高中化學(xué)選修四知識結(jié)構(gòu)

高中化學(xué).選修四化學(xué)反響原理

書目（人教版）

第一章

化學(xué)反響與能量

第一節(jié)化學(xué)反響與能量變更

第二節(jié)燃燒熱能源

第三節(jié)化學(xué)反響熱計算

第二章

化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡

第一下化學(xué)反響速率

第二節(jié)影響化學(xué)反臉蟒因素

第三節(jié)悌慚

第四節(jié)悌反響曲斷向

第三章

水溶液中離子平衡

第一節(jié)弱電解質(zhì)電離

第二節(jié)水電離和溶液酸堿性

第三節(jié)鹽類水解

第四節(jié)難容電解質(zhì)溶解平衡

第四章

電化學(xué)根底

第一節(jié)原電池

第二節(jié)化學(xué)電源

第三節(jié)電解池

第四節(jié)金屬電化學(xué)腐蝕與防護

第一章化學(xué)反響與能量

一、反響熱

(1)化學(xué)反響中能量變更

任何一個化學(xué)反響，反響物所具有總能量與生成物所具有總能量總不會相等.因此，在新物質(zhì)產(chǎn)生同

時(即化學(xué)反響中)總是伴隨著能量變更.其表現(xiàn)形式是化學(xué)能與熱能、光能、電能等之間進展轉(zhuǎn)變.但以化學(xué)能與

熱能之間轉(zhuǎn)變最為常見.

化學(xué)反響本質(zhì)是舊化學(xué)鍵斷裂，新化學(xué)鍵生成過程，在破壞舊化學(xué)鍵時，須要能量來抑制原子間互相吸引，在

形成新化學(xué)鍵時，由于原子間互相吸引而放出能量.由于須要能量和放出能量經(jīng)常并不相等，因此總體上來看，一

個化學(xué)反響進展，往往須要向外界釋放出能量，或從外界汲取肯定能量.

化學(xué)反響釋放出能量是當(dāng)今世界上最重要能源之一.如化石燃料(煤、石油、自然氣)燃燒.

(2)反響熱

①反響熱在化學(xué)反響過程中放出或汲取熱量，通常叫做反響熱.反響熱用符號AH表示,單位一般采納kj/mol.

<XH與Q相反Q大于0表示放熱Q小于0表示吸熱)

②放熱反響和吸熱反響放出熱量化學(xué)反響叫做放熱反響，為負值.例如：

C(s)+O2(g)-CO2(g)；△

汲取熱量化學(xué)反響叫做吸熱反響，AH為正值.例如：

C(s)+H2O(g)—CO(g)+H2(g)；△

(3).反響熱表示方法：

反響熱用AH表示，其實是從體系角度分析。

能量

放熱反響：體系-------》環(huán)境，體系將能量釋放給環(huán)境，體系能量降低，因此，放熱反響AHVO,為“一”

吸熱反響：環(huán)境-------?體系，體系汲取了環(huán)境能量，體系能量上升，因此，

吸熱反響AH〉。，為“+”

(4).反響熱與化學(xué)鍵鍵能關(guān)系

反響熱等于反響物分子化學(xué)鍵斷裂時所汲取總能量與牛成物分子化學(xué)鍵形成時所釋放總能量之之。

即AH=E反響物分子化學(xué)鍵總鍵能—E生成物分子化學(xué)鍵總健能

當(dāng)化學(xué)反響中斷裂舊化學(xué)鍵所須要汲取能量小于生成新化學(xué)鍵所放出能量時，那么發(fā)生放熱反響.反之，

發(fā)生吸熱反響.

(5)反響熱與反響物和生成物能量關(guān)系

反響物總能量〉生成物總能量(放熱反響)

反響物總能量〈生成物總能量(吸熱反響)

(6)常見放熱反響

除H2+I2=2HI吸熱；N2+02=2N0吸熱；C02+C=2C0吸熱；

常見吸熱反響

2.用C、H2、CO復(fù)原金屬氧化物反響

N204=2N02吸熱

Ba(011)2?8II2O+2NII4Cl=BaC12+2NH3t+10II20吸熱

〔留意須要加熱反響不肯定是吸熱反響，如碳燃燒，鋁熱反響。)

二、正確書寫熱化學(xué)方程式方法

1.要注明反響物和生成物聚集狀態(tài)，因為物質(zhì)呈現(xiàn)哪一種聚集狀態(tài)，與它們所具有能量有關(guān).即：反響物

物質(zhì)一樣、狀態(tài)不同、△//也不同.但不用沉淀和氣體符號。有關(guān)物質(zhì)狀態(tài)亦可用英文字母表示：固一S；

液一1;氣一g。

2.要注明反響溫度和壓強(假設(shè)為同素異形體，要注明名稱).因為A〃大小和反響溫度、壓強有關(guān).如不特殊

注明,即表示在101kPa和25℃.

3.熱化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)不表示分子個數(shù)，而是表示物質(zhì)量，故化學(xué)計量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分

數(shù)，一樣物質(zhì)化學(xué)反響，當(dāng)化學(xué)計量數(shù)變更時，其△〃也同等倍數(shù)地變更.

4.△〃表示：在熱化學(xué)方程式中△〃“+"與“一"肯定要注明，"十”代表吸熱，“一”代表放熱.

(1)熱化學(xué)方程式

以下是丙烷(C3H8)氣體燃燒生成CO?氣體和液態(tài)水熱化學(xué)方程式：

C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l);△

由此可知，熱化學(xué)方程式既說明物質(zhì)變更，又說明能量變更.即更全面完好地表示了化學(xué)反響.

