大学生考军校教材——化学.doc
化学反应速率
一、化学反应速率及其表示
方法
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1、定义:
化学反应速率用单位时间内,s、min、h,反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来表示。
2、计算式:表达式:v = ?c/?t v = ?n/(V*?t)
化学反应速率常用单位:mol/(L〃s) 或mol/(L〃min)
注意:(1)化学反应速率均为正值。
(2)一般来说,化学反应速率随反应的进行而逐渐减慢~因此某一段时间内的反应速率~是平均速率~而不是指瞬时速率。
(3) 化学反应速率一般不能用固体或纯液体表示。
例、向一个容积为1L的密闭容器中放入2molSO2和1molO2~在一定的条件下~2s末测得容器内有0.8molSO3~求2s内SO2、O2、SO3的平均反应速率和反应速率比。
总结:计算时弄清起始浓度、某时刻的浓度、变化浓度~在同一反应中用不同物质来表示时~其数值可以不同~但都表示同一个反应的速率。因此~表示化学反应的速率时~必须说明反应物中哪种物质做
标准
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。不同物质的速率的比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。
例、对于反应A+3B=2C+2D~下列数据表示不同条件的反应速率~其中反应进行得最快的是( )
A. v (A) =0.15mol/(L〃S) B. v (B) =0.6mol/(L 〃 S) C. v (C) =1mol/(L 〃 S) D. v (D) =2mol/(L 〃 min) 总结:比较反应速率大小时~不仅要看反应速率数值本身的大小~还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小来说明即应取同一参照物。 二、外界条件对化学反应速率的影响
有效碰撞:能够发生化学反应的碰撞。
活化分子:能够发生有效碰撞的分子。
活化分子百分数:,活化分子数/反应物分子数,×100%
1、浓度对化学反应速率的影响。
原因:在其他条件不变时~对某一反应来说~活化分子百分数是一定的~即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比。所以当反应物的浓度增大时~单位体积内的分子数增多~活化分子数也相应的增多~反应速率也必然增大。
规律:其他条件不变时~增大反应物的浓度~可以增大反应速率,减小反应物的浓度~可以减小化学反应的速率。
注意:a、此规律只适用于气体或溶液的反应~对于纯固体或液体的反应物~一般情况下其浓度是常数~因此改变它们的量不会改变化学反应速率。若有固体参加反应时速率的改变用接触面积大小来讨论。
b、化学反应若是可逆反应~逆反应物或生成物的浓度改变~其正反应速率和逆反应速率的改变也符合上述规律。
c、浓度的改变只改变活化分子总数~不改变活化分子百分数。
d、气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系并不是一概如此~若随着浓度的改变~物质的本质发生了变化~那么反应速率的含义也不同了。如:铁与稀硫酸反应生成氢气~当稀硫酸的浓度增加到一定程度时性质将会发生改变。 2、压强对反应速率的影响。
原因:对气体来说~当温度一定时~一定量气体的体积与其所受的压强成反比~所以增加压强~就是增加反应物的浓度~因而可以增大化学反应的速率。
规律:对于有气体参加的反应~若其他条件不变~增大压强~反应速率加快,减小压强~反应速率减慢。
注意:a、压强影响~只适用于讨论有气体参加的反应~当然并不一定全部是气体参加的反应。
b、压强影响反应速率~必须伴随有压强改变时体积的改变现象。否则~压强的变化并没有作用到反应的体系上。即压强变则体积变~实际是浓度的变化。若容器的体积不变~因为各气体的浓度没有变~则速率不变。如在密闭容器中通入惰性气体。,密闭容器全封闭不漏气~其体积可变也可不变,
c、压强对气体反应速率的影响与浓度相同~不改变活化分子百分数只改变活化分子总数。
d、当“充入无关的气体”时~
体积不变~压强增大~P体系不变~此处的“压强增大”并未引起浓度的
改变~是“假”的~?平衡不移动,
体积增大~P体系减小~平衡向分子数增大的方向移动,
压强减小~P体系减小~平衡向分子数增大的方向移动,
压强不变~P体系减小~平衡向分子数增大的方向移动,
※注:P总=P体系+P无关气体
3、温度对化学反应速率的影响。
原因:(1)浓度一定时~升高温度~分子的能量增加~从而增加了活化分子百分数~有效碰撞次数增加~反应速率增大。
(2)温度升高~使分子运动的速度加快~单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加~反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。
规律:其他条件不变时~升高温度~可以增大反应速率。实验测得~温度每升高10?反应速率通常增加到原来的2,4倍。降低温度~可以减慢反应速率。
注意:a、温度对化学反应速率的影响适用于任何化学反应。,对放热反应和吸热反应都适用。且不受反应物状态的限制,
b、温度升高增加了活化分子数~从而增加活化分子百分数。
