影响化学反应速率的因素:
1.内因:参加反应的物质的结构及性质。
2.外因:主要是指浓度、温度、压强和催化剂,另外还有光、超声波、激光、搅拌、固体表面积、形成原电池等。
(1)浓度:其他条件相同时,增大反应物浓度,化学反应速率增大;减小反应物浓度,化学反应速率减小。在一定温度下,同体、纯液体的浓度视为定值,如C与CO2的反应、Na与H2O的反应中,C的量和Na、H2O 的量减少并不意味着其“浓度”减小,即不冈其量的增减而影响反应速率,但会因固体表面积的变化而改变反应速率。
(2)温度:其他条件相同时,升高温度,可以加快反应速率,实验测得,温度每升高10℃,化学反应速率通常增大到原来的2~4倍。
经验公式为
(3)压强:对于气体反应,当温度不变时,增大压强可以加快反应速率。对于气体反应体系,压强改变时有以下几种情况:
(4)催化剂:催化剂是能改变化学反应速率但在反应前后本身的质量和化学性质都不变的物质。对于某些化学反应,使用正催化剂能显著加快化学反应速率。
(5)其他因素:增大同体的表面积(如将块状改为粉末状),可增大反应速率;光照一般也可增大某些反应的速率;形成原电池可以加快反应速率;此外,超声波、放射线、电磁波等因素也能影响反应速率。
3.外因对化学反应速率影响的微观解释
盐类水解原理的应用:
(1)盐水解的规律:
①谁弱谁水解,谁强显谁性,越弱越水解,都弱都水解,无弱不水解
②多元弱酸根、正酸根离子比酸式酸根离子水解程度大得多,故可只考虑第一步水解
(2)具体分析一下几种情况:
①强碱弱酸的正盐:弱酸的阴离子发生水解,水解显碱性;如:Na
2CO
3、NaAc等
②强酸弱碱的正盐:弱碱的阳离子发生水解,水解显酸性;如:NH
4Cl、FeCl
3、CuCl
2等;
③强酸强碱的正盐,不发生水解;如:Na
2SO
4、NaCl、KNO
3等;
④弱酸弱碱的正盐:弱酸的阴离子和弱碱的阳离子都发生水解,溶液的酸碱性取决于弱酸和弱碱的相对强弱,谁强显谁性;
⑤强酸的酸式盐只电离不水解,溶液显酸性,如:NaHSO
4;而弱酸的酸式盐,既电离又水解,此时必须考虑其电离和水解程度的相对大小:若电离程度大于水解程度,则溶液显酸性,如:NaHSO
3、NaH
2PO
4;若水解程度大于电离程度,则溶液显碱性,如:NaHCO
3、NaHS、Na
2HPO
4等。
(3)几种盐溶液pH大小的比较强酸强碱盐pH=7、强碱弱酸盐pH>7、强酸弱碱盐pH<7
根据其相应的酸的酸性大小来比较,盐溶液对应的酸的酸性越强,其盐溶液的pH越小如:HClO酸性小于H
2CO
3,溶液pH NaClO>Na
2CO
3 酸式盐溶液酸碱性的判断:
酸式盐的水溶液显什么性,要看该盐的组成微粒。
1.强酸的酸式盐只电离,不水解,溶液一定显酸性。如溶液:
2.弱酸的酸式盐溶液的酸碱性,取决于酸式酸根离子的电离程度和水解程度的相对大小。
(1)若电离程度小于水解程度,溶液显碱性。例如溶液中:溶液显碱性。NaHS溶液、Na2HPO4溶液亦显碱性
(2)若电离程度大于水解程度,溶液显酸性。例如溶液中:溶液显酸性溶液亦显酸性。
盐溶液蒸干后所得物质的判断:
1.考虑盐是否分解。如加热蒸干溶液,因分解,所得固体应是
2.考虑氧化还原反应。如加热蒸干溶液,因易被氧化,所得固体应是
3.盐水解生成挥发性酸时,蒸干后一般得到弱碱,如蒸干溶液,得盐水解生成不挥发性酸时,蒸干后一般仍为原物质,如蒸干溶液,得
4.盐水解生成强碱时,蒸干后一般得到原物质,如蒸干溶液,得到等。
5.有时要多方面考虑,如加热蒸干溶液时,既要考虑水解,又要考虑的分解,所得固体为
电解池:
(1)电解:使电流通过电解质溶液且在阴、阳极两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
(2)装置:电解池(电解槽)
(3)特点:将电能转化为化学能。
形成条件:①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
(4)阴离子放电顺序:S
2->I
->Br
->Cl
->OH
->SO
42->NO
3->F
- 阳离子放电顺序:Ag
+>Hg
2+>Fe
3+>Cu
2+>H
+>Pb
2+>Sn
2+>Fe
2+>Zn
2+>Al
3+>Mg
2+>Na
+>Ca
2+>K
+
(5)电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H
2(消耗H
+),阳极上无O
2产生,电解后溶液pH值增大;
②若阴极上无H
2,阳极上产生O
2,则电解后溶液pH值减小;
③若阴极上有H
