课件56张PPT。第一章 化学反应与能量第一节化学反应与能量的变化 这是一幅幅多么撩人的自然美景,然而,如今的地球正在遭受着前所未有的灾难:大气污染加剧、水污染严重,固体废弃物与日俱增、臭氧空洞、酸雨、赤潮、温室效应、水土流失、土地沙漠化等。归根结底,都和化学反应有着密切的关系,我们这一章研究的主要是物质的能量变化,这种能量变化常以热能、电能、光能等形式表现出来。让我们共同学习、研究化学反应与能量,做好保护地球,保护环境的工作。。反应物的总能量高生成物的总能量低生成物的总能量高反应物的总能量低放热反应吸热反应反应物的总能量=生成物的总能量+放出的热量生成物的总能量=反应物的总能量+吸收的热量 化学反应的过程,可以看成是能量的“贮存”或“释放”的过程回忆 氢原子和氢原子分开时,
化学键怎么变?
能量怎么变化?多了?少了?
从哪来?到哪去?
化学键的变化与能量的变化有什么关系?
外力做功时能量如何变化回忆 氢原子和氢原子靠近时,
化学键怎么变?
能量怎么变化?多了?少了?
从哪来?到哪去?
化学键的变化与能量的变化有什么关系?思考 液态水变成气态水时,能量是如何变化的?能否从微观角度解释能量变化的原因?物质的变化常伴随着能量变化结 论 你从图中发现了什么?
1、……
2、……
3、……观察下列示意图:你发现了吗?反应热 焓变 化学反应过程中所释放或吸收的能量,
都可以热量(或转换成相应的热量)来表
述,叫做反应热,又称为“焓变”。符号: ΔH ,单位:kJ/mol 或 kJ?mol-1综上所述∶当△H为“一”或△H<O时,为放热反应;
当△H为“+”或△H>O时,为吸热反应。
请同学们分析p3的能量变化图。
二、热化学方程式
能够表示化学反应热效应的化学方程式应怎样书写?下面我们来讨论和研究∶
例1∶在2000C、101KPa时,1molH2与碘蒸气作用生成HI的反应,科学文献上表示为∶ H2(g)+I2(g)====2HI(g)
△H=一14.KJ/mol
当在2000C101KPa时
例2∶在250C、101KPa时,有两个由氢气和氧气化合成1mol水的交反应,一个生成气态水,一个生成液态水,其化学方程式可表示∶H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) △H=一241.8KJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △H=一285.8KJ/mol
请同学们分析为什么二者的产物同样是水,而释出的能量却不同?
热化学方程式∶能表示参加反应物质的量和反应热的关系的化学方程式。
思考1、在同温、同压下,比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小A:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)+Q1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)+Q2数量的分析:反应物的状态,数量和生成物的数量都相同,但由于气态水转化为液态要放出一定热量∴Q2>Q1B: S(g)+O2(g)=SO2(g)+Q1
S(S)+O2(g)=SO2(g)+Q2思考2、在同温、同压下,比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小两式数量相同,S由固态吸收热量转化为气态,在氧化燃烧生成SO2。其放出热量的总和小于由气态S直接燃烧所放出的热量,Q1
C(S)+O2(g)=CO2(g)+Q2
思考3、在同温、同压下,比较下列反应放出热量Q1、Q2的大小固态C氧化为CO,释放出热量Q1,CO是气体燃料,和O2反应生成CO2,又释放热量Q3,两次释放热量的总和Q1+Q3,等于固态C氧化为气态CO2释放的热量Q2,∴Q2>Q1D: H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)+Q1
1/2H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g)+Q2
状态相同,但数量后式仅是前式的一半,释放的热量也应是前式的一半,Q2<Q1思考与交流热化学方程式与普通化学方程式有什么这区别?正确书写其应当注意哪几点?小结∶热化学方程式不单表示了反 应物和生成物的关系,而且表示了反应的热效应。书写热化学方程式应注意∶
1、需注明反应的温度和压强。如在多少度,多少千帕;如在常温(250c)、常压(101kpa)下,可不注明温度和压强的条件;
2、应注明反应物和生成物的状态;固体一s,液体一l,气体一g;
3、热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数。化学计量数可以是整数,也可以是分数。对于相同的反应,当计量数不同时,其△H不同。
4、在方程式右端要注明△H为多少“+”或“一”kJ/mol。(练习与巩固)依据事实,写出下列反应的热化学方程式∶(1)1mol碳完全燃烧放出393.5KJ的热量;
(2)1克甲醇燃烧生成二氧化碳和水(液态)时放热22.68KJ;
(3)1mol氯气和水蒸气通过灼热的炭层反应,生成氯化氢和二氧化碳放出145KJ的热量。 1、 1mol C与1mol 水蒸气反应生成1mol CO 和1mol H2,需要吸收 131.5 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式。C3、已知
(1)H2( g )+1/2O2 ( g ) = H2O ( g ) ΔH1 = a kJ/mol
(2)2H2( g )+O2 ( g ) =2H2O ( g ) ΔH2 = b kJ/mol
(3) H2( g )+1/2O2 ( g ) = H2O ( l ) ΔH3 = c kJ/mol
(4) 2H2( g )+O2 ( g ) =2H2O ( l ) ΔH4 = d kJ/mol
则a、b、c、d的关系正确的是 。
A、ad>0 C、2a=b< 0 D、2c=d>0
C作业布置∶第一次作业∶p5Ex3(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、 Ex4(1)、(2)、
谢谢!新课标人教版化学选修4 第一章 化学反应与能量第二节 燃烧热 能源
练习.若2.6 g 乙炔(C2H2,气态)完全燃烧生成液态水和CO2(g)时放热130 kJ。则乙炔燃烧的热化学方程式为
C2H2(g)+5/2O2(g) 2CO2(g)+H2O(l)ΔH=-1300 kJ/mol2C2H2(g)+5O2(g)==4CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-2600 kJ/mol
一、燃烧热
什么是燃烧热?是不是物质燃烧放出的热量就叫燃烧热呢? 在25℃,101 kPa时,1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量,叫做该物质的燃烧热。⑴.燃烧热通常可由实验测得。
⑵.在理解物质燃烧热的定义时,要注意以下几点:
①研究条件: 25℃ ,101 kPa
②反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化 物。
③燃烧物的物质的量:1 mol
④研究内容:放出的热量。(ΔH<0,单位kJ/mol)
⑤在未有特别说明的情况下,外界压强一般指25℃ ,101 kPa.所谓完全燃烧也是完全氧化,它是指物质中的下列元素完全转变成对应的稳定物 如: C CO2(g)、H H2O(l)、S SO3 (g)
[练习1]分析以下几个热化学方程式,哪个是表示固态碳和气态氢气燃烧时的燃烧热的?为什么?
A.C(s)+O2(g)===CO(g);ΔH=110.5 kJ/mol
B.C(s)+O2(g)===CO2(g);ΔH=-393.5 kJ/mol
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l);ΔH=-571.6 kJ/mol
D.H2(g)+O2(g)===H2O(g);ΔH=-241.8 kJ/mol解析: A项 C(s)燃烧未生成稳定氧化物CO2(g),故其反应热不能叫燃烧热;B项符合燃烧热的定义;C项H2虽然转变成了稳定的氧化物H2O(l),但由于其反应热表示的是2 mol H2 完全燃烧时的热量变化,故不能叫燃烧热;D项参加燃烧的H2虽然是1 mol,但其生成H2O(g),而不是H2O(l),故它的反应热也不为H2的燃烧热。 你能根据题中信息写出表示H2燃烧热的热化学方程式吗? 由于计算燃烧热时,可燃物质是以1 mol 作为标准来计算的,所以热化学方程式的化学计量系数常出现分数。二、燃烧热的计算及应用
[例题]1.在101 kPa时,1 mol CH4 完全燃烧生成CO2和液态H2O,放出890.3 kJ的热量,CH4的燃烧热为多少?1000 L CH4(标准状况)燃烧后所产生的热量为多少?
解析:根据题意,在101 kPa时,1 mol CH4完全燃烧的热化学方程式为:
CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890.3 kJ/mol
即CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol。
1 000 L CH4(标准状况)的物质的量为:n(CH4)= =44.6 mol
1 mol CH4 完全燃烧放出890.3 kJ的热量,44.6 mol CH4 完全燃烧放出的热量为: 44.6 mol×890.3 kJ/mol=3.97×104 kJ
答案:CH4的燃烧热为890.3 kJ/mol,1 000 L CH4(标准状况)完全燃烧产生的热量为3.97×104 kJ。2.葡萄糖是人体所需能量的重要来源之一。葡萄糖燃烧的热化学方程式为:
C6H12O6(s)+6O2(g)===6CO2(g)+6H2O(l)ΔH=-2 800 kJ/mol 葡萄糖在人体组织中氧化的热化学方程式与它燃烧的热化学方程式相同。计算100 g葡萄糖在人体中完全氧化时所产生的热量。解析: 根据题意,葡萄糖的燃烧热为2 800 kJ/mol,100 g葡萄糖的物质的量为: n(C6H12O6)==0.556 mol
1 mol C6H12O6完全燃烧放出2 800 kJ的热量,0.556 mol C6H12O6完全燃烧放出的热量为: 0.556 mol×2 800 kJ/mol=1 557 kJ
答案:100 g葡萄糖在人体中完全氧化时产生1 557 kJ的热量。三、能源 能源就是能提供能量的自然资源,包括化石燃料(煤、石油、天然气)、阳光、风力、流水、潮汐以及柴草等。能源的开发和利用可以用来衡量一个国家或地区的经济发展和科学技术水平。 煤、石油、天然气是当今世界上重要的化石燃料。 但它们的蕴藏有限,且不可再生。解决的办法 :开源节流。即开发新能源,节约现有能源,提高能源的利用率。 节约能源的重要措施:
科学地控制燃烧反应,使燃料充分燃烧,提高能源的利用率。相关思考题∶[问题]1.燃料充分燃烧的条件是什么? 2.燃料燃烧时,若空气过量或不足,会造 成什么后果?3.为什么固体燃料要粉碎后使用?1.使燃料充分燃烧的措施:
(1)通入充足且适量的空气;
(2)固体燃料粉碎、液体燃料喷雾以增大燃料与空气的接触面。讨论:下面列出的是有关煤作燃料利弊问题的一些主要论点,请参考这些论点,并准备有关材料,简要论述你对该问题的看法。
①煤是我国储量最多的能源资源,应充分利用该资源为我国的社会主义建设服务。
据有人估计,我国的煤炭储量足够使用几百年。
②煤的形成需经过数亿年的时间,用一些就少一些,不可再生。
③ 煤是重要的化工原料,把煤作燃料简单烧掉太可惜,应该综合利用。④ 煤是发热量很高的固体燃料,我国煤炭资源相对比较集中,开采成本较低,用煤作燃料合算。
煤作为固体燃料,燃烧反应速率小,热利用效率低,且运输不方便。
⑤煤直接燃烧时产生SO2等有毒气体和烟尘,对环境造成严重污染。
⑥可以通过清洁煤技术,如煤的液化和气化,以及实行烟气净化脱硫等,大大减少燃煤对环境造成的污染,提高煤燃烧的热利用率。
⑦煤大量开采时,会造成地面塌陷。资源蕴藏方面:
煤是我国储量最多的能源资源,应充分利用,但由于煤为不可再生能源,故使用过程中应减少不必要的浪费,并提高其能量利用率,同时应加快开发新能源。
开采和运输方面:
我国煤炭资源相对比较集中,开采成本较低,这从我国的大、中、小型煤矿繁多即可说明,且一般的煤矿工人不需要多么高深的技术;但煤在大量开采时,又会造成地面塌陷;在运输方面,很不方便,需要装、卸、运等诸多环节,且开采出来的煤在贮存时便有部分变质,造成资源浪费,同时造成环境污染,这从煤矿周围的空气质量普遍不佳(尤其是粉尘)即可证明,故应大大提高清洁煤技术,使煤通过气化等手段而变得易于运输。资源综合利用:
煤作为固体燃料,燃烧反应速率小,热利用效率低,我们国家的煤,在进行综合利用时的办法主要是煤的干馏和煤的气化、液化,但在此过程中,却有相当多的副产物不能有效利用,如在炼焦过程中产生的焦炉气、煤焦油等,我们都没有很好地进行再加工,结果是既浪费了资源,又污染了环境。因此,积极开展煤的综合利用十分重要。
污染环境方面:
由于煤中除了主要元素C外,还含有少量的H、S、N、O等元素,煤在直接燃烧时会产生SO2、氮氧化物及烟尘等,严重影响空气质量且易导致酸雨、温室效应等,从而使环境受到严重污染,故通过清洁煤技术(如煤的液化和气化,以及实行烟气净化脱硫等),大大减少燃煤对环境造成的污染,势在必行。提高煤燃烧的热利用率、开发新的能源也是大势所趋。[议一议]1.城市家用燃料使用气体燃料比使用煤、煤球等固体燃料有什么好处?答案:1.首先,因气体易扩散,故气体燃料与空气混合充分,容易发生完全燃烧,与固体燃料相比有较高的能量利用率。
其次,气体燃料便于管道运输、使用方便(易点燃、易熄灭)、无渣无尘、清洁卫生。
第三,固体煤中含有硫、氮等杂质,直接燃煤,会产生大量二氧化硫、氮氧化物(NOx)、粉尘,造成大气污染,住宅环境、居室空气的污染则更严重。
2.推广使用天然气(相对于管道煤气和液化气)为什么是城市燃气的发展方向?管道煤气是一种清洁燃料,然而这是相对于住宅、居室环境而言的,从城市大环境看,并没有改善城市大气的污染程度。原因很简单,制造煤气要燃煤,使用煤气没有降低城市的煤炭消耗量,原来一家一户煤球炉的废气仅仅变成由数家煤气厂排放而已。液化气是发热量最高的优质清洁燃料,但液化气使用不便,且要消耗宝贵的石油资源,天然气则是一种既有管道煤气的方便,又有液化气无毒、发热量高的优点且不易爆的燃料,所以,推广使用天然气是城市燃气产业的发展方向。
[想一想]1.工业上常用把煤块粉碎、液体燃料喷成雾状,而使燃料充分燃烧,这种方法是否适合家用?
