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文档简介
1、 氧化还原一、理论基础1、化合价与电子的关系零价态的微粒:质子总数核外电子总数正价态的微粒:质子总数核外电子总数负价态的微粒:质子总数核外电子总数化合价变化和电子得失的关系失去电子、化合价得到电子、化合价2、无机反应类型(1)氧化还原反应与非氧化还原反应在化合价上的区别是:(2)化合价变化规则不交叉:在数轴上变价指向曲线不存在交叉的关系不包含:再数轴上变价指向曲线不存在包含的关系由于不交叉、不包含,氧化还原反应中存在特殊的两种类型:3、氧化还原反应的基本结构四种物质氧化剂:的反应物还原剂:的反应物氧化产物:的生成物还原产物:的生成物氧化还原分反应氧化反应:所含元素的过程叫做氧化反应发生氧化反应
2、也叫作,二者相同还原反应:所含元素的过程叫做还原反应发生还原反应也叫作,二者相同氧化还原反应中一定同时包含氧化、还原两个分反应,即一定、同时具有升价、降价过程3)四种物质之间的关系氧化剂还原产物还原剂氧化产物氧化剂和还原剂可以是同一种物质,氧化产物和还原产物也可以是同一种物质(4)体现的性质氧化性:的能力称为氧化性,反应过程中元素易在氧化还原反应中,氧化剂的氧化性氧化产物的氧化性还原性:的能力称为还原性,反应过程中元素易在氧化还原反应中,还原剂的还原性还原产物的还原性4、氧化还原反应中的数量关系(1)得失电子守恒在反应中氧化剂得到的电子数目总是与还原剂失去的电子数目相等(2)反应配平配平依据:
3、、配平过程:根据,配平两剂或两产物,步骤:标注变价,根据变价情况算出得失电子数依据电子守恒及最小公倍数,算出两剂或两产物的系数标注系数:只能标注在完全变价处歧化反应系数标在后归中反应系数标在前根据,配平其他物质系数配平检验(3)生成或消耗物质的数量与转移电子的数量关系转移电子的数量单个物质变价数生成或消耗的物质数量二、理论应用1、反应预测(1)具有氧化性的物质和具有还原性的物质之间,有可能发生氧化还原反应(2)具有强氧化性的物质易生成具有的物质具有强还原性的物质易生成具有的物质2、电化学理论基础原电池原理:把的氧化还原反应,人为分拆成氧化和还原两部分,将反应过程中的作为电能加以利用电解池原理:
4、利用作用,人为促使一些物质发生氧化反应、还原反应(1)原电池总反应式:可自发的氧化还原反应正极反应式:反应分式负极反应式:反应分式正负两极反应时叠加即总反应式,书写或判断电极式都需要掌握三点:2)原电池基本知识点两极反应:正极、负极离子移动:阴离子移向、阳离子移向电子移动:外电路中,由流经电路移向,原电池内部无电子移动质量变化:一般,正极析出或产生;负极溶解或保持不变(溶液中的粒子发生反应)3)常见原电池掌握锌锰干电池酸性干电池(或普通干电池)结构:外壳、铜帽、碳棒、绝缘材料等负极反应式:正极反应式:总反应式:碱性干电池结构:外壳、铜帽、碳棒、绝缘材料等负极反应式:正极反应式:总反应式:纽扣电
5、池结构:钢制外壳、绝缘材料等负极反应式:正极反应式:总反应式:3燃料电池结构:正极室、负极室、电极、负极反应式:燃料失电子正极反应式:氧气得电子1酸性电解质:碱性或中性电解质:离子导体电解质:熔融碳酸盐电解质:总反应式:燃料的完全燃烧,如果在碱性电解质情况下生成CO2,则总反应式和负极要生成4铅蓄电池结构:塑料外壳、PbSO覆盖的Pb电极、PbSO覆盖的PbO电极442负极反应式:(负极重)正极反应式:(正极重)总反应式:充电总反应式:4)电解池总反应式:一般为的氧化还原反应阴极反应:与外接直流电相连,发生反应阳极反应:与外接直流电相连,发生反应两极反应与总反应式的关系和原电池相同,书写与判断
