基礎化學()重點整理(3-44-3)

3-4_化學反應的熱量變化】

1. 炎熱的夏天在路面上灑水能幫助降溫,是藉著水蒸發成為水蒸氣時吸熱,吸取空氣中的熱量,以達到降溫的效果。

2. 物質的熱量變化:核變化>化學變化>物理變化;汽化熱>熔化熱。

為放熱反應

N22H2→N2H4 為吸熱反應

N2H4H2→2NH3 為放熱反應

N2(g)3H2→2NH391.8 KJ

N2(g)3H2→2NH3    ΔH=-91.8KJ

N22H2→N2H4   ΔH=-187.6KJ

N2H4→N22H2    ΔH=+187.6KJ 

2N2H4→2N24H2    ΔH=+375.2KJ

吸熱反應:生成物熱含量>反應物熱含量。

放熱反應:生成物熱含量<反應物熱含量。

3. 元素生成熱為零:O2H2FeCuHe等生成熱為零,元素的燃燒熱僅O2N2為零。

4. 同素異性體:

C的同素異性體 (石墨的生成熱=0)S的同素異性體 (斜方琉的生成熱=0)
P
的同素異性體 (黃磷(白磷)的生成熱=0)O的同素異性體 (氧氣O2的生成熱=0)

5. 不可燃的物質燃燒熱為零:O2N2CO2H2O、惰性氣體 (HeNeAr......) 燃燒熱為零。

6. 生成熱的反應方程式:

CO2 → CO2 
C
2H2 → CH4 
3C
4H2 → C3H8 
2C
3H2(12)O2 → C2H5OH 
6C
6H23O2 → C6H12O6 

7. 燃燒熱的方程式:

CO2 → CO2C的燃燒熱方程式
CH4
2O2 → CO22H2OCH4的燃燒熱方程式
C3H8
5O2 → 3CO24H2OC3H8的燃燒熱方程式
C2H5OH
3O2 → 2CO23H2OC2H5OH的燃燒熱方程式

8. N2O2→NO2是二氧化氮的生成熱反應,但不是N2的燃燒熱反應,因為N2不可燃。

9. CO2 → CO2C的燃燒熱方程式,也是CO2的生成熱反應方程式。
H2
O2→H2OH的燃燒熱方程式,也是H2O的生成熱反應方程式。

10. 碳的燃燒熱=二氧化碳的生成熱,兩者等值同號。
氫的燃燒熱=水的生成熱,兩者等值同號。

11. 一般燃燒熱反應的方程式,以生成熱計算,
生成熱反應的方程式,以燃燒熱計算。

12. 氣態物質的熱含量>液態物質熱含量>固態物質熱含量。
水是比熱最大的液體,汽化熱最大。
注意右圖的反應熱大小順序。

13. 反應熱的計算:ΔH=生成物的生成熱-反應物的生成熱
               
=反應物的燃燒熱-生成物的燃燒熱。

 

4-1_化學反應的分類】

1. C6H12O6溶解在水中,使糖分子均勻分散在水中,稱為『溶解』,
NaCl溶解在水中,形成正電的Na離子及負電的Cl離子,稱為『解離』。

2. 解離說:電解質溶於水後,形成陽離子和陰離子,兩者的莫耳數不一定相等,每個離子的電量不一定相等,陽離子的總電量和陰離子的總電量必定相等,溶液必定維持電中性。

3. 水合作用:水分子的氫原子端有帶正電的傾向,氧原子端有帶負電的傾向,因此電解質溶液中,陰離子的四周會被水分子中的氫原子端包圍,陽離子則會被氧原子端包圍,形成水合離子。

4. 酸鹼鹽為常見的的電解質,其中酸為分子化合物,鹼和鹽為離子化合物。
鹼和鹽在熔融狀態及水溶液能導電,酸僅在水溶液能導電,液態酸不能導電。
強酸(HClHNO3H2SO4)、強鹼(NaOHKOHCa(OH)2)水溶液能完全解離,為強電解質。
弱酸(H2CO3CH3COOH)、弱鹼(NH4OH)的水溶液僅能部分解離,為弱電解質。

5. 分子化合物的水溶液不一定能導電,葡萄糖C6H12O6是分子化合物,水溶液不導電,醋酸CH3COOH是分子化合物,在液態能導電。

6. 離子化合物的水溶液或熔融狀態能導電,但不溶於水的鹽類則不能導電。
碳酸鈣CaCO3不溶於水,但熔融狀態能導電。

7. 氨氣NH3為分子化合物,液態不導電,水溶液則能形成NH3H2O→NH4OH→NH4OH,為弱鹼,弱電解質。

8. 水溶液導電是由於水中存在陰離子與陽離子,金屬導體導電是由於自由電子。

9. 鹽酸HCl、硝酸HNO3、硫酸H2SO4為強酸,強電解質,能完全解離。
碳酸H2CO3、醋酸CH3COOH為弱酸、弱電解質,僅能部分解離。

10. 水溶液通電時,陽離子向負極移動,陰離子向陽極移動。
K2CrO4→2K
CrO42,其中無色的K離子向負極移動,黃色的CrO42離子向正極移動。

11. 離子沉澱反應:溶於水的溶液混合,產生不溶於水的沉澱物質,稱為離子沉澱反應。
NaCl(aq)
AgNO3(aq)→AgCl(s)NaNO3(aq)  
CaCl2(aq)
Na2CO3(aq)→2NaCl(aq)CaCO3(s) 
BaCl2(aq)
Na2SO4(aq)→2NaCl(aq)BaSO4(s) 

12. 必溶於水的離子:NO3CH3COOIA(LiNaK...)
必要的沉澱表:ClBrIHg22CuPb2AgTl
              SO42
Sr2Ba2Pb2
              CrO42
Sr2Ba2Pb2Ag
              OH
IANH4Sr2Ba2

13. 硬水:含Mg2Ca2的水稱為硬水。
暫時硬水:加熱能產生沉澱物質。
           Ca(HCO3)2 → CaCO3
H2OCO2     Mg(HCO3)2 → MgCO3H2OCO2
永久硬水:加熱無沉澱產生,需加石灰Ca(OH)2Na2CO3才能產生沉澱。
          Ca(OH)2
Ca(HCO3)2→2 CaCO32H2O 
          CaSO4
Na2CO3→Na2SO4CaCO3 

14. 肥皂在硬水中會產生沉澱物質,使得去污能力變差。
合成清潔劑在硬水中不會發生沉澱,去污能力不受影響。

15. 去除熱水瓶內的水垢(CaCO3),可加入醋酸CH3COOH、檸檬酸等酸性物質溶解。
CaCO3
H→Ca2H2OCO2 

 

4-2_酸鹼中和】

1. 25時,[H][OH]1014M2PHPOH14
酸性溶液:[H]107M[OH]107M[H][OH]PH7POH7PHPOH
         
酸性愈強,[H]濃度愈大,pH值愈小。
         
活性大的金屬遇稀酸,會產生H2,碳酸鈣CaCO3遇稀酸會產生CO2
鹼性溶液:[H]107M[OH]107M[H][OH]PH7POH7PHPOH
         
鹼性愈強,[OH]濃度愈大,pH值愈大。
         
鹼嘗起來有澀味,摸起來有滑膩感,可溶解油脂。

2. [H]2x104M     [    104M2x104M103M     [   4pH值>3
[H
]2x104M    [  [OH]5x1010M    
[H
]1M100M   [ PH0    [H]10M101M   [ PH=-1

3. 酸中加水,[H]減少,[OH]增加,PH值增加,但仍小於7
鹼中加水,[H]增加,[OH]減少,PH值減少,但仍大於7
水中加酸,[H]增加,[OH]減少,PH值減少,必定小於7
水中加鹼,[H]減少,[OH]增加,PH值增加,必定大於7

4. 103M20mL的硫酸H2SO4稀釋成2L,則  
10
2M40mL的氫氧化鈣Ca(OH)2稀釋成5L,則  
0.01M
50mL的硫酸H2SO40.05M的氫氧化鈣Ca(OH)2完全中和,需要的體積為V,則:
               0.01x50x2
0.05xVx2        V10mL
0.04M
50mL的硝酸HNO30.02M的氫氧化鈉NaOH完全中和,需要的體積為V,則:
               0.04x50
0.02xV            V100mL

 

溶液顏色

導電性

酸鹼性

石蕊

硝酸銀溶液

食鹽水

無色

能導電

中性

不變色

氯化銀沉澱

糖水

無色

不導電

中性

不變色

無反應

純水

無色

不導電

中性

不變色

無反應

5. 酸鹼中和必為放熱反應。
酸滴定鹼:滴定管裝鹽酸HCl,錐形瓶裝氫氧化鈉NaOH,指示劑(石蕊)滴入錐形瓶中,
         
將鹽酸滴至錐形瓶的指示劑變色為止(藍色紅色)
          HCl
NaOH→NaClH2O
鹼滴定酸:滴定管裝氫氧化鉀KOH,錐形瓶裝硫酸H2SO4,指示劑()滴入錐形瓶中,
         
將氫氧化鉀KOH滴至錐形瓶的指示劑變色為止(無色紅色)
          H2SO4
2KOH→K2SO42H2O 

 

石蕊

酚紅

廣用試紙

溴瑞香草酚藍

酸性

紅色

無色

黃色

紅橙黃

變色範圍

4.58.1

8.49.8

6.48.0

6.07.6

鹼性

藍色

紅色

紅色

藍靛紫

藍色

6. 常見胃藥:
碳酸鈣CaCO3、小蘇打NaHCO3為速效型的制酸劑。
氫氧化鎂Mg(OH)2、氫氧化鋁Al(OH)3為長效型制酸劑。

7. 雨水經蒸發凝結降水,原為最接近純水(蒸餾水),但經空氣中的二氧化碳溶解,
形成碳酸H2CO3CO2H2O→H2CO3,因此天然雨水略帶酸性,pH值略小於7
由於人為燃燒石油產品及汽機車排放廢氣,使得空氣中含硫的氧化物及含氮的氧化物增加,因此雨水的酸性明顯增加,當pH值小於5時,稱為酸雨。

8. 二氧化碳通入石灰水中的反應為酸鹼中和反應:CO2(aq)Ca(OH)2(aq)→CaCO3(s)H2O(L)
NH3(g)
通入稀鹽酸HCl(aq)中會產生白色煙霧,為酸鹼中和反應:NH3(g)HCl(aq)→NH4Cl(s)

 

4-3_氧化還原反應】

1. 氧化還原反應:

(1)  有氧化反應,必定有還原反應,兩者同時產生。

(2)  還原劑被氧化,氧化劑被還原。

(3)  活性大的金屬,為強還原劑,活性小的金屬,其氧化物為強氧化劑。

(4)  光合作用、呼吸作用、電池放電充電、電解、電鍍等電流化學效應,及燃燒、發酵反應、金屬冶煉,皆為氧化還原反應。

氧化反應:

還原反應

1.物質和氧結合
2.
物質失去電子
3.
元素的氧化數增加。

1.物質和氧分離
2.
物質得到電子
3.
元素的氧化數減少。

2. 元素態的氧化數為零。
有關元素的反應,例如元素變成化合物,化合物變成元素,元素變成離子,離子變成元素,一定是氧化還原。酸鹼中和、離子沉澱、複分解的反應,還有題目經常出現的碳酸鈣的反應,都不是氧化還原。

3. 氧化活性表:
K>鈉Na>鈣Ca>鎂Mg>鋁Al>碳C>鋅Zn>鉻Cr>鐵Fe
>錫Sn>鉛Pb>氫H>銅Cu>汞Hg>銀Ag>鉑Pt>>金Au

4. 伏打電池的概念:
活性大的金屬易放出(失去)電子,發生氧化半反應,為陽極,或為負極。
活性小的金屬易獲得電子,發生還原半反應,為陰極,或為正極。
電池的負極(陽極)放出電子,經導線由正極(陰極)獲得電子,而流出的電子數=流入的電子數。
鋅銅電池:鋅的活性大於銅,鋅發生氧化反應,為還原劑,
         
銅離子獲得電子,發生還原反應,為陰極。
         
陽極(負極)Zn→Zn22e  為還原劑
         
陰極(正極)Cu22e→Cu  為氧化劑。
         
總反應:     Zncu2→Zn2Cu 

5. 氫氧燃料電池:   

氫的氧化數由0→1  ,氧化數增加,發生氧化反應,為還原劑,故氫氣為負極(陽極)
氧的氧化數由0→2  ,氧化數減少,發生還原反應,為氧化劑,故氧氣為正極(陰極)
氧化還原反應中,氧化反應失去的電子數=還原反應獲得的電子數。

6. 鎂帶在二氧化碳中可燃燒:
2Mg
CO2→C2MgO  鎂被氧化成氧化鎂  Mg → MgO   為還原劑
                      
二氧化碳被氧化成碳   CO2 → C 為氧化劑。

7. 碳和氧化銅CuO的反應:
C
2CuO→ 2CuCO2  CCuO氧化成CO2,為還原劑;CuOC還原成Cu,為氧化劑。

8. 活性大的金屬遇稀酸:
鋅+稀鹽酸 氯化鋅+氫氣    ZnHCl → ZnCl2H2 ,為氧化還原反應。
鋅被氧化成氯化鋅,鋅為還原劑;稀鹽酸中的氫離子H被還原成H2,為氧化劑。
化學反應中,只要有元素態 x 化合物,  必為氧化還原反應。

9. 鐵和活性小的金屬相連接時,鐵容易發生氧化反應,為還原劑,因此鐵容易鏽蝕。

10. 亞鐵離子(Fe2)和亞硝酸鹽,易產生有毒的鐵離子(Fe3),亞鐵離子被氧化,為還原劑,亞硝酸鹽為氧化劑,鐵離子(Fe3)有毒。
維生素C能將鐵離子(Fe3)還原成亞鐵離子(Fe2),維生素C是還原劑,而鐵離子(Fe3)則是氧化劑。