高三化学二轮复习学案(7-13)物质结构与元素周期律-电化学

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南中学案

学案7 物质结构与元素周期律编写人：张新华审核人：廖志敏

学习目标：

1. 了解元素、核素和同位素的含义。

2. 了解原子构成；了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之

间的相互关系；了解原子核外电子排布。

3. 掌握元素周期律的实质；了解元素周期表(长式)的结构(周期、族)及其应用。 4. 以第三周期为例，掌握同一周期内元素性质的递变规律与原子结构的关系。

5. 以第ⅠA族和第ⅦA族元素为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关

系。

6. 了解化学键的定义；了解离子键和共价键的形成

7141416232435

1．下列8种符号：63Li、3Li、 6C、 7N、 8O、11Na、12Mg、17Cl

(1)包含________种元素，________种核素，其中互为同位素的是__________。

(2)氯离子的结构示意图为________。

(3)原子最外层电子数是次外层电子数2倍、3倍的分别是________、________。 (4)质量数相等的是________和________

2．依据下表选择有关序号，并用相应的元素符号或化学式填空。主族周期一二三四 ⅠA H ⑤ ? ⅡA ⑥ ? ⅢA ⑦ ⅣA ① ⑧ ⅤA ② ⑨ ⅥA ③ ⑩ ⅦA ④ ? 0 ? ?? ?? (1)这些元素中，________是最活泼的金属元素；________是最活泼的非金属元素；________是最不活泼的元素。

(2)短周期元素最高价氧化物对应的水化物中，________酸性最强；________碱性最强；________呈两性(填化学式)。

(3)⑥和?的金属性较强的是________；其最高价氧化物的水化物的碱性强弱顺序是 ________。

(4)第三周期的元素中，_______原子半径最大；_______原子得、失电子的能力都很弱。

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(5)在所形成的气态氢化物中，最稳定的是________；最不稳定的是________。 (6)①元素能形成多种同素异形体，举出两种单质的例子________、________。 (7)②元素与氢元素可形成多种10电子微粒，列举两例________、________。 (8)氢元素与②、③三种元素既可形成共价化合物，又可形成离子化合物，各列举两个例子，共价化合物________、________；离子化合物________、________。

题型1 分子、离子、原子的组成与结构真题回顾

1．下列叙述正确的是

( )

A．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数 (2012·山东理综，9C) (2013·江苏，2D)

(2012·天津理综，3C)

B．中子数为146、质子数为92的铀(U)原子 14692U

238

C. 23592U和 92U是中子数不同质子数相同的同种核素

D．短周期第ⅣA族与ⅦA族元素的原子间构成的分子，均满足原子最外层8电子结构

(2012·天津理综，3D)

2．下列关于化学键的叙述，正确的一项是

A．离子化合物中一定含有离子键 B．单质分子中均不存在化学键

( )

(2012·大纲全国卷，6A) (2012·大纲全国卷，6B) (2012·山东理综，9A) (2012·大纲全国卷，6D)

C．非金属元素组成的化合物中只含共价键 D．含有共价键的化合物一定是共价化合物得分技巧

1．构成原子的粒子及粒子间的关系

(1)构成原子的粒子

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(2)粒子之间的关系粒子种类符号粒子之间的关系电性关系原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数＋m 原子序数＝核电荷数＝核内质子数＝核外电子数－n 质量数＝质子数＋中子数质量关系中性原子 AZX 阳离子 Am＋ ZX阴离子 An－ZX 2．熟记常见的等电子微粒

(1)“10电子”的微粒一核10电子二核10电子三核10电子四核10电子五核10电子 (2)“18电子”的微粒一核18电子二核18电子三核18电子四核18电子五核18电子六核18电子其他微粒 3．澄清化学键与化合物的关系

分子 Ar F2、HCl H2S PH3、H2O2 SiH4、CH3F N2H4、CH3OH C2H6 ＋＋分子 Ne HF H2O NH3 CH4 －－－离子 N3、O2、F、Na、Mg2、Al3 ＋＋＋OH NH2 H3O NH4 ＋＋－－离子 K、Ca2、Cl、S2、P3 －－－O22、HS －－第 3 页共 77 页

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说明：(1)从图中可以看出，离子化合物一定含有离子键，离子键只能存在于离子化合物中。 (2)共价键可存在于离子化合物、共价化合物和共价单质分子中。

(3)熔化状态下能导电的化合物是离子化合物，如NaCl；熔化状态下不能导电的化合物是共价化合物，如HCl。对点集训

1．下列关于指定粒子构成的叙述中，不正确的是

A．37Cl与39K具有相同的中子数

298B．第114号元素的一种核素114X与 20782Pb具有相同的最外层电子数

( )

C．H3O与OH具有相同的质子数和电子数

2D．O22与S具有相同的质子数和电子数

－

＋－

2．下列有关化学键的叙述，正确的是 ( )

A．非金属元素组成的化合物中只含共价键 B．水溶液能导电的化合物一定是离子化合物 C．化合物MgO、SiO2、 SO3中化学键的类型相同 D．PH3分子稳定性低于NH3分子，因为N—H键键能高题型2 元素周期律及“位、构、性”的关系真题回顾

3． (2013·天津理综，3)下列有关元素的性质及其递变规律正确的是

A．ⅠA族与ⅦA族元素间可形成共价化合物或离子化合物 B．第二周期元素从左到右，最高正价从＋1递增到＋7 C．同主族元素的简单阴离子还原性越强，水解程度越大 D．同周期金属元素的化合价越高，其原子失电子能力越强

4． (2013·山东理综，8)W、X、Y、Z四种短周期元素在元素周期表中的相对位置如图所示，

W的气态氢化物可与其最高价含氧酸反应生成离子化合物，由此可知

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( )

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A．X、Y、Z中最简单氢化物稳定性最弱的是Y B．Z元素氧化物对应水化物的酸性一定强于Y C．X元素形成的单核阴离子还原性大于Y D．Z元素单质在化学反应中只表现氧化性

得分技巧依据金属性越容易与水或酸反应臵换出氢气，金属性越强非金属性越容易与氢气化合，生成气态氢化物的稳定性越强，非金属性越强最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强相互之间的臵换反应，若A＋－－比较单质的性质比较最高价氧化物对应水化物的酸碱性最高价氧化物对应水化物的碱性越强，金属性越强相互之间的臵换反应，若M 比较臵换反应＋Nn―→Mm＋N，则金属性 Bb―→Aa＋B，则非金属性＋＋M>N A>B (1)与同种金属越容易反应，非比较与同种单质与同种非金属越容易反应，金反应的条件属性越强金属性越强 (2)与变价金属化合时，产物中金属元素的化合价越高，对应元素的非金属性越强比较金属、非金金属活动性顺序表中，排在前按F、Cl、Br、I、S的顺序，非属活动顺序面的金属的金属性强金属性依次减弱 2．粒子半径比较方法(一般规律)

(1)电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小。 (2)电子层数不同时，电子层数越多，半径越大。

(3)电子层结构相同(核外电子排布相同)的离子半径(包括阴、阳离子)随核电荷数的增加而减小。

(4)同种元素原子形成的微粒半径，随核外电子数的增多而增大。

(5)电子数和核电荷数都不同的，可通过一种参照物进行比较。如比较Al3与S2的半

＋

－

径大小，可找出与Al3电子数相同，与S2同族的元素O2比较，r(Al3)＜r(O2)，且

＋

－

＋

－

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r(O2)＜r(S2)，故r(Al3)＜r(S2)。

－

＋

－

对点集训

3．现有下列短周期元素性质的数据：元素编号元素性质原子半径最高化合价最低化合价 ① 0.74 －2

② 1.60 ＋2 ③ 1.52 ＋1

④ 1.10 ＋5 －3

⑤ 0.99 ＋7 －1

⑥ 1.86 ＋1

⑦ 0.75 ＋5 －3

⑧ 0.82 ＋3 ( )

下列说法不正确的是 A．元素原子序数④大于⑦

B．②③号元素不可能处于同一周期

C．⑤号元素最高价氧化物对应水化物的酸性最强 D．⑧号元素是金属元素

4． X、Y、Z、W为四种短周期元素，它们在周期表中位于连续的四个主族，如图所示。

Z元素原子核外K层与M层电子数相等。下列说法中正确的是

Z W X Y ( )

A．Y元素最高价氧化物对应的水化物化学式为H3YO4 B．Y最简单气态氢化物的水溶液显弱碱性 C．原子半径由小到大的顺序为X＜Z＜Y＜W D．X、Z两种元素的氧化物中所含化学键类型相同题型3 解决元素推断问题 1．元素推断的一般思路

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2．残缺元素周期表中元素的原子序数与质量的关系

(1)“┰”形、“┸”形元素原子序数之间的规律

直接相邻的“┰”形元素的原子序数关系如图甲所示，直接相邻的“┸”形元素的原子序数关系如图乙所示：

(2)“╋”形元素原子序数之间的规律

直接相邻的“╋”形元素原子序数的关系如下图所示：

分类例析

类型1 由周期表中的位置推断

熟记主族元素在周期表中的特殊位臵 (1)族序数等于周期数的元素：H、Be、Al。 (2)族序数等于周期数2倍的元素：C、S。 (3)族序数等于周期数3倍的元素：O。 (4)周期数是族序数2倍的元素：Li。 (5)周期数是族序数3倍的元素：Na。

