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文档简介
1、化学选修4化学反应与原理知识点详解及高考真题体验(带详细解析)一、本模块内容的特点1.理论性、规律性强2.定量3.知识的综合性强4.知识的内容较深二、本模块内容详细分析化学反应与能量章节知识网络1 一、焓变 反应热 1反应热:一定条件下,一定物质的量的反应物之间完全反应所放出或吸收的热量 2焓变(H)的意义:在恒压条件下进行的化学反应的热效应(1).符号: H(2).单位:kJ/mol 3.产生原因:化学反应过程中化学键的断裂与形成化学键断裂吸热 化学键形成放热放出热量的化学反应。(放热吸热) H 为“-”或H 放热)H 为“+”或H 04.可直接测量,测量仪器叫量热计。 常见的放热反应: 所
2、有的燃烧反应 酸碱中和反应 大多数的化合反应 金属与酸的反应 生石灰和水反应 浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等 常见的吸热反应: 晶体Ba(OH)28H2O与NH4Cl 大多数的分解反应 以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应 铵盐溶解等二、热化学方程式书写化学方程式注意要点: 热化学方程式必须标出能量变化。 热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态(g,l,s分别表示固态,液态,气态,水溶液中溶质用aq表示) 热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。 热化学方程式中的化学计量数可以是整数,也可以是分数 各物质系数加倍,H加倍;反应逆向进行,H改变符号,数值不变三、燃烧热1概念:25 ,
3、101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。燃烧热的单位用kJ/mol表示。注意以下几点:研究条件:101 kPa反应程度:完全燃烧,产物是稳定的氧化物。燃烧物的物质的量:1 mol研究内容:放出的热量。(H0,单位kJ/mol)四、中和热1概念:在稀溶液中,酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O,这时的反应热叫中和热。2强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应,其热化学方程式为:H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l) H=57.3kJ/mol3弱酸或弱碱电离要吸收热量,所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。4中和热的测定实验五、盖
4、斯定律1内容:化学反应的反应热只与反应的始态(各反应物)和终态(各生成物)有关,而与具体反应进行的途径无关,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的反应热是相同的。2.盖斯定律的应用盖斯定律的应用主要是以热化学方程式为依托的对特定化学反应过程的焓变的计算,运用盖斯定律时的注意事项如下: 热化学方程式同乘以某一个数时,反应热数值也应该乘上该数; 热化学方程式相加减时,同种物质之间可以相加减,反应热也随之相加减; 将一个热化学方程式颠倒时,H的“+”、“-”号必须随之改变.本章难点点拨:难点一:焓变及其计算难在:不能全面把握焓变要素,不能把方程与焓变对应 起来难在:吸
5、放与“+、-”,反应方向、状态变化与焓变的关系解决规律小结:1、方程加,焓变加,方程减,焓变减。2、反应的向变符不符:方向不同,焓变变号。3、质变对不对:反应前后物质不同,焓变值不同。4、态变符不符:状态不同,焓变值不同。晶型不同,焓变不同。5、量变配不配(焓变符号、焓变值、焓变单位):焓变值为按系数完全进行的值。对可逆反应是不可能完全反应的,但焓变数值是对应与方程系数完全反应的数据。6、反应条件符不符:如燃烧热对应于101kPa、25 难点二:反应方向(恒压条件下)焓变、熵变以及温度对反应方向的影响 难在:1、H和 S的理解 2、反应方向判椐的理解和应用 H-T S0,反应不能自发进行3、易
6、产生焓变正负、熵变正负、反应自发与否的片面关系解决策略:关键在于理解并接受,加上适当的训练。对本难点切勿“一意孤行”,以自己理解为标准,要能听得进老师正确的指引并欣然接受,哪怕自己觉得不可思议!习题训练1(2011浙江高考12)下列说法不正确的是A已知冰的熔化热为6.0 kJ/mol,冰中氢键键能为20 kJ/mol,假设1 mol冰中有2 mol 氢键,且熔化热完全用于破坏冰的氢键,则最多只能破坏冰中15的氢键B已知一定温度下,醋酸溶液的物质的量浓度为c,电离度为,。若加入少量醋酸钠固体,则CH3COOHCH3COOH向左移动,减小,Ka变小C实验测得环己烷(l)、环己烯(l)和苯(l)的标
7、准燃烧热分别为3916 kJ/mol、3747 kJ/mol和3265 kJ/mol,可以证明在苯分子中不存在独立的碳碳双键D已知:Fe2O3(s)3C(石墨)2Fe(s)3CO(g),H489.0 kJ/mol。CO(g)O2(g)CO2(g),H283.0 kJ/mol。C(石墨)O2(g)CO2(g),H393.5 kJ/mol。则4Fe(s)3O2(g)2Fe2O3(s),H1641.0 kJ/mol解析:A正确,熔化热只相当于0.3 mol氢键。B错误。Ka只与温度有关,与浓度无关。C正确。环己烯(l)与环己烷(l)相比,形成一个双键,能量降低169kJ/mol,苯(l)与环己烷(l
8、)相比,能量降低691kJ/mol,远大于1693,说明苯环有特殊稳定结构D正确。热方程式()32,H也成立。答案:B【评析】本题为大综合题,主要考察了物质的键能分析应用,化学反应能量变化的盖斯定律的应用,以及弱电解质溶液的电离平衡分析。2.(2011北京高考10)25、101kPa 下:2Na(s)1/2O2(g)=Na2O(s) H1=414KJ/mol 2Na(s)O2(g)=Na2O2(s) H2=511KJ/mol下列说法正确的是A.和产物的阴阳离子个数比不相等B.和生成等物质的量的产物,转移电子数不同C.常温下Na与足量O2反应生成Na2O,随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快D.