c、温度的影响效果超过浓度、压强对反应速率的影响。
d、对于一个化学反应~若温度t1时化学反应速率为v1~温度为t2时化学
(t2-t1)/10反应速率为v2~则温度对反应速率的影响的经验公式为:v2=v1*(2,4) 4、催化剂对化学反应速率的影响。
原因:在其他条件不变时~使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量~会使更多的反应物分子成为活化分子~大大增加活化分子百分数~因而使反应速率加快。
规律:催化剂可以改变化学反应的速率。正催化剂:能够加快反应速率的催化剂。 负催化剂:能够减慢反应速率的催化剂。如不特意说明~指正催化剂。
注意:a、同一催化剂能同等程度的改变正反应和逆反应的化学反应的速率。
b、催化剂的使用降低了反应所需的能量~从而增加了活化分子的总数~又增加了活化分子百分数。
5、其他如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等~也会对化学反应的速率产生影响。
练习
1、在2L的密闭容器中~发生下列反应: 3A(g)+ B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的A 和B 都是4mol~在前10s A 的平均反应速率为0.12mol/L〃s~则10s时~容器中B的物质的量为 3.2 mol 。
练习8.某温度时~在2升的容器中~X、Y、Z三种物质随时间的变化曲线如下图所示~由图中数据
分析
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~该反应的化学方程式为,3X+Y=2Z,~反应开始至2min
n/mol
1.0 0.9 Y
0.8 0.7 X
0.6
0.4 0.2 Z 0.2 t/min
1 2 3 4 5 时Z的平均反应速率为,0.05mol/L〃min,
2、把0.6molX气体的0.4molY气体混合于2L容器中~使它们发生如下反应:3X+Y= nZ+2W。2min末已生成0.2molW~若测知V(z)=0.1mol/(L〃min)~则 ?上述反应中Z气体的计量数n的值是( D ) A.1 B.2 C.3 D.4
?上述反应在2min末时~已消耗的Y占原来的百分比是( B ) A.20% B.25% C.33% D.50%
3、一定温度下~向一个容积为2L的事先装入催化剂的真空密闭容器中通入1molN2和3mol H2~3min末测此容器内压强是起始时压强的0.9倍。在此时间内用 H2的量的变化来表示该反应的平均反应速率是, C ,
A、0.2 mol/L〃min B、0.6 mol/L〃min
C 、0.1 mol/L〃min D、0.1 mol/L〃min
4、对于在溶液间进行的反应~对反应速率影响最小的因素是, ,
A、温度 B、浓度 C、压强 D、催化剂
5、下列条件的变化~是因为降低反应所需的能量而增加单位体积内的反应物活化分子百分数致使反应速率加快的是, , A、增大浓度 B、增大压强 C、升高温度 D、使用催化剂 6、 设NO+CO2=2CO(正反应吸热)反应速率为v1,N2+3H2=2NH3(正反应放热)反应速率为v2。对于前述反应~当温度升高时~v1和v2变化情况为,,
A、同时增大 B、 同时减小 C、 v1减少~v2增大
D、 v1增大~v2减小
7、进行如图实验的X、Y~其中各图象中能正确表示实验结果的是,c ,
固体问题:,1,增加或减少固体的量~化学反应速率和化学平衡均不改变,
,2,固体的颗粒越小~反应速率越快。
8、一定温度下~在固定体积的密闭容器中发生下列反应 2HI? H2+I2若C(HI) 由0.1mol/L降到0.07mol/L时~需要15秒~那么C(HI) 由0.07mol/L降到0.05mol/L时~需要反应的时间为, C ,A 5S B 10S C 大于10S D小于10S 9、 如下图所示~相同体积的a、b、c三密闭容器~其中c容器有一活塞~a、b两容器为定容容器~起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等~一定条件下发生2SO2+O2 ? 2SO3的反应。问:
? 起始a、c两容器的反应速率大小关系为Va _=__Vc,
? 反应一段时间后a、c中速率大小关系为Va _<__Vc ,
? 如起始在a、c两容器中通入同量的N2~则此时三容器起始压强为Pa __>_Pb _=__Pc,
起始反应速率关系为Va _=__Vb __>_Vc
10、将锌粒投入一定浓度的稀HSO中~实24际反应速率和时间的关系与下图最接近的是, D ,
11、恒温下将AmoL N2与BmoLH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中~发生反应如下:N2(g)+3H2(g) ? 2NH3(g)
,1,若反应到某时刻t时~n(N2)=13moL n(NH3)=6moL~计算A的值。 tt
,2,反应达平衡时~混合气体的体积为716.8L,标况下,~其中NH3的含量,体积分数,为25%~计算平衡时NH3的物质的量,,。
,3,原混合气体与平衡混合气体的物质的量之比,写出最简整数比,~n(始):n(平)=
,4,混合气体中~A:B=
,5,达到平衡时~N2与H2 的转化率之比~α(N2):α(H2)= ,6,平衡混合气体中~n(N2):n(H2):n(NH3)=
