01化學反應的熱效應
1、化學反應的反應熱
(1)反應熱的概念:
當化學反應在一定的温度下進行時,反應所釋放或吸收的熱量稱為該反應在此温度下的熱效應,簡稱反應熱。用符號Q表示。
(2)反應熱與吸熱反應、放熱反應的關係。
Q>0時,反應為吸熱反應;Q<0時,反應為放熱反應。
(3)反應熱的測定
測定反應熱的儀器為量熱計,可測出反應前後溶液温度的變化,根據體系的熱容可計算出反應熱,計算公式如下:
Q=-C(T2-T1)式中C表示體系的熱容,T1、T2分別表示反應前和反應後體系的温度。實驗室經常測定中和反應的反應熱。
2、化學反應的焓變
(1)反應焓變
物質所具有的能量是物質固有的性質,可以用稱為“焓”的物理量來描述,符號為H,單位為kJ·mol-1。
反應產物的總焓與反應物的總焓之差稱為反應焓變,用ΔH表示。
(2)反應焓變ΔH與反應熱Q的關係。
對於等壓條件下進行的化學反應,若反應中物質的能量變化全部轉化為熱能,則該反應的反應熱等於反應焓變,其數學表達式為:Qp=ΔH=H(反應產物)-H(反應物)。
(3)反應焓變與吸熱反應,放熱反應的關係:
ΔH>0,反應吸收能量,為吸熱反應。
ΔH<0,反應釋放能量,為放熱反應。
(4)反應焓變與熱化學方程式:
把一個化學反應中物質的變化和反應焓變同時表示出來的化學方程式稱為熱化學方程式,如:H2(g)+
O2(g)=H2O(l);ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-1
書寫熱化學方程式應注意以下幾點:
①化學式後面要註明物質的聚集狀態:固態(s)、液態(l)、氣態(g)、溶液(aq)。
②化學方程式後面寫上反應焓變ΔH,ΔH的單位是J·mol-1或kJ·mol-1,且ΔH後註明反應温度。
③熱化學方程式中物質的係數加倍,ΔH的數值也相應加倍。
3、反應焓變的計算
(1)蓋斯定律
對於一個化學反應,無論是一步完成,還是分幾步完成,其反應焓變一樣,這一規律稱為蓋斯定律。
(2)利用蓋斯定律進行反應焓變的計算。
常見題型是給出幾個熱化學方程式,合併出題目所求的熱化學方程式,根據蓋斯定律可知,該方程式的ΔH為上述各熱化學方程式的ΔH的代數和。
(3)根據標準摩爾生成焓,ΔfHmθ計算反應焓變ΔH。
對任意反應:aA+bB=cC+dD
ΔH=[cΔfHmθ(C)+dΔfHmθ(D)]-[aΔfHmθ(A)+bΔfHmθ(B)]
沉澱溶解平衡
1、沉澱溶解平衡與溶度積
(1)概念
當固體溶於水時,固體溶於水的速率和離子結合為固體的速率相等時,固體的溶解與沉澱的生成達到平衡狀態,稱為沉澱溶解平衡。其平衡常數叫做溶度積常數,簡稱溶度積,用Ksp表示。
PbI2(s)Pb2+(aq)+2I-(aq)
Ksp=[Pb2+][I-]2=7.1×10-9mol3·L-3
(2)溶度積Ksp的特點
Ksp只與難溶電解質的性質和温度有關,與沉澱的量無關,且溶液中離子濃度的變化能引起平衡移動,但並不改變溶度積。
Ksp反映了難溶電解質在水中的溶解能力。
2、沉澱溶解平衡的應用
(1)沉澱的溶解與生成
根據濃度商Qc與溶度積Ksp的大小比較,規則如下:
Qc=Ksp時,處於沉澱溶解平衡狀態。
Qc>Ksp時,溶液中的離子結合為沉澱至平衡。
Qc
(2)沉澱的轉化
根據溶度積的大小,可以將溶度積大的沉澱可轉化為溶度積更小的沉澱,這叫做沉澱的轉化。沉澱轉化實質為沉澱溶解平衡的移動。
弱電解質的電離及鹽類水解
1、弱電解質的電離平衡。
(1)電離平衡常數
在一定條件下達到電離平衡時,弱電解質電離形成的各種離子濃度的乘積與溶液中未電離的分子濃度之比為一常數,叫電離平衡常數。
弱酸的電離平衡常數越大,達到電離平衡時,電離出的H+越多。多元弱酸分步電離,且每步電離都有各自的電離平衡常數,以第一步電離為主。
