课件30张PPT。第2章 化学键 化学反应与能量第1节 化学键与化学反应第1课时 化学键与化学反应中
的物质变化目标导航预习导引目标导航预习导引1.化学键与物质变化
(1)化学键的含义:相邻原子间的强相互作用称为化学键。
(2)化学反应中物质变化的实质:旧化学键的断裂和新化学键的形成。
预习交流1
含有化学键的物质一定是化合物吗?所有物质中都有化学键吗?
答案:不一定。单质中也含有化学键,如H2。稀有气体分子为单原子分子,不含有化学键。目标导航预习导引2.化学键的类型
(1)共价键
①定义:原子间通过共用电子形成的化学键,叫做共价键。
②成键元素:非金属元素之间或某些金属元素和非金属元素之间。
③成键微粒:原子。
(2)离子键
①定义:阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键,叫做离子键。
②成键元素:主要是活泼的金属元素和活泼的非金属元素之间。
③成键微粒:阴、阳离子。目标导航预习导引预习交流2
哪些元素的原子相互结合时一般形成共价键?哪些元素的原子之间可能形成离子键?
答案:共价键:①同种或不同种非金属元素原子间,如H2、Cl2、CO2等。②少部分金属元素与非金属元素的原子间,如AlCl3、BeCl2等。
离子键:①活泼的金属元素与活泼的非金属元素原子之间,如KCl、MgO等。②全由非金属元素组成的化合物中也可能存在离子键,如NH4Cl等铵盐。目标导航预习导引3.化学键与物质构成及性质
(1)化学键与物质构成
(2)化学键与物质性质
①离子化合物熔化时要破坏离子键,由于这种作用力很强,因此它们的熔点较高。
②由共价键组成的很多物质参加化学反应时要先破坏共价键,由于这种作用力很强,故这些物质的化学性质稳定。目标导航预习导引预习交流3
(1)离子化合物中一定含有金属元素吗?
(2)含共价键的物质一定是共价化合物吗?
答案:(1)不一定。离子化合物的构成微粒是阴、阳离子,其中阳离子可以是 ,不含金属元素,反之含有金属元素的化合物有可能为共价化合物,如AlCl3。
(2)不一定。离子化合物一定含有离子键,可能含有共价键;含有共价键物质的可能是非金属单质(如H2、O2、S、Si、金刚石等),也可能是共价化合物(如H2O、SiO2、HNO3、CH3CH2OH等),也可能是离子化合物(如NaOH、Na2O2、Na2SO4等),只含共价键的化合物才是共价化合物。问题导学即时检测一二一、离子键与共价键的比较
活动与探究
NaCl不仅在水溶液中可以导电,在熔化状态下也可以导电,这说明NaCl在加热熔化时或者在水分子的作用下均能产生自由移动的离子。而HCl的水溶液——盐酸可以导电,但液态HCl却不导电,这说明HCl在液态时不能产生自由移动的离子。由此可见,NaCl和HCl内部微粒间的作用力不同。请结合NaCl、HCl的形成过程填写下列空白:问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二(1)由图1可知,共价键是 之间通过 形成的化学键, 之间易形成共价键。?
(2)由图2可知,离子键是 之间通过 形成的化学键, 与 间易形成离子键。?
答案:(1)原子 共用电子 非金属原子
(2)阴、阳离子 静电作用 活泼金属元素原子 活泼非金属元素原子问题导学即时检测一二迁移与应用
例1下列叙述错误的是( )
A.带相反电荷的离子之间的相互作用称为离子键
B.某主族元素原子最外层只有一个电子,它与卤素原子结合时所形成的化学键不一定是离子键
C.金属元素与非金属元素化合时,不一定形成离子键
D.只由非金属元素形成的化合物中不可能含有离子键
思路点拨解答概念性题目,一定要准确理解概念,把握好概念的内涵和外延。有时可采用举反例的方法,能举出一个反例则说明命题错误。问题导学即时检测一二解析:相反电荷的离子之间,即阴、阳离子之间形成离子键,A对。某主族元素原子最外层只有1个电子,应是ⅠA族元素,若是氢元素,与卤素化合时,原子之间形成共价键;若是碱金属元素,与卤素化合时,原子之间形成离子键,B对。金属元素与非金属元素原子间也可能形成共价键,如AlCl3,C对;只由非金属元素形成的化合物中可能含有离子键,如铵盐,D错。
答案:D问题导学即时检测一二迁移训练1下列各组物质中,两种物质所含化学键类型不同的是( )
A.H2O和HNO3 B.NaCl和NH3
C.CaF2和CsCl D.Cl2和O2
答案:B
解析:A项中H2O和HNO3都含有共价键;C项中CaF2和CsCl都含有离子键;D项中Cl2和O2都含有共价键;B项中NaCl含有离子键,而NH3含有共价键。问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二特别注意
(1)并不是所有的金属与非金属化合都能形成离子键,如AlCl3晶体中就没有离子键。
(2)并不是全由非金属元素组成的化合物中都不存在离子键,如NH4Cl晶体中, 与Cl-间的化学键就是离子键。但两个非金属原子间一定形成共价键。问题导学即时检测一二二、离子化合物与共价化合物的判断
活动与探究
根据你的认识,谈一谈如何根据化合物的类别、化合物的性质、化学键的类型来判断离子化合物与共价化合物?
