資源簡介

本章知識體系構(gòu)建與核心素養(yǎng)提升
一、化學鍵與物質(zhì)構(gòu)成
化學鍵
二、化學反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化
1.化學能與熱能
2.化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置——原電池
常見的化學電源
三、化學反應(yīng)速率和限度(化學平衡)
化學反應(yīng)
一、變化觀念與平衡思想
通過本章的學習，讓學生知道化學反應(yīng)過程中不但有物質(zhì)變化，而且伴隨著能量變化，能量變化也可以是多樣的，化學反應(yīng)速率受溫度、反應(yīng)物濃度、催化劑等外界條件的影響，增強化學反應(yīng)是動態(tài)變化的觀念。通過原電池原理和可逆反應(yīng)的學習，讓學生建立起平衡的思維模型，知道原電池中正、負極得失電子守恒，對一定條件下的可逆反應(yīng)，當v正=v逆時，反應(yīng)達到平衡，反應(yīng)體系中各組分濃度保持不變，增強平衡思想的培養(yǎng)。
例1　(2023·山東日照高一期中)某溫度下，A、B兩種氣體在2 L密閉容器內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，A、B的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。回答下列問題：
(1)該反應(yīng)的化學方程式為　　　　　　　　　　　　　　。
(2)4 min時，反應(yīng)是否達到化學平衡　　　(填“是”或“否”)，0~4 min，B的平均反應(yīng)速率為　　　。
(3)下列敘述能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是　　　　　　(填字母，下同)。
A.v正(A)=2v逆(B)
B.混合氣體的密度不再改變
C.容器內(nèi)壓強保持不變
D.消耗0.4 mol A的同時生成0.2 mol B
(4)下列措施能使化學反應(yīng)速率減小的是　　　　　。
A.適當升高溫度
B.保持溫度不變，增大容器體積
C.保持容器體積不變，通入氦氣
D.保持容器體積不變，充入A氣體
(5)如果平衡時容器內(nèi)有0. 5 mol B，則A的轉(zhuǎn)化率α(A)=　　　　　　。
(已知：轉(zhuǎn)化率α(A)=×100%。)
例2　(1)鋰 空氣電池比傳統(tǒng)的鋰離子電池擁有更強的蓄電能力，是傳統(tǒng)鋰離子電池容量的10倍，其工作原理如圖所示。
放電時，b電極為電源的　　　　極，電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　。
(2)汽車尾氣中CO、NO2在一定條件下可發(fā)生反應(yīng)：4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)，一定溫度下，向容積固定的2 L密閉容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。
①0~10 min內(nèi)該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO)=　　　　　　。
②恒溫恒容條件下，不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是　　　　(填字母)。
A.容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化
B.容器內(nèi)的壓強保持不變
C.容器內(nèi)混合氣體密度保持不變
二、科學態(tài)度與社會責任
通過本章的學習，讓學生理解化學反應(yīng)都伴隨著能量變化，可以將化學能轉(zhuǎn)化為熱能、電能等。因此可以合理利用傳統(tǒng)能源，大力開發(fā)新能源，實現(xiàn)“綠色環(huán)保”理念，形成簡約適度、綠色低碳的發(fā)展模式。通過對化學反應(yīng)速率及限度的學習，讓學生理解在工業(yè)生產(chǎn)中，可以通過選擇適當條件，加快反應(yīng)速率，提高產(chǎn)品產(chǎn)率，如控制變量，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的最佳產(chǎn)能，降低能耗，減少污染，從而促進社會的可持續(xù)發(fā)展。
例3　(2023·廣東，6)負載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl-實現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是(　　)
A.Ag作原電池正極
B.電子由Ag經(jīng)活性炭流向Pt
C.Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-4OH-
D.每消耗標準狀況下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl-
例4　(2023·山東省實驗中學高一校考)汽車尾氣主要含有一氧化碳、一氧化氮等物質(zhì)，是造成城市空氣污染的主要因素之一。請回答下列問題：
(1)已知汽缸中氮氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮的能量變化如圖甲所示，則由該反應(yīng)生成1 mol NO(g)時，應(yīng)　　　　(填“釋放”或“吸收”)　　　　　 kJ能量。
(2)通過NO傳感器可監(jiān)測汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如圖乙所示。
