蘇教版高中化學(xué)必修二知識(shí)點(diǎn)

專(zhuān)題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第一單元化學(xué)反應(yīng)的速率與反應(yīng)限度

一、化學(xué)反應(yīng)的速率

1、化學(xué)反應(yīng)速率的定義：化學(xué)反應(yīng)速率就是化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢程度，是平均反應(yīng)

速率，在容積不變的反應(yīng)容器中，通常用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度

的增加量（均取正值）來(lái)表示。

2、化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算公式：v=Xc/Z

3、化學(xué)反應(yīng)速率單位：因?yàn)楸硎镜氖俏镔|(zhì)的量濃度的變化量，等于物質(zhì)的量的

變化量除以溶液體積，單位是表示時(shí)間變化量，單位是s或min,所以

化學(xué)反應(yīng)速率v的單位是mol.1_—‘?mirf'或mol.L—Js-'。

4、使用化學(xué)反應(yīng)速率的注意事項(xiàng)

①因?yàn)樵诨瘜W(xué)反應(yīng)中，氣體由于擴(kuò)散的特點(diǎn)，會(huì)均勻分布在整個(gè)空間內(nèi)，由此會(huì)產(chǎn)生

“濃度”；當(dāng)反應(yīng)物為她液體和她固體時(shí)，由于純液體和純固體不具備氣體擴(kuò)散的這個(gè)特

點(diǎn)，在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的狀態(tài)不變，所以沒(méi)有“濃度”；固體不管怎么混合,也不能構(gòu)成均

一的分散系，所以沒(méi)有''濃度”；如果兩種或兩種以上的液體混合，則變成溶液,具有了“濃

度”，就可以計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。所以在化學(xué)反應(yīng)時(shí)若是溶液或氣體時(shí)，就可以計(jì)算化學(xué)

反應(yīng)速率；若為純固體或純液體就不能計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率。②因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)速率是瞬時(shí)

的，和反應(yīng)物濃度，壓力，溫度等有關(guān)，化學(xué)反應(yīng)需要需要一定的時(shí)間，每個(gè)時(shí)間的反應(yīng)物

濃度和溫度不同，化學(xué)反應(yīng)速率在每個(gè)時(shí)間是隨時(shí)變化的，所以在做計(jì)算題時(shí)，化學(xué)反

應(yīng)速率是指一段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是瞬時(shí)速率。

③反應(yīng)物和生成物化學(xué)反應(yīng)速率之比=化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。原因是：物質(zhì)的

量之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，溶液總體積和反應(yīng)時(shí)間相同。

④化學(xué)反應(yīng)速率變化量之比=化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

二、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素:

1、內(nèi)因：由參加反應(yīng)的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)決定的（主要因素）?；蛘哒f(shuō)，化學(xué)反應(yīng)

速率主要由化學(xué)鍵的強(qiáng)弱決定。

化學(xué)鍵的強(qiáng)弱與化學(xué)反應(yīng)速率的關(guān)系。例如:在相同條件下，氧氣與氫氣在暗處就能

發(fā)生爆炸（反應(yīng)速率非常大）；氯氣與氫氣在光照條件下會(huì)發(fā)生爆炸（反應(yīng)速率大）；澳氣與

氫氣在加熱條件下才能反應(yīng)（反應(yīng)速率較大）；碘蒸氣與氫氣在較高溫度時(shí)才能發(fā)生反應(yīng)，

同時(shí)生成的碘化氫又容易分解（反應(yīng)速率較?。﹐這與反應(yīng)物X-X鍵及生成物H-X鍵的相

對(duì)強(qiáng)度大小密切相關(guān)。

2、外因：①溫度：升高溫度，增大速率；②催化劑：一般加快反應(yīng)速率（正催化劑）；

③反應(yīng)物濃度：增加反應(yīng)物的濃度，增大速率（溶液或氣體才有濃度可言）；④壓強(qiáng)：增

大壓強(qiáng)，增大速率（適用于有氣體參加的反應(yīng)）；⑤其它因素：如光（射線）、固體的表

面積（顆粒大?。?、反應(yīng)物的狀態(tài)（溶劑）、原電池等也會(huì)改變化學(xué)反應(yīng)速率。詳細(xì)解釋

如下：

①溫度：只要升高溫度，反應(yīng)物分子獲得能量，使一部分原來(lái)能量較低分子變成活

化分子，增加了活化分子的百分?jǐn)?shù)，使得有效碰撞次數(shù)增多，故反應(yīng)速率加大（主要原因）；

當(dāng)然，由于溫度升高，使分子運(yùn)動(dòng)速率加快，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物分子碰撞次數(shù)增多反應(yīng)

也會(huì)相應(yīng)加快（次要原因）。

②催化劑：使用正催化劑能夠降低反應(yīng)所需的能量，使更多的反應(yīng)物分子成為活化

分子，大大提高了單位體積內(nèi)反應(yīng)物分子的百分?jǐn)?shù)，從而成千上萬(wàn)倍地增大了反應(yīng)物速

率.負(fù)催化劑則反之。催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，卻改不了化學(xué)反應(yīng)平衡。

③反應(yīng)物濃度：當(dāng)其它條件一致下，增加反應(yīng)物濃度就增加了單位體積的活化分子

的數(shù)目，從而增加有效碰撞，反應(yīng)速率增加，但活化分子百分?jǐn)?shù)是不變的。

④壓強(qiáng)：對(duì)于有氣體參與的化學(xué)反應(yīng)，其他條件不變時(shí)（除體積），增大壓強(qiáng)，即體

積減小，反應(yīng)物濃度增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，單位時(shí)間內(nèi)有效碰撞次數(shù)增多，

反應(yīng)速率加快;反之則減小。

若體積不變，加壓（加入不參加此化學(xué)反應(yīng)的氣體，氣體壓強(qiáng)跟氣體質(zhì)量成正比）反

應(yīng)速率就不變，原因是：因?yàn)闈舛炔蛔?，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)就不變；

但在體積不變的情況下，加入反應(yīng)物，同樣是加壓，增加反應(yīng)物濃度，速率也會(huì)增

加。

若體積可變，恒壓（加入不參加此化學(xué)反應(yīng)的氣體）反應(yīng)速率就減小。因?yàn)轶w積增大,

反應(yīng)物的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)物的濃度減小，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)就減小。

⑤溶劑：溶劑對(duì)反應(yīng)速率的影響是一個(gè)極其復(fù)雜的問(wèn)題，一般說(shuō)來(lái)：

A、溶劑的介電常數(shù)對(duì)于有離子參加的反應(yīng)有影響。因?yàn)槿軇┑慕殡姵?shù)越大，離

子間的引力越弱，所以介電常數(shù)比較大的溶劑常不利與離子間的化合反應(yīng)。

B、溶劑的極性對(duì)反應(yīng)速率的影響。如果生成物的極性比反應(yīng)物大，則在極性溶劑

中反應(yīng)速率比較大;反之，如反應(yīng)物的極性比生成物大，則在極性溶劑中的反應(yīng)速率必變

小。

C、溶劑化的影響，一般說(shuō)來(lái)。作用物與生成物在溶液中都能或多或少的形成溶劑化

物。這些溶劑化物若與任一種反應(yīng)分子生成不穩(wěn)定的中間化合物而使活化能降低，則可

以使反應(yīng)速率加快。如果溶劑分子與作用物生成比較穩(wěn)定的化合物，則一般常能使活化

能增高，而減慢反應(yīng)速率。如果活化絡(luò)合物溶劑化后的能量降低，因而降低了活化能，

就會(huì)使反應(yīng)速率加快。

D、離子強(qiáng)度的影響（也稱(chēng)為原鹽效應(yīng)）。在稀溶液中如果作用物都是電解質(zhì)，則反應(yīng)

的速率與溶液的離子強(qiáng)度有關(guān)。也就是說(shuō)第三種電解質(zhì)的存在對(duì)于反應(yīng)速率有影響.