(6)最高正价与最低负价代数和为零的短周期元素：C、Si。 (7)最高正价是最低负价绝对值3倍的短周期元素：S。

例1 短周期元素A、B、C在周期表中所处的位置如表所示。A、B、C三种元素原子的

质子数之和为32，D元素原子的最外层电子数为次外层电子数的2倍。则下列说法正确的是

( )

A．元素D形成的气态氢化物的分子构型一定是正四面体

B．A、B两种元素的气态氢化物均能与它们的最高价氧化物对应的水化物发生反应，且反应类型相同

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C．在DB2、BC6、DC4的分子中，每个原子都满足8电子稳定结构 D．四种元素形成的气态氢化物中，C元素形成的氢化物的稳定性最高对点集训

5． W、X、Y、Z均为短周期元素，W的最外层电子数与核外电子总数之比为7∶17；X

与W同主族；Y的原子序数是W和X的原子序数之和的一半；Z与W位于同周期，它们能形成ZW型离子化合物。下列判断正确的是 A．氢化物的稳定性：HnX＜HnW B．原子序数：W＞Y＞Z＞X C．离子的还原性：X＞W D．原子半径：Y＞Z＞X

6．如图是元素周期表中短周期的一部分，若A原子的最外层电子数比次外层电子数少3，

则下列说法正确的是 ( )

( )

A．元素A、B、C的最高价氧化物对应水化物的酸性；C＞B＞A B．D的最高正价与B的最高正价相等 C．D与C不能形成化合物 D．原子半径：C＞B＞A＞D 类型2 由结构特点推断元素

熟悉下列短周期元素原子的结构特点 (1)原子核中无中子的原子：11H。

(2)最外层只有一个电子的元素：H、Li、Na。 (3)最外层有两个电子的元素：Be、Mg、He。 (4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。

(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；3倍的：O；4倍的：Ne。 (6)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。 (7)电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be。 (8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。 (9)内层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。

例2 短周期元素的X、Y、Z、W原子序数依次增大，X原子最外层电子数是电子层数的

三倍，Y与X可形成Y2X2和Y2X两种离子化合物，Z原子的核外电子数比Y原子多2，W与X同主族，则 ( )

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A．原子半径：Y＜Z＜W B．单质的还原性：Y＜Z C．气态氢化物的稳定性：X＞W

D．Y和Z两者最高价氧化物对应的水化物不能相互反应对点集训

7． X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增大。X是周期表中原子半径

最小的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y 处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等。下列说法正确的是

( )

A．元素Y、Z、W具有相同电子层结构的离子，其半径依次增大 B．元素X不能与元素Y形成化合物X2Y2

C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：XmY>XmR D．元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸类型3 由性质特性推断元素

牢记某些短周期元素的特殊性

(1)原子半径最小的元素是H，最大的是Na。

(2)气体单质密度最小的元素是H，原子核中只有质子没有中子的元素是H，原子序数、电子层数、最外层电子数都相等的元素也是H。 (3)与水反应最剧烈的金属单质是Na，非金属单质是F。

(4)气态氢化物最稳定的元素是F，只有负价而无正价的元素也是F。 (5)最高价氧化物对应水化物的酸性(碱性)最强的元素是Cl(Na)。

(6)气态氢化物和最高价氧化物对应的水化物反应生成离子化合物的是N。 (7)单质及其最高价氧化物都是原子晶体的元素是Si。

(8)单质硬度最大的元素是C，单质熔沸点最高的元素是C，形成化合物种类最多的元素是C，气态氢化物元素的含量最高的元素也是C。

(9)单质、最高价氧化物及最高价氧化物对应的水化物，既能与盐酸反应又能与氢氧化钠溶液反应的元素是Al。

(10)地壳中含量最多的金属元素是Al，含量最多的非金属元素是O。例3 部分中学化学常见元素原子结构及性质如下表所示：元素结构及性质第 9 页共 77 页

南中学案 A B C D E F A单质是生活中的常见金属，它有两种氯化物，相对分子质量相差35.5 B原子最外层电子数是内层电子总数的1/5 C是常见化肥的主要元素，单质常温下呈气态 D单质被誉为“信息革命的催化剂”，是常用的半导体材料通常情况下，E没有最高正化合价，其单质之一是空气的一种主要成分 F在周期表中可以排在ⅠA族，也有人提出排在ⅦA族 (1)A元素在周期表中的位置为______________。

(2)B与C形成的化合物的化学式为________，它属于________(填“离子”或“共价”)化合物。

(3)①F与E可以形成原子个数比分别为2∶1、1∶1的两种化合物X和Y，区别X与Y的水溶液的实验方法是____________________________。

②F与C组成的两种化合物M和N所含的电子数分别与X、Y相等，则M的水溶液显______性，N的结构式为______________________。

(4)B～F各元素原子半径由小到大的顺序是____________(用元素符号表示)。对点集训

8．已知A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的5种主族元素，其中元素A、E

的单质在常温下呈气态，元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半径最大，元素D是地壳中含量最多的金属元素。下列说法正确的是( )

－

A．1 mol由元素A、B组成的化合物一定含有18 mol e

B．元素C、D的最高价氧化物对应的水化物之间不可能发生反应 C．含D的盐溶液既可能显酸性，也可能显碱性 D．化合物AE与CE含有相同类型的化学键

249

1．科学家用48生成了6个拥有117个质子的新原子，其中的5个原子有17620Ca轰击 97Bk，

个中子，1个原子有177个中子。下列有关说法正确的是 ( ) A．249 97Bk的质量数为97 B．第117号元素是副族元素

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C．第117号元素是非金属元素

D．4820Ca的中子数比核外电子数多10

＋

电子数为20－2＝18，D项正确。

2．下列有关物质的性质或结构的说法正确的是

( )

A．第二周期元素最高价与其原子最外层电子数相等 B．Na的原子半径比Cl的大，但Na的半径比Cl的小

C．Li、Na、K、Rb、Cs都属于碱金属元素，它们单质的还原性随原子序数的增大

而减弱

D．Cl与I同属于ⅦA族元素，则两者最高价氧化物对应水化物的酸性：HClO4＜HIO4

＋

－

3．元素周期律和元素周期表是学习化学的重要工具，下列叙述不正确的是 ( )

A．从左到右，元素周期表中的第15列为ⅤA族

B．某ⅡA族元素的原子序数为x ，则与它同周期的ⅢA族元素的原子序数可能为

x＋25

C．ⅥA族元素，随原子半径增大，对应气态氢化物的稳定性逐渐增强 D．53号元素位于周期表中第五周期ⅦA族

4．已知1～18号元素的离子aW3、bX、cY2、dZ都具有相同的电子层结构，下列关系

＋

－

正确的是 ( )

－

A．质子数c>d B．离子半径Y2＞Z C．氢化物的稳定性H2Y＞HZ D．原子半径X＜W 5．运用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是

( )

A．已知Ra是第七周期第ⅡA族的元素，故Ra(OH)2碱性比Mg(OH)2强 B．已知As是第四周期第ⅤA族的元素，故AsH3比NH3稳定

C．已知Cs的原子半径大于Na的原子半径，故Cs与水反应比Na与水反应更剧烈 D．已知Cl的核电荷数比Al大，故Cl的原子半径比Al的小 6．几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：元素代号原子半径/10－12X m 160 ＋2

Y 110 ＋5、＋3、－3

Z 70 ＋5、＋3、－3

W 66 －2

( )

主要化合价下列叙述正确的是 A．离子半径：W

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B．气态氢化物的稳定性：Z>W

C．化合物X3Z2中既含有离子键又含有共价键 D．最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>Y

7．下图是元素周期表短周期的一部分，下列说法中正确的是

( )

A．元素①位于第二周期第ⅣA族 B．气态氢化物的稳定性：④>② C．最高价氧化物对应水化物的酸性：⑤>④ D．元素的最高正化合价：③＝⑤ 8．短周期主族元素A、B、C的原子序数依次递增，它们的族序数之和为11，A、C同主

族，B原子最外层电子数比A原子次外层电子数多1。下列叙述正确的是 A．原子半径：B>C>A

B．A、C两元素的最高价氧化物对应水化物的酸性A弱于C C．B的最高价氧化物的水化物只能与酸反应，不能与碱反应 D．B的最高价氧化物的熔点比A的最高价氧化物的熔点低

9．短周期元素X、Y、Z在元素周期表中的位置如右图，关于X、Y、Z的说法正确的是( )

A．相同的条件下，三种元素的单质跟氢气反应时，X单质最剧烈 B．Y的气态氢化物稳定性比Z的气态氢化物的稳定性强 C．ZO2能与Z的最高价氧化物对应的水化物反应生成Z单质

