2、典型晶体的结构特征
(1)NaCl
属于离子晶体。晶胞中每个Na 周围吸引着6个Cl-,这些Cl-构成的几何图形是正八面体,每个Cl-周围吸引着6个Na ,Na 、Cl-个数比为1:1,每个Na 与12个Na 等距离相邻,每个氯化钠晶胞含有4个Na 和4个Cl-。
(2)CsCl
属于离子晶体。晶胞中每个Cl—(或Cs )周围与之最接近且距离相等的Cs (或Cl—)共有8个,这几个Cs (或Cl—)在空间构成的几何构型为立方体,在每个Cs 周围距离相等且最近的Cs 共有6个,这几个Cs 在空间构成的几何构型为正八面体,一个氯化铯晶胞含有1个Cs 和1个Cl—。
(3)金刚石(空间网状结构)
属于原子晶体。晶体中每个C原子和4个C原子形成4个共价键,成为正四面体结构,C原子与碳碳键个数比为1:2,最小环由6个C原子组成,每个C原子被12个最小环所共用;每个最小环含有1/2个C原子。
(4)SiO2
属于原子晶体。晶体中每个Si原子周围吸引着4个O原子,每个O原子周围吸引着2个Si原子,Si、O原子个数比为1:2,Si原子与Si—O键个数比为1:4,O原子与Si—O键个数比为1:2,最小环由12个原子组成。
(5)干冰
属于分子晶体。晶胞中每个CO2分子周围最近且等距离的CO2有12个。1个晶胞中含有4个CO2。
(6)石墨
属于过渡性晶体。是分层的平面网状结构,层内C原子以共价键与周围的3个C原子结合,层间为范德华力。晶体中每个C原子被3个六边形共用,平均每个环占有2个碳原子。晶体中碳原子数、碳环数和碳碳单键数之比为2:3。
(7)金属晶体
金属Po(钋)中金属原子堆积方式是简单立方堆积,原子的配位数为6,一个晶胞中含有1个原子。金属Na、K、Cr、Mo(钼)、W等中金属原子堆积方式是体心立方堆积,原子的配位数为8,一个晶胞中含有2个原子。金属Mg、Zn、Ti等中金属原子堆积方式是六方堆积,原子的配位数为12,一个晶胞中含有2个原子。金属Au、Ag、Cu、Al等中金属原子堆积方式是面心立方堆积,原子的配位数为12,一个晶胞中含有4个原子。
3、物质熔沸点高低的判断
(1)不同类晶体:一般情况下,原子晶体>离子晶体>分子晶体
(2)同种类型晶体:构成晶体质点间的作用力大,则熔沸点高,反之则小。
①离子晶体:结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶体中离子半径小(或阴、阳离子半径之和越小的),键能越强的,熔、沸点就越高。如NaCl、NaBr、Nal;NaCl、KCl、RbCl等的熔、沸点依次降低。离子所带电荷大的熔点较高。如:MgO熔点高于NaCl。
②分子晶体:在组成结构均相似的分子晶体中,式量大的,分子间作用力就大,熔点也高。如:F2、Cl2、Br2、I2和HCl、HBr、HI等均随式量增大。熔、沸点升高。但结构相似的分子晶体,有氢键存在熔、沸点较高。
③原子晶体:在原子晶体中,只要成键原子半径小,键能大的,熔点就高。如金刚石、金刚砂(碳化硅)、晶体硅的熔、沸点逐渐降低。
④金属晶体:在元素周期表中,主族数越大,金属原子半径越小,其熔、沸点也就越高。如ⅢA的Al,ⅡA的Mg,IA的Na,熔、沸点就依次降低。而在同一主族中,金属原子半径越小的,其熔沸点越高。
选修四
1、吸热反应与放热反应的区别
反应是吸热还是放热与反应的条件没有必然的联系,而决定于反应物和生成物具有的总能量(或焓)的相对大小。
2、常见的放热反应
①一切燃烧反应;
②活泼金属与酸或水的反应;
③酸碱中和反应;
④铝热反应;
⑤大多数化合反应(但有些化合反应是吸热反应,如:N2 O2=2NO,CO2 C=2CO等均为吸热反应)。
3、常见的吸热反应
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;
②大多数分解反应是吸热反应
③水解反应
1.根据热化学方程式计算
反应热与反应物各物质的物质的量成正比。
2.根据反应物和生成物的总能量计算
ΔH=E生成物-E反应物。
3.根据键能计算
ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和。
4.根据盖斯定律计算
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,而与反应的途径无关。即如果一个反应可以分步进行,则各分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。