①NiO電極上發(fā)生的是　　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
②外電路中，電子流動方向是從　　　　　(填“NiO”或“Pt”，下同)電極流向　　　　電極。
③NiO電極上的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在恒溫恒容的密閉容器中，充入等物質(zhì)的量的CO和NO混合氣體，發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)，t0時達到平衡，測得反應(yīng)過程中CO2的體積分數(shù)與時間的關(guān)系如圖丙所示。
①比較大小：a處v正　　　(填“>”“<”或“=”)b處v逆。
②CO的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　　。
③能說明上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是　　　　(填字母)。
A.CO濃度與CO2濃度均不再變化
B.混合氣體密度保持不變
C.反應(yīng)容器內(nèi)壓強保持不變
D.CO和NO的濃度之比保持不變
答案精析
核心素養(yǎng)提升
例1　(1)2AB　(2)否　0.025 mol·L-1·min-1
(3)AC　(4)B　(5)75%
解析　(1)由圖像分析知A為反應(yīng)物，B為生成物，物質(zhì)的量不變時反應(yīng)物A的物質(zhì)的量沒有變?yōu)?，說明反應(yīng)是可逆反應(yīng)，且達到平衡狀態(tài)，根據(jù)A、B消耗的物質(zhì)的量之比計算得到化學計量數(shù)之比，0~4 min，A物質(zhì)的量變化量為0.8 mol-0.4 mol=0.4 mol，B物質(zhì)的量變化量為0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol，A、B物質(zhì)的量的變化量之比為2∶1，所以反應(yīng)的化學方程式為2AB。(2)根據(jù)圖像分析可知，4 min后A的物質(zhì)的量繼續(xù)減少，B的物質(zhì)的量繼續(xù)增加，說明4 min時反應(yīng)未達到平衡；0~4 min時，v(B)==
0.025 mol·L-1·min-1。(3)反應(yīng)速率之比等于化學計量數(shù)之比，v正(A)=2v逆(B)時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A符合題意；反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，因此當混合氣體的密度不再改變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B不符合題意；該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，容器內(nèi)的壓強是變量，因此容器內(nèi)壓強保持不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C符合題意；消耗0.4 mol A的同時生成0.2 mol B，都是正反應(yīng)方向，無法判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D不符合題意。(4)升高溫度反應(yīng)速率加快，A不符合題意；保持溫度不變，增大容器體積，各物質(zhì)的濃度減小，反應(yīng)速率減小，B符合題意；保持容器體積不變，通入氦氣，各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率不變，C不符合題意；保持容器體積不變，充入A氣體，反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率加快，D不符合題意。(5)由2AB可知，Δn(A)=2Δn(B)，產(chǎn)生0.3 mol B時，消耗0.6 mol A，所以A的轉(zhuǎn)化率為×100%=75%。
例2　(1)正　O2+2H2O+4e-4OH-
(2)①0.03 mol·L-1·min-1　②C
解析　(1)電池放電時屬于原電池，a電極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，b電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-4OH-。
(2)①v(CO)=2v(NO2)=2×=0.03 mol·L-1·min-1。②容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化，說明二氧化氮的濃度不變，即反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；因反應(yīng)前后的氣體分子數(shù)不相等，所以容器內(nèi)的壓強保持不變，說明各氣體的物質(zhì)的量不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；反應(yīng)過程中，容器內(nèi)混合氣體密度始終保持不變。
例3　B　［由題圖分析可知，Cl-在Ag極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag為負極，A錯誤；電子由負極Ag經(jīng)活性炭流向正極Pt，B正確；溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4H++4e-2H2O，C錯誤；每消耗標準狀況下11.2 L的O2，轉(zhuǎn)移2 mol電子，最多去除2 mol Cl-，D錯誤。］