答案:(1)根据化合物类别判断
①强碱、大部分盐、活泼金属氧化物属于离子化合物;
②非金属氧化物、非金属氢化物、含氧酸、大部分有机化合物属于共价化合物。
(2)根据化合物性质判断
①熔融状态下导电的化合物是离子化合物;
②熔、沸点较低的化合物(少数较高,如:SiO2、SiC等)一般为共价化合物;
③溶于水和熔化状态下不导电的化合物为共价化合物。问题导学即时检测一二(3)根据化学键的类型判断
一般来说,活泼的金属元素原子和活泼的非金属元素原子间易形成离子键,同种或不同种非金属元素原子间易形成共价键。
①含有离子键的化合物一定是离子化合物。
②只含共价键的化合物是共价化合物。
③离子化合物中一般既含金属元素又含非金属元素(铵盐除外);共价化合物中一般只含非金属元素,但只含非金属元素的化合物不一定是共价化合物,如(NH4)2SO4。问题导学即时检测一二迁移与应用
例2元素X、Y和Z可形成化合物XYZ3;X、Y和Z的原子序数之和为26;Y和Z在同一周期。下列有关推测正确的是( )
A.XYZ3是一种可溶于水的酸,且X与Y可形成共价化合物XY
B.XYZ3是一种微溶于水的盐,且X与Z可形成离子化合物XZ
C.XYZ3是一种易溶于水的盐,且Y与Z可形成离子化合物YZ
D.XYZ3是一种离子化合物,且Y与Z可形成离子化合物YZ2
思路点拨解答本题要注意以下两点:(1)根据物质分类及原子序数之和确定X、Y、Z代表的具体元素。(2)正确判断离子化合物、共价化合物,判断时既要遵循一般规律,也要注意特殊性。问题导学即时检测一二解析:首先根据题干限制条件及物质XYZ3的类别,推测XYZ3可能代表的物质,然后分析X、Y、Z形成化合物的类别。A项,若XYZ3为酸,则X为H、Y为Cl、Z为O,三者形成HClO3,但Cl与O不属于同一周期,与限制条件相矛盾,错误;B项,若XYZ3为微溶于水的盐,则XYZ3为MgCO3,X与Z形成MgO属于离子化合物,正确;C项,若XYZ3为易溶于水的盐,则XYZ3为NaNO3,Y与Z形成NO,属于共价化合物,错误;D项,不论XYZ3是MgCO3还是NaNO3,Y与Z形成的YZ2(CO2或NO2)均属于共价化合物,错误。
答案:B问题导学即时检测一二迁移训练2思考:(1)根据化合物的性质判断,酸都是共价化合物吗?盐都是离子化合物吗?(2)例2中,若XYZ3为共价化合物,则X、Y、Z三种元素两两之间形成的化合物可能是离子化合物吗?
答案:(1)酸的熔、沸点较低,都是共价化合物;盐不一定是离子化合物,如AlCl3等。(2)不可能。若XYZ3为共价化合物,说明X、Y、Z中无活泼金属元素存在,由此判断X、Y、Z两两形成的化合物也只能是共价化合物。问题导学即时检测一二(1)离子键只存在于离子化合物中,共价键可以存在于单质、离子化合物、共价化合物中,即只含有共价键的物质不一定是共价化合物。
(2)离子化合物、共价化合物区分的依据是化合物中是否含有离子键,含有离子键的化合物是离子化合物,不含离子键的化合物是共价化合物。问题导学即时检测123451.(2017江苏化学,2)下列有关化学用语表示正确的是( )
答案:A问题导学即时检测123452.下列叙述正确的是( )
A.HCl溶于水电离出H+和Cl-,HCl中存在离子键
B.Ca(OH)2固体和NH4Cl固体都存在两类不同的化学键
C.液氯和氯气中存在不同类型的化学键
D.氯气和金刚石中存在不同类型的化学键
答案:B
解析:H和Cl都是非金属元素,HCl是共价化合物,其中的化学键是共价键,A项不正确;Ca(OH)2中的Ca2+与OH-间、NH4Cl中的 与Cl-间都存在离子键,OH-中的H原子与O原子间、 中的N原子与H原子间都存在共价键,B项正确;液氯和氯气的构成微粒都是Cl2分子,Cl2分子中的2个Cl原子间存在共价键,Cl2分子与Cl2分子间不存在化学键,C项不正确;氯气分子中存在共价键,金刚石由C原子构成,C元素是非金属元素,C原子间的化学键是共价键,D项不正确。问题导学即时检测123453.下列物质中含有共价键的离子化合物是( )
①MgF2 ②Na2O2 ③NaOH ④NH4Cl ⑤CO2 ⑥H2O2 ⑦N2
A.②④⑤⑦ B.②③④
C.①②③④⑥ D.①③⑤⑥
答案:B
解析:MgF2只含离子键;H2O2、CO2是共价化合物;N2不是化合物。问题导学即时检测123454.填写下表: 问题导学即时检测12345答案: 12345问题导学即时检测5.下面是我们熟悉的物质:
①O2 ②金刚石 ③NaBr ④H2SO4 ⑤Na2CO3 ⑥NH4Cl ⑦NaHSO4 ⑧Ne ⑨Na2O2 ⑩NaOH
(1)这些物质中,只含共价键的是 ;只含离子键的是 ;既含共价键又含离子键的是 ;不存在化学键的是 。?
(2)属于共价化合物的是 ;属于离子化合物的是 。?
(3)将NaHSO4溶于水,破坏了NaHSO4中的 ,电离方程式是 ;NaHSO4熔融状态下发生电离,破坏了 键,电离方程式是 。?12345问题导学即时检测?第2章 化学键 化学反应与能量 第1节 化学键与化学反应
第1课时 化学键与化学反应中的物质变化
课时训练8 化学键与化学反应中的物质变化
基础夯实
1.下列叙述中正确的是( )
A.只有活泼金属与活泼非金属之间才能形成离子键
B.具有共价键的化合物是共价化合物
C.具有离子键的化合物是离子化合物
D.化学键是分子中多个原子之间的相互作用
答案:C
解析:构成离子键的阴、阳离子不一定都是活泼金属与活泼非金属,也可以是带电荷的原子团,如N、S等;共价化合物是由共价键结合而成的,但具有共价键的化合物不一定是共价化合物,某些离子化合物中也具有共价键;离子化合物中必须有离子键,也可能含有共价键,故全部以共价键结合的化合物称为共价化合物,有离子键的化合物称为离子化合物;分子中相邻原子之间有作用,不相邻原子之间也有作用,化学键是相邻原子或离子间强烈的相互作用。
2.下列元素的原子在形成不同物质时,既能形成离子键,又能形成共价键的是( )
A.K B.Na C.Cl D.Ar
答案:C
解析:金属元素K、Na在形成化合物时,只能失去电子变成离子,只能形成离子键;稀有气体元素Ar很难形成化学键;非金属元素Cl与活泼金属元素形成化合物时得电子,生成阴离子,形成离子键,与非金属元素化合时,以共用电子对形成共价键。
3.下列物质中都是既有离子键又有共价键的一组是 ( )
