化学键、化学反应与能量复习总结

本章从三个方面研究化学反应：一是化学键与化学反应的关系，化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键形成，这些过程伴随着能量的变化，决定了化学反应有吸热反应和放热反应；二是从反应快慢和反应进行的程度两个角度研究不同类型的化学反应，影响化学反应速率的主要因素是物质本身的性质，另外，温度、浓度、压强、催化剂、光波等外界因素也影响反应速率。当可逆反应的正、逆反应速率相等时，反应就达到了平衡状态，而条件改变时，化学平衡又要发生移动；第三个方面是人们对化学反应的利用。利用化学反应中物质的变化可以制备新物质，利用化学反应中能量的变化可以帮助人们寻找新能源。化学反应与人类生活密切相关。 【知识网络】 【知识分类讲解】我们已学过了很多化学反应，这些化学反应都与物质内部的化学键有密切联系。 一、化学键与化学反应 1、化学键 (1)概念：相邻原子间强烈的相互作用。(2)作用：通过化学键把原子(包括离子)结合成物质，物质参与化学反应时需破坏化学键。(3)类型：可见，化学键的常见类型有共价键、离子键和金属键。通过化学键可形成金属单质、非金属单质、离子化合物、共价化合物等。 2、化学键与化学反应中的物质变化 有新物质生成的变化为化学变化。化学反应中物质变化的实质是旧化学键断裂和新化学键生成。3、化学键与化学反应中的能量变化 (1)化学反应中的能量变化吸热反应：吸收热量的化学反应。放热反应；放出热量的化学反应。(2)能量变化与化学键的关系旧化学键断裂时，要吸收热量，新化学键形成时，要放出热量。当旧键断裂吸收的热量大于新键形成放出的热量，整个反应表现为吸热反应，反之为放热反应。任何化学反应都伴随着能量的变化。二、化学反应的快慢和限度 1、化学反应的快慢：化学反应速率 (1)化学反应速率：用单位时间里反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示化学反应的速率。化学反应速率用v表示，单位为molL-1s-1或 molL-1min-1等，公式为对反应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)用不同物质表示同一反应的速率，数值可能不同，但都可以体现出该反应的快慢。这些速率之间满足如下关系：用不同物质表示的速率之比等于这些物质的化学计量数之比，即vAvBvCvDabcd。(2)影响化学反应速率的因素：物质本身的性质是决定反应快慢的内因，其它条件只是决定反应快慢的外因。反应物的浓度：增大某一反应物浓度，使正反应速率增大。增大某一生成物浓度，使逆反应速率增大。温度：升高温度，正、逆反应速度都增大。温度每升高10，反应速率将增加到原来的24倍。压强压强影响的实质是浓度的变化。压缩容器容积，压强增大，气体反应物和气体生成物浓度都增大，正、逆反应速率都增大。催化剂催化剂能大大加快化学反应速率，使一些化学反应在较低温度下取得较高的反应速率。化工生产中，很多反应都需要用到催化剂。2、化学反应的限度 (1)化学平衡：在一定条件下，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态。(2)化学平衡的特点：逆(可逆反应)、等(v正v逆)、定(各物质的浓度为定值)、动(平衡为动态平衡)、变(条件改变时平衡也随之改变，此即化学平衡的移动)。(3)化学平衡的移动影响化学平衡移动的因素有温度、浓度、压强等。温度：温度升高、平衡向吸热方向移动。温度降低，平衡向放热方向移动。浓度：增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。浓度主要用于溶液、气体，对纯液体或固体，浓度视为常数1，量的增加不代表浓度增大，平衡不移动。压强：适用于有气体参加的反应，实质仍是浓度的变化，具体规律是：增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动。减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。催化剂虽能改变化学反应速率，但它同等程度改变正、逆反应速率，平衡不发生移动。三、化学反应的利用 化学反应都伴随着物质变化和能量变化，化学反应的应用也体现在这两个方面。1、利用化学反应制备新物质 实验室制取和工业制法的角度不完全相同，实验室制法的原则是快速、简易。工业制法的原则是经济效益好，综合成本低。很多物质的实验室制法和工业制法的原理不同。如Cl2的两种制法如下：实验室制法：MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O其中MnO2可用KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、NaClO等物质代替。工业制法：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl22NaCl(熔融)2NaCl22、利用化学反应为人类提供新能源 (1)利用化学反应可进行化学能与热能的转化放热反应是把化学能以热能的形成释放出来，据此可把可燃物燃烧的热量利用起来。煤、石油、天然气等化石燃料是日常生活中重要的能量来源，但这些燃料具有不可再生性，同时燃烧后易对环境造成污染。(2)利用化学反应可进行化学能与电能的转化化学能产生电能的装置为原电池，最典型的原电池为CuZn原电池，其中Zn为负极，电极反应为：Zn2e-Zn2+，Cu为正极，溶液(H2SO4为电解质溶液)中的H+得电子：2H+2e-H2，通过得失电子，构成闭合回路，从而形成电流，常见的电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰电池、蓄电池(铅蓄电池、铁镍蓄电池等)、燃料电池(氢氧燃料电池、甲烷氧燃料电池及熔融盐燃料电池等)。