5.根据物质燃烧放热数值计算:Q(放)=n(可燃物)×|ΔH|。
1、化学反应速率
化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度和生成物浓度的变化来表示
2、影响化学反应速率的因素
1)内因(主要因素)
反应物本身的性质。
2)外因:温度、浓度、压强、催化剂
1、化学平衡状态:一定条件(恒温、恒容或恒压)下的可逆反应里,正反应和逆反应的速率相等,反应混合物(包括反应物和生成物)中各组分的浓度保持不变的状态。
2、化学平衡状态的特征
3、判断化学平衡状态的依据
1.可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立,由原平衡状态向新化学平衡状态的转化过程,称为化学平衡的移动。
2、化学平衡移动与化学反应速率的关系
(1)v正>v逆:平衡向正反应方向移动。
(2)v正=v逆:反应达到平衡状态,不发生平衡移动。
(3)v正<v逆:平衡向逆反应方向移动。
3、“惰性气体”对化学平衡的影响
①恒温、恒容条件
原平衡体系体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动。
②恒温、恒压条件
原平衡体系容器容积增大,各反应气体的分压减小―→体系中各组分的浓度同倍数减小
4.勒夏特列原理
定义:如果改变影响平衡的一个条件(如C、P或T等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
原理适用的范围:已达平衡的体系、所有的平衡状态(如溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡等)和只限于改变影响平衡的一个条件。
勒夏特列原理中“减弱这种改变”的解释:外界条件改变使平衡发生移动的结果,是减弱对这种条件的改变,而不是抵消这种改变,也就是说:外界因素对平衡体系的影响占主要方面。
一、弱电解质的电离
1.电离平衡:
在一定的条件下,当电解质分子电离成离子的速率和离子结合成分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态 ,这叫电离平衡。
2.影响电离平衡的因素:
A、温度:电离一般吸热,升温有利于电离。
B、浓度:浓度越大,电离程度 越小 ;溶液稀释时,电离平衡向着电离的方向移动。
C、同离子效应:在弱电解质溶液里加入与弱电解质具有相同离子的电解质,会减弱电离。
D、其他外加试剂:加入能与弱电解质的电离产生的某种离子反应的物质时,有利于电离。
3、电离常数:
在一定条件下,弱电解质在达到电离平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积,跟溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数。叫做电离平衡常数,(一般用Ka表示酸,Kb表示碱。)
表示方法:ABA B- Ki=[ A ][B-]/[AB]
4.影响因素:
a、电离常数的大小主要由物质的本性决定。
b、电离常数受温度变化影响,不受浓度变化影响,在室温下一般变化不大。
c、同一温度下,不同弱酸,电离常数越大,其电离程度越大,酸性越强。如:H2SO3>H3PO4>HF>CH3COOH>H2CO3>H2S>HClO
二、水的电离
1. 水的离子积:KW= c[H ]·c[OH-]
25℃时,[H ]=[OH-]=10-7 mol/L ; KW= [H ]·[OH-] = 1*10-14
注意:KW只与温度有关,温度一定,则KW值一定,KW不仅适用于纯水,适用于任何溶液(酸、碱、盐)
2、影响水电离平衡的外界因素:
①酸、碱:抑制水的电离
②温度:促进水的电离(水的电离是 吸 热的)
③易水解的盐:促进水的电离
3、溶液的酸碱性和pH:
(1)pH=-lgc[H ]
(2)pH的测定方法:
酸碱指示剂—— 甲基橙 、石蕊 、酚酞 。
变色范围:甲基橙3.1~4.4(橙色) 石蕊5.0~8.0(紫色) 酚酞8.2~10.0(浅红色)
pH试纸—操作 玻璃棒蘸取未知液体在试纸上,然后与标准比色卡对比即可。
注意:①事先不能用水湿润PH试纸;②广泛pH试纸只能读取整数值或范围