A.NaOH、H2O、NH4Cl
B.KOH、Na2O2、(NH4)2S
C.MgO、CaBr2、NaCl
D.Na2SO4、HCl、MgCl2
答案:B
解析:A项中H2O只有共价键;C项中三种物质都只含有离子键;D项中HCl只有共价键,MgCl2只含有离子键。
4.下列变化不需要破坏化学键的是( )
A.加热氯化铵 B.干冰升华
C.NaCl熔化 D.浓硫酸溶于水
答案:B
解析:A项,NH4ClNH3↑+HCl↑,离子键和共价键均被破坏;B项属于物理变化,CO2分子中的化学键未被破坏;C项破坏了离子键;D项破坏了共价键。
5.只有共价键的化合物是( )
A.N2 B.NaOH
C.(NH4)2SO4 D.H2SO4
答案:D
解析:N2分子内只存在共价键,但不是化合物。NaOH属于离子化合物,Na+与OH-间以离子键结合,OH-中O与H以共价键结合。(NH4)2SO4属于离子化合物,N与S间以离子键结合,N中N与H、S中S与O均以共价键结合。H2SO4属于共价化合物,分子中H和O之间、S和O之间均以共价键结合。
6.导学号52140079下列变化中,既有共价键和离子键断裂,又有共价键和离子键形成的是( )
A.2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2
B.2Na+2H2O2NaOH+H2↑
C.Cl2+H2OHCl+HClO
D.Na2CO3+BaCl2BaCO3↓+2NaCl
答案:A
解析:A项Na2O2中既含有共价键,也含有离子键,与CO2反应时,其中共价键和离子键都会断裂,又重新形成新的共价键和离子键;B、C项不涉及离子键的断裂;D项不涉及共价键的断裂和形成。
7.已知下列各种元素中A、B两元素的原子序数,其中可形成AB2型离子化合物的是( )
①6和8 ②12和17 ③20和9 ④11和17
A.①③ B.①② C.②③ D.③④
答案:C
解析:若满足形成的离子化合物为AB2型,则A的化合价为B的化合价的绝对值的2倍,且A为活泼的金属元素,B为活泼的非金属元素。
8.下列哪一组元素的原子间反应容易形成共价键( )
原子
a
b
c
d
e
f
g
L层电子数
4
5
6
M层电子数
1
2
3
7
A.a和g B.b和f
C.a和f D.c和g
答案:D
解析:一般来说,非金属元素原子之间容易形成共价键。分析这些元素的原子结构可知a、b、c分别为金属元素Na、Mg、Al,d、e、f、g分别为非金属元素C、N、O、Cl。同时应注意Al与Cl形成的AlCl3分子中原子之间以共价键结合。
9.同主族元素形成的同一类型化合物,其结构和性质往往相似。PH4I是一种白色晶体,下列对PH4I的叙述正确的是( )
A.它是一种共价化合物
B.它既含离子键又含共价键
C.它不可能与NaOH溶液反应
D.它受热时不会分解
答案:B
解析:根据题意可回顾NH4Cl的性质,PH4I和NH4Cl性质相似,可知PH4I是离子化合物;它既含有离子键,又含有共价键;能与NaOH溶液反应;受热分解生成PH3和HI。
10.C、H、O、Cl、Na五种元素相互结合,写出符合下列条件的化学式:
(1)由两种元素组成的离子化合物(写三种): ;?
(2)由两种元素组成的共价化合物(写六种): ;?
(3)由三种元素组成的离子化合物(写三种): ;?
(4)由三种元素组成的共价化合物(写三种): 。?
答案:(1)NaCl、Na2O、Na2O2
(2)CH4、H2O、H2O2、HCl、CCl4、CO2
(3)NaOH、Na2CO3、NaClO
(4)HClO、HClO4、H2CO3
解析:离子化合物由阴、阳离子通过静电作用形成,共价化合物由原子通过共价键形成。
11.已知短周期元素X、Y、Z在周期表中的位置如下:
按要求回答下列问题:
(1)若Y的-2价阴离子结构示意图为+8,则
①Y元素在周期表中位于第 周期 族。?
②Y与X形成的化合物X2Y2中含有的化学键是 。?
(2)若Y元素原子核外最外层电子数是次外层电子数的2倍,则Y元素不可能形成的化合物是 。?
A.H2YO3 B.YO3
C.YCl4 D.ZY
答案:(1)①2 ⅥA ②共价键 (2)B
解析:(1)由于Y2-的最外层电子数为8,则Y原子的最外层电子数为6,结合Y在周期表中的位置可知,Y为O元素,位于第2周期ⅥA族,则Z为S元素,X为H元素,X2Y2为H2O2,含有共价键。
(2)由题意知,Y为C元素,则Z为Si元素。A为H2CO3,可能形成;B为CO3,不可能形成;C为CCl4,可能形成;D为SiC,可能形成。
能力提升
12.导学号52140080已知X元素原子的L电子层比Y元素原子的L电子层少3个电子,Y元素原子核外电子总数比X元素原子电子总数多5个,请回答下列问题:
(1)写出两元素的名称:X ,Y 。?
(2)X、Y可形成 。?
A.离子化合物Y(XO3)2
B.离子化合物Y2X3
C.共价化合物Y3X2
D.共价化合物XY2
(3)已知Y元素的单质能在空气中燃烧,写出该过程中属于置换反应的化学方程式 ,所得单质中所含化学键的类型为 。?
(4)X元素的氢化物能与它的最高价氧化物的水化物反应,其产物属于 化合物。?
答案:(1)氮 镁 (2)A (3)2Mg+CO22MgO+C 共价键 (4)离子
解析:由X元素原子的L电子层比Y元素原子的L电子层少3个电子,而电子总数比Y元素原子少5个,可推知Y元素原子M电子层有2个电子,故Y为Mg元素、X为N元素,则Y(XO3)2为Mg(NO3)2,是离子化合物;X、Y可形成离子化合物Y3X2,即Mg3N2。Mg在空气中燃烧时,能与CO2发生置换反应生成MgO和C。NH3能与HNO3反应,生成的NH4NO3属于离子化合物。
课件24张PPT。第2课时 化学键与化学反应中
的能量变化目标导航预习导引目标导航预习导引2.旧化学键破坏时要吸收能量(E1),新化学键形成时要释放能量(E2)。
3.若E1>E2,则反应吸收能量;若E14.能量的转化形式可以是热能、电能、光能等。目标导航预习导引预习交流
(1)有能量变化的过程一定是化学反应吗?请举例说明。
答案:不一定。例如水蒸气冷凝为水时会放出大量的热,而液氨汽化时吸收大量的热,这两种过程都不是化学反应。
(2)焦炭在空气中的燃烧反应是放热反应,为什么使焦炭燃烧还要点燃?