2.从能量守恒的角度看,把煤加工成煤气,是否能增加煤的发热量?1.不适合 2.不能四、新能源的开发及限制 1.燃料电池,2.氢能, 3.太阳能, 4.风能,生物能、核能、地热能、潮汐能等 谢谢!新课标人教版化学选修4 第一章 化学反应与能量第三节化学反应热的计算 H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g) △H1=-241.8kJ/mol
那么,H2的燃烧热△H究竟是多少?如何计算?
已知: H2O(g)==H2O(l) △H2=-44kJ/mol
H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l) △H=△H1+△H2=-285.8kJ/mol
下列数据△H1表示燃烧热吗?why判断 小组讨论汇报任务如何测出这个反应的反应热:
(1)C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH1=?
①C(s)+1/2O2(g)==CO(g) ΔH1=?
②CO(g)+1/2O2(g)== CO2(g) ΔH2=-283.0kJ/mol
③C(s)+O2(g)==CO2(g) ΔH3=-393.5kJ/mol
① + ② = ③ ,
则 ΔH1 + ΔH2 =ΔH3
所以, ΔH1 =ΔH3- ΔH2 =-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol应用了什么规律?盖斯定律?盖斯? 不管化学反应是分一步完成或分几步完成,其反应热是相同的。
化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。如何理解盖斯定律? ΔH、ΔH1、ΔH2
之间有何关系?ΔH=ΔH1+ΔH2BΔH能举出生活中或化学反应中的实例吗?例1:写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25℃,101kPa时)
说明: (1)可以在书中查找需要的数据
(2)并告诉大家你设计的理由。用一用盖斯定律石墨能直接变成金刚石吗?先思考,之后小组讨论汇报查燃烧热表知:
①C(石墨,s)+O2(g)==CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(金刚石,s)+O2(g)==CO2(g) △H2=-395.0kJ/mol
所以, ①- ②得:
C(石墨,s)= C(金刚石,s) △H=+1.5kJ/mol 观察该热化学方程式,回答:金刚石能自动变成石墨吗?需要什么条件?你知道神六的火箭燃料是什么吗?例2:某次发射火箭,用N2H4(肼)在NO2中燃烧,生成N2、液态H2O。已知:
N2(g)+2O2(g)==2NO2(g) △H1=+67.2kJ/mol
N2H4(g)+O2(g)==N2(g)+2H2O(l) △H2=-534kJ/mol
假如都在相同状态下,请写出发射火箭反应的热化学方程式。
2 N2H4(g)+ 2NO2(g)== 3N2(g)+4H2O(l) △H=-1135.2kJ/mol 思考:如何选择火箭燃料?对照书中燃烧热的表格1、怎么比较各种燃料?
2、若只考虑能量,用什么最好?
3、只考虑能量行吗?为什么?比冲性能、自燃特性、无毒、可贮存盖斯定律 1、请用自己的话描述一下盖斯定律。
2、盖斯定律有哪些用途?总结归纳谢谢!课件12张PPT。燃烧热 能源 在一定条件下,氢气和丙烷燃烧的化学方程式为:
2H2( g ) + O2 ( g) = 2H2O ( l ) ΔH=-571.6 kJ/mol
C3H8( g ) +5O2 ( g ) = 3CO2(g) +4H2O ( l ) ΔH=- 2220 kJ/mol
5mol 氢气和丙烷的混合气完全燃烧时放热3847kJ,则
氢气和甲烷的体积比为 (A) 1:3 (B) 3:1 (C) 1:4 (D) 1:1解 :设H2、C3H8的物质的量分别为x,y答:氢气和丙烷的体积比为 3:1 x + y = 5 (571.6/2)(x) + 2220y = 3847 V(H2):V(C3H8) =n(H2):n(C3H8) = 3.75:1.25 = 3:1温故知新 x = 3.75 moly = 1.25 mol燃烧热一、燃烧热的的概念:
25℃ 101kPa时,1mol纯物质完全燃烧生成稳定化合物时所放出的热量。为什么指定温度和压强? 生成物不能继续燃烧 一般指:
C -- CO2 (g)
N– N2 (g)
S – SO2 (g)
H– H2O(l)单位: kJ/mol限定燃料的物质的量 注意:
2C8H18(l)+25O2(g)=16CO2+18H2O(l);△H=-11036KJ/mol思考:C8H18的燃烧热为多少? △H=-5518KJ/mol2H2( g ) + O2 ( g) = 2H2O ( l ) ΔH=-571.6 kJ/mol
H2( g ) +1/2 O2 ( g) = H2O ( g ) ΔH=-241.8 kJ/mol
求氢气的燃烧热。1、已知:2、石墨与金刚石的燃烧热是否相同,为什么?
请分别写出石墨和金刚石燃烧的热化学方程式。答:ΔH=-285.8 kJ/mol 不相同,因为石墨与金刚石的晶体结构不同,共具有的能量也不相同
C(石墨s)+ O2(g)= CO2(g) ΔH= -393.5 kl/mol
C(金刚石s)+ O2(g)= CO2(g) ΔH= -395.0 kl/mol练 习2.表示的意义: 如: CH4的燃烧热为890.3KJ/mol.
含义: 在101KPa时, 1molCH4完全燃烧时,放出890.3KJ的热量. 3.表示燃烧热的热化学方程式的书写: 应以1mol物质的标准来配平其余物质的化学计量数(常出现分数) 4.一定量可燃物完全燃烧时放出的热量Q放=n(可燃物)ⅹ△H燃烧热燃烧热与中和热的区别与联系选择燃料的标准是什么?
燃烧热、燃料的储量、开采运输储存的条件、价格、对生态环境的影响,等各方面综合考虑。
煤作为燃料的利弊?提高煤燃烧效率的措施有哪些?思考与交流能源问题阅读课文,讨论下列问题:
1、能源、一级能源、二级能源下列属于一级能源的是:
属于二级能源的是:
A 风能 B电能 C 氢能 D 阳光 E 天然气 A D EB C能 源:能提供能量的自然资源
一级能源:来自自然界未经转化的能源。
二级能源:一级能源经过转化得到的能源形式。2、我国的能源状况如何?
(1)目前使用的主要
能源是何种能源?
(2)我国的能源储量。
(3)我国的人均能源拥有量。
(4)近年来我国能源的总消费量与人均消费量情况。
3、了解了我国的能源利用率,你有何感想?能源问题1、查阅有关资料,评价下列能源的优缺点:科学探索----作业2、以甲醇和乙醇作为汽油的代用品的主要好处是什么? 3、上网查找资料,了解有关能源的知识和目前主要存在的问题
再 见 课件28张PPT。第三节
化学反应热的计算教学目标:
掌握盖斯定律并能进行化学反应热的简单计算思考:为什么在热化学反应方程式中通常可不表明反应条件?强调:正逆反应的反应热效应数值相等,符号相反。“+”不能省去。知识回顾已知石墨的燃烧热:△H=-393.5kJ/mol
1)写出石墨的完全燃烧的热化学方程式
2)二氧化碳转化为石墨和氧气的热化学方程式应用:热化学方程式还可以表示理论可进行实际难进行的化学反应[思考] 298K,101kPa时,合成氨反应的热化学方程式:
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g);△H = -92.38kJ/mol
在该温度下,取1 mol N2(g)和3 mol H2(g)放在一密闭容器中,在催化剂存在进行反应,测得反应放出的热量总是少于92.38kJ,其原因是什么? 该反应是可逆反应,在密闭容器中进行该反应将达到平衡状态, 1 mol N2(g)和3 mol H2(g)不能完全反应生成2 mol NH3(g),因而放出的热量总小于92.38kJ如何测定如下反应: C(s)+1/2O2(g)=CO(g) 的反应热△H1①能直接测定吗?如何测?
②若不能直接测,怎么办?[思考]计算一.盖斯定律:1.盖斯定律的内容:不管化学反应是一步完成或分几步完成,其反应热相同。换句话说,化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。2.盖斯定律直观化△H=△H1+△H2 CO(g)C(s)CO2(g)实例1C(s)+1/2O2(g) = CO(g) △H1=?CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g) △H2=-283.0 kJ/molC(s)+O2(g) = CO2(g) △H3=-393.5 kJ/mol+)△H1 + △H2 = △H3 ∴△H1 = △H3 - △H2
= -393.5 kJ/mol -(-283.0 kJ/mol)
= -110.5 kJ/mol如何测定如下反应: C(s)+1/2O2(g)=CO(g) 的反应热△H1①能直接测定吗?如何测?