例4　(1)吸收　91.5　(2)①氧化　②NiO　Pt　③NO-2e-+O2-NO2　(3)①>　②80%　③AC
解析　(1)1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反應(yīng)生成2 mol NO(g)，斷裂1 mol N2(g)中共價鍵吸收945 kJ能量，斷裂1 mol O2(g)中共價鍵吸收498 kJ能量，生成2 mol NO(g)中的共價鍵釋放2×630 kJ能量，則反應(yīng)生成
2 mol NO(g)需要吸收(945+498-2×630) kJ=183 kJ能量，所以生成1 mol NO(g)時，應(yīng)吸收91.5 kJ能量。(2)①在NiO電極上NO反應(yīng)生成NO2，N元素化合價升高，發(fā)生的是氧化反應(yīng)。②NiO電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，是負極，Pt電極是正極，外電路中，電子流動方向是從負極流向正極。③NiO電極上NO失電子生成NO2，電極反應(yīng)式為NO-2e-+O2-NO2。(3)①由題圖可知，隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸減慢，a處v正>b處v正；b處反應(yīng)達到平衡，b處v正=v逆，所以a處v正>b處v逆。②根據(jù)題給數(shù)據(jù)，設(shè)CO和NO的起始量均為2a mol，平衡時NO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為2x mol，列三段式：
　　　　　2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)
起始量/mol　2a　　　2a　　　　0　　　　0
轉(zhuǎn)化量/mol　2x　　　2x　　　　2x　　　x
平衡量/mol　2a-2x　2a-2x　　　 2x　　　x
根據(jù)平衡時CO2的體積分數(shù)為50%可知，=0.5，解得x=0.8a，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%
=80%。③反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，各物質(zhì)濃度保持不變，CO濃度與CO2濃度均不再變化，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A符合題意；反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，氣體密度始終不變，B不符合題意；該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變，容器容積不變，壓強是變量，反應(yīng)容器內(nèi)壓強保持不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C符合題意；CO和NO的投料比等于反應(yīng)中化學計量數(shù)之比，CO和NO的濃度之比始終不變，故D不符合題意。(共43張PPT)
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1.化學能與熱能
2.化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置——原電池
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三、化學反應(yīng)速率和限度(化學平衡)
核心素養(yǎng)提升
一、變化觀念與平衡思想
通過本章的學習，讓學生知道化學反應(yīng)過程中不但有物質(zhì)變化，而且伴隨著能量變化，能量變化也可以是多樣的，化學反應(yīng)速率受溫度、反應(yīng)物濃度、催化劑等外界條件的影響，增強化學反應(yīng)是動態(tài)變化的觀念。通過原電池原理和可逆反應(yīng)的學習，讓學生建立起平衡的思維模型，知道原電池中正、負極得失電子守恒，對一定條件下的可逆反應(yīng)，當
v正=v逆時，反應(yīng)達到平衡，反應(yīng)體系中各組分濃度保持不變，增強平衡思想的培養(yǎng)。
　　　　　　　
核心素養(yǎng)提升
例1　(2023·山東日照高一期中)某溫度下，A、B兩種氣體在2 L密閉容器內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，A、B的物質(zhì)的量隨時間變化的曲線如圖所示。回答下列問題：
(1)該反應(yīng)的化學方程式為　　　　　　。
2A B
由圖像分析知A為反應(yīng)物，B為生成物，物質(zhì)的量不變時反應(yīng)物A的物質(zhì)的量沒有變?yōu)?，說明反應(yīng)是可逆反應(yīng)，且達到平衡狀態(tài)，根據(jù)A、B消耗的物質(zhì)的量之比計算得到化學計量數(shù)之比，0~4 min，A物質(zhì)
的量變化量為0.8 mol-0.4 mol=0.4 mol，B物質(zhì)的量變化量為0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol，A、B物質(zhì)的量的變化量之比為2∶1，所以反應(yīng)的化學方程式為2A B。
(2)4 min時，反應(yīng)是否達到化學平衡　　　(填“是”或“否”)，0~4 min，B的平均反應(yīng)速率為　 　。
否
0.025 mol·L-1·min-1