答案:焦炭燃烧放热和使焦炭燃烧要点燃是两个不同的概念。在常温下,焦炭在空气中因未达到其着火点而不能燃烧,只有对其加热使温度升高到其着火点时才能燃烧,点燃是焦炭在空气中燃烧的反应条件。焦炭燃烧放热,是因为焦炭和氧气所具有的总能量高于燃烧产物(如二氧化碳)的总能量,燃烧时有一部分能量转变为热能释放了出来。问题导学即时检测一二一、化学反应中的能量变化
活动与探究
请你参与完成下列实验方案,认真观察、记录实验现象并完成表中空白。升高 放出 问题导学即时检测一二溶解气泡升高放出 刺激
性气味气体 粘在一起 吸收问题导学即时检测一二迁移与应用
例1氢气在氯气中燃烧时产生苍白色火焰。在反应过程中,破坏1 mol氢气中的化学键消耗的能量为Q1 kJ,破坏1 mol 氯气中的化学键消耗的能量为Q2 kJ,形成1 mol氯化氢中的化学键释放的能量为Q3 kJ。下列关系式中,正确的是( )
A.Q1+Q2>Q3 B.Q1+Q2>2Q3
C.Q1+Q2思路点拨断裂化学键吸收能量,形成化学键放出能量,二者的差值即为反应吸收或放出的热量。
解析:燃烧反应H2+Cl2 2HCl是放热反应,反应中破坏1 mol H—H键和1 mol Cl—Cl键,同时生成2 mol H—Cl键,所以Q1+Q2<2Q3。
答案:D问题导学即时检测一二迁移训练1在25 ℃、101 kPa的条件下,断裂1 mol H—H键吸收436 kJ能量,断裂1 mol Cl—Cl键吸收243 kJ能量,形成1 mol H—Cl 键放出431 kJ能量。问题导学即时检测一二现有1 mol H2与1 mol Cl2反应生成2 mol HCl。请回答下列有关问题:
(1)反应物断键吸收的总能量为 。?
(2)生成物成键放出的总能量为 。?
(4)反应物总能量 (填“>”或“<”)生成物总能量。?
答案:(1)679 kJ (2)862 kJ (3)放热 (4)>问题导学即时检测一二化学反应中能量变化的实质:
化学反应是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。旧化学键的断裂需要吸收能量,而新化学键的形成需要释放能量,因此,任何化学反应在生成新物质的同时必然都伴随着能量的变化。在化学反应过程中,最终是吸收能量还是释放能量,要看破坏旧化学键吸收的能量总和与形成新化学键释放出能量总和的相对大小。若破坏旧化学键吸收的能量总和大于形成新化学键释放出的能量总和,该反应表现为吸收能量;反之,该反应则表现为释放能量。如图:
E1>E2,反应吸收能量;E1活动与探究
思考下列问题:
加热条件下进行的反应是否一定是吸收能量的反应?常温下进行的反应是否一定是释放能量的反应?
答案:不一定。化学反应是吸热的还是放热的,与反应条件无关,而是取决于反应过程中破坏旧化学键吸收总能量与形成新化学键释放出总能量的相对大小。问题导学即时检测一二迁移与应用
例2下列各图中,表示吸热反应的是( )问题导学即时检测一二解析:反应物的总能量大于生成物的总能量的反应为放热反应,反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应。
答案:A问题导学即时检测一二迁移训练2下列反应中,属于吸热反应的是( )
A.实验室制H2的反应
B.实验室制CO2的反应
C.酸碱中和反应
D.石灰石的分解反应
答案:D问题导学即时检测一二(1)从能量转化的角度认识化学反应:
①任何一个化学反应,反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量是不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。
②一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量,决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。反应物与生成物的能量差若以热能形式表现,即为放热或吸热。如果反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,反应为放热反应;如果反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,反应为吸热反应。如图:问题导学即时检测一二问题导学即时检测一二(2)常见的放热反应:
①所有的燃烧反应;②酸碱中和反应;③活泼金属与酸或水发生的置换反应;④大多数化合反应;⑤铝热反应。
(3)常见的吸热反应:
①Ca(OH)2、Ba(OH)2与NH4Cl固体的反应;
②大多数的分解反应;问题导学即时检测1234561.下列说法正确的是( )
A.化学反应都伴随着能量的变化,通常表现为热量的变化
B.需要加热的反应一定是吸收热量的反应
C.水电解生成氢气和氧气的反应是吸热反应,又是分解反应,所以分解反应一定是吸收热量的反应
D.放出热量的反应常温下易发生
答案:A
解析:化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化,也可表现为光能或电能的变化,A项正确;反应是吸收还是放出能量,决定于反应物断键吸收的能量与形成生成物中的新键释放的能量的相对大小,与反应时是否加热或反应类型等无必然联系,B、C两项不正确;一个化学反应是否易发生与许多因素有关,放出热量的反应在常温下也不一定易发生,如燃烧反应等,D项不正确。问题导学即时检测1234562.已知反应CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(g)为放热反应,则下列说法中正确的是( )
A.反应过程中的能量变化关系可用右图表示
B.甲烷燃烧时化学能转化为热能和光能
C.断开反应物中旧化学键吸收的能量大于形成生成物中化学键放出的能量
D.该反应发生断裂的化学键有离子键和共价键
答案:B
解析:此反应为放热反应,图中不能准确表示反应过程中的能量变化情况,A项错误;甲烷燃烧时化学能转化为热能和光能,B项正确;放热反应断开反应物中旧化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键放出的能量,C项错误;该反应中只有共价键断裂,D项错误。问题导学即时检测1234563.下列变化中属于吸热反应的是( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变为白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A.①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④
答案:D
解析:①、③都不是化学反应;⑤是放热反应。特别注意:有些过程涉及热量变化,但不是化学反应。问题导学即时检测123456答案:D 123456问题导学即时检测5. 已知断开1 mol H—H键吸收的能量为436 kJ,形成1 mol H—N键放出的能量为391 kJ,根据化学方程式N2+3H2
2NH3,反应完1 mol N2放出的能量为92.4 kJ,则断开1 mol N≡N键需吸收的能量是( )
A.431 kJ B.945.6 kJ
C.649 kJ D.869 kJ
答案:B
解析:设断开1 mol N≡N键需吸收的能量为x,根据反应放出的能量=形成新键放出的能量-断开旧键吸收的能量,代入数据:92.4 kJ=6×391 kJ-3×436 kJ-x,x=945.6 kJ。123456问题导学即时检测6.如图所示,把试管放入盛有25 ℃时饱和石灰水的烧杯中,试管中开始放入几小块镁片,再滴入5 mL 盐酸,试回答下列问题。
(1)实验中观察到的现象是? 。?