6、和原电池也基本相同5)电解池基本知识点两极反应:阴极还原,一般是阳离子得生成的反应;阳极氧化,般是阴离子或有的粒子失生成的反应离子移动:阴离子移向;阳离子移向电子移动:宙流经导线、,移向质量变化:阳极材料被氧化时质量,阴极若不析出气体,质量阴离子在阳极放电顺序:最高价含氧酸根阳离子在阴极放电顺序:H+(强酸性溶液、H+Na+Ca2+K+(非强酸性溶液)6)四种基本电解反应类型电解水型(碱性增强、pH增大,酸性增强、pH减小)电解质:Q消耗电解质型电解质:放氢牛碱型(碱性增强、pH增大)电解质:放氧牛酸型(酸性增强、pH减小)电解质:7)电解混合液根据,判断出离子在两极的反应顺序;根据,区分不同
7、阶段两极反应电解质溶液复原:把在两极析出的物质含有的元素,组成最简单最常见的化合物添加回电解质溶液即可复原8)电解池原理的应用(D氯碱工业原料:、电解槽:惰性阴阳极、交换膜阳极室:氯离子失电子生成,Na+通过离子交换膜移向阴极室:水得电子生成氢气和,从移来的和形成O电镀原料:待镀工件、镀层金属、电解质溶液电镀槽:作阴极、作阳极,含有镀层金属的盐溶液阳极变化:镀层金属失去电子成为阳离子阴极变化:镀层金属离子在工件表面得到电子成为镀层、电解质溶液:在直流电场作用下,促使镀层金属离子由阳极移向阴极,溶液浓度电解精炼铜原料:、溶液电解槽:作阳极、作阴极,溶液作电解液阳极变化:粗铜中的铜和失电子,成为阳
8、离子,使阳极质量减小,由于杂质的存在,阳极的质量变化和转移电量之间无确定关系阴极变化:溶液中氧化性最强的铜离子在纯铜表面得到电子成为铜单质,使阴极质量增加电解液:在直流电的作用下,铜离子由阳极移向阴极,由于杂质的存在,使得电解液中的铜离子浓度;同时,阳极粗铜中等惰性杂质在阳极下方沉积,成为,可用于提炼贵金属GD活泼金属冶炼由于活泼金属阳离子氧化性较差,很难与还原剂发生反应,一般采用熔融状态电解方式进行冶炼;实例:电解冶炼铝、电解冶炼镁、电解冶炼钠电解铝材料:氧化铝、冰晶石(NaAlF作用:)、石墨36总反应式:2AlO=4Al+3O离子方程式:4Al3+6O2-=4Al+3O2322电解镁材料
9、:氯化镁、石墨电解钠材料:氯化钠、石墨9)金属的电化学腐蚀和防护电化学腐蚀:合金或不纯的金属处在被腐蚀环境中易形成结构,这种形式的腐蚀叫做电化学腐蚀电化学腐蚀类型:析氢腐蚀,金属在环境被腐蚀,金属置换氢气正极反应:O吸氧腐蚀,金属在被腐蚀,氧气和水把金属氧化成氢氧化物正极反应:电化学防护方法:牺牲阳极的阴极保护法:外加直流电的阴极保护法:离子反应和离子平衡一、理论基础1、电离合物叫做电解质合物叫做强电解质合物叫做弱电解质合物叫做非电解质电离:电解质在或状态离解成的过程叫电离强酸的电离酸都是化合物,只能在状态下电离电离形式:=+O强碱的电离强碱是化合物,在和状态下都能电离水溶液中:=+熔融状态:
10、=+盐的电离除AlCl3之外,盐都是化合物,在和状态下都能电离水溶液中:正盐:二+强酸的酸式盐:=+弱酸的酸式盐:=+熔融状态下正盐:=+酸式盐:=+2)弱电解质的电离外来户:平衡移动原理对于已达到平衡的可逆过程,改变一个条件,平衡会向着的方向移动水的电离以及电离平衡水的电离平衡常数:K=常温/室温/25C时K=WWK中的H+浓度和OH-浓度均表示中的离子浓度,WI、判断溶液的酸碱性的根本基准:溶液呈酸性溶液呈中性溶液呈碱性ii、溶液的酸碱度:pH是强酸强碱溶液pH计算pH二pH二强酸强碱混合液pH计算混合后呈酸性:pH=混合后呈碱性:pH=混合后呈中性时:(K=10-m,酸的pH=a,碱的p