9、25、101kPa 下,Na2O2(s)+2 Na(s)= 2Na2O(s) H=317kJ/mol解析:Na2O是由Na和O2构成的,二者的个数比是2:1。Na2O2是由Na和O22构成的,二者的个数比也是2:1,选项A不正确;由化合价变化可知生成1molNa2O转移2mol电子,而生成1molNa2O2也转移2mol电子,因此选项B不正确;常温下Na与O2反应生成Na2O,在加热时生成Na2O2,所以当温度升高到一定程度时就不在生成Na2O,所以选项C也不正确;由盖斯定律知2即得到反应Na2O2(s)+2 Na(s)= 2Na2O(s) H=317kJ/mol,因此选项D正确。答案:D3.
10、(2011重庆) SF6是一种优良的绝缘气体,分子结构中只存在S-F键。已知:1molS(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ,断裂1molF-F 、S-F键需吸收的能量分别为160kJ、330kJ。则S(s)3F2(g)=SF6(g)的反应热H为A. -1780kJ/mol B. -1220 kJ/molC.-450 kJ/mol D. +430 kJ/mol解析:本题考察反应热的有关计算。在化学反应中断键需要吸热,而形成新的化学键需要放热。由题意的1mol S(s)和3molF2(g)形成S原子和F原子共需要吸收能量是280kJ+3160kJ760 kJ。而生成1mol SF6(g)时需
11、形成6molS-F键,共放出6330kJ1980 kJ,因此该反应共放出的热量为1980 kJ760 kJ1220kJ,所以该反应的反应热H1220 kJ/mol,选项B正确。答案:B4.(2011海南)已知:2Zn(s)+O2(g)=2ZnO(s) H=-701.0kJmol-1 2Hg(l)+O2(g)=2HgO(s) H=-181.6kJmol-1则反应Zn(s)+ HgO(s)=ZnO(s)+ Hg(l)的H为A. +519.4kJmol-1 B. +259.7 kJmol-1 C. -259.7 kJmol-1 D. -519.4kJmol-1 答案C命题立意:考查盖斯定律。解析:反
12、应的焓值由盖斯定律直接求出。即(H1-H2)/2=-259.7 kJmol-1。【误区警示】本题中两负数相减易出错,此外系数除以2时,焓值也要除2。5.(2011海南)某反应的H=+100kJmol-1,下列有关该反应的叙述正确的是A.正反应活化能小于100kJmol-1B.逆反应活化能一定小于100kJmol-1C.正反应活化能不小于100kJmol-1D.正反应活化能比逆反应活化能大100kJmol-1答案CD命题立意:活化能理解考查解析:在可逆反应过程中活化能有正反应和逆反应两种,焓与活化能的关系是H=(反应物)-(生成物)。题中焓为正值,过程如图所以CD正确【技巧点拨】关于这类题,比较
13、数值间的相互关系,可先作图再作答,以防出错。6(2011上海)据报道,科学家开发出了利用太阳能分解水的新型催化剂。下列有关水分解过程的能量变化示意图正确的是解析:分解水属于吸热反应,催化剂可以降低活化能。答案:B7(2011上海)根据碘与氢气反应的热化学方程式(i) I2(g)+ H2(g) 2HI(g)+ 9.48 kJ (ii) I2(S)+ H2(g)2HI(g) - 26.48 kJ下列判断正确的是A254g I2(g)中通入2gH2(g),反应放热9.48 kJB1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差17.00 kJC反应(i)的产物比反应(ii)的产物稳定D反应(ii)的
14、反应物总能量比反应(i)的反应物总能量低解析:反应是可逆反应,反应物不能完全转化;利用盖斯定律可得出1 mol固态碘与1 mol气态碘所含的能量相差35.96 kJ;同一种物质的能量在相同条件下,能量一样多。同样利用盖斯定律可得出选项D正确。答案:D8.(2011江苏高考20,14分)氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知: CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H+206.2kJmol1CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) H-247.4 kJmol12H2S(g)2H2(g)S2(g) H+169.8 kJmol1(1)以甲烷为原料制取氢
15、气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。(2)H2S热分解制氢时,常向反应器中通入一定比例空气,使部分H2S燃烧,其目的是 。燃烧生成的SO2与H2S进一步反应,生成物在常温下均非气体,写出该反应的化学方程式: 。(3)H2O的热分解也可得到H2,高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图11所示。图中A、B表示的物质依次是 。(4)电解尿素CO(NH2)2的碱性溶液制氢的装置示意图见图12(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为 。 (5)Mg2Cu是一种储氢合金。350时,Mg
16、2Cu与H2反应,生成MgCu2和仅含一种金属元素的氢化物(其中氢的质量分数为0.077)。Mg2Cu与H2反应的化学方程式为 。解析:本题以新能源为背景涉及元素化合物性质、热化学方程式和电极反应方程式的书写、读图读表的综合题,是以化学知识具体运用的典型试题。(1)利用盖斯定律即可得出;(2)H2S热分解制氢属于吸热反应,需要提供能量;(3)在很高的温度下,氢气和氧气会分解生成氢原子和氧原子;(4)阳极失去电子,在碱性溶液中碳原子变成CO32。【备考提示】高三复习一定要关注生活,适度加强综合训练与提升。答案:(1)CH4(g)2H2O(g) CO2(g) 4H2(g) H165.0 kJmol