②若不能直接测,怎么办?[思考]计算C(s)+1/2O2(g)=CO(g); △H1 =-110.5 kJ/mol下列数据表示H2的燃烧热吗?Why? H2(g)+1/2O2(g) = H2O (g)
△H1=-241.8kJ/mol H2(g)+1/2O2(g) = H2O (l)
△H=△H1+ △H2=-285.8kJ/mol实例2 有些化学反应进行很慢或不易直接发生,很难直接测得这些反应的反应热,可通过盖斯定律获得它们的反应热数据。2.盖斯定律的应用关键:目标方程式的“四则运算式”的导出方法:
1.写出目标方程式确定“过渡物质” (要消去的物质)
2. 然后用消元法逐一消去“过渡物质”,导出“四则运算式”。盖斯简介【例1】已知① CO(g) + 1/2 O2(g) = CO2(g) ;
ΔH1= -283.0 kJ/mol
② H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l) ;
ΔH2= -285.8 kJ/mol
③C2H5OH(l) + 3 O2(g) = 2 CO2(g) + 3H2O(l);
ΔH3=-1370 kJ/mol试计算:
④2CO(g)+ 4 H2(g) = H2O(l)+ C2H5OH (l)
的ΔH【解】:①×2 + ②×4 - ③ = ④ΔH=ΔH1×2 +ΔH2×4 -ΔH3?=-283.2×2 -285.8×4 +1370 =-339.2 kJ/mol例2:写出石墨变成金刚石的热化学方程式 (25℃,101kPa时)
说明: (1)可以在书中查找需要的数据
(2)并告诉大家你设计的理由。用一用盖斯定律石墨能直接变成金刚石吗?查燃烧热表知:
①C(石墨,s)+O2(g)= CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(金刚石,s)+O2(g)= CO2(g) △H2=-395.0kJ/mol 解:①- ②得:
C(石墨,s)= C(金刚石,s) ; △H=+1.5kJ/mol 观察该热化学方程式,回答:金刚石能自动变成石墨吗?需要什么条件? 若金刚石、石墨共1mol混合在氧气中燃烧,产热QKJ,则两者的物质的量之比为:你知道神六的火箭燃料是什么吗?例3:某次发射火箭,用N2H4(肼)在NO2中燃烧,生成N2、液态H2O。已知:
N2(g)+2O2(g) = 2NO2(g) ; △H1=+67.2kJ/mol
N2H4(g)+O2(g) = N2(g)+2H2O(l); △H2=-534kJ/mol
假如都在相同状态下,请写出发射火箭
反应的热化学方程式。2 N2H4(g)+ 2NO2(g) = 3N2(g)+4H2O(l) ;
△H=-1135.2kJ/mol 例4:已知:
CH4 (g) + 2O2(g)= CO2 (g) + 2H2 O (l);
△ H= -Q1 KJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2 O (g);
△ H= -Q2 KJ/mol
2H2(g)+O2(g) = 2H2 O (l);
△ H=- Q3 KJ/mol
常温下,取体积比4:1的甲烷和氢气的混合气体11.2L(标况),经完全燃烧恢复常温,放出的热为:0.4Q1+0.05Q3 1. 已知25℃、101kPa下,石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为:
据此判断,下列说法正确的是( )
A. 由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
B. 由石墨制备金刚石是吸热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高;
C. 由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的低
D. 由石墨制备金刚石是放热反应;等质量时,石墨的能量比金刚石的高A①C(石墨,s)+O2(g)= CO2(g) △H1=-393.5kJ/mol
②C(金刚石,s)+O2(g)= CO2(g) △H2=-395.0kJ/mol练 2. 在100 g 碳不完全燃烧所得气体中,CO占1/3体积,CO2占2/3体积,且
C(s) +1/2O2(g) = CO(g); = -110.35 kJ/mol
CO(g) + 1/2O2(g) = CO2(g); = -282.57 kJ/mol
与这些碳完全燃烧相比,损失的热量是( )
392.92 kJ B. 2489.44 kJ
C. 784.92 kJ D. 3274.3 kJC练二.反应热的计算: 利用反应热的概念、盖斯定律、热化学方程式进行有关反应热的计算:题型一:有关热化学反应方程式的的含义及书写题型二:燃烧热、中和热的判断、求算及测量具体内容:
1. 已知一定量的物质参加反应放出的热量,写出其热化学反应方程式。
2、有关反应热的计算:
(1)盖斯定律及其应用
(2) 根据一定量的物质参加反应放出的热量(或根据已知的热化学方程式),进行有关反应热的计算或比较大小。
(3)利用键能计算反应热课本P12 例1:【解】钠与氯气起反应的化学方程式如下Na(s) + 1/2Cl2(g) = NaCl (s)23g/mol △H 1.0g -17.87kJ△H=23g/mol×(-17.87kJ)÷ 1.0g
=-411kJ/mol答:略注意热化学方程式正确书写,特别注意有关单位的正确书写。课本P12 例2:【解】C2H6O(l) + 3O2(g)== 2CO2(g) +3H2O (l) 46g/mol -1366.8kJ/mol
1000g XX=(-1366.8kJ/mol × 1000g)/ 46g/mol
=-29710kJ答:1kg乙醇燃烧后放出29710kJ热量设1kg乙醇燃烧后放出的热量为X已知:
欲得到相同的热量,需分别燃烧固体碳和氢气的质量比约为( )
A. 2:3.25 B. 12:3.25
C. 1:1 D. 393.5:241.8B变式练习1 变式练习2 氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷的热化学方程式分别为:
H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l);△H=-285.8kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);△H=-283.0kJ/mol
C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l);
△H=-5518kJ/mol
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l);
△H=-890.3kJ/mol
相同质量的氢气、一氧化碳、辛烷、甲烷完全燃烧时放出热量最少的是( )
A. H2(g) B. CO(g) C. C8H18(l) D. CH4(g)B1.已知:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)
△H=-571.6kJ/mol
CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)
△H=-283.0kJ/mol
某H2和CO的混合气体完全燃烧时放出113.74kJ热量,同时生成3.6g液态水,求原混合气体中H2和CO的物质的量之比课堂练习:列方程求解 若取金刚石和石墨的混合晶体共1mol在O2中完全燃烧,产生的热量为Q kJ,则金刚石和石墨的物质的量之比为: 。2.已知金刚石和石墨在氧气中完全燃烧的热化学方程式为:
① C(金刚石、s)+O2(g) = CO2(g)
△H1=-395.41kJ/mol
② C(石墨、s)+O2(g) = CO2(g)
△H2=-393.51kJ/mol课堂练习:课堂练习:3.已知胆矾溶于水时溶液温度降低,
胆矾分解的热化学方程式为:
CuSO4?5H2O(s) = CuSO4(s)+5H2O(l)
△H=+Q1kJ/mol
室温下,若将1mol无水硫酸铜溶解为溶液
时放热Q2kJ,则( )
A.Q1>Q2 B.Q1=Q2
C.Q1A
设计合理的反应过程,注意反应热的正、负号!
盖斯定律的灵活应用布置作业: P.13 1.2.3.4.5.6.7.8.9.10
做在作业本上 G.H.Germain?Henri?Hess?(1802~1850)俄国化学家。1802年8月7日生于瑞士日内瓦,1850年12月12日卒于俄国圣彼得堡(现为列宁格勒)。3岁随父侨居俄国,并在俄国受教育。1825年于多尔帕特大学获医学专业证书,同时受到了化学和地质学的基础教育。1826~1827年,在斯德哥尔摩J.J.贝采利乌斯的实验室工作并从其学习化学。回俄国后在乌拉尔作地质勘探工作,后在伊尔库茨克做医生并研究矿物。1830年当选为圣彼得堡科学院院士,专门研究化学,任圣彼得堡工艺学院理论化学教授并在中央师范学院和矿业学院讲授化学。1838年成为俄国科学院院士。盖斯简介????盖斯早期研究了巴库附近的矿物和天然气;发现了蔗糖氧化生成糖二酸。他研究了炼铁中的热现象,作了大量的量热工作。1836年发现,在任何一个化学反应过程中,不论该反应过程是一步完成还是分成几步完成,反应所放出的总热量相同,并于1840年以热的加和性守恒定律公诸于世,后被称为盖斯定律。此定律为能量守恒定律的先驱。当一个反应不能直接发生时,应用此定律可间接求得反应热。因此,盖斯也是热化学的先驱者。著有《纯粹化学基础》(1834),曾用作俄国教科书达40年。盖斯简介 盖斯定律是在热力学第一定律之前发现的,实际上是热力学第一定律在化学反应的具体体现,是状态函数的性质。盖斯定律奠定了热化学计算的基础,使化学方程式像普通代数方程那样进行运算,从而可以根据已经准确测定的热力学数据计算难以测定的反应热。盖斯简介课件45张PPT。第二节 水的电离和溶液的酸碱性第一课时知识回顾:1、什么是pH?酸性的pH_______;中性的pH_________;碱性的pH_________。2、水的pH_________,水中有没有H+、OH- ?一、水的电离[定性讨论]
纯水的组成微粒有哪些?
作为弱电解质,水的电离平衡受哪些外界因素影响?
温度、离子浓度(H+、OH-)等影响 在水中投入金属钠,对水的电离平衡有无影响? [定量讨论]阅读教材P45---P46
思考1:纯水中c(H+)与c(OH-)大小有何关系?
思考2:在25℃下, c(H+) 、 c(OH-)等于多少?
说明水的电离程度如何?
由水电离出的H+、OH-的物质的量相等25℃时,水电离出来的 c(H+) = c(OH-)=10-7mol/L
水是一种极弱的电解质(通常的电流表无法检验其中离子)一、水的电离 室温下 1L(55.6mol)水中电离的只有10—7mol
1000/18:10—7= n :1 55.6 :10—7 = n :1 ——水的离子积常数例、水是一种极弱的电解质,在室温下,平均每n个分子只有1个分子发生电离,则n值是:
A、10-14 B、55.6×107 C、107 D、55.6 25℃ 时纯水KW = c(H+) . c(OH-) =10—141.水是一种极弱的电解质,能微弱的电离:分析下表中的数据有何规律,并解释之 讨论:2.水的离子积常数Kw= c(H+) . c(OH-)1)表达式:注:常数无单位KW 叫做水的离子积常数,简称水的离子积。2)影响KW的因素KW只与温度有关(与浓度无关):温度升高, KW值增大思考:含有H+的溶液一定是酸,含OH-的溶液一定是碱吗?
任何酸中只含H+ ,任何碱中只含OH-吗?
结论:
在任何水溶液中,均存在水的电离平衡,也就是任何水溶液中都是H+、OH-共存的。
任何水溶液中都存在Kw=c(H+) . c(OH-) (Kw 25℃ =10-14 )如:KW25℃=10-14 KW100℃=10-12一、水的电离讨论:对常温下的纯水进行下列操作,完成下表: 中性→↑↑=↑酸性←↑↓>不变碱性←↓↑<不变小结:加入酸或碱都抑制水的电离1) 升高温度,Kw增大。
已知KW100℃=10-12,则在100 ℃时纯水中的c(H+)等于多少?
2) 温度不变,加入溶质对水的电离平衡及KW的影响。
加入酸或碱对水的电离有什么影响?(促进还是抑制?)Kw呢?
酸碱由于电离产生H+或OH-,能抑制水的电离,使水的电离程度减小,但KW不变
加入NaAc或NH4Cl对水的电离平衡又有什么影响?
Ac-、NH4+等“弱离子”因结合水电离出的H+或OH-能促进水的电离平衡,使水的电离程度增大,但KW不变
加入NaCl呢?3.条件改变对水的电离平衡及Kw的影响无影响一、水的电离练习:水的电离平衡的移动D← ↑ ↓ —
→ ↓ ↑ —
— — — —
→ ↑ ↑ ↑2)0.01mol/L盐酸溶液中。 c(H+)、 c(OH-)分别为多少?
1)判断正误:
1)任何水溶液中都存在水的电离平衡。
2)任何水溶液中(不论酸、碱或中性) 都存在Kw=10-14 。
3)某温度下,某液体c(H+)= 10-7mol/L,则该溶液一定是纯水。 4.利用Kw的定量计算——1.求溶液中的c(H+)或c(OH-)√××c(H+) = 0.01mol/L c(OH-) = KW / c(H+) = 10-12 mol/L c(OH-) = 0.01mol/L c(H+) = KW / c(OH-) = 10-12 mol/L 3)0.01mol/L NaOH溶液中. c(H+) 、 c(OH-)分别为多少?一、水的电离3)25℃:A、B、C 三种溶液,其中A中c(H+) = 10—3mol/L ,B 中 c(OH-) = 5?10—7mol/L,C中c(H+) / c(OH-) = 106,则三种溶液的酸性强弱顺序如何?
4) 25℃、浓度均为0.1mol/L的下列溶液中c(H+)由大到小的排列顺序:①氨水 ②NaOH ③盐酸 ④醋酸A > C > BB中c(H+) = KW / c(OH-) =2 ? 10—8mol/L C中c(H+) = 10—.4mol/L ③ > ④ > ① > ②思考讨论
1)0.01mol/L盐酸溶液中。由水电离出的c(H+) H2O、 c(OH-) H2O分别是多少?为什么?
2)0.01mol/L NaOH溶液中。由水电离出的c(H+) H2O、 c(OH-) H2O分别是多少?为什么?
