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如何研究化學反應產物

發布時間:2022-07-21 01:36:36

Ⅰ 如何進行化學反應的可行性分析

化學反應進行的方向
科學家根據反應體系中存在著力圖使自身能量趨於「最低」和「有序」變為「無序」的自然現象,對於化學反應進行的方向,提出了互相關聯的能量判據和熵判據,即凡是能夠使反應體系能量降低、熵增大的反應方向,就是化學反應容易進行的方向。但對於一個具體的反應,需應用兩個判據綜合進行分析,不能片面地做結論。

(一)自發過程與非自發過程:

不藉助外力可以自動進行的過程稱為自發過程,而必須在外力的作用下才能進行的過程為非自發過程。

說明:

1、體系有著趨於從能量高的狀態變為能量低的狀態的過程,此時體系對外界做功或放出能量?D?D這一經驗規律就是能量判據。能量判據又稱焓判據,即△H< 0的反應有自發進行的傾向,焓判據是判斷化學反應進行方向的判據之一。

2、多數能自發進行的化學反應是放熱反應。即反應物的總能量大於生成物的總能量。但並不是放熱反應都能自發進行,也不是講吸熱反應就不能自發進行。某些吸熱反應也能自發進行,如氯化銨與氫氧化鋇晶體的反應,還有一些吸熱反應在高溫下也能自發進行。

3、混亂度:表示體系的不規則或無序狀態。?D?D混亂度的增加意味著體系變得更加無序。熵是熱力學上用來表示混亂度的狀態函數,符號為S,單位為:J?mol-1?K-1 。?D?D體系的無序性越高,即混亂度越高,熵值就越大。

4、在相同條件下,不同物質的熵值不同,同一物質在不同狀態時的熵值大小也不一樣,一般而言:固態時熵值最小,氣態時熵值最大。

5、熵變:化學反應中要發生物質的變化或物質狀態的變化,因此存在混亂度的變化,叫做熵變,符號:△S △S=S產物-S反應物。在密閉條件下,體系由有序自發地轉變為無序的傾向?D?D熵增

6、自發過程的熵判據:在與外界隔離的體系中,自發過程將導致體系的熵增大,這一經驗規律叫做熵增原理,是判斷化學反應方向的另一判據?D?D熵判據。

7、判斷某一反應能否自發進行,要研究分析:焓判據和熵判據對反應方向的共同影響。

(二)化學反應進行的方向:

在一定的條件下,一個化學反應能否自發進行,既可能與反應的焓變有關,又可能與反應的熵變有關。在溫度、壓力一定的條件下,化學反應的方向是熵變和焓變共同影響的結果,反應的判據是:DH-TDS(T為熱力學溫度,均為正值)。

DH-TDS<0,反應能自發進行;

DH-TDS=0,反應達到平衡狀態;

DH-TDS>0,反應不能自發進行。

即:在溫度、壓力一定的條件下,自發反應總是向DH-TDS<0的方向進行,直至達到平衡狀態。

說明:

1、在判斷反應的方向時,應同時考慮焓變和熵變這兩個因素。

2、在溫度、壓強一定的條件下,化學反應自發進行的方向的判據是:

△G = △H-T△S

其中:G 叫作吉布斯自由能。則:

△G = △H -T△S < 0 反應能自發進行

△G = △H -T△S =0 反應達到平衡狀態

△G = △H-T△S >0 反應不能自發進行

3、在溫度、壓強一定的條件下,焓因素和熵因素共同決定一個化學反應的方向。放熱反應的焓變小於零,熵增加反應的熵變大於零,都對DH-TDS<0作出貢獻,因此,放熱和熵增加有利於反應自發進行。即放熱的熵增加反應一定能自發進行,而吸熱的熵減小反應一定不能自發進行。

4、當焓變和熵變的作用相反時,如果二者大小相差懸殊,可能某一因素佔主導地位。焓變對反應的方向起決定性作用,DH-TDS<0,常溫、常壓下放熱反應能自發進行;熵變對反應的方向起決定性作用,則熵增較大的反應在常溫常壓下能自發進行。

5、當焓變和熵變的作用相反,且相差不大時,溫度有可能對反應進行的方向起決定性作用,使TDS的值大於DH值,反應能夠自發進行。

6、在恆溫、恆壓下,用DG判斷化學反應在該狀況時自發進行的方向可列表表示:

