《选修4化学反应原理》知识点总结要点.pdf
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1、第 1 页 一、焓变、反应热 要点一:反应热(焓变)的概念及表示方法 化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以用热量来描述,叫做反应热, 又称焓变, 符号 为 H,单位为kJ/mol,规定放热反应的H为“”,吸热反应的H为“+”。 特别提醒:( 1)描述此概念时,无论是用“ 反应热 ” 、“ 焓变 ” 或“ H”表示,其后所用的数值必 须带 “+”或“”。 (2)单位是kJ/mol,而不是kJ,热量的单位是kJ。 (3)在比较大小时,所带“+”“”符号均参入比较。 要点二:放热反应和吸热反应 1放热反应的H 为“”或 H0 ;吸热反应的H 为“ +”或 H 0 ?HE(生成物的总能量)E(反应
2、物的总能量) ?HE(反应物的键能)E(生成物的键能) 2常见的放热反应和吸热反应 放热反应:活泼金属与水或酸的反应、酸碱中和反应、燃烧反应、多数化合反应。 吸热反应:多数的分解反应、氯化铵固体与氢氧化钡晶体的反应、水煤气的生成反应、 炭与二氧化碳生成一氧化碳的反应 3需要加热的反应,不一定是吸热反应;不需要加热的反应,不一定是放热反应 4通过反应是放热还是吸热,可用来比较反应物和生成物的相对稳定性。 如 C(石墨, s)C(金刚石, s) H3= +1.9kJ/mol,该反应为吸热反应,金刚石的能量 高,石墨比金属石稳定。 二、热化学方程式的书写 书写热化学方程式时,除了遵循化学方程式的书写
3、要求外,还要注意以下几点: 1反应物和生成物的聚集状态不同,反应热的数值和符号可能不同,因此必须注明反应物 和生成物的聚集状态,用s、l、g 分别表示固体、液体和气体,而不标“ 、” 。 2H 只能写在热化学方程式的右边,用空格隔开, H 值“” 表示放热反应,H 值“ +” 表示吸热反应;单位为“kJ/mol ”。 3热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物 质的分子数或原子数,因此,化学计量数可以是整数,也可以是分数。 4H 的值 要与热化学方程式中化学式前面的化学计量数相对应,如果化学计量数加倍, H 也要加倍。 5正反应若为放热反应,则其逆反应必为吸
4、热反应,二者H 的数值相等而符号相反。 三、燃烧热、中和热、能源 要点一:燃烧热、中和热及其异同 第 2 页 特别提醒: 1燃烧热指的是1 mol 可燃物燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量,注意:稳定的化合 物,如 H2H 2O(l)而不是 H2O(g)、 C CO2(g)而不是 CO 、 S SO2(g)而不是 SO3。 2中和热是指酸、碱的稀溶液发生中和反应生成1 mol 水所放出的热量。注意:弱酸、弱 碱电离出 H +、OH需要吸收热量,故所测定中和热的数值偏小;浓硫酸与碱测定中和热时, 因浓硫酸释稀要放热,故测定的中和热的数值偏大。 3因燃烧热、 中和热是确定的放热反应,具有明确的含义
5、,故在表述时不用带负号,如 CH4 的燃烧热为890KJ/mol。 4注意表示燃烧热的热化学方程式和燃烧的热化学方程式;表示中和热的热化学方程式和 表示中和反应的热化学方程式的不同。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。 要点二: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
6、、生物能;非再生能源,如核聚变燃料) (2)能源的开发; 太阳能:每年辐射到地球表面的能量为510 19kJ,相当于目前全世界 能量消耗的1.3 万倍。 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。 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。 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
7、 的符号为 “+”。 特别提醒: (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: 热化学方程式乘以某一个数时,反应热也必须乘上该数; 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 ” ; 将一个热化学方程式颠 第 3 页 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、 1mol O=O、6molPP, 1
8、molH2O 中含有 2molOH,1molNH3含有 3molN H ,1molCH4含有 4molCH。 第二章化学反应速率与化学平衡 一、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生成物浓度的增加来 表示,其数学表达式可表示为单位一般为mol/(L min)或 mol. L 1 min1 2结论:对于一般反应aA + bB =cC + dD来说有: VA:VB:VC:VD =CA:CB:CC:CD =nA :nB:nC:nD = a :b :c : d 特别提醒: 1化学反应速率指的是平均速率而不是瞬时速率 2无论浓度的变化是增加还是减少,化学反应速率均
9、取正值。 3同一化学反应速率用不同物质表示时可能不同,但是比较反应速率快慢时,要根据反应 速率与化学方程式的计量系数的关系换算成同一种物质来表示,看其数值的大小。注意比较 时单位要统一。 二、影响化学反应速率的因素 1内因(主要因素) :反应物本身的性质(分子结构或原子结构)所决定的。 2外因(次要因素) (1)浓度:当其他条件不变时,增大反应物的浓度,V正急剧增大, V逆也逐渐增大。若减 小反应物浓度,V逆急剧减小, V正逐渐减小。(固体或纯液体的浓度可视为常数,故反应速 率与其加入量多少无关)。 (2)温度:当其他条件不变时,升温时,V正、V逆都加快;降温时,V正、V逆都减小 (3)压强:
10、 其他条件不变时,对于有气体参加的反应,通过缩小反应容器,增大压强, V正、 V逆都增大;通过扩大反应容器,压强减小,浓度变小,V 正、V逆均减小。 (4)催化剂:使用催化剂,成百上千的同等倍数地增加了正、逆反应速率。 特别提醒: 1改变压强的实质是改变浓度,若反应体系中无气体参加,故对该类的反应速率无影响。 2恒容时,气体反应体系中充入稀有气体(或无关气体)时,气体总压增大,物质的浓度 不变,反应速率不变。 3恒压时,充入稀有气体,反应体系体积增大,浓度减小,反应速率减慢。 4温度每升高10,化学反应速率通常要增大为原来的24 倍。 5从活化分子角度解释外界条件对化学反应速率的影响: 三、化
11、学平衡状态的标志和判断 1化学平衡的标志: t c V 第 4 页 (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: 特别提醒: 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
12、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。 四、影响化学平衡的因素及勒夏特例原理 要点一: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
13、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。 第 5 页 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。 要点二:勒夏特例原理如果改变影响化学平衡的一个条件(如浓度、温度、压强)
14、, 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。 五、化学速率和化学平衡图象 1速率 v时间 t 的图象: (1)由速率的变化判断外界条件的改变: 若反应速率与原平衡速率断层,则是由改变温 度或压强所致,具体改变的条件,则要结合V逆、V正大小关系及平衡移动的方向进行判断。 若反应速率与原平
15、衡连续,则是由改变某一种物质的浓度所致,具体是增大或减小反应 物还是生成物的浓度,则要结合V逆、V正大小关系及平衡移动的方向进行判断 2组分量 时间 t、温度 T、压强 P的图象 “先拐先平 ” :“ 先拐 ” 的先达到平衡状态,即对应的温度高或压强大,从而判断出曲线对应 的温度或压强的大小关系。 “定一议二 ” :即固定其中的一个因素(温度或压强等),然后讨论另外一个因素与化学平 衡中的参量(浓度、质量分数、体积分数、平均相对分子质量)的变化关系,从而判断出该 反应为放热反应或吸热反应、反应前后气体体积的大小等。 六、化学平衡常数 1对于一般的可逆反应:mA(g)+ nB(g)pC(g)+q
16、D(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: Qc K ,V(正)V(逆),
17、可逆反应处于化学平衡状态; Qc K ,V(正)V(逆),可逆反应向正反应方向进行; Qc 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。 七、等效平衡问题 第 6 页 1等效平衡的概念:在一定条件下(定温、定容或定温、定压)对同一可逆反应,无论反应 从何处开始均可达到平衡且任何同一个的组分的含量相同,这样的平衡互称为等效平
18、衡。 2等效平衡的规律 对于反应前后气体物质的体积不等的反应 A 定温、定容时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成方程式两边同一物质的物质 的量 与原平衡相等就可以建立等效平衡。 B定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成方程式两边同一物质的物质 的量之比 与原平衡相等就可以建立等效平衡。 对于反应前后气体物质的体积相等的反应 不论定温、 定容时还是定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成方程式 两边同一物质的物质的量之比 与原平衡相等 就可以建立等效平衡。 八、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
19、 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= HTS,是最全面的判断据: G=HTS 0,不能自发进行; G=HTS 0,能自发进行; G=HTS=0,反应处于平衡状态。 第三章水溶液中的离子平衡 一、电解质、非电解质,强弱电解质的比较 1电解质、非电解质的概念 2强电解质与弱电解质的概念 第 7 页 3强弱电解质通过实验进行判断的方法(以 HAc为例 ): (1)溶液导电性对比实验:相同条件下,HAc 溶液的导电性明显弱于强酸(盐酸、硝酸) (2)测 0.01mol/LH
20、Ac 溶液的 pH2 (3)测 NaAc溶液的 pH 值:常温下, PH7 (4)测 pH= a 的 HAc 稀释 100 倍后所得溶液pH bn 无限稀释, pH 接近 7,但不会小于7。 3酸酸混合或碱碱混合溶液pH 值计算 ( 1)强酸混合: 第 9 页 ( 2)强碱混合: 然后,再根据c(H +)= Kw/ c(OH ),求算 c(H +) 。 2 强酸和强碱混合 恰好完全反应:pH=7 酸过量时: 碱过量时: 根据 c(H+) = Kw/ c(OH ),求 c(H+) 五、电离方程式和水解方程式的书写 要点一:电离方程式的书写 1由于弱电解质在溶液中部分电离,故写电离方程式时用“”
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