16 8moL 5:4 2:3 1:2 3:3:2
12、一定温度下~对于反应2A(g)+B(g) ? 2C(g)在反应过程中n(C)随时间的变化关系如右图所示。现从t1时刻开始升高反应体系温度~试回答下列问题: ,1,P点时反应的v与v的大小关系 正逆
,2,此反应的正反应为放热反应还是吸热反应
,3,a、b两点的正反应速率大小关系
有机物
一、烃
?有机物
a、概念:含碳的化合物~除CO、CO、碳酸盐等无机物外 2
b、结构特点:?、碳原子最外层有4个电子~一定形成四根共价键
?、碳原子可以和碳原子结合形成碳链~还可以和其他原子结合
?、碳碳之间可以形成单键~还可以形成双键、三键
?、碳碳可以形成链状~也可以形成环状
c、一般性质:?、绝大部分有机物都可以燃烧(除了CCl不仅布燃烧~4还可以用来灭火)
?、绝大部分有机物都不溶于水(乙醇、乙酸、葡萄糖等可以)
?烃:仅含碳、氢两种元素的化合物(甲烷、乙烯、苯的性质见表)
?烷烃:
a、定义:碳碳之间以单键结合~其余的价键全部与氢结合所形成的链状
烃称之为烷烃。因为碳的所有价键都已经充分利用~所以又称
之为饱和烃
b、通式:CH~如甲烷(CH)~乙烷(CH)~丁烷(CH) n2n+2426410
c、物理性质:随着碳原子数目增加~状态由气态(1—4)变为液态(5—16)再变为固态(17及以上)
d、化学性质(氧化反应):能够燃烧~但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色~点燃
同甲烷
CH+(3n+1)/2O nCO+(n+1)HO n2n+2222
e、命名(习惯命名法):碳原子在10个以内的~用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸命名
?同分异构现象:分子式相同~但结构不同的现象~称之为同分异构现象
同分异构体:具有同分异构现象的物质之间称为同分异构体
如CH有两种同分异构体:CHCHCHCH(正丁烷)~CHCHCH(异丁烷) 410322333
甲烷 乙烯 苯 分
子CH CH CH 42466式
结
构不作要求
式
结CH 4 构
CH=CH 或 22
简
式
电
子不作要式 求 空平面型(无单键~无间 双键~介于单、双
正四面体结构 平面型
结键间特殊的键~大构 ?键) 物无色、无味、难溶无色、稍有气味的气体~难无色、有特殊香味理 于水、密度比空气溶于水~密度略小于空气 的液体~不溶于水~性小的气体~是天然密度比水小~有毒 质 气、沼气、油田气、
煤道坑气的主要成
分
化?氧化反应: ?氧化反应: ?氧化反应: 点燃
学 CH+2O a(能使酸性高锰酸钾褪色 a(不能使酸性高锰42点燃 点燃 性CO+2HO H+3O 2CO+2HO C酸钾褪色 2224222
?取代反应: ?加成反应: H+15O 质 2C662 光照
CH+Cl CH=CH+Br 12CO+6HO 42222 22
CHCl+HCl ?取代反应: 3
?加聚反应: a(与液溴反应: 催化剂 Fe [ ] n nCH=CH —CH—CH— +Br22222
产物为聚乙烯~塑料的主要+HBr
成份~是高分子化合物 b(与硝酸反应: 浓HSO 24
? +HO-NO2
+HO 2
?加成反应: Ni
? +3H 2
(环己烷)
用可以作燃料~也可石化工业的重要原料和标有机溶剂~化工原途 以作为原料制备氯志~水果催熟剂~植物生长料
仿(CHCl~麻醉剂)、调节剂~制造塑料~合成纤3
四氯化碳、炭黑等 维等
注:取代反应——有机物分子中一个原子或原子团被其他原子或原子团代替的反应
加成反应——有机物分子中不饱和键(双键或三键)两端的原子与其他原子
直接相连的反应
芳香烃——含有一个或多个苯环的烃称为芳香烃。苯是最简单的芳香烃(易
取代~难加成)。
二、烃的衍生物
?乙醇:
a、物理性质:无色~有特殊气味~易挥发的液体~可和水以任意比互溶~良好的溶剂
b、分子结构:分子式——CHO~结构简式——CHCHOH或CHOH~官能团263225——羟基~—OH
c、化学性质:?、与活泼金属(Na)反应:2CHCHOH+2Na 2CHCHONa+H32322点燃
?
?、氧化反应:燃烧:CHOH+3O2CO+3HO 252 22Cu或Ag
? 催化氧化:2CHCHOH+O2CHCHO+2HO 322 32
浓HSO 24 ? ?、酯化反应:CHCOOH+CHCHOH CHCOOCHCH+HO 3323232
d、乙醇的用途:燃料~医用消毒(体积分数75%)~有机溶剂~造酒
?乙酸:
a、物理性质:无色~~有强烈刺激性气味~液体~易溶于水和乙醇。纯净的乙酸称为冰醋酸。
b、分子结构:分子式——CHO~结构简式——CHCOOH~官能团——羧基~2423
—COOH
c、化学性质:?、酸性(具备酸的通性):比碳酸酸性强
2CHCOOH+NaCO=2CHCOONa+HO+CO~323322
CHCOOH+NaOH=CHCOONa+HO 332
?、酯化反应(用饱和NaCO溶液来吸收~3个作用) 23
d、乙酸的用途:食醋的成分(3%—5%)
?酯:
a、物理性质:密度小于水~难溶于水。低级酯具有特殊的香味。
b、化学性质:水解反应 浓HSO 24 ? ?、酸性条件下水解:CHCOOCHCH+HO CHCOOH+CHCHOH 3232332
?、碱性条件下水解:CHCOOCHCH+NaOH CHCOONa+CHCHOH 323332?