(2)产生上述现象的原因是? 。?
(3)写出有关反应的离子方程式 。?
(4)由实验推知,该反应中生成物的总能量_______
(填“大于”“小于”或“等于”)反应物的总能量。?
答案:(1)①镁片上有大量气泡产生;②镁片逐渐溶解;③烧杯中溶液变浑浊 (2)镁与盐酸反应产生H2,该反应为放热反应,Ca(OH)2在水中溶解度随温度升高而减小,故析出Ca(OH)2固体 (3)Mg+2H+Mg2++H2↑ (4)小于
解析:镁片和盐酸的反应放热,是由于反应物(Mg和HCl)的总能量高于生成物(MgCl2和H2)的总能量,放出的热通过小试管传递给饱和石灰水溶液,使饱和石灰水的溶解度变小而析出Ca(OH)2晶体。第2课时 化学键与化学反应中的能量变化
课时训练9 化学键与化学反应中的能量变化
基础夯实
1.下列说法正确的是( )
A.断开反应物中的化学键要放出能量
B.化学反应一定有物质变化,但是不一定伴随能量变化
C.放热的化学反应不需要加热都能发生
D.物质燃烧一定是放热反应
答案:D
解析:断开反应物中的化学键要吸收能量,形成新键放出能量,A错;化学反应除了生成新的物质外,还一定伴随着能量的变化,B错;放热的化学反应有些需要加热才能发生,例如C+O2CO2、铝热反应等放热反应需要加热引发反应,一旦反应开始后就不用再加热了,C错误;物质燃烧一定是放热反应,D正确。
2.下列图示表示的变化中,为吸热反应的是( )
答案:A
解析:A项中反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量,该反应吸热;B项,反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量,反应放热;C项,不是化学反应;D项为放热反应。
3.已知反应X+YM+N为吸热反应,下列说法正确的是( )
A.X的能量一定低于M的,Y的能量一定低于N的
B.因为该反应是吸热的反应,故一定要加热,反应才能进行
C.破坏反应物中的化学键所吸收的能量小于形成生成物中化学键所放出的能量
D.X和Y的总能量一定低于M和N的总能量
答案:D
解析:由该反应为吸热反应可知,反应物的总能量小于生成物的总能量,即X和Y的总能量一定低于M和N的总能量。吸热反应不一定需要加热才能进行,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应,常温下就可以发生。破坏化学键所吸收的能量小于形成化学键所放出的能量时,为放热反应。故A、B、C错,D正确。
4.有关燃料燃烧过程中的变化,下列说法不正确的是 ( )
A.所有的燃烧过程均是放热的
B.需要点燃才能发生的燃烧过程是吸热的
C.所有燃料在燃烧过程中均会发生化学键的断裂
D.燃烧后产物的总能量一定小于反应物的总能量
答案:B
5.下列反应中既是氧化还原反应,又是吸热反应的是 ( )
A.碳在高压下与二氧化碳反应
B.铝与稀盐酸反应
C.甲烷在空气中燃烧
D.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
答案:A
解析:A项是吸热反应,又是氧化还原反应,故A符合题意;B项是放热反应,又是氧化还原反应,故B不符合题意;C项是放热反应,又是氧化还原反应,故C不符合题意;D项是吸热反应,但不是氧化还原反应,故D不符合题意。
6.在下列化学反应中,反应物的总能量低于生成物的总能量的是( )
A.2H2+O22H2O
B.CaCO3CaO+CO2↑
C.CaO+CO2CaCO3
D.C+O2CO2
答案:B
解析:反应物的总能量低于生成物的总能量的反应是吸热反应。A、D两项中的反应为燃烧反应,均为放热反应;B、C两个反应中CaCO3分解是吸热反应,由CaO与CO2化合生成CaCO3的反应为放热反应。
7.导学号52140081化学反应A2(气)+B2(气)2AB(气)的能量变化如图所示,下列说法正确的是( )
A.该反应是吸收能量的反应
B.断开1 mol A2(气)和1 mol B2(气)中的化学键共放出x kJ热量
C.2 mol AB(气)中的化学键断裂要吸收y kJ热量
D.2 mol AB(气)的总能量大于1 mol A2(气)和1 mol B2(气)的总能量
答案:C
解析:图中x kJ表示断开1 mol A2(气)和1 mol B2(气)中的化学键吸收的总能量,B项错误;y kJ表示形成2 mol AB(气)中的化学键放出的总能量,C项正确;由于y>x,故该反应为放出能量的反应,A项错误;2 mol AB (气)的总能量应小于1 mol A2(气)和1 mol B2(气)的总能量,D项错误。
8.(1)从能量的角度看,断开化学键要 ,形成化学键要 ,化学反应是释放能量还是吸收能量取决于 ,当反应物的总能量高于生成物时,为 反应;当反应物的总能量低于生成物时,为 反应。?
(2)下列反应中,属于放热反应的是 ,属于吸热反应的是 。?
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应
②生石灰与水作用制熟石灰
③碳和二氧化碳化合生成CO
④酸与碱中和反应
答案:(1)吸收能量 释放能量 反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小 放热 吸热
(2)②④ ①③
9.如图所示,把小烧杯放入盛有饱和硝酸钾溶液(25 ℃)的大烧杯中,小烧杯中盛有25 g研成粉末的消石灰[Ca(OH)2],再加入约12 g的氯化铵固体,并搅拌使其充分反应。
(1)观察到的现象有 。?
(2)产生上述现象的原因是? 。?
(3)由实验推知,反应物的总能量 (填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。?
答案:(1)反应混合物变为糊状并闻到刺激性气味,大烧杯中有晶体析出
(2)消石灰与氯化铵固体反应产生氨气和水,该反应为吸热反应,硝酸钾在水中的溶解度随温度的降低而减小,故有硝酸钾晶体析出
(3)小于
解析:消石灰和氯化铵固体在搅拌作用下发生的反应是吸热反应,生成H2O、CaCl2及有刺激性气味的氨气,反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O,所以反应后混合物为糊状。25 ℃的饱和硝酸钾溶液因温度降低,溶解度减小而有晶体析出。吸热反应的反应物的总能量小于生成物的总能量。
能力提升
10.下表中的数据是破坏1 mol物质中的化学键所消耗的能量(单位:kJ):
物质
Cl2
Br2
I2
HCl
HBr
HI
H2
能量/kJ
243
193
151
432
366
298
436
根据表中数据回答(1)~(3)题。
(1)下列氢化物中最稳定的是( )
A.HCl B.HBr C.HI
(2)H2+X22HX(X代表Cl、Br、I)的反应是吸收能量的反应还是放出能量的反应? 。?
