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文檔簡介
原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵化學(xué)反應(yīng)及其規(guī)律溶液與水溶液中的離子反應(yīng)常見無機(jī)物及其應(yīng)用簡單有機(jī)化合物及其應(yīng)用常見生物分子及合成高分子化合物全套可編輯PPT課件第一章原子結(jié)構(gòu)與化學(xué)鍵章節(jié)第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)元素周期律與元素周期表化學(xué)鍵化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作本章小結(jié)第二節(jié)第三節(jié)第四節(jié)第五節(jié)01原子結(jié)構(gòu)原子是由原子核和核外繞核運(yùn)動(dòng)的電子構(gòu)成的,那么原子中的原子核是不是可以再分呢?第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)
在一個(gè)鉛盒里放有少量的放射性元素釙(Po),它發(fā)出的α粒子束從鉛盒的小孔中射出,形成一束很細(xì)的射線射到金箔上,如圖A所示。
他推測這些a粒子會(huì)穿過金箔順利到達(dá)對面的探測板上。結(jié)果卻發(fā)現(xiàn):絕大多數(shù)的a粒子直接穿過金箔且不改變原來的方向,只有很少的α粒子發(fā)生了很大角度的偏轉(zhuǎn)。A
B
1911年,新西蘭著名物理學(xué)家歐內(nèi)斯特?盧瑟福(ErnestRutherford)設(shè)計(jì)了一個(gè)使用α粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)。猜想:極少數(shù)α粒子發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)是因?yàn)樗鼈兒徒鹪又心撤N極為堅(jiān)硬密實(shí)的核發(fā)生了碰撞。原子核:很小,帶正電,卻集中了原子的大部分質(zhì)量。據(jù)此推測原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的,電子在原子核外“很大”的空間里運(yùn)動(dòng)。若用字母Z表示核電荷數(shù)。Z=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)原子組成及粒子之間的關(guān)系質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量都近似為1,如果忽略電子的質(zhì)量,將核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值相加,所得的數(shù)值叫作質(zhì)量數(shù),用字母A表示。若中子數(shù)用字母N表示:質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)則:知識(shí)鏈接:歐內(nèi)斯特?盧瑟福被公認(rèn)為20世紀(jì)最偉大的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家放射性和原子結(jié)構(gòu)等
方面都做出了重大的貢獻(xiàn)最先研究核物理的人,被稱為近代原子核物理學(xué)之父1871年8月30日生于新西蘭納爾遜的一個(gè)手工業(yè)工人家庭,1937年10月19日因病在劍橋逝世,與牛頓和法拉第并排安葬。2、同位素具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)(或不同質(zhì)量數(shù))的同一元素的不同核素互為同位素。同位素12C和14C,12C的原子核中有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子,而14C的原子核中則有6個(gè)質(zhì)子和8個(gè)中子;再如氕、氘和氚,它們的原子核中都有1個(gè)質(zhì)子,但是它們的原子核中的中子數(shù)分別為0個(gè)、1個(gè)及2個(gè),所以它們互為同位素。同位素的表示是在該元素符號的左上角注明質(zhì)量數(shù),如14C、12C等。2.同位素的特性核衰變
放射出各種不同的射線,直至變成另一種穩(wěn)定的同位素放射線放射出α射線、β射線、γ射線和發(fā)生電子俘獲等,但是放射性同位素在進(jìn)行核衰變時(shí)并不一定能同時(shí)放射出這幾種射線。不同的放射性同位素有不同的半衰期,衰變時(shí)放射出的射線的種類和數(shù)量也不同知識(shí)鏈接放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時(shí)所需要的時(shí)間叫作半衰期。放射性元素的半衰期越長,說明其衰變得越慢;半衰期越短,說明其衰變得越快。例如,放射性的32P的半衰期是14.28天,即假使原來有100萬個(gè)32P原子,經(jīng)過14.28天后,就只剩下50萬個(gè)了。3核外電子的排布電子層:離核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子的能量較低,在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子的能量較高,這些不同的“區(qū)域”稱為電子層。核外電子總是盡可能地先從內(nèi)層(能量最低的第1層)排起,當(dāng)?shù)?層排滿后再排第2層,即按由內(nèi)到外的順序依次排列。原子的核外電子層最少的只有1層,最多的有7層,最外層的電子層上所排列的電子數(shù)不超過8個(gè)(電子層只有1層的,所排列的電子數(shù)不超過2個(gè))。按照與原子核的距離,從內(nèi)到外的電子層的順序分別用n=1、2、3、4、5、6、7或K、L、M、N、0、P、Q來表示。原子核外電子的排布遵守規(guī)律(1)原子核外電子盡可能地分布在能量較低的電子層上(離核較近的電子層上)。(2)若電子層數(shù)是n,則該電子層上所排列的電子數(shù)最多是拼個(gè)。(3)無論是第幾層,如果作為最外電子層,那么該電子層上所排列的電子數(shù)不能超過8個(gè);如果作為倒數(shù)第2層(次外層),那么該電子層上所排列的電子數(shù)不能超過18個(gè);如果作為倒數(shù)第3層,那么該電子層上所排列的電子數(shù)不能超過32個(gè)。知識(shí)鏈接原子很小,而原子核更小,它的體積只占原子體積的幾千億分之一。如果把原子比喻成一個(gè)龐大的體育場,則原子核只相當(dāng)于體育場中央的一只螞蟻。因此,原子內(nèi)部有相當(dāng)大的空間,電子就在這個(gè)空間內(nèi)繞著原子核做高速運(yùn)動(dòng)。課后練習(xí)下列說法中正確的是( )。A.同一元素各核素的質(zhì)量數(shù)不同,但它們的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同B.任何元素的原子都是由核外電子和核內(nèi)中子、質(zhì)子組成的C.鈉原子失去一個(gè)電子后,它的電子數(shù)與氖原子的相同,所以變成氖原子D.K的質(zhì)量數(shù)相同,所以它們互為同位素課后練習(xí)將正確的字母填寫在對應(yīng)的位置上A.質(zhì)子數(shù)B.中子數(shù)C.核外電子數(shù)D.最外層電子數(shù)E.電子層數(shù)(1)原子的種類是由()決定的;(2)元素的種類是由()決定的;(3)核電荷數(shù)是由()決定的;(4)元素的化學(xué)性質(zhì)主要是由()決定的;(5)元素的原子半徑是由()決定的;(6)元素的化合價(jià)主要是由()決定的。課后練習(xí)將空白處補(bǔ)充完整
第二節(jié)元素周期律與元素周期表隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)的元素種類也在不斷增加,這些元素之間是否存在著某些內(nèi)在的聯(lián)系或某種規(guī)律呢?元素周期律原子序數(shù)按照核電荷數(shù)由小到大的順序?yàn)樵匾来尉幪?,這種序號叫作元素的原子序數(shù)。原子序數(shù)在數(shù)值上等于該元素原子的核電荷數(shù)。元素周期律元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律叫作元素周期律。元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子核外電子排布周期性變化的必然結(jié)果。12.元素周期表元素周期表第1周期只有氫和氦兩種元素,為特短周期第2周期從鋰開始到氖結(jié)束,共有8種元素,稱為短周期第3周期從鈉開始到氬結(jié)束,共有8種元素,稱為短周期第4周期從鉀開始到氟結(jié)束,共有18種元素,稱為長周期2.1周期1個(gè)周期:電子層數(shù)相同且按照原子序數(shù)遞增的順序排列的一系列元素,稱為1個(gè)周期。周期表中共有7個(gè)橫行,每個(gè)橫行為1個(gè)周期,共有7個(gè)周期。第5周期從銣開始到氙結(jié)束,共有18種元素,稱為長周期第6周期從銫開始到氮結(jié)束,共有32種元素,這個(gè)周期稱為特長周期第7周期元素未排滿,稱為不完全周期。每個(gè)周期從左到右原子最外層電子數(shù)都是從1個(gè)增加到8個(gè),都是從活潑金屬開始逐漸過渡到活潑非金屬,最后以稀有氣體結(jié)束。2.1周期族周期表共有18個(gè)縱行,除第8、9、10三個(gè)縱行統(tǒng)稱為Ⅷ族外,其余每一個(gè)縱行為一族。族又分為主族和副族。羅馬數(shù)字來表示族序,主族元素在族序數(shù)后面加上一個(gè)“A”字,如第IA族、第IIA族等;副族元素在族序數(shù)后面加上一個(gè)“B”字,如第IB族、第IIB族等。2.2族稀有氣體元素的化學(xué)性質(zhì)非常不活潑,通常狀況下難以參加化學(xué)反應(yīng),它們的化合價(jià)為0,因而叫作零族,也稱為ⅧA族。周期表中有7個(gè)主族、7個(gè)副族、1個(gè)Ⅷ族和1個(gè)零族,共有16個(gè)族。副族和Ⅷ族元素位于第ⅡA族和第ⅢA族之間,稱為過渡元素。2.2(三)元素周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律同一周期的元素,從左到右隨著核電荷數(shù)的遞增,其金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強(qiáng)。因此,金屬元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的堿性逐漸減弱,如堿性NaOH>Mg(OH)2>Al(OH)3