焓變DH
熵變DS
△G
反應在該狀況下能否自發進行

<0
>0
<0
自發進行

>0
<0
>0
不自發進行

>0
>0
低溫時>0,高溫時<0
低溫不自發,高溫自發

<0
<0
低溫時<0,高溫時>0
低溫自發,高溫不自發

7、△H -T△S只能用於說明該反應在理論上能否在此條件下發生,是一個化學反應發生的必要條件,只是反應的可行性問題。過程的自發性只用於判斷過程的方向,並不能確定該反應在此條件下是否一定會發生以及過程發生的速率。

8、△H -T△S只用於一定溫度和壓強下的化學反應方向的判斷,不能說明在其他條件下該反應的方向問題。

【典型例題】

例1. 下列關於冰熔化為水的過程判斷正確的是()

A、DH>0,DS<0 B、DH<0,DS>0

C、DH>0,DS>0 D、DH<0,DS<0

解析:物質的狀態的變化過程中,液化和固化是放熱過程,熔化和汽化是吸熱過程,故DH>0;冰融化為水,分子活動能力增強,混亂度增加,故DS>0。

答案:C

例2. 已知氧化性:Cl2>Br2>Fe3+>I2;還原性:I->Fe2+>Br->Cl-。下列反應能正向自發進行的是:()

A、Br2+2 Fe2+=2 Fe3++2 Br- B、2 Fe3++2 I-=2 Fe2++I2

C、I2+2 Fe2+=2 Fe3++2 I- D、2 Fe3++2 Cl-=2 Fe2++Cl2

解析:氧化還原反應的方向是:強氧化劑與強還原劑反應生成弱氧化劑和弱還原劑。即氧化劑的氧化性大於氧化產物的氧化性,還原劑的還原性大於還原產物的還原性。則A、B符合題意。C中,氧化性I2 >Fe3+,D中氧化性:Fe3+>Cl2,均不符合題意。均不符合氧化還原反應進行的方向原則。

答案:AB

例3. 已知:CuSO4溶液分別與Na2CO3溶液、Na2S溶液的反應情況如下:

(1):CuSO4+Na2CO3

Cu2++CO32-+H2O=Cu(OH)2↓+CO2↑(主要)

Cu2++CO32-=CuCO3↓(次要)

(2)CuSO4+Na2S

Cu2++S2-=CuS↓(主要)

Cu2++S2-+2H2O=Cu(OH)2↓+H2S↑ (次要)

則下列物質的溶解度的比較正確的是:()

A、Cu(OH)2 >CuCO3 >CuS B、Cu(OH)2<CuCO3 <CuS

C、CuS >Cu(OH)2>CuCO3 D、CuS <Cu(OH)2 <CuCO3

解析:本題是有關物質的溶解度的大小的問題。主要進行的方向是物質的溶解度越小的方向。即:由(1)可知:Cu(OH)2的溶解度小於CuCO3的溶解度,由(2)可知:Cu(OH)2的溶解度大於CuS的溶解度。故本題為:D

答案:D

例4. 已知反應2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在298K、100kPa的條件下,其DH=-113.0kJ/mol,DS=-145.3J/molK。

= 1 \* GB2 (1)請討論該反應是否能用於消除汽車尾氣中的NO?請說明理由。

= 2 \* GB2 (2)已知汽車發動機內的溫度高於2000K。能否設計一個裝置使該反應在發動機中進行?請分析說明。若假定該反應的DH隨溫度的變化忽略不計,請計算使該反應能夠自發進行的最高溫度。

解析:

= 1 \* GB2 (1)能。因為該反應的DH-TDS=-113.0-298×(-145.3)×10-3=-69.68kJ/mol<0,說明該反應在理論上是可行的,故有可能用於消除汽車尾氣中的NO。

= 2 \* GB2 (2)不能。因為從DH-TDS這個關系式以及DH=-113.0kJ/mol,DS=-145.3J/molK來看,隨著T(溫度)的升高,會使DH-TDS>0,即反應在較高的溫度下不能自發進行。說明在汽車的發動機中不可能進行該反應。