D．由氢、氧和Z元素形成的常见化合物中既含有离子键又含有共价键

10．X、Y、Z、M、W为五种短周期元素。X、Y、Z是原子序数依次递增的同周期元素，

且最外层电子数之和为15，X与Z可形成XZ2分子；Y与M形成的气态化合物在标

1－

准状况下的密度为0.76 g·L1；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的。

2下列说法正确的是

( )

A．原子半径：W>Z>Y>X>M

B．化合物Y2M4、M2Z2均只含有极性键 C．最高价氧化物对应水化物的酸性：Y

D．由X、Y、Z、M四种元素形成的某种化合物既有离子键，又有共价键

11．已知X、Y3、Z、W2是短周期元素X、Y、Z、W形成的离子，甲、乙、丙均是由

＋

－

上述四种离子中的两种组成的化合物。甲、乙、丙溶于水所得溶液分别呈酸性、碱性

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和中性。

(1)通常状况下，Z的单质是一种黄绿色气体，工业上常用电解丙的溶液的方法制备该单质，制备反应的化学方程式是______________________________________________。 (2)甲的化学式是______________，乙的化学式可能是________________；若将甲的溶液与乙的溶液混合产生沉淀和气体，则反应的离子方程式是______________________。 (3)Y单质可用来制造Y—空气燃料电池，该电池通常以氢氧化钾溶液为电解质溶液，则正极反应式为____________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 12．A～F六种元素中，除A外均为短周期元素，它们的原子结构或性质如表所示：

元素 A B C D E F 结构或性质生活中最常见的金属，可被磁铁吸引原子最外层电子数是内层电子数的1/5 形成化合物种类最多的元素之一，其单质为固体地壳中含量最多的元素与D同主族与E同周期，且最外层电子数等于电子层数 (1)元素A在周期表中的位置是________。

(2)CD2分子中化学键的类型是________，它能与上述某些元素形成的物质发生置换反应，该反应化学方程式是____________________________________________________。 (3)F的最高价氧化物对应水化物常用于治疗胃酸(主要成分为盐酸)过多症，请写出有关反应的离子方程式：______________________________________________________。 (4)B与E形成的化合物的电子式是________。

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学案8反应热与盖斯定律

编写人：张丽审核人：廖志敏

学习目标：

1.了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式。2.了解化学能与热能的相互转化；了解吸热反应、放热反应、焓变和反应热等概念。3.了解热化学方程式的含义，能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。

1．下列反应：①NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，②Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑， ③2Fe＋3Cl2=====2FeCl3，④CaCO3=====CaO＋CO2↑，⑤Ba(OH)2＋2NH4Cl===BaCl2 ＋2NH3↑＋2H2O。(1)属于放热反应的是________。(2)属于吸热反应的是________。 2．下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(kJ)：物质能量 H2(g) 436 O2(g) 496 H2O(g) 926 点燃

高温

(1)反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)是________(填“吸热”或“放热”)反应，这说明2 mol H2(g)和1 mol O2(g)具有的能量比2 mol H2O(g)具有的能量________(填“高”或“低”)。 (2)请用图示表示出2 mol H2(g)与1 mol O2(g)生成2 mol H2O(g)的反应过程：

(3)根据表中数据，写出H2(g)与O2(g)完全反应生成H2O(g)的热化学方程式：

_____________________________。

(4)若已知：H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ·mol1，写出H2(g)与O2(g)完全反应生成

－

H2O(l)的热化学方程式___________________________________。 3．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)所有的燃烧反应都是放热反应，所以不需要加热就能进行( ) (2)反应物的总能量低于生成物的总能量时，一定不能发生反应( ) (3)物理变化过程中，也可能有热量的变化( )

(4)C(石墨，s)===C(金刚石，s) ΔH>0，说明石墨比金刚石稳定 ( )

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(5)一个反应的焓变因反应物的用量和反应条件的改变而发生改变( )

(6)已知S(l)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－293.23 kJ·mol1，则S(s)＋O2(g)===SO2(g)反应

－

放出的热量大于293.23 kJ·mol

－1

( )

[热点突破]

题型1 例析反应热的识图问题一、从宏观物质的能量认识反应热

例1 [2010·北京理综，26(2)]在微生物作用的条件下，NH4经过两步反应被氧化成NO3。

两步反应的能量变化示意图如下：

＋

－

①第一步反应是________反应(选填“放热”或“吸热”)，判断依据是

_______________________________________________________________________。 ②1 mol NH4(aq)全部氧化成NO3(aq)的热化学方程式是

_______________________________________________________________________。审题指导注意从图像中读出：(1)反应物和生成物及量的多少，物质前的计量数代表物质的量；(2)反应物和生成物能量差值为焓变的数值；(3)若反应物的能量高于生成物的能量为放热反应，ΔH取负值；若反应物的能量低于生成物的能量为吸热反应，ΔH取正值；(4)焓变的计算公式：ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量。对点集训

1．反应2C＋O2===2CO的能量变化如图所示。下列说法正确的是

( )

＋

－

A．12 g C(s)与一定量O2(g)反应生成14 g CO(g)，放出的热量为110.5 kJ

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B．2 mol C(s)与足量O2(g)反应生成CO2(g)，放出的热量大于221 kJ C．该反应的热化学方程式是2C(s)＋O2(g)===2CO(g)

ΔH＝－221 kJ

D．该反应的反应热等于CO分子中化学键形成时所释放的总能量与O2分子中化学键断裂时所吸收的总能量的差二、从微观反应过程认识反应热

例2 (2012·重庆理综，12)肼(H2NNH2)是一种高能燃料，有关化学反应的能量变化如图所

示。已知断裂1 mol化学键所需的能量(kJ)：N≡N为942、O==O为500、N—N为154，则断裂1 mol N—H键所需的能量(kJ)是( )

A．194 B．391 C．516 D．658 例3 [2012·北京理综，26(1)②③]反应A：4HCl＋O2400 ℃2Cl2＋2H2O

已知：ⅰ.反应A中， 4 mol HCl被氧化，放出115.6 kJ的热量。 ⅱ.

CuO/CuCl2

②反应A的热化学方程式是_______________________________________________。 ③断开1 mol H—O 键与断开 1 mol H—Cl 键所需能量相差约为________kJ，H2O中H—O 键比HCl中H—Cl键(填“强”或“弱”)________。

审题指导此类试题是从微观视角认识反应过程中能量变化的。化学变化的本质是旧化学

键的断裂和新化学键的形成，因而化学变化的过程既有物质变化又有能量变化。图示如下：

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得分技巧

(1)根据键能计算焓变(ΔH)的公式：ΔH＝反应物的键能总和－生成物的键能总和。 (2)应用键能计算焓变的注意事项：

①莫把反应热与键能的关系和反应热与物质的总能量的关系相混淆。

②准确把握反应前后分子中的化学键的数目。如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)中的N—H键的个数。对点集训

2．化学反应N2＋3H2催化剂2NH3的能量变化如下图所示，该反应的热化学方程式是( )

高温、高压

A．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(l) ΔH＝2(a－b－c) kJ·mol1

－

B．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝2(b－a) kJ·mol1

13－

C．N2(g)＋H2(g)===NH3(l) ΔH＝(b＋c－a) kJ·mol1

2213－

D．N2(g)＋H2(g)===NH3(g) ΔH＝(a＋b) kJ·mol1

－

3．化学反应中的能量变化，是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成

时放出的能量不同所致。

键能也可以用于估算化学反应的反应热(ΔH)，下表是部分化学键的键能数据：

化学键键能/(kJ·mol1) －P—P 172 P—O 335 O==O 498 P==O X 已知白磷及完全燃烧后的产物结构如下图

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经测定1 mol白磷完全燃烧时，释放2 378 kJ的能量，则上表中X＝________。三、过渡状态与反应热的关系

例4 (2012·大纲全国卷，9)反应 A＋B―→C(ΔH＜0)分两步进行：①A＋B―→X (ΔH ＞

0)，②X―→C(ΔH＜0)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )

例5 (2012·江苏，4)某反应的反应过程中能量变化如图所示(图中E1表示正反应的活化能，

E2表示逆反应的活化能)。下列有关叙述正确的是 ( )

A．该反应为放热反应 B．催化剂能改变该反应的焓变 C．催化剂能降低该反应的活化能 D．逆反应的活化能大于正反应的活化能方法指导

过渡状态理论认为，反应物分子并不只是通过简单碰撞直接形成产物，而是必须形成活性中间体，即过渡状态，过渡状态的能量较高。从反应物达到这个过渡状态需吸收一定的能量，叫活化能。催化剂能改变中间过渡状态，即反应的活化能，但不能改变总反应的反应热。

解答此类问题的关键是，从图中正确读出反应物、生成物以及中间活性(过渡状态)的能量高低，分清哪是反应物的活化能，哪是生成物的活化能，它们与焓变(ΔH)的关系。对点集训

4． 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)反应过程的能量变化如图所示。已知1 mol SO2(g)氧化为1

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mol SO3(g)的ΔH＝－99 kJ·mol1。

－

请回答下列问题：

(1)图中A、C分别表示__________、__________，E的大小对该反应的反应热有无影响？__________。该反应通常用V2O5作催化剂，加V2O5会使图中B点升高还是降低？___________，理由是_______________________________________________； (2)图中ΔH＝__________kJ·mol1；