1.以下兩個熱化學(xué)方程式

fc1

2H2(g)+02(g)====2H20(1)；AZ1—571.6kJ?mol

-1

C3H?(g)+502(g)===3C02(g)+4H20(1)；A左一2220.0kJ?mol

試驗測知氫氣和丙烷混合氣體共5mol,完全燃燒時放熱3847kJ,那么混合氣體中氫氣與丙烷體積比是

A.1：3

B.3：1

C.1：4

D.1：1

1.解析：據(jù)題意：1mol凡燃燒放出熱量為285.8kJ,1mol混合氣體燃燒放出熱量為3847/5=769.4kJ,

由十字穿插法：

H2285.82220.0-769.4

\/

769.4

/\

C3H82220.0769.4-285.8

那么體積比為衛(wèi)必吧=3,故正確答案為B.

769.4-285.81

三、燃燒熱、中和熱

(1)概念：在lOlkPa時，Imol物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出熱量，叫做該物質(zhì)燃燒熱。燃燒熱

單位一般用kJ/mol表示。

留意：完全燃燒，是指物質(zhì)中以下元素完全轉(zhuǎn)變成對應(yīng)物質(zhì)：C-COz,Hf&0,S-SOz等。

(2)表示意義:例如C燃燒熱為393.5kJ/mol,表示在lOlkPa時，ImolC完全燃燒放出393.5kJ熱量。

(1)概念：在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反響而生成1molH20,這時反響熱叫中和熱。

理解中和熱時留意：

①稀溶液是指溶于大量水離子。

②中和熱不包括離子在水溶液中生成熱、電解質(zhì)電離吸熱所伴隨熱效應(yīng).

③中和反響本質(zhì)是H'和0H化合生成HQ,假設(shè)反響過程中有其他物質(zhì)生成，這部分反響熱也不在中和熱

內(nèi)。

(2)中和熱表示：H*(aq)+OH(aq)=HzO(1)；△H=-57.3kJ/mol。

留意：a、這里稀溶液一般要求酸溶液中c(H+)41moi/L,堿溶液中c(OHD41moi/L.這是因濃酸

溶液和濃堿溶液互相稀釋時會放出熱量.

b、在中學(xué)化學(xué)主要討論強酸與強堿反響中和熱.強酸與強堿中和反響其本質(zhì)是H+和OFT反響

(即與酸、堿種類無關(guān))，通過許屢次試驗測定，Imo舊+和ImolOH-反響生成ImolH2。時，放

出熱量57.3kJ.其熱化學(xué)方程式為

H+(叫)+OFT(aq)=%0⑴；△

因此，以下中和反響4H一樣，都為一57.3kJ/moL

NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(1)

NaOH(aq)+-H2SO4(aq)=gNa2so4(aq)+H2O(1)

-Ba(OH)2(aq)+HNO3(aq)=1Ba(NO3)2(aq)+H2O(1)

c、有弱酸或弱堿參與中和反響，其中和熱數(shù)值都小于57.3.例如，以下中和反響數(shù)值都小于57.3.

HCl(aq)+NH3-H2O(aq)=NH4Cl(aq)+H2O(1)

CH3coOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(1)

CH3coOH(aq)+NH3-HzCXaq)=CH3COONH4(aq)+H2O(1)

這是因為反響時弱酸或弱堿發(fā)生電離須要汲取熱量.

d、中和熱是以生成ImolH2。為基準(zhǔn)，因為表示中和熱熱化學(xué)方程式中，水化學(xué)計量數(shù)為1,其酸、堿或

鹽化學(xué)計量數(shù)可以為分數(shù).

e、有濃硫酸是濃硫酸稀釋要放出熱量所以大于

(1)重要化石燃料：煤、石油、自然氣

(2)煤作燃料利弊問題

①煤是重要化工原料，把煤作燃料簡潔燒掉太惋惜，應(yīng)當(dāng)綜合利用。

②煤干脆燃燒時產(chǎn)生SO2等有毒氣體和煙塵，對環(huán)境造成嚴(yán)峻污染。

③煤作為固體燃料，燃燒反響速率小，熱利用效率低，且運輸不便利。

④可以通過清潔煤技術(shù)，如煤液化和氣化，以及實行煙氣凈化脫硫等，大大削減燃煤對環(huán)境造成污染，

進步煤燃燒熱利用率。

四、新能源開發(fā)

1.燃料電池，2.氫能，3.太陽能，4.風(fēng)能，生物能、核能、地?zé)崮?、潮汐能?/p>

①調(diào)整和優(yōu)化能源構(gòu)造，降低燃煤在能源構(gòu)造中比率，節(jié)約油氣資源，加強科技投入，加快開發(fā)水電、

核電和新能源等就顯得尤為重要和迫切。

②最有盼望新能源是太陽能、燃料電池、風(fēng)能和氫能等。這些新能源特點是資源豐富，且有些可以再

生，為再生性能源，對環(huán)境沒有污染或污染少。

五、蓋斯定律

化學(xué)反響反響熱只與反響始態(tài)(各反響物)和終態(tài)(各生成物)有關(guān)，而與詳細反響進展途徑無關(guān)，假如一個反響

可以分幾步進展，那么各分步反響反響熱之和與該反響一步完成時反響熱一樣，這就是蓋斯定律.例如：

根據(jù)蓋斯定律：AH2+AH3=AH1

第二章化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡

一、化學(xué)反響速率.

