高二化學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)(下學(xué)期知識(shí)點(diǎn)總結(jié))

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第1章、化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化
化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是反應(yīng)物化學(xué)鍵的斷裂和生成物化學(xué)鍵的形成,化學(xué)反應(yīng)過程中伴隨著能量的釋放或吸收 。
一、化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)
化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱
(1)反應(yīng)熱的概念:
當(dāng)化學(xué)反應(yīng)在一定的溫度下進(jìn)行時(shí),反應(yīng)所釋放或吸收的熱量稱為該反應(yīng)在此溫度下的熱效應(yīng) , 簡稱反應(yīng)熱 。用符號(hào)Q表示 。
(2)反應(yīng)熱與吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)的關(guān)系 。
Q>0時(shí),反應(yīng)為吸熱反應(yīng);Q<0時(shí) , 反應(yīng)為放熱反應(yīng) 。
(3)反應(yīng)熱的測定
測定反應(yīng)熱的儀器為量熱計(jì),可測出反應(yīng)前后溶液溫度的變化 , 根據(jù)體系的熱容可計(jì)算出反應(yīng)熱 , 計(jì)算公式如下:Q=-C(T2-T1)
式中C表示體系的熱容,TT2分別表示反應(yīng)前和反應(yīng)后體系的溫度 。實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱 。
化學(xué)反應(yīng)的焓變
(1)反應(yīng)焓變
物質(zhì)所具有的能量是物質(zhì)固有的性質(zhì),可以用稱為“焓”的物理量來描述 , 符號(hào)為H,單位為kJ·mol-1、
反應(yīng)產(chǎn)物的總焓與反應(yīng)物的總焓之差稱為反應(yīng)焓變,用ΔH表示 。
(2)反應(yīng)焓變?chǔ)與反應(yīng)熱Q的關(guān)系 。
對于等壓條件下進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),若反應(yīng)中物質(zhì)的能量變化全部轉(zhuǎn)化為熱能,則該反應(yīng)的反應(yīng)熱等于反應(yīng)焓變,其數(shù)學(xué)表達(dá)式為:Qp=ΔH=H(反應(yīng)產(chǎn)物)-H(反應(yīng)物) 。
(3)反應(yīng)焓變與吸熱反應(yīng),放熱反應(yīng)的關(guān)系:
【下學(xué)期知識(shí)點(diǎn)總結(jié) ?高二化學(xué)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)】ΔH>0,反應(yīng)吸收能量,為吸熱反應(yīng) 。
ΔH<0,反應(yīng)釋放能量,為放熱反應(yīng) 。
(4)反應(yīng)焓變與熱化學(xué)方程式:
把一個(gè)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)的變化和反應(yīng)焓變同時(shí)表示出來的化學(xué)方程式稱為熱化學(xué)方程式,如:H2(g)+O2(g)=H2O(l);ΔH(298K)=-285.8kJ·mol-1
書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
①化學(xué)式后面要注明物質(zhì)的聚集狀態(tài):固態(tài)(s)、液態(tài)(l)、氣態(tài)(g)、溶液(aq) 。
②化學(xué)方程式后面寫上反應(yīng)焓變?chǔ),ΔH的單位是J·mol-1或 kJ·mol-1,且ΔH后注明反應(yīng)溫度 。
③熱化學(xué)方程式中物質(zhì)的系數(shù)加倍,ΔH的數(shù)值也相應(yīng)加倍 。
反應(yīng)焓變的計(jì)算
(1)蓋斯定律
對于一個(gè)化學(xué)反應(yīng),無論是一步完成 , 還是分幾步完成,其反應(yīng)焓變一樣,這一規(guī)律稱為蓋斯定律 。
(2)利用蓋斯定律進(jìn)行反應(yīng)焓變的計(jì)算 。
常見題型是給出幾個(gè)熱化學(xué)方程式 , 合并出題目所求的熱化學(xué)方程式,根據(jù)蓋斯定律可知,該方程式的ΔH為上述各熱化學(xué)方程式的ΔH的代數(shù)和 。
(3)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓,ΔfHmθ計(jì)算反應(yīng)焓變?chǔ) 。
對任意反應(yīng):aA+bB=cC+dD
ΔH=[cΔfHmθ(C)+dΔfHmθ(D)]-[aΔfHmθ(A)+bΔfHmθ(B)]
第2章、化學(xué)平衡
一、化學(xué)反應(yīng)的速率
化學(xué)反應(yīng)是怎樣進(jìn)行的
(1)基元反應(yīng):能夠一步完成的反應(yīng)稱為基元反應(yīng),大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)都是分幾步完成的 。
(2)反應(yīng)歷程:平時(shí)寫的化學(xué)方程式是由幾個(gè)基元反應(yīng)組成的總反應(yīng) 。總反應(yīng)中用基元反應(yīng)構(gòu)成的反應(yīng)序列稱為反應(yīng)歷程,又稱反應(yīng)機(jī)理 。