－

(3)V2O5的催化循环机理可能为V2O5氧化SO2时，自身被还原为四价钒化合物；四价钒化合物再被氧气氧化。写出该催化循环机理的化学方程式：_______________________；

(4)已知常温下，1 mol固体硫燃烧生成二氧化硫气体时放出的热量是296 kJ，计算由S(s)生成3 mol SO3(g)的ΔH________(要求计算过程)。题型2 热化学方程式的书写真题回顾

1． (1)[2013·北京理综，26(2)①]汽车发动机工作时会引发N2和O2反应，其能量变化示意

图如下：

2N(g)―――――→N2(g)2O(g)―――――→O2(g)―――――――――→2NO(g) 写出该反应的热化学方程式：________。

(2)[2013·新课标全国卷Ⅰ，28(3)节选]二甲醚(CH3OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源。由合成气(组成为H2、CO和少量的CO2)直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：(ⅰ)CO(g)＋2H2(g)===CH3OH (g)ΔH1＝－90.1 kJ·mol1

－

945 kJ·mol

－1498 kJ·mol

－12×?－630? kJ·mol

－1(ⅱ)CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2＝－49.0 kJ·mol1

－

水煤气变换反应：(ⅲ)CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH3＝－41.1 kJ·mol1

－

二甲醚合成反应：(ⅳ)2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH4＝－24.5 kJ·mol1

－

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由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为________________。得分技巧

1．书写热化学方程式的注意事项

(1)化学计量数只表示物质的量，不是粒子数，计量数可以是分数，物质的量数最好不都是分数，或带有公约数。

(2)ΔH与物质的状态有关，不要漏掉状态。

(3)ΔH与化学计量数成正比，化学计量数变ΔH也变。 (4)ΔH的符号、数值和单位不要写错或漏掉。

(5)反应条件如“高温”、“催化剂”、“点燃”等不必注明。

(6)要注明测定反应热的条件；反应热ΔH与测定条件(温度、压强等)有关。因此书写热化学方程式时应注明ΔH的测定条件。绝大多数ΔH是在25 ℃、101 325 Pa下测定的，可不注明温度和压强。 2．判断热化学方程式正误的一般思路

对点集训

5．已知在1×105 Pa、298 K条件下，2 mol氢气燃烧生成水蒸气，放出484 kJ热量，下

列热化学方程式正确的是

1－

A．H2O(g)===H2(g)＋O2(g) ΔH＝＋242 kJ·mol1

2B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－484 kJ·mol1

1－

C．H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝＋242 kJ·mol1

－

( )

D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝＋484 kJ·mol1

－

6．依据事实，写出下列反应的热化学方程式。

(1)适量的N2和O2完全反应，每生成23 g NO2吸收16.95 kJ热量。N2与O2反应的热化学方程式为______________________________。

(2)18 g葡萄糖与适量O2反应，生成CO2和液态水，放出280.4 kJ热量。葡萄糖燃烧的化学方程式为______________________________。

(3)SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室

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温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为__________________。 (4)下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式：____________________________________________。

(5)直接排放煤燃烧产生的烟气会引起严重的环境问题。煤燃烧产生的烟气含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。

CH4(g)＋2NO2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－867 kJ·mol1

－

2NO2(g)N2O4(g) ΔH2＝－56.9 kJ·mol1

－

写出CH4(g)催化还原N2O4(g)生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式________。题型3 应用盖斯定律计算焓变真题回顾

2． (2013·新课标全国卷Ⅱ，12)在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应：

H2S(g)＋O2(g)===SO2(g)＋H2O(g) ΔH1

2H2S(g)＋SO2(g)===S2(g)＋2H2O(g) ΔH2

H2S(g)＋O2(g)===S(g)＋H2O(g) ΔH3

2S(g)===S2(g)

ΔH4

则ΔH4的正确表达式为 ( )

A．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B．ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2)

3333

C．ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D．ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3)

3． [2013·江苏，20(1)]白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在一定条件下反应获得。相关

热化学方程式如下：

2Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===6CaO(s)＋P4(s)＋10CO(g) ΔH1＝＋3 359.26 kJ·mol1

－

CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s) ΔH2＝－89.61 kJ·mol1

－

2Ca3(PO4)2(s)＋6SiO2(s)＋10C(s)===6CaSiO3(s)＋P4(s)＋10CO(g) ΔH3 则ΔH3＝________kJ·mol1。

－

方法规律

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(1)盖斯定律的实质：如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该

反应一步完成时的反应热是相同的。即：＝ΔH3＋ΔH4＋ΔH5。

(2)盖斯定律计算的一般模式：

[方式一]若有(a)A(g)＋M(g)===B(g) ΔH1 (b)A(l)＋M(g)===B(g) ΔH2 (c)A(g)===A(l) ΔH3

则(c)＝(a)－(b)，即：ΔH3＝ΔH1－ΔH2。 [方式二]若有(a)A(s)＋M(g)===B(s) ΔH1 (b)C(s)＋M(g)===D(s) ΔH2 (c)A(s)＋D(s)===B(s)＋C(s) ΔH3 则(c)＝(a)－(b)，即：ΔH3＝ΔH1－ΔH2。对点集训

，则有：ΔH＝ΔH1＋ΔH2

7．已知：HCN(aq)与NaOH(aq)反应的ΔH＝－12.1 kJ·mol1；HCl(aq)与NaOH(aq)反应的

－

ΔH＝－55.6 kJ·mol1，则HCN在水溶液中电离的ΔH等于

－

( )

－1

A．－67.7 kJ·mol

－1

B．－43.5 kJ·mol

－1

C．＋43.5 kJ·mol

D．＋67.7 kJ·mol1

－

8．按要求回答下列问题：

(1)已知：4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s) ΔH＝－2 834.9 kJ·mol1①

33－

Fe2O3(s)＋C(s)===CO2(g)＋2Fe(s) ΔH＝＋234.1 kJ·mol1②

－

C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol1③

－

写出铝与氧化铁发生铝热反应的热化学方程式____________________________。 (2)已知：

N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·mol

－1

① ② ③

N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol

－1

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol

－1

若有17 g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为________。

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1． (2013·上海，9)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中，然后向

小烧杯中加入盐酸，反应剧烈，醋酸逐渐凝固。由此可见( )

A．NH4HCO3和盐酸的反应是放热反应B．该反应中，热能转化为产物内部的能量 C．反应物的总能量高于生成物的总能量

D．反应的热化学方程式为NH4HCO3＋HCl―→NH4Cl＋CO2↑＋H2O ΔH＝Q (Q>0) 2．在一定条件下A与B反应可生成C和D，其能量变化如图：

下列有关反应A＋B===C＋D的说法正确的是 ( ) A．反应前后原子的种类和数目一定不变 B．反应前后分子的种类和数目一定改变

C．反应物的总能量E1与生成物的总能量E2一定相等 D．此反应一定有热量的变化

3．化学反应中的能量变化是由化学反应中旧化学键断裂时吸收的能量与新化学键形成时

放出的能量不同引起的。如下图为N2(g)和O2(g)反应生成NO(g)过程中的能量变化：

下列说法正确的是

( )

A．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应放出的能量为180 kJ

B．1 mol N2(g)和1 mol O2(g)具有的总能量小于2 mol NO(g)具有的总能量 C．通常情况下，N2(g)和O2(g)混合能直接生成NO

D．NO是一种酸性氧化物，能与NaOH溶液反应生成盐和水

4． (2013·福建理综，11)某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O、CO2转变为

H2、CO。其过程如下：

mCeO2――→(m－x)CeO2·xCe＋xO2 ①

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太阳能

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(m－x)CeO2·xCe＋xH2O＋xCO2――→mCeO2＋xH2＋xCO ②下列说法不正确的是

( )

900 ℃

A．该过程中CeO2没有消耗

B．该过程实现了太阳能向化学能的转化 C．右图中ΔH1＝ΔH2＋ΔH3

D．以CO和O2构成的碱性燃料电池的负极反应式为CO＋4OH－2e===CO23＋2H2O

－

5．一种化学冰袋含有Na2SO4·10H2O和NH4NO3，用时将它们混合并用手搓揉就可制冷，

且制冷效果能维持一段时间。以下关于其制冷原因的推测中肯定错误的是( ) A．Na2SO4·10H2O脱水是吸热过程

B．较长时间制冷是由于Na2SO4·10H2O脱水过程较慢 C．Na2SO4·10H2O在该条件下发生的复分解反应是吸热反应 D．NH4NO3溶于水会吸收热量 6．根据碘与氢气反应的热化学方程式

(ⅰ)I2(s)＋H2(g)2HI(g) ΔH1＝＋26.47 kJ·mol1

－

(ⅱ)I2(g)＋H2(g)2HI(g) ΔH2＝－9.48 kJ·mol1。

－

下列判断正确的是( )

A．反应(ⅱ)的产物比反应(ⅰ)的产物稳定 B．1 mol I2(s)比1 mol I2(g)总能量低35.95 kJ C．254 g I2(g)中通入2 g H2(g)充分反应放热9.48 kJ

