第二章 化學(xué)反應(yīng)與能量

第一節(jié) 化學(xué)能與熱能

1、在任何的化學(xué)反應(yīng)中總伴有能量的變化。

原因：當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量，而形成生成物中的化學(xué)鍵要放出能量?；瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。一個(gè)確定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過程中是吸收能量還是放出能量，決定于反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量的相對(duì)大小。E反應(yīng)物總能量>E生成物總能量，為放熱反應(yīng)。E反應(yīng)物總能量

2、常見的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

常見的放熱反應(yīng)：①所有的燃燒與緩慢氧化。②酸堿中和反應(yīng)。③金屬與酸反應(yīng)制取氫氣。

④大多數(shù)化合反應(yīng)(特殊：C+CO2 2CO是吸熱反應(yīng))。

常見的吸熱反應(yīng)：①以C、H2、CO為還原劑的氧化還原反應(yīng)如：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。

②銨鹽和堿的反應(yīng)如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O

③大多數(shù)分解反應(yīng)如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。

3、能源的分類：

[思考]一般說來，大多數(shù)化合反應(yīng)是放熱反應(yīng)，大多數(shù)分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，放熱反應(yīng)都不需要加熱，吸熱反應(yīng)都需要加熱，這種說法對(duì)嗎?試舉例說明。

點(diǎn)拔：這種說法不對(duì)。如C+O2=CO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但需要加熱，只是反應(yīng)開始后不再需要加熱，反應(yīng)放出的熱量可以使反應(yīng)繼續(xù)下去。Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，但反應(yīng)并不需要加熱。

第二節(jié) 化學(xué)能與電能

1、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的方式：

2、原電池原理

(1)概念：把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。

(2)原電池的工作原理：通過氧化還原反應(yīng)(有電子的轉(zhuǎn)移)把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

(3)構(gòu)成原電池的條件：(1)電極為導(dǎo)體且活潑性不同;(2)兩個(gè)電極接觸(導(dǎo)線連接或直接接觸);(3)兩個(gè)相互連接的電極插入電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路。

(4)電極名稱及發(fā)生的反應(yīng)：

負(fù)極：較活潑的金屬作負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，

電極反應(yīng)式：較活潑金屬-ne-=金屬陽離子

負(fù)極現(xiàn)象：負(fù)極溶解，負(fù)極質(zhì)量減少。

正極：較不活潑的金屬或石墨作正極，正極發(fā)生還原反應(yīng)，

電極反應(yīng)式：溶液中陽離子+ne-=單質(zhì)

正極的現(xiàn)象：一般有氣體放出或正極質(zhì)量增加。#p#副標(biāo)題#e#

(5)原電池正負(fù)極的判斷方法：

①依據(jù)原電池兩極的材料：

較活潑的金屬作負(fù)極(K、Ca、Na太活潑，不能作電極);

較不活潑金屬或可導(dǎo)電非金屬(石墨)、氧化物(MnO2)等作正極。

②根據(jù)電流方向或電子流向：(外電路)的電流由正極流向負(fù)極;電子則由負(fù)極經(jīng)外電路流向原電池的正極。

③根據(jù)內(nèi)電路離子的遷移方向：陽離子流向原電池正極，陰離子流向原電池負(fù)極。

④根據(jù)原電池中的反應(yīng)類型：

負(fù)極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，現(xiàn)象通常是電極本身消耗，質(zhì)量減小。

正極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，現(xiàn)象是常伴隨金屬的析出或H2的放出。

(6)原電池電極反應(yīng)的書寫方法：

(i)原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)是氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)是還原反應(yīng)。因此書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下：

①寫出總反應(yīng)方程式。 ②把總反應(yīng)根據(jù)電子得失情況，分成氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。

③氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，反應(yīng)物和生成物對(duì)號(hào)入座，注意酸堿介質(zhì)和水等參與反應(yīng)。

(ii)原電池的總反應(yīng)式一般把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加而得。

(7)原電池的應(yīng)用：①加快化學(xué)反應(yīng)速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。③設(shè)計(jì)原電池。④金屬的腐蝕。

2、化學(xué)電源基本類型：

①干電池：活潑金屬作負(fù)極，被腐蝕或消耗。如：Cu-Zn原電池、鋅錳電池。

②充電電池：兩極都參加反應(yīng)的原電池，可充電循環(huán)使用。如鉛蓄電池、鋰電池和銀鋅電池等。

③燃料電池：兩電極材料均為惰性電極，電極本身不發(fā)生反應(yīng)，而是由引入到兩極上的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，如H2、CH4燃料電池，其電解質(zhì)溶液常為堿性試劑(KOH等)。

第三節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的速率和限度

1、化學(xué)反應(yīng)的速率

(1)概念：化學(xué)反應(yīng)速率通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量(均取正值)來表示。 計(jì)算公式：v(B)= =

①單位：mol/(L·s)或mol/(L·min)

②B為溶液或氣體，若B為固體或純液體不計(jì)算速率。

③以上所表示的是平均速率，而不是瞬時(shí)速率。

④重要規(guī)律：(i)速率比=方程式系數(shù)比 (ii)變化量比=方程式系數(shù)比

(2)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：

內(nèi)因：由參加反應(yīng)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的(主要因素)。

外因：①溫度：升高溫度，增大速率

②催化劑：一般加快反應(yīng)速率(正催化劑)

③濃度：增加C反應(yīng)物的濃度，增大速率(溶液或氣體才有濃度可言)

④壓強(qiáng)：增大壓強(qiáng)，增大速率(適用于有氣體參加的反應(yīng))

⑤其它因素：如光(射線)、固體的表面積(顆粒大小)、反應(yīng)物的狀態(tài)(溶劑)、原電池等也會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。

2、化學(xué)反應(yīng)的限度——化學(xué)平衡

(1)在一定條件下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度不再改變，達(dá)到表面上靜止的一種“平衡狀態(tài)”，這就是這個(gè)反應(yīng)所能達(dá)到的限度，即化學(xué)平衡狀態(tài)。

化學(xué)平衡的移動(dòng)受到溫度、反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)等因素的影響。催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)化學(xué)平衡無影響。

在相同的條件下同時(shí)向正、逆兩個(gè)反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可逆反應(yīng)。通常把由反應(yīng)物向生成物進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)。而由生成物向反應(yīng)物進(jìn)行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。

在任何可逆反應(yīng)中，正方應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，逆反應(yīng)也在進(jìn)行?？赡娣磻?yīng)不能進(jìn)行到底，即是說可逆反應(yīng)無論進(jìn)行到何種程度，任何物質(zhì)(反應(yīng)物和生成物)的物質(zhì)的量都不可能為0。

(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、動(dòng)、等、定、變。

①逆：化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)。

②動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行。

③等：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正方應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，但不等于0。即v正=v逆≠0。

④定：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各組分的濃度保持不變，各組成成分的含量保持一定。

⑤變：當(dāng)條件變化時(shí)，原平衡被破壞，在新的條件下會(huì)重新建立新的平衡。

(3)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志：

① VA(正方向)=VA(逆方向)或nA(消耗)=nA(生成)(不同方向同一物質(zhì)比較)

②各組分濃度保持不變或百分含量不變

③借助顏色不變判斷(有一種物質(zhì)是有顏色的)

④總物質(zhì)的量或總體積或總壓強(qiáng)或平均相對(duì)分子質(zhì)量不變(前提：反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)適用，即如對(duì)于反應(yīng)xA+yB zC，x+y≠z )