根據即該反應能夠自發進行的最高溫度為777.7K。

答案: = 1 \* GB2 (1)能。因為該反應的DH-TDS<0

= 2 \* GB2 (2)不能。因為隨著T(溫度)的升高,會使DH-TDS>0。該反應能夠自發進行的最高溫度為777.7K

【模擬試題】

1、已知金剛石和石墨在氧氣中完全燃燒的熱化學方程式為:

① C (金剛石、s)+O2 (g) =CO2 (g) △H1=-395.41kJ/mol

② C (石墨、s)+O2 (g) = CO2 (g) △H2=-393.51kJ/mol

關於金剛石與石墨的轉化,下列說法正確的是

A、金剛石轉化成石墨是自發進行的過程 B、石墨轉化成金剛石是自發進行的過程

C、石墨比金剛石能量低 D、金剛石比石墨能量低

2、知道了某過程有自發性之後,則

A、可判斷出過程的方向 B、可確定過程是否一定會發生

C、可預測過程發生完成的快慢 D、可判斷過程的熱效應

3、碳銨[(NH4)2CO3]在室溫下就能自發地分解產生氨氣,對其下列說法中正確的是

A、碳銨分解是因為生成了易揮發的氣體,使體系的熵增大

B、碳銨分解是因為外界給予了能量

C、碳銨分解是吸熱反應,根據能量判據不能自發分解

D、碳酸鹽都不穩定,都能自發分解

4、下列反應中,在高溫下不能自發進行的是

A、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s) NH3(g)

B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

C、MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(s)

D、CO(g)=C(s)+1/2O2(g)

5、可用於判斷化學反應的自發與否的是()

A、僅用焓變 B、僅用熵變

C、僅用焓變和熵變的和 D、用DH-TDS

6、在298K時,氯化鈉在水中的溶解度為26g。如將1mol氯化鈉溶解在1L水中,此溶解過程中體系的DH-TDS和熵的變化情況是:()

A、DH-TDS>0,DS<0 B、DH-TDS<0 ,DS >0

C、DH-TDS >0,DS>0 D、DH-TDS<0 ,DS<0

7、已知反應2CO(g)=2C(s)+O2(g)的DH為正值,DS為負值。設DH和DS不隨溫度而變,下列說法正確的是()

A、低溫下能自發進行

B、高溫下能自發進行

C、低溫下不能自發進行,高溫下能自發進行

D、任何溫度下都不能自發進行

8、考察下述自然界的一些自然變化,可發現它們有一些共同的特點。下列說法不正確的是:

A、都有一定的方向性,按某一物理量標度由高到低自發進行

B、都可以用來做功,自發過程一旦發生後體系做功的本領就會降低

C、有一定的進行限度,自發過程總是單向地趨向於非平衡狀態

D、用一定的數據差來判斷自發變化能否發生

9、下列說法錯誤的是()

A、NH4NO3溶於水吸熱,說明其溶於水不是自發過程

B、同一種物質氣態時熵值最大,液態時次之,而固態時熵值最小

C、藉助於外力能自發進行的過程,其體系的能量趨向於從高能狀態轉變為低能狀態

D、由能量判據和熵判據組合而成的復合判據,更適合於所有的過程

10、已知2CO(g) = 2C (s) O2(g)是吸熱反應,也是熵減反應。有人曾提出可通過熱分解法消除CO對空氣的污染,你認為這一建議可行嗎?

11、對於反應C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2O(g),DH=45.78kJ/mol,DS=126.19J/mol?K。請通過計算判斷在298.15K時,此反應能否進行?

12、高溫時空氣中的N2和O2會反應生成NO而污染大氣:N2(g)+O2(g)=2NO(g)。試通過計算說明在1200℃的條件下,此反應能否正向自發進行?估算自發進行的最低溫度是多少?(已知:DH=180.50kJ/mol,DS=247.7J/mol?K)

【試題答案】

1、C 2、A 3、AC 4、D 5、D

6、B 7、D 8、C 9、A

10、不行,因為在任何情況下DH-TDS都大於0。

11、DH-TDS=8156J/mol>0,所以298.15K時,乙醇不能自發脫水生成乙烯

12、DH-TDS=-184.32kJ/mol<0,所以該反應在1200℃的條件下能自發進行。

根據 自發進行的最低溫度為:728.7K。

Ⅱ 高中化學,化學反應一般怎麼推產物

元素守恆最基本,不可能少元素也不能多,產物一般都是氣體,沉澱,水,能湊出來的就一般不會有錯,然後看看還剩什麼元素,要是一般考試不會太難,和氧氣反正都是氧化什麼

Ⅲ 有什麼方法來判斷化學反應的產物

如果是氧化還原反應,就應該根據氧化劑與還原劑的性質來判斷. 氧化劑化合價降低,還原劑化合價升高. 歧化反應,(同一種元素的氧化還原反應),歸中即可.比如硫化氫和硫酸的產物就是二氧化硫了. 其實更多的是靠平時的積累,你平常看多了,記多了,做多了,就會發現它們的共通之處.單單判斷是很難的.