(3)不同反應(yīng)的反應(yīng)歷程不同 。同一反應(yīng)在不同條件下的反應(yīng)歷程也可能不同,反應(yīng)歷程的差別又造成了反應(yīng)速率的不同 。
化學(xué)反應(yīng)速率
(1)概念:
單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物的減小量或生成物的增加量可以表示反應(yīng)的快慢,即反應(yīng)的速率 , 用符號(hào)v表示 。
(2)表達(dá)式:v=△c/△t
(3)特點(diǎn)
對某一具體反應(yīng),用不同物質(zhì)表示化學(xué)反應(yīng)速率時(shí)所得的數(shù)值可能不同,但各物質(zhì)表示的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)之比 。
濃度對反應(yīng)速率的影響
(1)反應(yīng)速率常數(shù)(K)
反應(yīng)速率常數(shù)(K)表示單位濃度下的化學(xué)反應(yīng)速率 , 通常,反應(yīng)速率常數(shù)越大,反應(yīng)進(jìn)行得越快 。反應(yīng)速率常數(shù)與濃度無關(guān) , 受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響 。
(2)濃度對反應(yīng)速率的影響
增大反應(yīng)物濃度,正反應(yīng)速率增大,減小反應(yīng)物濃度 , 正反應(yīng)速率減小 。
增大生成物濃度,逆反應(yīng)速率增大,減小生成物濃度,逆反應(yīng)速率減小 。
(3)壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響
壓強(qiáng)只影響氣體,對只涉及固體、液體的反應(yīng) , 壓強(qiáng)的改變對反應(yīng)速率幾乎無影響 。
壓強(qiáng)對反應(yīng)速率的影響,實(shí)際上是濃度對反應(yīng)速率的影響,因?yàn)閴簭?qiáng)的改變是通過改變?nèi)萜魅莘e引起的 。壓縮容器容積 , 氣體壓強(qiáng)增大,氣體物質(zhì)的濃度都增大,正、逆反應(yīng)速率都增加;增大容器容積,氣體壓強(qiáng)減?。黃?邐鎦實(shí)吶ǘ榷技跣?,正、逆反應(yīng)速率都減小 。
溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)經(jīng)驗(yàn)公式
阿倫尼烏斯總結(jié)出了反應(yīng)速率常數(shù)與溫度之間關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式:
式中A為比例系數(shù),e為自然對數(shù)的底,R為摩爾氣體常數(shù)量,Ea為活化能 。
由公式知 , 當(dāng)Ea>0時(shí),升高溫度,反應(yīng)速率常數(shù)增大,化學(xué)反應(yīng)速率也隨之增大 。可知,溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響與活化能有關(guān) 。
(2)活化能Ea 。
活化能Ea是活化分子的平均能量與反應(yīng)物分子平均能量之差 。不同反應(yīng)的活化能不同,有的相差很大 。活化能 Ea值越大,改變溫度對反應(yīng)速率的影響越大 。
催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響
(1)催化劑對化學(xué)反應(yīng)速率影響的規(guī)律:
催化劑大多能加快反應(yīng)速率,原因是催化劑能通過參加反應(yīng),改變反應(yīng)歷程 , 降低反應(yīng)的活化能來有效提高反應(yīng)速率 。
(2)催化劑的特點(diǎn):
催化劑能加快反應(yīng)速率而在反應(yīng)前后本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)不變 。
催化劑具有選擇性 。
催化劑不能改變化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù),不引起化學(xué)平衡的移動(dòng),不能改變平衡轉(zhuǎn)化率 。
二、化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨
合成氨反應(yīng)的限度
合成氨反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng),同時(shí)也是氣體物質(zhì)的量減小的熵減反應(yīng),故降低溫度、增大壓強(qiáng)將有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動(dòng) 。
合成氨反應(yīng)的速率
(1)高壓既有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng),又使反應(yīng)速率加快,但高壓對設(shè)備的要求也高,故壓強(qiáng)不能特別大 。
(2)反應(yīng)過程中將氨從混合氣中分離出去,能保持較高的反應(yīng)速率 。
(3)溫度越高,反應(yīng)速率進(jìn)行得越快,但溫度過高,平衡向氨分解的方向移動(dòng) , 不利于氨的合成 。
(4)加入催化劑能大幅度加快反應(yīng)速率 。
合成氨的適宜條件
在合成氨生產(chǎn)中,達(dá)到高轉(zhuǎn)化率與高反應(yīng)速率所需要的條件有時(shí)是矛盾的 , 故應(yīng)該尋找以較高反應(yīng)速率并獲得適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件:一般用鐵做催化劑,控制反應(yīng)溫度在700K左右,壓強(qiáng)范圍大致在1×107Pa~1×108Pa 之間,并采用N2與H2分壓為1∶2.8的投料比 。
三、化學(xué)反應(yīng)的限度
化學(xué)平衡常數(shù)