4.利用Kw的定量计算——2.求c(H+) H2O或c(OH-) H2O任何水溶液中由水电离出来的
c(H+) H2O与 c(OH-) H2O相等 一、水的电离计算
1、某溶液中由水电离产生的c(H+) H2O= 10-12 mol/L ,则该溶液呈酸性还是碱性?并求算该溶液中 c(H+)的可能值 ?2、浓度均为0.1mol/L的下列溶液中由水电离出的c(H+) H2O大小关系为:①盐酸 ②醋酸溶液 ③硫酸溶液 ④氢氧化钠溶液 解答: c(H+) H2O= c(OH-) H2O= 10-12 mol/L
若c(H+) aq= c(H+) H2O= 10-12 mol/L 则 c(OH-) aq= 10-2 mol/L 溶液显碱性
若c(OH-) aq= c(OH-) H2O= 10-12 mol/L 则 c(H+) aq= 10-2 mol/L 溶液显酸性② > ① =④ > ③再见第二节 水的电离和溶液的酸碱性广州市第44中学
黄橄荣第二课时判断:
1、任何水溶液中都存在KW = 10-14。
2、某水溶液中c(H+) =10-6 一定是酸性溶液。
3、向纯水中加入溶质,水的电离平衡将向逆向移动
4、如果由水电离出的H+浓度为10-10,则Kw=10-20复习练习计算:
1、常温下,10-4mol/L 的盐酸溶液.
溶液中, c(OH-) =________mol/L.
将上述盐酸稀释 10倍,溶液中 c(H+) =_______ mol/L 、
c(OH-) =_____ mol/L 。
将上述溶液稀释10000倍,溶液中c(H+) =___ ______ 、
c(OH-) =___ _______ _ 。
2、常温下,某溶液中由水电离出的H+和OH-浓度的乘积为1×10-24mol/L,该溶液的[H+] 可能为 _______ 10-1010-510-9接近10-7接近10-710-12 mol/L 或10-2 mol/L 讨论:溶液的酸碱性跟H+ 和OH-浓度有什么关系?常温下c(H+) = c(OH-) c(H+) > c(OH-) c(H+) < c(OH-) 讨论:KW100℃=10-12
在100 ℃ 时,纯水中c(H+)为多少?
c(H+) >1×10—7mol/L是否说明100 ℃ 时纯水溶液呈酸性?
不能用 c(H+)等于多少来判断溶液酸、碱性,只能通过两者相对大小比较100℃ 时, c(H+) = 1×10—7mol/L溶液呈酸性还是碱性?练习:
1)10-5mol/L、0.1mol/L、 0.5mol/L、 1mol/L、
3mol/L盐酸溶液的pH值分别为多少?
2) 10-5mol/L、0.1mol/L 、1mol/LNaOH溶液的pH值为多少?
计算碱溶液pH值应先算c(OH-) ,再利用KW计算出c(H+)
若pOH用OH-物质的量浓度的负对数来表示 ,
则0.1mol/LNaOH 溶液的pOH值为多少?1、意义:pH的大小能反映出溶液中c(H+)的高低,
即表示稀溶液酸、碱性的强弱。2、表示:用H+物质的量浓度的负对数来表示。pH=-lgc(H+) pH+ pOH =14(一)pH值概念∵表示较小的c(H+)=10-12mol/L时,很麻烦但应用广
∴所以引入了一种方便方案:
c(H+) →
10-12mol/L → 负对数—— p
H+(hydrogen)——Hlg2=0.3
lg3=0.477
lg5=0.7
Lg5.5=0.74二、溶液的酸碱性与pH(二)溶液的pH值与酸碱性强弱的关系pH =7pH<7pH>7讨论:
pH值变化与酸碱性变化的关系怎样?(未给明条件时)不能用pH值等于多少来判断溶液酸、碱性。一般都是未注明条件都是指常温。 pH值越大碱性越强,pH越小酸性越强练习:KW100℃=10-12,试求在100 ℃时纯水的pH值
pH=6是否说明100 ℃时纯水成弱酸性?pH值有关判断正误1、一定条件下 pH值越大,溶液的酸性越强。
2、强酸溶液的pH值一定小。
3、pH值等于6的溶液,一定是一个弱酸体系。
4、pH值相同的强酸和弱酸中c(H+)相同。
5、在常温下,pH=0的溶液酸性最强,pH=14的溶液碱性最强
6、pH值有可能等于负值。
7、常温下,由水电离出的c(H+) 10-12mol/L,则溶液pH定为12
8、相同体积和pH值的盐酸,醋酸、硫酸中H+的物质的量相等×
×
×
√
×
√
×
√练:pH相同的等体积的两份溶液A和B;A为盐酸,B为醋酸,分别和锌反应,若最后仅有一份溶液中存在锌,且放出氢气的质量相同,则下列说法正确是的 ( )
①反应所需要的时间B>A ②开始反应时的速率A>B ③参加反应的锌的物质的量A=B ④反应过程的平均速率B>A ⑤盐酸里有锌剩余 ⑥醋酸里有锌剩余
A.③④⑤ B.③④⑥
C.②③⑤ D.②③⑤⑥A(三)pH值测定方法1.定性测定:酸碱指示剂法(书P49阅读)2.定量测定:pH试纸法(书P47阅读) 、pH计法等酸碱指示剂一般是弱的有机酸或弱的有机碱。
以HIn代表石蕊分子 3.1—4.45.0—8.08.0—10.0指示剂的变色范围讨论: pH试纸的使用
能否直接把pH试纸伸到待测液中?
是否要先湿润pH试纸后,再将待测液滴到pH试纸上?
能否用pH试纸测出pH=7.1来?
标准比色卡中的数据都是整数
如用湿润的pH试纸检验待测液,对该溶液pH值的测定:
A、一定有影响 B、偏大 C、偏小 D、不确定使用方法:直接把待测液滴在干燥的pH试纸上,试纸上显出颜色后马上跟标准比色卡相对比1、pH试纸使用操作中正确的是 ( )
A.将pH试纸的一端浸入溶液,观察颜色的变化
B.将pH试纸浸入溶液一会儿,再取出跟标准比色卡相比较
C.用洁净的玻璃棒沾取被测溶液,滴在pH试纸上,颜色变化后与比色卡对照
D.先将pH试纸用蒸馏水润湿,再用洁净的玻璃棒沾取被测溶液,滴在pH试纸上,颜色变化后与比色卡对照C练习酸过量c(H +)== 10 -4mol/L pH=42、将10mL 0.21mol/L 的盐酸和10mL 0.1mol/L的Ba(OH)2 溶液混合 ,再加入水稀释至1L . 取出10mL滴入 、甲基橙、石蕊试液分别呈现什么颜色?
3、某溶液取少量滴在pH试纸上,半分钟后,试纸呈深蓝色,此溶液中不可能大量共存的离子是:
A.PO43- B.HCO3- C.Al3+ D.K+酚酞B、C溶液的pH值 c(H+) 酸性增强碱性增强pH值越大碱性越强,酸性越弱当c(H+) >1mol/L或小于10-14 ( c(OH-) >1mol/L)时,使用pH值更不方便。所以用物质的量浓度表示更好。
pH值一般表示1mol/L以下c(H+)的浓度。pH值越小酸性越强,碱性越弱再见第二节 水的电离和溶液的酸碱性广州市第44中学
黄橄荣第三课时pH值的计算一—— 直接求酸和碱的PHpH=-lgc(H+) pOH=-lgc(OH-)
常温下:pH+pOH=14
1、求0.05mol/L的H2SO4溶液的PH。
2、求0.5mol/L的Ba(OH)2溶液的H+浓度及PH.(四)有关pH 的计算——1.简单计算(单一溶液)(四)有关pH 的计算——1.简单计算(单一溶液)2、下列溶液在常温下酸性最强的是 ( )
A、pH=4的溶液
B、1L 溶液里溶有22.4mL(STP)HCl的溶液
C、c(OH-) 10-12mol/L的溶液
D、 c(H+) =10-3mol/L的溶液3、pH=0的溶液,下列叙述正确的是 ( )
A、是酸性最强的溶液
B、与0.5mol/L H2SO4溶液中c(H+)相同
C、 c(H+) =0的溶液
D、与1mol/L CH3COOH溶液中c(H+)同1、甲溶液的pH=3,乙溶液的pH=1,则甲溶液中c(H+)与乙溶液中c(H+)之比为 ( )
A、100 B、1/100 C、3 D、1/3pH相差a,c(H+)相差10aCBB(四)有关pH 的计算——1.简单计算(单一溶液)4、0.1mol/L盐酸、硫酸、醋酸pH大小关系如何?
pH(醋酸) > pH(盐酸 ) > pH(硫酸)
pH=1 的盐酸、硫酸、醋酸中[H+]、物质的量浓度关系如何?
[H+]相等;
物质的量浓度:[弱]>[一元强]>[多元强](酸或碱均符合) 现有pH值、体积相等的H2SO4、HCl、醋酸三种酸溶液,投入足量的相同形状、大小的锌粒,开始瞬间反应速率大小关系是_ ______,充分反应后生成H2体积大小(相同状况)关系是__________。05、某温度下,纯水中c(H+)=2×10-7mol/L。
则此时纯水中的c(OH-) =_____mol/L;
滴入盐酸使c(H+) =5 ×10-6mol/L,则c(OH-) =______mol/L;
滴入NaOH溶液使得c(OH-) = 5 ×10-6mol/L,则pH=_____。
6、pH=3的盐酸 pH增大1, c(H+)差多少倍?盐酸浓度差多少倍?
c(H+)相差10倍;物质的量浓度强酸相差10倍
pH=3的醋酸 pH增大1, c(H+)差多少倍?醋酸浓度差多少倍?
c(H+)相差10倍;物质的量浓度弱酸相差>10倍相等醋酸>硫酸=盐酸1)酸的稀释:
在25℃时,pH=5的盐酸稀释到原来的10倍,pH值等于多少?
如果稀释到1000倍后, pH值又等于多少呢?pH=-lgc(H+)= -lg10—5/10=-lg10—6=6[H+]水=[OH-]水([H+]水+10-8). [H+]水=10-14 [H+]=[H+]水+10-8 =1.05×10-7
pH≈7(四)有关pH 的计算——2.溶液的稀释关键:
1、抓住氢离子进行计算!
2、当酸提供的[H+]很小时,不能忽略水电离出的[H+]
将pH=5的醋酸溶液稀释。
① 稀释10倍,求pH值(范围)
(5,6) pH值、V相同的不同酸, 稀释相同的倍数pH弱 ② 要使醋酸的pH值由5 变到 6,加水稀释____10倍(填< 、> 、=)
>,因为稀释10倍,pH小于6,所以如pH=6,要大于10倍(四)有关pH 的计算——2.溶液的稀释练:1、pH=3的醋酸溶液加水稀释到原溶液体积的2倍,则稀释后溶液的pH值约为 ( )
A、2.8 B、3.2 C、3.3 D、4B2、pH=2的A、B两种酸溶液各1mL,分别加水稀释到1000mL,其pH值与溶液体积V的关系如图所示。下列说法正确的是:
A、B两酸溶液的物质的量浓度一定相等
稀释后,A溶液的酸性比B溶液强
a=5时,A是强酸,B是弱酸
若A、B都是弱酸,则5>a>2C、D2) 碱的稀释 在25℃时,pH=9的NaOH溶液稀释到10倍,pH值等于多少?C(OH—)=10—5/10≈10—6pH=-lgc(H+)=-lgKW/c(OH—)=-lg10—8=8(四)有关pH 的计算——2.溶液的稀释向100mL纯水中加入1滴(0.05mL)0. 2mol/LBa(OH)2溶液,pH变为多少了?关键:
1、抓住氢氧跟离子进行计算!(先求OH-,在转换成H+ )
在25℃时,pH=9的NaOH溶液稀释到1000倍后, pH值为多少?pH=11的氨水稀释到pH=10,则NH3·H2O的电离平衡向_______方向移动,所得氨水的物质的量浓度 (填大于、小于或等于)原溶液浓度的1/10。2、当碱提供的[OH-]很小时,不能忽略水电离出的[OH-]1、强酸与强酸混合在25℃时,pH=1的盐酸溶液1L与pH=4的盐酸溶液1000L混合,混合后溶液的pH值等于多少?关键:
1、抓住氢离子进行计算!