…瞬間完成.如:氫氧混合氣爆炸;酸堿中和等。有進展得很慢…需數(shù)小時;幾天;甚至幾百年;幾百萬年…。如:

有機化合物間反響，一般較慢,需數(shù)小時乃至數(shù)天;塑料分解,需數(shù)百年，石油形成需幾百萬年……

1、概念：用單位時間內(nèi)反響物濃度削減（或生成物濃度增加）來表示化學(xué)反響進展快慢.叫化學(xué)反響速率.

濃度單位,常用：mol/L,那么，化學(xué)反響速率單位：mol/d-min）mol/（L?s）

留意：同一化學(xué)反響速率，用不同物質(zhì)濃度變更來表示，數(shù)值不同。故，在表示化學(xué)反響速率時，必需指明物質(zhì)。

不同物質(zhì)表示同一化學(xué)反響速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比.

二、影響化學(xué)反響速率因素

不同化學(xué)反響，具有不同反響速率.（如：氫氧混合氣爆炸;酸堿中用1；塑料分解;石油形成…）

參與反響物質(zhì)性質(zhì)是確定化學(xué)反響速率重要因素.

有些外界條件也有肯定程度影響。主要討論濃度溫度壓強和催化劑對化學(xué)反響速率影響.

1.濃度對化學(xué)反響速率影響：

增加反響物濃度,可以增大化學(xué)反響速率.

a化學(xué)反響過程,就是反響物分子中原子,重新組合成生成物分子過程。反響物分子中原子,要想重

新組合成生成物分子,必需先獲得自由。即:反響物分子中化學(xué)鍵,必需斷裂!化學(xué)鍵斷裂是通過分

子（或離子）間互相碰撞來實現(xiàn).

b

有效碰撞：可以發(fā)生化學(xué)反響碰撞,叫有效碰撞.

活化分子：可以發(fā)生有效碰撞分子,叫活化分子.

活化分子比一般分子具有更高能量!才有可能撞斷化學(xué)鍵，發(fā)生化學(xué)反響.

當(dāng)然,活化分子碰撞，只是有可能發(fā)生化學(xué)反響.而并不是肯定發(fā)生化學(xué)反響.還必需有相宜取向.

c在其它條件不變時，對某一反響來說,活化分子在反響物中所占百分數(shù)是肯定。即：單位體積內(nèi)活化分

子數(shù)目和單位體積內(nèi)反響物分子總數(shù)成正比.

即：活化分子數(shù)目和反響物濃度成正比.

因此:增大反響物濃度,可以增大活化分子數(shù)目，可以增加有效碰撞次數(shù).

那么，增大反響物濃度,可以使化學(xué)反響速率增大！

2.壓強對化學(xué)反響速率影響：

對于有氣體參與化學(xué)反響來說,增大壓強,氣體體積縮小，那么單位體積中分子數(shù)增加，那么濃度增大,反響

速

率增大.

3.溫度對化學(xué)反響速率影響：

溫度上升,使每一個分子能量都增大.那么：活化分子百分數(shù)增加，反響速率增大！

同時,溫度,上升分子運動加快,碰撞次數(shù)增多，化學(xué)反響速率也增大.

3.催化劑對化學(xué)反響速率影響：

催化劑可以降低反響所須要能量,使更多分子成為活化分子,大大增加了活化分子數(shù)目，以及活化

分子百

三、化學(xué)平衡

我們討論化學(xué)平衡目，不是要保持一個化學(xué)平衡不變.而是要討論如何利用外界條件變更，去破壞化學(xué)平衡.使

之向我們所盼望方向轉(zhuǎn)變,去建立新化學(xué)平衡.

化學(xué)平衡挪動：可逆反響中，舊化學(xué)平衡破壞，新化學(xué)平衡建立過程就叫做化學(xué)平衡挪動.

(-)濃度對化學(xué)平衡影響：

增大任何一種反響物濃度，都可以使化學(xué)平衡向正反響方向挪動。

增大任何一種生成物濃.度，都可以使化學(xué)平衡向逆反響方向挪動。

減小任何一種反響物濃度，都可以使化學(xué)平衡向逆反響方向挪動。

減小任何一種生成物濃度，都可以使化學(xué)平衡向正反響方向挪動。

(二)壓強對化學(xué)平衡影響:

處于平衡狀態(tài)反響混合物里，無論是反響物，還是生成物，只要有氣態(tài)物質(zhì)存在，壓強變更，就有可能使

化學(xué)平衡挪動。

高溫高壓

如：N+3H,o2NH.

22催化劑3

反響中，1體積氮氣和3體積氫氣反響，生成了2體積氨氣。反響后，氣體總體積削減了！

可知，對這種氣體總體積削減反響，增大壓強，平衡向正反響方向挪動。即：增大壓強，平衡向體積縮小

方向挪動；減小壓強，平衡向體積增大方向挪動。

氣體總體積不變更，變更壓強，化學(xué)平衡不挪動！

如：co+H2o（g）=cn2+H2

反響前后，氣體物質(zhì)總體積不變。變更壓強，平衡不挪動！

（=）溫度對化學(xué)平衡影響：

在吸熱或放熱可逆反響中,，反響混合物達平衡后,變更溫度,也會使化學(xué)平衡挪動.

在可逆反響中,正反響假如放熱,那么,逆反響必定吸熱!反之亦然.

,2NO,oN,O4（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；

（紅棕色）（無色）

上升溫度，（混合氣體顏色加深,）平衡向吸熱反響方向挪動.