三、煤、石油、天然气
?煤:由有机物和少量无机物组成的复杂混合物~可通过干馏、气化和液化进行综合利用
蒸馏:利用物质沸点(相差在20?以上)的差异将物质进行分离~物理变化~产物为纯净物
分馏:利用物质沸点(相差在5?以内)的差异将物质分离~物理变化~产物为混合物
干馏:隔绝空气条件下对物质进行强热使其发生分解~化学变化
?天然气:主要成份是CH~重要的化石燃料~也是重要的化工原料(可加热4
分解制炭黑和H) 2
?石油:多种碳氢化合物(烷烃、环烷烃、芳香烃)的混合物~可通过分馏、
裂化、裂解、催化重整进行综合利用
分馏的目的:得到碳原子数目不同的各种油~如液化石油气、汽油、
煤油、柴油、重油等
裂化的目的:对重油进行裂化得到轻质油(汽油、煤油、柴油等)~
产物一定是一个烷烃分子加一个烯烃分子
裂解的目的:得到重要的化工原料“三烯”(乙烯、丙烯、1~3—
丁二烯)
催化重整的目的:得到芳香烃(苯及其同系物)
1.电解质和非电解质
凡是在水溶液里或熔化状态下能够导电的化合物叫做电解质。凡是在水溶液里和熔化状态下 都不导电的化合物叫做非电解质。
理解时注意:?电解质和非电解质都是对化合物而言~单质和混合物既不是电解质也不是非电解质。?化合物在熔化或溶解于水时能否导电~是判断其是否是电解质的依据。但要注意有些物质其水溶液虽能导电~但它们并非电解质。如NH、3SO溶于水均能导电~但并不是它们本身能电离出自由离子~而是它们与HO反22应的生成物NH〃HO、HSO能电离出离子而导电~所以氨气、二氧化硫都不是电3223
解质。
2.强电解质和弱电解质
强电解质 弱电解质
定义 在水溶液中或熔化状态在水溶液中只有部分电
能全部电离成离子的电离成离子的电解质
解质
化合物类型 离子化合物~强极性共价弱极性共价化合物
化合物
物质类别 强酸、强碱、大多数盐 弱酸、弱碱
离子浓度 大 小
导电能力 强 弱
电离程度 完全,不可逆, 部分,可逆,
电离平衡 不存在平衡用 存在电离平衡用
溶液中溶质微粒 离子 分子,多,、离子,少,
+-+-电离方程式 NaOH Ma+OH HS H+HS 2
-+2- H+S HS
+2-HSO 2H+SO 244
-+NH〃HO NH+OH 324
已电离的电解质分子数,100%溶液中原有电解质的分子总数3.电离度α%,
已电离物质的量,100%原总物质的量,
起始物质的量浓度,平衡浓度,100%起始物质的量浓度,
影响电离度的因素:
?内因:电解质的本性。不同的弱电解质由于结构不同~电离度不同。通常电解质越弱~电离度越小。
?外因:溶液的浓度、温度等会影响电离度。
温度越高~电离度越大。因电离过程是一个吸热过程。溶液越稀~电离平衡向电离方向移动~电离度越大。对于同一种弱电解质~在不同浓度、不同温度时~电离度不同。由电离度比较不同弱电解质的强弱~只有在相同浓度、相同温度的条件下才能比较。
4.水的离子积
+-水是极弱的电解质~存在着电离平衡。水的离子积常数K,H,〃,OH,。 W
-1425?时~Kw,10~Kw只随温度的升高而增大~无论是中性、酸性、碱性
+-的稀溶液中都有,H,〃,OH,K。 W
+5.溶液浓度C mol/L、,H,~电离度α、PH值之间的关系
PH值
ncCa+,,,,,,n元强酸,H,一元弱酸
Kw
ncCa-,,,,,,n元强碱,OH,一元弱碱
6.溶液混和后的PH值的计算
+(1)强酸与强酸溶液混和~先求,H,~再求PH值
,,,浓酸中H的物质的量稀酸中H的物质的量
+V总,H,,
若等体积混和~且原溶液PH值相差?2时~PH?PH+0.3 混小
KW,-+[OH](2)强碱与强碱溶液混和~先求,OH,~通过,H,,~再求PH值。
,,浓碱中OH物质的量,稀碱中OH物质的量
-V总,OH,,
若等体积混和~且原溶液PH值相差?2时~则PH,PH-0.3 混大
(3)强酸与强碱溶液混和:
,,H物质的量,OH物质的量
+V总?若酸过量:,H,,
?若酸碱正好完全反应:PH,7
,,OH物质的量,H物质的量
-+V总?若碱过量则,OH,,再求, H,和PH值。 (4)未标明酸碱的强弱~如把PH,3与PH,11的溶液等体积混和后~其PH值不一定~若二者为 强酸强碱PH,7~若为弱酸强碱~则弱酸有余~PH,7~若强酸弱碱混和则弱碱有余~PH,7 。
7.盐类的水解
+-?实质:在溶液中盐的离子跟水所电离出来的H或OH结合成弱电解质而破坏水
+-的电离平衡使溶液中,H,、,OH,发生变化使盐溶液显示一定的酸碱性。 ?规律:无弱不水解~有弱就水解~越弱越水解~都弱双水解~谁强显谁性。 ?影响因素:
内因:盐的本性。
外因:浓度:溶液越稀~水解程度越大。
温度:水解是吸热反应~升温有利于水解。
酸碱度:加酸碱对盐的水解有抑制或促进作用。
?盐类水解的应用:
(1)判断盐溶液的酸碱性和PH值。
(2)酸碱中和滴定时指示剂的选择。
(3)盐溶液中各种离子浓度的比较。
(4)某些盐溶液的配制。
(5)胶体的制备。
(6)加热浓缩盐溶液时~能否得到相应的固体盐。
(7)某些盐的精制。
(8)镁铝等较活泼金属跟强酸弱碱生成的盐溶液的反应。 (9)某些盐溶液之间的反应。
8.原电池
(1)原电池是把化学能转变为电能的装臵。原电池中电子流出的一极是负
极~通常是活泼性 相对较强的金属~电极本身被氧化~如Zn(HSO)Cu24
2+原电池中的锌片~Zn-2e Zn 。电子流入的一极是正极~通常是活泼性
+相对较弱的金属或非金属导体。电极上发生还原反应。如2H+2e H。在原电池2
与电流的方向相反。 中电子从负极流出经过导线流入正极~
(2)原电池的构成条件
一是有两种活泼性不同的金属(或其中一种非金属导体)作电极。二是用导线连接的两电极与电解质溶液接触并形成闭合回路。三是在电解质溶液中能自发地发生氧化还原反应。
(3)原电池的电极、电池反应式的写法。
?铅蓄电池:负极为Pb~正极为PbO~电解质溶液为硫酸。 2
2-负极(Pb):Pb+SO-2ePbSO 44