三、混合液的pH值计算方法公式
1、强酸与强酸的混合:
(先求[H ]混:将两种酸中的H 离子物质的量相加除以总体积,再求其它) [H ]混=([H ]1V1 [H ]2V2)/(V1 V2)
2、强碱与强碱的混合:
(先求[OH-]混:将两种酸中的OH‑离子物质的量相加除以总体积,再求其它) [OH-]混=([OH-]1V1 [OH-]2V2)/(V1 V2) (注意:不能直接计算[H ]混)
3、强酸与强碱的混合:
(先据H OH-==H2O计算余下的H 或OH-,①H 有余,则用余下的H 数除以溶液总体积求[H ]混;OH-有余,则用余下的OH-数除以溶液总体积求[OH-]混,再求其它)
四、稀释过程溶液pH值的变化规律:
1、强酸溶液:稀释10n倍时,pH稀=pH原 n (但始终不能大于或等于7)
2、弱酸溶液:稀释10n倍时,pH稀〈pH原 n (但始终不能大于或等于7)
3、强碱溶液:稀释10n倍时,pH稀=pH原-n (但始终不能小于或等于7)
4、弱碱溶液:稀释10n倍时,pH稀〉pH原-n (但始终不能小于或等于7)
5、不论任何溶液,稀释时pH均是向7靠近(即向中性靠近);任何溶液无限稀释后pH均接近7。
6、稀释时,弱酸、弱碱和水解的盐溶液的pH变化得慢,强酸、强碱变化得快。
五、酸碱中和滴定:
1、中和滴定的原理
实质:H OH—=H2O 即酸能提供的H 和碱能提供的OH-物质的量相等。
2、中和滴定的操作过程:
准备:检漏、洗涤、润洗、装液、赶气泡、调液面。(洗涤:用洗液洗→检漏:滴定管是否漏水→用水洗→用标准液洗(或待测液洗)→装溶液→排气泡→调液面→记数据V(始)
3、酸碱中和滴定的误差分析
误差分析:利用n酸c酸V酸=n碱c碱V碱进行分析
式中:
n——酸或碱中氢原子或氢氧根离子数;
c——酸或碱的物质的量浓度;
V——酸或碱溶液的体积。当用酸去滴定碱确定碱的浓度时。
七、盐类的水解(只有可溶于水的盐才水解)
1、盐类水解:
在水溶液中盐电离出来的离子跟水电离出来的H 或OH-结合生成弱电解质的反应。
2、水解的实质:
水溶液中盐电离出来的离子跟水电离出来的H 或OH-结合,破坏水的电离,是平衡向右移动,促进水的电离。
3、盐类水解规律:
①有弱才水解,无弱不水解,越弱越水解;谁强显谁性,两弱都水解,同强显中性。
②多元弱酸根,浓度相同时正酸根比酸式酸根水解程度大,碱性更强。
4、盐类水解的特点:
(1)可逆(与中和反应互逆)
(2)程度小
(3)吸热
5、影响盐类水解的外界因素:
①温度:温度越 高 水解程度越大(水解吸热,越热越水解)
②浓度:浓度越小,水解程度越 大 (越稀越水解)
③酸碱:促进或抑制盐的水解(H 促进 阴离子 水解而 抑制 阳离子水解;OH-促进阳离子水解而抑制阴离子水解)
6、酸式盐溶液的酸碱性:
①只电离不水解:如HSO4- 显 酸 性
②电离程度>水解程度,显 酸 性 (如:HSO3-、H2PO4-)
③水解程度>电离程度,显 碱 性(如:HCO3-、HS-、HPO42-)
7、双水解反应:
(1)构成盐的阴阳离子均能发生水解的反应。双水解反应相互促进,水解程度较大,有的甚至水解完全。使得平衡向右移。
(2)常见的双水解反应完全的为:Fe3 、Al3 与AlO2-、CO32-(HCO3-)、S2-(HS-)、SO32-(HSO3-);S2-与NH4 ;CO32-(HCO3-)与NH4 其特点是相互水解成沉淀或气体。双水解完全的离子方程式配平依据是两边电荷平衡,如:2Al3 3S2- 6H2O == 2Al(OH)3↓ 3H2S↑
8、水解平衡常数(Kh)
对于强碱弱酸盐:Kh=Kw/Ka(Kw为该温度下水的离子积,Ka为该条件下该弱酸根形成的弱酸的电离平衡常数)
对于强酸弱碱盐:Kh=Kw/Kb(Kw为该温度下水的离子积,Kb为该条件下该弱碱根形成的弱碱的电离平衡常数)
八、溶液中微粒浓度的大小比较
基本原则:抓住溶液中微粒浓度必须满足的三种守恒关系:
①电荷守恒::任何溶液均显电 中 性,各阳离子浓度与其所带电荷数的乘积之和=各阴离子浓度与其所带电荷数的乘积之和
②物料守恒:(即原子个数守恒或质量守恒)
某原子的总量(或总浓度)=其以各种形式存在的所有微粒的量(或浓度)之和
③质子守恒:即水电离出的H 浓度与OH-浓度相等。
九、难溶电解质的溶解平衡
1、难溶电解质的溶解平衡的一些常见知识
(1)溶解度 小于 0.01g的电解质称难溶电解质。
