应注意如下几点：

（1）电池的负极一定是可燃性气体，失电子，发生氧化反应；

电池的正极一定是助燃气体，得电子，发生还原反应。

（2）写电极反应时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应中出现的离子相对应，碱性电解质时，电极反应式不能出现H+；

酸性电解质时，电极反应式不能出现OH－。

（3）可由正负两极的电极反应式相叠加得到总电极反应式，但要注意是在得失电子守恒前提下；

电极反应要注意是燃料反应和燃料产物与电解质溶液反应的相叠加的反应式。

四、钢铁的腐蚀与防护（以钢铁铁腐蚀为例）

1．化学腐蚀和电化学腐蚀：

电化学腐蚀（吸氧腐蚀）

化学腐蚀

条件

不纯金属或合金与电解质

溶液接触构成微小原电池

金属跟接触物质（多为非电解质）

直接反应

现象

有微弱电流产生

无电流产生

结果

活泼金属被腐蚀

较不活泼金属得到保护

各种金属都有可能被腐蚀

实例

Fe－2e－=Fe2+

O2+2H2O+4e－=4OH－

2Fe+3Cl2=2FeCl3（某些工厂）

本质

金属原子失去电子被氧化而损耗

联系

两种腐蚀同时发生，但电化腐蚀较化学腐蚀普遍，钢铁以吸氧腐蚀常见

金属的防护

①改变金属内部结构，如制成不锈钢；

②在金属表面覆盖保护层，如电镀、涂油、喷漆、搪瓷、镀氧化膜（致密），目的使金属制品与周围物质隔开；

③电化学保护法（被保护金属作为原电池的正极或电解池的阴极）

金属腐蚀的快慢：

在相同的电解质溶液中，金属腐蚀的快慢一般为：

电解池的阳极>

原电池负极>

化学腐蚀>

电解池阴极、原电池正极。

2．钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀：

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

水膜呈酸性。

水膜呈中性或酸性很弱。

电极反应

负极Fe（－）：

Fe－2e－=Fe2+

正极C（+）：

2H++2e－=H2↑

总电极反应式：

Fe+2H+=Fe2+H2↑

2Fe－4e－=2Fe2+

O2+2H2O+4e－=4OH－

2Fe+2H2O+O2=2Fe（OH）2

4Fe（OH）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3

Fe（OH）3→Fe2O3·

nH2O

通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍。

3、金属的电化学防护

1、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；

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

五、三池的比较

原电池

电解池

电镀池

定义

将化学能转变成电解的装置

将电能转变成化学能的装置

应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置

装置举例

形成条件

①活动性不同的两电极（连接）

②电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）

③形成闭合回路

①两电极接直流电源

②两电极插入电解质溶液

①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极

②电镀液必须含有镀层金属的离子

电极名称

较活动金属

较不活动金属（或能导电的非金属）

与电源正极相连的极

与电源负极相连的极

名称同电解，但有限制条件

必须是镀层金属

镀件

氧化反应、金属失电子

还原反应，溶液中的阳离子得电子

氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子

金属电极失电子

电镀液中阳离子得电子

电子流向

同电解池

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。

①有活泼性不同的两个电极；

②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里；

③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应（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。

（3）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，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。

（4）可充电电池的判断：

放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；

充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源正极相连，负极变为阴极，与外电源负极相连。

六、电化学计算的基本方法

1．根据电子守恒法计算：

用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等

2．根据总反应式计算：

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

3、燃料电池的优点：

能量转换率高、废弃物少、运行噪音低

第二章化学反应速率与化学平衡

一、化学反应进行的方向

1．放热反应具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也能自发进行，故用焓判据判断反应自发进行的方向不全面

2．反应体系熵值的增大，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的反应也

能自发进行，故用熵判据判断反应自发进行的方向也不全面

3．复合判据－－－自由能变化：

△G=△H－T△S，是最全面的判断据：

①△G=△H—T△S＞0，不能自发进行；

②△G=△H—T△S＜0，能自发进行；

③△G=△H—T△S=0，反应处于平衡状态。

二、化学平衡常数

1．对于一般的可逆反应：

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g），其中m、n、p、q分别表示化学方程式中反应物和生成物的化学计量数。

当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数公式可以表示为：

各物质的浓度一定是平衡时的浓度,而不是其他时刻的.