2、当相加、减的两个量相差100倍以上时,小的可忽略(四)有关pH 的计算——3.溶液的混合pH=-lgc(H+)=-lg[(1×10—1+1000×10—4)/(1+1000)]=-lg[2×10—4 ]=4-lg2=3.71、强酸与强酸混合(四)有关pH 的计算——3.溶液的混合pH=2的盐酸和pH=4的盐酸溶液等体积混合后,所得溶液的pH= 。
pH=2的盐酸和pH=5的硫酸溶液等体积混合后,所得溶液的pH= 。两种pH值不同的强酸等体积混合时
△pH≥2时, pH混=pH小+0.3
pH=3的盐酸和pH=4的硫酸溶液体积比按1∶1混合后溶液的pH= 。△pH=1 时,pH混=pH小+0. 262、强碱与强碱混合(四)有关pH 的计算——3.溶液的混合C(OH-)=( 1 × 10—6 +1×10—4) / (1+1) = 5×10-5 mol/L pH=14- pOH=9.7=10 - lg2=-lg(10-14/ 5×10-5 )= 9.7=-lg(2×10-10 )关键:抓住OH- 进行计算!再转化为H+D2、强碱与强碱混合(四)有关pH 的计算——3.溶液的混合1、pH=13 的Ba(OH)2 溶液与pH=10的NaOH溶液体积比按1∶3混合后的pH值______。
2、pH=13 的Ba(OH)2 溶液与pH=10的NaOH溶液体积比按1∶1混合后的pH值______。两种pH值不同的强碱等体积混合时
△pH≥2 时, pH混=pH大- 0.3
△pH=1 时, pH混= pH大- 0.26 3、pH=13 的NaOH溶液与pH=12的NaOH溶液体积比按
1∶1混合后的pH值______。3、强酸与强碱混合—— 一般中和(四)有关pH 的计算——3.溶液的混合在25℃时,100ml 0.4mol/L的盐酸与等体积0.6mol/L的NaOH溶液混合后,溶液的pH值等于多少?在25℃时,100ml 0.6mol/L的盐酸与等体积0.4mol/L的NaOH溶液混合后,溶液的pH值等于多少?关键:酸过量抓住氢离子进行计算!
碱过量抓住氢氧跟离子进行计算!NaOH+HCl=NaCl+H2O0.060.043、强酸与强碱混合—— 一般中和(四)有关pH 的计算——3.溶液的混合1、把pH=13的NaOH溶液与pH=2的硫酸溶液混合后,所得溶液的pH=11,则NaOH溶液和硫酸溶液的体积之比为_____。
把pH=12 的NaOH溶液V1 和 pH=2的HCl溶液V2混合后,溶液呈中性。则V1:V2= _________;
把pH=11的NaOH溶液V1 和 pH=2的HCl溶液V2混合后,溶液呈中性。则V1:V2= _________;
把pH=13 的NaOH溶液V1 和 pH=2的HCl溶液V2混合后,溶液呈中性。则V1:V2= _________; 强酸(pHa)与强碱(pHb)混合呈中性 , 体积比与pH之和(X)关系
pHa+pHb=14 ,两溶液中[H+]=[OH-],Va: Vb=1;
pHa+pHb<14 , 两溶液中 [H+]>[OH-], Va: Vb=1: 10 14-X < 1;
pHa+pHb>14,两溶液中[H+] <[OH-], Va: Vb=10X-14: 1 >1。1.将pH=2的H2SO4溶液和pH=10的NaOH溶液相混合,混和后溶液pH=7,H2SO4溶液和NaOH溶液的体积比为 ( )
A.1∶10 B.1∶20 C.1∶9 D.1∶1002.25℃时,将某强酸和某强碱溶液按10∶1的体积比混合溶液恰好呈中性,则混合前此强酸与强碱溶液的pH之和是 ( )
A.12 B.13 C.14 D.15练习3.把1ml 0.1mol/L的硫酸加水稀释制成2L溶液,在此溶液中由水电离产生的H+其浓度接近于.
A.1X10-4mol/L B.1X10-8mol/l
C.1X10-11mol/l D.1X10-10mol/l4.常温下,将某强酸溶液和某强碱溶液按体积比1∶10混和,所得溶液的pH=7,混合前强酸溶液和强碱溶液的pH值关系正确的( )
A.pH酸+pH碱=15 B.pH酸>pH碱
C.pH酸+pH碱=13 D.pH酸=10pH碱5.取PH均等于2的盐酸和醋酸分别稀释2倍后,再分别加入0.03g锌粉,在相同条件下充分反应,有关叙述正确的是( )
A.醋酸和锌反应放出的氢气多
B.盐酸和醋酸分别与锌反应放出的氢气一样多
C.醋酸和锌反应速率较大
D.盐酸和醋酸分别与锌反应速率一样大CC6.25℃时,若体积为Va、pH=a的某一元强酸与体积为Vb、pH=b的某一元强碱混合,恰好中和,且已知Va<Vb和a=0.5b。请填写下列空白; (1)a值可否等于3(填“可”或“否”) ,
其理由是 。 (2)a值可否等于5(填“可”或“否”) ,
其理由是 。 (3)a的取值范围是 。?? 2、中和相同体积、相同pH值的Ba(OH)2、NaOH和NH3·H2O三种稀溶液,所用相同物质的量浓度的盐酸的体积分别为V1、V2、V3,则三者关系为 : ( )
A、V1>V2>V3 B、V1C、V1 醋酸过量,使得溶液呈酸性
c(H+) 、c(Na+)、c(OH-) 、c(CH3COO-) 从大到小的顺序是?
c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)D作业、50mLpH=1的硫酸和盐酸的混合液与50mLBa(OH)2溶液相混合,充分反应后过滤,得到沉淀0.466g,滤液的pH为13。
⑴原混合酸液中SO42-和Cl-的物质的量浓度;
⑵Ba(OH)2的物质的量浓度。再见课件12张PPT。第三章 水溶液中的离子平衡4、难溶电解质的溶解平衡1.理解难溶电解质的溶解度。
2.掌握沉淀的生成、溶解、转化的规律。
3. 提高“总结、概括、归纳”的能力
5.领会“本质决定现象,现象是本质的具体体现”的科学思想
6.体会“实验方法、逻辑推理、科学抽象法”在自然科学研究中的应用 .学习目标及要求:1、盐类的水解实质:2、水解规律:3、影响因素有弱才水解,无弱不水解;
谁弱谁水解,谁强显谁性;
越弱越水解,都弱双水解。盐电离出来的离子与水电离出来的H + 或OH –
结合,从而使水的电离平衡发生移动的过程。课前复习一、Ag+和Cl-的反应真能进行到底吗?难溶电解质的溶解平衡1、谈谈对部分酸、碱和盐的溶解度表中“溶”与”不溶“的理解。
2、根据对溶解度及反应限度、化学平衡原理的认识,说明生成沉淀的离子反应是否能真正进行到底。一、Ag+和Cl-的反应真能进行到底吗?难溶电解质的溶解平衡Cl-(aq)+Ag+(aq) AgCl(s)沉淀溶解 生成沉淀的离子反应反应之所以能够发生,在于生成物的溶解度小。例如,AgCl 20°C时在100g水中仅能溶解1.5×10-4 g。尽管AgCl溶解很小,但并不是绝对不溶,生成的AgCl沉淀会有少量溶解。因此,生成AgCl沉淀后的溶液中三种有关反应的粒子在反应体系中共存。难溶电解质的溶解度尽管很小,但不会等于0。二、沉淀反应的应用
1、沉淀的生成难溶电解质的溶解平衡二、沉淀反应的应用
2、沉淀的溶解难溶电解质的溶解平衡 根据平衡移动原理,对于在水中难溶的电解质,如果能设法不断移去溶解平衡体系中的相应离子,使平衡向沉淀溶解的方向移动,就可以使沉淀溶解。例如难溶于水的CaCO3沉淀可以溶于盐酸中:CaCO3 Ca2+ + CO32-难溶电解质的溶解平衡二、沉淀反应的应用
3、沉淀的转化(1)沉淀转化的方法 对于一些用酸或其他方法也不能溶解的沉淀,可以先将其转化为另一种用酸或其他方法能溶解的沉淀。
(2)沉淀转化的实质
沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡移动。一般溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。
(3)沉淀转化的应用
沉淀的转化在科研和生产中具有重要的应用价值。
①锅炉除水垢难溶电解质的溶解平衡锅炉中水垢中含有CaSO4 ,可先用Na2CO3溶液处理,使 之转化为疏松、易溶于酸的CaCO3。CaSO4 SO42- + Ca2+ +
CO32-CaCO3②对一些自然现象的解释 P64
科学视野:溶度积 P64
资料:氟化物防治龋齿的化学原理 P65课堂练习1、下列说法中正确的是( )
A.不溶于不的物质溶解度为0
B.绝对不溶解的物质是不存在的
C.某离子被沉淀完全是指该离子在溶液中的浓度为0
D.物质的溶解性为难溶,则该物质不溶于水
2、下列各组离子,在水溶液中能以较高浓度大量共存的是( )
①I- ClO- NO3- H+ ②K+ NH4+ HCO3- OH-
③ SO42- SO32- Cl- OH- ④Fe3+ Cu2+ SO42- Cl -
⑤H+ K+ AlO2- HSO3- ⑥Ca2+ Na+ SO42- CO32-
A.①⑥ B.③④ C.②⑤ D.①④BB课堂练习3、以MnO2为原料制得的MnCl2溶液中常含有Cu2+、Pb2+、Cd2+等金属离子,通过添加过量难溶电解质MnS,可使这些金属离子形成硫化物沉淀,经过滤除去包括MnS在内的沉淀,再经蒸发、结晶,可得纯净的MnCl2。根据上述实验事实,可推知MnS具有的相关性质是( )
A.具有吸附性
B.溶解度与CuS、PbS、CdS等相同
C.溶解度大于CuS、PbS、CdS
D.溶解度小于CuS、PbS、CdSC课堂练习4、试利用平衡移动原理解释下列事实:
(1)FeS不溶于水,但能溶于稀盐酸中
(2)CaCO3难溶于稀硫酸,却能溶于醋酸中
(3)分别用等体积的蒸馏水和0.010mol/L硫酸洗涤
BaSO4沉淀,用水洗涤造成BaSO4的损失量大于用稀硫酸洗涤的损失量课件16张PPT。一次性饭盒的降解过程
化学反应的快慢一、化学反应速率——描述化学反应的快慢1.概 念:单位时间内反应物或生成物浓度
的变化量来表示的物理量。
2.定义式:v = △ c/ △t
3.单位mol /(L · min)或 mol /(L · s)练 习1.对于反应Fe+2HCl=FeCl2+H2,2s内FeCl2的
物质的量浓度由2mol/L变为4mol/L,试用
FeCl2的物质的量浓度的变化来描述此反应的
快慢。
解:
v = △ c/ △t =( 4mol/L-2mol/L)/2s
= 2 mol /(L · s)2. 反应H2+Cl2=2HCl,在2L的容器内发生,
3秒内H2的物质的量由5mol变为2mol,试用
H2的物质的量浓度变化来描述此反应的快慢。
解:
△ c =( 5mol - 2mol)/2L=1.5mol/L
v = △ c/ △t=1.5mol/L/2s =2 mol /(L · s)不同化学反应
的速率反应物本身性质
(内因)同一化学反应
的速率外界条件
(外因)?二、影响化学反应速率的因素实验探究一:取两个试管分别加入5mL 3mol/L的盐酸,再分别加入长短、厚薄大致相同的镁条、铁片,观察实验现象。影响化学反应速率的因素(外因)(1)硫在纯氧气中和在空气中燃烧的剧烈程度不一样,说明什么?
(2)肉类食品易变质,放在冰箱中保鲜,可以减缓变质速度,这又说明什么?
(3)实验室制氧气时,加入催化剂目的是什么?
(4)小木屑一大木块燃烧的剧烈程度不一样,说明什么? 影响化学反应速率的外界因素浓度
催化剂颗粒大小温度哦,我知道啦!探究反应物的浓度、接触面积、反应的温度、催化剂对反应速率的影响。
药品:过氧化氢溶液(3%);二氧化锰固体;盐酸(0.5mol/L、3 mol/L);碳酸钙(块状、粉末);表面积大致相同的铁片、镁条;0.1 mol/L的硫代硫酸钠和0.1 mol/L的硫酸;热水;冷水。
仪器:试管、药匙、镊子、胶头滴管、试管夹、烧杯、酒精灯。影响化学反应速率的因素(外因)实验探究二:取a、b两支试管,分别加入5mL 0.5mol/L盐酸和5mL 3mol/L盐酸 ,再各加入表面积大致相同的铁片 ,观察实验现象。
实验探究三:取a、b两支试管,分别加入5mL 0.1mol/L硫代硫酸钠和0.1mol/L的硫酸溶液(1:1)的混和液,一支插入冷水另一支插入热水中,观察实验现象。
实验探究四:取a、b两支试管,在试管a内加入2g块状碳酸钙 ,在试管 b 中加入2g碳酸钙粉末 ,然后分别加入0.5mol/L盐酸 10mL,观察实验现象。
实验探究五:取两个试管,各加入3mL3%的过氧化氢溶液,在其中一个试管中加入少量的二氧化锰粉末,观察实验现象。 《影响化学反应速率的外因》 实验探究影响化学反应速率的外界因素当其它条件不变时得出结论:
浓
度温
度
催化剂增大反应物浓度增大减小反应物浓度 减小升高反应温度增大降低反应温度减小固体颗 粒大小增大固体颗粒减小固体颗粒加入催化剂减小 增大增大/减小总结本节课的主要知识点,联系实际谈谈控制反应速率在
生活生产中的意义。
1、化学反应快慢的表示方法——化学反应速率
v=△c/△t mol /(L · min)或 mol /(L · s)
2、影响化学反应速率的因素
①内因:反应的物质的性质(决定性因素)
②外因:反应物的颗粒大小、浓度、温度,催化剂
以及超声波、压强(针对气体的反应)等。
?应用:
1、一定条件下,在
CaCO3(块状)+2HCl=CaCl2+H2O+CO2?
反应中,为了加快反应的速率,下列方法可行的是:
A、增加盐酸的浓度 B、加水
C、增加同浓度盐酸的量 D、降低反应温度
【讨论】结合本节课的知识讨论采用哪些方法可以增大Fe与盐酸反应的化学反应速率?
作业:课后练习 1谢谢!课件15张PPT。学习要求:
1、焓的概念、熵的概念
2、利用焓变判断反应进行的方向
3、利用熵变判断反应进行的方向4、化学反应进行的方向1、生活中的自发过程(1)自然界中水由高处往低处流,而不会自动从低处往高处流;(2)生活中电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动,其反方向也不会自动进行;(3)生活中一般在室温下,冰块会融化;铁器暴露在潮湿空气中会生锈;甲烷和氧气的混合气体遇明火就燃烧,这些过程都是自发的,其逆过程就是非自发的。2、放热的自发反应(1)甲烷燃烧:CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(g)
△H=-802.3 kJ/mol
(2)铁生锈:3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)
△H=-824 kJ/mol(3)氢气和氧气反应:2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);
△H=-571.6 kJ/mol3、吸热的自发过程 (1)室温下冰块的融化;硝酸盐类的溶解等都是自发的吸热过程。(2)N2O5分解: 2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g);
△H=+56.7kJ/mol(3) 碳铵的分解:(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);
△H=+74.9 kJ/mol
4、既不吸热也不放热的自发过程两种理想气体的混合等一、自发过程和自发反应1、自发过程:在一定条件下不需要外力作用就能自动进行的过程。2、自发反应:在给定的一组条件下,一个反应可以自发地进行到显著程度,就称为自发反应。说明:(1)自然界中水由高处往低处流是自发过程,其逆过程就是非自发过程,甲烷与氧气混合遇火就燃烧是自发反应,其逆向是非自发反应。
(2)自发过程和自发反应可被利用来完成有用功。如向下流动的水可推动机器 ,甲烷燃烧可在内燃机中被利用来做功,可将氢气燃烧反应设计成燃烧电池等。
(3)非自发过程要想发生,则必须对它做功,如利用水泵可将水从低处流向高处,通电可将水分解生成氢气和氧气。二、化学反应进行方向的判据1、能量判据:自发过程的体系取向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或释放热量),这一经验规律就是能量判据。2、熵判据:自发过程的本质取向于由有序转变为无序,导致体系的熵增大,这一经验规律叫做熵增原理,是反应方向判断的熵判据。说明:(1)自发过程取向于最低能量状态的倾向(即能量判据);自发过程取向于最大混乱度的倾向(即熵判据)(2)对于密闭体系,在恒压和不作其他功的条件下发生变化,吸收或放出的热量等于体系的焓的变化。(3)在密闭条件下,体系有由有序自发地转变为无序的倾向,这种推动体系变化的因素称作熵。(4)同一物质,在气态时熵最大,液态时次之,固态时最小。3、能量判据和熵判据的应用(1)由能量判据知:放热过程常常是容易进行的。(2)由熵判据知:若干熵增的过程是自发的。(3)很多情况下,简单地只用其中一个判据判断同一个反应,可能会出现相反的判断结果,所以应两个判据兼顾。由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合成的复合判据(吉布斯自由能变△G)将更适合于所有的过程。(4)过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件,其发生腐蚀过程的自发性是相同的,但只有后者可以实现。(5)在讨论过程的方向时,指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用,就可能出现相反的结果。如水泵可以把水从低水位升至高水位;用高温可使石灰石分解。实现后者的先决条件是要向体系中输入能量,该过程的本质仍然是非自发性的。(6)反应的自发性也受外界条件的影响。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发性的,但在1273K时,这一反应就是自发的反应。例1:下列过程是非自发性的是( )
A、水由高处向低处流 B、天然气的燃烧
C、铁在潮湿空气中生锈 D、室温下水结成冰例2:碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解
产生氨气,对其说法中正确的是( )
A、碳铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系
的熵增大。
B、碳铵分解是因为外界给予了能量
C、碳铵分解是吸热反应,根据能量判据不能自发分解
D、碳酸盐都不稳定,都能自发分解。DA例3:下列说法正确的是( )
A、凡是放热反应都是自发的,由于吸热反应都是
非自发性的。
B、自发反应一定是熵增大,非自发反应一定是熵
减小或不变
C、自发反应在恰当条件下才能实现。
D、自发反应在任何条件下都能实现。 C 解析:放热反应常常是容易进行的过程,吸热反应
有些也是自发的;自发反应的熵不一定增大 ,可能
减少,也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程
的方向,是否能实现还要看具体的条件。规律方法总结自发反应中的焓变和熵变的关系1、放热的自发过程可能是熵减小的过程,如铁生锈、
氢气燃烧等;也可能是熵无明显变化或增加的过程,
如甲烷燃烧、氢气和氯气化合等。
2、吸热的自发过程是熵增加的过程,如冰的融化、
硝酸铵溶于水等。
3、无热效应的自发过程是熵增加的过程,如两种理想
气体的混合等。练习题:1、科学家根据体系存在着力图使________________
和_______________的自然现象,提出了相互关联的________和_________,为最终解决上述问题提供了必要的理论根据。试分别举一例_________________,___________。自身能量趋于“最低”“有序”变为“无序”能量判据熵判据铁在潮湿空气中生锈硝酸铵溶于水2、以下自发反应可用能量判据来解释的是( )
A、硝酸铵自发地溶于水
B、2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g); △H=+56.7kJ/mol
C、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g);
△H=+74.9 kJ/mol
D、2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); △H=-571.6 kJ/molD3、有关化学反应的说法,正确的是( )
A、自发反应都是放热反应
B、自发反应都是熵增大的反应
C、自发反应一定能实现
D、非自发反应在一定条件下能实现D课件13张PPT。第四章 电化学基础第一节 原 电 池复习回忆:判断以下哪些是原电池?是是一、形成原电池的几个条件是 :本质和核心:发生自发氧化还原反应。 1、两个活泼性不同的电极。
2、电解质溶液 。 3、形成闭合回路。该装置:把化学能转变成电能KCl实验探究由盐桥连接的两溶液保持电中性,两个烧杯中的溶液连成一个通路。
导线的作用是传递电子,沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。写出其电极反应式CuSO4FeSO4Fe
Cu
该原电池反应原理?电极反应式和总方程式.思考讨论1、根据氧化还原反应电子转移判断电极反应。
2、根据电极反应确定合适的电极材料和电解质溶液 逆向思维:
利用刚才Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu,设计一个原电池.CuFeCuSO4FeSO4化合价升高 失2e- 化合价降低 得2e-思考讨论:利用此氧化还原反应来设计原电池,写出电极反应式。并画出装置图
(Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2)
化合价降低得2e-Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+
化合价升高失2e-
Cu
C
CuCl2
FeCl3
装置图离子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+
Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag化合价升高失2e-化合价降低得2e-电极:负极是Cu,正极可以是Ag或C等。 电极反应式:
负极:Cu – 2e- = Cu2+ 正极:2Ag+ + 2e- = 2 Ag电解液: AgNO3 或者: Cu(NO3)2 、AgNO3 思考讨论:利用该反应设计原电池总结1、复习回忆了原电池的形成。
2、进一步了解原电池的反应原理,正确书写电极反应式。
3、利用氧化还原反应原理设计了原电池。课件13张PPT。化学电源[学与问]在日常生活和学习中,你用过哪些电池,你知道电池的其它应用吗? 电池化学电池太阳能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置用途广泛的电池用于汽车的铅蓄电池和燃料电池化学电池用途广泛的电池用于“神六”的太阳能电池笔记本电脑专用电池手机专用电池摄像机专用电池各式各样的纽扣电池电池发明的小故事1791年他在解剖时在实验室将悬有去了皮的青蛙腿的铜钩挂在铁架台上,发现蛙腿会有肌肉抽搐的现象。伽伏尼认为动物的组织会产生电流,而金属是传递电流的导体。 他从独特的角度认为电流是由两种不同的金属产生的,经过一系列的实验,终于在1800年成功研制了世界上第一个能产生稳定电流的电池(见下图)。 (法国物理学家、化学家伏特)1、化学电池分类电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后,就不能再次利用.又称充电电池或蓄电池在放电后经充电可使电池中的活性物质获得重生,恢复工作能力,可多次重复使用.是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源,又称连续电池.干电池: 电池中的电解质溶液制成胶体,不流动,故称干电池.铅蓄电池、
锌银蓄电池、
镍镉电池、
锂离子电池
氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池。如:普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银纽扣电池一、化学电池2、化学电池优点(1)能量转换效率高,供能稳定可靠。(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组,使用方便。(3)易维护,可在各种环境下工作。3、判断电池优劣的标准 (1)比能量[符号(A·h/kg),(A·h/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少(2)比功率[符号是W/kg,W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小(3)电池的储存时间的长短除特殊情况外,质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池,其质量好。二、一次电池干电池负极正极电池反应:氢氧化氧锰(Zn):Zn – 2e- = Zn2+(MnO2和C):本节要求会判断电池的正负极,不要求写电极反应式.碱性锌-锰干电池负极:正极:电池反应:电解质:KOH——Zn——MnO2Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2[思考]该电池的正负极材料和电解质.三、二次电池铅蓄电池放电时总反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O负极:正极:电解质:H2SO4溶液——Pb——PbO2[阅读] P75-761、了解铅蓄电池充电时的电极反应。2、了解铅蓄电池优缺点。四、燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。 氢氧燃料电池 酸性电解质:碱性电解质
负极: 2H2-4e-+4OH-==4H2O
正极: O2+2H2O+4e-==4OH-
总反应: 2H2+O2==2H2O负极: 2H2-4e-==4H+正极: O2+4H++4e-==2H2O总反应:2H2+O2==2H2O[阅读]P76-77
了解燃料电池的优点燃料电池的规律①燃料做负极,助燃剂氧气为正极②电极材料一般不参加化学反应,只起传导电子的作用。③能量转化率高(超过80%),普通的只有30%,有利于节约能源。燃料电池与前几种电池的差别:①氧化剂与还原剂在工作时不断补充;②反应产物不断排出化学电池的组成 电极材料
电极上发生反应的物质能导电的物质还原性较强的物质(大多是金属电极本身)氧化性较强的物质酸、碱、盐溶液或熔融液小结流出电子流入电子氧化反应还原反应减 少 污 染
节 约 资 源课件69张PPT。 第三节 电解池(四课时)已知:1molNa在氯气中燃烧放出411kJ的热量,试写出该反应的热化学方程式。联想*质疑 金属钠是在1807年通过电解氢氧化钠制得的,这个原理应用于工业生产,约在1891年才获得成功。1921年电解氯化钠制钠的工业方法实现了。由于金属钠在现代技术上得到重要应用,它的产量显著地增加。目前,世界上钠的工业生产多数是用电解氯化钠的方法,少数仍沿用电解氢氧化钠的方法。
电解是将电能转化为化学能的一种重要方法一、电解原理(以电解氯化钠为例)实验:用惰性(石墨)电极电解熔融的氯化钠现象:
阳极:有气泡,有刺激性气味,并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝(Cl2) 阴极:有金属钠析出阴极阳极氯
气钠熔融NaCl 实验分析:通电前:分析熔融电解质中的离子情况
阳离子:Na+
阴离子:Cl-
做无规则运动通电后:(必须直流电)
(1)确定电极名称:
阳极(接电源正极)
阴极(接电源负极)
与电极材料无关
(2)判断电极产物并书写电极反应:
阳离子移向阴极放电,阴离子移向阳极放电
阳极:2Cl-→Cl2↑ + 2e- 氧化反应
阴极:2Na+ +2e-→2Na 还原反应
总式:
电解: 使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。电解池: 借助氧化还原反应,把电能转化为化学能的装置. 构成条件:
(1)外加直流电源
(2)与电源相连的两个电极:
接电源正极的为阳极,发生氧化反应
接电源负极的为阴极,发生还原反应
(3)电解质溶液或熔化的电解质
电子的流向: 电子从外加电源的负极流出,流到电解池的阴极,再从阳极流回电源正极。(注:电子只在外电路定向移动,不能从溶液中移动)
离子定向移动的方向:
阳离子向 阴极移动, 阴离子向 阳极移动.
惰性电极与活性电极:
惰性电极(铂、金、石墨):仅仅导电,不参与反应
活性电极(除铂、金外的金属):既可以导电、又可以参与电极反应电解过程不仅可以在熔融电解质中进行,也可以在电解质溶液中进行。以电解氯化铜为例实验:用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液现象:
阳极:有气泡,有刺激性气味,并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝(Cl2) 阴极:碳棒上有一层红色的铜析出阴极阳极氯
气铜CuCl2溶液实验分析:通电前:分析电解质溶液中的离子情况
阳离子:H+、Cu2+
阴离子:OH-、Cl-
做无规则运动通电后:(必须直流电)
(1)确定电极名称:
阳极(接电源正极)
阴极(接电源负极)
与电极材料无关
(3)判断电极产物并书写电极反应:
阳离子移向阴极放电,阴离子移向阳极放电
阳极:2Cl-→Cl2 ↑ + 2e-氧化反应
阴极:Cu2++2e- → Cu 还原反应总式:(2)判断离子的放电顺序: 阳离子:Cu2+>H+ 阴离子:Cl->OH-(4)分析电解质溶液的变化情况:
氯化铜溶液浓度降低离子放电顺序:阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 ①活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液,阴离子不容易在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时:溶液中阴离子的放电顺序(由难到易)是:S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离子)>F-Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+
注:当离子浓度相差较大时,放电顺序要发生变化,相同时按H+,不同时按(H+) 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子在阴极上放电顺序是:阳极:阴极:电解规律阴极阳极氯
气铜阳极:2Cl--2 e- =Cl2↑阴极:Cu2++ 2e-=2Cu↓减小减小CuCl2CuCl2溶液阳极阴极氧气氢
气阳极: 4OH- → 4e- + 2H2O+O2 ↑阴极: 4H ++ 4e- → 2H2 ↑变大不
变 加
H2O
Na2SO4溶液2H2O 2H2 ↑ + O2 ↑阳极阴极氯气氢
气阳极: 2Cl- → 2e- + Cl 2↑阴极: 2H ++ 2e- → H2 ↑2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑减小增
大 加
HCl
NaCl溶液阳极阴极氧
气铜阳极: 4OH- → 4e- + 2H2O+O2 ↑阴极:Cu2++ 2e- → Cu减小减小 加
CuOCuSO4溶液电解规律(惰性电极)小结 阳极:S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F- Ⅰ与Ⅲ区:电解本身型 如CuCl2 、HCl
Ⅰ与Ⅳ区:放氢生碱型 如NaCl
Ⅱ与Ⅲ区:放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区:电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH阴极:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+ 电解质溶液用惰性电极电解的示例:含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阳极:4OH-→4e-+O2+2H2O
阴极:4H+ + 4e- → 2H2↑减小增大不变H2O阳极:2Cl- → 2e-+Cl2↑
阴极:2H++2e- → H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极:2Cl- → 2e- +Cl2↑
阴极:Cu2++2e- → Cu↓减少CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极:2Cl- → 2e- +Cl2↑
阴极:2H++2e- → H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极:4OH- → 4e- +O2↑+2H2O
阴极:2Cu2++4e- → 2Cu↓减小CuO1.写出下列装置的电极反应式,并判断A、B、C溶液PH值的变化。巩固练习2.如上图所示,通电后A极上析出Ag,对该装置的有关叙述正确的是?
A.P是电源的正极
B.F极上发生的反应为:4OH- - 4e-=2H2O+O2↑
C.电解时,甲、乙、丙三池中,除E、F两极外,其余电极均参加了反应
D.通电后,甲池的PH减小,而乙、丙两池溶液的PH不变
?
B 3.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液,电解一段时间以后,甲、乙两池中溶液的pH值均减小,而在①和④两极,电极产物的物质的量之比为1︰2的是
甲 乙
A B C D
甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4
乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3 4.为下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是
A.X是正极,Y是负极
B.X是负极,Y是正极
C.CuSO4溶液的PH值逐渐减小
D.CuSO4溶液的PH值不变
AC 5.用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中,
通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电
解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体
积变化可以忽略),电极上析出银的质量大约是:
A、27mg B、54mg
C、108mg D、216mgB 第三节
电解池2(2)对该装置的有关叙述正确的是?
A. P是电源的正极
B. F极上发生的反应为:4OH- - 4e-=2H2O+O2↑
C.电解时,甲、乙、丙三池中,除E、F两极外,
其余电极均参 加了反应
D.通电后,甲池的PH减小,而乙、丙两池溶液的PH不变B 巩固练习1.如图所示:
通电后A极上析出Ag (1) 判断电源以及甲、乙、丙三池中的电极名称,并分别书写电极反应式二、电解原理的应用电解饱和食盐水反应原理思考:
(1)电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液,会有什么现象?
(2)怎样初步检验两极产物的生成?
(3)结合教材,分析产生这种现象的原因。 在U型管里装入饱和食盐水,用一根碳棒作阳极,一根铁棒作阴极。接通直流电源1.电解食盐水现象:
阳极:有气泡产生,使湿润的淀粉-KI溶液变蓝
阴极:有气泡产生,滴加酚酞溶液变红
阳极:2Cl--2e- =Cl2↑
阴极:2H++2e- =H2↑
总式:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑
(条件:通电)(1)生产设备名称:离子交换膜电解槽
阴极:碳钢 阳极:钛
阳离子交换膜:只允许阳离子通过(Cl-、OH-离子和气体不能通过),把电解槽隔成阴极室和阳极室。
(2)离子交换膜的作用:
a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸;
b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ,而影响氢氧化钠的产量。氯碱工业:离子交换膜法制烧碱
Cl2Cl2Cl—H2H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O(含少量NaOH)离子交换膜阳极室阴极室粗盐的成份:
泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-杂质,会与碱性物质反应产生沉淀,损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程:粗盐水 含少量Ca2+.Mg2+精制盐水2.铜的电解精炼
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、镍、银、金等),这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求,如果用以制电线,就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等)纯铜粗铜阳极: Zn→ Zn2++2e-
Fe → Fe2++2e-
Ni → Ni2++2e-
Cu→ Cu2++2e-
Zn Fe Ni
CuAg Au
阴极: Cu2+ + 2e- → Cu阳极泥问:电解完后,CuSO4溶液的浓度有何变化?CuSO4溶液3. 电镀电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程,它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用,增强防锈抗腐能力。例如,钢铁是人们最常用的金属,但钢铁有个致命的缺点,就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属,如锌、铜、铬、镍等。电镀:电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程,①电极:
阳极——镀层金属 或惰性电极
阴极——待镀金属制品 ②电镀液:含有镀层金属离子的电解质溶液。 溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小阳极:6O2--12 e- =3O2↑
阴极:4Al3+ + 12e- =4Al4.冶炼铝原理:助熔剂:冰晶石(Na3AlF6 六氟合铝酸钠)
阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3?冶炼铝设备图烟罩电解池、电解精炼池、电镀池的比较将电能转变成化学能的装置。应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。①两电极接直流电源
②电极插人电解质溶液
③形成闭合回路①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极
②电镀液须含有镀层金属的离子阳极:电源正极相连
阴极:电源负极相连阳极:镀层金属;
阴极:镀件阳极:氧化反应
阴极:还原反应阳极:氧化反应
阴极:还原反应应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极
②电解质溶液须待提纯金属的离子阳极:不纯金属;
阴极:纯金属阳极:氧化反应
阴极:还原反应1. a 、b哪一极为正极?2. 若要给铁叉镀锌,
a极选用什么材料?
选择何种溶液?3. 若要给铁叉镀金,
a极选用什么材料?
选择何种溶液?思考:e-金属性强弱的判断
已知①M+N2+=M2++N ②Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐,阴极先析出M ③N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应:E2++2e-=E,N-2e-=N2+,则四种金属活泼性由强到弱为 答案:P>M>N>E工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4
1.电解时,应以 作阴极,电解过程中阴极附近溶液pH将会 ,
2.阳极反应式为 ,
3.总电解反应式为 .
2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑答案:Fe 增大 MnO42—_e- =MnO4— 电解计算——电子守恒法
例一 : 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.解析:阳极 4OH--4e-=2H2O+O2↑
阴极 Cu2++2e- =Cu↓ 2H++2e- =H2↑
阳极转移电子的物质的量为: 0.5×4 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol.
阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0
生成H2转移的电子:0.5 ×2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol. O2~2Cu~4Ag~4H+~2H2~2Cl2~4OH-计算关系式:例二 : 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液,通电一段时间后,两极均收集到2.24L(标况)气体,则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为( )
A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/LA阳极O2为0.1mol,电子为0.4mol则H2为0.1mol,所以Cu为0.1mol,浓度为A例三 : 某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x·nH2O,式量为242,将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液,用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时,溶液中金属离子全部析出,此时阴极增重0.32g。求:
①金属M的相对原子质量及 x、n 值;
②电解溶液的pH(溶液体积仍为100mL)。 Mx+ + xe- = M
0.005mol 0.01mol 0.32g所以:x = 2 ;M = 64 ;n = 3产生H+为0.01mol,pH=11.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的A 练 习2. 根据金属活动顺序表,Cu不能发生如下反应:
Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料
和电解液进行电解,这个反应就能变为现实。下列四
种电极材料和电解液中,能实现该反应最为恰当的是
B3.德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖,但该方法须在高温高压催化剂,否则难以自发进行。2000年希腊化学家斯佳在《科学》杂志上公布了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到570℃的电解池(如图)氢氮在电极上合成氨,而且转化率高于哈伯法的五倍,达到80%. 该电解池采用了能传导某种离子( H+、 Li+、F-、 O2- )的固体复合氧化物为电解质(简称SCY),吸附在SCY内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极。
写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式。固体复合氧化物4.在如下的装置中进行电解,并已知铁极的质量减小11.2克。
(1)A是电源的 极
(2)电解过程中,电路中通过 摩电子
(3)Ag极的电极反应是 ;析出物质是 克
(4)Cu(a)的电极反应是 ;
(5)Cu(b)的电极反应是 。5.按照下图接通线路,反应一段时间后,回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行):
(1)U型管内发生什么现象?写出有关反应的化学方程式
(2)在A b烧杯中发生什么现象
(3)如果小烧杯中有0.508克碘析出,问大烧杯中,负极减轻多少克?6.按下图的装置进行电解实验:A极是铜锌合金,B极为纯铜,电解质中含有足量的铜离子。通电一段时间后,若A极恰好全部溶解,此时B极质量增加7.68克,溶液质量增加0.03克,则A合金中Cu、Zn原子个数比为
A 4︰1 B 3︰1 C 2︰1 D 任意比电化学专题3\41、写出下列装置的电极反应,并标明氧化反应还原反应ABDC练 习2、写出下列装置的极反应,并判断A、B、C溶液PH值的变化。练 习1、池型的判断有外加电源一定为电解池,无外加电源一定为原电池;多池组合时,一般含活泼金属的池为原电池,其余都是在原电池带动下的电解池。小结:一、原电池与电解池的比较及判断:3、电解池放电顺序的判断阳极放电: 1)惰性电极:则溶液中阴离子放电。
2)非惰性电极:电极材料首先失电子。阴极放电:电极材料受保护,溶液中阳离子放电。2、电极的判断原电池,看电极材料,电解池看电源的正负极。4、判断溶液的pH变化:先分析原溶液的酸碱性,再看电极产物。(1)如果只产生氢气而没有氧气,只pH变大; (2)如果只产生氧气而没有氢气,只pH变小;(3)如果既产生氢气又产生氧气 ①若原溶液呈酸性则pH减小;②若原溶液呈碱性pH增大;③若原溶液呈中性pH不变。3.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的A 练 习①电极: 阳极——镀层金属 阴极——待镀金属制品 小结:二、电解池的应用----电镀及氯碱工业②电镀液:含有镀层金属离子的电解质溶液。③电解质溶液:溶液中CuSO4的浓度保持不变。1、电镀⒉氯碱工业原理 举例:
1、a 极变细,b 极变粗:
2、a 极变细,b 极有气泡:
3、a 极变粗, b 极有气泡:
4、a 极有气泡, b 极有气泡,且气体体积比为2 :1
5、a 极有气泡, b 极有气泡;阴极加酚酞变红
拓展练习4、下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验 数天后数天后图一图二(1)上述两装置中铁钉发生变化的共性是:
(2)图一说明原溶液呈 性,铁钉发生 腐蚀,
电极反应为:
(3)图二说明原溶液呈 性,铁钉发生 腐蚀,
电极反应为: 发生了原电池 反应中性或弱碱吸氧负极:Fe -2e = Fe2+ ; 正极:2H2O +O2 +2e =4OH- 负极:Fe -2e = Fe2+ ;正极:2H+ +2e = H2↑较强酸性析氢练 习小结:三、电解池及原电池的应用----金属的防护1)金属腐蚀快慢的判断①电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀> 有防腐蚀措施的腐蚀
②同一种金属的腐蚀:
强电解质>弱电解质>非电解质2)金属的防护方法①改变金属内部结构②覆盖保护层③电化学保护法外加电源的阴极保护法牺牲负极的正极保护法5.下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢
顺序 .FeFeCFeZnA(海水)B(海水)C(海水)D(海水)F(天然水)E(海水)拓展练习6、汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成,用H2SO4作电解液。总
反应式为:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
(1)试写出放电时的正、负极反应式
正极:______________________________________
负极:______________________________________
(2)试写出充电时的阳、阴极反应式
阳极:______________________________________
阴极:______________________________________PbO2+4H++SO42- +2e- =PbSO4+2H2OPb+ SO42--2e- =PbSO4练 习PbSO4+2H2O-2e- =PbO2 + 4H++SO42- PbSO4 +2e- =Pb + SO42-小结:四、原电池电解池的应用----可充电电池阴极:正极:放电:原电池充电:电解池 负极:阳极:?
此电池放电时,负极发生反应的物质为
A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
充电
放电
2Ag + Zn(OH)2
Ag2O + Zn + H2O
7.银锌电池广泛用于电子仪器的电源,它的充电和放电过程可表示为:
D 拓展练习1.如上图所示,通电后A极上析出Ag,对该装置的有关叙述正确的是?
?A、P是电源的正极
B、F极上发生的反应为:4OH- - 4e-=2H2O+O2↑
C、电解时,甲、乙、丙三池中,除E、F两极外,其余电极均参加了反应
D、通电后,甲池的PH减小,而乙、丙两池溶液的PH不变
?
B 巩固练习2.如图为一种钮扣微型电池,其电极分别为Ag2O和Zn电解质溶液是KOH溶液,俗称银锌电池,该电池的电极反应式为:Zn +Ag2O== ZnO+2Ag根据以上提供的资料,判断下列说法正确的是
A、锌为负极,Ag2O为 正极;
B、放电时正极附近溶液的PH值升高;
C、放电时负极附近溶液的PH值升高;
D、溶液中阴离子向正极方向移动,阳离子向负极方向移动。
AB 巩固练习再见!10.为下图所示装置中,a、b都是惰性电极,通电一段时间后,b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是
A.X是正极,Y是负极
B.X是负极,Y是正极
C.CuSO4溶液的PH值逐渐减小
D.CuSO4溶液的PH值不变
AC 练 习11、下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是
A.a电极是负极
B.b电极的电极反应为:4OH—-4e →2H2O+O2
C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D.氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电池内的发电装置
BD 12.一种新型的燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,其总反应为:2C2H6+7O2+8KOH==4K2CO3+10H2O,有关此电池的推断正确的是
A.负极反应为14H2O+7O2+28e-==28OH-
B.放电一段时间后,负极周围的pH减低
C.每消耗1molC2H6,则电路上转移的电子为14mol
D.放电过程中KOH的物质的量浓度不变
B C练 习课件28张PPT。第四章 电化学基础第四节 金属的电化学腐蚀与防护创设情景金属腐蚀
我国作为世界上钢铁产量最多的国家(2005年全国生产钢材37117.02万吨) ,每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一,因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%~4%;约合人民币:3000亿元( 2005年我国国内生产总值将达15万亿元) 。
根据各国调查结果,一般说来,金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。
另据国外统计,金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震(平均值)损失的总和,在这里还不包括由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。看后:你有何感想?金属腐蚀的主要害处,不仅在于金属本身的损失,更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。
腐蚀不仅造成经济损失,也经常对安全构成威胁。
国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故,如飞机因某一零部件破裂而坠毁;桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷;油管因穿孔或裂缝而漏油,引起着火爆炸;化工厂中储酸槽穿孔泄漏,造成重大环境污染;管道和设备跑、冒、滴、漏,破坏生产环境,有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏,更会危及工作人员和附近居民的生命安全。
面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实,大家有没有想过,铁怎么会被腐蚀?怎样防腐?问题讨论钢铁及其制品通常为含碳的铁合金,它们在什么条件下易生锈? 试设计实验来证明你的结论。活动探究钢铁及其制品等生锈的条件实验结论: 。问题讨论钢铁及其制品通常为含碳的铁合金,若在潮湿的环境里或湿度较大的环境里长期放置,常易生锈变红,原因是什么?向铁粉中加入少量的炭粉,混合均匀后,撒入内壁分别用氯化钠和稀醋酸润湿过的两支试管分别标记为a、b中,按图1-28装置好仪器。几分钟后,打开止水夹,观察、比较导管中水柱(在水中滴加几滴红墨水)的变化和试管中的现象。实验现象:装置a中的导管中水柱上升,装置b中的导管中水柱下降。思考:导管中的水柱变化说明什么问题?讨论,小结:装置a中的导管中水柱上升,说明大试管内气体压强减小, a装置中有气体参加反应。
装置b中的导管中水柱下降,说明大试管内气体生成。思考:向铁粉中加入炭粉的作用是什么?在a装置中铁、炭、氯化钠溶液及b装置中铁、炭、醋酸均构成原电池,能加快化学反应速率。请大家根据原电池原理,写出电极反应式及电池反应方程式。a装置中:负极: Fe - 2e- = Fe2+正极: O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-电池反应: 2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2分析:中性或酸性很弱或碱性条件下,易发生吸氧腐蚀。4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2Oa装置中:
进一步反应:正极: 2H++ 2e- =H2 ↑负极: Fe - 2e- = Fe2+b装置中:电池反应: Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑分析:当钢铁处于酸性气氛中时,易发生析氢腐蚀;析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀。结合课本P90-P91相关内容1、什么是金属腐蚀?有哪些类别?
2、化学腐蚀和哪些因素有关?
3、什么是电化学腐蚀?有哪些类别?分别发生哪些电极反应?知识总结金属阳离子失e-氧化反应3、金属腐蚀的类型化学腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀(常见普遍)一、金属腐蚀金属原子2、金属腐蚀的本质:1、金属腐蚀:是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。M – ne-→Mn+化学腐蚀与电化腐蚀的比较:金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金
跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生,电化腐蚀更普遍钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 · nH2O(铁锈)通常两种腐蚀同时存在,但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱或碱性。电极反应负极Fe(- )Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正极C(+)2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:Fe + 2H+ =
Fe2+ + H2 ↑2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系铁生锈除了必须有空气及水的参与外,还受其他一些因素的影响。请解释下列有关铁生锈现象的原因。1.相对于在内河行驶的轮船来说,海轮更容易被腐蚀。因为海水中含有较多的氯化钠等盐类,导电能力比内河的水更强,而在电解质溶液中,电化学腐蚀更容易进行。2. 1910年遗留在南极的食品罐头盒,其表面至今很少有铁锈出现。是由于南极的温度常年在0℃以下,说明在较高温度下,腐蚀更易进行。3.用于连接铜板的铁螺丝容易生锈。是由于铁与铜及空气中的水蒸汽构成了原电池,铁作原电池的负极,因此铁易被腐蚀而生锈。4.当化工厂派出的废气为酸性气体时,工厂附近的铁制品容易生锈。说明铁制品在酸性条件下比在中性条件下更容易被腐蚀。课堂练习1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:(1)若液面上升,则溶液呈 性,发生
腐蚀,电极反应式为:负极: ,
正极:若液面下降,则溶液呈 性,发生 腐蚀,电极反应式为:负极:
正极: 。(2)中性或碱性 吸氧Fe–2e-=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-酸性析氢Fe–2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑ 请大家根据铁生锈的原理,思考应采取什么措施防止铁生锈?请大家阅读课本P92-93原理 :形成原电池反应时,让被保护金属做正极,不反应,起到保护作用;而活泼金属反应受到腐蚀。1.牺牲阳极保护法二、金属的电化学保护 牺牲阳极的阴极保护法示意图2.外加电流法
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极,使被保护的金属作为阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。外加电流的阴极保护法示意图除此以外还有其它防护方法?金属防护的几种重要方法
①在金属表面覆盖保护层。
②改变金属内部的组织结构,制成合金。 ③电化学保护法,即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。 小结2、2000年5月,保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝:铜铸的牛首、猴首和虎首,普通铜器时间稍久容易出现铜绿,其主要成分是[Cu2(OH)2CO3]这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈,下列对起原因的分析,最可能的是
A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金;
B、环境污染日趋严重,它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去;
C、铜的金属活动性比氢小,因此不宜被氧化;
D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金;( D )课堂练习探究一:镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀?为什么?
探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应?如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象?3.下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2) (1)(3)(4)课堂练习