;非金屬元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性逐漸增強(qiáng),如酸性H3PO4<H2SO4<HClO4(高氯酸)。(三)元素周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律同一主族的元素,從上到下隨著電子層數(shù)的逐漸增多,其非金屬性逐漸減弱,金屬性逐漸增強(qiáng)。因此,其氧化物對應(yīng)的水化物的堿性逐漸增強(qiáng),如堿性LiOH<NaOH<KOH;第ⅤA族元素,如非金屬性N>P,因此,其最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性HNO3>H3PO4。2.3元素周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律2.3元素周期表中元素性質(zhì)的遞變規(guī)律知識(shí)鏈接:元素金屬性的強(qiáng)弱通常根據(jù)其單質(zhì)跟水或酸起反應(yīng)置換出氫氣的難易程度或形成的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的堿性強(qiáng)弱來判斷。元素非金屬性的強(qiáng)弱通常根據(jù)單質(zhì)與氫氣生成氣態(tài)氫化物的難易程度或形成的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物的酸性強(qiáng)弱來判斷。29可以一目了然地獲得元素的一些信息,如元素名稱、元素符號、原子序數(shù)、相對原子質(zhì)量等,
2.4元素周期表的作用30可以清楚地確定元素是屬于金屬元素還是屬于非金屬元素或是屬于過渡元素。對金屬元素、非金屬元素(包括稀有氣體元素)用不同的顏色進(jìn)行了分區(qū)方便根據(jù)原子序數(shù)確定元素在元素周期表中的位置。
2.4元素周期表的作用課后練習(xí)對照元素周期表,下列判斷不正確的是()。A.酸性強(qiáng)弱:HClO/HzSO/H'PO/H'SiO,B.原子半徑大?。篘a>S>0C.堿性強(qiáng)弱:KOH>NaOH>LiOHD.還原性強(qiáng)弱:F->Cl->I-課后練習(xí)2.下列有關(guān)元素周期律的敘述正確的是()。A.元素周期律的本質(zhì)是元素原子核外電子排布呈周期性變化B.元素周期律的本質(zhì)是原子半徑呈現(xiàn)周期性的變化C.元素周期律的本質(zhì)是元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性的變化D.元素周期律的本質(zhì)是元素的性質(zhì)隨著相對原子質(zhì)量的遞增呈現(xiàn)周期性的變化課后練習(xí)3.對照元素周期表,在下列橫線上填寫正確的答案。(1)含有8個(gè)質(zhì)子、10個(gè)中子的原子對應(yīng)元素的化學(xué)符號是________。(2)元素周期表中位于第8縱行的鐵元素屬于第________族。(3)所含元素超過18種的周期是第________和第________周期。第三節(jié)化學(xué)鍵到目前為止,人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素有100多種,而由這些元素的原子組成的物質(zhì)卻數(shù)以千萬計(jì)。元素的原子是通過什么作用形成如此豐富的物質(zhì)的呢?一、電子式用小黑點(diǎn)“?”或小叉“X”在元素符號周圍表示出該元素原子的最外層電子數(shù)注意:表示電子的“?”或“X”通常寫在元素符號的上、下、左、右四個(gè)方向,而不寫在“斜角”的位置。原子的電子式(一)原子的電子式離子的電子式陽離子簡單的陽離子由于在形成過程中已失去最外層電子,因此其電子式的書寫方式就是在離子符號右上角標(biāo)明所帶電荷數(shù),如鈉離子、鎂離子、鈣離子、鋁離子的電子式分別如下:離子的電子式陰離子非金屬元素的原子在形成陰離子時(shí),總是得到電子以使其最外層達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。無論是簡單的陰離子,還是復(fù)雜的陰離子,在書寫其電子式時(shí)都應(yīng)標(biāo)出電子對,還應(yīng)加方括號,并在方括號的右上方標(biāo)出離子所帶的電荷,如氯離子、氫氧根離子的電子式分別表示為離子的電子式(三)單質(zhì)分子的電子式用電子式表示單質(zhì)分子時(shí)必須正確地表示出共用電子對數(shù),并滿足每個(gè)原子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(最外層達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)),如氯氣分子的電子式為。二、離子鍵(一)金屬鈉與氯氣的反應(yīng)取一塊綠豆大小的金屬鈉(切去表面氧化層),用濾紙吸凈其表面的煤油(金屬鈉一般保存在煤油中),放在石棉網(wǎng)上,并將盛有氯氣的集氣瓶倒扣在鈉的上方,用酒精燈微熱,會(huì)發(fā)現(xiàn)鈉在氯氣中劇烈燃燒,產(chǎn)生白煙,如圖1-7所示。這是因?yàn)榻饘兮c與氯氣反應(yīng)生成了氯化鈉,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為(二)氯化鈉的形成從原子結(jié)構(gòu)來看,鈉原子的最外電子層上只有1個(gè)電子,容易失去;氯原子的最外電子層上有7個(gè)電子,容易奪得1個(gè)電子而達(dá)到最外層8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。當(dāng)鈉原子與氯原子相遇時(shí),鈉原子失去最外層的1個(gè)電子,變成+1價(jià)的鈉離子;氯原子得到鈉原子失去的1個(gè)電子,變成-1價(jià)的氯離子,陰陽離子之間通過靜電作用而形成了穩(wěn)定的化合物——氯化鈉。氯化鈉的形成過程可用圖1-8來簡單表示。(二)氯化鈉的形成圖1-8氯化鈉的形成過程氯化鈉的形成過程用電子式表示如下:(三)離子鍵的特征離子鍵具有如下特征:(1)成鍵的微粒是陰離子和陽離子。(2)成鍵的本質(zhì)是靜電作用(靜電作用包括陰陽離子間的靜電吸引作用和電子與電子之間、原子核與原子核之間的靜電排斥作用)?;顫姷慕饘僭尤菀资ル娮由山饘訇栯x子,活潑的非金屬原子容易得到電子生成非金屬陰離子?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊三、共價(jià)鍵研究證明,形成非金屬單質(zhì)分子(如H2、Cl2)或非金屬分子(如HCl、SO2)等,的原子之間通過共用其最外層電子,在理想情況下各自達(dá)到電子飽和的狀態(tài),由此組成比較穩(wěn)定和堅(jiān)固的化學(xué)鍵,即共價(jià)鍵。下面用電子式來分別表示H2、Cl2、HCl的形成過程:LOGOTEXTHERE三、共價(jià)鍵在H2、Cl2、HCl的形成過程中,電子不是從一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子,而是每個(gè)原子各提供一個(gè)電子,組成一個(gè)電子對,使各原子的電子層都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),這種電子對稱為共用電子對。共用電子對在兩個(gè)原子核周圍運(yùn)動(dòng),使每個(gè)原子都達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。以共用電子對形成分子的化合物就叫作共價(jià)化合物。根據(jù)電子對是否發(fā)生偏移,可將共價(jià)鍵分為非極性共價(jià)鍵和極性共價(jià)鍵。在單質(zhì)分子中,同種非金屬原子形成的共價(jià)鍵,電子對不偏移,稱為非極性共價(jià)鍵。例如,Cl—Cl、N≡N中的共價(jià)鍵為非極性共價(jià)鍵。在化合物分子中,不同種非金屬原子形成的共價(jià)鍵,電子對發(fā)生偏移,稱為極性共價(jià)鍵。例如,H—Cl、S—H、F—H中的共價(jià)鍵為極性共價(jià)鍵。課后練習(xí)1.下列關(guān)于離子鍵和共價(jià)鍵的說法,正確的是()。A.共價(jià)鍵只存在于共價(jià)化合物中B.離子鍵可存在于單質(zhì)中C.離子鍵和共價(jià)鍵不可能同時(shí)存在于一種化合物中D.存在離子鍵的化合物都是離子化合物課后練習(xí)2.下列電子式書寫正確的是()。
A.
B.
C.