11、H=b)W若酸碱等体混合:酸、碱pH之间的关系:若酸碱不等体混合酸碱体积之间的关系:V酸:V碱二iii、酸碱溶液溶液稀释过程中的pH变化:(稀释10n倍)pH二a的强酸:稀释后pH二pH二b的强碱:稀释后pH二pH二a的弱酸:稀释后pH的范围是pH二耳的弱碱:稀释后pH的范围是iv、能使水的电离平衡正向移动的改变:能使水的电离平衡逆向移动的改变:弱酸的电离以及电离平衡弱酸的电离形式:兀弱酸:w+多元弱酸:HX(电离平衡常数:K)ma第一步电离:w+K=al第二步电离:W+K=a2第m步电离:w+K=am能使弱酸电离平衡正向移动的改变:能使弱酸电离平衡逆向移动的改变:弱碱的电离以及电离平衡弱碱的
12、电离形式:R(OH)w+,电离平衡常数K=mb(3)电离过程中的粒子守恒电荷守恒(酸:H3X,碱:R(OH)3浓度均为:cmol/L)酸:碱:O物料守恒酸:碱:2、离子反应(离子不共存)(1)非氧化还原反应生成弱电解质(弱酸、弱碱或水)H+与弱酸根:弱酸酸式根与H+或OH-:OH-与:生成难溶的强电解质Cl-与SO2-与4CO2-与3(2)氧化还原反应具有氧化性的粒子与具有还原性的粒子可发生氧化还原反应,因而不能大量共存0常见的具有强氧化性的粒子MnO-、NO-、CIO-、CrO2-需要在条件下才具有强氧化性;O、O、Cl4327322常见的具有强还原性的粒子:S2-、HS-、I-、Fe2+、
13、SO/-、HSO3-;醛类(D可发生氧化还原反应的组合Fe3+与酸性条件下:Cl-与酸性条件下:MnO4-与Cl-或Br-酸性条件下SO/-/HSO3-与TOC o 1-5 h z酸性条件下:SO2-发生应233)彻底双水解同时存在的与可发生双水解,因而不能大量共存,一般,认为只有彻底双水解时离子不能大量共存,高中阶段只需掌握或与弱酸根或弱酸酸式根的彻底双水解(4)显色或络合Fe3+与CHOH显色65NH3与Ag+形成离子铁氰化钾:KFe(CN)36Fe3+与SCN-显色Fe2+与铁氰化钾显色NH与Cu2+显色33、水解原理(1)水解原理及水解平衡水解原理水解的本质:弱酸根或弱酸酸式根结合形成
14、和弱碱阳离子结合形成和弱酸根的水解方程式:(X2-)弱碱阳离子的水解方程式:(丫2+)2)水解平衡中的粒子守恒(D电荷守恒参与守恒的粒子:各粒子浓度的系数:O物料守恒参与守恒的粒子:各离子浓度的系数:质子守恒参与守恒的粒子:各粒子浓度的系数:4、溶解原理难溶物溶解原理难溶物微量溶解、电离产生的某种离子因化学反应而浓度下降,促使难溶物的溶解平衡正向移动溶解平衡难溶物的溶解方程式:MNxy(s)溶解平衡常数:K=sp溶解平衡移动(以CaCO3悬浊液为例)正向移动:逆向移动:沉淀析出、溶解判断:QK沉淀溶解;QK沉淀析出cspcsp相关计算i、判断沉淀先后顺序同类型沉淀(AgCl、AgBr、AgI等
15、含有相同个数离子的沉淀)不同类型沉淀(AgCl与AgSO等含有不同个数离子的沉淀)24ii、计算沉淀pH(M(0H)开始沉淀)n使用K表达式,将浓度带入表达式,计算出氢氧根浓度,再计算pHsppH二iii、计算完全沉淀pH(M(OH)完全沉淀)n般,当溶液中Mn+浓度不大于mol/L时,视为该离子已沉淀完全。将带入K,计算出氢氧根浓度,再算pHspiv、饱和沉淀溶液pH(M(OH)饱和溶液pH)n将饱和溶液中浓度带入K,计算出c(OH-),再算pHspV、混合沉淀饱和溶液中的离子浓度关系(沉淀AgCl、沉淀AgBr)c(Cl-)/c(Br-)=K/Ksp(AgCl)sp(AgBr)二、理论应用