2,阳极上有O
2,且(相当于电解水),则有三种情况:
a如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;
b如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;
c如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;
④若阴极上无H
2,阳极上无O
2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl
2溶液(CuCl
2溶液由于Cu
2+水解显酸性),一旦CuCl
2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。
(6)电解反应类型:从参加反应的物质来分电解反应可分成五类:
①H
2O型:实质是电解水。如电解硝酸钠、氢氧化钠、硫酸等溶液。
②溶质型:溶质所电离出来的离子发生氧化还原,如电解氯化铜、溴化氢等溶液。
③硫酸铜溶液型:电解产物是金属、氧气与酸。如电解硫酸铜溶液生成单质铜、氧气和硫酸,电解硝酸银溶液时生成单质银、氧气和硝酸。
④氯化钠溶液型:电解产物是非金属单质、氢气与碱。如电解氯化钠溶液时生成氯气、氢气和氢氧化钠,电解溴化钾溶液时生成溴单质、氢气和氢氧化钾。
⑤电镀型:镀层金属作阳极,阳极反应是:M-ne
-=Mn
+,镀件作阴极,阴极反应是:Mn
++ne
-=M。(电解精炼与电镀,实质上是相同的)
原电池、电解池、电镀池的比较:
金属的腐蚀:
1.金属腐蚀的概念金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
2.金属腐蚀的实质金属原子(M)失去电子而被氧化的过程。
M-ne-==M n+
金属的电化学腐蚀:
不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。最普遍的钢铁腐蚀是:
负极:2Fe-4e-=2Fe2+
正极:O2+2H2O+4e-=4OH- (注:在少数情况下,若周围介质的酸性较强,正极的反应是:2H++2e-=H2↑)
金属的腐蚀以电化腐蚀为主.例如,钢铁生锈的主要过程为
(1)吸氧腐蚀:金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。
①发生条件:水膜的酸性很弱或呈中性
②反应本质:形成原电池
③铁为负极,(氧化反应);正极反应:(还原反应)
(2)析氢腐蚀:在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气,这种腐蚀叫做析氢腐蚀。
①发生条件:水膜的酸性较强
②反应本质:形成原电池
③铁为负极,(氧化反应);正极反应:(还原反应)
钢铁的电化学腐蚀的两种类型:
金属腐蚀快慢的判断:
金属腐蚀的快慢与下列两个因素有关:
(1)与构成原电池的材料有关,两极材料的活泼性差别越大,电动势越大,氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率就越快。
(2)与金属所接触的电解质溶液的性质有关,活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说,可用下列原则判断:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀>有防护措施的腐蚀
金属的化学腐蚀:
1、定义:金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2 等)或非电解质液体 (如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀
2、条件:金属跟氧化剂直接接触
3、现象:无电流产生
4、本质:金属被氧化而腐蚀
5、反应速率:v(电化学腐蚀)>v(化学腐蚀)
电化学防护:
(1)外加电流的阴极保护法。如把金属连接在电源的负极上,这样就能消除引起金属腐蚀的原电池反应。
(2)牺牲阳极的阴极保护法。如在金属上铆接比它更活泼的另一种金属,发生金属腐蚀时是较活泼的金属被腐蚀而金属本身受到保护。
金属的表面防护:
(1)改变金属的组成或结构。如在铁中加入一定比例的铬炼制的铬钢,具有很强的耐腐蚀性。既含铬又含镍的铬镍不锈钢,其耐腐蚀性更好。
(2)在金属表面覆盖一层保护膜,使金属与周围具有腐蚀性的气体或电解质溶液隔离,便可保护金属,防止金属腐蚀。如在金属表面喷漆、电镀或表面钝化等。