D.3.下列說法正確的是()。A.非金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)中一定存在共價(jià)鍵B.非金屬單質(zhì)的氣態(tài)氫化物中一定存在共價(jià)鍵C.離子化合物中一定含有離子鍵D.在一種化合物中只能存在一種類型的化學(xué)鍵化學(xué)基礎(chǔ)模塊學(xué)生實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作實(shí)驗(yàn)?zāi)康膹?fù)習(xí)藥品的取用、物質(zhì)的加熱等基本操作。實(shí)驗(yàn)用品器材:試管、藥匙(或紙槽)、鑷子、試管夾、酒精燈、火柴、膠頭滴管、木條、鐵架臺(tái)、燒杯。實(shí)驗(yàn)藥品:CuSO4
溶液、NaOH溶液、石灰石(CaCO3)、稀鹽酸、酚酞試液、CuO粉末、CuSO4·5H2O晶體。學(xué)生實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作實(shí)驗(yàn)步驟
1.藥品的取用圖1-9滴加CuSO4溶液(或酚酞試液)圖1-10加酚酞試液學(xué)生實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作實(shí)驗(yàn)步驟
(2)在試管中加入2~3塊石灰石,用膠頭滴管向試管中滴入約2mL稀鹽酸,觀察石灰石表面發(fā)生的變化,然后將一根燃著的木條伸進(jìn)試管口,觀察現(xiàn)象?,F(xiàn)象:______________________________________________________________。需要注意的是,取用塊狀固體藥品時(shí)要用鑷子,取用粉末狀固體藥品時(shí)要用藥匙。取用時(shí),先將試管平放,再將盛有藥品的藥匙或夾持固體的鑷子伸到試管底部,然后將試管直立,使藥品慢慢滑落至試管底部。學(xué)生實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作2.物質(zhì)的加熱(1)取少量CuO粉末,裝入試管中,再向試管中加入約2mL稀鹽酸,振蕩試管,觀察現(xiàn)象;然后加熱試管,觀察現(xiàn)象。操作如圖1-11所示。圖1-11加熱CuO粉末現(xiàn)象:_______________________________________________。學(xué)生實(shí)驗(yàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作2.物質(zhì)的加熱(2)取少量CuSO4·5H2O晶體放入試管中,將試管固定在鐵架臺(tái)上,試管口要向下傾斜,然后用酒精燈加熱試管,觀察現(xiàn)象。操作如圖1-12所示。圖1-12加熱CuSO4·5H2O晶體現(xiàn)象:_______________________________________________?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)一、原子結(jié)構(gòu)(1)原子核簡稱“核”,位于原子的核心部分,由質(zhì)子和中子兩種微粒構(gòu)成?!昂恕焙苄。瑓s集中了原子的大部分質(zhì)量。原子核帶正電,其所帶的正電荷數(shù)稱為核電荷數(shù)。因?yàn)樵映孰娭行?,所以若用字母Z表示核電荷數(shù),則Z=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)(2)具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)(或不同質(zhì)量數(shù))的同一元素的不同核素互為同位素。同位素在元素周期表中占據(jù)同一位置,其化學(xué)性質(zhì)幾乎相同,但原子質(zhì)量或質(zhì)量數(shù)不同,因而其物理性質(zhì)也有所差異?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)(3)原子核外電子的排布遵守下列規(guī)律:①原子核外電子盡可能地分布在能量較低的電子層上(離核較近的電子層上)。②若電子層數(shù)是n,則該電子層上所排列的電子數(shù)最多是2n2個(gè)。③無論是第幾層,如果作為最外電子層,那么該電子層上所排列的電子數(shù)不能超過8個(gè);如果作為倒數(shù)第2層(次外層),那么該電子層上所排列的電子數(shù)不能超過18個(gè);如果作為倒數(shù)第3層,那么該電子層上所排列的電子數(shù)不能超過32個(gè)?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)二、元素周期律與元素周期表(1)人們按照核電荷數(shù)由小到大的順序?yàn)樵匾来尉幪?,這種序號叫作元素的原子序數(shù)。原子序數(shù)在數(shù)值上等于該元素原子的核電荷數(shù)。(2)元素的性質(zhì)隨著元素原子序數(shù)的遞增而呈周期性變化的規(guī)律叫作元素周期律?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)三、化學(xué)鍵(1)在化學(xué)反應(yīng)中,一般是原子的最外層電子發(fā)生變化?;瘜W(xué)中常在元素符號周圍用小黑點(diǎn)“·”或小叉“×”來表示元素原子的最外層電子,相應(yīng)的式子叫作電子式。(2)陰陽離子之間通過靜電作用所形成的化學(xué)鍵叫作離子鍵。由離子鍵結(jié)合而成的化合物叫作離子化合物。(3)形成分子的原子之間通過共用其最外層電子,在理想情況下各自達(dá)到電子飽和的狀態(tài),由此組成比較穩(wěn)定和堅(jiān)固的化學(xué)鍵,即共價(jià)鍵。第二章化學(xué)反應(yīng)及其規(guī)律章節(jié)CONTENTS第一節(jié)氧化還原反應(yīng)第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率第三節(jié)化學(xué)平衡本章小結(jié)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn),可將反應(yīng)分為化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)、復(fù)分解反應(yīng)等不同類型。1892年,德國物理學(xué)家奧斯特瓦爾德(圖2-1)提出氧化還原反應(yīng)是由電子得失引起的,他把得電子的過程叫作還原,把失電子的過程叫作氧化。圖2-1奧斯特瓦爾德第一節(jié)氧化還原反應(yīng)一、氧化還原反應(yīng)的基本概念(一)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2分析元素的化合價(jià)可知,此反應(yīng)在反應(yīng)前后元素的化合價(jià)發(fā)生了改變。我們將有類似上述情況的反應(yīng),即在反應(yīng)過程中元素化合價(jià)發(fā)生變化的化學(xué)反應(yīng)叫作氧化還原反應(yīng)。元素化合價(jià)的升降與電子的得失或偏移密切相關(guān),因此就電子的觀點(diǎn)而言,有電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)稱為氧化還原反應(yīng)。失去電子的半反應(yīng)稱為氧化半反應(yīng),得到電子的半反應(yīng)稱為還原半反應(yīng),兩個(gè)半反應(yīng)中電子的得失數(shù)目相等。(一)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)在該反應(yīng)中,鈉原子失去最外層的1個(gè)電子成為Na+而帶正電,化合價(jià)由0價(jià)升到+1價(jià);氯原子得到1個(gè)電子成為Cl-而帶負(fù)電,化合價(jià)由0價(jià)降到-1價(jià);生成的NaCl為離子化合物。在該反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移過程中,氫原子未完全失去電子,而氧原子也未完全得到電子,它們之間是通過共用電子對的偏移來實(shí)現(xiàn)化合價(jià)的變化(一)氧化還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)綜上所述,氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電子的得失。在氧化還原反應(yīng)中,失去電子使化合價(jià)升高的過程稱為氧化,得到電子使化合價(jià)降低的過程稱為還原。在反應(yīng)物中,化合價(jià)降低的物質(zhì)為氧化劑,化合價(jià)升高的物質(zhì)為還原劑。在氧化還原反應(yīng)中,還原劑自身被氧化,氧化劑自身被還原。知識(shí)鏈接氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系如下:(1)置換反應(yīng)一定屬于氧化還原反應(yīng)。(2)復(fù)分解反應(yīng)一定不屬于氧化還原反應(yīng)。(3)有單質(zhì)參與的化合反應(yīng)和有單質(zhì)生成的分解反應(yīng),均屬于氧化還原反應(yīng)。其關(guān)系如圖2-2所示。圖2-2氧化還原反應(yīng)與四種基本反應(yīng)類型的關(guān)系(二)氧化還原反應(yīng)的表示方法氧化還原反應(yīng)的表示方法一般分為雙線橋法和單線橋法兩種。1.雙線橋法雙線橋法能表明反應(yīng)前后同一元素的電子轉(zhuǎn)移情況。此法不僅能表示出電子轉(zhuǎn)移的方向和總數(shù),而且能表示出元素化合價(jià)升降和氧化、還原的關(guān)系。雙線橋的箭頭始于反應(yīng)物中化合價(jià)發(fā)生變化的相關(guān)元素的原子或離子,箭頭指向發(fā)生化合價(jià)變化后生成物中對應(yīng)元素的原子或離子。在線上要標(biāo)明“失去”或“得到”的電子總數(shù)、該元素“被氧化”或“被還原”。(二)氧化還原反應(yīng)的表示方法雙線橋法的主要步驟如下:(1)標(biāo)價(jià)態(tài)。標(biāo)明同一元素在氧化還原反應(yīng)前后的化合價(jià)。(2)連雙線。一條線從氧化劑中化合價(jià)降低的元素指向還原產(chǎn)物中相應(yīng)的元素,另一條線從還原劑中化合價(jià)升高的元素指向氧化產(chǎn)物中相應(yīng)的元素。(3)注得失。注明元素“得到”或“失去”的電子總數(shù),并注明該元素是“被還原”還是“被氧化”。例如,H2
還原CuO的反應(yīng)用雙線橋法可表示如下:(二)氧化還原反應(yīng)的表示方法單線橋法能表明反應(yīng)前后不同元素的電子轉(zhuǎn)移情況,即只在氧化劑和還原劑之間表明電子轉(zhuǎn)移關(guān)系。在線上標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移總數(shù),箭頭指出電子轉(zhuǎn)移的方向。單線橋法的基本步驟如下:(1)標(biāo)價(jià)態(tài)。標(biāo)明同一元素在氧化還原反應(yīng)前后的化合價(jià),確定得失電子的元素。(2)連單線。用單線連接反應(yīng)物中的氧化劑與還原劑,箭頭指向氧化劑。(3)注得失。注明得失電子的總數(shù)。例如,上述H2還原CuO的反應(yīng)用單線橋法可表示如下:二、氧化還原反應(yīng)方程式的配平及常見的氧化劑和還原劑1.氧化還原反應(yīng)方程式的配平原則在配平氧化還原反應(yīng)方程式時(shí)主要遵循以下原則:(1)使反應(yīng)中氧化劑得到的電子數(shù)和還原劑失去的電子數(shù)相等。(2)電荷守恒,即離子反應(yīng)方程式中反應(yīng)前后離子所帶電荷數(shù)相等。(3)質(zhì)量守恒,即反應(yīng)前后各元素的原子個(gè)數(shù)不變。2.氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法以Cu與稀HNO3的反應(yīng)為例來講述其配平過程。該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為采用化合價(jià)升降法對其進(jìn)行配平的具體步驟如下:第一步,標(biāo)出反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的元素的化合價(jià),并注明每種元素的原子升高或降低的總價(jià)數(shù)。2.氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法第二步,找出各元素原子的化合價(jià)升高和降低的總價(jià)數(shù)的最小公倍數(shù),然后按照化學(xué)反應(yīng)中氧化劑得到的電子數(shù)和還原劑失去的電子數(shù)相等的原則在氧化劑、還原劑前配上相應(yīng)的系數(shù)。第三步,根據(jù)上一步所標(biāo)氧化劑和還原劑的系數(shù),進(jìn)一步標(biāo)注出對應(yīng)的還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物的系數(shù)。2.氧化還原反應(yīng)方程式的配平方法第四步,用觀察法配平反應(yīng)方程式中其他物質(zhì)的系數(shù),即觀察對比反應(yīng)前后各元素的原子總數(shù),方程式配平后,將方程式中的符號“→”換成“=”;若有氣體生成,則標(biāo)上氣體符號“?”;若有沉淀生成,則標(biāo)上沉淀符號“?”。3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(二)常見的氧化劑和還原劑1、常見的氧化劑(1)非金屬單質(zhì),如Cl2、O2、Br2