17、1(2)为H2S热分解反应提供热量 2H2SSO2 2H2O3S (或4H2S2SO24H2O3S2) (3)H、O(或氢原子、氧原子) (4)CO(NH2)28OH6eCO32N26H2O (5)2Mg2Cu3H2MgCu23MgH2第二章 化学反应速率和化学平衡章节知识网络化学反应速率影响化学反应速率的因素化学反应进行的方向化学平衡测量的方法反应的可逆不可逆化学平衡状态特点化学平衡常数影响因素及平衡移动原理熵判据浓度、压强温度催化剂定量表示方法一、化学反应速率1. 化学反应速率(v) 定义:用来衡量化学反应的快慢,单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化 表示方法:单位时间内反应浓度的减少
18、或生成物浓度的增加来表示 计算公式:v=c/t(:平均速率,c:浓度变化,t:时间)单位:mol/(Ls) 影响因素: 决定因素(内因):反应物的性质(决定因素) 条件因素(外因):反应所处的外界条件2. 外界条件对化学反应速率影响的变化规律注意: 1.化学反应速率是标量,只有大小而没有方向;2.一般计算出来的化学反应速率是一段时间内的平均速率,不同时刻的化学反应速率是不相同的;3.对于固体或气体反应中的液体物质,反应在其表面进行,压强的变化对浓度几乎无影响,是不变的,因此一般不用固体、纯液体表示化学反应速率;4.对于同一化学反应,用不同的物质表示其化学反应速率可能不相同,但其化学反应速率之比
19、等于化学方程式中的化学计量数之比。 5. 惰性气体对于速率的影响:(该处知识为学生的易错点,请注意) 恒温恒容时:充入惰性气体总压增大,但是各分压不变,各物质浓度不变反应速率不变恒温恒体时:充入惰性气体体积增大各反应物浓度减小反应速率减慢二、化学平衡(一)1.定义:化学平衡状态:一定条件下,当一个可逆反应进行到正逆反应速率相等时,体系内组成成分浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡”,这就是这个反应所能达到的限度即化学平衡状态。2、化学平衡的特征逆(研究前提是可逆反应)等(同一物质的正逆反应速率相等) 动(动态平衡) 定(各物质的浓度与质量分数恒定) 变(条件改变,平衡发生变化) 3、判断平
20、衡的依据判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡各物质的质量或各物质质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA,即V(正)=V(逆)平衡在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC,则V(正)=V(逆)平衡V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q,V(正)不一定等于V(逆)不一定平衡在单位时间内生成n molB,同时消耗了q molD,因均
21、指V(逆)不一定平衡压强m+np+q时,总压力一定(其他条件一定)平衡m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定)不一定平衡混合气体平均相对分子质量MrMr一定时,只有当m+np+q时平衡Mr一定时,但m+n=p+q时不一定平衡温度任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变)平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等平衡(二)影响化学平衡移动的因素1、浓度对化学平衡移动的影响(1)影响规律:在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减少生成物的浓度,都可以使平衡向正方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向逆方向移动(2)增加固体或纯液体的量,由于浓度
22、不变,所以平衡不移动(3)在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小, V正减小,V逆也减小,但是减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数之和大的方向移动。2、温度对化学平衡移动的影响影响规律:在其他条件不变的情况下,温度升高会使化学平衡向着吸热反应方向移动,温度降低会使化学平衡向着放热反应方向移动。3、压强对化学平衡移动的影响影响规律:其他条件不变时,增大压强,会使平衡向着体积缩小方向移动;减小压强,会使平衡向着体积增大方向移动。注意:(1)改变压强不能使无气态物质存在的化学平衡发生移动(2)气体减压或增压与溶液稀释或浓缩的化学平衡移动规律相似4.催
23、化剂对化学平衡的影响:由于使用催化剂对正反应速率和逆反应速率影响的程度是等同的,所以平衡不移动。但是使用催化剂可以影响可逆反应达到平衡所需的时间。5.勒夏特列原理(平衡移动原理):如果改变影响平衡的条件之一(如温度,压强,浓度),平衡向着能够减弱这种改变的方向移动。三、化学平衡常数(一)定义:在一定温度下,当一个反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数比值。 符号: K(二)使用化学平衡常数K应注意的问题:1、表达式中各物质的浓度是变化的浓度,不是起始浓度也不是物质的量。2、K只与温度(T)有关,与反应物或生成物的浓度无关。3、反应物或生产物中有固体或纯液体存在时