D．反应(ⅱ)中反应物的总能量比反应(ⅰ)中反应物的总能量高17 kJ 7．下图是N2与H2反应生成NH3的过程中能量变化的曲线图：

下列叙述正确的是( )

A．该反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g) ΔH＝－92 kJ B．a曲线是加入催化剂时的能量变化曲线 C．加入催化剂，该化学反应的反应热减小

D．在温度、体积一定的条件下，通入1 mol N2和3 mol H2反应后放出的热量为Q1 kJ，若通入2 mol N2和6 mol H2反应后放出的热量为Q2 kJ，则184＞Q2＞2Q1

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8．已知：H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－270 kJ·mol1，下列说法正确的是 ( )

－

A．氟化氢气体分解成氢气和氟气的反应是放热反应

B．1 mol H2与1 mol F2反应生成2 mol液态HF放出的热量小于270 kJ C．在相同条件下，1 mol H2与1 mol F2的能量总和大于2 mol HF气体的能量 D．该反应中的能量变化可用上图来表示

9．向足量H2SO4溶液中加入100 mL 0.4 mol·L1 Ba(OH)2溶液，放出的热量是5.12 kJ。如

－

果向足量Ba(OH)2溶液中加入100 mL 0.4 mol·L1 HCl溶液时，放出的热量是2.2 kJ。

－

则Na2SO4溶液与BaCl2溶液反应的热化学方程式为

＋

－

( )

－

A．Ba2(aq)＋SO2mol1 4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－0.72 kJ·B．Ba2(aq)＋SO2mol1 4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－2.92 kJ·

＋

－

C．Ba2(aq)＋SO2mol1 4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－18.0 kJ·

＋

－

D．Ba2(aq)＋SO2mol1 4(aq)===BaSO4(s) ΔH＝－73.0 kJ·

＋

－

10．已知：(1)胆矾失水的热化学方程式为

CuSO4·5H2O(s)===CuSO4(s)＋5H2O(l) ΔH＝＋Q1 kJ·mol

(2)室温下，无水硫酸铜溶于水的热化学方程式为

CuSO4(s)===Cu2(aq)＋SO2mol1 4(aq) ΔH＝－Q2 kJ·

＋

－

－1

(3)胆矾(CuSO4·5H2O)溶于水时溶液温度降低。则Q1与Q2的关系是(Q1、Q2为正数)

A．Q1>Q2 B．Q1＝Q2 C．Q1

D．无法确定

11．甲醛是一种重要的化工产品，可利用甲醇催化脱氢制备。甲醛与气态甲醇转化的能量

关系如图所示。

(1)甲醇催化脱氢转化为甲醛的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应。

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(2)过程Ⅰ与过程Ⅱ的反应热是否相同？________，原因是____________________。 (3)写出甲醇催化脱氢转化为甲醛的热化学反应方程式_________________________。 12．21世纪是钛的世纪。下面是利用钛白粉(TiO2)生产海绵钛(Ti)的一种工艺流程。

已知：①Mg(s)＋Cl2(g)===MgCl2(s) ΔH＝－641 kJ·mol1

－

②Cl2(g)＋1/2Ti(s)===1/2TiCl4(l) ΔH＝－385 kJ·mol1

－

(1)钛白粉是利用TiO2发生水解生成钛酸(H2TiO3)沉淀，再煅烧沉淀制得的。TiO2发

＋

生水解的离子方程式为________________________________________________。 (2)反应Ⅰ在800～900 ℃下进行，还生成一种可燃性无色气体，该反应的化学方程式为__________________________________________________________________；反应Ⅱ的热化学方程式为______________________________________________。 (3)该工艺流程中，可以循环利用的物质是____________。

13．燃煤烟气中含有大量的氮氧化合物(NOx)、二氧化硫和二氧化碳等，不宜直接排放到空

气中，可采用以下措施对燃煤烟气进行处理。

(1)脱硝：选择性催化还原法的脱硝原理是在催化剂存在下，通入甲烷使氮氧化合物(NOx)转化为无害气体，发生如下反应：

CH4(g)＋4NO2(g)===4NO(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－574 kJ·mol1

－

CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－1 160 kJ·mol1

－

甲烷直接将NO2还原为N2的化学方程式为___________________________________。 (2)脱硫：①石灰石—石膏湿法烟气脱硫的工作原理是烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气反应生成石膏(CaSO4·2H2O)。某电厂用煤400吨(煤中含硫质量分数为2.5%)，若燃烧时煤中的硫全部转化成二氧化硫，用石膏湿法烟气脱硫中有96%的硫转化为石膏，则可生产石膏________吨。②新型纳米材料氧缺位铁酸盐(ZnFe2Ox)是由该铁酸盐(ZnFe2O4)经高温还原制得，常温下，它能使工业废气中酸性氧化物分解除去，转化流程如下图所示：

若2 mol ZnFe2Ox与足量SO2反应可生成1.0 mol S，则x＝________。

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(3)脱碳：从脱硝、脱硫后的烟气中获取二氧化碳，用二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向。将CO2转化为甲醇的热化学方程式为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3。取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3)，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生上述反应，反应相同时间后，测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图所示，则上述CO2转化为甲醇反应的ΔH3________0(填“>”、“<”或“＝”)。

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学案9 化学反应速率化学平衡1

编写人：王兰香审核人：付学力

学习目标：

1.了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法；了解催化剂在生产、生活和科学研究领域的重要作用；

2.了解化学反应的可逆性；了解化学平衡建立的过程。

3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率和化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。

1．某温度时，在2 L容器中X、Y、Z三种物质随时间的变化关系曲线如图所示。

(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为

________________________________________________________________________。 (2)反应开始至2 min Z的平均反应速率为____________________________________。 (3)反应开始至2 min，用X、Y表示平均反应速率分别为________、________。 (4)5 min后 Z的生成速率与5 min末Z的分解速率______(填“变大”、“变小”、“相等”或“无法判断”)。

2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)在其他条件不变时，使用催化剂，正反应速率和逆反应速率同等倍数加快，平衡不移动

( ) ( )

(2)当某反应达到限度时，反应物和生成物的浓度一定相等

(3)在一定条件下，向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2充分反应，达到平衡时N2、H2、NH3三者共存

( )

(4)当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于0 ( )

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(5)在相同温度下，在相同容积的密闭容器中分别充入1 mol N2、3 mol H2和2 mol NH3，当反应达到平衡时，两平衡状态中NH3的体积分数相同 (6)化学平衡移动，化学平衡常数不一定改变

( ) ( )

(7)加入少量CH3COONa晶体可以减小Zn与稀硫酸反应的速率，但不影响产生H2的总量

( ) ( ) ( ) ( )

(8)化学平衡向右移动，一定是正反应速率增大或逆反应速率减小 (9)任何可逆反应达到平衡后，改变温度，平衡一定发生移动 (10)化学反应速率发生变化，化学平衡一定发生移动

热点题型突破

题型1 化学反应速率影响因素的实验探究问题真题回顾

1．[2013·安徽理综，28(1)(2)(3)(4)]某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)

3能将其中的Cr2O224H2O]7转化为Cr。某课题组研究发现，少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·

－

＋

即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响，探究如下：(1)在25 ℃下，控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同，调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量，做对比实验，完成以下实验设计表(表中不要留空格)。

实验编号 ① ② ③ 初始pH 4 5 5 －

废水样品体积/mL 60 60 60 草酸溶液体积/mL 10 10 蒸馏水体积/mL 30 30 测得实验①和②溶液中的Cr2O27浓度随时间变化关系如图所示。

(2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。

(3)实验①和②的结果表明________；实验①中0～t1时间段反应速率v(Cr3)＝

＋

________mol·L1·min1(用代数式表示)。

－

(4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设，请你完

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成假设二和假设三：假设一：Fe2起催化作用：

＋

假设二：________；假设三：________； ??