⑥原電池：當(dāng)金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時(shí)，如果金屬中含有雜質(zhì)，就會(huì)形成原電池，

使反應(yīng)速率增加，這就是粗鋅比納鋅與酸的反應(yīng)速率更快的原因。

三、化學(xué)反應(yīng)的限度及化學(xué)平衡狀態(tài)

1、可逆反應(yīng)的定義：在相同的條件下同時(shí)向正、逆兩個(gè)反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)叫做可

逆反應(yīng)。通常把由反應(yīng)物向生成物進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)。而由生成物向反應(yīng)物進(jìn)行的

反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。

2、可逆反應(yīng)的特征：①絕大多數(shù)反應(yīng)都有一定的可逆性。一個(gè)反應(yīng)是可逆反應(yīng)的必

需條件:在同一反應(yīng)條件下進(jìn)行；②在任何可逆反應(yīng)中，正方應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，逆反應(yīng)也在

進(jìn)行；可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底，也就是說(shuō)：可逆反應(yīng)無(wú)論進(jìn)行到何種程度，任何物質(zhì)（反

應(yīng)物和生成物）的物質(zhì)的量都不可能為0;③可逆反應(yīng)在一定條件下進(jìn)行到一定程度時(shí)，

正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物與生成物的濃度不再發(fā)生變化，單位時(shí)間內(nèi)生成

的該物質(zhì)的量與消耗的該物質(zhì)的量相等，反應(yīng)才叫達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。④若正反應(yīng)是放

熱反應(yīng)，則其逆反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)。

3、化學(xué)反應(yīng)限度的定義

化學(xué)反應(yīng)限度就是在給定條件下，研究可逆反應(yīng)在一定條件下所能達(dá)到的最大程度,

也即化學(xué)反應(yīng)動(dòng)態(tài)平衡。達(dá)到化學(xué)反應(yīng)限度時(shí)，它的意義是:化學(xué)反應(yīng)的限度決定了反應(yīng)

物在該條件下的最大轉(zhuǎn)換率。

在一定條件下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)進(jìn)行到正向反應(yīng)速率與逆向反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)

物和生成物的濃度不再改變，達(dá)到表面上靜止的一種“平衡狀態(tài)”，這就是這個(gè)反應(yīng)所能

達(dá)到的限度，即化學(xué)平衡狀態(tài)。

4、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、動(dòng)、等、定、變。

①逆：化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)。

②動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡，達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正逆反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行。

③等：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正方應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，但不等于0。即v正=丫逆

#=0o

④定：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，各組分的濃度保持不變，各組成成分的含量保持一定。

⑤變：當(dāng)條件變化時(shí)，原平衡會(huì)被破壞，在新的條件下會(huì)重新建立新的平衡。

5、判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志:

①VA（正方向）=VA（逆方向）或nA（消耗）=nA（生成）（不同方向同一物質(zhì)比

較）。

②反應(yīng)體系中各組分的物質(zhì)的量濃度、體積分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變。

③借助顏色不變判斷：對(duì)于有顏色的物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng)，顏色不隨時(shí)間發(fā)

生變化。

④對(duì)于全是氣體參加的、前后化學(xué)計(jì)量數(shù)不相同的可逆反應(yīng)（即：反應(yīng)前后氣體的

總物質(zhì)的量不相等的反應(yīng)適用，即如對(duì)于反應(yīng)xA+yB==二zC,x+yWz）來(lái)說(shuō)，總物

質(zhì)的量或總體積或總壓強(qiáng)或平均相對(duì)分子質(zhì)量不變。

⑤對(duì)于同一物質(zhì)而言，斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等。

6、影響化學(xué)平衡的移動(dòng)的因素：化學(xué)平衡受到溫度、反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)等因素的影

響。催化劑只改變化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響

①濃度影響：在其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度或減小生成物的濃度，有利于正

反應(yīng)的進(jìn)行，平衡向右移動(dòng)；增加生成物的濃度或減小反應(yīng)物的濃度，有利于逆反應(yīng)的進(jìn)

行平衡向左移動(dòng)。單一物質(zhì)的濃度改變只是改變正反應(yīng)或逆反應(yīng)中一個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)速率，

導(dǎo)致正逆反應(yīng)速率不相等，而導(dǎo)致平衡被打破。

②壓強(qiáng)影響：對(duì)于氣體反應(yīng)物和氣體生成物分子數(shù)不等的可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)其它條件

不變時(shí)，增大總壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減少即氣體體積縮小的方向移動(dòng)；減小總壓強(qiáng)，

平衡向氣體分子數(shù)增加即氣體體積增大的方向移動(dòng)。

若反應(yīng)前后氣體總分子數(shù)（總體積）不變，則改變壓強(qiáng)不會(huì)造成平衡的移動(dòng)。壓強(qiáng)改

變通常會(huì)同時(shí)改變正，逆反應(yīng)速率，對(duì)于氣體總體積較大的方向影響較大，例如，正反應(yīng)

參與的氣體為三個(gè)單位體積，逆反應(yīng)參與的氣體為兩個(gè)單位體積，則增大壓強(qiáng)時(shí)正反應(yīng)

速率提高得更多，從而使v正〉v逆，即平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；而減小壓強(qiáng)時(shí)，則正反應(yīng)

速率減小得更多，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

③溫度影響:在其他條件不變時(shí)，升高反應(yīng)溫度，有利于吸熱反應(yīng)，平衡向吸熱反應(yīng)

方向移動(dòng)；降低反應(yīng)溫度，有利于放熱反應(yīng)，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。

與壓強(qiáng)類(lèi)似，溫度的改變也是同時(shí)改變正，逆反應(yīng)速率，升溫總是使正，逆反應(yīng)速率

同時(shí)提高，降溫總是使正，逆反應(yīng)速率同時(shí)下降。對(duì)于吸熱反應(yīng)來(lái)說(shuō)，升溫時(shí)正反應(yīng)速率

提高得更多，而造成V正為逆的結(jié)果；降溫時(shí)吸熱方向的反應(yīng)速率下降得也越多。

與壓強(qiáng)改變不同的是，每個(gè)化學(xué)反應(yīng)都會(huì)存在一定的熱效應(yīng)，所以改變溫度一定會(huì)

使平衡移動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)不移動(dòng)的情況。

④催化劑影響：催化劑能同等程度的改變V正和V逆，對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)無(wú)影響，但能

縮短達(dá)到平衡所用的時(shí)間。

第二單元化學(xué)反應(yīng)中的熱

一、在任何的化學(xué)反應(yīng)中總伴有能量的變化。

原因：當(dāng)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，斷開(kāi)反應(yīng)物中的化學(xué)鍵要吸收能量，而形成生成物中

的化學(xué)鍵要放出能量?；瘜W(xué)鍵的斷裂和形成是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原因。一個(gè)確

定的化學(xué)反應(yīng)在發(fā)生過(guò)程中是吸收能量還是放出能量，取決于反應(yīng)物的總能量與生成物

的總能量的相對(duì)大小。當(dāng)反應(yīng)物總能量〉生成物總能量時(shí)，為放熱反應(yīng)；當(dāng)反應(yīng)物總能

量V生成物總能量，為吸熱反應(yīng)。

二、化學(xué)反應(yīng)中的熱定義

化學(xué)反應(yīng)中的熱簡(jiǎn)稱(chēng)反應(yīng)熱，即系統(tǒng)發(fā)生化學(xué)變化后，使反應(yīng)物的溫度回到反應(yīng)前的

溫度，系統(tǒng)放出或吸收的熱量。化學(xué)反應(yīng)熱通常有恒容反應(yīng)熱和恒壓反應(yīng)熱兩種。

反應(yīng)熱用4H表示，可為正或負(fù)，負(fù)為放熱反應(yīng)，正為吸熱反應(yīng)，單位是kJ/mol

三、常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

1、常見(jiàn)的放熱反應(yīng)：①所有的燃燒與緩慢氧化；②酸堿中和反應(yīng)；③大多數(shù)的化

合反應(yīng)；④金屬與酸的反應(yīng)；⑤生石灰和水反應(yīng)（特殊：C+CX^q2co是吸熱反應(yīng)）；

⑥濃硫酸稀釋、氫氧化鈉固體溶解等。

2、常見(jiàn)的吸熱反應(yīng)

①鐵鹽和堿的反應(yīng)：如Ba(OH)2-8H20+NH4CI=BaC12+2NH3T+10H20

②大多數(shù)分解反應(yīng)如KCIO3、KMn04sCaC()3的分解等

③以電、CO、C為還原劑的氧化還原反應(yīng)。如：C(s)+H2O(g)=C0(g)+H2(g)o

④鐵鹽溶解等

四、放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)產(chǎn)生的原因：化學(xué)鍵斷裂一吸熱，化學(xué)鍵形成一放熱

放出熱量的化學(xué)反應(yīng)。(放熱)吸熱)4H為“-”或＜0

吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)。(吸熱＞放熱)4H為“+”或4H＞0

五、放熱反應(yīng)、吸熱反應(yīng)與鍵能、能量的關(guān)系

--------廠生成物

反應(yīng)物---------

放出能量吸收能量

———生成物反應(yīng)物----------

反應(yīng)坐琮反應(yīng)坐二

放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)

1、反應(yīng)熱與物質(zhì)能量關(guān)系：二生成物的總能量-反應(yīng)物的總能量。如果一個(gè)化學(xué)反

應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量，則該反應(yīng)就是放熱反應(yīng)，此時(shí)的△*()；反

之則為吸熱反應(yīng)，△HA)。

2、反應(yīng)熱與鍵能的關(guān)系反應(yīng)物的鍵能總和一生成物的鍵能總和。

當(dāng)反應(yīng)物斷鍵吸收的能量V生成物成鍵釋放的能量時(shí)，為放熱反應(yīng)，△HQ。

六、熱化學(xué)方程式

1、書(shū)寫(xiě)熱化學(xué)方程式注意要點(diǎn)：

①熱化學(xué)方程式必須標(biāo)出能量變化。

②熱化學(xué)方程式中必須標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)(s、I、g分別表示固態(tài)，

液態(tài)，氣態(tài)，水溶液中溶質(zhì)用aq表示)

③熱化學(xué)反應(yīng)方程式要指明反應(yīng)時(shí)的溫度和壓強(qiáng)。

④熱化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分?jǐn)?shù)

⑤各物質(zhì)系數(shù)加倍，加倍；反應(yīng)逆向進(jìn)行，4H改變符號(hào)，數(shù)值不變

第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化

一、原電池：

1、原電池定義;將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池

2、原電池組成條件：①兩個(gè)活潑性不同的電極；②電解質(zhì)溶液；③電極用導(dǎo)線相

連并插入電解液構(gòu)成閉合回路；④某一電極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

3、原電池的工作原理：通過(guò)氧化還原反應(yīng)（有電子的轉(zhuǎn)移）把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

4、電子流向：外電路（原電池外部）負(fù)極-?導(dǎo)線-?正極

內(nèi)電路（原電池內(nèi)部）：鹽橋中陰離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，鹽橋中陽(yáng)離子

移向正極的電解質(zhì)溶液。

電流方向：正極-?導(dǎo)線-?負(fù)極。原因是：物理學(xué)上規(guī)定電流方向和負(fù)電荷（電子）

定向移動(dòng)方向相反。

5、電極反應(yīng)：以鋅銅原電池為例：

負(fù)極：氧化反應(yīng)：Zn-2e=Zn2+（較活潑金屬）較活潑的金屬作負(fù)極，負(fù)極發(fā)

生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：較活潑金屬一ne-=金屬陽(yáng)離子；負(fù)極現(xiàn)象：負(fù)極溶解，負(fù)極

質(zhì)量減少。

正極：還原反應(yīng)：2H++2e=H2T（較不活潑金屬）較不活潑的金屬或石墨作正極，

正極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式：溶液中陽(yáng)離子+ne-=單質(zhì)，正極的現(xiàn)象：一般有氣體

放出或正極質(zhì)量增加。

2+

原電池總反應(yīng)式：Zn+2H=Zn+H2T

6、原電池正、負(fù)極的判斷方法：

①?gòu)碾姌O材料判斷：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。

②從電子的流動(dòng)方向判斷：負(fù)極流入正極。

③從電流方向判斷：正極流入負(fù)極。

④根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向判斷：陽(yáng)離子流向正極，陰離子流向負(fù)極。

⑤根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷：溶解的一極為負(fù)極；增重或有氣泡一極為正極。

7、原電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法：

因?yàn)樵姵胤磻?yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)是氧化反應(yīng)，正

極反應(yīng)是還原反應(yīng)。因此書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)的方法歸納如下：

①寫(xiě)出總反應(yīng)方程式。②把總反應(yīng)根據(jù)電子得失情況，分成氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。

③氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，反應(yīng)物和生成物對(duì)號(hào)入座，注意酸

介質(zhì)和水等參與反應(yīng)。

注：原電池總反應(yīng)式一般把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加而得。

8、原電池的應(yīng)用：①加快化學(xué)反應(yīng)速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②

比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。③設(shè)計(jì)原電池。④金屬的腐蝕。

二、化學(xué)電池：

1、電池的分類(lèi)：化學(xué)電池、太陽(yáng)能電池、原子能電池。

2、化學(xué)電源定義：借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

3、化學(xué)電源的分類(lèi)：一次電池、二次電池、燃料電池。

①常見(jiàn)一次電池有：堿性鋅錘電池、鋅銀電池、鋰電池等

②二次電池定義：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又

叫充電電池或蓄電池。常見(jiàn)二次電池有鉛蓄電池。目前已開(kāi)發(fā)出新型蓄電池有；銀鋅電池、

鎘鑲電池、氫鋰電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池

③鉛蓄電池的反應(yīng)

放電時(shí)：負(fù)極（鉛）：Pb+sof-2e=PbS04i

+

正極（氧化鉛）：Pb02+4H+sor+2e=PbS04l+2H20

+

充電時(shí)：陰極：PbS04+2H20-2e=PbO2+4H+so^

陽(yáng)極：PbS04+2e=Pb+so?

兩式可以寫(xiě)成一個(gè)可逆反應(yīng):Pb02+Pb+2H2S04^2PbS04i+2H20

三、燃料電池

1、燃料電池定義：是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池

2、燃料電池的電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒（跟氧

氣反應(yīng)）產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫(xiě)出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件，負(fù)極發(fā)

生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過(guò)要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。

①以氫氧燃料電池為例，箱為正、負(fù)極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。

+

當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)：負(fù)極：2H2-4e=4H+正極：Oz+4e+4H=2H20

當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)：負(fù)極：2H2+40H-4e=4H20正極：。2+2%0+4e=40K

②另一種燃料電池是用金屬銷(xiāo)片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷燃料

和氧氣氧化劑。電極反應(yīng)式為：

--

負(fù)極：CH4+100H~+8e=7H20;正極：4H20+202+8e=80H。

電池總反應(yīng)式為：CH4+202+2K0H=K2C03+3H20

3、燃料電池的優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低。

四、電解池：

1、電解池定義：電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，也叫電解槽。

2、電解：電流（外加直流電）通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)（被動(dòng)的

不是自發(fā)的）的過(guò)程。

3、放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。

4、電子流向：

（電源）負(fù)極一（電解池）陰極一（離子定向運(yùn)動(dòng)）電解質(zhì)溶液一（電解池）陽(yáng)極一

（電源）正極

5、電極名稱(chēng)及反應(yīng):

陽(yáng)極：與直流電源的正極相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)

陰極：與直流電源的負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)

6、電解CuCL溶液的電極反應(yīng)：

陽(yáng)極：2CI-2e-=CI2（氧化）

陰極：Cu2++2e-=Cu（還原）

總反應(yīng)式：CuCI2=Cu+CI2t

7、電解本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程

8、電解反應(yīng)離子方程式書(shū)寫(xiě)：

①放電順序：

陽(yáng)離子放電順序

Ag〉Hg2）Fe3）Cu2+>H+（指酸電離的）>Pb2+>Sn2>Fe2+>Zn2>A13+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

陰離子的放電順序

是惰性電極時(shí)：S2>「>Br,C「>0H，N03>S042-（等含氧酸根離子）>F（SCV/MnOQOH）

是活性電極時(shí)：電極本身溶解放電。

注意先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽(yáng)極材料為活性電極（Fe、Cu）

等金屬，則陽(yáng)極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若為惰性材料，則根據(jù)

陰陽(yáng)離子的放電順序，依據(jù)陽(yáng)氧陰還的規(guī)律來(lái)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。

②電解質(zhì)水溶液電解產(chǎn)物的規(guī)律

電解質(zhì)

電解質(zhì)

類(lèi)型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象pH溶液復(fù)

濃度

原

分解電電解質(zhì)電離出的HCI電解質(zhì)減小增大HCI

解質(zhì)型陰陽(yáng)離子分別在CuCI

CuCI2—

兩極放電2

陰極：水放慶生

放H2生堿電解質(zhì)和生成新

NaCIHCI

成堿型陽(yáng)極：電解質(zhì)陰水電解質(zhì)增大

離子放電

陰極：電解質(zhì)陽(yáng)

生成新

放氧生離子放電電解質(zhì)和氧化銅

電解質(zhì)減小

酸型陽(yáng)極：水放02生CUSO4水

酸

陰極：4H+4e-==NaOH增大

電解水2H2TH2S04減小

水增大

型陽(yáng)極：40H-4e-=水

Na2S04不變

02T+2H20

上述四種類(lèi)型電解質(zhì)分類(lèi):

電解水型：含氧酸，強(qiáng)堿，活潑金屬含氧酸鹽

電解電解質(zhì)型：無(wú)氧酸，不活潑金屬的無(wú)氟酸鹽（氟化物除外）

放氫生堿型：活潑金屬的無(wú)氧酸鹽

放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽

五、電解原理的應(yīng)用

1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣

①電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法

②電極、電解質(zhì)溶液的選擇：

陽(yáng)極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液M—ne-=M"

陰極：待鍍金屬（鍍件）：溶液中的金屬離子得到電子，成為金屬原子，附著在金屬

表面。Mn++ne-==M

電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液

鍍銅反應(yīng)原理

陽(yáng)極（純銅）：Cu-2e=Cu2+,陰極（鍍件）：Cu2++2e=Cu,

電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuS（）4溶液

③電鍍應(yīng)用之一：銅的精煉

陽(yáng)極：粗銅；陰極：純銅電解質(zhì)溶液：硫酸銅

六、電冶金

1、電冶金定義：使礦石中的金屬陽(yáng)離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來(lái)用于

冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁

2、電解氯化鈉：

通電前，氯化鈉高溫下熔融：NaCI=Na++CF

通直流電后：陽(yáng)極：2Na++2e-==2Na陰極：2cl--2e-==Cl2T

七、原電池、電解池、電鍍池的區(qū)分方法

1、若無(wú)外接電源，又具備組成原電池的三個(gè)條件。①有活潑性不同的兩個(gè)電極；

②兩極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里；③較活潑金屬與電解質(zhì)溶

液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)（有時(shí)是與水電離產(chǎn)生的H+作用），只要同時(shí)具備這三個(gè)條件即為

原電池。

2、若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當(dāng)陰極為金

屬，陽(yáng)極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬離子屬同種元素時(shí)，則為電鍍池。

3、若多個(gè)單池相互串聯(lián)，又有外接電源時(shí)，則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍

池。若無(wú)外接電源時(shí)，先選較活潑金屬電極為原電池的負(fù)極（電子輸出極），有關(guān)裝置為

原電池，其余為電鍍池或電解池。

4、原電池，電解池，電鍍池的比較

原電池電解池電鍍池

類(lèi)別

定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變將電能轉(zhuǎn)變成化應(yīng)用電解原理在某

（裝置特成電能的裝置學(xué)能的裝置些金屬表面鍍上一

點(diǎn)）層其他金屬

反應(yīng)特征自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)

裝置特征無(wú)電源，兩級(jí)材有電源，兩級(jí)材

有電源

料不同料可同可不同

活動(dòng)性不同的兩電極連接直流鍍層金屬接電源正

兩極；電解質(zhì)溶電源；兩電極插極，待鍍金屬接負(fù)

形成條件

液形成閉合回入電解質(zhì)溶液極；電鍍液必須含有

路形成閉合回路鍍層金屬的離子

負(fù)極：較活潑金陽(yáng)極：與電源正名稱(chēng)同電解，但有限

屬；正極：較不極相連；陰極：制條件；陽(yáng)極：必須

電極名稱(chēng)

活潑金屬（能導(dǎo)與電源負(fù)極相連是鍍層金屬；陰極：

電非金屬）鑲件

負(fù)極：氧化反陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，陽(yáng)極：金屬電極失去

應(yīng)，金屬失去電溶液中的陰離子電子；陰極：電鍍液

子；正極：還原失去電子，或電中陽(yáng)離子得到電子

電極反應(yīng)

反應(yīng)，溶液中的極金屬失電子

陽(yáng)離子的電子陰極：還原反應(yīng)，

或者氧氣得電溶液中的陽(yáng)離子

子（吸氧腐蝕）得到電子

電源負(fù)極-?陰極

電子流向負(fù)極T正極同電解池

電源正極-?陽(yáng)極

陽(yáng)離子向正極陽(yáng)離子向陰極移

溶液中帶電

移動(dòng)；陰離子向動(dòng)；陰離子向陽(yáng)同電解池

粒子的移動(dòng)

負(fù)極移動(dòng)極移動(dòng)

聯(lián)系在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)

八、金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)

1、金屬腐蝕的本質(zhì)：都是金屬原子失去電子而被氧化的過(guò)程

2、金屬腐蝕的分類(lèi)：

①化學(xué)腐蝕：金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。

②電化學(xué)腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)。比較活潑的

金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。

3、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較

電化學(xué)腐蝕..化學(xué)腐蝕

條件不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸金屬與非電解質(zhì)直接接觸

現(xiàn)象有微弱的電流產(chǎn)生無(wú)電流產(chǎn)生

本質(zhì)較活潑的金屬被氧化的過(guò)程金屬被氧化的過(guò)程

關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化腐蝕更加普遍，危

害更嚴(yán)重

4、電化學(xué)腐蝕的分類(lèi)：

析氫腐蝕：腐蝕過(guò)程中不斷有氫氣放出

①條件：潮濕空氣中形成的水膜，酸性較強(qiáng)（水膜中溶解有CO2、S02.H2s等氣體）

2+

②電極反應(yīng)：負(fù)極：Fe-2e=Fe;正極：2H+2e=H2T

總式：+2+

Fe+2H=Fe+H2T

吸氧腐蝕：反應(yīng)過(guò)程吸收氧氣

①條件：中性或弱酸性溶液

②電極反應(yīng)：負(fù)極：「2+正極：--

2Fe-4e=2Fe;02+4e+2H20=40H

總式：

2Fe+02+2H20=2Fe(0H)2

離子方程式：2+

Fe+20H=Fe(0H)2

生成的被空氣中的。氧化，生成

Fe(OH)22Fe(0H)3,Fe(OH)2+02+2H20==4Fe(OH)3

脫去一部分水就生成(鐵銹主要成分)

Fe(0H)3Fe2()3?xH20

5、規(guī)律總結(jié)：

①金屬腐蝕快慢的規(guī)律：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：

電解原理引起的腐蝕〉原電池原理引起的腐蝕〉化學(xué)腐蝕〉有防腐措施的腐蝕

②防腐措施由好到壞的順序如下：

外接電源的陰極保護(hù)法》犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法,有一般防腐條件的腐蝕》無(wú)防腐

條件的腐蝕

6、金屬的電化學(xué)防護(hù)

(1)利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護(hù)

①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法

原理：原電池反應(yīng)中，負(fù)極被腐蝕，正極不變化

應(yīng)用：在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護(hù)鋼鐵設(shè)備

負(fù)極：鋅塊被腐蝕；正極：鋼鐵設(shè)備被保護(hù)

(2)外加電流的陰極保護(hù)法

①原理：通電，使鋼鐵設(shè)備上積累大量電子，使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流不能輸

送，從而防止金屬被腐蝕

②應(yīng)用：把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，惰性電極作為輔助陽(yáng)極，均存在于電解質(zhì)

溶液中，接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設(shè)備上積累，抑制了鋼鐵失去電子

的反應(yīng)。

⑵改變金屬結(jié)構(gòu)：把金屬制成防腐的合金。

(3)把金屬與腐蝕性試劑隔開(kāi)：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等。

第四單元太陽(yáng)能、生物質(zhì)能和氫能的利用

1、能源的分類(lèi):

形成條件利用歷史性質(zhì)

常規(guī)能源可再生資源水能、風(fēng)能、生物質(zhì)能

一次能源不可再生資源煤、石油、天然氣等化石能源

新能源可再生資源太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕?、氫能、沼?/p>

不可再生資源核能

二次能源二次能源定義：一次能源經(jīng)過(guò)加工、轉(zhuǎn)化得到的能源稱(chēng)為二次能源。

電能(水電、火電、核電)、蒸汽、工業(yè)余熱、酒精、汽油、焦炭等

2、太陽(yáng)能的利用方式：①光能T化學(xué)能②光能-?熱能③光能-?電能

3、生物質(zhì)能的利用

生物質(zhì)能來(lái)源于植物及其加工產(chǎn)品貯存的能量。

生物質(zhì)能源是一種理想的可再生能源，其具有以下特點(diǎn)：

①可再生性②低污染性③廣泛的分布性

4、生物質(zhì)能的利用方式：

①直接燃燒：缺點(diǎn)：生物質(zhì)燃燒過(guò)程的生物質(zhì)能的凈轉(zhuǎn)化效率在20—40%之間。

(C6HI005)n+6n02T6nC02+5nH20

用含糖類(lèi)、淀粉(C6H1005)n較多的農(nóng)作物(如玉米、高粱)為原料，制取乙醇。

5、氫能的開(kāi)發(fā)與利用

氫能的特點(diǎn)：①是自然界存在最普遍的元素；②發(fā)熱值高；③氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快;

④氫本身無(wú)毒；⑤氫能利用形式；⑥理想的清潔能源之一。

專(zhuān)題七氮與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展

第一單元氮的固定

一、氮分子結(jié)構(gòu)

1、氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)：①氮?dú)饣瘜W(xué)式為N2,通常狀況下是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，而且

一般氮?dú)獗瓤諝饷芏刃?；②難溶于水，1體積水中大約只溶解0.02體積的氮?dú)?；③氮?dú)?/p>

占空氣體積分?jǐn)?shù)約78%（氧氣約21%）,是空氣的主要成份；④氮?dú)馐请y液化的氣體，在標(biāo)

準(zhǔn)大氣壓下，冷卻至-195.8℃時(shí)，變成沒(méi)有顏色的液體，冷卻至-209.8℃時(shí)，液態(tài)氮變

成白色雪狀的固體；⑤在生產(chǎn)中，通常采用黑色鋼瓶盛放氮?dú)猓虎抻捎诘幼钔鈱与?/p>

子是5個(gè)，既不容易失去也不容易得到，或者說(shuō)氮?dú)夥肿邮怯蓛蓚€(gè)氮原子通過(guò)共用三對(duì)

電子結(jié)合而成的，氮?dú)夥肿又写嬖诘I，破壞或斷裂氮原子之間的氮氮叁鍵共價(jià)鍵

需要很大的能量，所以氮?dú)夥肿雍芊€(wěn)定，氮?dú)饣瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，在自然界中，絕大部分

氮元素以游離態(tài)的氮?dú)夥肿有问酱嬖谟诳諝庵?，在常溫下很難跟其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，常

被用來(lái)制作防腐劑，但在高溫、高能量條件下可與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，用來(lái)制取對(duì)

人類(lèi)有用的新物質(zhì)。

2、氮?dú)夥肿与娮邮胶徒Y(jié)構(gòu)式：①電子式是:小川：②結(jié)構(gòu)式是N三N

3、氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)

①正價(jià)氮呈酸性，負(fù)價(jià)氮呈堿性。

②氮?dú)馀c金屬的反應(yīng)：

A、N2與金屬鋰在常溫下就可直接反應(yīng)：6Li+N2===2Li3N

B、N2與堿金屬M(fèi)g、Ca、Sr、Ba在熾熱的溫度下作用：3Ca+N2=A=CaaNz

C、N2與鎂條反應(yīng)：3Mg+Nz=點(diǎn)燃:Mg3N2（氮化鎂）

③氮?dú)馀c非金屬反應(yīng)：N2與氫氣反應(yīng)制氨氣:N2+3HzW2NH3（高溫高壓催化劑）

N2與硼要在熾熱的溫度下才能反應(yīng)：2B+N2==2BN（大分子化合物）

N2與硅和其它族元素的單質(zhì)一般要在高于1473K的溫度下才能反應(yīng)。

④氮化鎂與水反應(yīng)：Mg3N2+6H20=3Mg（0H）2+2NH3f;五氧化二氮溶于水，生成硝酸,

N205+H20=2HN03

二、自然固氮

1、固氮的定義：將空氣中的游離氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過(guò)程叫做氮的固定，簡(jiǎn)稱(chēng)固氮。

固氮分為自然固氮和人工固氮兩種，自然固氮遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

2、自然固氮的定義：自然固氮是在自然狀態(tài)下（非人工），使空氣中游離態(tài)的氮元素

轉(zhuǎn)化為含氮化合物的過(guò)程。自然固氮又分為生物固氮和高能固氮兩種。

①生物固氮是指自然界中的一些微生物種群（如豆科植物的根瘤菌）將空氣中的氮?dú)?/p>

通過(guò)生物化學(xué)過(guò)程轉(zhuǎn)化為含氮化合物，約占自然固氮的90%。

②科學(xué)家發(fā)現(xiàn)豆科植物根部常附有小根瘤，小根瘤中含有的根瘤菌中存在固氮酶，固

氮酶由二氮酶和二氮還原酶兩種蛋白質(zhì)組成；固氮酶的分子很大，因?yàn)橐粋€(gè)二氮酶的分

子量約22萬(wàn)，含有兩個(gè)錮原子、32個(gè)鐵原子和32個(gè)活性硫原子，所以二氮酶也叫錮鐵

蛋白；二氮還原酶是由兩個(gè)分子量為29000的相同亞基構(gòu)成的，因?yàn)槊總€(gè)亞基含有4個(gè)鐵

原子和4個(gè)硫原子，所以二氮還原酶也叫鐵蛋白。只有當(dāng)二氮酶和二氮還原酶同時(shí)存在

時(shí)，固氮酶才具有固氮的作用（因?yàn)檫@兩種物質(zhì)作為電子載體能夠起到傳遞電子的作用）。

③生物固氮原理（過(guò)程）：生物固氮是固氮微生物特有的一種生理功能，這種功能

是在固氮酶的催化作用下進(jìn)行的；固氮微生物需要氧氣，而固氮必須是在嚴(yán)格的厭氧（缺

氧）微環(huán)境中進(jìn)行；組成固氮酶的兩種蛋白質(zhì)二氮酶和二氮還原酶對(duì)氧極端敏感，一旦

遇氧就很快導(dǎo)致固氮酶的失活，而多數(shù)的固氮菌都是好氧菌，它們要利用氧氣進(jìn)行呼吸

和產(chǎn)生能量，這時(shí)就出現(xiàn)既需要氧氣呼吸又防止氧對(duì)固氮酶的操作損傷的矛盾；但是固

氮菌在進(jìn)化過(guò)程中，發(fā)展出多種機(jī)制來(lái)解決既需氧又防止氧對(duì)固氮酶的操作損傷的矛盾。

機(jī)制如下：A、固氮菌以較強(qiáng)的呼吸作用迅速地將周?chē)ゲ桓缮嬷械难跸牡?，使?xì)胞周

圍處于低氧狀態(tài)，保護(hù)固氮酶不受損傷；B、在根瘤菌中，以豆血紅蛋白與氧氣結(jié)合的方

式使豆血紅蛋白周?chē)难鯕饩S持在一個(gè)極低的水平；C、有些固氮菌能形成一個(gè)阻止氧氣

通過(guò)的粘液層。

④自然固氮的反應(yīng)方程式：一般固氮生物在固氮的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生氫氣，因此固氮的總

反應(yīng)式可寫(xiě)為：N2+8H++8e——>2NH3+H2

⑤高能固氮又稱(chēng)天然固氮，是指通過(guò)閃電等方式產(chǎn)生含氮化合物的過(guò)程，約占自然固

氮的10%o

⑥高能固氮的過(guò)程：閃電能使空氣里的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為一氧化氮，一次閃電能生成

807500kg的一氧化氮，一氧化氮在空氣中很不穩(wěn)定，易被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化成二

氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，雨水中的硝酸滲入土壤后與礦物質(zhì)作用生成硝酸

鹽，其中的硝酸根離子被植物的根系吸收，轉(zhuǎn)化為植物生長(zhǎng)的所需的養(yǎng)料氨基酸和蛋白

質(zhì)，從而使農(nóng)作物的產(chǎn)量質(zhì)量得以提高。

⑦高能固氮的發(fā)生的化學(xué)方程式

N2+02==2N0（反應(yīng)條件：放電）；2N0+02===2N02;3N02+H20===2HN03+N0

三、一氧化氮（N0）和二氧化氮（N02）的區(qū)別

二氧化氮與一氧化氮的區(qū)別在于：化學(xué)式不同、性質(zhì)不同、用途不同。

1、化學(xué)式不同：①二氧化氮化學(xué)式N（h,相對(duì)分子質(zhì)量46,氮的化合價(jià)為+4;②一

氧化氮為氮氧化合物，化學(xué)式N0,相對(duì)分子質(zhì)量30,氮的化合價(jià)為+2。

2、性質(zhì)不同：①二氧化氮常溫下為有刺激性氣味的紅棕色氣體，易溶于水，與水作

用生成硝酸和一氧化氮；與堿作用生成硝酸鹽；能與許多有機(jī)化合物起激烈反應(yīng)。②一

氧化氮是一種無(wú)色無(wú)味的有毒氣體，微溶于水，溶于乙醇、二硫化碳；它的化學(xué)性質(zhì)非

?；顫?，當(dāng)它與氧氣反應(yīng)后，可形成具有腐蝕性的氣體一二氧化氮。

3、用途不同：①二氧化氮在化學(xué)反應(yīng)和火箭燃料中用作氧化劑，在亞硝基法生產(chǎn)硫

酸中用作催化劑，在工業(yè)上可以用來(lái)制作硝酸。二氧化氮在臭氧的形成過(guò)程中起著重要作

用。②一氧化碳的用于半導(dǎo)體生產(chǎn)中的氧化、化學(xué)氣相沉積工藝，并用作大氣監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

混合氣；也用于制造硝酸和硅酮氧化膜及裁基亞硝酰；也可用作人造絲的漂白劑及丙烯

和二甲魅的安定劑；用于醫(yī)學(xué)臨床實(shí)驗(yàn)輔助診斷及治療，有機(jī)反應(yīng)的穩(wěn)定劑。

四、氮的氧化物有六種，按照氮元素化合價(jià)從小到大，依次為一氧化二氮（N20）、

一氧化氮（NO）、三氧化二氮（N203）、二氧化氮（N02）、四氧化二氮（N204）、五氧

化二氮（N205），性質(zhì)及用途如下：

①一氧化二氮（N20）:無(wú)色有甜味氣體；是一種氧化劑；在一定條件下能支持燃燒；

在高溫下能分解成氮?dú)夂脱鯕?；因?yàn)橐谎趸谑覝叵路€(wěn)定，有輕微麻醉作用，并能

致人發(fā)笑，所以一氧化二氮又稱(chēng)笑氣。

用途：一氧化二氮可以做助燃劑，使用氮氧加速系統(tǒng)的改裝車(chē)輛將一氧化二氮送入

引擎，遇熱分解成氮?dú)夂脱鯕?，提高引擎燃燒率，增加速度，氧氣有助燃作用，加快?/p>

料燃燒，增加火箭和賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率；一氧化二氮可做火箭氧化劑，比其他氧化

劑具有優(yōu)勢(shì)，原因是：因?yàn)樗菬o(wú)毒的，在室溫下穩(wěn)定，易于儲(chǔ)存和相對(duì)安全地進(jìn)行飛

行；可以很容易分解成呼吸的空氣；在醫(yī)學(xué)上，因一氧化二氮全麻效果差，常與氟烷、

甲氧氟烷、乙醛或靜脈全麻藥合用。現(xiàn)已少用。N20用于麻醉，對(duì)呼吸道無(wú)刺激，對(duì)心、

肺、肝、腎等重要臟器功能無(wú)損害。在體內(nèi)不經(jīng)任何生物轉(zhuǎn)化或降解，絕大部分仍以原

藥隨呼氣排出體外，僅小量由皮膚蒸發(fā)，無(wú)蓄積作用。吸入體內(nèi)只需要30s?40s即產(chǎn)生

鎮(zhèn)痛作用，鎮(zhèn)痛作用強(qiáng)而麻醉作用弱，受術(shù)者處于清醒狀態(tài)（而不是麻醉狀態(tài)），避免了全

身麻醉并發(fā)癥，手術(shù)后恢復(fù)快。

②一氧化氮（N0）:氣態(tài)時(shí)為無(wú)色，固態(tài)、液態(tài)時(shí)為藍(lán)色，反應(yīng)能力適中，引起血

管的擴(kuò)張而引起勃起和生產(chǎn)硝酸。

③三氧化二氮（N203）:三氧化二氮液態(tài)，藍(lán)色，有毒，環(huán)境污染物之一，對(duì)環(huán)境

有危害，對(duì)水體、土壤和大氣可造成污染；是一種酸性氧化物，因?yàn)镹203和亞硝酸HN02

中氮元素的化合價(jià)都是+3價(jià)，所以是三氧化二氮是亞硝酸的酸酊；可溶于苯、乙醛、氯

仿(三氯甲烷)、四氯化碳(四氯甲烷)；不穩(wěn)定，常壓下即可分解為NO和N02。

④二氧化氮(N02):氣態(tài)，紅棕色，強(qiáng)氧化性，常用來(lái)生產(chǎn)硝酸。

⑤四氧化二氮(N204):N204是由二氧化氮疊合而成；其固體和液體及氣體均為

無(wú)色；具有強(qiáng)烈氧化性，常被用于作為火箭推進(jìn)劑組分中的強(qiáng)氧化劑，為重要的火箭推

進(jìn)劑之一；四氧化二氮?jiǎng)《荆矣懈g性；易分解為二氧化氮紅棕色的氣體，四氧化二

氮與二氧化氮按N204==2N02(可逆)相互轉(zhuǎn)化，因?yàn)殡S著溫度升高，反應(yīng)向生成二氧

化氮的方向進(jìn)行，二氧化氮增多，顏色加深，由褐色到赤紅色，所以實(shí)際上四氧化二氮成

品都是與二氧化氮的平衡態(tài)混合物；四氧化二氮與水反應(yīng)生成硝酸和亞硝酸，化學(xué)方程

式是：N204+H20=HN02+HNO3。

⑥五氧化二氮(N205):通常狀態(tài)下呈無(wú)色柱狀結(jié)晶體，均微溶于水，水溶液呈酸性;

32℃時(shí)易升華，在10℃以上易分解，在熱水中分解快，在硝酸中分解緩慢，能分解生成

毒氣二氧化氮及氧氣；因?yàn)槲逖趸拖跛嶂械鼗蟽r(jià)都是+5價(jià)，所以五氧化二

氮是硝酸的酸肝；五氧化二氮用作硝化劑和強(qiáng)氧化劑，與水反應(yīng)生成強(qiáng)酸；制取五氧化

二氮的化學(xué)方程式：2NO2+O3=N2O5+O2O

五、人工固氮一合成氨

1、人工固氮的定義：人工固氮主要是針對(duì)生物固氮而言，通過(guò)化學(xué)方法，制備出類(lèi)

似生物"固氮菌"的物質(zhì)，使空氣中的氮?dú)庠诔爻合屡c水及二氧化碳等反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為

氨態(tài)氮或鐵態(tài)氮，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人工合成大量的蛋白質(zhì)等，最終實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)蛋白質(zhì)食品。

時(shí)至今日，化學(xué)模擬生物固氮仍在探索之中。目前主要是工業(yè)上固氮，即化學(xué)固氮。

2、化學(xué)固氮--合成氨氣

①化學(xué)固氮反應(yīng)原理(熱化學(xué)方程式):N2(g)+3H2(g)=(可逆，高溫高壓催化

劑)2NH3(g)AH=-92.4kJ/mol,這是一個(gè)氣體總體積縮小的、放熱的可逆反應(yīng)。

化學(xué)固氮的化學(xué)方程式：N2+3H2^2NH3

②化學(xué)固氮原料氣（N2和H2）的制?。?/p>

N2:將空氣液化、蒸發(fā)分離出N2或者將空氣中的02與碳作用生成C02,然后除去C02,

得到N2o

H2:用水和燃料（煤、焦碳、石油、天然氣等）在高溫下制取，用煤和水制取H2的主要

反應(yīng)為：C+H20（g）=A=C0+H2；C0+H20（g）=△催化劑=C02+H20

③化學(xué)固氮的方法：制得的N2、H2需凈化、除雜質(zhì)；再用高壓機(jī)壓至合成塔中進(jìn)行

反應(yīng)，該反應(yīng)發(fā)出大量的熱量，工業(yè)上往往用來(lái)預(yù)熱原料氣，以達(dá)到反應(yīng)所需的溫度，

節(jié)約能源，由于是可逆反應(yīng)，合成氨氣達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體中氨氣的含量為20%左右，

從中分離出氨氣后，將未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃庠偎突睾铣伤瓑氖褂谩?/p>

④化學(xué)固氮-合成氨適宜條件的選擇

因?yàn)榇呋瘎弘m不能改變化學(xué)平衡，但可以加快反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量。

溫度:升高溫度可加快反應(yīng)速率，但從平衡移動(dòng)考慮，此反應(yīng)溫度不宜太高，原因是：

使催化劑的活性最大也是選擇溫度的另一個(gè)重要因素。

壓強(qiáng)：增大壓強(qiáng)既可以加快反應(yīng)速率又可以使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。但生產(chǎn)設(shè)

備能不能承受那么大的壓強(qiáng)，產(chǎn)生壓強(qiáng)所需的動(dòng)力、能源又是限制壓強(qiáng)的因素。

濃度:在生產(chǎn)過(guò)程中，不斷補(bǔ)充N(xiāo)2和H2,及時(shí)分離出NH3,不但可以加快反應(yīng)速率，

還能使平衡右移，提高NH3的產(chǎn)量。

所以化學(xué)固氮-合成氨的適宜條件是：壓強(qiáng):20-50Mpa（兆帕），1Mpa=1000000Pa

溫度:500℃左右（此時(shí)催化劑的活性最大）

催化器:鐵觸媒（含鐵化合物組成的多成分催化劑）

第二單元重要的含氮化工原料

一、氨氣

氨氣是人工固氮或化學(xué)固氮的產(chǎn)物，也是人類(lèi)制備各種含氮化合物的基礎(chǔ)原料。

1、氨氣的物理性質(zhì)