24、,由于其浓度是固定不变的,可以看做是“1”而不代入公式。4、稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度不必写在平衡关系式中。(三)化学平衡常数K的应用:1、化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。K值越大,说明平衡时_生成物的浓度越大,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越高。反之,则相反。一般地,K105时,该反应就进行得基本完全了。2、可以利用K值做标准,判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。(Q:浓度积)Q K:反应向正反应方向进行;Q = K:反应处于平衡状态 ;Q K:反应向逆反应方向进行3、利用K值可判断反应的热效应若温度升高,K
25、值增大,则正反应为吸热反应若温度升高,K值减小,则正反应为放热反应四、等效平衡(此为选学高考考点可能性较小,学有余力者可视情况而情况而定)1、概念:在一定条件下(定温、定容或定温、定压),只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的百分含量均相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。2、分类(1)定温,定容条件下的等效平衡第一类:对于反应前后气体分子数改变的可逆反应:必须要保证化学计量数之比与原来相同;同时必须保证平衡式左右两边同一边的物质的量与原来相同。第二类:对于反应前后气体分子数不变的可逆反应:只要反应物的物质的量的比例与原来相同即可视为二者等效。(2)定温,定压的等效平衡只要
26、保证可逆反应化学计量数之比相同即可视为等效平衡。五、化学反应进行的方向1、反应熵变与反应方向:(1)熵:物质的一个状态函数,用来描述体系的混乱度,符号为S. 单位:Jmol-1K-1 (2)体系趋向于有序转变为无序,导致体系的熵增加,这叫做熵增加原理,也是反应方向判断的依据。.(3)同一物质,在气态时熵值最大,液态时次之,固态时最小。 即S(g)S(l)S(s) 2、反应方向判断依据 在温度、压强一定的条件下,化学反应的判读依据为: H-TS0 反应能自发进行H-TS=0 反应达到平衡状态H-TS0 反应不能自发进行注意:(1)H为负,S为正时,任何温度反应都能自发进行 (2)H为正,S为负时
27、,任何温度反应都不能自发进行本章难点点拨难点一:化学反应速率表示和影响因素难在: 大小比较,用活化能、有效碰撞理论解释规律索引:1、速率比等于系数比,相等;速率比高出系数比,速率大;速率比低于系数比,速率小2、速率测量实验的原理:围绕测物质的浓度变化,围绕测反应时间。3、用活化能、有效碰撞理论理解影响速率的因素必须要注意思路难点二:反应限度化学平衡的定义、平衡常数的计算、影响化学平衡的因素 难在:1、化学平衡状态的识别2、平衡常数及其计算,转化率、产率计算3、影响化学平衡的因素的定性定量解释4、等效平衡解题对策:1、化学平衡的定义抓住“反向速率比等于系数比”的标志2、理解平衡常数、转化率、产率
28、的定义,注重在方程式中用变化量计算转变为用起始量和平衡量表达变化量进行计算的训练. 3、定性定量解释影响化学平衡的因素加强训练,提高对这类知识的熟练程度。4、理解等效平衡,务必理解清晰。5、熟练掌握解决化学反应速率和化学平衡的简单计算问题的模式三阶段法习题训练1.(2011江苏高考12)下列说法正确的是A.一定温度下,反应MgCl2(1)Mg(1) Cl2(g)的 H0 S0B.水解反应NH4H2ONH3H2OH达到平衡后,升高温度平衡逆向移动C.铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应D.对于反应2H2O22H2OO2, 加入MnO2或升高温度都能加快O2的生成速率解析:本题是化学反
29、应与热效应、电化学等的简单综合题,着力考查学生对熵变、焓变,水解反应、原电池电解池、化学反应速率的影响因素等方面的能力。A.分解反应是吸热反应,熵变、焓变都大于零,内容来源于选修四化学方向的判断。B.水解反应是吸热反应,温度越高越水解,有利于向水解方向移动。C.铅蓄电池放电时的负极失电子,发生氧化反应。D.升高温度和加入正催化剂一般都能加快反应速率。答案:AD2.(2011江苏高考15)700时,向容积为2L的密闭容器中充入一定量的CO和H2O,发生反应:CO(g)H2O(g) CO2H2(g) 反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1t2):反应时间/minn(CO)/molH2O/ mol
30、01.200.60t10.80t20.20下列说法正确的是A.反应在t1min内的平均速率为v(H2)0.40/t1 molL1min1B.保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O,到达平衡时,n(CO2)0.40 mol。C.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,达到新平衡时CO转化率增大,H2O的体积分数增大D.温度升至800,上述反应平衡常数为0.64,则正反应为吸热反应【分析】本题属于基本理论中化学平衡问题,主要考查学生对速率概念与计算,平衡常数概念与计算,平衡移动等有关内容理解和掌握程度。高三复习要让学生深刻理解