例1：[2012·广东理综，31(2)(3)]某兴趣小组用0.50 mol·L1 KI、0.2%淀粉溶液、

－

0.20 mol·L1 K2S2O8、0.10 mol·L1 Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的

－

影响。

已知：S2O28＋2I===2SO4＋I2 (慢)

－

2I2＋2S2O23===2I＋S4O6 (快)

－

(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：实验序号 ① ② ③ 溶液K2S2O8 10.0 9.0 8.0 水 0.0 1.0 Vx 体积V/mL KI溶液 4.0 4.0 4.0 Na2S2O3溶液淀粉溶液 4.0 4.0 4.0 2.0 2.0 2.0 表中Vx＝______________，理由是__________________________________________。 (3)已知某条件下，浓度c(S2O28)－反应时间t的变化曲线如图所示，若保持其他条件

－

不变，请在坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O28)－t的变化曲线

－

示意图(进行相应的标注)。

【得分技巧】

1．惰性气体对反应速率的影响

我们把化学反应体系中与各反应成分均不起反应的气体统称为“惰性气体”。 (1)恒温恒容时

充入惰性气体――→体系总压强增大，但各反应成分分压不变，即各反应成分的浓度不变，化学反应速率不变。

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引起

南中学案

(2)恒温恒压时

充入惰性气体――→容器容积增大――→各反应成分浓度降低――→反应速率减小。 2．外界条件对可逆反应的正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。

(1)当增大反应物浓度时，v正增大，v逆瞬间不变，随后也增大； (2)增大压强，气体分子数减小方向的反应速率变化程度大；

(3)对于反应前后气体分子数不变的反应，改变压强可以同等程度地改变正、逆反应速率；

(4)升高温度，v正和v逆都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度大； (5)使用催化剂，能同等程度地改变正、逆反应速率。

3．分析外界条件对化学反应速率的影响或设计实验探究外界条件对化学反应速率的影响

时，要遵循“多定一变”的原则，即每次改变一个变量。

引起

【对点集训】

1． 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是制备硫酸的重要反应。下列叙述正确的是 ( ) △

A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率 B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大

C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间

D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，SO3(g)生成的平

c2－c1

均速率为v(SO3)＝ t2－t1

2．影响化学反应速率的因素很多，某课外兴趣小组用实验的方法探究影响化学反应速率

的因素。

实验一：利用Cu、Fe、Mg和不同浓度的硫酸(0.5 mol·L1、2 mol·L1、18.4 mol·L1)，

－

V2O5

设计实验方案，研究影响反应速率的因素。 (1)甲同学的实验报告如表所示：实验步骤 ①取三份等体积的2 mol·L－1实验现象硫酸于试管中反应产生气泡的速率大小： Mg>Fe>Cu 实验结论反应物的性质越活泼，反应速率越大 ②分别投入大小、形状相同的Cu、Fe、Mg 该同学的实验目的是_________________，要想得出正确的实验结论，还需要控制的实验条件是_____________________________________________________________。

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南中学案

(2)乙同学为了能精确地研究浓度对反应速率的影响，在相同温度下利用如图所示装置进行定量实验。完成该实验应选用的实验药品是__________，应该测定的实验数据是__________________。实验二：已知2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4 ＋8H2O＋10CO2↑，在开始一段时间内反应速率较小，溶液褪色不明显，但反应一段时间后，溶液突然褪色，反应速率明显增大。

(3)针对上述实验现象，某同学认为该反应放热，导致溶液的温度升高，从而使反应速率增大。从影响化学反应速率的因素看，你认为还可能是________的影响。 (4)若要用实验证明你的猜想，除酸性高锰酸钾溶液、草酸溶液外，还可以在反应开始时加入________(填序号)。

A．硫酸钾 B．硫酸锰 C．氯化锰题型2 化学平衡状态的建立和移动方向的判断

D．水

真题回顾

2． (2012·上海，33)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高

发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下： 3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)Si3N4(s)＋12HCl(g) ΔH＝－Q(Q>0)

一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是________。 a．3v逆(N2)＝v正(H2) b．v正(HCl)＝4v正(SiCl4) c．混合气体密度保持不变 d．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6

3． (2013·北京理综，11)下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是

( )

高温

4． (2013·安徽理综，11)一定条件下，通过下列反应可以制备特种陶瓷的原料MgO：

MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH＞0

该反应在恒容的密闭容器中达到平衡后，若仅改变图中横坐标x的值，重新达到平衡后，纵坐标y随x变化趋势合理的是

( )

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南中学案

选项 A B C D x 温度 CO的物质的量 SO2的浓度 MgSO4的质量(忽略体积) y 容器内混合气体的密度 CO2与CO的物质的量之比平衡常数K CO的转化率【规律方法】

1．化学平衡状态的判断方法

指导思想：选定反应中的“变量”，即随反应进行而变化的量，当“变量”不再变化时，反应已达平衡。

①v正＝v逆??

(1)直接判断依据?②各组分的物质的量或质量不变(2)间接判断依据

??③各组分的含量?w、φ?不变

①对于有有色气体存在的反应体系，如2NO2(g)N2O4(g)等，若体系的颜色不再发生改变，则反应已达平衡状态。

②对于有气体存在且反应前后气体的物质的量发生改变的反应，如N2(g)＋

3H2(g)催化剂2NH3(g)，若反应体系的压强不再发生变化、平均相对分子质量不再变化，则说明反应已达平衡状态。

注意：对有气体存在且反应前后气体的物质的量不发生改变的反应如：2HI(g)H2(g) ＋I2(g)，反应过程中的任何时刻体系的压强、气体的物质的量、平均相对分子质量都不变，故压强、气体的物质的量、平均相对分子质量不变均不能说明反应已达平衡状态。 2．平衡移动方向的判断

(1)应用平衡移动原理

如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。

①原理中“减弱这种改变”的正确理解应当是升高温度时，平衡向吸热反应方向移动；增加反应物浓度，平衡向反应物浓度减少的方向移动；增大压强时，平衡向体积缩小

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高温、高压

南中学案

的方向移动。

②化学平衡移动的根本原因是外界条件(如温度、压强、浓度等)的改变破坏了原平衡体系，使得正、逆反应速率不再相等。当v正>v逆时，平衡向正反应方向移动，当v正

逆

时，平衡向逆反应方向移动，移动的结果是v正＝v逆。若条件的改变不能引起正、逆

反应速率的变化，或者正、逆反应速率的变化相同，则平衡不发生移动。 (2)应用浓度商Qc与平衡常数K的关系 Qc

?Qc＝K，反应处于平衡状态??Qc>K，反应向逆反应方向进行

【对点集训】

3．一定条件下，体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)＋

Y(g)Z(g)，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z。下列说法正确的是 A．以X浓度变化表示的反应速率为0.001 mol·L1·s1

－

( )

B．若Z的消耗速率与Y的生成速率相等时反应达到平衡状态 C．若增大压强，则物质Y的转化率减小

D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH＞04．一定条件下，在体积为3 L的密闭容器中反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)达到化学平衡状态。

(1)该反应的平衡常数表达式K＝_______；根据图中所示，升高温度，K将_______ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)500 ℃时，从反应开始到达到化学平衡状态，以H2的浓度变化表示的化学反应速率是________(用nB、tB表示)。

(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是________(填字母)。 a．v生成(CH3OH)＝v消耗(CO) b．混合气体的密度不再改变

c．混合气体的平均相对分子质量不再改变 d．CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化

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南中学案

(4)300 ℃时，将容器的容积压缩到原来的1/2，在其他条件不变的情况下，对平衡体系产生的影响是______(填字母)。 a．c(H2)减小

b．正反应速率加快，逆反应速率减慢 c．CH3OH的物质的量增加

d．重新达到平衡时，c(H2)/c(CH3OH)减小

1． (2013·山东理综，12)对于反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，在其他条件

不变的情况下

( )

A．加入催化剂，改变了反应的途径，反应的ΔH也随之改变 B．改变压强，平衡不发生移动，反应放出的热量不变 C．升高温度，反应速率加快，反应放出的热量不变 D．若在原电池中进行，反应放出的热量不变

2． (2013·上海，20改编)某恒温密闭容器中，可逆反应A(s)B＋C(g)－Q达到平衡。缩

小容器体积，重新达到平衡时，C(g)的浓度与缩小体积前的平衡浓度相等。以下分析正确的是

( )

A．产物B的状态只能为固态或液态

B．平衡时，单位时间内n(A)消耗∶n(C)消耗＝1∶1

C．保持体积不变，向平衡体系中加入B，平衡一定不移动

D．若开始时向容器中加入1 mol B和1 mol C，达到平衡时放出热量Q

3．在一定温度下，容积相同的两个密闭容器中，一个充入2 mol SO2、1 mol O2，另一个

充入2 mol SO3，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol化学平衡状态时，下列六种说法中正确的有

－1

并达到

( )

①二氧化硫的转化率与三氧化硫的分解率之和为1 ②达到平衡所需的时间相等 ③密度相等 ④压强相等 ⑤放出与吸收的热量相等 ⑥二氧化硫的浓度相同。 A．3种 B．4种 C．5种 D．6种

4．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)H2(g)＋I2(s) ΔH>0，若0～15 s

内c(HI)由0.1 mol·L

－1

降到0.07 mol·L1，则下列说法正确的是

－

( )

A．0～15 s内I2的平均反应速率为v(I2)＝0.001 mol·L1·s1

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南中学案

B．c(HI)由0.07 mol·L

－1

降到0.05 mol·L

－1

所需的反应时间小于10 s

C．升高温度正反应速率加快，逆反应速率减慢 D．减小反应体系的体积，化学反应速率加快

5．一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状

态的是

( )

①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2 ②X、Y、Z的浓度不再发生变化 ③容器中的压强不再发生变化 ④单位时间内生成n mol Z，同时生成2n mol Y A．①② B．①④ C．②③ D．③④

6．利用N2和H2可以实现NH3的工业合成，而氨又可以进一步制备硝酸，在工业上一般可

进行连续生产。请回答下列问题：

(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.5 kJ·mol1

－

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol1

－

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH＝－483.6 kJ·mol1

－

若有17 g氨气经催化氧化完全生成一氧化氮气体和水蒸气所放出的热量为________。 (2)某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始时反应物氢气的物质的量对N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反应的影响。

实验结果如右图所示：(图中T表示温度，n表示物质的量)