(3)在相同条件下,X2(X代表Cl、Br、I)分别与H2反应,当消耗的物质的量相同时,放出或吸收的能量最多的是 。?
答案:(1)A (2)放出能量 (3)Cl2
解析:(1)破坏1 mol HX中的化学键所消耗的能量越多,说明HX越稳定,由表中数据可判断氢化物中最稳定的为HCl;也可以根据非金属性强弱进行判断,非金属性越强,对应的氢化物越稳定。
(2)H2+X22HX(X代表Cl、Br、I),当有1 mol H2发生反应时,断裂旧化学键吸收的能量分别为(436+243)kJ=679 kJ、(436+193)kJ=629 kJ、(436+151)kJ=587 kJ,形成新化学键放出的能量分别为2×432 kJ=864 kJ、2×366 kJ=732 kJ、2×298 kJ=596 kJ,形成新化学键放出的能量均比断裂旧化学键吸收的能量多,因此都是放出能量的反应;还可以从反应类型上进行判断,H2+X22HX属于燃烧反应,为放热反应。
(3)放出的能量分别是864 kJ-679 kJ=185 kJ、732 kJ-629 kJ=103 kJ、596 kJ-587 kJ=9 kJ,故Cl2与H2反应放出的能量最多。
11.导学号52140082化学反应可视为旧键断裂和新化学键形成的过程。化学键的键能是两个原子间形成1 mol化学键时释放的能量或断开1 mol化学键所吸收的能量。现提供以下化学键的键能(kJ·mol-1)P—P:198 P—O:360 OO:498 PO:585。则P4(白磷)+5O2P4O10
是 反应(填“放热”或“吸热”),能量变化为 kJ。(提示:白磷是正四面体形的分子,如图,当与氧形成P4O10时,每两个磷原子之间插入一个氧原子,此外,每个磷原子又以双键结合一个氧原子)?
答案:放热 2 982
解析:形成的P4O10中有12 mol P—O键、4 mol PO键,共放出热量:12 mol×360 kJ·mol-1+4 mol×585 kJ·mol-1=6 660 kJ,断裂6 mol P—P键,5 mol OO键需吸收热量:6 mol×198 kJ·mol-1+5 mol×498 kJ·mol-1=3 678 kJ,所以此反应为放热反应,1 mol P4燃烧放出的热量为6 660 kJ-3 678 kJ=2 982 kJ。
课件29张PPT。第2节 化学反应的快慢和限度第1课时 化学反应的快慢目标导航预习导引目标导航预习导引1.化学反应速率
(1)定义:用来描述化学反应快慢的物理量。
(2)表示方法:用单位时间里反应物浓度或生成物浓度的变化量来表示。
2.影响化学反应速率的因素
(1)内因:反应物本身的性质。
(2)外因:
当其他条件不变时,只改变一个条件,对化学反应速率的影响,如下表所示:目标导航预习导引目标导航预习导引预习交流
研究化学反应速率在生产实践中有什么意义?
答案:调控化学反应速率的意义:问题导学即时检测一二一、化学反应速率
活动与探究
回顾生活中熟悉的炸药爆炸、金属锈蚀等现象,可知化学反应发生的快慢不同,该如何表示一个化学反应的快慢呢?
思考1 在甲、乙两支试管中分别加入同体积3 mol·L-1的稀硫酸。向甲试管中加入一定量的NaOH,经过8 s反应停止,测得H2SO4变为1 mol·L-1;向乙试管中加入等量的NaOH,经过5 s反应停止,测得H2SO4变为1.5 mol·L-1。假设反应前后溶液体积不变,比较甲、乙两试管中的反应哪一个更快?
答案:甲试管中1 s内稀硫酸的浓度减少
0.25 mol·L-1,而乙试管中1 s内稀硫酸的浓度减少
0.3 mol·L-1,故乙试管中的反应更快。问题导学即时检测一二思考2 上题的甲试管中,当H2SO4由3 mol·L-1变为1 mol·L-1时,NaOH的浓度减少了多少?
答案:根据H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O,可知NaOH浓度减少的是H2SO4的两倍,即4 mol·L-1。
思考3 如果用NaOH来表示思考1甲试管中反应的快慢的话,与用H2SO4表示的数值有何关系?
答案:用NaOH表示的数值是用H2SO4表示的数值的2倍。
思考4 同一反应中,用不同物质表示的化学反应速率之间有何关系?
答案:同一反应中,用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的计量数之比。问题导学即时检测一二迁移与应用
例1在一定条件下,反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)在10 L恒容密闭容器中进行,测得2 min内,H2的物质的量由20 mol减少到8 mol,则2 min内H2的化学反应速率为( )
A.1.2 mol·L-1·min-1
B.1.8 mol·L-1·min-1
C.0.6 mol·L-1·min-1
D.0.2 mol·L-1·min-1
答案:C问题导学即时检测一二迁移训练1(1)求例1中,2 min内NH3的化学反应速率。
(2)若在另一条件下,反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)用N2表示的反应速率为0.005 mol·L-1·s-1,与例1相比哪一反应进行得快?
