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化学反应原理中的经典“不一定”总结

来源:未知作者:化学自习室 点击: 次 所属专题: 化学反应原理

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【导读】化学反应原理中的结论都不是“无条件成立”的,它们各自建立在物质状态、溶液浓度、反应温度、介质环境、装置类型乃至电极表面状态等特定条件之上。条件一变,结论就可能不成

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【导读】化学反应原理中的结论都不是“无条件成立”的,它们各自建立在物质状态、溶液浓度、反应温度、介质环境、装置类型乃至电极表面状态等特定条件之上。条件一变,结论就可能不成立甚至反向。因此学习这一模块应当“根植课本、深挖本质、总结规律、立足经典”,重点关注结论“为什么成立”“在什么条件下成立”,而不是机械记忆“一定”与“不一定”本身。

把握了这一条“总纲”,学生面对新情境时就会主动追问:这里用了什么条件?条件改变后结论还成立吗?这正是高考所要求的“证据推理与模型认知”素养。

一、有关“化学反应的热效应”中的“不一定”

1.放热反应不加热不一定就能发生。

有的放热反应(如煤的燃烧、硫的燃烧等),在加热条件下才能发生。

提醒:“放热”只说明反应后体系能量降低,并不等于常温下就能自动启动;许多放热反应需要先点燃或加热以越过活化能门槛。

2.吸热反应不一定需要加热才能发生。

有的吸热反应(如氯化铵固体与八水合氢氧化钡晶体)在常温下就能发生。

提醒:反应是否需要加热由活化能决定,与吸热、放热没有必然的对应关系,二者不能互相推断。

3.伴随能量变化的物质变化不一定是化学变化。

伴随能量变化的物质状态变化(如水的三态变化)是物理变化。

提醒:“有能量变化”不是判断化学变化的依据,如水的三态变化属于物理变化。

4.有旧化学键断裂的变化不一定是化学变化。

如NaCl和KCl溶于水及NaCl和KCl融化是物理变化,因其只有旧化学键(离子键)的断裂,而没有新化学键的形成。

提醒:化学变化的本质是旧键断裂与新键形成同时发生,只有键的断裂不能算作化学变化。

5.有新化学键形成的变化不一定是化学变化。

如蒸发食盐水析出NaCl晶体的变化是物理变化,因只有新化学键(离子键)的形成,而没有旧化学键的断裂。

提醒:与上一条成对掌握:只有键的形成也不能算作化学变化。

6.在101kPa时,1mol纯物质燃烧生成氧化物所放出的热量不一定是燃烧热。

若生成不稳定氧化物,所放出的热量就不是该物质的燃烧热。如:

CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(g)ΔH=−802.3kJ/mol

提醒:燃烧热的定义要求“完全燃烧生成稳定氧化物”,要求生成最稳定的氧化物:C→CO₂(g)、H→H₂O(l)、S→SO₂(g),判断时必须盯住产物的状态。本例产物水为气态,故该ΔH不是CH4的燃烧热,这是热化学方程式判断题的经典设错点。

7.酸与碱发生中和反应生成1mol的H₂O(l)时释放的热量不一定是中和反应的反应热。

若生成难溶性盐和1mol的H₂O(l),释放的热量不是中和反应的反应热(因生成沉淀也放出热量)。如:

½H₂SO₄(aq)+½Ba(OH)₂(aq)=½BaSO₄(s)+H₂O(l)ΔH=−QkJ/mol

提醒:中和热要求生成可溶性盐;有沉淀生成时,测得的放热量中混入了沉淀生成的反应热。

8.酸与碱发生中和反应生成1mol的H₂O(l)时释放的热量不一定是57.3kJ。

强酸与强碱稀溶液反应生成可溶性盐和1mol的H₂O(l)时释放的热量是57.3kJ;因弱电解质的电离吸热,在稀溶液中,弱酸与强碱(或强酸与弱碱、弱酸与弱碱)发生中和反应生成可溶性盐和1mol的H₂O(l)时释放的热量小于57.3kJ;因浓硫酸溶于水放出热量,浓硫酸与强碱发生中和反应生成可溶性盐和1mol的H₂O(l)时释放的热量大于57.3kJ。