等。(2)含有高價(jià)態(tài)元素的化合物,如濃H2SO4、HNO3、KMnO4、MnO2、KClO3、K2Cr2O7
等。(3)某些金屬性較弱的高價(jià)態(tài)離子,如Pb4+、Cu2+、Fe3+等。(4)過氧化物,如Na2O2、H2O2
等。(二)常見的氧化劑和還原劑1、常見的還原劑(1)活潑的金屬單質(zhì),如K、Na、Mg、Al等。(2)非金屬離子及某些含有低價(jià)態(tài)元素的化合物,如S2-、I-、H2S、Na2SO3
等。(3)低價(jià)態(tài)的陽離子,如Fe2+、Cu+
等。(4)某些非金屬單質(zhì),如H2、C等。(二)常見的氧化劑和還原劑在氧化還原反應(yīng)中,氧化劑的氧化性要大于氧化產(chǎn)物的氧化性,還原劑的還原性要大于還原產(chǎn)物的還原性。當(dāng)一種氧化劑同時(shí)遇到幾種還原劑時(shí),氧化劑會(huì)先與還原性最強(qiáng)的還原劑發(fā)生反應(yīng);當(dāng)一種還原劑同時(shí)遇到幾種氧化劑時(shí),還原劑會(huì)先與氧化性最強(qiáng)的氧化劑發(fā)生反應(yīng)。課后練習(xí)1.下列類型的反應(yīng)中,一定會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的是()。A.化合反應(yīng)B.分解反應(yīng)C.置換反應(yīng)D.復(fù)分解反應(yīng)課后練習(xí)2.化合反應(yīng)、分解反應(yīng)、置換反應(yīng)和復(fù)分解反應(yīng)是四種基本化學(xué)反應(yīng)類型。下列各反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng),但不屬于四種基本反應(yīng)類型的是()。A.①②
B.②③
C.①
D.③④課后練習(xí)3.常溫下,往H2O2溶液中滴加少量的FeSO4溶液,可發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng):下列說法中正確的是()。A.H2O2
的氧化性比Fe3+強(qiáng),其還原性比Fe2+弱B.在H2O2
分解過程中,溶液的pH逐漸下降C.在H2O2
分解過程中,F(xiàn)e2+
和Fe3+
的總量保持不變D.H2O2
生產(chǎn)過程中混入Fe2+
不影響其使用課后練習(xí)4.下列敘述正確的是()。課后練習(xí)5.從礦物學(xué)資料查得,一定條件下自然界存在如下反應(yīng):14CuSO4+5FeS2+12H2O=7Cu2S+5FeSO4+12H2SO4下列說法中正確的是()。A.Cu2S既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物B.5molFeS2
發(fā)生反應(yīng),有10mol電子轉(zhuǎn)移C.產(chǎn)物中的SO42-
有一部分是氧化產(chǎn)物D.FeS2
只作還原劑第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率是用來表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量,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來表示,常用單位是mol/(L·s)或mol/(L·min)。一、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式為例如,在給定條件下,氮?dú)夂蜌錃庠诿荛]容器中合成氨氣:一、化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素1.濃度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響實(shí)驗(yàn)證明,對于有氣體或溶液參與的反應(yīng),在其他條件不變的情況下,增加反應(yīng)物的濃度會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速率加快,減小反應(yīng)物的濃度會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速率減慢。衛(wèi)生法律法規(guī)2、溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響溫度是影響化學(xué)反應(yīng)速率的重要因素之一。在一定濃度下,溫度升高,化學(xué)反應(yīng)速率加快。荷蘭科學(xué)家范特霍夫(Van’tHoff)提出,溫度每升高10K,化學(xué)反應(yīng)速率增加2~4倍,即假定溫度系數(shù)為2,若溫度由T1升高到T2,則有3、壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響對于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng),若其他條件不變,增大壓強(qiáng),就是增大氣體的濃度,化學(xué)反應(yīng)速率加快;減小壓強(qiáng),就是減小氣體的濃度,化學(xué)反應(yīng)速率減慢。如果反應(yīng)物是固體或液體,改變壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率沒有影響。4、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑又稱觸媒,是能改變化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量、組成和化學(xué)性質(zhì)在參加化學(xué)反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。能使化學(xué)反應(yīng)速率加快的催化劑,叫作正催化劑;能使化學(xué)反應(yīng)速率減慢的催化劑,叫作逆催化劑。在實(shí)踐中,如果沒有特殊說明,則所說催化劑都是指正催化劑。除上述因素外,固體反應(yīng)物顆粒的大小、反應(yīng)物接觸面積等因素對化學(xué)反應(yīng)速率也有影響;某些反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率還會(huì)受到光、超聲波、磁場等的影響。課后練習(xí)1.在373K時(shí),把0.5molN2O4
氣體通入體積為5L的真空密閉容器中,容器內(nèi)立即有紅棕色物質(zhì)產(chǎn)生。反應(yīng)進(jìn)行到2s時(shí),NO2
的濃度為0.02mol/L。在60s時(shí),體系達(dá)到平衡,此時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為反應(yīng)前的1.6倍。下列說法正確的是()。A.前2s,以N2O4
濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為0.01mol/(L?s)B.在2s時(shí),體系內(nèi)壓強(qiáng)為反應(yīng)前的1.1倍C.平衡時(shí),體系內(nèi)含N2O40.25molD.平衡時(shí),若往容器內(nèi)充入氮?dú)?,則可提高N2O4
的轉(zhuǎn)化率課后練習(xí)2.在恒溫、體積為2L的密閉容器中進(jìn)行著如下反應(yīng):若反應(yīng)物在前20s由3mol降為1.8mol,則該反應(yīng)前20s的平均反應(yīng)速率為()。A.v(B)=0.03mol/(L?s)
B.v(B)=0.045mol/(L?s)C.v(C)=0.03mol/(L?s)
D.v(C)=0.06mol/(L?s)4、催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響催化劑又稱觸媒,是能改變化學(xué)反應(yīng)速率,而本身的質(zhì)量、組成和化學(xué)性質(zhì)在參加化學(xué)反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。能使化學(xué)反應(yīng)速率加快的催化劑,叫作正催化劑;能使化學(xué)反應(yīng)速率減慢的催化劑,叫作逆催化劑。在實(shí)踐中,如果沒有特殊說明,則所說催化劑都是指正催化劑。除上述因素外,固體反應(yīng)物顆粒的大小、反應(yīng)物接觸面積等因素對化學(xué)反應(yīng)速率也有影響;某些反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率還會(huì)受到光、超聲波、磁場等的影響。第三節(jié)化學(xué)平衡化學(xué)平衡是指在宏觀條件一定的可逆反應(yīng)中,化學(xué)反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物和生成物各組分濃度不再改變的狀態(tài)。一、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)按反應(yīng)過程中熱量的變化,通常把化學(xué)反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。一、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)反應(yīng)過程中有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng)。常見的放熱反應(yīng)如燃燒與緩慢氧化反應(yīng)、中和反應(yīng)、金屬與酸反應(yīng)制取氫氣的反應(yīng)、生石灰和水的反應(yīng)等。反應(yīng)過程中需要吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)。常見的吸熱反應(yīng)如氫氧化鋇晶體與氯化銨固體的反應(yīng)、用C和H2及CO還原金屬氧化物的反應(yīng)、某些加熱分解反應(yīng)、水解反應(yīng)、電離反應(yīng)等。圖2-3放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)過程中的能量變化一、放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)在化學(xué)反應(yīng)過程中放出或吸收的熱量通常叫作反應(yīng)熱,用符號ΔH表示,單位為kJ/mol。放熱反應(yīng)ΔH<0,吸熱反應(yīng)ΔH>0。圖2-3所示為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)過程中的能量變化。二、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡科學(xué)研究表明,不少化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性,即正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)能同時(shí)進(jìn)行,只是可逆的程度不同。少部分的化學(xué)反應(yīng)在一定條件下幾乎能進(jìn)行到底,這樣的反應(yīng)稱為不可逆反應(yīng)。例如,氫氧化鈉和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和水,而氯化鈉和水不能反過來反應(yīng)生成氫氧化鈉和鹽酸。二、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡在同一條件下,大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)既能向正向進(jìn)行又能向逆向進(jìn)行,這類反應(yīng)稱為可逆反應(yīng),如工業(yè)合成氨的反應(yīng):通常將向右進(jìn)行的反應(yīng)稱為正反應(yīng),將向左進(jìn)行的反應(yīng)稱為逆反應(yīng)。反應(yīng)的可逆性在方程式中用可逆反應(yīng)符號“”來表示。二、可逆反應(yīng)與化學(xué)平衡化學(xué)平衡狀態(tài)是化學(xué)反應(yīng)在給定條件下所能達(dá)到或完成的最大程度,即該反應(yīng)進(jìn)行的限度。