降低溫度，（混合氣體顏色變淺,）平衡向放熱反響方向挪動

（四）催化劑對化學(xué)平衡影響：

催化劑能同等程度增加正反響速率和逆反響速率，即,催化劑不能變更到達化學(xué)平衡狀態(tài)反響混合物組

成.

即:催化劑不能使化學(xué)平衡挪動!但催化劑可以變更到達化學(xué)平衡所須要時間.

（五）.平衡挪動原理：

即：勒夏特列原理：

假如變更影響平衡一個條件，平衡就像減弱這種變更方向挪動.

（六）化學(xué)平衡圖象問題識別分析方法

化學(xué)平衡圖象問題識別無外乎是看坐標(biāo)、找變量、想方程、識圖象四個方面，即精確相識橫、縱坐標(biāo)含義，根

據(jù)圖象中點（起點、終點、轉(zhuǎn)折點）、線（所在位置上下、左右、升降、彎曲）特征，結(jié)合題目中給定化學(xué)方程式

和數(shù)據(jù)，應(yīng)用概念、規(guī)律進展推理推斷.但識圖是關(guān)鍵，筆者認為應(yīng)以橫坐標(biāo)不同含義把圖象分為兩大類：①時間

（t）類，②壓強（p）或溫度（T）類.這兩類特征分別如下.

A、時間（t）類

1.圖象中總有一個轉(zhuǎn)折點，這個點所對應(yīng)時間為到達平衡所需時間，時間長短可確定化學(xué)反響速率大

小，結(jié)合濃度、溫度、壓強對化學(xué)反響速率影響規(guī)律，可確定濃度大小，溫度上下和壓強大小.

2.圖象中總有一段或幾段平行于橫軸直線，直線上點表示可逆反響處于平衡狀態(tài).

3.這幾段直線相對位置可確定化學(xué)平衡挪動方向.固定其它條件不變，假設(shè)因溫度升降引起平衡挪動，

就可確定可逆反響中是Q>0還是Q<0；假設(shè)因壓強增減引起平衡挪動，就可確定氣態(tài)物質(zhì)在可逆反響中，

反響物系數(shù)和與生成物系數(shù)和之間相對大小。

B、壓強(p)或溫度(T)類

1.圖象均為曲線.

2.曲線上點表示可逆反響在相應(yīng)壓強或溫度下處于平衡狀態(tài)；而不在曲線上點表示可逆反響在相應(yīng)壓強

或溫度下未到達平衡狀態(tài)，但能自發(fā)進展至平衡狀態(tài).

3.曲線相對位置、變更趨勢確定了化學(xué)平衡挪動方向.固定其它條件不變，假設(shè)溫度變更引起平衡挪動，

即可確定可逆反響中是Q>0還是QVO；假設(shè)因壓強變更引起平衡挪動，即可確定氣態(tài)物質(zhì)在可逆反響中反

應(yīng)物系數(shù)和與生成物系數(shù)和之間相對大小。

四、化學(xué)反響進展方向

(1)多數(shù)能自發(fā)進展化學(xué)反響是放熱反響。

如氫氧化亞鐵水溶液在空氣中被氧化為氫氧化鐵反響是自發(fā)，其△?mol'

(2)部分吸熱反響也能自發(fā)進展。

如NHiHCO：,(s)+CH;iCOOH(aq)==CH3C00NH4(aq)+CO2(g)+H20(1),其△?。

(3)有一些吸熱反響在常溫下不能自發(fā)進展，在較高溫度下那么能自發(fā)進展。如碳酸鈣分解。

因此，反響焙變不是確定反響能否自發(fā)進展唯一根據(jù)。

(1)焙：描繪大量粒子混亂度物理量，符號為S,單位端值越大，體系混亂度越大。

⑵化學(xué)反響瓶變(AS)：生成物總端與反響物總端之差。

(3)反響嫡變與反響方向關(guān)系

①多數(shù)嫡增加反響在常溫常壓下均可自發(fā)進展。產(chǎn)生氣體反響、氣體物質(zhì)量增加反響，嫡變都

是正值，為熠增加反響。

②有些燃增加反響在常溫下不能自發(fā)進展，但在較高溫度下那么可自發(fā)進展。如碳酸鈣分解。

③個別端削減反響，在肯定條件下也可自發(fā)進展。如鋁熱反響△$==-133.8J?mol'在點

燃條件下即可自發(fā)進展。

4、焙變和燃變對反響方向共同影響一一“四象限法"推斷化學(xué)反響方向。

在二維平面內(nèi)建立坐標(biāo)系，第I象限符號為“+、+”,第H象限符號為“+、一”，第HI象限符

號為“一、一"，第IV象限符號為“一、+"。借肋于數(shù)學(xué)坐標(biāo)系四個象限符號，聯(lián)絡(luò)焰變與嫡變對

反響方向共同影響，可以從熱力學(xué)角度快速推斷化學(xué)反響方向。

在溫度、壓強肯定條件下，化學(xué)反響方向判據(jù)為4G(吉布斯自由能)：

△G=AH—TAS<0反響能自發(fā)進展

△H—TAS-O反響到達平衡狀態(tài)

△H—TAS>0反響不能自發(fā)進展

反響放熱和燧增加都有利于反響自發(fā)進展。該判據(jù)指出是化學(xué)反響自2文進展趨勢。

▲

yAS>O△S>0

AH<0△H>0

全部溫度下均高溫下反響自

+、一+、+可自發(fā)進展發(fā)進展

?AS<0△S<0

：<

△HVO△H>0

一/低溫下反響自全部溫度下反

111IV發(fā)進展

響均不能自發(fā)