提醒:57.3kJ/mol只适用于“强酸+强碱的稀溶液”这一特定条件,弱电解质、浓溶液都会使实测值偏离。

【归纳总结一:热效应板块的辨析主线】

判断依据是“定义的本质”,不是表面特征。化学变化的判据是“有新物质生成”,断键与成键须同时发生,单独断键(NaCl溶于水、融化)或单独成键(蒸发结晶)都不是充分条件。

燃烧热的四前提:101kPa、1mol纯物质、完全燃烧、生成稳定氧化物;中和热四前提:稀溶液、强酸+强碱、只生成可溶性盐和水。命题常通过“隐蔽前提”设错,如H₂O为气态、生成BaSO₄沉淀、浓硫酸、弱电解质。

反应热与反应条件无必然联系:放热反应也可能需要加热跨过活化能门槛,如煤的燃烧,吸热反应也可能常温自发,如Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl反应。

热化学方程式正误判断:查物质状态、查系数与ΔH对应、查是否“稳定氧化物”,其中与ΔH大小比较计算是稳定命题点,建议训练时“见ΔH先核定义前提”。

二、有关“化学反应速率与化学平衡”中的“不一定”

1.对于给定的一个化学反应,随着化学反应的进行,化学反应速率不一定逐渐减小。

因为反应速率不仅受浓度影响,而且受温度影响,同等情况下温度影响大于浓度影响。

提醒:不能只根据“反应物浓度减小”就断定速率一直下降;对于放热反应,体系温度升高常使速率先上升再下降。

2.在相同条件下,同一反应用不同物质表示的反应速率,数值不一定相等。

因不同物质的化学计量数不一定相等。例如,对于反应

N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)v(N₂)≠v(H₂)≠v(NH₃),但v(N₂)∶v(H₂)∶v(NH₃)=1∶3∶2。

提醒:比较同一反应不同物质的速率大小时,必须先除以各自的化学计量数,化为同一标准。

3.在化学平衡建立过程中,v(正)不一定大于v(逆)。

若一个可逆反应从正反应方向开始,则建立过程中v(正)>v(逆);若从逆反应方向开始,则建立过程中v(正)<v(逆)。

提醒:判断平衡建立过程中速率的相对大小,要先看反应的起始方向或平衡移动的方向。

4.温度越高,化学反应速率不一定越大。

如对于酶催化的反应,温度过高会使酶催化剂失去活性,化学反应速率下降。

提醒:“升温加快反应”只适用于没有被温度破坏的体系,酶、催化剂等存在最适温度。

5.化学平衡向正反应方向移动,生成物的浓度不一定增大。

增大压强或升高温度,化学平衡正向移动,生成物的浓度增大;若减小生成物的浓度,化学平衡仍正向移动,但生成物的浓度减小。

提醒:平衡移动方向与某组分浓度的变化方向是两回事,关键要看“改变的是什么条件”。

6.工业上合成氨N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g),压强越大不一定经济效益越高。

因压强越大,对设备的要求条件越高,反而会增加成本、降低经济效益。

提醒:工业条件的选择要综合平衡转化率、反应速率、设备投资与能耗,不能只看平衡移动或单一因素。

7.对于ΔH>0的反应,不一定在任何温度下反应都不能自发进行。

对于ΔH>0的反应,当ΔS<0时,在任何温度下反应都不能自发进行;当ΔS>0时,在高温下反应能自发进行。

提醒:反应自发性的判据是ΔG=ΔH−TΔS,必须同时考虑焓变和熵变。

【归纳总结二:速率与平衡板块的辨析主线】

速率分析要“浓度+温度”双因素:放热反应随进行体系温度升高、反应物浓度降低,速率先增大后减小,这是速率-时间曲线题的经典模型,不能套用“速率一直减小”。

速率之比等于化学计量数之比:比较不同物质表示的速率必须先换算后再比大小。

“平衡移动方向”与“浓度增减”没有必然对应关系:移动方向看v(正)与v(逆)的相对变化,浓度取决于总量变化,如减小生成物浓度,平衡正向移动但该浓度仍减小,这是平衡图像题设错高发区。