16、1、电离的应用离子方程式的书写离子方程式的改写(若反应中没有大量可自由移动离子,就不能改写)写出化学方程式把方程式中的拆写成离子形式拆写规则与电离规则一致删除方程两侧的离子从元素守恒、电荷守恒两方面检查是否已平(2)离子方程式的直接书写找出参与反应的所有离子确定反应关系、对应数量关系、配平方程从元素、电荷两方面检查是否已平2、水解的应用(1)防止水解配制盐溶液时,如溶液中存在能水解的离子,在配制过程中需要加入酸或碱,用以抑制离子的水解,如配制Fe2(S04)3溶液时,需要加入少量,配制FeCl3溶液需要加入少量,配制CHgOONa溶液需要加入少量(2)水解的利用除锈剂;NHCl,由于铵根水解显
17、性,一般采用氯化铵溶液作为除锈剂4O泡沫灭火器:铝离子和碳酸氢根可以发生强烈的彻底双水解,产生Al(OH)3和co2,利用这一原理,使用和两种溶液作为泡沫灭火器的发泡灭火剂仪器的洗涤:利用碳酸钠水解显碱性的特点,实验室清洗含油脂的仪器时,可以加入热碳酸钠溶液,加速油脂的,帮助洗涤3、沉淀溶解的应用在清除沉淀时,如果出现难溶于酸的沉淀,可以加入适量试剂,把难溶于酸的沉淀转化成可溶于酸的沉淀,进而除去;例如去除硫酸钙时,可以先加入足量溶液,可以将硫酸钙转化成,除去剩余溶液之后,再加入或,即可除去沉淀化学键理论及其应用一、理论基础1、化学键的本质:不论何种化学键,其本质都是.2、化学键分类、(、)、
18、3、共价键共价键的成因共价键的存在范围共价键以及类型的判断单质分子中存在AB型非金属化合物中存在过氧化物中存在复杂离子构成的盐中存在4、离子键离子键的成因离子键的存在范围5、金属键金属键的成因金属键的存在范围6、其他微粒间作用力(1)氢键氢键的成因Q氢键的存在范围氢键的作用分子间作用力分子间作用力的本质Q分子间作用力的存在范围分子间作用力的作用不同物质熔沸点的比较含有氢键和不含氢键同含氢键同含分子间作用力不同晶体原子晶体原子晶体 #离子晶体金属晶体分子晶体7、化学键在物理变化中的变化1)2)3)4)融化原子晶体金属晶体汽化分子晶体凝固分子晶体金属晶体溶解分子晶体8、表示物质结构的化学用语1)电
19、子式的书写电子式的含义:原子和简单离子(简单离子:由单个原子形成的离子)原子:在元素符号的四周加上最外层电子,两两成对简单阳离子:离子符号即表示电子式简单阴离子:元素符号四周加上个电子,加、单质分子(X2型)单质分子中非极性共价键数的确定:8-原子最外层电子数两原子中间加上非极性键电子对,元素符号四周加上电子AB型化合物共价化合物:共价键数的确定:化合价绝对值最小数在呈现正价和呈现负价的原子之间加上共用电子对,再加上未成键电子离子化合物:对称原则,画上简单阴阳离子,多个相同的离子必须一一画出Q含非极性共价键的化合物非极性键数的确定:应呈价和实呈价的数值差在AB型简单化合物的基础之上,加上非极性
20、键的共用电子对 复杂分子和复杂离子死记硬背:NH+O2-42OH-ClO-HClOHCO236化合物的形成过程用电子式表示:原子+原子=分子或离子化合物,需要标注电子的转移,并区分不同原子的电子2)结构式结构式和电子式的关系2结构式的画法:无机物分子有机物分子3)结构简式结构简式的画法4)键线式画法键线式的读法9、化学键的结构和能量的关系(1)化学键与构成原子的关系(2)化学键的键能(3)化学键的键长4)键长、键能、物质能量、物质稳定性的关系键长键能物质能量物质稳定性5)化学键变化过程中的能量变化化学键断裂化学键形成断开或形成等量的同一种化学键时,吸收或放出的能量.二、理论应用1、化学反应的能
21、量变化(1)化学反应的过程反应物活跃状态生成物2)反应热的定义一定量物质在一定状态下完全反应,整个过程中所吸收或释放的热量,叫反应热又叫做焓变,符号用表示,单位是3)反应热的计算焓变=总键能-总键能焓变=总能量-总能量焓变0:放热;焓变0:吸热(4)热化学方程式:在一定状况下,一定状态、定量物质发生化学反应,所表示出的热量变化书写要点:必须表示物质的聚集状态:气态用表示、液态用表示、固态用表示、溶液用表示必须标注焓变,焓变必须标注、方程系数和焓变数值必须保持比例关系,系数可以是分数Q如反应不在常温常压下进行,要标注反应温度、压强(5)盖斯定律:化学反应不论经过何种途径,反应热量变化只和有关,与