進展

第三章水溶液中離子平衡

一、弱電解質(zhì)電離

1、強電解質(zhì)和弱電解質(zhì)

強電解質(zhì)弱電解質(zhì)

相同點都是化合物，在水溶液或熔融狀態(tài)能電離出自由移動的離子而導(dǎo)電

化學(xué)鍵類型離子鍵或極性鍵一般為弱極性鍵

化合物類型離子化合物或某些共價化合物某些共價化合物

電離程度完全電離部分電離

大多數(shù)鹽及強酸、強堿：HC1、HBr、HI、弱酸、弱堿、兩性氫氧化物：H：CQ、

實例H：S5、HNO；、HC1O,、HCICh、Ba（OH）：、HF、H:SO:、H=PO4、HCN、NH：-H：0、

Ca（OH）：等Fe（OH）：xCu（OH）：＞Al（0H）5x

電離過程不可逆過程可逆，有電離平衡

表示方法電離方程式用“=”電離方程式用‘1”

微粒存在形式水合離子電解質(zhì)分子，水合離子

在離子方程式離子符號（溶于水的）

化學(xué)式（無論溶或不溶）

中表示形式或化學(xué)式（不溶于水的）

2、電離方程式書寫

a.強電解質(zhì)電離用“"，弱電解質(zhì)電離用“"。

b.多元弱酸分步電離，分步持寫電離方程式，-一般只寫第一步；多元弱堿也是分步電離，但可按一步完全電

離寫出。如：U、.11、.卜、

c.強酸酸式鹽完全電離，弱酸酸式鹽中酸式酸根不完全電離。例如:

NaHSO」：NaHSO,=Na++H++S0^（水溶液中）

NaHC（）3：l\aHC（%=Na'+HCO；

HCO；?=H.+CO：

說明：在熔融狀態(tài)時，'：7'

d.某些復(fù)鹽能完全電離。例如：k''：卜'!7’

3、電離度和電離平衡常數(shù)

a電離度概念：在肯定條件下弱電解質(zhì)到達電離平衡時，已經(jīng)電離電解質(zhì)分子數(shù)占原電解質(zhì)總數(shù)（包括電

離沒有電離）分數(shù)，通常用Ka表示，例如：

+

CH3COOH=CH3co。-+H

初始濃度c00

平衡濃度c-cacaca

ca-cacot2

檢=-c—ca~~1—a—

b電離度影響因素：電解質(zhì)本性（內(nèi)因）、溫度和溶液濃度、外來酸堿鹽等（外因）。

c電離平衡常數(shù)概念：電離常數(shù)是電離平衡平衡常數(shù)，描繪了肯定溫度下，弱電解質(zhì)電離實力，一般弱酸

用Ka,弱堿用Kb表示.

d電離平衡常數(shù)影響因素：只有溫度。溫度越高，電離平衡常數(shù)越大。

多元弱酸分步電離時，每一步都有對應(yīng)電離平衡常數(shù)KI、K2、K3,且關(guān)系為K1>K2>K3。

二、水電離和溶液酸堿性

1.水電離及離子積常數(shù)

⑴水電離平衡：水是極弱電解質(zhì)，能發(fā)生自電離：

+

H.2O2+H2O2=H3O+HO2-簡寫為H20=H++OK(正反響為吸熱反響)其電離平衡常數(shù)：

[H+][OH]

Ka=----------

[H20]

⑵水離子積常數(shù)：Kw=[H'][OH]

25°C時Kw,X10*mol2-L,，水離子積與溫度有關(guān),溫度上升Kw增大。如100°C時KwXIO-12mol2-L-2.

⑶無論是純水還是酸、堿,鹽等電解質(zhì)稀溶液，水離子積為該溫度下Kw。

2.影響水電離平衡因素

⑴酸和堿:酸或堿參與都會電離出H.或0H.,均使水電離逆向挪動,從而抑制水電離。

⑵溫度：由于水電離吸熱，假設(shè)上升溫度，將促進水電離，[H」與[0H]同時同等程度增加，pH變小，但

[I門與[011]始終相等，故仍呈中性。

⑶能水解鹽：不管水解后溶液呈什么性，均促進水電離，使水電離程度增大。

(4)其它因素：如向水中參與活潑金屬，由于活潑金屬與水電離出來用干脆作用，使[H]削減，因此促進了

水電離平衡正向挪動。

.酸堿性和pH關(guān)系

⑴pH計算:pH=-lg[H']