+2-正极(PbO):PbO+4H+SO+2ePbSO+2HO 22442
电池反应:Pb+PbO+2HSO2PbSO+2HO 22442
?银—锌高能电池:由负极为Zn~正极为AgO~电解质为KOH溶液。 2
- 负极(Zn):Zn-2e+2OHZnO+HO 2
-正极(AgO):AgO+2e+HO2Ag+2OH 222
电池反应:Zn+AgOZnO+2Ag 2
?宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池。H为负极~氧气为正极~电解质为KOH溶液。 2
- 负极(H):2H-4e+4OH4HO 222
-正极(O):O+4e+2HO4OH 222
电池反应:2H+O2HO 222
(4)金属的腐蚀和防护
n+?金属腐蚀的本质是金属原子失去电子被氧化:M-neM
?金属腐蚀的类型及比较
化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与非电解质等直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触
现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化的过程 较活泼金属被氧化的过程 相互关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生~但电化学腐蚀
更普遍危害更严重。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性
+-,正极反应 2H+2eH 2HO+O+4e4OH 222
2+负极反应 Fe-2eFe
?金属腐蚀快慢的判断:
a.电解原理引起的腐蚀,原电池原理引起的腐蚀,化学腐蚀,有防腐蚀措施的腐蚀,
b.同一种金属的腐蚀:强电解质,弱电解质,非电解质
?金属的防护方法:
(1)改变金属的内部结构
(2)覆盖保护层
(3)电化学保护法
9.电解池
(1)电解和电解池
使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。电解质溶液的导 电过程~就是电解质溶液的电解过程。这种把电能转变为化学能的装臵叫做电解池。
(2)电解池两极的确定和电极反应(电解CuCl溶液) 2
阳极:接直流电源的正极。较易失去电子的阴离子优先在阳极(惰性)失去电子发
-生氧化反应 。如2Cl-2eCl 2
阴极:接直流电源的负极。较易得到电子的阳离子优先在阴极得到电子发生还原
2+反应。如Cu+2eCu
电 解2+-电解反应式:Cu+2Cl Cu+Cl 2
(3)离子的放电顺序
?在阳极上如是活性材料作电极时~金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液~阴离子 不容易在电极上放电。如是惰性电极如Pt、Au、Ti、石墨等~溶液
----2--2+-,Br,Cl,OH,NO,SO,F。 中阴离子放电顺序是:S ,I34
?在阴极上无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应~发生反应的是溶液
+2+3+2++2+中的阳离 子~阳离子在阴极上放电顺序是:Ag,HgFe,Cu,H,Pb,2+2+2+3+2++2+++2+Sn,Fe,Zn,Al,Mg,Na,Ca,K。在一般情况下~H的位臵在Cu后~
+2+在电镀条件下~H的位臵在Zn后。
(4)电解原理的应用
?电解饱和食盐水制H、Cl和NaOH溶液。 22
阳极:镀层金属~阳极本身参加反应。
?电镀 阴极:镀件。
电镀液:含镀层金属阳离子的电解质溶液。
?冶炼活泼金属:电解法炼铝、钠、镁等活泼金属。
?精炼铜:以精铜作阴极~粗铜作阳极~硫酸铜溶液作电解液。 (5)电解和溶液的PH值的变化规律(惰性电极):
?含氧酸、可溶性碱、活泼金属的含氧酸盐溶液电解时~实质是电解水。
-阳极:4OH-4e2HO+O 22
+阴极:2H+2eH 2
电 解总反应式:2HO2H+O 222
电解含氧酸的水溶液(如HSO~HNO)~其PH值减小。 243
电解可溶性碱的水溶液(如NaOH,KOH)~其PH值变大。
电解活泼金属的含氧酸盐溶液时~其PH值不变。
?无氧酸溶液及不活泼金属的无氧酸盐(HF除外)溶液电解时~实际上是电解质本身的电解。
电 解,2HClH+Cl PH值变大 22
?活泼金属的无氧酸盐溶液电解时~阴极放出H~阳极有非金属单质析出~同时2
阴极区呈碱性~溶液的PH增大。
通 电2NaCl+2HO2NaOH+H+Cl 222
?不活泼金属的含氧酸盐溶液电解时~在阴极有金属单质析出~阳极有O产生~2同时阴极区酸性增强~溶液的PH减小。
通 电2CuSO+2HO2Cu+O+2HSO 42224
10.胶体
(1)三种分数系的比较
分散系 溶液 胶体 浊液
-9-9-7-7分散质微粒直径 ,10m 10m,10m ,10m
外观 均一、透明 较均一、透明 不均一、不透明 分散质微粒 分子、离子 大量分子集合体、高分大量分子集合体
子
能否透过滤纸 能 能 不能 能否透过半透膜 能 不能 不能
稳定性 稳定 较稳定 不稳定 (2)胶体的性质
?丁达尔现象——用于区别溶液与胶体。
?布朗运动。
?电泳现象——用于说明胶体微粒带的电性。
金属氧化物~金属氢氧化物形成的胶体其胶粒带正电荷~金属硫化物、非金属氧化物、非金 属硫化物形成的胶体其胶粒带负电荷。
?胶体的渗析——用于精制胶体。
?胶体的凝聚:加热~加少量电解质(与胶体微粒带异性电荷数越高的离子凝聚能力越强 )、加入带相反电荷的胶体等都可以使胶体凝聚。
高考化学实验复习专题
一、常用仪器的使用和基本实验操作
1.如温度计是中学实验中常用的计量仪器~在使用温度计进行测量时要根据测量目的确定温度计的位臵。中学常见有以下几种情况:
,1,测量反应液的温度~应将温度计插入反应液内部。如测物质的溶解度实验、
实验室制取乙烯等实验中。
,2,测量蒸气的温度~应将温度计放于蒸气出口处。如实验进行的石油蒸馏实验~要将温度计的水银球处于蒸馏烧瓶支管口的略下部,
,3,控制水浴加热的温度~应将温度计插入水浴槽中。如银镜反应、苯的硝化反应、酚醛树脂的制备实验、乙酸乙酯的水解反应、多糖的水解反应及探究温度对反应速率影响的反应等。
2.装臵气密性检查:
,1,微热法:把导气管的末端插入到水中~用手捂住反应器一段时间或用酒精灯微热~如果导气管末端有气泡冒出~松开手或移走酒精灯后有一段水柱进入导管中~则气密性好。
,2,液差法:先关上导气管的止水夹 ~然后向其中加水~使其存在液面差~过段时间液面差保持不变~则气密性良好。如果装臵中带有分液漏斗等则要把活塞关闭。如果带有长颈漏斗等要将其末端用水封住~防止气体逸出。 二 物质分离、提纯与 鉴别
1.物质分离、提纯的方法选择
,1,固体样品:加热,灼烧、升华、热分解,、溶解、过滤,洗涤沉淀,、蒸发、结晶,重结晶,、电解精炼。
,2,液体样品:分液、萃取、蒸馏。
,3,气体样品:洗气。
,4,胶体样品:盐析、渗析。
2.物质分离、提纯的基本原则
,1,不能引入新的杂质,
,2,不损失或尽量少损失被提纯物质,
,3,方法简单易行、所用试剂经济。
3.常见分离、提纯方法
,1,萃取与分液:萃取是利用溶质在互不相溶的溶剂中的溶解度不同~用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂所组成的溶液中提取出来的方法。常用于分离或提纯液体混合物。萃取后一般要进行分液~分液是把两种互不相溶的液体分开的操作。常用的仪器为分液漏斗。
,2,蒸发与结晶:蒸发是通过加热或在自然温度下使液体变为蒸气而挥发的实验操作。结晶是提纯固体物质的重要方法~对于溶解度随温度变化不大的物质常采用蒸发结晶~对溶解度随温度下降而明显减小的物质常采用冷却结晶。在实际应用中常将两种结晶方法结合使用。
4(物质鉴别题的类型与方法
,1,不加限制条件鉴别一组物质~一般此类题目的鉴别方案较多~最好选用最简便的方案,
(2) 不用试剂鉴别一组物质:
?通常可以根据特征现象鉴别出某种物质~然后利用它作为试剂~去鉴别其他的物质,
?采用“两两混合法”~两两混合后~根据现 象进行鉴别,
?采用“互滴法”~两种溶液相互滴加~根据滴加顺序不同现象的不同进行鉴别~如HCl与Na2CO3溶液等,
?采用“加热法”~几种固体分别加热时~根据产生的现象不同加以区别。如NH4HCO3、NaHCO3、NH4Cl和I2等。
?用焰色反应鉴别。
三、实验的最高境界 实验
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
与评价
所谓实验设计~是用多种装臵和仪器按某种目的进行串联组合完成某项实验~其类型较多~考查形式多样。化学实验方案设计题具有较强的综合性~但一个化学实验~必须依据一定的实验原理~使用一定的仪器组装成一套实验装臵~按一定顺序进行实验操作~才能顺利完成。
1、化学实验设计的一般思路
? 接受信息。接受、分析、筛选信息~明确实验设计的课题、条件和要求。? 实验设计原理。通过对新旧信息的加工~实现制定的实验设计。从设计的要求及解决问题的顺序分析~大致有以下两个层次:一是实验方案的选定。二是实验装臵与实验操作的设计。? 设计实验内容。
2、化学实验设计思想、规律和方法
,1,思考问题的顺序:
? 围绕主要问题思考。例如:选择适当的实验路线、方法,所用药品、仪器简
单易得,实验过程快速、安全,实验现象明显。
? 思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如:制取在空气中易水解的物质,如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等,及易受潮的物质时~往往在装臵末端再接一个干燥装臵~以防止空气中水蒸气进入。
? 思考实验的种类及如何合理地组装仪器~并将实验与课本实验比较、联靠。例如涉及到气体的制取和处理~对这类实验的操作程序及装臵的连接顺序大体可概括为:发生?除杂质?干燥?主体实验?尾气处理。
,2,仪器连接的顺序:
? 所 用仪器是否恰当~所给仪器是全用还是选用。
? 仪器是否齐全。例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验应有尾气的吸收装臵。 ? 安装顺序是否合理。例如:是否遵循“自下而上~从左到右”,气体净化装臵中不应先经干燥~后又经过水溶液洗气。
? 仪器间连接顺序是否正确。例如:洗气时“进气管长~出气管短”,干燥管除杂质时“大进小出”等。
,3,实验操作的顺序:
? 连接仪器。按气体发生?除杂质?干燥?主体实验?尾气处理顺序连接好实验仪器。
? 检查气密性。在整套仪器连接完毕后~应先检查装臵的气密性~然后装入药品。检查气密性的方法要依装臵而定。
? 装药品进行实验操作。
3、化学实验设计时~应全方位思考的问题
,1,检查气体的纯度~点燃或加热通有可燃性气体,H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等,的装臵前~必须检查气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时~需要加热金属氧化物~在操作中~不能先加热~后通气~应当先通入气体~将装臵内的空气排干净后~检查气体是否纯净,验纯,~待气体纯净后~再点燃酒精灯加热金属氧化物。
,2,加热操作先后顺序的选择。若气体发生需加热~应先用酒精灯加热发生气体的装臵~等产生气体后~再给实验需要加热的固体物质加热。目的是:一则防止爆炸,如氢气还原氧化铜,,二则保证产品纯度~防止反应物或生成物与空气