根據(jù)圖像分析可知，4 min后A的物質(zhì)的量繼續(xù)減少，B的物質(zhì)的量繼續(xù)增加，說明4 min時反應(yīng)未達到平衡；0~4 min時，v(B)==0.025 mol·L-1·min-1。
(3)下列敘述能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是
　　　(填字母，下同)。
A.v正(A)=2v逆(B)
B.混合氣體的密度不再改變
C.容器內(nèi)壓強保持不變
D.消耗0.4 mol A的同時生成0.2 mol B
AC
反應(yīng)速率之比等于化學計量數(shù)之比，v正(A)=2v逆(B)時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A符合題意；
反應(yīng)前后氣體的總質(zhì)量不變，容器的體積不變，混合氣體的密度始終不變，因此當混合氣體的密度不
再改變，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，B不符合題意；
該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，容器內(nèi)的壓強是變量，因此容器內(nèi)壓強保持不變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C符合題意；
消耗0.4 mol A的同時生成0.2 mol B，都是正反應(yīng)方向，無法判斷反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，D不符合題意。
(4)下列措施能使化學反應(yīng)速率減小的是______。
A.適當升高溫度
B.保持溫度不變，增大容器體積
C.保持容器體積不變，通入氦氣
D.保持容器體積不變，充入A氣體
B
升高溫度反應(yīng)速率加快，A不符合題意；
保持溫度不變，增大容器體積，各物質(zhì)的濃度減小，反應(yīng)速率減小，B符合題意；
保持容器體積不變，通入氦氣，各物質(zhì)的濃度不變，反應(yīng)速率不變，C不符合題意；
保持容器體積不變，充入A氣體，反應(yīng)物的濃度增大，反應(yīng)速率加快，D不符合題意。
(5)如果平衡時容器內(nèi)有0. 5 mol B，則A的轉(zhuǎn)化率α(A)=_____。
已知：轉(zhuǎn)化率α(A)=×100%。
75%
由2A B可知，Δn(A)=2Δn(B)，產(chǎn)生0.3 mol B時，消耗0.6 mol A，所以A的轉(zhuǎn)化率為×100%=75%。
例2　(1)鋰 空氣電池比傳統(tǒng)的鋰離子電池擁有更強的蓄電能力，是傳統(tǒng)鋰離子電池容量的10倍，其工作原理如圖所示。
放電時，b電極為電源的　　極，電極反應(yīng)式為____________________。
正
O2+2H2O+4e-===4OH-
電池放電時屬于原電池，a電極為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，b電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-。
(2)汽車尾氣中CO、NO2在一定條件下可發(fā)生反應(yīng)：4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g)，一定溫度下，向容積固定的2 L密閉容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線如圖所示。
①0~10 min內(nèi)該反應(yīng)的平均反應(yīng)速率v(CO)=　　　　　　　　。
0.03 mol·L-1·min-1
v(CO)=2v(NO2)=2×=0.03 mol·L-1
·min-1。
②恒溫恒容條件下，不能說明該反應(yīng)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是　　　　(填字母)。
A.容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化
B.容器內(nèi)的壓強保持不變
C.容器內(nèi)混合氣體密度保持不變
C
容器內(nèi)混合氣體顏色不再變化，說明二氧化氮的濃度不變，即反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；因反應(yīng)前后的氣體分子數(shù)不相等，所以容器內(nèi)的壓強保持不變，說明各氣體的物質(zhì)的量不
變，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)；反應(yīng)過程中，容器內(nèi)混合氣體密度始終保持不變。
二、科學態(tài)度與社會責任
通過本章的學習，讓學生理解化學反應(yīng)都伴隨著能量變化，可以將化學能轉(zhuǎn)化為熱能、電能等。因此可以合理利用傳統(tǒng)能源，大力開發(fā)新能源，實現(xiàn)“綠色環(huán)保”理念，形成簡約適度、綠色低碳的發(fā)展模式。通過對化學反應(yīng)速率及限度的學習，讓學生理解在工業(yè)生產(chǎn)中，可以通過選擇適當條件，加快反應(yīng)速率，提高產(chǎn)品產(chǎn)率，如控制變量，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的最佳產(chǎn)能，降低能耗，減少污染，從而促進社會的可持續(xù)發(fā)展。
　　　　　　　
例3　(2023·廣東，6)負載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl-實現(xiàn)廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是
