(1)概念
当固体溶于水时,固体溶于水的速率和离子结合为固体的速率相等时,固体的溶解与沉淀的生成达到平衡状态,称为沉淀溶解平衡。其平衡常数叫做溶度积常数,简称溶度积,用Ksp表示。
(2)溶度积Ksp的特点
Ksp只与难溶电解质的性质和温度有关,与沉淀的量无关,且溶液中离子浓度的变化能引起平衡移动,但并不改变溶度积。
Ksp反映了难溶电解质在水中的溶解能力。
2、沉淀溶解平衡的应用
(1)沉淀的溶解与生成
根据浓度商Qc与溶度积Ksp的大小比较,规则如下:
Qc=Ksp时,处于沉淀溶解平衡状态。
Qc>Ksp时,溶液中的离子结合为沉淀至平衡。
(2)沉淀的转化
根据溶度积的大小,可以将溶度积大的沉淀可转化为溶度积更小的沉淀,这叫做沉淀的转化。沉淀转化实质为沉淀溶解平衡的移动。
1、水的电离
水的离子积常数KW=[H+][OH-],25℃时,KW=1.0×10-14mol2·L-2。温度升高,有利于水的电离,KW增大。
2、溶液的酸碱度
室温下,中性溶液:[H+]=[OH-]=1.0×10-7mol·L-1,pH=7
酸性溶液:[H+]>[OH-],[H+]>1.0×10-7mol·L-1,pH<7
碱性溶液:[H+]<[OH-],[OH-]>1.0×10-7mol·L-1,pH>7
3、电解质在水溶液中的存在形态
(1)强电解质
强电解质是在稀的水溶液中完全电离的电解质,强电解质在溶液中以离子形式存在,主要包括强酸、强碱和绝大多数盐,书写电离方程式时用“=”表示。
(2)弱电解质
在水溶液中部分电离的电解质,在水溶液中主要以分子形态存在,少部分以离子形态存在,存在电离平衡,主要包括弱酸、弱碱、水及极少数盐。
合成氨反应是一个放热反应,同时也是气体物质的量减小的熵减反应,故降低温度、增大压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动。
2、合成氨反应的速率
(1)高压既有利于平衡向生成氨的方向移动,又使反应速率加快,但高压对设备的要求也高,故压强不能特别大。
(2)反应过程中将氨从混合气中分离出去,能保持较高的反应速率。
(3)温度越高,反应速率进行得越快,但温度过高,平衡向氨分解的方向移动,不利于氨的合成。
(4)加入催化剂能大幅度加快反应速率。
3、合成氨的适宜条件
在合成氨生产中,达到高转化率与高反应速率所需要的条件有时是矛盾的,故应该寻找以较高反应速率并获得适当平衡转化率的反应条件:一般用铁做催化剂,控制反应温度在700K左右,压强范围大致在1×107Pa~1×108Pa之间,并采用N2与H2分压为1∶2.8的投料比。
2、单质与水反应最剧烈的非金属元素是F
3、其价氧化物的水化物酸性的元素是Cl
4、其单质是最易液化的气体的元素是Cl
5、其氢化物沸点的非金属元素是O
6、其单质是最轻的金属元素是Li
7、常温下其单质有颜色气体的元素是F、Cl
8、熔点最小的金属是Hg
9、其气态氢化物最易溶于水的元素是N
10、导电性的金属是Ag
11、相对原子质量最小的原子是H
12、最简单的有机物是甲烷
13、日常生活中应用最广泛的金属是Fe
14、组成化合物种类最多的元素是C
15、天然存在最硬的物质是金刚石
16、金属活动顺序表中活动性的金属是K
17、地壳中含量最多的金属元素是Al
18、地壳中含量最多的非金属元素是O
19、空气中含量最多的物质是氮气
20、人体中含量最多的元素是O
21、相同条件下密度最小的气体是氢气
22、相对分子质量最小的氧化物是水
(1)对于氧化剂来说,同族元素的非金属原子,它们的最外层电子数相同而电子层数不同时,电子层数越多,原子半径越大,就越难得电子。因此,它们单质的氧化性就越弱。
(2)金属单质的还原性强弱一般与金属活动顺序相一致。
(3)元素处于高价的物质具有氧化性,在一定条件下可与还原剂反应,在生成的新物质中该元素的化合价降低。
(4)元素处于低价的物质具有还原性,在一定条件下可与氧化剂反应,在生成的新物质中该元素的化合价升高。
(5)稀硫酸与活泼金属单质反应时,是氧化剂,起氧化作用的是氧化剂,被还原生成H2,浓硫酸是强氧化剂。
(6)不论浓XX还是稀XX都是氧化性极强的强氧化剂,几乎能与所有的金属或非金属发生氧化还原反应,反应时,主要是得到电子被还原成NO2,NO等。一般来说浓XX常被还原为NO2,稀XX常被还原为NO。
(7)变价金属元素,一般处于价时的氧化性,随着化合价降低,其氧化性减弱,还原性增强。
氧化剂与还原剂在一定条件下反应时,一般是生成相对弱的还原剂和相对弱的氧化剂,即在适宜的条件下,可用氧化性强的物质制取氧化性弱的物质,也可用还原性强的物质制取还原性弱的物质。
1.取代反应
定义:有机化合物物受到某类试剂的进攻,使分子中一个基(或原子)被这个试剂所取代的反应。
说明:一个取代反应的必然满足A(+B)=C+D的形式,即反应物不一定有多种,但生成物至少有两种;高中阶段所学的卤化、硝化、磺化、酯化、各种水解、氨基酸成肽键、醇的分子内脱水等反应都是取代反应。
2.加成反应
定义:有机化合物中的重键被打开,两端的原子各连接上一个新的基团的反应。
说明:加成反应中有机物不饱和度一般会减少(双键异构化成环的反应除外),常见的加成反应有:加氢、加卤素(注意二烯烃的1,2加成与1,4加成)、加HX、加水等。
3.消去反应
定义:使反应物分子失去两个基团或原子,从而提高其不饱和度的反应。
说明:消去反应的生成物必然多于两种,其中的一种往往是小分子(H2O、HX)等。高中阶段里所学的两种消除反应(醇、卤代烃)都属于β-消除反应,发生反应的有机物必然存在β-H原子,即官能团邻位C上的H原子。注意不对称化合物发生消去反应时往往会有多种反应的取向,生成的化合物是混合物。
4.氧化-还原反应
定义:有机反应中,得氢或失氧的反应称为还原反应,失氢或得氧的反应成为氧化反应。
说明:与无机化学中的氧化还原反应不同,有机物的氧化还原一般只针对参与反应的有机物,而不讨论所用的无机试剂,因而在有机反应类型中二者是分开的。常见的氧化反应有:加氧气催化氧化(催化剂为Cu、Ag等)、烯烃、苯的同系物与高锰酸钾溶液的反应、烯烃的臭氧化和环氧化、醛的银镜反应、醛与新制Cu(OH)2的反应等。高中阶段所学的还原反应有醛、XX的催化加氢反应、硝基还原成氨基的反应。
5.聚合反应
定义:将一种或几种具有简单小分子的物质,合并成具有大分子量的物质的反应。
说明:高中阶段所学的聚合反应包括加聚反应和缩聚反应,前者指不饱和化合物通过相互加成形成聚合物的反应;后者指多官能团单体之间发生多次缩合,同时放出低分子副产物的反应,二者的区别在于是否有小分子副产物生成。
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