电解原理 电解就是将两根金属或碳棒(即电极)放在要分解的物质(电解质)中,然后接上电源,使电流通过液体。化合物的阳离子移到带负电的电极(阴极),阴离子移到带正电的电极(阳极),化合物分为二极。
电解过程 用电使化合物分解的过程就叫电解过程。
水(H
2O)被电解生成电解水。电流通过水(H
2O)时,氢气在阴极形成,氧气则在阳极形成。带正电荷的离子向阴极移动,溶于水中的矿物质钙、镁、钾、钠……带正电荷的离子,便在阴极形成,就是我们所喝的碱性水;而带负电的离子,在阴极生成。
电解水实验:
1.
实验装置图:2.
表达式:水
氢气+氧气
2H
2O
2H
2↑+O
2↑
3.
实验现象: (1)通电后两电极上都有气泡产生;
(2)与电源正极相连接的一端产生的气体比连接负极一端产生的气体少,
接负极一端玻璃管中气体的体积是接正极一端玻璃管内气体体积的2倍。
4.
产物检验 (1)正极一端的气体能使带火星的木条复燃,证明气体是氧气。
(2)负极一端的气体能燃烧,并看到微弱的淡蓝色火焰(或听到爆鸣声),
证明气体是氢气。
5.
实验结论: (1)水是由氢元素和氧元素组成的。
(2)1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成。
(3)化学变化中,分子可以再分,原子不可以再分。
6.
注意事项: (1)实验前在水中加入少量的氢氧化钠或者稀硫酸,可增强水的导电性,
加快反应速率。
(2)实验开始时产生的氧气和氢气的体积会小于1:2,是因为氢气难溶于水,
氧气不易溶于水,开始产生的氧气有一部分溶于水,实验时间越长,
其比值越接近1:2。
电解水记忆口诀:
水中通入直流电,正氧负氢会出现;氢二氧一体积比,任何时候都不变。
催化剂及催化作用的概念:
|
概念 |
催化剂 |
在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质。 |
催化作用 |
催化剂在化学反应中所起的作用 |
催化剂的特点:
催化剂概念的要点可概括为“一变”“二不变”。
(1)“一变”是指催化剂能改变其他物质的化学反应速率,这里“改变”包括加快和减慢,也就是说催化剂可以加快反应速率,也可以减慢反应速率。
(2)“二不变”指催化剂本身的化学性质不变。
易错点:①催化剂一般有选择性,即仅能对某一反应或某一类型的反应起催化作用。如二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂,但对其他的反应不一定是。
②对某些反应来说,催化剂也可能不止一种,如能催化过氧化氢分解的催化剂除二氧化锰外,还有硫酸铜溶液、红砖粉(主要成分为氧化铁)等。
③催化剂可以重复使用。
催化剂在化工生产中的作用: 催化剂在化工生产中有重要作用,人多数化工生产都有催化剂参与。例如,在石油炼制过程中,用高效催化剂生产汽油、煤油等;在汽车尾气处理,归用催化剂促进有害气体的转化;酿造工业和制药工业都要用酶作催化剂,某些酶制剂还是宝贵的药物。
概念: 在溶解过程中发生了两种变化,一种是溶质的分子(或离子)在水分子的作用下向水中扩散,这一过程吸收热量;另一种是扩散的溶质的分子(或离子)和水分子作用,生成水和分子(或水和离子),这一过程放出热量。
物质溶解过程中的两种变化:
扩散过程:溶质的分子(或离子)向水中扩散,是物理过程,吸收热量
水合过程:溶质的分子(或离子)和水分子作用,生成水合分子(或水合离子),是化学过程,放出热量
溶解过程中的温度变化: a.扩散过程中吸收的热量>水合过程中放出的热量,溶液温度降低,如:NH
4NO
3溶解于水。
b.扩散过程中吸收的热量<水合过程中放出的热摄,溶液温度升高,如:NaOH、浓硫酸溶解于水。
c.扩散过程中吸收的热量≈水合过程中放出的热量,溶液温度几乎不变,如:NaCl溶解于水。
常见冷冻混合物:
在生产、生活中常用冰作冷却剂,但冰只能提供 0℃左右的低温。一些医疗和研究单位常需要更低的温度,提供低温较方便的方法是用冷冻混合物。
下表是几种常见冷冻混合物的组成及所能达到的最低温度。
冷冰混合物的组成 |
最低温度 |
41gNH4NO3和100g冰 |
-17 |
19NH4Cl和100g冰 |
-16 |
23gNaCl和100g冰 |
-21 |
22gMgCl2和100g冰 |
-34 |
概念:
在一定温度下,某固态物质在100g溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量,叫做这种物质在这种溶剂里,该温度下的溶解度。
正确理解溶解度概念的要素: ①条件:在一定温度下,影响固体物质溶解度的内因是溶质和溶剂的性质,而外因就是温度。如果温度改变,则固体物质的溶解度也会改变,因此只有指明温度时,溶解度才有意义。
②标准:“在100g溶剂里”,需强调和注意的是:此处100g是溶剂的质量,而不是溶液的质量。
③状态:“达到饱和状态”,溶解度是衡址同一条件下某种物质溶解能力大小的标准,只有达到该条件下溶解的最大值,才可知其溶解度,因此必须要求“达到饱和状态”。
④单位:溶解度是所溶解的质量,常用单位为克(g)。
概念的理解:
①如果不指明溶剂,通常所说的溶解度是指固体物质在水中的溶解度。
②溶解度概念中的四个关键点:“一定温度,100g 溶剂、饱和状态、溶解的质量”是同时存在的,只有四个关键点都体现出来了,溶解度的概念和应用才是有意义的,否则没有意义,说法也是不正确的。
溶解度曲线:在平面直角坐标系里用横坐标表示温度,纵坐标表示溶解度,画出某物质的溶解度随温度变化的曲线,叫这种物质的溶解度曲线。
①表示意义
a.表示某物质在不同温度下的溶解度和溶解度随温度变化的情况;
b.溶解度曲线上的每一个点表示该溶质在某一温度下的溶解度;
c.两条曲线的交点表示这两种物质在某一相同温度下具有相同的溶解度;
d.曲线下方的点表示溶液是不饱和溶液;
e.在溶解度曲线上方靠近曲线的点表示过饱和溶液(一般物质在较高温度下制成饱和溶液,快速地降到室温,溶液中溶解的溶质的质量超过室温的溶解度,但尚未析出晶体时的溶液叫过饱和溶液)。
②溶解度曲线的变化规律
a.有些固体物质的溶解度受温度影响较大,表现在曲线“坡度”比较“陡”,如KNO
3;
b.少数固体物质的溶解度受温度的影响很小,表现在曲线“坡度”比较“平”,如NaCl 。
c.极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减小,表现在曲线“坡度”下降,如Ca(OH)
2 ③应用
a.根据溶解度曲线可以查出某物质在一定温度下的溶解度;
b.可以比较不同物质在同一温度下的溶解度大小;
c.可以知道某物质的溶解度随温度的变化情况;
d.可以选择对混合物进行分离或提纯的方法;
e.确定如何制得某温度时某物质的饱和溶液的方法等。
运用溶解度曲线判断混合物分离、提纯的方法:
根据溶解度曲线受温度变化的影响,通过改变温度或蒸发溶剂,使溶质结晶折出,从而达到混合物分离、提纯的目的。如KNO
3和NaCl的混合物的分离。 (KNO3,NaCl溶解度曲线如图)
(1)温度变化对物质溶解度影响较大,要提纯这类物质。可采用降温结晶法。
具体的步骤为:①配制高温时的饱和溶液,②降温,③过滤,④干燥。如KNO
3中混有少量的NaCl,提纯KNO
3可用此法。
(2)温度变化对物质溶解度影响较小,要提纯这类物质,可用蒸发溶剂法。
具体步骤为:①溶解,②蒸发溶剂,③趁热过滤,④干燥。如NaCl中混有少量KNO
3,要提纯NaCl,可配制溶液,然后蒸发溶剂,NaCl结晶析出,而KNO
3在较高温度下,还没有达到饱和,不会结晶,趁热过滤,可得到较纯净的NaCl。