化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)物在該條件下的最大轉(zhuǎn)化率,即可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),某反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的量(等于某反應(yīng)物的起始濃度和平衡濃度的差)與該反應(yīng)物起始的量的比值的百分?jǐn)?shù),用式子表達(dá)為三、化學(xué)平衡的移動(dòng)化學(xué)平衡只是可逆反應(yīng)在一定條件下的一種暫時(shí)的、相對的穩(wěn)定狀態(tài)。如果影響平衡的條件發(fā)生變化,使得正、逆反應(yīng)速率不再相等,反應(yīng)的平衡狀態(tài)就會(huì)遭到破壞,各物質(zhì)的濃度就會(huì)發(fā)生變化,直到在新的條件下,反應(yīng)又達(dá)到新的平衡。像這種因平衡狀態(tài)被破壞而建立新的平衡的過程,叫作化學(xué)平衡的移動(dòng)。1.濃度對化學(xué)平衡的影響實(shí)驗(yàn)表明,在其他條件不變的情況下,增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度,都可以使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);增大生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度,都可以使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。2.壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響對于有氣體參加的化學(xué)平衡,改變反應(yīng)系統(tǒng)中某組分氣體的分壓或系統(tǒng)總壓,都會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng),具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)改變反應(yīng)物或生成物的分壓,相當(dāng)于改變其濃度,移動(dòng)方向的判斷與改變濃度的判斷相同。(2)反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)相等的反應(yīng),即Δn=0,系統(tǒng)總壓力改變,對平衡無影響。反應(yīng)前后氣體分子總數(shù)不相等的反應(yīng),即Δn≠0,壓縮體積、增大壓強(qiáng)或增大體積、減小壓強(qiáng)都會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。2.壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響當(dāng)Δn>0,即生成物的分子總數(shù)大于反應(yīng)物的分子總數(shù)時(shí),增加壓力,平衡向左移動(dòng);減小壓力,平衡向右移動(dòng)。反之,當(dāng)Δn<0,即反應(yīng)物的分子總數(shù)大于生成物的分子總數(shù)時(shí),增加壓力,平衡向右移動(dòng);減小壓力,平衡向左移動(dòng)。(3)恒溫、恒壓條件下,向反應(yīng)體系中引入惰性氣體(不參加反應(yīng)的氣體)會(huì)造成各組分氣體的分壓減小,化學(xué)平衡將向氣體分子總數(shù)增加的方向移動(dòng)。3.溫度對化學(xué)平衡的影響在其他條件不變的情況下,升高溫度,化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng);降低溫度,化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。綜上所述,濃度、壓強(qiáng)和溫度在一定條件下都能影響化學(xué)平衡。關(guān)于這些因素對平衡移動(dòng)方向的影響,1888年,法國化學(xué)家勒夏特列(LeChatelier)總結(jié)出了一條普遍適用的規(guī)律:若改變影響平衡的任意一個(gè)條件,平衡就向能減弱這種改變的方向移動(dòng)。這就是勒夏特列原理。勒夏特列(圖2-4),法國化學(xué)家,他的一生有很多發(fā)現(xiàn)和發(fā)明,最主要的是發(fā)現(xiàn)了平衡原理,即勒夏特列原理。這一原理不僅適用于化學(xué)平衡,而且適用于一切平衡體系,如物理、生理甚至社會(huì)上的各種平衡系統(tǒng)。知識(shí)鏈接:勒夏特列4.催化劑對化學(xué)平衡的影響由于催化劑能夠同等程度地改變正反應(yīng)和逆反應(yīng)的反應(yīng)速率,因此,它對化學(xué)平衡的移動(dòng)沒有影響;但它能改變反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間,這對于提高生產(chǎn)效率無疑具有十分重要的意義。課后練習(xí)1、在500℃的高溫條件下,使10mL的N2
和H2
的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生下列可逆反應(yīng):已知反應(yīng)達(dá)到平衡后,在相同條件下混合氣體的體積變?yōu)?mL。則在原混合氣體中,N2和H2
的物質(zhì)的量之比可能是()。A.2∶3
B.1∶3
C.1∶4
D.1∶7課后練習(xí)2.下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是()。A.打開汽水瓶時(shí),有大量氣泡溢出B.在配制硫酸亞鐵溶液時(shí)往往要加入一定量的鐵粉C.氨水應(yīng)密閉保存放置于低溫處D.實(shí)驗(yàn)室用排飽和食鹽水的方法收集氯氣課后練習(xí)3.在一密閉容器中,反應(yīng)達(dá)到平衡后,保持溫度不變,將容器的體積增加一倍,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到新的平衡時(shí),A的濃度變?yōu)樵瓉淼?0%,則()。A.平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)了B.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)了C.物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了D.a<b化學(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)一、氧化還原反應(yīng)(1)氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是電子的得失。在氧化還原反應(yīng)中,失去電子使化合價(jià)升高的過程稱為氧化,得到電子使化合價(jià)降低的過程稱為還原。在反應(yīng)物中,化合價(jià)降低的物質(zhì)為氧化劑,化合價(jià)升高的物質(zhì)為還原劑。在氧化還原反應(yīng)中,還原劑自身被氧化,氧化劑自身被還原。(2)氧化還原反應(yīng)的表示方法一般分為雙線橋法和單線橋法兩種?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)一、氧化還原反應(yīng)(3)在配平氧化還原反應(yīng)方程式時(shí)主要遵循以下原則:①使反應(yīng)中氧化劑得到的電子數(shù)和還原劑失去的電子數(shù)相等。②電荷守恒,即離子反應(yīng)方程式中反應(yīng)前后離子所帶電荷數(shù)相等。③質(zhì)量守恒,即反應(yīng)前后各元素的原子個(gè)數(shù)不變?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)二、化學(xué)反應(yīng)速率(1)化學(xué)反應(yīng)速率是用來表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行快慢的物理量,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來表示,常用單位是mol/(L·s)或mol/(L·min)?;瘜W(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式為(2)影響化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素:濃度、溫度、壓強(qiáng)、催化劑?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)三、化學(xué)平衡(1)化學(xué)平衡是指在宏觀條件一定的可逆反應(yīng)中,化學(xué)反應(yīng)的正逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物和生成物各組分濃度不再改變的狀態(tài)。(2)按反應(yīng)過程中熱量的變化,通常把化學(xué)反應(yīng)分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。反應(yīng)過程中有熱量放出的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng),反應(yīng)過程中需要吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)?;瘜W(xué)基礎(chǔ)模塊本章小結(jié)三、化學(xué)平衡(3)科學(xué)研究表明,不少化學(xué)反應(yīng)都具有可逆性,即正向反應(yīng)和逆向反應(yīng)能同時(shí)進(jìn)行,只是可逆的程度不同。少部分的化學(xué)反應(yīng)在一定條件下幾乎能進(jìn)行到底,這樣的反應(yīng)稱為不可逆反應(yīng)。在同一條件下,大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)既能向正向進(jìn)行又能向逆向進(jìn)行,這類反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。感謝聆聽2021第三章溶液與水溶液中的離子反應(yīng)第一節(jié)溶液組成的表示方法第二節(jié)弱電解質(zhì)的解離平衡第三節(jié)水的離子積和溶液的pH第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式第五節(jié)鹽的水解學(xué)生實(shí)驗(yàn)溶液的配制、稀釋和pH的測定本章小結(jié)章節(jié)概述CONTENTSPAGE一種物質(zhì)以分子、原子或離子的形式分散在另一種物質(zhì)中,形成的均勻穩(wěn)定的分散體系稱為溶液。所有溶液都是由溶質(zhì)和溶劑組成的。通常將形成溶液過程中狀態(tài)變化的物質(zhì)稱為溶質(zhì),而狀態(tài)不變的物質(zhì)稱為溶劑。水是最常用的溶劑,很多化學(xué)反應(yīng)都是在水溶液中進(jìn)行的。在水溶液中或熔融狀態(tài)下,能導(dǎo)電的化合物稱為電解質(zhì)(如NaCl、CH3COOH等),不能導(dǎo)電的物質(zhì)稱為非電解質(zhì)(如蔗糖、酒精等)。11化學(xué)基礎(chǔ)模塊第一節(jié)溶液組成的表示方法一、物質(zhì)的量及其單位1.物質(zhì)的量物質(zhì)的量是表示組成物質(zhì)的微觀粒子多少的物理量。它表示一定數(shù)目粒子的集合體。其符號為n,單位是摩爾(簡稱摩),單位符號為mol??茖W(xué)上,將0.012kg12C所含有的碳原子數(shù)作為一定數(shù)量粒子集體的標(biāo)準(zhǔn),定義為1mol。0.012kg12C所含的碳原子數(shù)叫作阿伏伽德羅常數(shù),用符號表示為NA,其近似值為6.02×1023mol-1。1mol任何粒子所含有的微粒個(gè)數(shù)都為阿伏伽德羅常數(shù)。第一節(jié)溶液組成的表示方法學(xué)習(xí)提示第一節(jié)溶液組成的表示方法知識(shí)鏈接阿伏伽德羅(Avogadro,1776—1856,圖3-1)是意大利物理學(xué)家、化學(xué)家。他在化學(xué)上的重大貢獻(xiàn)是建立了分子學(xué)說。為了紀(jì)念阿伏伽德羅的偉大功績,人們將0.012kg12C中所含的碳原子數(shù)稱為阿伏伽德羅常數(shù),它是自然科學(xué)中的基本常數(shù)之一。圖3-1阿伏伽德羅LOGOTEXTHERE物質(zhì)的量(n)、微粒個(gè)數(shù)(N)和阿伏伽德羅常數(shù)(NA)三者之間的關(guān)系如下:【例3-1】
0.5molO2
中含有的氧分子數(shù)是多少?含有的氧原子數(shù)是多少?解氧分子數(shù)為N=n·NA=0.5×6.02×1023=3.01×1023
個(gè)氧原子數(shù)為N=n(O2)×2×NA=0.5×2×6.02×1023=6.02×1023個(gè)即0.5molO2
中含有的氧分子數(shù)為3.01×1023
個(gè),氧原子數(shù)為6.02×1023
個(gè)。1、物質(zhì)的量物質(zhì)的量是聯(lián)系微觀粒子和宏觀物質(zhì)的橋梁,那么如何通過物質(zhì)的量求出物質(zhì)的質(zhì)量呢?也就是說,1mol物質(zhì)的質(zhì)量到底是多少呢?
