''
2、常见的放热反应和吸热反应
☆ 常见的放热反应:①所有的燃烧与缓慢氧化 ② 酸碱中和反应
③ 大多数的化合反应 ④ 金属与酸的反应
⑤ 生石灰和水反应(特殊:C+CO2
△ 2CO是吸热反应)
⑥ 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等
☆常见的吸热反应:①铵盐和碱的反应
如Ba(OH)2·8H2O+NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O ②大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等 ③ 以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应
如:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。
④大多数分解反应如KClO3、KMnO4、CaCO3的分解等。铵盐溶解等
3.产生原因:化学键断裂——吸热 化学键形成——放热
放出热量的化学反应。(放热>吸热) △H 为“-”或△H <0 吸收热量的化学反应。(吸热>放热)△H 为“+”或△H >0
4、放热反应、吸热反应与键能、能量的关系
放热反应:∑E(反应物)>∑E(生成物)
其实质是,反应物断键吸收的能量<生成物成键释放的能量,???0。可理解为,由于放出热量,整个体系能量降低
吸热反应:∑E(反应物)<∑E(生成物)
其实质是:反应物断键吸收的能量>生成物成键释放的能量,?H?0。可理解为,由于吸收热量,整个体系能量升高。 3、能源的分类: 形成条件 一次能源 二次能源 利用历史 常规能源 新能源 可再生资源 不可再生资源 可再生资源 不可再生资源 核能 性质 水能、风能、生物质能 煤、石油、天然气等化石能源 太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气 △ (一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源) 电能(水电、火电、核电)、蒸汽、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。
第三单元 化学能与电能的转化
''
原电池:
1、概念: 将化学能转化为电能的装置叫做原电池
2、组成条件:①两个活泼性不同的电极② 电解质溶液③ 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路④某一电极与电解质溶液发生氧化还原反应
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、电子流向:外电路: 负 极—→导线—→ 正 极
内电路:盐桥中 阴 离子移向负极的电解质溶液,盐桥中 阳 离子移向正极的电解质溶液。
电流方向:正极—→导线—→负极
(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。 4、电极反应:以锌铜原电池为例:
+
负极:氧化反应: Zn-2e=Zn2 (较活泼金属)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:还原反应: 2H+2e=H2↑(较不活泼金属)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。
总反应式: Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、负极的判断:
(1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。 (2)从电子的流动方向 负极流入正极 (3)从电流方向 正极流入负极
(4)根据电解质溶液内离子的移动方向 阳离子流向正极,阴离子流向负极 (5)根据实验现象①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极 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。 化学电池:
1、电池的分类:化学电池、太阳能电池、原子能电池 2、化学电池:借助于化学能直接转变为电能的装置
3、化学电池的分类: 一次电池 、 二次电池 、 燃料电池 ''
一次电池
1、常见一次电池:碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 二次电池
1、二次电池:放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。
2、电极反应:铅蓄电池
?
放电:负极(铅): Pb+SO2-4-2e=PbSO4↓
? 正极(氧化铅): PbO2+4H++SO2-4+2e=PbSO4↓+2H2O
充电:阴极: PbSO4+2H2O-2e? =PbO2+4H++SO2-4 阳极: PbSO4+2e? =Pb+SO2-4
两式可以写成一个可逆反应: PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4↓+2H2O
充电 放电
3\\目前已开发出新型蓄电池:银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池
三、燃料电池
1、燃料电池: 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池
2、电极反应:一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件。,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性。 当电解质溶液呈酸性时:
负极:2H2-4e?=4H+ 正极:O2+4 e? +4H+ =2H2O 当电解质溶液呈碱性时:
负极: 2H2+4OH?-4e?=4H2O 正极:O2+2H2O+4 e?=4OH?
