化學反應原理課件

專題一化學反應與能量變化專題二化學反應速率與等效平衡專題三溶液中的離子反應化學反應原理1專題一化學反應與能量變化第一單元化學反應中的熱效應第二單元化學能與電能的轉化第三單元金屬的腐蝕與防護2前言打*的為了解、感悟內容打★的為重點、難點內容加下劃線有顏色的字詞為注意和記憶內容所有的圖解為重點和難點內容3第一單元化學反應中的熱效應化學反應的焓變抽象概念：在恒溫、恒壓下化學反應過程中吸收（釋放）的熱量。嚴格概念*：在恒溫、恒壓的條件下，體系僅做體積功、不做其他功的變化過程中的熱效應。符號：ΔH；常用單位：kJ·mol-14焓變產生的原因和條件：反應物和生成物都具有能量反應物與生成物存在能量差值（不絕對相等）化學反應能夠在一定條件下進行5焓變種類的劃分：吸熱反應：正焓變ΔH=E2-E1>0★(E1’-E2’>0)放熱反應：負焓變ΔH=E2-E1<0★(E1’-E2’<0)無反應*：零焓變ΔH=0（E1表示反應物的總能量，E2表示生成物的總能量；E1’表示反應物斷開化學鍵所要吸收的總能量，E2’表示生成物形成化學鍵所要放出的總能量）6總能量E反應過程反應物E1生成物E2反應物E1生成物E2吸收能量放出能量ΔH>0ΔH<0o總鍵能E’反應過程反應物E1’斷鍵吸收的能量成鍵放出的能量o反應物E1’生成物E2’生成物E2’ΔH<0ΔH>0斷鍵吸收的能量成鍵放出的能量吸收能量放出能量（本質原因）（直接原因）7反應熱與熱化學方程式的概念反應熱：指在化學反應過程中，當反應物和生成物具有相同溫度時，所吸收（放出）的熱量（焓變包涵與內）熱化學方程式：表示反應熱的化學方程式8熱化學方程式的書寫標明反應物和生成物的狀態(tài)、反應溫度和壓強（未標明表示常溫常壓——25℃（298K）、101kPa下的反應熱）聚集狀態(tài)：氣體“g”(gas),液體“l(fā)”(liquid),固體“s”(solid)，溶液“aq”(aqueous)化學計量數：整數或簡單分數（注：同一反應中，計量數不同，ΔH就不同）9熱化學方程式的書寫模板aA(w)+bB(x)===Cc(y)+dD(z)ΔH=QkJ·mol-1（注：abcd表示化學計量數，AB表示反應物，CD表示生成物，wxyz表示物質狀態(tài)，Q表示吸收或放出的能量。）一定條件10蓋斯定律：一個化學反應，不論是一步完成，還是分幾步完成，其總的熱效應是完全相同的。即焓變ΔH只與反應的起末狀態(tài)有關。（我們可以由此求未知反應的焓變，如中間反應）11能源的分類自然能源(一級能源)：化石燃料（如煤，石油、天然氣、植物秸稈等，屬于化學能，不可再生）；光能、水能、新風能、新潮汐能、新地熱能、新氫能、新生物質能等（可再生）人工能源（二級能源）：電能、一氧化碳、酒精等（可再生）12能源的充分利用化石燃料的燃燒效率的衡量——標準燃燒熱或熱值標準燃燒熱：在101kPa（一個大氣壓）下，1mol物質完全燃燒（產生的是穩(wěn)定的化合物）的反應熱，單位：kJ·mol-1熱值：1g(單位質量或體積)物質完全燃燒的反應熱,單位：kJ·g-1或kJ·cm-113第二單元化學能與電能的轉化化學能→電能——原電池原電池的構造：1.不同活動性的金屬電極（使其自發(fā)進行）；2.電解質溶液(一種也可以多種）；3.導線（銅絲）；4.電流計（G）；5.鹽橋（含KCl飽和溶液的瓊脂，離子能在鹽橋中移動），作用：使溶液保持電中性構成閉合溶液14原電池的工作原理電流(I)：正極→負極電子(e-)：負極→正極負極(氧化反應)：還原劑(被氧化,失電子)→氧化產物正極(還原反應)：氧化劑(被還原,得電子)→還原產物陰離子→負極陽離子→正極15原電池（一）CuSO4溶液

Fe

Cu正極負極e-e-ICu2+SO42-Fe2+-2e-+2e-電流計G電解質溶液導線溶解沉積16該原電池電極反應式負極(氧化)：Fe-2e-==Fe2++正極(還原)：Cu2++2e-==Cu總反應式：Fe+Cu2+==Fe2++Cu17原電池（二）

ZnSO4溶液CuSO4溶液ZnCuCl-K+e-e-Zn2+Cu2+I負極正極鹽橋電解質溶液導線電流計18該原電池電極反應式負極(氧化)：Zn-2e-==Zn2++正極(還原)：Cu2++2e-==Cu總反應式：Zn+Cu2+==Zn2++Cu19原電池反應的要點還原性強弱（電極材料作負極的能力）K>Ca>Na>Mg>Al>Mn>Zn>Fe>Co>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au氧化性強弱F>Cl>Br>I20電能→化學能——電解池電解池的構造1.兩個電極（金屬或石墨）2.電解質溶液3.直流電源4.導線（銅絲）構成閉合電路21電解池的工作原理電流：陰極→陽極電子：陽極→陰極陽極→接電源正極(氧化反應)：還原劑（被氧化，失電子）→氧化產物陰極→接電源負極(還原反應)：氧化劑（被還原，得電子）→還原產物陽離子→陰極陰離子→陽極22電解池（一）CuCl2溶液I陽極陰極Cu2+Cl-e-e-CuCl2石墨石墨23該電解池電極反應陰極（還原）：Cu2++2e-==Cu陽極（氧化）：2Cl--2e-==Cl2↑電解反應：CuCl2==Cu+Cl2↑通電24電解池反應的要點活性電極參與反應;惰性電極（石墨(C)、鉑(Pt)、金(Au)）和陰極不參與反應氧化性強弱(在陰極析出的先后)Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+還原性強弱(在陽極析出的先后)S2->I->Br->Cl->OH->SO42->NO3->F-25電解的應用⑴——活潑金屬制取Na電解熔融氯化鈉,Mg電解熔融氯化鎂,Al電解熔融氧化鋁電解法還原法熱分解法K,Ca,Na,Mg，(Al),ZnFe,Sn,Pb,CuHg,Ag,Pt,Au電解熔融氯(氧)化物活潑金屬置換加熱氧化物26電解的應用⑵——金屬的精煉Cu的精煉CuSO4溶液粗銅精銅Cu2+陽極泥AgPtAu陽極陰極陽極：Cu-2e-==Cu2+陰極：Cu2++2e-==Cu27電解的應用⑶——電鍍鍍銀AgNO3溶液銀待鍍金屬Ag+陽極陰極陽極：Ag-e-==Ag+陰極：Ag++e-==Ag28電解的應用⑷——★氯堿工業(yè)Na+Cl2Cl-H2OH-NaOH溶液稀NaOH溶液稀食鹽水濃食鹽水陽離子交換膜陽陰29該電解池電極反應陰極：2H++2e-==H2↑陽極：

2Cl--2e-==Cl2↑電解反應：

2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑通電30氯堿工業(yè)的難點稀食鹽水的流出：提高電解的效率濃食鹽水的作用：1.為電解提供足夠的Cl-；2.提供燒堿的原料之一Na+稀NaOH的作用：1.為電解提供足量的H2O(H+)；2.提供燒堿制取的原料濃NaOH的流出：1.促進水的電離；2.燒堿的制取陽離子交換膜的作用：使Na+（燒堿制取的原料）、H+（電解原料）通過，Cl-、OH-、H2O、H2、Cl2不能通過（Cl2與H2

、OH-

接觸易發(fā)生爆炸）31綜合應用——化學電源一次電池（原電池）例：鋅錳干電池（只能放電）負極：Zn+2OH--2e-==Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-==2MnOOH+2OH-電池反應：

2MnO2+Zn+2H2O==2MnOOH+Zn(OH)232二次電池（原電池—電解池）例：★鉛蓄電池（能放電，能充電）負極：Pb+SO42--2e-==PbSO4正極：PbO2+SO42-+4H++2e-==PbSO4+2H2O電池反應：Pb+PbO2+

4H++2SO42-==2PbSO4+2H2O陰極：PbSO4+2e-==Pb+SO42-陽極：PbSO4+2H2O-2e-==PbO2+4H++SO42-電解反應：2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+

4H++2SO42-總反應：Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O放電充電33燃料電池（原電池）例：氫氧燃料電池注：燃料電池以燃料作為負極，氧化劑作為正極，常見的燃料有甲烷(CH4)、甲醇(CH3OH)、肼(N2H4)、氨(NH3)★堿性(負極加OH-)中性酸性(正極加H+)負極H2+2OH--2e-==2H2OH2-2e-==2H+H2-2e-==2H+正極1/2O2+H2O+2e-==2OH-1/2O2+H2O+2e-==2OH-1/2O2+2H++2e-==H2O電池反應H2+1/2O2==H2O34第三單元金屬的腐蝕與防護金屬的電化學腐蝕電化學腐蝕的種類1.析氫腐蝕（有氫氣產生）2.吸氧腐蝕（與氧氣發(fā)生化學反應）35例：鋼鐵的電化學腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕負極Fe-2e-==Fe2+2Fe-4e-==2Fe2+正極2H++2e-==H2↑O2+2H2O+4e-==4OH-總反應Fe+2H+==Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)236金屬的電化學防護電化學防護的種類1.犧牲陽極的陰極保護法（原電池）★2.外加電流的陰極保護法（電解池）37例：鋼鐵的電化學防護（1）海水鋅鐵Zn2+負極正極38例：★鋼鐵的電化學防護（2）陽極:Cu2+>Cl->OH-

Cu(OH)2Cl2O2陰極:一直為H2電解過程：1.電解Cu+H2O2.電解HCl3.電解H2O海水銅鐵