(1)對達(dá)到平衡的可逆反應(yīng),生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù),該常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù),用符號(hào)K表示 。
(2)平衡常數(shù)K的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度(即反應(yīng)限度),平衡常數(shù)越大,說明反應(yīng)可以進(jìn)行得越完全 。
(3)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān) 。對于給定的可逆反應(yīng),正逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù) 。
(4)借助平衡常數(shù),可以判斷反應(yīng)是否到平衡狀態(tài):當(dāng)反應(yīng)的濃度商Qc與平衡常數(shù)Kc相等時(shí),說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 。
反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率
(1)平衡轉(zhuǎn)化率是用轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物的濃度與該反應(yīng)物初始濃度的比值來表示 。
(2)平衡正向移動(dòng)不一定使反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高 。提高一種反應(yīng)物的濃度,可使另一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率提高 。
(3)平衡常數(shù)與反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率之間可以相互計(jì)算 。
反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響
(1)溫度的影響
升高溫度使化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng);降低溫度使化學(xué)平衡向放熱方向移動(dòng) 。溫度對化學(xué)平衡的影響是通過改變平衡常數(shù)實(shí)現(xiàn)的 。
(2)濃度的影響
增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度 , 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng);增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 。
溫度一定時(shí),改變濃度能引起平衡移動(dòng),但平衡常數(shù)不變 。化工生產(chǎn)中 , 常通過增加某一價(jià)廉易得的反應(yīng)物濃度,來提高另一昂貴的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 。
(3)壓強(qiáng)的影響
ΔVg=0的反應(yīng) , 改變壓強(qiáng),化學(xué)平衡狀態(tài)不變 。
ΔVg≠0的反應(yīng),增大壓強(qiáng),化學(xué)平衡向氣態(tài)物質(zhì)體積減小的方向移動(dòng) 。
(4)勒夏特列原理
由溫度、濃度、壓強(qiáng)對平衡移動(dòng)的影響可得出勒夏特列原理:如果改變影響平衡的一個(gè)條件(濃度、壓強(qiáng)、溫度等)平衡向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng) 。
四、化學(xué)反應(yīng)的方向
反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向
放熱反應(yīng)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行,即ΔH<0的反應(yīng)大多能自發(fā)進(jìn)行 。有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行 。如NH4HCO3與CH3COOH的反應(yīng) 。有些吸熱反應(yīng)室溫下不能進(jìn)行,但在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行,如CaCO3高溫下分解生成CaO、CO2 。
反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向
熵是描述體系混亂度的概念,熵值越大,體系混亂度越大 。反應(yīng)的熵變?chǔ)為反應(yīng)產(chǎn)物總熵與反應(yīng)物總熵之差 。產(chǎn)生氣體的反應(yīng)為熵增加反應(yīng),熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行 。
焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響
ΔH-TΔS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 。
ΔH-TΔS=0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 。
ΔH-TΔS>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 。
在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行,直至平衡狀態(tài) 。
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