【例题分析】 例1、已知磷酸分子中三个氢原子都可以跟重水(D2O)中D原子发生交换，又知次磷酸(H3PO2)也能跟D2O进行氢交换，次磷酸钠(NaH2PO2)却不再能跟D2O发生交换，由此推断出次磷酸的分子结构是()A、B、C、D、解析：此题是信息型题，考查观察、综合分析、推断能力。由题给信息首先分析H3PO4中的共价键情况，3个H分别和3个O形成共价键，与H相连的3个O与P形成3个共价单键，从而得出能跟D原子发生交换的条件，再对次磷酸结构做出推断。由磷酸结构式可知，只有以POH形式存在的H才可跟D2O中的D原子发生交换，由次磷酸钠的化学式可知，次磷酸中只有1个H原子与D发生交换，也就是说，只存在一种POH结构，B正确。答案：B。例2、100mL浓度为2molL-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是( )A、加入适量的6molL-1的盐酸B、加入数滴氯化铜溶液C、加入适量蒸馏水D、加入适量的氯化钠溶液解析：据学过的知识，提高反应速率，可增大浓度，A选项虽增大了反应速率，但又引入了酸，产生氢气的量有所增加，故A选项不符合条件。B选项形成了原电池，加快了反应速率，又不影响生成氢气的总量，符合条件。C、D选项虽不影响氢气产量，但影响反应速率，使速率降低，都不符合条件。答案：B。例3、恒温下，将amolN2和bmolH2的混合气体通入一个固定容积的密闭容器中，发生如下反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)(1)若反应进行到某时刻t时，n1(N2)13mol，n1(NH3)6mol，计算a的值。(2)反应达到平衡时，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总物质的量之比(写出最简整数比，下同)，n(始)n(平)。(4)原混合气体中，ab。(5)达到平衡时，N2和H2的转化率之比，(N2)(H2)。(6)平衡混合气体中，n(N2)n(H2)n(NH3)。解析：(1)N23H22NH3初始ab 0转化39 6某平衡时刻 13b9 6N2转化了3mol，a13316(2)n(NH3)(3)平衡的气体总量为生成8mol氨气，则混合气体总体积减少8mol，原来气体总量为32mol8mol40moln(始)n(平)(4)b24ab162423(5)(N2)(H2)(6)平衡混合气体中,n(N2)n(H2)n(NH3)(164)mol(2412)mol8mol332答案：16；8mol；54；23；12；332。【达标练习】 1、反应4NH3(气)5O2(气)4NO(气)6H2O(气)在10L密闭容器中进行半分钟后，水蒸气的物质的量增加了 0.45mol，则此反应的平均速率(x)(反应物的消耗速率或产物的生成速率)可表示为( )A、(NH3)0.010molL-1s-1B、(O2)0.0010molL-1s-1C、(NO)0.001molL-1s-1 D、(H2O)0.045molL-1s-12、把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由下图表示，在下列因素中：盐酸的浓度；镁条的表面积；溶液的温度；Cl-的浓度。影响反应速率的因素是( ) A、B、C、D、3、设CCO22COQ1，反应速率为v1；N23H22NH3Q2，反应速率为v2；对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为()A、同时增大B、同时减小C、v1增大，v2减小D、v1减小，v2增大4、氢化铵(NH4H)与氯化铵的结构相似，又知NH4H与水反应有H2生成，下列叙述不正确的是()A、NH4H是离子化合物，含有离子键和共价健B、NH4H溶于水，所形成的溶液显酸性C、NH4H与水反应时，NH4H是氧化剂D、NH4H固体投入少量的水中，有两种气体产生5、下列物质中含有共价键的离子化合物是( )A、Ba(OH)2B、KClC、H2OD、H26、下列电子式中书写错误的是()A、B、C、D、7、下列关于化学键的叙述正确的是( )A、化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间B、两个原子之间的相互作用叫化学键C、化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈相互作用D、阴阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小8、关于化学键的下列叙述中，正确的是( )A、离子化合物可能含共价键B、共价化合物可能含离子键C、离子化合物中只含离子键D、共价化合物中不含离子键9、我国首创的铝空气海水电池被称为“海洋电池”，是一种无污染的长效电池，以铁铂金属网(接触空气)和铝分别为电池的两极，放入海水中即可供电，下列反应与该电池的工作原理无关的是( )O22H2O4e-4OH-；Fe2e-Fe2+；Al3e-Al3+；4Al3O26H2O=4Al(OH)3；2FeO22H2O2Fe(OH)2A、B、C、D、10、在500 2107Pa时，nmolN2和3nmolH2在一个变容密闭容器中建立化学平衡状态，保持恒温恒压下，再往平衡体系中充入1molN2和3molH2则此时化学反应速率的变化是。预测化学平衡的状态变化是。11、工业上合成氨的反应为N2(气)3H2(气)2NH392.4kJ。(1)使用铁触媒作催化剂是为了。(2)通常采用2107Pa5107Pa的压强，原因是。(3)选择500左右的温度进行反应，是由于。(4)将生成的氨及时从混合气中分离出来，原因是。12、氮化钠(Na2N)是科学家制备的一种重要的化合物，它与水作用可产生NH3。请回答下列问题：(1)Na3N的电子式是，该化合物是由键形成。(2)Na3N与盐酸反应生成种盐，其电子式是。(3)Na3N与水的反应属于反应。(4)比较Na3N中两种微粒的半径：r(Na+)r(N3-)。【参考答案】 1、C；2、C；3、A；4、BC；5、A；6、B；7、C；8