中其它物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO~再用CO还原Fe2O3~实验时应首先点燃CO发生装臵的酒精灯~生成的CO赶走空气后~再点燃加热Fe2O3的酒精灯~而熄灭酒精灯的顺序则相反~原因是:在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化~并防止石灰水倒吸。
,3,冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反应物~为了避免反应物损耗和充分利用原料~要在发生装臵设计冷凝回流装臵。如在发生装臵安装长玻璃管等。 ,4,冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失~需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体,物质蒸气,~使物质蒸气冷凝为液态便于收集。 ,5,防止倒吸问题。主要是氨气、氯化氢等易溶于水气体的制备。 ,6,具有特殊作用的实验改进装臵。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出~用橡皮管连接成连通装臵,为防止气体从长颈漏斗中逸出~可在发生装臵中的漏斗末端套住一只小试管等。
,7,拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全和科学性~有些实验为防止“爆炸”或“氧化”~应考虑停止加热或停止通气的顺序~如对有尾气吸收装臵的实验~必须将尾气导管提出液面后才熄灭酒精灯~以免造成溶液倒吸,用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯~同时继续通氢气~待加热区冷却后才停止通氢气~这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化~或形成可爆气,拆卸用排水法收集需加热制取气体的装臵时~需先把导管从水槽中取出~才能熄灭酒精灯~以防止水倒吸,拆后的仪器要清洗、干燥、归位。
考点一 化学基本操作
【例1】 下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是, ,
【答案】B
考点二 化学仪器
【例2】 有关实验的叙述~正确的是, ,
A、将固体加入容量瓶中溶解并稀 释至刻度~配制成一定物质的量浓度的溶液 B、用玻璃 棒蘸取溶液~点在湿润的pH试纸上测定其pH
C、用NaOH溶液洗涤并灼烧铂丝后~再进行焰色反应
D、读取滴定管内液体的体积~俯视读数导致读数偏小
【解析】不能直接在容量瓶中溶解并配制溶液,pH与氢离子的浓度有关~若将试纸润湿~则因导致浓度减小~有可能出现误差,NaOH中的Na有焰色反应~所以会影响实验结果。滴定管的刻度从上向下依次增大~所以俯视刻度~会使读数比实际值小。
【答案】D
考点3 化学药品的取用
【例3】下列做法正确的是 , ,
A(将浓硝酸保存在无色玻璃瓶中
B(用镊子取出白磷并臵于水中切割
C(把氯酸钾制氧气后的残渣倒入垃圾桶
D(氢气还原氧化铜实验先 加热再通氢气
【解析】浓硝酸见光易分解~不能保存在无色瓶中~故A错误,实验中的剩余药品等不能倒入垃圾桶~应放入指定的回收容器中~故C错误,D应先通入氢气排尽装臵中的空气再加热。
【答案】B
考点四 物质的鉴别
【例4】下列各组物质的无色溶液~不用其它试剂即可鉴别的是 ( )
?KOH、Na2SO4、AlCl3 ?NaHCO3、Ba(OH)2、H2SO4 ?HCl、NaAlO2、NaHSO4 ?Ca(OH)2、Na2CO3、BaCl2
A(?? B(?? C(??? D(???
考点 性质实验方案的设计与评价
【例5】根据硫化氢气体的实验室制法和性质完成下列填空。 ,1,若用启普发生器制取硫化氢气体~则制取气体的原料可选用________。
a(稀硫酸与硫化亚铁 b(稀硝酸与硫化亚铁
c(稀硫酸与硫化钠 d(稀盐酸与硫化亚铁
,2,现要组装一套可以控制硫化氢气体产生速率的装臵~请在下图中选择合适的仪器,
______________,填编号,。
,3,如图~在一个充满氧气的集气瓶中加入少量品红溶液~点燃硫化氢气体。在火焰自动熄灭后~停止通入气体~瓶内可观察到的现象是
________________________。
,4,在上述集气瓶中继续通入硫化氢气体~振荡~发生反应的化学方程式为: ______________________________________________________________
反应过程中~溶液的pH______,填“变大”、“变小”或“不变”,。 ,5,点燃不纯的硫化氢气体可能会发生爆炸~为了防止意外~可连接一个安全装臵。下图的装臵能起到此作用的是___________。
,6,已知硫化氢气体在空气中的体积分数为4.3%,45.5%时会发生爆炸。当硫化氢气体在空气中的体积分数为30%时~其爆炸产物是______________________。
【解析】,1,可选用强酸和硫化物~但硫化物必须难溶于水才能使用启普发生器~所以选ad。
,2,可以控制硫化氢气体产生速率的装臵~所给的仪器中只有则不然需要?能起到控制的作用~所以?必选~有了?那么?和?就是它的配套仪器了。所以选???
,3,H2S点燃生成SO2~SO2能使品红褪色~由于火焰自动熄灭所以H2S燃烧不充分会有S单质的生成~所以现象就是品红溶液褪色:瓶壁有淡黄色粉末和无色的小液滴
,4,H 2S继续通入则与SO2发生反应~2H2S+SO2 3S?+2H2O~酸性减弱~PH变大。
,5,四套装臵中不同之处就在于右侧导管的进气和出气管的位臵~a没有效果~c出气和进气都插在液体中达不到出气的效果~d中同样达不到出气的效果~所以选择b装臵。
,6,硫化氢气体在空气中的体积分数为30%~则O2的量不足~所以发生不完全
燃烧~产物为S和H2O。
【答案】,1,a d
,2,? ? ?