22、途径无关2、有机反应(1)有机反应的过程反应物中的旧化学键断裂,原子或原子团之间形成新化学键通常有机反应中断裂和形成的化学键大部分是共价键,常见的断键有2)有机反应的分类取代反应断开旧单键,形成新单键,或断开旧双键,形成新双键;整个过程中不存在双键或三键数减少或增多的情况卤代反应:断开和,形成和水解反应:卤代烃水解:断开和,形成和酯水解:断开和,形成和酯化反应:断开和,形成和硝化反应:断开和,形成和O加成反应断开双键或C三C,形成单键或C=C;表现是双键或三键的数目减少烃类加成:烯烃和氢气或卤素加成:断开和或X-X、形成和或C-X醛或酮和氢气的加成:断开和、形成、和硝基的加成:断开和H-H,形
23、成和氧化反应断开或C-H,形成或C-O;表现为碳氧键数增多醇的氧化:断开、和0=0,形成和醛的氧化:断开和,形成和Q消去反应断开单键,形成双键或三键;表现为碳碳键数的增加断开、和或C-X,形成和或H-X加聚反应:断开c=c形成c-c缩聚反应可以理解成(N-1)组脱水反应叠加在一起,和酯化反应断键机理相似 2、化学平衡 化学平衡原理一、化学反应速率1、化学反应速率的定义单位时间内,物质的叫化学反应速率,符号用表示,单位是2、反应速率的认知(1)化学反应速率是平均反应速率,不是瞬时速率同一个化学反应中,不同物质在相同时间内的反应速率之比等于和不能用浓度变化来表示反应速率其他形式的反应速率无法表示浓
24、度变化量的物质,可以用物质的量的变化表示反应速率即:单位时间内,物质的量的变化量,单位是O单位时间内,物质质量的变化量,单位是3、影响反应速率的因素内在因素外在因素(D温度仅改变温度的情况下,升高温度,在相同时间内,提高,同时粒子间的增多,反应速率增大;相反,降低温度,反应速率降低Q浓度仅改变物质浓度的情况下,增大物质浓度,在相同时间内,粒子间的增多,使反应速率增大;相反,降低物质浓度,反应速率降低6压强发生的压强变化时,相同时间内,粒子间的有效碰撞次数增多,使反应速率增大,如果反应容器体积不变,充入惰性气体,尽管压强增大,但不能改变反应物质的粒子间距,所以不影响反应速率64催化剂加入催化剂能
25、有效降低反应活化能,在相同时间内,相同温度下,提高,使反应速率增大二、化学平衡1、可逆反应定义:在条件下,能同时从反应物和生成物两个方向进行的反应,叫做可逆反应可逆反应的特征61可逆:可以同时向正、逆两个方向进行6无法进行彻底:参与反应的物质不可能完全消耗,转化率1)化学平衡的定义可逆反应在一定条件下,能进行到的最大的反应程度2)化学平衡的特征:化学平衡研究的对象是可逆反应,平衡可以从正、逆两方向进行O:处在化学平衡状态的可逆反应,正逆反应速率相等:达到平衡状态的可逆反应并没有停止,而是处于一种动态平衡Q:在平衡状态下,反应中各物质的浓度、百分含量、物质的量、体系压强、颜色均保持定值:当外界条件发生改变时,平衡可以发生改变,达到新平衡3)三行式1三行式的结构第一行:起始时各物质的浓度或物质的量第二行:一定时间内,各物质的浓度变化量或物质的量的变化量,各物质的变化量之比和系数之比相等,同时也和各物质的反应速率之比相等第三行:各物质的浓度或物质的量2三行式的作用计算各物质的变化量、转化率、平衡常数、平衡时各物质的浓度或物质总量等4)判断化学平衡状态1正逆反应速率相等,可逆反应达到平衡注意:需要体现正、逆两方向速率,
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