①图像中T2和T1的关系是：T2________T1(填“高于”、“低于”、“等于”或“无法确定”)。

②比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是_____(填字母)。 ③在起始体系中加入N2的物质的量为________mol时，反应后氨的百分含量最大；若容器容积为1 L，n＝3 mol反应达到平衡时 H2的转化率为60%，则此条件下(T2)，反应的平衡常数K＝________。

④若该反应在298 K、398 K时的平衡常数分别为K1、K2，则K1________K2(填“>” 、“＝”或“<”)。

⑤对于该反应有关表述正确的是________。

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a．其他条件不变，缩小容器体积时正反应速率增大，逆反应速率减小，故平衡将逆向移动

b．绝热条件下，若测得该体系温度不再改变，则反应处于平衡状态 c．恒容条件下，若容器内气体的密度保持不变，则反应处于平衡状态

d．其他条件不变，将容器体积扩大为原来的2倍，则重新平衡时，NH3的平衡浓度将比原平衡浓度的一半还要小

学案10 化学反应速率化学平衡2

编写人：方振为审核人：刘志峰

学习目标

1．了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。 2．了解转化率的含义，掌握有关转化率的相关计算。

3．理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学反应速率和化学平衡的影响，初步掌握各类图像问题解答的方法。

1．一定条件下反应C(s)＋CO2(g)2CO(g) ΔH>0，在体积不变的密闭容器中达到平衡，

按要求回答下列问题：

(1)平衡常数表达式是____________________。

(2)若升高温度，反应速率________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，平衡常数K________，平衡向________方向移动。

(3)再通入一定量的CO2气体，反应速率________，平衡常数K________，平衡向________方向移动，CO2的转化率_________。

(4)再充入一定量的N2，反应速率_______，平衡常数K_______，平衡_______移动。

题型1 平衡常数、转化率的简单计算

真题回顾

1． (2013·四川理综，6)在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭

容器中，发生反应X(g)＋Y(g)2Z(g) ΔH＜0，一段时间后达到平衡。反应过程中

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测定的数据如下表： t/min n(Y)/mol 下列说法正确的是

2 0.12

－

4 0.11

7 0.10

－

9 0.10

－

( )

A．反应前2 min的平均速率v(Z)＝2.0×103mol·L1·min1 B．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)＞v(正) C．该温度下此反应的平衡常数K＝1.44

D．其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大 2． [2013·山东理综，29(1)(2)]化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。

(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应： TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g) ΔH>0 (Ⅰ)

反应(Ⅰ)的平衡常数表达式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡转化率为________________。

(2)如图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1______T2(填“>”、“<”或“＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是________。

解题模板

1．化学平衡计算的基本模式——平衡“三步曲”

根据反应进行(或移动)的方向，设定某反应物消耗的量，然后列式求解。例： mA ＋ nB pC＋qD 起始量： a 变化量： mx

b nx

0 0 px qx

平衡量： a－mx b－nx px qx

注意：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。 ②这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等。

③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系。 ④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。

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2．极限思维模式——“一边倒”思想

极限思维有如下口诀：始转平，平转始，欲求范围找极值。例： mA ＋ nB  起始：

转化极限： a 平衡极限： 0

b c

npa a mm

npb－a c＋a mm

3．转化率计算公式

反应物转化的物质的量?或质量、浓度?

转化率α＝×100%。

反应物起始的物质的量?或质量、浓度?

对点集训

1．相同温度下，体积均为0.25 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g)＋

3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.6 kJ·mol1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表

－

所示：容器编号 ① ② 下列叙述错误的是

起始时各物质的物质的量/mol N2 1 0.9

H2 3 2.7

NH3 0 0.2

放出热量：23.15 kJ 放出热量：Q

( )

达到平衡时体系能量的变化 A．容器①、②中反应的平衡常数相等 1B．平衡时，两个容器中NH3的体积分数均为

7C．容器②中达到平衡时放出的热量Q＝23.15 kJ

D．若容器①的体积为0.5 L，则平衡时放出的热量小于23.15 kJ

2．已知反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)。某温度下的平衡常数为400。此温度

下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质浓度/(mol·L1) －CH3OH 0.44 CH3OCH3 0.6 H2O 0.6 (1)比较此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“>”、“<”或“＝”)。 (2)若加入CH3OH后，经10 min反应达到平衡，此时c(CH3OH)＝________；该时间内反应速率v(CH3OH)＝________；CH3OH的转化率为________。

(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。在密闭容器中充

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有10 mol CO与20 mol H2，在催化剂作用下反应生成甲醇，CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图所示：

①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为VA L，则该温度下的平衡常数K＝________；A、B两点时容器中，n(A)总∶n(B)总＝________。 ②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则自反应开始到达平衡状态所需的时间tA________tC(填“大于”、“小于”或“等于”)。

③在不改变反应物用量的情况下，为提高CO的转化率可采取的措施是

______________________________________________________________________。

题型2 突破化学反应速率和化学平衡图像题

化学平衡图像问题是高考化学试题中最常见的一种题型。该类题型的特点是图像是题目的主要组成部分，把所要考查的知识寓于坐标曲线上，简明、直观、形象，易于考查学生的观察能力、类比能力和推理能力。解答化学平衡图像题必须抓住化学方程式及图像的特点。析图的关键在于对“数”、“形”、“义”、“性”的综合思考，其重点是弄清“四点”(起点、交点、转折点、终点)及各条线段的化学含义，分析曲线的走向，发现图像隐含的条件，找出解题的突破口。 (1)解答化学反应速率和化学平衡图像题的一般步骤

(2)解答化学反应速率和化学平衡图像题常用技巧 ①先拐先平

在含量—时间曲线中，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大。 ②定一议二

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在含量－T/P曲线中，图像中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系(因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变)。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。

例1 对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol1，下列图像不能

－

正确表示改变条件对平衡影响结果的是 ( )

例2 对于反应2SO2＋O22SO3

(1)某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如右图所示。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)_______K(B)(填“>”、“<”或“＝”)。

(2)将一定量的SO2(g)和O2(g)放入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，c(SO3)的变化如下图所示。若在第5分钟将容器的体积缩小一半后，在第8分钟达到新的平衡(此时SO3的浓度为0.25 mol·L1)。请在下图中画出此变化过程中SO3浓度的变化曲

－

线。

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例3 若反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0的逆反应速率与时间的关系如图

所示：

(1)反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，若t2时只改变了一种外界条件，试判断改变的条件可能是________。

(2)若t4时降压，t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线。

对点集训

1．下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的图像，其中图像

和实验结论表达均正确的是

( )

A．①是其他条件一定时，反应速率随温度变化的图像，正反应ΔH<0

B．②是在平衡体系的溶液中溶入少量KCl晶体后化学反应速率随时间变化的图像 C．③是在有无催化剂存在下建立的平衡过程图像，a是使用催化剂时的曲线 D．④是一定条件下，向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像，压强p1>p2 2． 2013年初，雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空

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气污染的原因之一。

汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线，如图所示。据此判断： (1)该反应的ΔH______0(填“>”或“<”)。 (2)在T2温度下，0～2 s内的平均反应速率 v(N2)＝ ____________________________。 (3)当固体催化剂的质量一定时，增大其表面积可提高

化学反应速率。若催化剂的表面积S1>S2，在上图中画出c(CO2)在T1、S2条件下达到平衡过程中的变化曲线。

(4)若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是______(填代号)。

催化剂

c?X?·c2?Y?

1．反应物和生成物均为气态的平衡体系，平衡常数表达式为K＝3，有关该平衡

c?Z?·c2?W?

体系说法不正确的是

( )

A．升高温度，该反应平衡常数K的变化无法判断 B．增大压强，W的质量分数减小

C．该反应的化学方程式为3Z(g)＋2W(g)X(g)＋2Y(g) D．增大X气体浓度，平衡向正反应方向移动

2．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：

物质初始浓度/mol·L1 －X 0.1 0.05

Y 0.2 0.05

Z 0 0.1

( )

平衡浓度/mol·L1 －下列说法错误的是

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A．反应达到平衡时，X的转化率为50%

B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1 600 C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大 D．改变温度可以改变此反应的平衡常数

3．一定温度下在体积为5 L的密闭容器中发生可逆反应。

c?CO?·c?H2?

Ⅰ.若某可逆反应的化学平衡常数表达式为K＝。

c?H2O?