31、一些基本概念的内涵和外延。A.反应在t1min内的平均速率应该是t1min内H2浓度变化与t1的比值,而不是H2物质的量的变化与t1的比值。B.因为反应前后物质的量保持不变,保持其他条件不变,平衡常数不会改变,起始时向容器中充入0.60molCO和1.20 molH2O,似乎与起始时向容器中充入0.60molH2O和1.20 molCO效果是一致的,到达平衡时,n(CO2)0.40 mol。C.保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20molH2O,与原平衡相比,平衡向右移动,达到新平衡时CO转化率增大,H2O转化率减小,H2O的体积分数会增大。D.原平衡常数可通过三段式列式计算(注意浓度代
32、入)结果为1,温度升至800,上述反应平衡常数为0.64,说明温度升高,平衡是向左移动的,那么正反应应为放热反应。答案:BC3.(2011安徽高考9)电镀废液中Cr2O72可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4):Cr2O72(aq)+2Pb2(aq)+H2O(l)2 PbCrO4(s)+2H(aq) Ht1,HX的生成反应是 反应(填“吸热”或“放热”)。(2)HX的电子式是 。(3)共价键的极性随共用电子对偏移程度的增大而增强,HX共价键的极性由强到弱的顺序是 。(4)X2都能与H2反应生成HX,用原子结构解释原因: 。(5)K的变化体现出X2化学性质的递变性,用原子结构解释原因:_,原子
33、半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱。(6)仅依据K的变化,可以推断出:随着卤素原子核电荷数的增加,_(选填字母)a. 在相同条件下,平衡时X2的转化率逐渐降低b. X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱c. HX的还原性逐渐d. HX的稳定性逐渐减弱解析:(1)由表中数据可知,温度越高平衡常数越小,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,所以HX的生成反应是发热反应;(2)HX属于共价化合物,HX之间形成的化学键是极性共价键,因此HX的电子式是;(3)F、Cl、Br、I属于 A,同主族元素自上而下随着核电荷数的增大,原子核外电子层数逐渐增多,导致原子半径逐渐增大,因此原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱,从
34、而导致非金属性逐渐减弱,即这四种元素得到电子的能力逐渐减弱,所以HF键的极性最强,HI的极性最弱,因此HX共价键的极性由强到弱的顺序是HF、HCl、HBr、HI;(4)卤素原子的最外层电子数均为7个,在反应中均易得到一个电子而达到8电子的稳定结构。而H原子最外层只有一个电子,在反应中也想得到一个电子而得到2电子的稳定结构,因此卤素单质与氢气化合时易通过一对共用电子对形成化合物HX;(5)同(3)(6)K值越大,说明反应的正向程度越大,即转化率越高,a正确;反应的正向程度越小,说明生成物越不稳定,越易分解,因此选项d正确;而选项c、d与K的大小无直接联系。答案:(1)发热 (2) (3)HF、H
35、Cl、HBr、HI; (4)卤素原子的最外层电子数均为7个 (5)同一主族元素从上到下原子核外电子层数依次增多 (6)a、d14、(2011广东高考31,15分)利用光能和光催化剂,可将CO2和H2O(g)转化为CH4和O2。紫外光照射时,在不同催化剂(I、II、III)作用下,CH4产量随光照时间的变化如图13所示。(1)在030小时内,CH4的平均生成速率VI、VII和VIII从大到小的顺序为 ;反应开始后的12小时内,在第 种催化剂的作用下,收集的CH4最多。(2)将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器,发生反应:CH4(g)+H2O(g) AUTOTEXT * MERGEFOR
36、MAT CO(g)+3H2(g)。该反应的H=+206 kJmol-1。在答题卡的坐标图中,画出反应过程中体系的能量变化图(进行必要的标注)将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭容器,某温度下反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。(3)已知:CH4(g)2O2(g) AUTOTEXT = * MERGEFORMAT =CO2(g)2H2O(g) H=802kJmol-1 写出由CO2生成CO的热化学方程式 。解析:本题考察化学反应速率的概念、计算及外界条件对反应速率对影响;反应热的概念和盖斯定律的计
37、算;热化学方程式的书写;与化学平衡有关的计算;图像的识别和绘制。(1)由图像可以看出,反应进行到30小时时,催化剂生成的甲烷最多,其次是催化剂,催化剂生成的甲烷最少。因此VI、VII和VIII从大到小的顺序为VIIIVIIVI;同理由图像也可以看出,反应进行到12小时时,催化剂生成的甲烷最多,因此在第种催化剂的作用下,收集的CH4最多。(2)由热化学方程式可知,该反应是吸热反应,即反应物的总能量小于生成物的总能量,因此反应过程中体系的能量变化图为。(3)由热化学方程式CH4(g)+H2O(g) AUTOTEXT * MERGEFORMAT CO(g)+3H2(g) H=+206 kJmol-1
38、 CH4(g)2O2(g) AUTOTEXT = * MERGEFORMAT =CO2(g)2H2O(g) H=802kJmol-1得CO2(g)3H2O(g) AUTOTEXT = * MERGEFORMAT = CO(g)+3H2(g)2O2(g) H=+1008 kJmol-1答案:(1)VIIIVIIVI; (2) 91% (3)CO2(g)3H2O(g) AUTOTEXT = * MERGEFORMAT = CO(g)+3H2(g)2O2(g) H=+1008 kJmol-115.(2011山东高考28,14分)研究NO2、SO2 、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。(1)NO2
