电子结构的式子。原子的电子式是在元素符号的周围画小黑点(或×)表示原子的最外层电子。
离子的电子式:阳离子的电子式一般用它的离子符号表示;在
阴离子
若以热量形式表现即为放热反应或吸热反应(E反:反应物具有的能量;E生:生成物具有的能量):
⑵ 化学变化中能量变化的本质原因 ⑶化学反应吸收能量或放出能量的决定因素:
实质:一个化学反应是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量。
2、常见的放热反应和吸热反应
常见的放热反应:
或原子团外加方括弧,并在方括弧的右上角标出离子所带电荷的电性和电量。
分子或共价化合物电子式,正确标出共用电子对数目。
离子化合价电子式,阳离子的外层电子
不再标出,只在元素符号右上角标出正电
①所有的燃烧与缓慢氧
荷,而阴离子则要标出外层电子,并加上方
化。②酸碱中和反应。③
括号,在右上角标出负电荷。阴离子电荷总
金属与酸反应制取氢气。
数与阳离子电荷总数相等,因为化合物本身
④大多数化合反应(特
是电中性的。
殊:C+CO2
④ 结构式:用一根短线来表示一对共用电子(应用于共价键)。
常见的吸热反应:①以C、H2、CO为还原剂
二、化学反应与能量
1、化学键与化学反应中能量变化的关系 ⑴ 化学反应过程中伴随着能量的变化
②铵盐和碱的反应如
任何化学反应除遵循质量守恒外,同样
Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+
也遵循能量守恒。反应物与生成物的能量差
10H2O
的氧化还原反应如:C(s)+H2O(g) +H2(g)。
△ △ 2CO是吸
热反应)。⑤铝热反应
CO(g)
③大多数分解反应如
KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。 3、能源的分类: 形利性质 成用条历件 史 一常可再生水能、风能、生物质次规资源 能 能能不可再煤、石油、天然气等源 源 生资源 化石能源 新可再生太阳能、风能、地热能资源 能、潮汐能、氢能、源 沼气 不可再核能 生资源 二(一次能源经过加工、转化得到的能次源称为二次能源) 能电能(水电、火电、核电)、蒸汽、源 工业余热、酒精、汽油、焦炭等 [思考]一般说来,大多数化合反应是放热反应,大多数分解反应是吸热反应,放热反应都不需要加热,吸热反应都需要加热,这种说法对吗试举例说明。
点拔:这种说法不对。如C+O2=CO2的反应是放热反应,但需要加热,只是反应开始后不再需要加热,反应放出的热量可以使反应继续下去。Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应,但反应并不需要加热。 三、化学能与电能
1、化学能转化为电能的方式: 电能 火电(火力发化学能→热能→机械能(电电) →电能 力) 原电池 将化学能直接转化为电能 2、原电池原理
(1)概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
(2)原电池的工作原理:通过氧化还原反应(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)电极为导体且活泼性不同;(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);(3)两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。(4)自发的氧化还原反应
(4)电极名称及发生的反应:
负极:较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,
电极反应式:较活泼金属-ne-
=金
属阳离子
负极现象:负极溶解,负极质量减少。
正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,
电极反应式:溶液中阳离子+ne-=
单质
正极的现象:一般有气体放出或正极
质量增加。
(5)原电池正负极的判断方法: ①依据原电池两极的材料:
较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);
较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。
②根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。
③根据内电路离子的迁移方向:阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极。
④根据原电池中的反应类型:
负极:失电子,发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。
正极:得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出。 (6)原电池电极反应的书写方法:
(i)原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下:
①写出总反应方程式。 ②把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。
③氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。 (ii)原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
(7)原电池的应用:①加快化学反应速率,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金属的腐蚀。
2、化学电源基本类型:
①干电池:活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。
如:Cu-Zn原电池、锌锰电池。
②充电电池:两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。
③燃料电池:两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H2、CH4燃料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)。 四、化学反应的速率和限度 1、化学反应的速率
(1)概念:化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量(均取正值)来表示。 计算公式:v(B)=
?c(B)?n(B?t=)V??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以上所表示的是平均速率,而不是瞬时速率。
④重要规律:(i)速率比=方程式系数比 (ii)变化量比=方程式系数比
(2)影响化学反应速率的因素:
内因:由参加反应的物质的结构和性质决定的(主要因素)。
外因:①温度:升高温度,增大速率
②催化剂:一般加快反应速率(正催
化剂)
③浓度:增加反应物的浓度,增大速
率(溶液或气体才有浓度可言)
④压强:增大压强,增大速率(适用于有气体参加的反应)注:如果增大气体的压强时,不能改变反应气体的浓度,则不影响化学反应速率。)
⑤其它因素:如光(射线)、固体的表面积(颗粒大小)、反应物的状态(溶剂)、原电池等也会改变化学反应速率。 2、化学反应的限度——化学平衡
(1)在一定条件下,当一个可逆反应进行到正向反应速率与逆向反应速率相等时,反应物和生成物的浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡状态”,这就是这个反应所能达到的限度,即化学平衡状态。
在相同的条件下同时向正、逆两个反应方向进行的反应叫做可逆反应。通常把由反应物向生成物进行的反应叫做正反应。而由生成物向反应物进行的反应叫做逆反应。
在任何可逆反应中,正方应进行的同时,逆反应也在进行。可逆反应不能进行到底,即是说可逆反应无论进行到何种程度,任何物质(反应物和生成物)的物质的量都不可能为0。
(2)化学平衡状态的特征:逆、动、等、定、变。 ①逆:化学平衡研究的对象是可逆反应。 ②动:动态平衡,达到平衡状态时,正逆反应仍在不断进行。 ③等:达到平衡状态时,正方应速率和逆反应速率相等,但不等于0,即反应未停止。 .....④定:达到平衡状态时,各组分的浓度保持不变,各组成成分的含量保持一定。 ⑤变:当条件变化时,原平衡被破坏,在新的条件下会重新建立新的平衡。 (3)判断化学平衡状态的标志: 例举反应 温度 压强 ③V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q,等于V(逆) ④在单位时间内生成n molB,同时molD,因均指V(逆) ① m+n≠p+q时,总压力一定(其他②m+n=p+q时,总压力一定(其他条混合气体平①Mr一定时,只有当m+n≠p+q时 均相对分子②Mr一定时,但m+n=p+q时 质量Mr 任何反应都伴随着能量变化,当体系时(其他不变) mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 体系的密密度一定 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的平衡 度 混合物体系分数一定 其他 如体系颜色不再变化等 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 中 (4)化学平衡的移动受到温度、反应物各成分的含③各气体的体积或体积分数一定 平衡 浓度、压强等因素的影响。催化剂只改变化量 ④总体积、总压力、总物质的量一定 不一定学反应速率,对化学平衡无影响。影响因素 平衡 浓度:增加反应物浓度,平衡右移 正、逆反①在单位时间内消耗了m molA同时生成m 平衡 压强:加压,平衡向气体体积减小方向移molA,即V(正)=V(逆) 应 动 速率的关②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p 平衡 温度:升温,平衡向吸热方向移动 系 molC,则V(正)=V(逆) 催化剂:(加快反应速率,但对平衡无影响)