,3,品红溶液褪色:瓶壁有淡黄色粉末和无色的小液滴
,4,SO2+2H2S=3S?+2H20 变大
,5,b
,6,S H2O
考点六 探究性试验设计与评价
【例6】三草酸合铁酸钾晶体K3 [Fe(C3O4 )3]•3H2O可有于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解,对所得气体 产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。限选试剂:浓硫酸、1.0 mol• L-1HNO、1.0 mol•L-1盐酸、1.0 mol•L-1 NaOH、3% H2O2 、0.1mol•L-1KI、0.1 mol•L-1CuSO4、 20% KSCN、澄清石灰水,氧化铜、蒸馏水。
,1,将气体产物依次通过澄清石灰水,A,、浓硫酸、灼热氧化铜,B,、澄清石灰水,C,观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊~B中有红色固体生成~则气体产物是 。
,2,该小组同学查阅资料后推知~固体产物中~铁元素不可能以三价形式存在~而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是 ~现象是 。
,3,固体产物中铁元素存在形式的探究。
?提出合理假设
假设1: , 假设2: ,假设3: 。 ?设计实验方案证明你的假设,不要在答题卡上作答,
?实验过程
根据?中方案进行实验。在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
实验步骤 预期现象与结论
步骤1:
步骤2:
步骤3:
•••••••••
【解析】,1,将产生的气体产物依次通过澄清石灰水~石灰水变混浊~说明产生的气体中含有CO2~然后再通过灼热氧化铜、澄清石灰水,观察到有红色固体生成~澄清石灰水都变浑浊~气体中含有CO,,2,碱金属元素的检验一般采用颜色反应,,3,依据信息:固体产物中~铁元素不可能以三价形式存在~而盐只有K2CO3~可推测铁元素只能以亚铁及铁单质的形式存在,在设计实验时~应注意Fe与FeO的性质的不同点。
【答案】,1,CO和CO2
,2,焰色反应,透过蓝色钴玻璃观察到紫色火焰
(3,?全部为铁单质,全部为FeO,同时存在铁单质和FeO,
?
步骤1:取适量固体产物于试管中~加入足量蒸馏水~充分振荡是K2CO3完全溶解。分离不溶固体与溶液~用蒸馏水充 分洗涤不溶固体。 固体产物部分溶解 步骤2:向试管中加入适量CuSO4溶液~再加入少量上述不溶固体~充分振荡。
?若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体物明显变化~则假设2成立。 ?若蓝色溶液颜色明显改变~且有暗红色固体物质生成~则证明有铁单质存在。 步骤3:继续步骤2中的?~进行固液分离~用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。去少量固体于试管中~滴加过量的HCl后~静臵~取上层溶液~滴加适量的H2O2~充分振荡后滴加KSCN。 结合步骤2中的?
?若溶液基本无色~则假设1成立。
?若溶液呈血红色~则假设3成立。
变式1 下列实验装臵图正确的是 , ,
A(实验室制乙烯 B(实验室制氨 C(实验室制氯气 D(实验室制乙酸乙酯
解析:选项A中温度计的水银球应插入反应液面以下~A错。选项C中实验室用MnO2和浓盐酸制备Cl2时必须加热~C错。选项D中导管伸入饱和Na2CO3溶液中~易引起倒吸~D错。
答案:B
变式2 在允许加热的条件下~只用一种试剂就可以鉴别(NH4)2SO4、KCl、MgCl2、Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3溶液~这种试剂是 , , A(NaOH B(NH3•H2O C(AgNO3 D(BaCl2[来源:学科网]
变式3以下对化学实验的描述合理的是 , ,
A(配制一定物质的量浓度的硫酸溶液时~应将量取好的浓硫酸先入烧杯中~然后加水稀释
B(中和滴定实验前~所使用的滴定管和锥形瓶必须洗净~并用待测液润洗
C(用于检验气体的试纸一般需先润湿
D(硫酸铜晶体结晶水含量的测定实验中~盛晶体的坩埚灼烧后~需放在石棉网上冷却后称量
解析:浓硫酸稀释时要将浓硫酸慢慢加入水中~故A错,中和滴定时~锥形瓶盛放的是待测液~不能先润洗~故B错,在检验气体的试纸要先用水润湿~但用pH试纸测定溶液pH值时不能先用水润湿~故,正确,放在石棉网上冷却~会重新吸收空气中的水蒸气~故应放在干燥器中冷却。
答案:,
变式4下述实验不能达到预期目的的是
编号 实验内容 实验目的
A 将SO2通入酸性KMnO4溶液中 证明SO2具有还原性
B 将Cl2通入NaBr 溶液中 比较氯与溴的氧化性强弱
C 将铜与浓硝酸反应生成的气体收集后用冰水混合物冷却降温 研究温度对化学平衡的影响
D 分别向2支试管中加入相同体积不同浓度的H2O2溶液~再向其中1支加入少量MnO2 研究催化剂对H2O2分解速率的影响
解析:SO2可以与KMnO4酸性溶液反应~使其褪色,浓度对反应速率也有影响~用不同浓度的H2O2溶液~再向其中1支加入少量MnO2~反应速率的不同不能说明是催化剂的影响~故应选择相同浓度的溶液进行实验。
答案:D
变式5实验室用下列装臵所示的
流程
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进行气体性质实验。图中用箭头表示气体的流向~A为一种纯净、干燥的气体~B是另一种气体~己中有红棕色气体出现。实 验中所用的药品只能从下列物质中选取:Na2CO3、NaHCO3、Na2O、Na2O2、NaCl、无水CaCl2、(NH4)2CO3、碱石灰等固体和蒸馏水。
根据图中装臵和现象回答:
,1,丙中发生反应的化学方程式为 。 ,2,丁中应选用的干燥剂是___ __~为什么不选用所给的另一种干燥剂__
__。
,3,甲中发生反应的化学方程式______________
____。
,4,戊中发生的主要反应的化学方程式 _。此反应是吸热反应还是放热反应__ __~估计可看到什么现象足以说明你的判断 。