Ⅳ 如何正確判斷化學反應的產物

①鈉在少量和過量氧氣中生成的產物不同;
②少量二氧化硫和石灰水反應生成亞硫酸鈣,二氧化硫過量時生成亞硫酸氫鈣;
③C與O2反應充分和不充分時,產物不同;
④少量二氧化碳和燒鹼反應生成碳酸鹽,二氧化碳過量時生成碳酸氫鈉;
⑤鐵和濃硝酸以及稀硝酸反應生成的產物不同,鐵過量和少量是產物也不一樣;
⑥鐵被氯氣氧化時的產物一定是氯化鐵;
⑦硫只能將Cu氧化為+1價.
解答:解:①鈉在少量氧氣中生成氧化鈉,在過量氧氣中生成過氧化鈉,產物不同,故①正確;
②少量二氧化硫和石灰水反應生成亞硫酸鈣,二氧化硫過量時生成亞硫酸氫鈣,產物不同,故②正確;
③C與O2反應充分時生成二氧化碳,不充分時生成一氧化碳,產物不同,故③正確;
④少量二氧化碳和燒鹼反應生成碳酸鹽,二氧化碳過量時生成碳酸氫鈉,產物不同,故④正確;
⑤鐵和濃硝酸反應生成二氧化氮,與稀硝酸反應生成一氧化氮,產物不同,鐵少量時生成的是硝酸鐵,過量時生成的是硝酸亞鐵,產物不同,故⑤正確;
⑥鐵被氯氣氧化時的產物一定是氯化鐵,故⑥錯誤;
⑦銅和硫反應只能生成硫化亞銅,故⑦錯誤.

Ⅳ 我想問一下化學方程式應該怎樣記,怎樣知道產物是什麼呢

1首先,學化學要牢記一個思想——守恆!這個思想貫徹中學化學的始終。
2化學方程式也遵循這個思想,我們要知道在一個任何一個化學方程式中都滿足的是「質量守恆」和「元素守恆」,也就是在反映的過程中宏觀上的質量從反應物到生成物是不變的,微觀上的原子個數是不變的,元素種類也不會變。
3,接下來,按照反應類型可以把化學反應分為氧化還原和非氧化還原反應,也就是有無元素化合價變化的反應,氧化還原反應有元素化合價變化,這里又涉及到電荷守恆,即某一種元素失去電子數等於其他元素得到電子數。
4然後就要熟記各種反應規律,也就是怎樣判斷發生什麼反應,反應判斷正確了,產物自然也就能推出來了,舉幾個經常遇到的:有氣體、沉澱、易分解物質生成的反應式復分解反應,其中有氣體生成又包括置換產生氣體,產物分解產生氣體;沉澱又包含溶解度大小的問題,即溶解度大的可以置換出溶解度小的、、、等。
最後,化學反應規律有好多,需要一點一點積累,後總結發現規律,以後做題就可以得心應手了。

Ⅵ 怎樣推斷化學反應生成物

你先寫出參與反應物質的反應式:

2Br-+ SO42-+4H+=Br2+SO2+2H2O

你看參與反應的物質全寫出來了

根據消耗量最大的配

根據Br消耗配NaBr

根據H+消耗配H2SO4

就是2NaBr+H2SO4=+Na2SO4+Br2+SO2+2H2O就結束了

Ⅶ 化學反應的研究方法 以鹵代烷為為例~謝謝 求高手指教

鹵代烷分子中,由於C-X(X=Cl,Br,I)鍵是極性共價鍵,比較容易斷裂,使鹵代烷能夠發生多種反應。 C-F鍵一般具有相當大的穩定性,其反應與其他鹵素不同。
一、親核取代反應
1.水解:與強鹼的水溶液共熱,則鹵原子被羥基(-OH)取代生成醇。
2.與醇鈉作用:與醇鈉在相應醇溶液中反應。鹵原子被烷氧基(-OR)取代生成醚,稱為Williamson合成法。而叔鹵代烷則主要得到消除產物烯烴。
3.與氰化鈉或氰化鉀作用:則鹵原子被腈基取代生成腈(R-CN),而叔鹵代烷則主要得到消除產物烯烴。
4.與氨作用:與氨作用,鹵原子被氨基(-NH2)取代生成伯胺。
5.與硝酸銀作用:與硝酸銀的乙醇溶液作用,生成鹵化銀沉澱。
不同的鹵代烷,其活性次序是:RI>RBr>RCl;當鹵原子相同而烴基結構不同時,其活性次序為:3°>2°>1°。
二、消除(去)反應
鹵代烷與強鹼的醇溶液共熱,主要發生消除反應,脫去一份子鹵化氫生成烯烴。鹵代烷脫鹵化氫時,氫原子主要是從含氫較少的相鄰碳原子上脫去,這是一條經驗規律,稱為Saytzeff規則。
三、與金屬反應
1.與鎂反應:與金屬鎂在無水乙醚中反應,生成烷基鹵化鎂。烷基鹵化鎂又稱為格林雅(Grignard試劑)
,制備該試劑時除了溶劑乙醚外還有四氫呋喃、苯、其它醚等,以乙醚和四氫呋喃最佳。該試劑與二氧化碳反應,生成增加1個碳的羧酸。在空氣中易被氧化並水解生成醇;可被分解為烴。
2.與鋰反應:在惰性溶劑(如乙醚、石油醚等)中,與金屬鋰反應生成有機鋰化合物。該化合物與鹵化亞銅反應生成重要的有機合成試劑二烷基銅鋰,稱為有機銅鋰試劑。該二烷基銅鋰試劑與鹵代烷反應生成烷烴,稱為Corey-House合成。
編輯本段對人體的影響
有一定毒性。使用時應注意防護,避免吸入其蒸汽或與皮膚接觸。
編輯本段常見的鹵代烷氟利昂
無毒、無臭、不燃燒。主要用作製冷劑、氣霧劑、發泡劑、清洗劑、滅火劑等,被紫外光照射後分解產物破壞臭氧層。
溴甲烷
無色氣體,有強烈的神經毒性,常用的熏蒸殺蟲劑。對人、畜有很大毒性。
其他
三氯甲烷(氯仿)、二氯甲烷(甲叉二氯)、四氯化碳、碘甲烷、溴乙烷、1,2-二氯乙烷等

Ⅷ 如何用綠色化學的觀點分析化學反應 可以舉例

綠色化學實驗研究的中心問題是使化學反應及其產物具有以下特點:⑴採用無毒、無害的原料;⑵在無毒、無害的反應條件(催化劑、溶劑)下進行;⑶減量、循環、重復使用;⑷具有「原子經濟性」,即反應具有高選擇性,極少副產品,甚至實現零排放;⑸產品應是對環境友好的;⑹滿足價廉物美的傳統標准.根據不同情況設計的實驗達到上述任一條或幾條要求,就可以認為該化學實驗達到了綠色化學實驗的設計要求.
例如,要求學生以銅、濃硝酸、水、空氣為原料,設計實驗方案製取硝酸銅;並且用綠色化學的觀點分析哪種方法最佳.學生主要設計出下列三種方案:
① Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
② 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
③ 2Cu+O2 2CuO CuO+2HNO3= Cu(NO3)2+H2O
引導學生分析,制備相同物質的量的Cu(NO3)2時,消耗各種反應物、生成的污染物的物質的量和原子利用率,列出下表:
方案 Cu(NO3)2 Cu HNO3 NOx 原子利用率
① 3mol 3mol 12mol 6mol 59.6%
② 3mol 3mol 8mol 2mol 81%
③ 3mol 3mol 6mol 0 91%
註:原子利用率= 期望產品的相對分子質量/全部產品的相對原子質量之和×100%
分析上表可知方案①消耗硝酸的量最多,生成的污染物最多,原子利用率最低,是最差的方案.方案③消耗硝酸的量最少,生成的污染物最少,原子利用率最高,是最佳的方案.

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