高中化学苏教版（2019）必修第二册 专题6 化学反应与能量变化 本专题知识体系构建与核心素养解读（17张PPT）

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本专题知识体系构建与核心素养解读
知识体系构建
核心素养解读
内
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索
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知识体系构建
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核心素养解读
1.变化观念与平衡思想
通过本章的学习，让学生知道化学反应过程中不但有物质变化，而且伴随着能量变化，能量变化也可以是多样的，化学反应速率受温度、反应物浓度、催化剂等外界条件的影响，增强化学反应是动态变化的观念。通过原电池原理和可逆反应的学习，让学生建立起平衡的思维模型，知道原电池中正负极得失电子守恒，对一定条件下的可逆反应，当v正＝v逆时，反应达到平衡，反应体系中各组分浓度保持不变，增强平衡思想的培养。
例1　在1×105Pa和298
K时，将1
mol气态AB分子分离成气态A原子和B原子所需要的能量称为键能(kJ·mol－1)。下面是一些共价键的键能(已知N2分子中有一个N≡N，氨分子中有三个等价的N—H)：
共价键
H—H
N≡N
N—H
键能/kJ·mol－1
436
945
391
(1)根据表中的数据判断工业合成氨的反应N2(g)＋3H2(g)
　　2NH3(g)是______(填“吸热”或“放热”)反应。
放热
解析　化学反应的实质就是反应物中化学键断裂、生成物中化学键形成的过程，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)的反应中断裂化学键共吸收的能量为945
kJ＋3×436
kJ＝2
253
kJ，形成化学键共放出的能量为2×3×391
kJ＝2
346
kJ，所以该反应为放热反应。
(2)在298
K时，取1
mol氮气和3
mol氢气放入一密闭容器中，在催化剂存在下进行反应。理论上(假设完全反应生成2
mol
NH3)放出或吸收的热量为Q1，则Q1的数值为_____
kJ。
93
解析　理论上放出的热量为2
346
kJ－2
253
kJ＝93
kJ。
(3)实际生产中，放出或吸收的热量为Q2，Q1与Q2比较，正确的是______(填字母)。
A.Q1>Q2
B.Q1C.Q1＝Q2
你作出此选择的原因是___________________________________________
_________________________________________________________________________。
A
解析　由于该反应为可逆反应，反应达平衡时1
mol
N2和3
mol
H2不能完全反应生成2
mol
NH3，因而放出的热量小于93
kJ。
　　　　　　　　　
该反应为可逆反应，在密闭容器中反应达到平衡时，1
mol
N2和3
mol
H2不能完全反应生成2
mol
NH3，因而放出的热量小于93
kJ
例2　利用NO2平衡混合气体遇热颜色加深、
遇冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程。
①按图所示连接实验装置。
②向甲烧杯中加入一定量的CaO固体，此时烧杯中NO2平衡混合气体的颜色变深：向乙烧杯中加入NH4NO3晶体，此时烧杯中NO2平衡混合气体的颜色变浅。
回答下列问题：
(1)CaO与水反应的化学方程式为_______________________，该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
CaO＋H2O===Ca(OH)2
解析　根据题给信息可知，甲烧杯中NO2平衡混合气体颜色加深，说明CaO溶于水时发生的反应CaO＋H2O===Ca(OH)2为放热反应。
放热
(2)NH4NO3晶体溶于水时，乙烧杯内温度______(填“升高”或“降低”)。NH4NO3溶于水________(填“是”或”不是”)吸热反应。
降低
解析　乙烧杯中NO2平衡混合气体颜色变浅，说明NH4NO3晶体溶于水时吸热，乙烧杯内温度降低，但不是吸热反应，因为NH4NO3晶体溶于水无新物质生成，不是化学反应。
不是
(3)查阅资料知，NO2的平衡混合气体中存在可逆反应2NO2(g)
N2O4(g)，已知NO2为红棕色，N2O4为无色。结合实验知，当温度升高时，平衡__________(填“未被破坏”或“发生移动”)，此时反应速率______(填“增大”“减小”或“不变化”)。混合气体的颜色不变_____(填“能”或“不能”)证明反应已达到平衡状态。
发生移动
解析　两烧杯中的现象说明，温度能影响可逆反应2NO2(g)
N2O4(g)，因此升温或降温时，该平衡会发生移动。升高温度，反应速率增大。当混合气体颜色不变时，说明NO2的浓度不再变化，能证明反应已达到平衡状态。
增大
能
2.科学态度与社会责任
通过本专题的学习，让学生理解化学反应都伴随着能量变化，可以将化学能转化为热能、电能等。因此可以合理利用传统能源，大力开发新能源，实现“绿色环保”理念，形成简约适度，绿色低碳的发展模式。通过对化学反应速率及限度的学习，让学生理解在工业生产中，可以通过选择适当条件，加快反应速率，提高产品产率，如控制变量，实现工业生产的最佳产能，降低能耗，减少污染，从而促进社会的可持续发展。
例3　汽车排放的尾气为大气污染源之一，目前，可利用以下化学原理处理尾气：2NO＋2CO
2CO2＋N2。
(1)写出CO2的结构式：___________。
O==C==O
解析　CO2为直线形分子，其结构式为O==C==O。
(2)一定条件下，在容积固定的容器中进行上述反应，CO浓度与时间关系如图所示：
则反应速率v(a)、v(b)、v(c)的大小关系是________
___________。
v(a)＞
解析　反应开始时反应物的浓度最大，故反应速率最大，当反应达到平衡时，反应速率保持不变。
v(b)＝v(c)
(3)为研究如何提高该转化过程的反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】
A.不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
B.使用等质量的同种催化剂时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
实验编号
实验目的
T/℃
NO初始浓度/mol·L－1
CO初始浓度/mol·L－1
同种催化剂的比表面积/m2·g－1
c(CO)不变时所用的时间/min
Ⅰ
参照实验
280
6.50×10－3
4.00×10－3
80
t
Ⅱ
?
280
6.50×10－3
4.00×10－3
120
0.5t
Ⅲ
?
360
6.50×10－3
4.00×10－3
80
0.2t
【结论】
①实验编号Ⅱ的实验目的为________________________________________。
②课题中探究外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响的另一因素是_______，且__________反应速率将______(填“增大”“减小”或“无影响”)。
探究同种催化剂的比表面积对反应速率的影响
温度
升高温度
增大
解析　对比表格中各组数据，找出答案。
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