答案:(1)v(NH3)=0.4 mol·L-1·min-1
(2)该条件下的反应比例1中的反应快。
(2)v(N2)=0.005 mol·L-1·s-1
=0.005×60 mol·L-1·min-1
=0.3 mol·L-1·min-1
该条件下v(H2)=3v(N2)=3×0.3 mol·L-1·min-1=0.9 mol·L-1·min-1
由于0.9 mol·L-1·min-1>0.6 mol·L-1·min-1,故该条件下的反应比例1中的反应快。问题导学即时检测一二对化学反应速率的理解与注意事项
1.无负值。无论是用反应物表示还是用生成物表示,化学反应速率都是正值。
2.使用范围。由于在一定条件下,固体的密度是固定的,所以固态物质在反应中的浓度保持不变(可视为常数),而纯液态物质的浓度可视为1,也为常量,所以表示化学反应速率时,不能选用固态物质或纯液态物质。
3.只表示平均反应速率。化学反应速率通常是指在某一段时间内的平均反应速率,而不是某一时刻的瞬时反应速率。问题导学即时检测一二4.注明具体物质。对于同一化学反应,在相同的反应时间内,用不同的物质表示其反应速率,其数值可能不同,但这些不同的数值表示的都是同一个反应的反应速率。因此,表示化学反应速率时,必须指明是用反应体系中的哪种物质作标准。
5.化学反应速率与化学方程式的联系。各物质表示的化学反应速率之比等于该化学方程式中各物质的化学计量数之比,也等于各物质的浓度变化量之比,这是有关化学反应速率计算或换算的依据。
6.比较同一个化学反应的反应速率的大小时,应将不同物质的反应速率转化为同一种物质,然后进行比较。要做到“两统一”:统一用同一种物质表示的化学反应速率;单位要统一。问题导学即时检测一二二、影响化学反应速率的因素
活动与探究
请你按以下实验方案探究影响化学反应速率的因素,并记录实验现象,归纳实验结论。气泡 较慢气泡 较快活泼越快问题导学即时检测一二较慢较快越快问题导学即时检测一二较快较慢越快问题导学即时检测一二较快 较慢越快问题导学即时检测一二 无明显
变化 都有大量气泡 复燃 催化剂 加快 问题导学即时检测一二迁移与应用
例2下列三个实验:①10 ℃时,各取5 mL
0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液和0.1 mol·L-1稀硫酸混合;②10 ℃时,各取10 mL 0.05 mol·L-1 NaHCO3溶液和0.05 mol·L-1稀硫酸混合;③20 ℃时,各取5 mL 0.1 mol·L-1 NaHCO3溶液和0.1 mol·L-1稀硫酸混合。忽略两溶液混合体积的变化,则化学反应速率由快到慢的顺序是( )
A.①>②>③ B.①>③>②
C.②>③>① D.③>①>②
思路点拨本题综合考查温度、浓度对化学反应速率的影响,可采取“定一议一”法,即确定温度,比较浓度;或者确定浓度,比较温度。问题导学即时检测一二解析:混合后溶液具体分析如下:
答案:D问题导学即时检测一二迁移训练2在相同温度下,下列溶液混合后化学反应速率最小的是( )
A.10 mL 0.1 mol·L-1的Na2S2O3溶液与10 mL 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液
B.5 mL 0.1 mol·L-1的Na2S2O3溶液与5 mL 0.1 mol·L-1的H2SO4溶液
C.5 mL 0.1 mol·L-1的Na2S2O3溶液与5 mL 0.05 mol·L-1的H2SO4溶液
D.10 mL 0.5 mol·L-1的Na2S2O3溶液与10 mL 0.05 mol·L-1的H2SO4溶液
答案:C
解析:Na2S2O3和H2SO4反应时的化学反应速率与它们的浓度有关,溶液中反应物的浓度越大,化学反应速率越大。C项,混合溶液中反应物的物质的量浓度相对最小,所以化学反应速率最小。问题导学即时检测一二有关影响化学反应速率的因素的注意点
1.在影响反应速率的因素中,内因是决定性因素。
2.温度因素适用于所有化学反应,在其他条件一定时,升高温度,化学反应速率加快;降低温度,化学反应速率减慢。
3.“浓度”是指反应物浓度而不是生成物浓度。“改变反应物的浓度”不包括改变固体和纯液体反应物的浓度,因为固体和纯液体的浓度是不变的常量。
4.压强只对有气体参加的反应有效,在其他条件相同时,增大压强,化学反应速率加快;减小压强,化学反应速率减慢。
5.催化剂具有专一性和高效性,使用催化剂能大大地改变化学反应速率。
6.在其他条件相同时,增大反应物间的接触面积,化学反应速率加快;减小反应物间的接触面积,化学反应速率减慢。问题导学即时检测一二特别提示(1)有气体参加的反应,改变压强对反应速率影响的实质是通过改变压强使反应物的浓度改变而引起的。如压缩体积或恒容充入反应物,使压强增大,都能加快化学反应速率;若体积不变,充入不参与反应的气体,虽然压强增大了,但反应物浓度没有发生变化,故化学反应速率不变。(2)由于固体的浓度为定值,因而改变固体的量不影响反应速率,只有改变固体表面积,才影响反应速率。如等量的铁与同浓度的稀硫酸反应,生成H2的速率为铁粉>铁片>铁棒。问题导学即时检测1234561.关于化学反应速率的说法正确的是( )
A.根据反应速率的大小可知化学反应进行的相对快慢
B.化学反应速率是指一定时间内,任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
C.对于任何化学反应来说,反应速率越大,反应现象就越明显
D.化学反应速率为“0.8 mol·L-1·s-1”所表示的意思是:时间为1 s时,某物质的浓度为0.8 mol·L-1
答案:A
解析:B项中应设浓度确实有变化,而固体或纯液体一般不考虑;C项中有的化学反应反应较快但从外观可能观察不到明显现象;D项中应为某物质浓度的变化量为0.8 mol·L-1。问题导学即时检测1234562.决定化学反应速率的主要因素是( )
A.反应物的浓度 B.反应温度
C.使用催化剂 D.反应物的性质
答案:D问题导学即时检测123456A.压缩反应器的体积
B.恒容时,充入稀有气体Ar
C.增大H2的浓度
D.升高温度
答案:B
解析:压缩容器,体积减小,参与反应的气体浓度增大,化学反应速率加快,A、C都可以。升高温度反应速率加快,D可以。恒容时充入稀有气体,容器体积不变,反应物的浓度不变,故反应速率不变,B不可以。问题导学即时检测1234564. 在不同浓度(c)、温度(T)条件下,蔗糖水解的瞬时速率(v)如下表。下列判断不正确的是 ( )
A.a=6.00
B.同时改变反应温度和蔗糖的浓度,v可能不变
C.b<318.2
D.不同温度时,蔗糖浓度减少一半所需的时间相同
答案:D问题导学即时检测123456解析:分析328.2 K的瞬时速率与浓度的关系知其成正比,则
,a=6.00,A选项正确;从题给数据看,浓度越大、温度越高,反应速率越大,当增大浓度同时降低温度时,瞬时反应速率可能会不变,B选项正确;浓度不变时,b K下反应速率低于318.2 K下反应速率,故b<318.2 K,C选项正确;题给数据是瞬时速率,而不是平均速率,故不能作为判断反应所用时间的依据,D选项错误。123456问题导学即时检测5.在下列事实中,各是什么因素影响了化学反应速率。
(1)集气瓶中有氢气和氯气的混合气体,在瓶外点燃镁条时,发生爆炸 。?
