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第一节化学能与热能

关系:在任何的化学反响中总伴有能量的变化。
原由:当物质发生化学反响时,
从微观来看,断开反响物中的化学键要汲取能量,
而形成生
成物中的化学键要放出能量。
化学键的断裂和形成是化学反响中能量变化的主要原由
。一
个确立的化学反响在发生过程中是汲取能量仍是放出能量,
决定于反响物的总能量与生成物
的总能量的相对大小。
反响热(宏观)
含义
化学反响中汲取或放出的热量
符号
Q
单位
kJ·mol-1
Q>0,反响汲取热量(E反响物总能量<E生成物总能量,为吸热反响)
与能量变
化的关系Q<0,反响放出热量(E反响物总能量>E生成物总能量,为放热反响)
2、常有的放热反响和吸热反响
(1)常有的放热反响:
①全部的焚烧与迟缓氧化;②酸碱中和反响(中和热);③金属与酸、水反响制氢气;
④大部分化合反响(特别:C+CO2=2CO是吸热反响);⑤铝热反响
注:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反响生成1mol液态水时的反响热叫做中和热.
ⅰ.一定是酸和碱的稀溶液,因为浓酸溶液和浓碱溶液在互相稀释时会放热
.强酸和强碱的稀溶液反响才能保证H+(aq)+OH-(aq)====H2O(l)
kJ·mol-1,而弱酸或弱碱在中和反响中因为电离汲取热量,·mol-1;
.以生成1mol水为基准.(2)常有的吸热反响:
①C、H2、CO为复原剂的氧化复原反响如:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
②盐和碱的反响如Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O
③多半分解反响如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。(但过氧化氢的分解是放热反响)
④水解,弱电解质的电离
注:反响条件与吸放热没关。
(3)放热反响与吸热反响的比较
种类
放热反响
吸热反响
比较
定义
放出热量的化学反响
汲取热量的化学反响
形成原由
反响物拥有的总能量大于生
反响物拥有的总能量小于生
成物拥有的总能量
成物拥有的总能量
与化学键变化的关系
生成物分子成键时开释出的
生成物分子成键时开释出的
总能量大于反响物分子断裂
总能量小于反响物分子断裂
时汲取的总能量
时汲取的总能量
注:ΔΗ=Q,中学阶段两者通用
第二节化学能与电能
1)观点:把化学能直接转变为电能的装置叫做原电池。
2)原电池的工作原理:经过氧化复原反响(有电子的转移)把化学能转变为电能。
3)构成原电池的条件:①有开朗性不一样的两个电极“两极”;
②电解质溶液“一液”;③自觉的氧化复原反响“一反响”;
④闭合回路“成回路”
4)电极名称及发生的反响:“离子不登岸,电子不下水”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极的电解质溶液。负极:较开朗的金属作负极,负极发生氧化反响,
电极反响式:较开朗金属-ne-=金属阳离子负极现象:负极溶解,负极质量减少。
正极:较不开朗的金属或非金属作正极,正极发生复原反响,电极反响式:溶液中阳离子+ne-=单质
正极的现象:一般有气体放出或正极质量增添。
5)原电池正负极的判断方法:
①依照原电池两极的资料:
较开朗的金属作负极(K、Ca、Na太开朗,不可以作电极);
较不开朗金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。
②依据电流方向或电子流向:(外电路)的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。
⑤据内电路离子的迁徙方向:阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极。
“正正负负”
⑥据原电池中的反响种类:“负氧化,正复原”
负极:失电子,电子流出,发生氧化反响,现象往常是电极自己耗费,质量减小。
正极:得电子,电子流入,发生复原反响,现象是常陪伴金属的析出或H2的放出。
6)原电池电极反响的书写方法:
i)原电池反响所依靠的化学反响原理是氧化复原反响,负极反响是氧化反响,正极反响是复原反响。所以书写电极反响的方法概括以下:
①写出总反响方程式。②把总反响依据电子得失状况,分红氧化反响、复原反响。
③氧化反响在负极发生,复原反响在正极发生,反响物和生成物对号入坐,介质和水等参加反响。