氨氣是無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小；易液化，在常壓下冷卻至-33.5℃

或常溫下加壓至700-800kPa,氨氣就液化成無(wú)色液體；液態(tài)的氨氣汽化時(shí)要吸收大量的

熱，使周?chē)臏囟燃眲∠陆?，所以液氨在工業(yè)上常用來(lái)制作制冷劑；氨氣極易溶于水（且

快），1體積水能溶解700體積的N%,水溶液叫氨水，溶于水與水發(fā)生反應(yīng)生成一水合氨

NH3?H20（NH40H）,水溶液呈堿性，可作紅色噴泉實(shí)驗(yàn)；濃氨水易揮發(fā)出氨氣，有刺激難

聞的氣味。

2、氨氣的用途：氨氣用于制造氨水、氮肥（尿素、碳鐵等）、復(fù)合肥料、硝酸、鐵

鹽、死堿等，廣泛應(yīng)用于化工、輕工、化肥、制藥、合成纖維等領(lǐng)域；含氮無(wú)機(jī)鹽及有

機(jī)物中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁庸橡膠等都需直接以氨為原料。此外，

液氨常用作制冷劑，氨還可以作為生物燃料來(lái)提供能源。

3、氨氣的化學(xué)性質(zhì)

①氨氣與水反應(yīng)NH3+H2O=NH3?H2ONH3?H2O—岫++0曠

A、因?yàn)榘睔馀c水反應(yīng)生成氨水是可逆反應(yīng)，所以氨水是混合物，氨水中含有三種分

子出0、NH3?H2O.NH3）和三種離子（NH4+、0H"（還含有極少量的K））。

B、氨水中含有氫離子（M）的原因：M和OH一結(jié)合生成水，水能電離出少量的M和

0H-,氨水顯堿性，含有0H,在水溶液中，氫氧根離子的濃度與氫離子的濃度積為常

數(shù)。那么有氫氧根必然有氫離子，只是堿性溶液中0曠濃度大，抑制了水的電離而已。

C、因?yàn)榘痹谒写蟛糠忠躁?yáng)3?慶0（NH40H）形式存在，所以，氨水溶液呈弱堿性，

能使無(wú)色的酚歌試液變紅色，使紅色的石蕊溶液變藍(lán)。

D、氨水易揮發(fā)，受熱時(shí)容易逸出氨氣（N%?H20ANH3T+H20）,不易運(yùn)輸保存等，

所以常將氨轉(zhuǎn)化成各種鐵鹽。

E、氨水在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中三種應(yīng)用（作用）：用蘸有濃氨水的玻璃棒檢驗(yàn)HCI等氣

體的存在；實(shí)驗(yàn)室用它與鋁鹽溶液反應(yīng)制氫氧化鋁；配制銀氨溶液檢驗(yàn)有機(jī)物分子中醛

基的存在。

②氨氣與酸（鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、碳酸）反應(yīng)。

NH3+HCI=NH4CI2NH3+H2S04=（NH4）2S04NH3+HN03=NH4N03

3NH3+H3P04=（NH4）3P04NH3+C02+H20=NH4HC03

A、氨氣和酸反應(yīng)現(xiàn)象：氨氣與揮發(fā)性酸（如濃鹽酸和濃硝酸）相遇會(huì)產(chǎn)生白煙；

而遇不揮發(fā)性酸（如硫酸、磷酸）無(wú)此現(xiàn)象。

B、檢驗(yàn)氨氣的方法：因?yàn)榘睔夂望}酸反應(yīng)時(shí)呈現(xiàn)冒白煙現(xiàn)象，白煙是生成的NH4CI

小顆粒，這就是檢驗(yàn)氨氣的存在的方法。。

③氨氣和氧氣的反應(yīng)4NH3+5O2*24N0+6H2。

④氨氣與碳反應(yīng)

NH3+C=加熱=HCN+H2T（劇毒氧化氫）

⑤氨氣參與的取代反應(yīng)

取代反應(yīng)的一種形式是氨分子中的氫被其他原子或基團(tuán)所取代，生成一系列氨的衍生

物。另一種形式是氨以它的氨基或亞氨基取代其他化合物中的原子或基團(tuán)，例如；

C0CI2+4NH3==C0（NH2）2+2NH4CI

HgCI2+2NH3==Hg（NH2）CI+NH4CI

這種反應(yīng)與水解反應(yīng)相類(lèi)似，實(shí)際上是氨參與的復(fù)分解反應(yīng)，故稱(chēng)為氨解反應(yīng)。

⑥氨氣與水、二氧化碳的反應(yīng)：NH3+H20+C02=NH4HC03

該反應(yīng)是侯氏制堿法的第一步，生成的碳酸氫鐵與飽和氯化鈉溶液反應(yīng)生成碳酸氫鈉

沉淀，加熱碳酸氫鈉制得純堿。

此反應(yīng)可逆，碳酸氫鐵受熱會(huì)分解：NH4HC03=（加熱）=NH3T+C02f+H20

⑦與氧化物反應(yīng)：3CuO+2NH3==加熱=3Cu+3H20+N2

這是一個(gè)氧化還原反應(yīng)，也是實(shí)驗(yàn)室常用的臨時(shí)制取氮?dú)獾姆椒?，采用氨氣與氧化銅

共熱，體現(xiàn)了氨氣的還原性。

4、實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的常用方法：實(shí)驗(yàn)室常用加熱固體鐵鹽和堿的混合物制取氨氣。

①反應(yīng)原理Ca（OH）2+2NH4C14CaC12+2NH3T+2H20

②反應(yīng)裝置：固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）等。

③氨氣的收集方法：因?yàn)榘睔饷芏缺瓤諝庑?，易溶于水，所以收集N4用向下排空

氣法。

④氨氣的檢驗(yàn)方法：因?yàn)榘睔獾乃芤喊彼@堿性，所以檢驗(yàn)氨氣用濕泄的紅色石

蕊試紙（變藍(lán)）或用蘸有濃鹽酸的玻璃棒（冒白煙）。

⑤氨氣的凈化裝置：因?yàn)镃aO能與水發(fā)生反應(yīng)生成水，NaOH具有潮解性，所以干燥

氨氣用盛堿石灰（CaO和NaOH的混合物）的干燥管。

⑥氨氣的尾氣處理裝置：收集時(shí)，一般在管口塞一團(tuán)棉花球，可減少NH3與空氣的對(duì)

流速度，收集到純凈的NH3;同時(shí)用硫酸或鹽酸溶液處理多余尾氣（氨氣）。

⑦氨氣驗(yàn)滿方法：在驗(yàn)滿時(shí)，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口，若變藍(lán)色則已滿；

也可用玻璃棒蘸取濃鹽酸放在試管口，若產(chǎn)生大量白煙則滿。

⑧實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的注意事項(xiàng)

A、不能用NH4N03跟Ca（0H）2反應(yīng)制氨氣。原因是：硝酸鐵受撞擊、加熱易爆炸，且

產(chǎn)物與溫度有關(guān)，可能產(chǎn)生NH3、N2、N20、NO。

B、實(shí)驗(yàn)室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca（OH）2。原因是：NaOH、KOH是強(qiáng)堿，具有

吸濕性（潮解性）易結(jié)塊，不易與鐵鹽混合充分接觸反應(yīng)。又因?yàn)镵OH、NaOH具有強(qiáng)腐蝕性在

加熱情況下，對(duì)玻璃儀器有腐蝕作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca（0H）2制NH3。

C、用試管收集氨氣要堵棉花。原因是：NH3分子微粒直徑小，易與空氣發(fā)生對(duì)流，堵

棉花目的是防止NH3與空氣對(duì)流，確保收集