39、可用水吸收,相应的化学反应方程式为 。利用反应6NO2 8NH37N512 H2O也可处理NO2。当转移1.2mol电子时,消耗的NO2在标准状况下是 L。(2)已知:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=-196.6 kJmol-12NO(g)+O2(g)2NO2(g) H=-113.0 kJmol-1 则反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的H= kJmol-1。 一定条件下,将NO2与SO2以体积比1:2置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是 。a体系压强保持不变b混合气体颜色保持不变cSO3和NO的体积比保持不变d每消耗1 mol SO3的
40、同时生成1 molNO2 测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1:6,则平衡常数K 。(3)CO可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应H 0(填“”或“ ”)。实际生产条件控制在250、1.3104kPa左右,选择此压强的理由是 。解析:(1)NO2溶于水生成NO和硝酸,反应的方程式是3NO2H2O=NO2HNO3;在反应6NO 8NH37N512 H2O中NO2作氧化剂,化合价由反应前的+4价降低到反应后0价,因此当反应中转移1.2mol电子时,消耗NO2的物质的量为,所以标准状况下的体积是。(2)
41、本题考察盖斯定律的应用、化学平衡状态的判断以及平衡常数的计算。 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H1=-196.6 kJmol-1 2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H2=-113.0 kJmol-1 。即得出2NO2(g)+2SO2(g)2SO3(g)+2NO(g) H=H2H1=-113.0 kJmol-1 +196.6 kJmol-1+83.6 kJmol-1。所以本题的正确答案是41.8;反应NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g)的特点体积不变的、吸热的可逆反应,因此a不能说明。颜色的深浅与气体的浓度大小有关,而在反应体系中只有二氧化氮是红棕色气体,所以混合
42、气体颜色保持不变时即说明NO2的浓度不再发生变化,因此b可以说明;SO3和NO是生成物,因此在任何情况下二者的体积比总是满足1:1,c不能说明;SO3和NO2一个作为生成物,一个作为反应物,因此在任何情况下每消耗1 mol SO3的同时必然会生成1 molNO2,因此d也不能说明;设NO2的物质的量为1mol,则SO2的物质的量为2mol,参加反应的NO2的物质的量为xmol。 (3)由图像可知在相同的压强下,温度越高CO平衡转化率越低,这说明升高温度平衡向逆反应方向移动,因此正反应是放热反应;实际生产条件的选择既要考虑反应的特点、反应的速率和转化率,还要考虑生产设备和生产成本。由图像可知在1
43、.3104kPa左右时,CO的转化率已经很高,如果继续增加压强CO的转化率增加不大,但对生产设备和生产成本的要求却增加,所以选择该生产条件。答案:(1)3NO2H2O=NO2HNO3;6.72(2)41.8;b;8/3;(3) 在1.3104kPa下,CO的转化率已经很高,如果增加压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加,得不偿失。16.(2011重庆,14分)臭氧是一种强氧化剂,常用于消毒、灭菌等。(1)O3与KI溶液反应生成的两种单质是_和_。(填分子式)(2)O3在水中易分解,一定条件下,O3的浓度减少一半所需的时间(t)如题29表所示。已知:O3的起始浓度为0.0216 mol/L。p
44、H增大能加速O3分解,表明对O3分解起催化作用的是_.在30C、pH=4.0条件下,O3的分解速率为_ mol/(Lmin)。据表中的递变规律,推测O3在下列条件下分解速率依次增大的顺序为_.(填字母代号) a. 40C、pH=3.0 b. 10C、pH=4.0 c. 30C、pH=7.0(3)O3 可由臭氧发生器(原理如题29图)电解稀硫酸制得。图中阴极为_(填“A”或“B”),其电极反应式为_。若C处通入O 2 ,则A极的电极反应式为_.若C处不通入O 2 ,D、E处分别收集到xL和有yL气体(标准情况),则E处收集的气体中O 3 所占的体积分数为_。(忽略 O 3 的分解)。解析:本题考
45、察化学反应速率的概念、计算、外界条件对反应速率对影响以及有关电化学知识。(1)臭氧是一种强氧化剂,能氧化I生成单质碘,方程式为O32KIH2O=I22KOHO2;(2)pH增大,说明碱性增强,因此其催化剂作用的是OH; 由表中数据可知,在30C、pH=4.0条件下,O3的浓度减少一半所需的时间是108min,所以其反应速率是;由表中数据知温度越高,pH越大,反应速率越快,所以分解速率依次增大的顺序为b、a、c;(3)溶液中2价的O失去电子被氧化得到臭氧,在电解池中阳极失去电子,发生氧化反应,溶液中的阳离子在阴极得到电子,发生还原反应,因此A是阴极,B是阳极;溶液中只有阳离子氢离子,所以阴极电极