注意酸碱
ii)原电池的总反响式一般把正极和负极反响式相加而得。总结:“找剂产——配电子——配电荷——配水”
7)原电池的应用:①加速化学反响速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。②比较金属活动性强弱。③设计原电池。④金属的防腐。
总结:经典原电池的电极方程式(已附纸)
一次电池
1)常有一次电池:一般(酸性)锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池
①锌锰电池是最早使用的干电池。锌锰电池的电极分别是锌(负极)和碳棒(正极),内部填补的是糊状的MnO2和NH4Cl。电池的两极发生的反响是:
+
-
-
2+
正极:2NH4
+2e
=2NH↑+MnO+HO负极:Zn-2e
=Zn
+2MnO
3
2
3
2
总反响:Zn+2MnO+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3↑+H2O
②碱性锌锰电池。用KOH电解质溶液取代NH4Cl作电解质时,不论是电解质仍是构造上都有较大变化,电池的比能量和放电电流都能获取明显的提升。它的电极反响以下:
--
-
-
负极:Zn+2OH-2e=Zn(OH)
2
正极:2MnO+HO+2e=MnO+2OH
2
2
3
总反响:Zn+2MnO+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3
③银锌电池——纽扣电池。该电池使用寿命较长,宽泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液。其电极反响式为:
④高能电池——锂电池。该电池是20世纪70年月研制出的一种高能电池。因为锂的相对原
子质量很小,所以比容量(单位质量电极资料所能变换的电量)特别大,使用寿命长。如作心脏起搏器的锂碘电池的电极反响式为:
⑤锌空电池锌空气电池是一类构造特别的品种。负极采纳了锌合金。
而正极资料,则是空气
中的氧。在储藏时一般保持密封,所以基本上没有自放电
阴极:Zn+2OH
–
=ZnO+H
O+2e
–
阳极:O
+2H
O+4e
–
–
=4OH
2
2
2
综合:2Zn+O2–+2e–=2ZnO
2)二次电池:放电后能够再充电使活性物质获取重生,能够多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。
①铅蓄电池
放电:负极(铅):Pb+SO24--2e=PbSO4↓
正极(氧化铅):PbO2+4H+++2e=PbSO4↓+2H2O
充电:阴极:
+
2-
2-
PbSO+2HO-2e=PbO+4H+SO
4
阳极:PbSO+2e=Pb+SO4
4
2
2
4
放电
两式能够写成一个可逆反响:
PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4↓+2H2O
充电
②镍铬电池。优势是:放电时电压变化不大,内阻小,对轻度的过充过放相对镍氢电池和锂电池来说容忍度较大。(易造成污染)镍镉电池最致命的弊端是,在充放电过程中假如办理不妥,会出现严重的“记忆效应”,使得服务寿命大大缩短。
-
-
正极反响:2e
-
-
负极反响:Cd+2OH=Cd(OH)2
+2e
+NiO2+2H2O=Ni(OH)2+2OH
总反响:Cd+NiO2+2H2O=Cd(OH)2+Ni(OH)2
燃料电池
①氢气与氧气混淆,总反响方程式:2H2+O2=2H2O
当电解质溶液呈酸性时:
负极:2H2-4e
=4H+
正极:O2+4e
+4H+=2HO
当电解质溶液呈碱性时:
负极:
2
2
正极:O
2
+
2
2H+4OH-4e=4HO
2HO+4e=4OH
②另一种燃料电池是用金属铂片插入
KOH(碱性)溶液作电极,又在两极上分别通甲烷(燃
料)和氧气(氧化剂)。电池总反响式为:
CH4+2O+2KOH=K2CO3+3H2O
电极反响式为:
2
=8OH
4
3
2
2
负极:CH+10OH-8e=CO
+7HO
正极:4HO+2O+8e
性质
类型
原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转变为电能
将电能转变为化学能的
应用电解原理在某些金属表
(装置特色)
的装置
装置
面镀上一侧层其余金属
反响特色
自觉反响
非自觉反响
非自觉反响
装置特色
无电源,两级资料不一样
有电源,两级资料可同
有电源
可不一样
形成条件
活动性不一样的两极
两电极连结直流电源
1镀层金属接电源正极,待镀
电解质溶液
两电极插入电解质溶液
金属接负极;2电镀液一定含
形成闭合回路
形成闭合回路
有镀层金属的离子
电极名称
负极:较开朗金属
阳极:与电源正极相连
名称同电解,但有限制条件
正极:较不开朗金属
阴极:与电源负极相连
阳极:一定是镀层金属
(能导电非金属)
阴极:镀件
电极反响
负极:氧化反响,金属
阳极:氧化反响,溶液
阳极:金属电极失掉电子
失掉电子正极:复原反
中的阴离子失掉电子,
阴极:电镀液中阳离子获取电
应,溶液中的阳离子的
或电极金属失电子
子
电子或许氧气得电子
阴极:复原反响,溶液
(吸氧腐化)
中的阳离子获取电子
电子流向
负极→正极
电源负极→阴极
同电解池
电源正极→阳极
溶液中带电粒子
阳离子向正极挪动
阳离子向阴极挪动
同电解池
的挪动
阴离子向负极挪动
阴离子朝阳极挪动
联系
在两极上都发生氧化反响和复原反响
注:析氢腐化——腐化过程中不停有氢气放出
②条件:湿润空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)
②电极反响:负极
:Fe–2e
-
=Fe
2+
+-2
↑
正极:2H+2e=H
总式:Fe+2H+=Fe2++H2↑
吸氧腐化——反响过程汲取氧气
①条件:中性或弱酸性溶液
②电极反响:负极:2Fe–4e-=2Fe2+正极:O2+4e-+2H2O=4OH-
总式:2Fe+O2+2H2O=2Fe(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)3
Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3?XH2O(铁锈主要成分)
规律总结:
金属腐化快慢的规律:在同一电解质溶液中,金属腐化的快慢规律以下:
电解原理惹起的腐化>原电池原理惹起的腐化>化学腐化>有防腐举措的腐化
防腐举措由好到坏的次序以下: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化>无防腐条件的腐化
总结:化学电源
四、化学反响的速率和限度
1、化学反响的速率
1)观点:化学反响速率往常用单位时间内反响物浓度的减少许或生成物浓度的增添量(均取正当)来表示。
计算公式:v(B)=△C
t
①单位:mol/(L?s)或mol/(L?min)
②B为溶液或气体,若B为固体或纯液体不计算速率。
③规律:速率比=方程式系数比
④化学反响速率往常指的是某物质在某一段时间内化学反响的
刻的刹时速率。