規(guī)定:單位物質(zhì)的量(1mol)的物質(zhì)所具有的質(zhì)量叫作摩爾質(zhì)量。也就是說,物質(zhì)的摩爾質(zhì)量是物質(zhì)的質(zhì)量與物質(zhì)的量之比。摩爾質(zhì)量用符號M表示,常用的單位為g/mol或kg/mol。當(dāng)以g/mol為單位時(shí),物質(zhì)的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上等于其相對分子(或原子)質(zhì)量,從表3-2中即可看出。2、摩爾質(zhì)量物質(zhì)的量(n)、物質(zhì)的質(zhì)量(m)、摩爾質(zhì)量(M)之間的關(guān)系如下:2、摩爾質(zhì)量即2、摩爾質(zhì)量【例3-2】
24.5gH2SO4
的物質(zhì)的量是多少?分析可以通過H2SO4
的相對分子質(zhì)量得知H2SO4
的摩爾質(zhì)量,然后利用關(guān)系式n=M/m計(jì)算出24.5gH2SO4
的物質(zhì)的量。解已知H2SO4的相對分子質(zhì)量為98,摩爾質(zhì)量為98g/mol,所以即24.5gH2SO4
的物質(zhì)的量為0.25mol。2、摩爾質(zhì)量【例3-3】多少克硫酸所含的分子數(shù)與3.65g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸所含的分子數(shù)相等?分析要滿足兩者分子數(shù)相等,只要滿足兩者的物質(zhì)的量相等即可。解設(shè)質(zhì)量為x的硫酸所含分子數(shù)與3.65g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸所含分子數(shù)相等,則解得x=0.98g即0.98g硫酸所含的分子數(shù)與3.65g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸所含的分子數(shù)相等。二、溶液組成的表示方法及其相關(guān)計(jì)算1.溶液組成的表示方法溶液組成是指一定量溶液或溶劑中所含溶質(zhì)的量,也稱作溶液的濃度。溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是溶質(zhì)質(zhì)量與溶液質(zhì)量之比,計(jì)算公式如下:式中,溶液質(zhì)量=溶質(zhì)質(zhì)量+溶劑質(zhì)量,溶質(zhì)質(zhì)量和溶劑質(zhì)量的單位相同,一般為克(g)。溶質(zhì)質(zhì)量=溶液質(zhì)量×溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)二、溶液組成的表示方法及其相關(guān)計(jì)算學(xué)習(xí)提示(1)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)只表示溶質(zhì)質(zhì)量與溶液質(zhì)量之比,并不代表具體的溶液質(zhì)量和溶質(zhì)質(zhì)量。(2)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般用百分?jǐn)?shù)表示。(3)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算式中溶質(zhì)質(zhì)量與溶液質(zhì)量的單位必須統(tǒng)一。(4)計(jì)算式中溶質(zhì)質(zhì)量是指被溶解的那部分溶質(zhì)的質(zhì)量,沒有被溶解的那部分溶質(zhì)的質(zhì)量不能計(jì)算在內(nèi)。二、溶液組成的表示方法及其相關(guān)計(jì)算2.溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算在一定溫度下,飽和溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)a(%)與溶解度S(g)的換算關(guān)系式如下:由溶解度計(jì)算飽和溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)的計(jì)算公式為由飽和溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算溶解度時(shí)的計(jì)算公式為二、溶液組成的表示方法及其相關(guān)計(jì)算【例3-4】
20℃時(shí)NaCl的溶解度為36g,在此溫度下,將180gNaCl加入400g水中,充分?jǐn)嚢韬笄笏萌芤褐腥苜|(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。分析解此題首先考慮20℃時(shí),180gNaCl是否能全部溶解于400g水中,如果不能全部溶解,則溶質(zhì)不是180g,溶液的質(zhì)量也不是(180+400)g。解因在20℃時(shí),400g水中最多溶解144gNaCl,故其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為而不是三、物質(zhì)的量濃度很多化學(xué)反應(yīng)都是在溶液中進(jìn)行的,因此常涉及溶液的配制和溶液濃度的計(jì)算。在利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行定量分析時(shí),用物質(zhì)的量濃度來表示溶液的組成比較方便。(一)概念以單位體積溶液中所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量來表示溶液組成的物理量,叫作溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度,用符號cB
表示,單位一般為mol/L或mol/m3,其表達(dá)式為即三、物質(zhì)的量濃度學(xué)習(xí)提示有關(guān)物質(zhì)的量濃度需要注意以下兩點(diǎn):(1)所提到的體積是指溶液的體積,而不是溶劑的體積。(2)在一定物質(zhì)的量濃度的溶液中取出任意體積的溶液,其物質(zhì)的量濃度不變,但所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量或質(zhì)量因體積的不同而不同。三、物質(zhì)的量濃度【例3-5】用5g的CuSO4·5H2O和5g的CuSO4
分別配制成50mL的溶液,則這兩種溶液的物質(zhì)的量濃度分別是________。分析當(dāng)計(jì)算溶質(zhì)為結(jié)晶水合物的物質(zhì)時(shí),要注意結(jié)晶水部分的質(zhì)量是不計(jì)在溶質(zhì)內(nèi)的,而要計(jì)在溶劑內(nèi)。解已知CuSO4·5H2O和CuSO4的摩爾分子質(zhì)量分別為250g/mol和160g/mol,則用5gCuSO4·5H2O配置成的溶液的物質(zhì)的量濃度c1
為用5gCuSO4
配置成的溶液的物質(zhì)的量濃度c2
為三、物質(zhì)的量濃度(二)一定物質(zhì)的量濃度的溶液的配制1.所需要的器材配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液需要用到的主要器材有容量瓶、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、量筒(或吸量管、移液管)等。如果用固體物質(zhì)進(jìn)行配制,還需用到托盤天平、藥匙、濾紙等。圖3-2所示為實(shí)驗(yàn)室配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液常用的器材。三、物質(zhì)的量濃度2.配制步驟(1)計(jì)算。計(jì)算配制溶液所需的固體溶質(zhì)的質(zhì)量或液體的體積。如配制100mL1mol/L的氯化鈉溶液所需固體氯化鈉的質(zhì)量計(jì)算如下:n(NaCl)=c(NaCl)·V(NaCl)=1×0.1=0.1molm(NaCl)=c(NaCl)·M(NaCl)=0.1×58.5=5.85g(2)稱量。用托盤天平稱量所需固體物質(zhì)的質(zhì)量或用量筒(應(yīng)用移液管,但中學(xué)階段一般用量筒)量取所需液體的體積。三、物質(zhì)的量濃度(3)溶解。在燒杯中溶解或稀釋溶質(zhì),如果不能完全溶解可適當(dāng)加熱,并使其冷卻至室溫。(4)轉(zhuǎn)移。將燒杯內(nèi)冷卻后的溶液沿玻璃棒小心轉(zhuǎn)入一定體積的容量瓶中(玻璃棒下端應(yīng)靠在容量瓶刻度線以下)。(5)洗滌。用蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒2~3次,并將洗滌液轉(zhuǎn)入容量瓶中,振蕩,使溶液混合均勻。(6)定容。向容量瓶中加水,待加至刻度線以下1~2cm處時(shí),改用膠頭滴管加水,使溶液凹面恰好與刻度線相切。(7)搖勻。蓋好瓶塞,用食指頂住瓶塞,另一只手的手指托住瓶底,反復(fù)上下顛倒,使溶液混合均勻。三、物質(zhì)的量濃度(8)將配制好的溶液倒入試劑瓶中,貼好標(biāo)簽。圖3-3所示為一定物質(zhì)的量濃度的溶液配制過程示意圖。三、物質(zhì)的量濃度3.誤差分析在配制溶液的過程中,操作不當(dāng)就會(huì)影響溶液的準(zhǔn)確濃度,從而造成誤差。例如,用托盤天平稱量時(shí)將物質(zhì)和砝碼位置放錯(cuò)、往容量瓶中移液時(shí)有少量液體濺出、定容時(shí)加水過多又用膠頭滴管吸出或者搖勻后發(fā)現(xiàn)液面未到容量瓶的刻度線再加等,這些不當(dāng)?shù)牟僮鞫紩?huì)使實(shí)際所配置的溶液的濃度比理論計(jì)算值偏小。四、有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計(jì)算示例(一)溶液的稀釋溶液在稀釋前后,溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變,即c溶液(稀釋前)V溶液(稀釋前)=c溶液(稀釋后)V溶液(稀釋后)【例3-6】要配制500mL0.6mol/L的NaOH溶液,需6mol/L的NaOH溶液多少毫升?解設(shè)需6mol/L的NaOH溶液的體積為V,則解得即需6mol/L的NaOH溶液50mL。四、有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計(jì)算示例(二)溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與物質(zhì)的量濃度的換算關(guān)系溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與物質(zhì)的量濃度存在如下的換算關(guān)系:式中,cB
為溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度,單位為mol/L;wB
為溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù);MB
為溶質(zhì)分子的摩爾質(zhì)量,單位為g/mol;ρ為溶液的密度,單位為g/mL。溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是指溶質(zhì)的質(zhì)量與溶液的質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù),其表達(dá)式為四、有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計(jì)算示例【例3-7】要配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的鹽酸溶液,在240mL水中應(yīng)溶解HCl(氣體,標(biāo)準(zhǔn)狀況)的體積為多少?已知此鹽酸的密度為1.15g/cm3,求此鹽酸溶液的物質(zhì)的量濃度。分析要注意在240mL水中通入HCl氣體后,溶液的體積會(huì)發(fā)生變化,不再是240mL,其溶液的體積要根據(jù)溶液的總質(zhì)量和溶液密度求得。解根據(jù)溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與物質(zhì)的量濃度的換算公式可知設(shè)通入的HCl氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為x,則四、有關(guān)物質(zhì)的量濃度的計(jì)算示例即需通入的HCl氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為63.12L,此鹽酸溶液的物質(zhì)的量濃度約為9.45mol/L。課后練習(xí)1.下列說法正確的是()。A.物質(zhì)的量是一個(gè)基本單位,表示物質(zhì)所含粒子的多少B.1mol水分子中含有1mol氫分子和1mol氧原子C.1molH2O的質(zhì)量等于NA個(gè)H2O質(zhì)量的總和D.摩爾就是物質(zhì)的量課后練習(xí)2.將4gNaOH固體溶于水中配成50mL的NaOH溶液,則該溶液的物質(zhì)的量濃度為()。A.0.1mol/LB.0.5mol/LC.1mol/LD.2mol/L課后練習(xí)3.填空。(1)3molH2SO4
中約含有________個(gè)H2SO4,可電離出________molH+。(2)4molO2
含有________mol氧原子,________mol質(zhì)子。(3)10molNa+
中約含有________個(gè)Na+。4.VL硫酸鐵溶液中含F(xiàn)e3+mg,則溶液中SO42-
的物質(zhì)的量濃度為________。衛(wèi)生法律法規(guī)第二節(jié)弱電解質(zhì)的解離平衡一、電解質(zhì)的電離電解質(zhì)在溶解或熔化過程中離解為能自由移動(dòng)的陰、陽離子的過程稱為電離。在水溶液中,電解質(zhì)電離后,產(chǎn)生一定數(shù)量能自由移動(dòng)的陰、陽離子。當(dāng)插入電極并接通外電源時(shí),這些陰、陽離子向與其電荷相反的電極移動(dòng),并歷經(jīng)在兩極得失電子的過程,使得外電路中有電子流動(dòng),即產(chǎn)生電流,這就是電解質(zhì)溶液能夠?qū)щ姷脑颉7请娊赓|(zhì)因其在水溶液中或熔融狀態(tài)下不能電離出自由移動(dòng)的離子,故不能導(dǎo)電。第二節(jié)弱電解質(zhì)的解離平衡實(shí)踐活動(dòng)把等體積的1mol/L的鹽酸、醋酸溶液、氫氧化鈉溶液、氯化鈉溶液和氨水分別倒入5個(gè)燒杯中,然后接通電源,如圖3-4所示。注意觀察每個(gè)燈泡的明亮程度,哪個(gè)最亮呢?衛(wèi)生法律法規(guī)第二節(jié)弱電解質(zhì)的解離平衡二、弱電解質(zhì)的電離平衡電離是電解質(zhì)導(dǎo)電的前提。用化學(xué)式和離子符號表示電離過程的式子稱為電離方程式,表示物質(zhì)溶解于水時(shí)電離成離子的化學(xué)方程式。強(qiáng)電解質(zhì)在水溶液里全部以離子形式存在,通常用“=”表示完全解離。例如:衛(wèi)生法律法規(guī)第二節(jié)弱電解質(zhì)的解離平衡二、弱電解質(zhì)的電離平衡弱電解質(zhì)在溶液中只有少部分解離成離子,大部分仍以分子形式存在,通常用
表示部分解離。例如:弱電解質(zhì)溶于水時(shí),部分解離出的陽離子和陰離子在溶液中互相碰撞,又重新結(jié)合成弱電解質(zhì)分子。因而,弱電解質(zhì)的解離過程是可逆的。例如,醋酸的電離過程為課后練習(xí)1.下列有關(guān)電解質(zhì)的說法正確的是()。A.電解質(zhì)與非電解質(zhì)的本質(zhì)區(qū)別是在水溶液或熔化狀態(tài)下能否電離B.強(qiáng)電解質(zhì)與弱電解質(zhì)的本質(zhì)區(qū)別是其水溶液導(dǎo)電性的強(qiáng)弱C.酸、堿和鹽類都屬于電解質(zhì),其他化合物都是非電解質(zhì)D.常見的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和大部分鹽都是強(qiáng)電解質(zhì),其他化合物都是弱電解質(zhì)課后練習(xí)2.下列物質(zhì)中,屬于強(qiáng)電解質(zhì)的是()。A.醋酸B.Fe(OH)3
C.AgNO3
D.H2O課后練習(xí)3.現(xiàn)有以下物質(zhì):①NaCl晶體②液態(tài)SO2③液態(tài)醋酸④汞⑤固體BaSO4⑥純蔗糖(C12H22O11)⑦酒精(C2H5OH)⑧熔化的KNO3請根據(jù)下列題意,將正確的相應(yīng)序號填在橫線上。(1)以上物質(zhì)能導(dǎo)電的是________。(2)以上物質(zhì)屬于電解質(zhì)的是________。(3)以上物質(zhì)屬于非電解質(zhì)的是________。(4)以上物質(zhì)中溶于水后形成的水溶液能導(dǎo)電的是________。第三節(jié)水的離子積和溶液的pH一、水的離子積實(shí)驗(yàn)證明,純水中存在著極少量的H+和OH-,有微弱的導(dǎo)電能力。這說明純水是一種極弱的電解質(zhì),其電離平衡可簡單表示為從純水的導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)測得,常溫下(25℃時(shí)),純水中H+和OH-的濃度都等于1.0×10-7mol/L,其乘積是一個(gè)常數(shù),用Kwθ表示,即第三節(jié)水的離子積和溶液的pHKwθ為水的離子積常數(shù),簡稱水的離子積。根據(jù)化學(xué)平衡原理,水的離子積不僅適用于純水,對電解質(zhì)溶液也同樣適用。酸性溶液中不是沒有OH-,只是含有的H+
多一些;堿性溶液中也不是沒有H+,只是含有的OH-
多一些。第三節(jié)水的離子積和溶液的pH二、溶液的酸堿性與pH(一)溶液的酸堿性在水溶液中,c(H+)與c(OH-)是相互依存、相互制約的,c(H+)與c(OH-)的相對大小決定了溶液的酸堿性。在室溫范圍內(nèi)有以下性質(zhì):第三節(jié)水的離子積和溶液的pH(二)溶液的pH在生產(chǎn)和科學(xué)研究中,經(jīng)常用到一些酸性很弱的溶液,其c(H+)很小,使用和記憶起來很不方便。為此,通常用c(H+)