自发性判断必须用复合判据ΔH−T·ΔS联立分析,不能只看ΔH的正负。

工业条件的选择要兼顾速率、平衡、成本、催化剂与设备(合成氨采用2×10⁷~5×10⁷Pa而非更高压),这是原理综合题“条件选择”类简答的答题规范点。

三、有关“水溶液中的离子反应与平衡”中的“不一定”

1.易溶于水的电解质不一定是强电解质,难溶于水的电解质不一定是弱电解质。

电解质的强弱与溶解性无关,如BaSO₄、BaSiO₃等难溶性电解质是强电解质;如H₂SO₃、NH₃·H₂O等易溶性电解质则是弱电解质。

提醒:溶解度与电离程度是两个不同维度的性质,不能互相推断。

2.强电解质不一定是离子化合物。

强酸也属于强电解质,但强酸是共价化合物。

提醒:强电解质的判断依据是“在水溶液中完全电离”,与晶体是离子化合物还是共价化合物无关。

3.弱电解质的电离平衡右移,电解质分子的浓度不一定减小。

若增加弱电解质的浓度使电离平衡右移,电解质的浓度增大。如在1mol/L的CH₃COOH溶液中加入冰醋酸,尽管醋酸的电离平衡右移,但CH₃COOH的浓度增大。

提醒:电离平衡的移动方向不能直接决定分子浓度的变化方向,要回到“是什么条件引起了移动”。

4.强酸溶液的酸性不一定比弱酸溶液的酸性强。

如25℃时,1×10⁻⁸mol/L盐酸的酸性比1mol/L醋酸(Ka=1.75×10⁻⁵)溶液的酸性弱。

提醒:酸性强弱由c(H⁺)决定,与“强酸、弱酸”的名称无关;极稀强酸溶液中水的电离不可忽略。

5.溶液导电能力弱的电解质不一定是弱电解质。

如BaSO₄饱和溶液的导电能力很弱,几乎不导电,但BaSO₄是强电解质。

提醒:导电能力取决于自由移动离子的浓度和电荷数,难溶的强电解质因离子浓度低而导电能力弱。

6.电离平衡右移,弱电解质分子的浓度不一定减小。

如在稀氨水中通入氨,NH₃·H₂O的电离平衡右移,但 c(NH₃·H₂O)增大。

提醒:原理与第3条一致:因浓度增大而右移时,分子浓度增大。

7.电离平衡右移,电离常数不一定增大。

如增大弱电解质的浓度或稀释弱电解质溶液,尽管电离平衡右移,但电离常数不变。

提醒:标准情况下电离常数Ka只与温度有关,浓度、压强的改变都不会使它变化。

8.在一定温度下,一元弱酸的电离常数越大,一元弱酸溶液的酸性不一定越强。

因溶液的酸性强弱由溶液中的c(H⁺)大小决定,而一元弱酸的c(H⁺)=√(Ka·c),因此,溶液的酸性强弱由电离常数Ka和浓度c大小共同决定。

提醒:比较酸性强弱必须同时考虑Ka与浓度两个变量,只看Ka会得出错误结论。

9.25℃时,水电离出的c(H⁺)<1×10⁻⁷mol/L的溶液,不一定是酸溶液。

酸和碱都抑制水的电离,则25℃时水电离出的c(H⁺)<1×10⁻⁷mol/L的溶液,可能是酸溶液,也可能是碱溶液。

提醒:“由水电离出的c(H⁺)”与“溶液中的c(H⁺)”不是一回事,据此判断酸碱性要结合其他信息。

【归纳总结三:水溶液板块的辨析主线】

判断强弱电解质的唯一标准是“在水溶液中是否完全电离”,与溶解性无关(BaSO₄难溶却完全电离)、与导电能力无关(BaSO₄饱和溶液几乎不导电)、与化合物类型无关(强酸是共价化合物);这三组“错位对应”是选择题高频陷阱。