(2)反应后离子浓度降至1*10-5以下的反应为完全反应。如酸碱中和时[H ]降至10-7mol/L<10-5mol/L,故为完全反应,用“=”,常见的难溶物在水中的离子浓度均远低于10-5mol/L,故均用“=”。
(3)难溶并非不溶,任何难溶物在水中均存在溶解平衡。
2、溶解平衡方程式的书写
意在沉淀后用(s)标明状态,并用“⇌”。如:Ag2S(s)⇌ 2Ag (aq) S2-(aq)
3、沉淀生成的三种主要方式
(1)加沉淀剂法:Ksp越小(即沉淀越难溶),沉淀越完全;沉淀剂过量能使沉淀更完全。
(2)调pH值除某些易水解的金属阳离子:如加MgO除去MgCl2溶液中FeCl3。
(3)氧化还原沉淀法:
4、沉淀的溶解:
沉淀的溶解就是使溶解平衡正向移动。常采用的方法有:①酸碱;②氧化还原;③沉淀转化。
5、沉淀的转化:
溶解度大的生成溶解度小的,溶解度小的生成溶解度更小的。
如:AgNO3→AgCl(白色沉淀)→ AgBr(淡黄色)→AgI (黄色)→ Ag2S(黑色)
6、溶度积(Ksp)
1)、定义:在一定条件下,难溶电解质电解质溶解成离子的速率等于离子重新结合成沉淀的速率,溶液中各离子的浓度保持不变的状态。
2)、表达式:AmBn(s) mAn (aq) nBm-(aq)
Ksp= [c(An )]m •[c(Bm-)]n
3)、影响因素:
外因:①浓度:加水,平衡向溶解方向移动。
②温度:升温,多数平衡向溶解方向移动。
一、原电池的工作原理及应用
1.概念和反应本质
原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。
2.原电池的构成条件
(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液中。
二、电解的原理
1.电解和电解池
(1)电解:在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
(2)电解池:电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的构成
①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融电解质)。
③形成闭合回路。
2.电解池的工作原理
(1)电极名称及电极反应式(电解CuCl2溶液为例)
总反应式:
(2)电子和离子的移动方向
①电子:从电源负极流出后,流向电解池阴极;从电解池的阳极流出后流向电源的正极。
②离子:阳离子移向电解池的阴极,阴离子移向电解池的阳极。
3.阴阳两极上放电顺序
(1)阴极:(与电极材料无关)。氧化性强的先放电,放电顺序:
(2)阳极:若是活性电极作阳极,则活性电极首先失电子,发生氧化反应。
若是惰性电极作阳极,放电顺序为
三、化学电源
(1)碱性锌锰干电池——一次电池
正极反应:2MnO2 2H2O 2e-===2MnOOH 2OH-;
负极反应:Zn 2OH--2e-===Zn(OH)2;
总反应:Zn 2MnO2 2H2O===2MnOOH Zn(OH)2。
(2)锌银电池——一次电池
负极反应:Zn 2OH--2e-===Zn(OH)2;
正极反应:Ag2O H2O 2e-===2Ag 2OH-;
总反应:Zn Ag2O H2O===Zn(OH)2 2Ag。
(3)二次电池(可充电电池)
铅蓄电池是最常见的二次电池,负极材料是Pb,正极材料是PbO2。
①放电时的反应
a.负极反应:Pb SO42--2e-===PbSO4;
b.正极反应:PbO2 4H SO42- 2e-===PbSO4 2H2O;
c.总反应:Pb PbO2 2H2SO4===2PbSO4 2H2O。
②充电时的反应
a.阴极反应:PbSO4 2e-===Pb SO42-;
b.阳极反应:PbSO4 2H2O-2e-===PbO2 4H SO42-;
c.总反应:2PbSO4 2H2O电解=====Pb PbO2 2H2SO4。
四、电解原理的应用
1.氯碱工业
(1)电极反应
阳极反应式:2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式:2H 2e-===H2↑(还原反应)
(2)总反应方程式
2NaCl 2H2O2NaOH H2↑ Cl2↑
(3)氯碱工业生产流程图
2.电镀