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电极反应式为:
--
负极:CH4+10OH+8e =7H2O; 正极:4H2O+2O2+8e- =8OH-。
电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
3、燃料电池的优点:能量转换率高、废弃物少、运行噪音低 四、废弃电池的处理:回收利用 五、金属的电化学腐蚀 (1)金属腐蚀内容:
(2)金属腐蚀的本质:都是金属原子 失去 电子而被氧化的过程 (3)金属腐蚀的分类:
化学腐蚀— 金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀 电化学腐蚀— 不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
化学腐蚀与电化腐蚀的比较 条件 现象 电化腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触 有微弱的电流产生 化学腐蚀 金属与非电解质直接接触 无电流产生 '' 本质 关系 较活泼的金属被氧化的过程 金属被氧化的过程 化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生,但电化腐蚀更加普遍,危害更严重 (4)、电化学腐蚀的分类: 析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出
①条件:潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体) ②电极反应:负极: Fe – 2e- = Fe2+
正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑
总式:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑ 吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气 ①条件:中性或弱酸性溶液
②电极反应: 负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+
正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-
总式:2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2 离子方程式:Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
生成的 Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成 Fe(OH)3 , Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3 Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·x H2O(铁锈主要成分)
专题三 有机化合物的获得与应用
绝大多数含碳的化合物称为有机化合物,简称有机物。像CO、CO2、碳酸、碳酸盐等少数化合物,由于它们的组成和性质跟无机化合物相似,因而一向把它们作为无机化合物。
烃
1、烃的定义:仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,也称为烃。 2、烃的分类:
饱和烃→烷烃(如:甲烷)
脂肪烃(链状)
烃 不饱和烃→烯烃(如:乙烯)
芳香烃(含有苯环)(如:苯)
3、甲烷、乙烯和苯的性质比较: 有机物 通式 代表物 结构简式 (官能团) 结构特点 空间结构 物理性质 用途 烷烃 CnH2n+2 甲烷(CH4) CH4 C-C单键, 链状,饱和烃 正四面体 无色无味的气体,比空气轻,难溶于水 优良燃料,化工原料 烯烃 CnH2n 乙烯(C2H4) CH2=CH2 C=C双键, 链状,不饱和烃 六原子共平面 无色稍有气味的气体,比空气略轻,难溶于水 石化工业原料,植物生长调节剂,催熟剂 有机物 ①氧化反应(燃烧) 主 要 化 学 性 质 苯及其同系物 —— 苯(C6H6) 或 一种介于单键和双键之间的独特的键,环状 平面正六边形 无色有特殊气味的液体,比水轻,难溶于水 溶剂,化工原料 '' 烷烃: 甲烷 CH4+2O2――→CO2+2H2O(淡蓝色火焰,无黑烟) ②取代反应 (注意光是反应发生的主要原因,产物有5种) CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2―→CH2Cl2+HCl CH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HCl CHCl3+Cl2―→CCl4+HCl 在光照条件下甲烷还可以跟溴蒸气发生取代反应, 甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。 ③高温分解 烯烃: 应 (ⅰ)燃烧 乙烯 C2H4+3O2――→2CO2+2H2O(火焰明亮,有黑烟) (ⅱ)被酸性KMnO4溶液氧化,能使酸性KMnO4溶液褪色(本身氧化成 CO2)。 应 CH2=CH2+Br2-→CH2Br-CH2Br(能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色) 在一定条件下,乙烯还可以与H2、Cl2、HCl、H2O等发生加成反应 CH2=CH2+H2――→CH3CH3 CH2=CH2+HCl-→CH3CH2Cl(氯乙烷) CH2=CH2+H2O――→CH3CH2OH(制乙醇) 应 乙烯能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。常利用该反应鉴别烷烃和烯烃,如鉴别甲烷和乙烯。 (ⅲ)加聚反应 nCH2=CH2――→-〔CH2-CH2〕-n(聚乙烯) 苯 ①氧化反应(燃烧) 2C6H6+15O2―→12CO2+6H2O(火焰明亮,有浓烟) ②取代反应苯环上的氢原子被溴原子、硝基取代。 +Br2――→ Br +HBr +HNO3――→ — NO 2 + H2O ③加成反应 苯不能使酸性KMnO4溶液、 +3H2――→ 溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
4、同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较。 概念 同系物 同分异构体 定义 结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质 不同 相似 化合物 分子式相同而结构式不同的化合物的互称 相同 不同 化合物 同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子的互称 —— —— 原子 分子式 结构 研究对象
6、烷烃的命名:
(1)普通命名法:把烷烃泛称为“某烷”,某是指烷烃中碳原子的数目。1-10用甲,乙,丙,丁,戊,已,庚,辛,壬,癸;11起汉文数字表示。区别同分异构体,用“正”,“异”,“新”。
正丁烷,异丁烷;正戊烷,异戊烷,新戊烷。
(2)系统命名法: