2022年高中化学知识点—化学反应及其能量变化 .pdf

高中化学知识点化学反应及其能量变化1氧化还原反应氧化还原反应有电子转移(包括电子的得失和共用电子对的偏移)或有元素化合价升降的反应如2Na+ C122NaCl(有电子得失 )、H2+ C122HCl( 有电子对偏移)等反应均属氧化还原反应。氧化还原反应的本质是电子转移 (电子得失或电子对偏移)。氧化还原反应的特征在反应前后有元素的化合价发生变化根据氧化还原反应的反应特征可判断一个反应是否为氧化还原反应某一化学反应中有元素的化合价发生变化，则该反应为氧化还原反应，否则为非氧化还原反应。氧化剂与还原剂 概 念含义概念含义氧化剂反应后所含元素化合价降低的反应物还原剂反应后所含元素化合价升高的反应物被氧化还原剂在反应时化合价升高的过程被还原氧化剂在反应时化合价降低的过程氧化性氧化剂具有的夺电子的能力还原性还原剂具有的失电子的能力氧化反应元素在反应过程中化合价升高的反应还原反应元素在反应过程中化合价降低的反应氧化产物还原剂在反应时化合价升高后得到的产物还原产物氧化剂在反应时化合价降低后得到的产物氧化剂与还原剂的相互关系重要的氧化剂和还原剂：(1)所含元素的化合价处在最高价的物质只能得到电子，只具有氧化性，只能作氧化剂(注：不一定是强氧化剂)。重要的氧化剂有：活泼非金属单质，如X2(卤素单质 )、O2、 O3等。所含元素处于高价或较高价时的氧化物，如MnO2、NO2、PbO2等。所含元素处于高价时的含氧酸，如浓 H2SO4、 HNO3等所含元素处于高价时的盐，如 KMnO4、 KClO3、 K2Cr2O7等金属阳离子等，如Fe3、Cu2、Ag、H等过氧化物，如Na2O2、 H2O2等特殊物质，如HClO 也具有强氧化性(2)所含元素的化合价处在最低价的物质只能失去电子，只具有还原性，只能作还原剂(注：不一定是强还原剂)重要的还原剂有：活泼金属单质，如Na、K、Ca、Mg 、Al 、Fe 等某些非金属单质，如C、H2、Si 等所含元素处于低价或较低价时的氧化物，如CO、SO2等所含元素处于低价或较低价时的化合物，如含有2S、4S、1I、1Br、2Fe的化合物 H2S、Na2S、H2SO3、Na2SO3、HI 、HBr 、FeSO4、NH3等(3)当所含元素处于中间价态时的物质，既有氧化性又有还原性，如H2O2、SO2、Fe2等(4)当一种物质中既含有高价态元素又含有低价态元素时，该物质既有氧化性又有还原性例如，盐酸(HCl) 与 Zn 反应时作氧化剂，而浓盐酸与MnO2共热反应时，则作还原剂氧化还原反应的分类 (1)不同反应物间的氧化还原反应不同元素间的氧化还原反应例如： MnO2+ 4HCl( 浓) MnCl2+ C12 + 2H2O 绝大多数氧化还原反应属于这一类同种元素间的氧化还原反应例如： 2H2S+ SO23S+ 2H2O KClO3+ 6HCl( 浓) KCl+ 3C12+ 3H2O 在这类反应中，所得氧化产物和还原产物是同一物质，这类氧化还原反应又叫归中反应(2)同一反应物的氧化还原反应同一反应物中，不同元素间的氧化还原反应例如：2KClO32KCl+ 3O2同一反应物中， 同种元素不同价态间的氧化还原反应例如：NH4NO3N2O+ 2H2O 同一反应物中，同种元素同一价态间的氧化还原反应例如：C12+ 2NaOH NaCl+ NaClO+ H2O 3NO2+ H2O2HNO3+ NO 在这类反应中，某一元素的化合价有一部分升高了，另一部分则降低了这类氧化还原反应又叫歧化反应氧化还原反应与四种基本反应类型的关系如右图所示由图可知：置换反应都是氧化还原反应；复分解反应都不是氧化还原反应，化合反应、分解反应不一定是氧化还原反应精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页氧化还原反应中电子转移的方向、数目的表示方法 (1)单线桥法表示在反应过程中反应物里元素原子间电子转移的数目和方向用带箭头的连线从化合价升高的元素开始，指向化合价降低的元素，再在连线上方标出电子转移的数目在单线桥法中，箭头的指向已经表明了电子转移的方向，因此不能再在线桥上写“得”、 “失”字样(2)双线桥法表示在反应物与生成物里，同一元素原子在反应前后电子转移的数目和方向在氧化剂与还原产物、还原剂与氧化产物之间分别用带箭头的连线从反应前的有关元素指向反应后的该种元素，并在两条线的上、下方分别写出“得”、 “失”电子及数目例如：氧化还原反应的有关规律 (1)氧化性、还原性强弱判断的一般规律氧化性、还原性的强弱取决于得失电子的难易；而与得失电子数的多少无关金属活动性顺序表金属的活动性越强，金属单质(原子 )的还原性也越强，而其离子的氧化性越弱如还原性：MgFeCuAg ；氧化性： AgCu2Fe2Mg2同种元素的不同价态特殊情况；氯的含氧酸的氧化性顺序为：HClOHClO3HClO4氧化还原反应进行的方向一般而言，氧化还原反应总是朝着强氧化性物质与强还原性物质反应生成弱氧化性物质与弱还原性物质的方向进行在一个给出的氧化还原反应方程式中，氧化剂和氧化产物都有氧化性，还原剂和还原产物都有还原性，其氧化性、还原性的强弱关系为：氧化性：氧化剂氧化产物；还原性：还原剂还原产物反之，根据给出的物质的氧化性、还原性的强弱，可以判断某氧化还原反应能否自动进行反应条件的难易不同的氧化剂(还原剂 )与同一还原剂(氧化剂 )反应时，反应越易进行，则对应的氧化剂(还原剂 )的氧化性 (还原性 )越强，反之越弱浓度同一种氧化剂(或还原剂 )，其浓度越大，氧化性(或还原性 )就越强H浓度对于在溶液中进行的氧化还原反应，若氧化剂为含氧酸或含氧酸盐，则溶液中H浓度越大，其氧化性就越强(2)氧化还原反应中元素化合价的规律一种元素具有多种价态时，处于最高价态时只具有氧化性，处于最低价态时只具有还原性，而处于中间价态时则既有氧化性又具有还原性但须注意，若一种化合物中同时含最高价态元素和最低价态元素时，则该化合物兼有氧化性和还原性，如HCl 价态不相交规律同种元素不同价态间相互反应生成两种价态不同的产物时，化合价升高与化合价降低的值不相交，即高价态降低后的值一定不低于低价态升高后的值，也可归纳为“价态变化只靠拢、不相交”所以，同种元素的相邻价态间不能发生氧化还原反应；同种元素间隔中间价态，发生归中反应(3)氧化还原反应中的优先规律：当一种氧化剂(还原剂 )同时与多种还原剂(氧化剂 )相遇时，该氧化剂(还原剂 )首先与还原性 (氧化性 )最强的物质发生反应，而只有当还原性(氧化性 )最强的物质反应完后，才依次是还原性(氧化性 )较弱的物质发生反应(4)电子守恒规律在任何氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数(即氧化剂化合价升高的总数等于还原剂化合价降低的总数)这一点也是氧化还原反应配平的基础。2离子反应离子反应 有离子参加或有离子生成的反应，都称为离子反应离子反应的本质、类型和发生的条件：(1)离子反应的本质：反应物中某种离子的浓度减小(2)离子反应的主要类型及其发生的条件：离子互换 (复分解 )反应具备下列条件之一就可以使反应朝着离子浓度减小的方向进行，即离子反应就会发生a生成难溶于水的物质如：Cu2+ 2OHCu(OH)2注意： 当有关离子浓度足够大时，生成微溶物的离子反应也能发生如：2Ag+ SO42Ag2SO4Ca2+ 2OHCa(OH)2或者由微溶物生成难溶物的反应也能生成如当石灰乳与Na2CO3溶液混合时，发生反应：Ca(OH)2 + CO32CaCO3+ 2OHb生成难电离的物质(即弱电解质 )如： H+ OHH2O H+ CH3COO CH3COOH c生成挥发性物质(即气体 )如： CO32+ 2HCO2+ H2O NH4+ OHNH3+ H2O 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页离子间的氧化还原反应由强氧化剂与强还原剂反应，生成弱氧化剂和弱还原剂，即反应朝着氧化性、还原性减弱的方向进行例如：Fe + Cu2Fe2+ Cu Cl2 + 2Br2C1+ Br22MnO4+ 16H+ 10C12Mn2+ 5C12+ 8H2O 书写离子方程式时应注意的问题：(1)电解质在非电离条件下(不是在水溶液中或熔融状态)，虽然也有离子参加反应，但不能写成离子方程式，因为此时这些离子并没有发生电离如NH4Cl 固体与 Ca(OH)2固体混合加热制取氨气的反应、浓H2SO4与固体 (如 NaCl、Cu 等)的反应等，都不能写成离子方程式相反，在某些化学方程式中，虽然其反应物不是电解质或强电解质，没有大量离子参加反应，但反应后产生了大量离子，因此，仍可写成离子方程式如Na、Na2O、Na2O2、SO3、Cl2等与 H2O的反应(2)多元弱酸的酸式盐，若易溶于水， 则成盐的阳离子和酸根离子可拆开写成离子的形式，而酸根中的H与正盐阴离子不能拆开写例如NaHS、Ca(HCO3)2等，只能分别写成Na、HS和 Ca2、HCO3等酸式酸根的形式(3)对于微溶于水的物质，要分为两种情况来处理：当作反应物时？，微溶物要保留化学式的形式，不能拆开当作反应物时，若为澄清的稀溶液，应改写为离子形式，如澄清石灰水等；若为浊液或固体，要保留化学式的形式而不能拆开，如石灰乳、熟石灰等(4)若反应物之间由于物质的量之比不同而发生不同的反应，即反应物之间可发生不止一个反应时，要考虑反应物之间物质的量之比不同，相应的离子方程式也不同例如，向NaOH 溶液中不断通入CO2气体至过量，有关反应的离子方程式依次为：CO2+ 2OHCO32+ H2O（CO2适量）CO2+ OHHCO3（CO2足量）在溶液中离子能否大量共存的判断方法：几种离子在溶液中能否大量共存，实质上就是看它们之间是否发生反应若离子间不发生反应，就能大量共存；否则就不能大量共存离子间若发生下列反应之一，就不能大量共存(1)生成难溶物或微溶物如Ca2与 CO32、 SO42、OH；Ag与 C1、 Br、I、 SO32，等等(2)生成气体如NH4与 OH； H与 HCO3、CO32、S2、HS、SO32、HSO3等(3)生成难电离物质(弱酸、弱碱、水)如 H与 C1O、F、CH3COO生成弱酸； OH与 NH4、A13、Fe3、Fe2、Cu2等生成弱碱；H与 OH生成 H2O(4)发生氧化还原反应具有氧化性的离子(如 MnO4、ClO、Fe3等)与具有还原性的离子( 如 S2、I、SO32、Fe2等)不能共存应注意的是，有些离子在碱性或中性溶液中可大量共存，但在酸性条件下则不能大量共存，如SO32与S2，NO3与 I、 S2、SO32、Fe2等*(5)形成配合物如Fe3与 SCN因反应生成Fe(SCN)3而不能大量共存*(6)弱酸根阴离子与弱碱阳离子因易发生双水解反应而不能大量共存，例如Al3与 HCO3、CO32、 A1O2等说明：在涉及判断离子在溶液中能否大量共存的问题时，要注意题目中附加的限定性条件：无色透明的溶液中，不能存在有色离子，如Cu2(蓝色 )、Fe3(黄色 )、Fe2(浅绿色 )、MnO4(紫色 )在强酸性溶液中，与 H起反应的离子不能大量共存在强碱性溶液中，与 OH起反应的离子不能大量共存电解质与非电解质 (1)电解质：在水溶液里或者熔融状态下能够导电的化合物叫电解质电解质不一定能导电，而只有在溶于水或熔融状态时电离出自由移动的离子后才能导电(因此，电解质导电的原因是存在自由移动的离子)能导电的不一定是电解质，如金属、石墨等单质(2)非电解质：在水溶液里和熔融状态下都不能导电的化合物因为非电解质归属于化合物，故如C12等不导电的单质不属于非电解质(3)电解质与非电解质的比较电解质非电解质区别能否导电溶于水后或熔融状态时能导电不能导电能否电离溶于水或受热熔化时能电离产生自由移动的离子不能电离，因此没有自由移动的离子存在所属物质酸、碱、盐等蔗糖、酒精等大部分有机物，气体化合物如NH3、SO2等联系都属于化合物说明某些气体化合物的水溶液虽然能导电，但其原因并非该物质本身电离生成了自由移动的离子，因此这些气体化合物属于非电解质例如；氨气能溶于水，但NH3是非电解质氨水能导电是因为NH3与 H2O 反应生成了能电离出NH4和 OH的 NH3H2O 的缘故，所以NH3H2O 才是电解质强电解质与弱电解质 (1)强电解质：溶于水后全部电离成离子的电解质(2)弱电解质：溶于水后只有一部分分子能电离成离子的电解质精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页(3)强电解质与弱电解质的比较强电解质弱电解质代表物质强酸：如H2SO4、HNO3、HCl 等强碱：如KOH 、NaOH、Ba(OH)2等盐：绝大多数可溶、难溶性盐，如NaCl、CaCO3等H2O弱酸：如CH3COOH 、HF、HClO 、H2CO3等弱碱： NH3H2O、A1(OH)3、Fe(OH)3等电离情况完全电离，不存在电离平衡(电离不可逆 )电离方程式用“”表示如： HNO3H+ NO3不完全电离 (部分电离 )，存在电离平衡电离方程式用“”表示如： CH3COOHCH3COO+ H十水溶液中存在的微粒水合离子 (离子 )和 H2O 分子大部分以电解质分子的形式存在，只有少量电离出来的离子离子方程式的书写情况拆开为离子 (特殊：难溶性盐仍以化学式表示) 全部用化学式表示注意 : (1)在含有阴、阳离子的固态强电解质中，虽然有阴、阳离子存在，但这些离子不能自由移动，因此不导电如氯化钠固体不导电(2)电解质溶液导电能力的强弱取决于溶液中自由移动离子浓度的大小(注意：不是取决于自由移动离子数目的多少) 溶液中离子浓度大，溶液的导电性就强；反之，溶液的导电性就弱因此，强电解质溶液的导电能力不一定比弱电解质溶液的导电能力强但在相同条件(相同浓度、相同温度)下，强电解质溶液的导电能力比弱电解质的导电能力强离子方程式 用实际参加反应的离子符号来表示离子反应的式子所谓实际参加反应的离子，即是在反应前后数目发生变化的离子离子方程式不仅表示一定物质间的某个反应，而且可以表示所有同一类型的离子反应如：H+ OHH2O 可以表示强酸与强碱反应生成可溶性盐的中和反应离子方程式的书写步骤 (1)“写”：写出完整的化学方程式(2)“拆”：将化学方程式中易溶于水、易电离的物质(强酸、强碱、可溶性盐)拆开改写为离子形式；而难溶于水的物质(难溶性盐、难溶性碱)、难电离的物质(水、弱酸、弱碱)、氧化物、气体等仍用化学式表示(3)“删”：将方程式两边相同的离子(包括个数 )删去，并使各微粒符号前保持最简单的整数比(4)“查”：检查方程式中各元素的原子个数和电荷总数是否左右相等复分解反应类型离子反应发生的条件 复分解反应总是朝着溶液中自由移动的离子数目减少的方向进行具体表现为：(1)生成难溶于水的物质如：Ba2+ SO42BaSO4(2)生成难电离的物质(水、弱酸、弱碱)如 H+ OHH2O (3)生成气体如：CO32+ 2HCO2+ H2O 3化学反应中的能量变化放热反应 放出热量的化学反应在放热反应中，反应物的总能量大于生成物的总能量：反应物的总能量生成物的总能量+ 热量 + 其他形式的能量放热反应可以看成是“贮存”在反应物内部的能量转化并释放为热能及其他形式的能量的反应过程吸热反应 吸收热量的化学反应在吸热反应中，反应物的总能量小于生成物的总能量：生成物的总能量反应物的总能量+ 热量 + 其他形式的能量吸热反应也可以看成是热能及其他形式的能量转化并“贮存”为生成物内部能量的反应过程* 反应热 (1)反应热的概念： 在化学反应过程中， 放出或吸收的热量， 统称为反应热 反应热用符号H 表示，单位一般采用kJ mol1(2)反应热与反应物、生成物的键能关系：H生成物键能的总和反应物键能的总和(3)放热反应与吸热反应的比较反应热放热反应吸热反应含义反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时放出热量反应物所具有的总能量小于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时吸收热量反应本身的能量变化反应放出热量后使反应本身的能量降低反应吸收热量后使反应本身的能量升高表示符号或 H值“”H0 “+” H0 说明：放热反应和吸热反应过程中的能量变化示意图如图312 所示精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页热化学方程式 (1)热化学方程式的概念：表明反应所放出或吸收热量的化学方程式，叫做热化学方程式(2)书写热化学方程式时应注意的问题：需注明反应的温度和压强因为反应的温度和压强不同时，其H 也不同若不注明时，则是指在101kPa 和 25时的数据反应物、生成物的聚集状态要注明同一化学反应，若物质的聚集状态不同，则反应热就不同例如：H2(g) + 1/2O2(g)H2O(g) H 241.8kJmol1H2(g) + 1/2O2(g)H2O(l) H 285.8kJmol1比较上述两个反应可知，由H2与 O2反应生成1 mol H2O(l) 比生成 1 mol H2O(g)多放出 44 kJmol1的热量反应热写在化学方程式的右边放热时H 用“”，吸热时 H 用“”例如：H2(g) + 1/2O2(g)H2O(g) 241.8kJmol1热化学方程式中各物质前的化学计量数不表示分子个数，而只表示物质的量(mol)，因此，它可用分数表示对于相同物质的反应，当化学计量数不同时，其H 也不同例如：2H2(g) + O2(g)2H2O(g) Hl 483.6 kJmol1H2(g) + 1/2O2(g)H2O(g) H2 241.8kJmol1显然， Hl2H2* 盖斯定律 对于任何一个化学反应，不管是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的也就是说，化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物 )和终态 (各生成物 )有关，而与具体反应进行的途径无关如果一个反应可以分几步进行，则各步反应的反应热之和与该反应一步完成时的反应热是相同的*4燃烧热和中和热燃烧热中和热定义在 101 kPa 时，1 mol 物质完全燃烧生成稳定的氧化物所放出热量在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1 mol H2O 时所放出的热量热化学方程式中的表示形式以燃烧 1mol 物质为标准来配平其余物质的化学计量数物质的化学计量数平其余物质的化学计量数注意点“完全燃烧”包含两个方面的意思：燃烧的物质全部燃烧完；生成稳定氧化物，如 C 完全燃烧生成CO2，S 完全燃烧生成SO2；等等当强酸与强碱在稀溶液中发生中和反应时，1 molH与 1 molOH发生反应生成1 molH2O，都放出573kJ 的热量即：H(aq) + OH(aq)H2O(1) H 57.3 kJmol1说明利用燃烧热可以计算物质在燃烧过程中所放出的热量当强酸与弱碱或弱酸与强碱或弱酸与弱碱发生中和反应时，因生成的盐会发生水解而吸热，故此时中和热要小于57.3 kJmol1精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页