46、反应式为2H2e=H2;若阴极通氧气,则氧气得到电子被还原成OH,然后结合溶液中氢离子生成水,方程式为O24H4e2H2O;由以上分析知D、E分别产生的气体是氢气和氧气、臭氧的混合气体。设臭氧的体积是nL,根据得失电子守恒知,解得nx2y,所以臭氧的体积分数是。答案:(1)O2 I2 (2)OH; 1.00104 b、a、c (3)2H2e=H2 O24H4e2H2O; 17.(2011新课标全国)科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。已知H2(g)、CO(g)和CH3OH(l)的燃烧热H分别为-285.8kJmol-1、-2
47、83.0kJmol-1和-726.5kJmol-1。请回答下列问题:(1)用太阳能分解10mol水消耗的能量是_kJ;(2)甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为_;(3)在溶积为2L的密闭容器中,由CO2和H2合成甲醇,在其他条件不变得情况下,考察温度对反应的影响,实验结果如下图所示(注:T1、T2均大于300);下列说法正确的是_(填序号)温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)=molL-1min-1该反应在T1时的平衡常数比T2时的小该反应为放热反应处于A点的反应体系从T1变到T2,达到平衡时增大(4)在T1温度时,将1molCO2和3molH
48、2充入一密闭恒容器中,充分反应达到平衡后,若CO2转化率为a,则容器内的压强与起始压强之比为_;(5)在直接以甲醇为燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为_、正极的反应式为_。理想状态下,该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ,则该燃料电池的理论效率为_(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)解析:(1)氢气的燃烧热是-285.8kJmol-1,即每生成1mol的水就放出285.8kJ的能量,反之分解1mol的水就要消耗285.8kJ的能量,所以用太阳能分解10mol水消耗的能量是2858kJ;(2)由CO(g)和CH3OH
49、(l)燃烧热的热化学方程式CO(g)1/2O2(g)CO2(g) H-283.0kJmol-1;CH3OH(l) 3/2O2(g)CO2(g)+2 H2O(l) H-726.5kJmol-1;可知得到CH3OH(l) O2(g)CO(g)+2 H2O(l) H-443.5kJmol-1;(3)CO2和H2合成甲醇的化学方程式为CO2(g)3H2(g)CH3OH(g) + H2O(g)。由图像可知B曲线先得到平衡,因此温度T2T1,温度高平衡时甲醇的物质的量反而低,说明正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,不利于甲醇的生成,平衡常数减小,即错正确;温度为T1时,从反应开始到平衡,生成甲
50、醇的物质的量为mol,此时甲醇的浓度为,所以生成甲醇的平均速率为:v(CH3OH)= molL-1min-1,因此不正确;因为温度T2T1,所以A点的反应体系从T1变到T2时,平衡会向逆反应方向移动,即降低生成物浓度而增大反应物浓度,所以正确。 (5)在甲醇燃料电池中,甲醇失去电子,氧气得到电子,所以负极的电极反应式是CH3OH6eH2O=CO26H,正极的电极反应式是3/2O26e6H=3H2O;甲醇的燃烧热是-726.5kJmol-1,所以该燃料电池的理论效率为。答案:(1)2858; (2)CH3OH(l) O2(g)CO(g)+2 H2O(l) H-443.5kJmol-1;(3);
51、(4)1a/2; (5)CH3OH6eH2O=CO26H、3/2O26e6H=3H2O、96.6%18.(2011海南,9分)氯气在298K、100kPa时,在1L水中可溶解0.09mol,实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题:(1)该反应的离子方程式为_;(2)估算该反应的平衡常数_(列式计算)(3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体,平衡将向_移动;(4)如果增大氯气的压强,氯气在水中的溶解度将_(填“增大”、“减小”或“不变”),平衡将向_移动。答案(1);(2) (水视为纯液体)C起 0.09 0 0 0C变 0.09 0.03 0.03 0.03C平 0.06
52、 0.03 0.03 0.03;(3)正反应方向;(4)增大,正反应方向命题立意:平衡相关内容的综合考查解析:题干中用“溶于水的Cl2约有三分之一与水反应”给出可逆反应(该反应在教材中通常没提及可逆);平衡常数的计算根据题中要求列三行式求算;平衡移动是因为H+的减少向正反应方向移动;增大压强将增大氯气的浓度,平衡向正反应方向移动。【技巧点拨】平衡题在近年的高考题中比较平和,但新课标高考题今年引入了对过程呈现的考查,这是以后高考中应注意的。19(2011全国II卷28)(15分)(注意:在试题卷上作答无效)反应aA(g)+bB(g) AUTOTEXT * MERGEFORMAT cC(g)(H0
53、)在等容条件下进行。改变其他反应条件,在、阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示:0.01.02.03.04.05.06.05.010.015.020.00.05.010.015.00.010.015.0浓度/(molL1)BAC3.002.001.001.860.760.621.501.000.50时间/minI回答问题:(1)反应的化学方程式中,a:b:c为_;(2)A的平均反应速率vI(A)、v(A)、v(A)从大到小排列次序为_;(3)B的平衡转化率I(B)、(B)、(B)中最小的是_,其值是_;(4)由第一次平衡到第二次平衡,平衡移动的方向是_,采取的措施是_;(5)比较第阶