A.Ag作原電池正極
B.電子由Ag經(jīng)活性炭流向Pt
C.Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)：O2+2H2O+4e-===4OH-
D.每消耗標準狀況下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl-
√
由題圖分析可知，Cl-在Ag極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag為負極，A錯誤；
電子由負極Ag經(jīng)活性炭流向正極Pt，B正確；
溶液為酸性，故Pt表面發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+4H++4e-===2H2O，C錯誤；
每消耗標準狀況下11.2 L的O2，轉(zhuǎn)移2 mol電子，最多去除2 mol Cl-，D錯誤。
例4　(2023·山東省實驗中學高一校考)汽車尾氣主要含有一氧化碳、一氧化氮等物質(zhì)，是造成城市空氣污染的主要因素之一。請回答下列問題：
(1)已知汽缸中氮氣和氧氣反應(yīng)生成一氧化氮的能量變化如圖甲所示，則由該反應(yīng)生成1 mol NO(g)時，應(yīng)　　　(填“釋放”或“吸收”)
　　 kJ能量。
91.5
吸收
1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反應(yīng)生成2 mol NO(g)，斷裂1 mol N2(g)中共價鍵吸收945 kJ能量，斷裂1 mol O2(g)中共價鍵吸收498 kJ能量，生成2 mol NO(g)中的共價鍵釋放2×630 kJ能量，則反應(yīng)生成2 mol NO(g)需要吸收(945+498-2×630) kJ=183 kJ能量，所以生成1 mol NO(g)時，應(yīng)吸收91.5 kJ能量。
(2)通過NO傳感器可監(jiān)測汽車尾氣中NO的含量，其工作原理如圖乙所示。
①NiO電極上發(fā)生的是　　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。
氧化
在NiO電極上NO反應(yīng)生成NO2，N元素化合價升高，發(fā)生的是氧化反應(yīng)。
②外電路中，電子流動方向是從　　　(填“NiO”或“Pt”，下同)電極流向　　　電極。
NiO
Pt
NiO電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，是負極，Pt電極是正極，外電路中，電子流動方向是從負極流向正極。
③NiO電極上的電極反應(yīng)式為_________________。
NO-2e-+O2-===NO2
NiO電極上NO失電子生成NO2，電極反應(yīng)式為NO-2e-+O2-===NO2。
(3)在恒溫恒容的密閉容器中，充入等物質(zhì)的量的CO和NO混合氣體，發(fā)生反應(yīng)：2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g)，t0時達到平衡，測得反應(yīng)過程中CO2的體積分數(shù)與時間的關(guān)系如圖丙所示。
①比較大小：a處v正　　　(填“>”“<”或“=”)b處v逆。
>
由題圖可知，隨著反應(yīng)進行，反應(yīng)物濃度降低，正反應(yīng)速率逐漸減慢，a處v正>b處v正；b處反應(yīng)達到平衡，b處v正=v逆，所以a處v正>b處v逆。
②CO的平衡轉(zhuǎn)化率為　　　　。
80%
根據(jù)題給數(shù)據(jù)，設(shè)CO和NO的起始量均為2a mol，平衡時NO轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為2x mol，列三段式：
　　　　　2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)
起始量/mol　2a　　　2a　　　　0　　 0
轉(zhuǎn)化量/mol　2x　　　2x　　　　2x　　x
平衡量/mol　2a-2x　2a-2x　　 2x　 x
根據(jù)平衡時CO2的體積分數(shù)為50%可知，=0.5，解得x=0.8a，CO的平衡轉(zhuǎn)化率為×100%=80%。
③能說明上述反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是　 　(填字母)。
A.CO濃度與CO2濃度均不再變化
B.混合氣體密度保持不變
C.反應(yīng)容器內(nèi)壓強保持不變
D.CO和NO的濃度之比保持不變
AC
反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，各物質(zhì)濃度保持不變，CO濃度與CO2濃度均不再變化，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，A符合題意；
反應(yīng)前后氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，氣體密度始終不變，B不符合題意；
該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變，容器容積不變，壓強是變量，反應(yīng)容器內(nèi)壓強保持不變，說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，C符合題意；
CO和NO的投料比等于反應(yīng)中化學計量數(shù)之比，CO和NO的濃度之比始終不變，故D不符合題意。
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