(1)写出该反应的化学方程式：______________________________________________。 (2)能判断该反应一定达到化学平衡状态的依据是________(填选项编号)。 A．容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化 B．v正(H2O)＝v逆(H2)

C．容器中气体的密度不随时间而变化 D．容器中总的物质的量不随时间而变化 E．消耗n mol H2的同时消耗n mol CO

Ⅱ.若该密闭容器中加入的是2 mol Fe(s)与1 mol H2O(g)，t1秒时，H2的物质的量为 0.20 mol，到第t2秒时恰好达到平衡，此时H2的物质的量为0.35 mol。

(1)t1～t2这段时间内的化学反应速率v(H2)＝________________________________。 (2)若继续加入2 mol Fe(s)，则平衡____________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)，继续通入1 mol H2O(g)再次达到平衡后，H2的物质的量为______ mol。

(3)该反应的逆反应速率随时间变化的关系如下图。t1时改变了某种条件，改变的条件可能是____________________________________。(填写两项)

4． CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前

的研究目标。

(1)250 ℃时，以镍合金为催化剂，向4 L容器中通入6 mol CO2、6 mol CH4，发生如下反应：CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)。

平衡体系中各组分体积分数(某一成分占总气体物质的量的百分数)如下表：

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南中学案物质体积分数 CH4 0.1 CO2 0.1 CO 0.4 H2 0.4 ①此温度下该反应的平衡常数K＝__________________________________________。 ②已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－890.3 kJ·mol1

－

CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH＝＋2.8 kJ·mol1

－

2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol1

－

反应CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)的ΔH＝__________________。

(2)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。 ①在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300 ℃时，乙酸的生成速率减小的原因是______________。

②为了提高该反应中CH4的转化率，可能采取的措施是______________。 ③将Cu2Al2O4溶解在稀硝酸中的离子方程式为____________________。

5．甲醇是一种可作为替代汽油和天然气的清洁燃料，也是一种重要的化工原料。已知：

CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝＋206.1 kJ·mol1

－

2H2(g)＋CO(g)===CH3OH(l) ΔH2＝－128.3 kJ·mol1

－

2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g) ΔH3＝－483.6 kJ·mol1

－

回答下列问题：

(1)25 ℃时，2CH4(g)＋O2(g)===2CH3OH(l) ΔH＝________。

(2)目前工业上常用ZnO—Cr2O3作催化剂，在300～400 ℃和2.02×107～3.03×107压强下，用煤气生产甲醇。已知：

①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)

K1 K2 K3

则平衡常数K3＝____________(用K1、K2表示)。

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(3)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP)，则反应CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)的KP＝________；随着温度的升高，该平衡常数________(填“增大 ”、“减小”或“不变”)。

(4)我国设计的一种风电与甲醇生产的集成系统原理如图1，该系统的主要优点是 ____________。

图1 图2

(5)从气化炉中出来的气体为CH4、CO2、H2O(g)、CO及H2。今在1.01×105 Pa下，改变温度条件，各成分的体积组成关系如图2。下列有关该图像的解读中，正确的是 ________(填字母)。

A．利用CH4与H2O(g)及CO2转化为合成气CO和H2理论上是可行的

B．CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)和CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)都是放热反应

C．CH4转化为合成气CO和H2的适宜条件约为900 ℃ D．图中曲线的交点处表示反应达到平衡

(6)已知反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，一定条件下，向体积为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，测得3 min时v(H2)＝0.5 mol·L1·min

－

－1,

10 min时

达到平衡，平衡时，CO2转化率为75%。试在图3中画出CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化曲线。

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南中学案

图3

学案11 电解质溶液1

编写人：郭丽霞审核人：李林凤

学习目标：

1．理解电离平衡与水解平衡。 2．学会沉淀溶解平衡的应用。

3．对三常数(电离平衡常数、水的离子积常数、沉淀溶解平衡常数)的理解与应用

1． NH3·H2O在水溶液中的电离方程式为____________________________________，

其电离常数表达式为_____________________________________________________。只改变下列一种条件：

①升高温度 ②加水稀释 ③加少量NaOH(s) ④通少量HCl(g) ⑤加入NH4Cl(s) ⑥加入Na2CO3(s) 其中能实现下列要求的是：

(1)使电离平衡正向移动的有________； (2)使c(NH4)减小的有________； (3)使c(H)增大的有________； (4)使平衡常数Kb增大的有________。 2．正误判断，正确的划“√”，错误的划“×”

(1)任何温度下，水溶液中c(H)和c(OH)的相对大小都可判断溶液的酸、碱性( ) (2)弱电解质的导电能力一定比强电解质的导电能力弱 (3)某盐溶液呈酸性，一定是由水解引起的 (4)水解方程式都必须写“”

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

＋

－

＋＋

＋－

c?Ag?·c?Cl?

(5)AgCl(s)溶解平衡常数表达式为Ksp＝

c?AgCl?(6)沉淀转化只能是Ksp大的沉淀转为Ksp小的沉淀

(7)中和等体积、等pH的盐酸和醋酸消耗的NaOH的量相同

(8)制备无水AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法 (9)用湿润的pH试纸测得某溶液的pH＝3.4

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南中学案

(10)在NaHCO3溶液中加入NaOH，不会影响离子的种类

( )

题型1 溶液中平衡移动条件的选择及结果的判断真题回顾

1． (2013·上海，11)H2S水溶液中存在电离平衡H2SH＋HS和HSH＋S2。若

＋

－

＋

－

向H2S溶液中 ( )

A．加水，平衡向右移动，溶液中氢离子浓度增大 B．通入过量SO2气体，平衡向左移动，溶液pH值增大 C．滴加新制氯水，平衡向左移动，溶液pH值减小

D．加入少量硫酸铜固体(忽略体积变化)，溶液中所有离子浓度都减小 2． (2013·安徽理综，13)已知NaHSO3溶液显酸性，溶液中存在以下平衡：

HSO3＋H2OH2SO3＋OHHSO3H＋SO23

－

＋

－

① ②

向0.1 mol·L

－1

的NaHSO3溶液中分别加入以下物质，有关说法正确的是 ( )

－

A．加入少量金属Na，平衡①左移，平衡②右移，溶液中c(HSO3)增大

1＋＋－－－

B．加入少量Na2SO3固体，则c(H)＋c(Na)＝c(HSO3)＋c(OH)＋c(SO23) 2

－－

c?SO2c?OH?3?

C．加入少量NaOH溶液，－、＋的值均增大

c?HSO3?c?H?D．加入氨水至中性，则2c(Na)＝c(SO23)＞c(H)＝c(OH)

＋

－

＋

－

规律方法

电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡均属于化学平衡，因而遵循化学平衡移动原理。 1．电离平衡与水解平衡的比较研究对象实质升高温度电离平衡 (如CH3COOH溶液) 弱电解质(包括水的电离、多元弱酸的酸式盐) 弱电解质的电离促进电离，离子浓度增大， K增大第 48 页共 77 页

水解平衡 (如CH3COONa溶液) 盐溶液(包括强酸弱碱形成的盐、弱酸强碱形成的盐、弱酸弱碱形成的盐) 盐促进水的电离促进水解，K增大南中学案加水稀释加入相应离子加入反应离子促进电离，离子浓度(除OH外)减小，K不变－促进水解，离子浓度(除H外)减小， K不变＋加入CH3COONa固体或盐酸，加入CH3COOH或NaOH，抑制水解，抑制电离，K不变加入NaOH，促进电离，K 不变 K不变加入盐酸，促进水解，K不变 2．判断沉淀是否生成的方法

(1)当Qc>Ksp时，溶液中会生成沉淀

(2)当Qc＝Ksp时，达到沉淀溶解平衡(即恰好是饱和溶液) (3)当Qc

1．下列说法正确的是

( )

A．稀释Na2CO3溶液，水解平衡逆向移动，水的电离程度增大 B．0.1 mol·L

－1

氨水中加入10 mL NaCl溶液，平衡不移动

C．因H2SO4是强酸，CuSO4溶液与H2S不能发生反应

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南中学案

D．用石墨作电极电解硫酸铜溶液的过程中，H2OH＋OH的电离平衡正向移动 2．常温下，浓度均为0.1 mol·L溶质 pH Na2CO3 11.6 －1

＋－

的6种溶液pH如下： Na2SiO3 12.3 Na2SO3 10.0 NaHSO3 4.0 NaClO 10.3 NaHCO3 9.7 请根据上表数据回答：

(1)常温下，相同物质的量浓度的下列稀溶液，其酸性由强到弱的顺序是__________(用A、B、C表示)。 A．H2SiO3

B．H2SO3

C．H2CO3

－

(2)在上述NaHCO3溶液中加0.1 mol·L1CaCl2，不能产生CaCO3沉淀的原因： ________________________________________________________________________ (3)6种溶液中，水的电离程度最小的是________(填化学式)。

(4)若增大氯水中次氯酸的浓度，可向氯水中加入上表中的物质是________(填化学式)。 (5)等浓度的H2SO3和NaHSO3混合液，加入少量的强酸或强碱溶液，pH值都没有明显变化，请解释之。(用离子方程式表示)_______________________________________。题型2 对三常数的理解与应用真题回顾

3．下列有关电解质溶液的说法正确的是

( )

A．在蒸馏水中滴加浓H2SO4，Kw不变(2013·天津理综，5A)

c?CH3COOH?

B．CH3COOH溶液加水稀释后，溶液中江苏，11C) －的值减小(2013·

c?CH3COO?C．Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2固体，CO23水解程度减小，溶液的pH减小

－

(2013·江苏，11D)

D．NaCl溶液和CH3COONH4溶液均显中性，两溶液中水的电离程度相同

(2013·天津理综，5D)

4． (2013·新课标全国卷Ⅰ，11)已知Ksp(AgCl)＝1.56×10

Ksp(Ag2CrO4)＝9.0×10