⑵酸堿性和pH關(guān)系：

在室溫下，中性溶液：[H*]=[0K]=1.0X107mol?L1,pH=7

酸性溶液：[H+]>[OH-],[H+X107mol?L-',pH<7

堿性溶液：[H]<[OH-],[H'XIO7mol-L"1,pH>7

⑶pH測定方法：

①酸堿指示劑:粗略地測溶液pH范圍

②pH試,紙:精略地測定溶液酸堿性強弱

③pH計：精確地測定溶液酸堿性強弱

4.酸混合、堿混合、酸堿混合溶液pH計算：

①酸混合：干脆算[H+],再求pH。

②堿混合：先算[0H]后轉(zhuǎn)化為[W],再求pH。

③酸堿混合：要先看誰過量，假設(shè)酸過量，求[H],再求pH；假設(shè)堿過量，先求[0H],再轉(zhuǎn)化為[H-],

最終

求pH0

田+]酸丫酸一[0口]堿丫堿

+

[H];M=

口…9修］堿丫堿一出+］一酸

［OH值:-----------------------

%+v堿

三、鹽類水解

A、鹽類水解類型

1、強酸弱堿鹽水解：溶液呈酸性，弱堿陽離子水解

2、強堿弱酸鹽水解：溶液呈堿性，弱酸根離子水解

3、弱酸弱堿鹽水解程度很大，溶液酸堿性確定與酸堿性相對強弱

4、強酸強堿鹽，不水解，呈中性

5、弱酸酸式鹽水解，酸取決于酸根離子電離程度和水解程度相對大小

如電離程度大于水解程度，以電離為主，溶液呈酸性，如NallSOs、Nall.PO,

如水解程度大于電離程度，以水解為主，溶液呈堿性，如NaHCCh、Na/HPOi、NaHS

6、完全雙水解鹽，發(fā)生雙水解進展究竟。如常見雙水解反響完全有：Fe＞、A產(chǎn)與A10”O(jiān)VXHCOJ）、

22

S（HS）,SO3'（HSO3'）；

B、鹽類水解表示

1、多元弱酸根離子水解分步寫，以第一步為主；

2、多元弱堿陽離子可書寫一步總反響方程式；

3、水解程度一般很小，方程式用“一"符號，且產(chǎn)生物質(zhì)濃度太小，一般不用"t"、"I”表示；3、

雙水

解比單水解程度大，有些可以進展究竟。

C、鹽類水解溶液中離子濃度大小比較

一般規(guī)律：［不水解離子］＞［水解離子］"顯性離子］＞［水電離出另外離子］

1、多元弱酸正鹽溶液根據(jù)弱酸根分步水解分析。如NazCO：,溶液中，c（Na'）＞c（C0A）＞c（0H）＞c（HC03）

2、不同溶液中同一離子濃度比較，要看溶液中其他離子對其影響因素。如在一樣物質(zhì)量濃度以下

各溶液中a、NH,C1b、CH3COONH1c、NH4HSO1.c（NH.「）由大到小依次是c＞a＞b。

3、混合溶液中各離子濃度比較，要進展綜合分析，如電解因素、水解因素等。

D、鹽類水解應(yīng)用

1、混施化肥（N、P、K三元素不能變成氣體或沉淀，否那么降低肥效，如NHC1和氨水）

2、泡沫滅火劑（用硫酸鋁和小蘇打為原料，通過雙水解生成CO?和Al（OH）a沉淀）

3、明磯凈水（水解成氫氧化鋁膠體具有很大外表積，吸附水中懸浮物而聚沉）

4、NHC1在焊接金屬前處理（氯化鍍呈酸性，能溶解鐵銹）

5、推斷溶液酸堿性

6、比較鹽溶液離子濃度大?。ǜ鶕?jù)水解程度大小對溶液酸堿性影響）

7、推斷離子共存（雙水解離子產(chǎn)生沉淀和氣體，這一類情形下離子不能大量共存）

8、配制鹽溶液或加熱蒸發(fā)得晶體〔加對應(yīng)酸防止水解）；某些試劑試驗室存放，須要考慮鹽水解。如：

Na￡03、NaSiO：,等水解呈堿性，不能存放在磨口玻璃塞試劑瓶中；NH,F不能存放在玻璃瓶中，應(yīng)NHF水

解應(yīng)會產(chǎn)生HF,腐蝕玻璃。

E、電解質(zhì)溶液中守恒規(guī)律

1、電荷守恒：電解質(zhì)溶液中陰、陽離子所帶正、負電荷數(shù)相等，即溶液不顯電性。如磷酸溶液中，

c(1D=c(OID+cdbPO.)+2c(HPO產(chǎn))+3C(PO3

2、物料守恒：就是電解質(zhì)溶液中某一組分原始濃度(起始濃度)應(yīng)當(dāng)?shù)扔谒谌芤褐懈鞣N存在形式濃度

22

之和。如溶液，0.1=c(HSD+c(S')+c(峪)或c(Na')=c(HS)+c(S-)+c(H2S)

3、質(zhì)子守恒：水電離特征是c(H+)=c(OH),據(jù)此可以得出以下關(guān)系如在K2CO3溶液中：

c(0H)=c(H*)+c(HC0s)+2(H2CO3)

四、難溶電解質(zhì)溶解平衡

1.沉淀溶解平衡

(1)沉淀溶解平衡概念

在肯定溫度下，當(dāng)難溶強電解質(zhì)溶于水形成飽和溶液時，溶解速率和生成沉淀速率相等狀態(tài)。

(2)溶解平衡建立

溶解

固體溶質(zhì)沉淀溶液中溶質(zhì)

①v溶解》v沉淀，固體溶解

②V溶解=v沉淀，溶解平衡

③V溶解〈V沉淀，析出晶體

(3)溶解平衡特點

?一可逆過程

聯(lián)

1—。溶解三b沉淀

■

卷)一達到平衡時，固體質(zhì)量、離子濃度丕變

擊一外界條件改變，溶解平衡將發(fā)生移動

(4)影響沉淀溶解平衡因素

①內(nèi)因

難溶電解質(zhì)本身性質(zhì)，這是確定因素。

②外因

以AgCl(s)一Ag+(aq)+Cl—(aq)AHX)為例

平衡后平衡后

外界條件挪動方向Ksp

c(Ag+)c(Cl-)