2．在进行K值的计算时，固体和纯液体的浓度可视为常数“1”。

例如：

Fe3O4（s）+4H2（g）

3Fe（s）+4H2O（g），在一定温度下，化学平衡常数表示为

。

3．利用K值可判断某状态是否处于平衡状态。

例如，在某温度下，可逆反应mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g），平衡常数为K。

若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：

，则有以下结论：

①Qc＝K，V（正）＝V（逆），可逆反应处于化学平衡状

态；

②Qc＜K，V（正）＞V（逆），可逆反应向正反应方向进行；

③Qc＞K，V（正）＜V（逆），可逆反应向逆反应方向进行。

4．化学平衡常数是指某一具体化学反应的平衡常数，当化学反应方程式的各物质的化学计量数增倍或减倍时，化学平衡常数也会发生相应的变化。

5．化学平衡常数是描述可逆反应进行程度的重要参数，只与温度有关，与反应物、生成物的浓度无关，当然也不会随压强的变化而变化，即与压强无关。

三、影响化学平衡的因素及勒.夏特列原理

反应条件对化学平衡的影响：

（1）浓度：

在其他条件不变时，增大反应物的浓度或减少生成物的浓度，都可使平衡向正反应方向移动，反之，平衡向逆反应方向移动。

（2）温度：

在其他条件不变时，升高温度，平衡向吸热方向移动；

降低温度，平衡向放热方向移动；

温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的。

（3）压强：

其他条件不变时，在有气体参加的可逆反应里，增大压强，平衡向气体总体积缩小的方向移动；

反之，平衡向气体总体积增大的方向移动。

在这里，压强改变是通过反应器容积的改变来完成的（即压缩或扩大）。

（4）催化剂：

使用催化剂能同等倍数地增大正逆反应速率，平衡不移动，缩短了达到平衡所需的时间，但不会改变化学平衡常数，不会改变反应物的转化率，不会改变各组分的百分含量。

特别

提醒：

1．恒容时充入与该反应无关的气体（如稀有气体），正逆反应速率不变，平衡不移动

2．使用催化剂或对气体体积不变的反应改变压强，同等倍数的改变正逆反应速率，平衡不移动。

3．若改变浓度、压强、温度，不同倍数的改变了正逆反应速率时，化学平衡一定移动。

勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的一个条件（如浓度、温度、压强），平衡就向能够减弱这种方向移动。

对该原理中的“减弱”不能理解为消除、抵消，即平衡移动的变化总是小于外界条件变化对反应的改变。

如给已达到平衡状态的可逆体系，增加5个大气压，由于化学反应向体积缩小的方向移动，使体系的最终压强大于其初始压强P0而小于P0+5。

另外，工业上反应条件的优化，实质上是勒夏特例原理和化学反应速率两方面综合应用的结果。

四、化学平衡状态的标志和判断

1．化学平衡的标志：

（1）V正=V逆，它是化学平衡的本质特征

（2）各组分的浓度不再改变，各组分的物质的量、质量、体积分数、反应物的转化率等均不再改变，这是外部特点。

2．化学平衡的状态的判断：

1．当从正逆反应速率关系方面描述时，若按化学计量数比例同向说时，则不能说明达到平衡状态；

若按化学计量数比例异向说明，则可以说明达到平衡状态。

2．恒温、恒容下的体积不变的反应，体系的压强或总物质的量不变时，不能说明达到平衡状态。

如H2（g）+I2（g）

2HI（g）。

3．全部是气体参加的体积不变的反应，体系的平均相对分子质量不变，不能说明达到平衡状态。

如2HI（g）

H2（g）+I2（g）

4．全部是气体参加的反应，恒容条件下体系的密度不变，不能说明达到平衡状态。

五、化学反应速率及其简单计算

1．化学反应速率：

通常用单位时间内反应物浓度的减小或