第四部分导读 · 化学反应原理

前面三部分问的是“发生什么反应、为什么是这种物质”，这一部分换成另外三个问题：反应放多少热（能量），反应多快（速率），反应进行到什么程度（限度）。再加上一个应用方向：把氧化还原反应拆成两个电极，让电子从导线里走，就是电化学。这一部分概念抽象、计算多，也是高考非选择题里的固定大题（化学反应原理综合题）。

本书把这一部分分成两段：本阶段的第 19–24 章讲能量、电化学、速率和平衡；第 25–29 章讲水溶液中的离子平衡，是化学平衡在溶液里的应用。

第四部分前六章的关系：第 19 章能量变化通向两条线，一条是第 20、21 章电化学，一条是第 22 章速率、第 23 章平衡、第 24 章方向与调控；第 23 章再通向第 25–29 章水溶液中的离子平衡；虚线指向第 13 章化工流程和第 43 章必做实验

章	内容	在后面哪里用
第 19 章化学反应与能量变化	焓变与反应热、热化学方程式、燃烧热和中和反应反应热、盖斯定律、键能算反应热、能量变化图	原理大题的第一问几乎都是盖斯定律；第 22 章活化能；第 24 章 $\Delta G$
第 20 章原电池与化学电源	原电池的工作原理和盐桥、电极反应式的书写、一次电池和二次电池、燃料电池、新型电池	第 21 章电解池（二次电池充电就是电解）；第 43 章必做实验“制作简单的燃料电池”
第 21 章电解池与金属的腐蚀防护	放电顺序、电解的四种类型、氯碱工业、电镀、电解精炼、电冶金、金属腐蚀与防护、电化学计算、离子交换膜	第 9 章电解冶铝、第 13 章流程里的电解步骤；第 43 章必做实验“简单的电镀实验”
第 22 章化学反应速率	速率的表示与计算、浓度压强温度催化剂的影响、碰撞理论与活化能、速率方程、反应机理与能垒图、速率–时间图	第 23 章平衡状态（正逆反应速率相等）；第 24 章工业条件选择要同时看速率和平衡
第 23 章化学平衡	平衡状态的判断、平衡常数 $K$ 、 $Q$ 与 $K$ 比较和平衡移动、三段式计算、压强平衡常数 $K_p$	第 24 章平衡图像；第 25–28 章 $K_a$ 、 $K_\mathrm{w}$ 、 $K_h$ 、 $K_\mathrm{sp}$ 都是平衡常数
第 24 章化学反应的方向与调控	焓变、熵变与 $\Delta G$ 、转化率–温度和转化率–压强图像、合成氨的条件选择、化工生产条件的分析	原理大题的“选择最佳条件”“解释图像”类设问；第 13 章流程的条件控制

一条统一的判据

这一部分最容易变成一串互不相干的结论：勒夏特列原理、“大大小小”、放电顺序、“负极失电子”……本书尽量用少数几个判据把它们串起来：

能量： $\Delta H$ 是生成物和反应物的焓差，用盖斯定律或键能求；反应能不能自发，看 $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ 的正负（第 24 章）。
速率：一切因素最后都归到“单位时间内有效碰撞的次数”：浓度、压强改变单位体积内的分子数，温度和催化剂改变活化分子的比例（第 22 章）。
平衡：一切平衡移动都用 $Q$ 与 $K$ 比较判断： $Q < K$ 正向移动， $Q > K$ 逆向移动；只有温度能改变 $K$ 。勒夏特列原理是这个判据的结论，第 23 章写成推论（关键一步：改变浓度、压强时 $K$ 不变而 $Q$ 变了，所以平衡移动；改变温度时是 $K$ 变了）。
电化学：原电池和电解池都是“氧化反应和还原反应分在两处发生”，失电子的一极发生氧化，得电子的一极发生还原；电极反应式按第 5 章的电子守恒写，再按介质补 $\ce{H+}$ 、 $\ce{OH-}$ 或 $\ce{H2O}$ 。

考试里怎么考

化学反应原理综合题是新高考的固定大题，常见的设问依次是：用盖斯定律求 $\Delta H$ ；判断反应自发的条件；读速率或平衡图像；用三段式求转化率、 $K$ 或 $K_p$ ；选择最佳的温度、压强、催化剂并说明理由；有时加一个电化学或反应机理的小问。
电化学常以选择题出现，情境多是新型电池或新型电解装置（锂电池、液流电池、 $\ce{CO2}$ 电还原、离子交换膜），考电极判断、离子移动方向、电极反应式正误、电子守恒计算。题目给的装置都是课本没讲过的，考的是第 20、21 章的原理能不能迁移。
反应机理和能垒图是近几年新增的常见选择题：给一张多步反应的能量变化图或催化循环图，问决速步、中间体、催化剂、总反应的 $\Delta H$ 。
盖斯定律的计算和热化学方程式的正误判断是这一部分最基础的得分点，几乎每年都考。

怎么读这一部分

先读第 19 章。它是这一部分的入口，能量变化图在第 22 章（活化能）和第 24 章（ $\Delta H$ 与自发性）还会再用。

之后有两条线，可以先读任意一条：

电化学线：第 20 章 → 第 21 章。读之前回看第 5 章的电子守恒和配平，电极反应式就是半个氧化还原方程式。
速率与平衡线：第 22 章 → 第 23 章 → 第 24 章。第 23 章是关键： $K$ 和 $Q$ 的思路吃透了，第 25–29 章的电离、水解、沉淀溶解平衡都是同一套方法换了名字。

第 24 章把速率和平衡放在一起看工业条件（合成氨、接触法制硫酸），适合和第 13 章无机化工流程对照着读。

学完第 20、21 章，看第 43 章必做实验“简单的电镀实验”“制作简单的燃料电池”；学完第 23 章，看同一章的“探究影响化学平衡移动的因素”。