均匀速率,而不是在某一时
⑤关于同一化学反响,在同样的反响时间内,用不一样的物质来表示其反响速率,其数值可
能不一样,但这些不一样的数值表示的都是同一个反响的速率。所以,表示化学反响的速率
时,一定指明是用反响系统中的哪一种物质做标准。
2)影响化学反响速率的要素:
内因:由参加反响的物质的构造和性质决定的(主要要素)。外因:①温度:高升温度,增大速率
②催化剂:一般加速反响速率(正催化剂)
③浓度:增添C反响物的浓度,增大速率(溶液或气体才有浓度可言)
⑥压强:增大压强,增大速率(影响对象:压强只影响有气体参加的反响的反响速率)
⑦其余要素:如光(射线)、固体的表面积(颗粒大小)、反响物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化学反响速率。
注:恒压充罕有气体等不影响反响的气体——V↑-N↓-c↓-v↓
恒容充罕有气体等不影响反响的气体——c不变-v不变
2、化学反响的限度——化学均衡
(1)化学均衡状态的特色:逆、动、等、定、变。
①逆:化学均衡研究的对象是可逆反响。
注:可逆反响:在同一条件下,同时向正、反两个方向进行的化学反响称为可逆反响。
前提:反响物和产物一定同时存在于同一反响系统中,并且在同样条件下,正、逆反响都能自动进行。“三同双向”
②动:动向均衡,达到均衡状态时,正逆反响仍在不停进行。
③等:达到均衡状态时,正方应速率和逆反响速率相等,但不等于0。即v正=v逆≠0。
④定:达到均衡状态时,各组分的浓度保持不变,各构成成分的含量保持必定。
⑤变:当条件变化时,原均衡被损坏,在新的条件下会从头成立新的均衡。
注:标记是“反响混淆物中各组分的浓度同样。关于一种物质来说,因为多少不再随时间的改变而改变。

浓度保持不变”。浓度没有变化,其实不是各样物质的单位时间内的生成量与耗费量相等,就表现出物质的
(3)判断化学均衡状态的标记

:
VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(耗费)=nA(生成)(不一样方向同一物质比较)②各组分浓度、质量、体积保持不变或百分含量不变
⑧颜色不变判断(有一种物质是有颜色的)
⑨物质的量或整体积或总压强或均匀相对分子质量不变(前提:反响前后气体的总物质的
量不相等的反响合用,即如关于反响xA+yB=zC,x+y≠z)
⑩关于有固体与气体参加的反响,密度不变