上升溫度正向增大增大增大

加水稀釋正向減小減小不變

參與少量

逆向增大減小不變

AgN03

通入HCl逆向減小增大不變

通入H2S正向減小增大不變

(5)電解質(zhì)在水中溶解度

20℃時，電解質(zhì)在水中溶解度與溶解性存在如下關(guān)系：

難溶微溶可溶易溶

6o^oiiios/g

(6)沉淀溶解平衡應(yīng)用

(1)沉淀生成

①調(diào)整pH法

如除去NH4C1溶液中FeC13雜質(zhì)，可參與氨水調(diào)整pH至7?8,離子方程式為

Fe3++3NH3?H20===Fe(0H)3I+3NH4K

②沉淀劑法

如用H2S沉淀Cu2+,離子方程式為H2S+Cu2+===CuSI+2H+。

(2)沉淀溶解

①酸溶解法

如CaC03溶于鹽酸，離子方程式為CaC03+2H+===Ca2++H20+C02t。

②鹽溶液溶解法

如Mg(0H)2溶于NH4C1溶液，離子方程式為Mg(0H)2+2NH4F===Mg2++2NH3?H20。

③氧化復(fù)原溶解法

如不溶于鹽酸硫化物Ag2S溶于稀HN03o

④配位溶解法

如AgCl溶于氨水，離子方程式為AgCl+2NH3?H20===[Ag(NH3)2]++C1-+2H20,

(3)沉淀轉(zhuǎn)化

①本質(zhì)：沉淀溶解平衡挪動(沉淀溶解度差異越大，越簡潔轉(zhuǎn)化)。

②應(yīng)用：鍋爐除垢、礦物轉(zhuǎn)化等。

2.溶度積和離子積

a以AmBn(s)(aq)+nBm—(aq)為例：

溶度積離子積

概念沉淀溶解平衡常數(shù)溶液中有關(guān)離子濃度塞乘積

符號KspQc

Ksp(AmBn)=cm(An+)*cn(BmQc(AmBn)=cm(An+)?cn(Bm

表達式

一),式中濃度都是平衡濃度一),式中濃度是隨意濃度

推斷在肯定條件下沉淀能否生成或溶解

①Q(mào)c>Ksp：溶液過飽和，有沉淀析出

應(yīng)用

②Qc=Ksp：溶液飽和，處于平衡狀態(tài)

③Qc〈Ksp：溶液未飽和，無沉淀析出

BKsp影響因素

(1)內(nèi)因：難溶物質(zhì)本身性質(zhì)，這是主要確定因素。

⑵外因

①濃度：加水稀釋，平衡向溶解方向挪動，但Ksp不變。

②溫度：絕大多數(shù)難溶鹽溶解是吸熱過程，上升溫度，平衡向溶解方向挪動，Ksp增大。

③其他：向平衡體系中參與可與體系中某些離子反響生成更難溶物質(zhì)或更難電離物質(zhì)或氣體離子時，平

衡向溶解方向挪動，但K.sp不變。

第四章電化學(xué)根底

1.原電池和電解池比較:

裝置原電池電解池

Zn「1Cu

T±±

實例tQj

一三三1三一稀丁酸三三|三-CuCb溶液

__=__—11_——_

使氧化復(fù)原反響中電子作定向挪動，從而形成使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化

電流。這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苎b置叫做原電復(fù)原反響過程叫做電解。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)

原理

池。能裝置叫做電解池。

①電極：兩種不同導(dǎo)體相連；

②電解質(zhì)溶液：能與電極反響。①電源；②電極（惰性或非惰性）；

形成條件

③能自發(fā)發(fā)生氧化復(fù)原反響③電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。

④形成閉合回路

反響類型自發(fā)氧化復(fù)原反響非自發(fā)氧化復(fù)原反響

由電極本身性質(zhì)確定：由外電源確定：

電極名稱正極：材料性質(zhì)較不活潑電極；陽極：連電源正極；

負極：材料性質(zhì)較活潑電極。陰極：連電源負極；

負極：Zn-2e=Zn21（氧化反響）陰極：Cu*+2e=Cu（復(fù)原反響）

電極反響

+-

正極:2H+2e=H21（復(fù)原反響）陽極：2Cr-2e=Cl21（氧化反響）

電子流向負極f正極電源負極一陰極；陽極一電源正極

電流方向正極f負極電源正極一陽極；陰極一電源負極

能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能一電能電能一化學(xué)能

①①抗金屬電化腐蝕；①電解食鹽水〔氯堿工業(yè)）；②電鍍〔鍍銅）；

應(yīng)用

②好用電池。③電冶（冶煉Na、Mg、A1）；④精煉（精銅）。

2原電池正負極推斷：

⑴根據(jù)電極材料推斷：活潑性較強金屬為負極，活潑性較弱或者非金屬為正極。

⑵根據(jù)電子或者電流流淌方向：電子流向：負極一正極。電流方向：正極一負極。

⑶根據(jù)電極變更推斷：氧化反響一負極；復(fù)原反響一正極。

⑷根據(jù)現(xiàn)象推斷：電極溶解一負極；電極重量增加或者有氣泡生成一正極。

⑸根據(jù)電解液內(nèi)離子挪動方向推斷：陰離子一移向負極；氧離子一移向正極。

3電極反響式書寫：

負極：⑴負極材料本身被氧化：

①假如負極金屬生成陽離子與電解液成分不反響，那么為最簡潔：M-ne=Mn'如：Zn-2e=Zn"