54、段反应温度(T2)和第阶段反应温度(T3)的高低:T2 T3(填“”“ 此反应为放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动BBA0.05.010.00.05.010.01.02.0时间/min浓度/molL1CAC(注:只要曲线能表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)20(2011上海25)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。地壳内每加深1km,压强增大约2500030000 kPa。在地壳内SiO2和HF存在以下平衡:SiO2(s) +4HF(g)SiF4(g)+ 2H2O(g)+148.9 kJ根据题意完成下列填空:(1)在地壳深处容易有 气体逸出,在地壳浅
55、处容易有 沉积。(2)如果上述反应的平衡常数K值变大,该反应 (选填编号)。 a一定向正反应方向移动 b在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c一定向逆反应方向移动 d在平衡移动时逆反应速率先减小后增大(3)如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生,当反应达到平衡时, (选填编号)。 a2v正(HF)=v逆(H2O) bv(H2O)=2v(SiF4) cSiO2的质量保持不变 d反应物不再转化为生成物(4)若反应的容器容积为2.0L,反应时间8.0 min,容器内气体的密度增大了0.12 g/L,在这段时间内HF的平均反应速率为 。解析:本题考察外界条件对化学平衡的影响、化学平衡常数和化学平衡状态
56、的的理解以及反应速率的有关计算。由于反应吸热,平衡常数K值变大,说明温度降低。答案:(1)SiF4 H2O SiO2 (2)ad (3)bc (4)0.0010mol(Lmin)第三章 水溶液中的离子平衡章节知识网络一、弱电解质的电离 物质单质化合物 电解质非电解质:非金属氧化物,大部分有机物。 如SO3、CO2、C6H12O6、CCl4、CH2=CH2强电解质: 强酸,强碱,大多数盐 。如HCl、NaOH、NaCl、BaSO4弱电解质:弱酸,弱碱,极少数盐,水。 如HClO、NH3H2O、Cu(OH)2、H2O混和物纯净物1、定义:电解质:在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物。非电解质 :在
57、水溶液中或熔化状态下都不能导电的化合物。强电解质 :在水溶液里全部电离成离子的电解质。弱电解质:在水溶液里只有一部分分子电离成离子的电解质 。2、电解质与非电解质本质区别:电解质离子化合物或共价化合物 非电解质共价化合物注意:电解质、非电解质都是化合物 SO2、NH3、CO2等属于非电解质 强电解质不等于易溶于水的化合物(如BaSO4不溶于水,但溶于水的BaSO4全部电离,故BaSO4为强电解质)电解质的强弱与导电性、溶解性无关。3、电离平衡:在一定的条件下,当电解质分子电离成离子的速率和离子结合成弱电解质分子的速率相等时,电离过程就达到了平衡状态,这叫电离平衡。4、影响电离平衡的因素:A、温
58、度:电离一般吸热,升温有利于电离。B、浓度:浓度越大,电离程度越小;溶液稀释时,电离平衡向着电离的方向移动。C、同离子效应:在弱电解质溶液里加入与弱电解质具有相同离子的电解质,会减弱电离。D、其他外加试剂:加入能与弱电解质的电离产生的某种离子反应的物质时,有利于电离。9、电离方程式的书写:用可逆符号 弱酸的电离要分布写(第一步为主)10、电离常数:在一定条件下,弱电解质在达到电离平衡时,溶液中电离所生成的各种离子浓度的乘积,跟溶液中未电离的分子浓度的比是一个常数。叫做电离平衡常数,(一般用Ka表示酸,Kb表示碱。)表示方法:ABA+B- K= A+ B-/AB11、影响因素:a、电离常数的大小
59、主要由物质的本性决定。b、电离常数受温度变化影响,不受浓度变化影响,在室温下一般变化不大。C、同一温度下,不同弱酸,电离常数越大,其电离程度越大,酸性越强。如:H2SO3H3PO4HFCH3COOHH2CO3H2SHClO二、水的电离和溶液的酸碱性1、水电离平衡:: 水的离子积:KW = cH+cOH- 25时, H+=OH- =10-7 mol/L ; KW = H+OH- = 1*10-14 注意:KW只与温度有关,温度一定,则KW值一定KW不仅适用于纯水,适用于任何溶液(酸、碱、盐)2、水电离特点:(1)可逆 (2)吸热 (3)极弱3、影响水电离平衡的外界因素:酸、碱 :抑制水的电离 K
60、W1*10-14温度:促进水的电离(水的电离是吸热的)易水解的盐:促进水的电离 KW 1*10-144、溶液的酸碱性和pH: (1)pH=-lgcH+(2)pH的测定方法:酸碱指示剂 甲基橙 、 石蕊 、 酚酞 。变色范围:甲基橙 3.14.4(橙色) 石蕊5.08.0(紫色) 酚酞8.210.0(浅红色)pH试纸 操作: 玻璃棒蘸取未知液体在试纸上,然后与标准比色卡对比即可。 注意:事先不能用水湿润PH试纸;广泛pH试纸只能读取整数值或范围三 、混合液的pH值计算方法公式1、强酸与强酸的混合:(先求H+混:将两种酸中的H+离子物质的量相加除以总体积,再求其它) H+混 =(H+1V1+H+2
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