的負(fù)對數(shù)來表示溶液的酸堿性,并稱之為pH,定義式為同pH一樣,也可將c(OH-)的負(fù)對數(shù)用pOH來表示。第三節(jié)水的離子積和溶液的pH圖3-5所示為溶液的pH與溶液中H+濃度的關(guān)系。第三節(jié)水的離子積和溶液的pH三、酸堿指示劑溶液的pH除了用理論方法計(jì)算外,還可以采用酸堿指示劑來測定。借助自身顏色的改變來指示溶液酸堿性的物質(zhì)叫作酸堿指示劑。表3-3列出了常用酸堿指示劑的變色范圍及顏色變化情況。知識(shí)鏈接pH試紙是由干凈中性的濾紙?jiān)诙喾N指示劑的混合溶液中浸透后晾干制得的,在不同的pH溶液中呈現(xiàn)出不同的顏色。其使用方法是:取一小塊pH試紙放在玻璃片上(或表面皿上),用潔凈的玻璃棒蘸取待測液并且點(diǎn)在試紙的中部,待試紙變色穩(wěn)定后與標(biāo)準(zhǔn)比色卡對照,即可確定溶液的pH。pH試紙有廣泛試紙和精密試紙兩種規(guī)格,常用的廣泛試紙能測出pH的整數(shù)位,pH從1~14分別對應(yīng)14種顏色。第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式一、離子反應(yīng)(一)離子反應(yīng)的概念有離子參加或有離子生成的反應(yīng)稱為離子反應(yīng)。對于離子反應(yīng),需要注意以下幾點(diǎn):(1)在離子反應(yīng)中,并不一定所有的反應(yīng)物都以自由移動(dòng)的離子參加反應(yīng),至少有一種即可,如離子反應(yīng)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。(2)中職化學(xué)學(xué)習(xí)階段,離子反應(yīng)研究的主要是電解質(zhì)在溶液中的行為,如反應(yīng):第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式一、離子反應(yīng)(一)離子反應(yīng)的概念(3)反應(yīng)物相同的化學(xué)反應(yīng)在一種條件下是離子反應(yīng),在另一種條件下就不一定是離子反應(yīng)。例如:HCl(溶液)+NH3(氣)=NH4Cl(溶液)離子反應(yīng)HCl(氣)+NH3(氣)=NH4Cl(固)非離子反應(yīng)第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式(二)離子反應(yīng)發(fā)生的條件1.有難溶性物質(zhì)生成如果反應(yīng)中離子間可以結(jié)合生成難溶性的物質(zhì),則可以使某些離子濃度減小,因此離子反應(yīng)能夠發(fā)生。常見的難溶性物質(zhì)除了一些金屬(如Fe、Cu等)、非金屬(如S、Si等)和氧化物(如Al2O3、SiO2
等)外,主要還有兩類:一類是難溶性堿[如Cu(OH)2、Fe(OH)3
等],另一類是難溶性鹽(如AgCl、BaSO4、CaCO3
等)。此外,H2SiO4也難溶于水。第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式(二)離子反應(yīng)發(fā)生的條件2.有揮發(fā)性的物質(zhì)生成若離子間能結(jié)合生成氣體(如H2、CO2、NH3
等),則可以降低某些離子的濃度,離子反應(yīng)也可以發(fā)生。3.生成更難電離的物質(zhì)若反應(yīng)能生成更弱的酸、更弱的堿或生成水等更難電離的物質(zhì),則可以降低某些離子的濃度,也可以使離子反應(yīng)發(fā)生。常見的可溶的難電離物質(zhì)有H2O、NH3·H2O、H2CO3、CH3COOH、HCOOH、HNO2、H3PO4、H2S、H2SO3、HF、HClO等。第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式4.能發(fā)生氧化還原反應(yīng)離子間能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)取決于反應(yīng)物的氧化性或還原性的強(qiáng)弱。一般來說,氧化性強(qiáng)的物質(zhì)能夠制取氧化性弱的物質(zhì),還原性強(qiáng)的物質(zhì)能夠制取還原性弱的物質(zhì),具備上述條件的離子可以通過氧化還原反應(yīng)使某些離子濃度降低而發(fā)生離子反應(yīng)。例如,Cl2
的氧化性比Br2
大,Br-
的還原性比Cl-
強(qiáng),故能夠發(fā)生離子反應(yīng):第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式知識(shí)鏈接對下列常見物質(zhì)的氧化還原能力的準(zhǔn)確記憶有助于解決一些常見的氧化還原反應(yīng)所引起的離子反應(yīng):氧化性:F2>Cl2>Br2>Fe3+>I2>S;還原性:F-<Cl-<Br-<Fe2+<I-<S2-。第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式二、離子反應(yīng)方程式的書寫用實(shí)際參加反應(yīng)的離子符號表示離子反應(yīng)的式子叫作離子反應(yīng)方程式。例如,當(dāng)CuSO4
溶液與BaCl2溶液混合時(shí),CuSO4電離出來的Cu2+和BaCl2
電離出來的Cl-都沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng),而CuSO4
電離出來的SO42-
與BaCl2
電離出來的Ba2+發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),生成了難溶的BaSO4
白色沉淀,因此,這個(gè)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)用離子反應(yīng)方程式可表達(dá)為第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式二、離子反應(yīng)方程式的書寫(1)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式,即(2)按照上述化學(xué)方程式把易溶于水并且易電離的反應(yīng)物、生成物改寫成離子形式,難溶或難電離以及氣態(tài)、單質(zhì)形式的反應(yīng)物、生成物仍用分子式表示,即第四節(jié)離子反應(yīng)和離子方程式二、離子反應(yīng)方程式的書寫(3)刪去方程式兩邊沒參加反應(yīng)的離子,即(4)檢查離子方程式兩邊各元素的原子個(gè)數(shù)和離子的電荷數(shù)(正電荷或負(fù)電荷)是否相等。離子方程式既符合質(zhì)量守恒定律,又符合電荷守恒定律,因此對離子方程式進(jìn)行檢查時(shí),這兩個(gè)方面缺一不可。第五節(jié)鹽的水解鹽可以認(rèn)為是酸堿中和反應(yīng)的產(chǎn)物。鹽溶解在水中可能是中性的,也可能是酸性或堿性的。表3-4為用pH試紙測定的幾種鹽溶液的酸堿性。第五節(jié)鹽的水解表3-4中的Na2CO3、CH3COONa、AlCl3、NH4Cl的分子結(jié)構(gòu)中并不含有H+
或OH-,但其水解產(chǎn)生的離子可以與水電離的離子結(jié)合,破壞水的電離平衡,使水的電離平衡發(fā)生移動(dòng),因此其溶液會(huì)呈現(xiàn)酸性或堿性。鹽電離出的離子與水電離出的H+
或OH-
作用生成弱電解質(zhì)的反應(yīng),稱為鹽的水解反應(yīng),它是中和反應(yīng)的逆反應(yīng)。顯然,強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽(如NaCl、KNO3
等)不會(huì)發(fā)生水解,而強(qiáng)堿弱酸鹽、強(qiáng)酸弱堿鹽、弱酸弱堿鹽在水溶液中都會(huì)進(jìn)行水解反應(yīng)。11第五節(jié)鹽的水解一、強(qiáng)堿弱酸鹽的水解強(qiáng)堿弱酸鹽是強(qiáng)堿和弱酸反應(yīng)生成的鹽。例如,CH3COONa可看成強(qiáng)堿NaOH與弱酸CH3COOH發(fā)生中和反應(yīng)生成的強(qiáng)堿弱酸鹽,其在水溶液中的水解過程可表示如下:11第五節(jié)鹽的水解一、強(qiáng)堿弱酸鹽的水解強(qiáng)電解質(zhì)CH3COONa在水溶液中完全電離成Na+
和CH3COO-,CH3COO-
與H+結(jié)合成弱電解質(zhì)CH3COOH,同時(shí)溶液中H+
濃度的減少,使得H2O的電離平衡向右移動(dòng),OH-
的濃度不斷增加,當(dāng)新平衡建立后,溶液中c(OH-)>c(H+),因此溶液呈堿性。CH3COONa水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為11第五節(jié)鹽的水解一、強(qiáng)堿弱酸鹽的水解離子反應(yīng)方程式為由此可見,強(qiáng)堿弱酸鹽的水解實(shí)際上是弱酸根(如上述反應(yīng)中的CH3COO-)發(fā)生水解而使溶液呈堿性。第五節(jié)鹽的水解二、強(qiáng)酸弱堿鹽的水解強(qiáng)酸弱堿鹽是由強(qiáng)酸和弱堿反應(yīng)生成的鹽。例如,NH4Cl可看成強(qiáng)酸HCl與弱堿NH3·H2O形成的強(qiáng)酸弱堿鹽,其在水溶液中的水解過程可表示如下:第五節(jié)鹽的水解二、強(qiáng)酸弱堿鹽的水解強(qiáng)電解質(zhì)NH4Cl在溶液中完全電離成NH4+
和Cl-,NH4
+
與OH-
作用生成弱電解質(zhì)NH3·H2O,因此H2O的電離平衡向右移動(dòng),達(dá)到平衡后,溶液中c(H+)>c(OH-),因此溶液呈酸性。NH4Cl水解的化學(xué)反應(yīng)方程式為離子反應(yīng)方程式為第五節(jié)鹽的水解二、強(qiáng)酸弱堿鹽的水解對于強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽,如NaCl、KNO3
等,由于其溶于水完全電離出的陰離子、陽離子與水電離出的H+、OH-
不會(huì)生成弱酸或弱堿,水的電離平衡
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