②假如陽離子與電解液成分反響，那么參與反響部分要寫入電極反響式中：

2

如鉛蓄電池,Pb+S04--2e=PbS04

⑵負極材料本身不反響：要將失電子部分和電解液都寫入電極反響式，

如燃料電池CH,-02（C作電極）電解液為KOII：

2

負極：CHi+lOOH-8e=C03+7H20

正極：⑴當(dāng)負極材料能自發(fā)與電解液反響時，正極那么是電解質(zhì)溶液中微粒反響，

H2S04電解質(zhì),如2H-+2e=H?CuSO,電解質(zhì)：Cu"+2e=Cu

（3）當(dāng)負極材料不與電解質(zhì)溶液自發(fā)反響時，正極那么是電解質(zhì)中02反正復(fù)原反響

①當(dāng)電解液為中性或者堿性時，H#比參與反響，且產(chǎn)物必為0H,

如氫氧燃料電池（KOH電解質(zhì)）02+2H20+4e=40H

②當(dāng)電解液為酸性時，1T比參與反響，產(chǎn)物為H202+402+4e=2H20

4.化學(xué)腐蝕和電化腐蝕區(qū)分

化學(xué)腐蝕電化腐蝕

一般條件金屬干脆和強氧化劑接觸不純金屬，外表潮濕

反響過程氧化復(fù)原反響，不形成原電池。因原電池反響而腐蝕

有無電流無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生

反響速率電化腐蝕〉化學(xué)腐蝕

結(jié)果使金屬腐蝕使較活潑金屬腐蝕

5.吸氧腐蝕和析氫腐蝕區(qū)分

電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕

條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強

正極反響02+4e+2H2。==4OH-2H++2e==H2T

負極反響Fe-2e_==Fe2+Fe_2e_==Fe2+

腐蝕作用是主要腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些部分區(qū)域內(nèi)

6.金屬防護

⑴變更金屬內(nèi)部組織構(gòu)造。合金鋼中含有合金元素，使組織構(gòu)造發(fā)生變更，耐腐蝕。如：不銹鋼。

⑵在金屬外表覆蓋愛護層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使外表生成致密氧化膜；在外表

鍍一層有自我愛護作用另一種金屬。

⑶電化學(xué)愛護法

①外加電源陰極愛護法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被愛護金屬作陰極。②犧牲陽極陰極愛護法：

外加負極材料，構(gòu)成原電池，被愛護金屬作正極

7.常見好用電池種類和特點

⑴干電池（屬于一次電池）

①構(gòu)造：鋅筒、填滿MnCh石墨、溶有NH4Cl糊狀物。酸性電解質(zhì)：

②電極反響,負極：Zn-2e=Zn2,

正極：2NH.l'+2e=2NH3+H2

2+2+

NH3和H2被Zn、Mn02汲取：MnOz+HkMnO+HOZn+4NH3=Zn(NH。產(chǎn)

堿性電解質(zhì)：(KOH電解質(zhì))

電極反響｛負極：Zn+20H-2e=Zn(0II)2

正極：2Mn02+2H20+2e=2Mn00H+Zn(0H)2

Zn+Mn02+2H20=2Mn00H+Zn(0H)2

⑵鉛蓄電池(屬于二次電池、可充電電池)

①構(gòu)造：鉛板、填滿PbOz鉛板、稀HzSO”。

②A.放電反響｛負極：Pb-2e「+SO產(chǎn)=PbSOt原電池

正極：Pb02+2e+4H*+SO-=PbSO.,+2H2O

B.充電反響｛陰極：PbSCh+2e=Pb+S0/電解池

陽極：PbS04-2e+2H2。=PbO2+4H++SO/

總式：Pb+Pb02+2H2SO4d42PbsO4+2H2。

留意：放電和充電是完全相反過程，放電作原電池，充電作電解池。電極名稱看電子得失，電極反響式

書寫要求與離子方程式一樣，且加起來應(yīng)與總反響式一樣。

⑶鋰電池

①構(gòu)造：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。

②A電極反響J負極：2Li-2e=2Li+

正極：I2+2e=21

總式：2Li+/=2LiI

BMrA做正極時：

.負極：2Li-2e=2Li+

正極：Mn02+e=MnO2

總式：Li+MnO2=LiMnO2

鋰電池優(yōu)點：體積小，無電解液滲漏，電壓隨放電時間緩慢下降，應(yīng)用：心臟起搏器，手機電池，電腦電池。

⑷A.氫氧燃料電池

①構(gòu)造：石墨、石墨、KOH溶液。

②電極反響｛負極：H2-2e+20H-=2比0

正極：02+4e+2H2O=40H「總式：2H2+02=2H20

（反響過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）

留意：復(fù)原劑在負極上反響，氧化劑在正極上反響。書寫電極反響式時必需考慮介質(zhì)參與反響（先常規(guī)后深化）。

假設(shè)互相反響物質(zhì)是溶液，那么須要鹽橋（內(nèi)裝KC1瓊脂，形成閉合回路）。

B.鋁、空氣燃料電池以鋁一空氣一海水電池為能源新型海水標(biāo)記燈已研制勝利。這種燈以取之不盡海水為

電解質(zhì)溶液，靠空氣中氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會發(fā)出耀

眼閃光，其能量比干電池高20?50倍。

電極反響：鋁是負極4Al-12e'"4A1"；

石墨是正極302+6H20+12e==120H

8.電解池陰陽極推斷：

⑴由外電源確定：陽極：連電源正極；陰極：連電源負極：

⑵根據(jù)電極反響：氧化反響f陽極；復(fù)原反響f陰極

⑶根據(jù)陰陽離子挪動方向：陰離子移