(2)影響電離平衡的因素,以CH3COOHCH3COO-+H+為例。
加水、加冰醋酸,加鹼、升温,使CH3COOH的電離平衡正向移動,加入CH3COONa()固體,加入濃鹽酸,降温使CH3COOH電離平衡逆向移動。
2、鹽類水解
(1)水解實質
鹽溶於水後電離出的離子與水電離的H+或OH-結合生成弱酸或弱鹼,從而打破水的電離平衡,使水繼續電離,稱為鹽類水解。
(2)水解類型及規律
①強酸弱鹼鹽水解顯酸性。
NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl
②強鹼弱酸鹽水解顯鹼性。
CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH
③強酸強鹼鹽不水解。
④弱酸弱鹼鹽雙水解。
Al2S3+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑
(3)水解平衡的移動
加熱、加水可以促進鹽的水解,加入酸或鹼能抑止鹽的水解,另外,弱酸根陰離子與弱鹼陽離子相混合時相互促進水解。
1、物理性質:無色有特殊氣味的液體,密度比水小,有毒,不溶於水,易溶於有機溶劑,本身也是良好的有機溶劑。
2、苯的結構:C6H6(正六邊形平面結構)苯分子裏6個C原子之間的鍵完全相同,碳碳鍵鍵能大於碳碳單鍵鍵能小於碳碳單鍵鍵能的2倍,鍵長介於碳碳單鍵鍵長和雙鍵鍵長之間鍵角120°。
3、化學性質
(1)氧化反應2C6H6+15O2=12CO2+6H2O(火焰明亮,冒濃煙)不能使酸性高錳酸鉀褪色。
(2)取代反應
①鐵粉的作用:與溴反應生成溴化鐵做催化劑;溴苯無色密度比水大
②苯與硝酸(用HONO2表示)發生取代反應,生成無色、不溶於水、密度大於水、有毒的油狀液體——硝基苯。+HONO2+H2O反應用水浴加熱,控制温度在50—60℃,濃硫酸做催化劑和脱水劑。
(3)加成反應
用鎳做催化劑,苯與氫發生加成反應,生成環己烷+3H2
乙醇CH3CH2OH
1、物理性質:無色有特殊香味的液體,密度比水小,與水以任意比互溶如何檢驗乙醇中是否含有水:加無水硫酸銅;如何得到無水乙醇:加生石灰,蒸餾
2、結構:CH3CH2OH(含有官能團:羥基)
3、化學性質
(1)乙醇與金屬鈉的反應:2CH3CH2OH+2Na=2CH3CH2ONa+H2↑(取代反應)
(2)乙醇的氧化反應
①乙醇的燃燒:CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O
②乙醇的催化氧化反應2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O
CH3CH2OH
乙酸(俗名:醋酸)CH3COOH
1、物理性質:常温下為無色有強烈刺激性氣味的液體,易結成冰一樣的晶體,所以純淨的乙酸又叫冰醋酸,與水、酒精以任意比互溶
2、結構:CH3COOH(含羧基,可以看作由羰基和羥基組成)
3、乙酸的重要化學性質
(1)乙酸的酸性:
②乙酸能與碳酸鹽反應,生成二氧化碳氣體利用乙酸的酸性,可以用乙酸來除去水垢(主要成分是CaCO3):2CH3COOH+CaCO3=(CH3COO)2Ca+H2O+CO2↑乙酸還可以與碳酸鈉反應,也能生成二氧化碳氣體:2CH3COOH+Na2CO3=2CH3COONa+H2O+CO2↑上述兩個反應都可以證明乙酸的酸性比碳酸的酸性強。
(2)乙酸的酯化反應
(酸脱羥基,醇脱氫,酯化反應屬於取代反應)
乙酸與乙醇反應的主要產物乙酸乙酯是一種無色、有香味、密度比水的小、不溶於水的油狀液體。在實驗時用飽和碳酸鈉吸收,目的是為了吸收揮發出的乙醇和乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度;反應時要用冰醋酸和無水乙醇,濃硫酸做催化劑和吸水劑要