“平衡移动方向”≠“量的增减”是本板块的灵魂:电离平衡右移,分子浓度不一定减小,Ka随温度改变、与移动方向无关。

溶液酸性强弱看c(H⁺),对一元弱酸c(H⁺)=√(Kac),由Ka与c共同决定,所以极稀强酸可能弱于浓弱酸,这与“强酸的酸性一定强于弱酸”的直觉相反,适合做反直觉典例。

水的电离是双向抑制:酸和碱均抑制,能促进水电离的是水解盐,如CH₃COONa、NH₄Cl。“水电离出的c(H⁺)”类题目,先判断“促进还是抑制”,再定溶液酸碱性。

Ka、Kw计算,离子(粒子)浓度大小比较,滴定曲线与图像分析均以这些边界概念为设错点。

四、有关“化学反应与电能”中的“不一定”

1.在原电池中,负极材料的金属活动性不一定比正极材料的金属活动性强。

如在“Fe-浓HNO₃-Cu”原电池中,Cu为负极。

提醒:判断正、负极要看实际发生氧化反应的一极,不能只看金属活动性顺序。

2.燃料电池的总反应式不一定是燃料燃烧的化学方程式。

对于以氧气为氧化剂的酸性燃料电池,其总反应式是燃料燃烧的化学方程式(没有点燃的反应条件);但以氧气为氧化剂的碱性燃料电池,其总反应式不是燃料燃烧的化学方程式。

如乙烷碱性燃料电池的总反应式为:

2C₂H₆+7O₂+8OH⁻=4CO₃²⁻+10H₂O

提醒:电解质溶液的酸碱性会影响产物的存在形式,如生成CO₃²⁻而不是CO₂,书写时要结合介质。

3.在原电池中,负极本身不一定发生氧化反应。

如在燃料电池中,是燃料在负极发生氧化反应,电极材料本身并不参与电极反应。

提醒:要分清“电极材料”和“在电极上发生反应的物质”。

4.原电池的正、负极材料不一定不同。

在原电池中,正、负极材料一般不同;但在燃料电池中,正、负极材料相同,如均为石墨、Pt等。

提醒:电极材料相同、通入不同气体,同样可以构成原电池。

5.活动性较强的金属电极不一定是原电池的负极。

如在“Fe-浓HNO₃-Cu”原电池中,由于铁能够产生钝化现象,因此铜电极为负极,铁电极为正极。

提醒:钝化(表面氧化膜)会改变电极的实际反应,判断时要考虑电极的表面状态。

6.电解过程中,溶液中电解质离子的浓度不一定减小。

在电解过程中,若电解质电离出的离子不参加电解,即电解水型,如用惰性电极电解硫酸钠、氢氧化钠、硫酸等溶液,则溶液中电解质离子的浓度增大。

提醒:电解可先分为“电解水型”“电解电解质型”等,要依据电极上实际放电的离子来判断。

【归纳总结四:电化学板块的辨析主线】

电极的确定靠“实际发生的反应”,不靠死记规则:“活泼金属作负极”,在钝化(Fe-浓HNO₃-Cu中Cu为负极)、非金属参与、燃料电池等情境下很容易出现全部失效。

燃料电池三特征:

①电极材料本身不参加反应,正负极材料可以相同(第3、4条);

②总反应随介质而变:酸性→燃烧方程式;碱性→CO₃²⁻写入总反应;

③负极上被氧化的是燃料而非电极。

电解类型决定“离子浓度增减”:电解水型(Na₂SO₄、NaOH、H₂SO₄溶液)电解质离子浓度增大;电解质型、放氢生碱型等须具体分析,不能一概而论。

新情境电池(新型介质、新型电极材料)是稳定命题载体,书写电极反应式前必须先判介质酸碱性,再定产物形式(CO₃²⁻还是CO₂,OH⁻还是H₂O)。

(责任编辑:化学自习室)
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