(2)熔化的KClO3放出气泡速率很慢,撒入少量MnO2很快产生气体 。?
(3)同浓度同体积的盐酸中放入同样大小的镁条和铝条,产生气体有快有慢 。?
(4)夏天食品易变质,而冬天不易发生该现象 。?
(5)同样大小的石灰石分别在1 mol·L-1盐酸和0.1 mol·L-1盐酸中反应速率不同 。?
答案:(1)光照 (2)催化剂 (3)反应物本身的性质 (4)温度 (5)浓度123456问题导学即时检测6.在恒容密闭容器中进行合成氨的反应,开始时氮气的浓度为8 mol·L-1,氢气的浓度为20 mol·L-1,5 min后氮气的浓度为6 mol·L-1,求这段时间内v(N2)、v(NH3)、v(H2)。
答案:在此反应中,5 min内N2、H2 、NH3的反应速率分别为0.4 mol·L-1·min-1、1.2 mol·L-1·min-1、0.8 mol·L-1·min-1。
解析:在这个反应中,Δt=5 min,Δc(N2)=2 mol·L-1,所以v(N2)=
=2 mol·L-1÷5 min=0.4 mol·L-1·min-1,再根据v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2,v(NH3)=0.8 mol·L-1·min-1,v(H2)=1.2 mol·L-1·min-1。第2节 化学反应的快慢和限度
第1课时 化学反应的快慢
课时训练10 化学反应的快慢
基础夯实
1.下列关于化学反应速率的说法,不正确的是( )
A.化学反应速率是衡量化学反应进行快慢程度的物理量
B.单位时间内某反应物的浓度变化大,该反应就快
C.化学反应速率可以用单位时间内生成某物质的质量的多少表示
D.化学反应速率的单位有mol·L-1·s-1、
mol·L-1·min-1
答案:C
解析:C项化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物浓度的变化量来表示。
2.把下列四种X溶液分别加入四个盛有10 mL 2 mol·L-1盐酸的烧杯中,均加水稀释到100 mL。此时,X与盐酸缓缓地进行反应,其中反应速率最大的是( )
A.10 ℃ 20 mL 3 mol·L-1的X溶液
B.20 ℃ 30 mL 2 mol·L-1的X溶液
C.20 ℃ 10 mL 4 mol·L-1的X溶液
D.10 ℃ 20 mL 2 mol·L-1的X溶液
答案:B
解析:温度越高,反应速率越大;浓度越大,反应速率越大。由于溶液体积均为100 mL,则X物质的量越大,浓度越大。
3.导学号52140083盐酸与块状CaCO3反应时,不能使反应最初的速率明显加快的是( )
A.将盐酸的用量增加一倍
B.盐酸的浓度增加一倍,用量减半
C.温度升高30 ℃
D.将块状CaCO3粉碎后再与盐酸反应
答案:A
解析:影响化学反应速率的是反应物的浓度,不是反应物的量,故增加盐酸的用量不能使反应速率明显加快;升高温度可以加快化学反应速率;将块状CaCO3粉碎后再与盐酸反应,可以增大固体与盐酸的接触面积,从而加快化学反应速率。
4.用锌粒与稀盐酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率增大的是( )
A.升高反应体系的温度
B.增加锌粒的用量
C.不用锌粒,改用锌粉
D.加入少量浓硫酸
答案:B
解析:改变固体的用量不影响化学反应速率。
5.对于反应M+NP,如果温度每升高10 ℃,反应速率增大为原来的3倍。在10 ℃时完成反应的10%需要54 min,将温度提高到40 ℃完成反应的10%,需要的时间为( )
A.2 min B.3 min
C.6 min D.9 min
答案:A
解析:本题要弄清两个问题:①时间与速率的关系,②速率与温度的关系。因每升高10 ℃反应速率增大为原来的3倍,如升高的温度为Δt,则反应速率增加为原来的倍,反应温度由10 ℃升至40 ℃,反应速率增加为原来的33倍,完成反应的10%需要时间为=2 min。
6.下列条件下的反应,放出氢气最快的是( )
金属(颗粒大小相同)和物质的量/mol
酸的浓度和体积/mL
反应温
度/℃
A
Fe
0.1
3 mol·L-1 盐酸
10
20
B
Al
0.1
3 mol·L-1 盐酸
10
20
C
Cu
0.1
4 mol·L-1 H2SO4溶液
10
20
D
Mg
0.1
6 mol·L-1 稀硝酸
10
20
答案:B
解析:铜与硫酸不反应;镁与稀硝酸反应产生一氧化氮,不产生氢气;铝比铁活泼,相同条件下与盐酸反应时,铝反应快。
7.已知反应A2+3B22C,以下有关该反应的反应速率的表示中,最快的是( )
A.v(B2)=0.8 mol·L-1·s-1
B.v(A2)=0.4 mol·L-1·s-1
C.v(C)=0.6 mol·L-1·s-1
D.v(B2)=4.2 mol·L-1·min-1
答案:B
解析:根据“同一反应中,用不同物质表示反应速率时,其数值之比等于化学计量数之比”,将选项中所给反应速率均转化为v(B2)可得B项为1.2 mol·L-1·s-1、C项为0.9 mol·L-1·s-1。特别注意,需将D项的单位进行换算,则为0.07 mol·L-1·s-1。
8.100 mL 0.6 mol·L-1 H2SO4溶液跟过量锌粉反应,在一定温度下,为了减缓反应进行的速率,但又不影响生成氢气的总量,可向反应物中加入适量的( )
A.碳酸钠固体
B.水
C.10 mL 1.2 mol·L-1盐酸
D.硫酸钠固体
答案:B
解析:Na2CO3可与H+反应使H+的物质的量减少,影响H2总量;Na2SO4溶于水不与H2SO4反应,又不影响溶液体积,所以c(H+)没有变化,不会减缓反应速率,故不选A、D;而加水使溶液体积增大,c(H+)减小而又不影响溶液中H+的总物质的量。C项溶液中H+浓度与原H2SO4溶液中相同,加入后H+浓度不变、反应速率不变,但H2总量增加。
9.将等物质的量的A和B混合于2 L的密闭容器中,发生反应:3A(g)+B(g)xC(g)+2D(g)。5 min末测得c(D)=0.5 mol·L-1,c(A)∶c(B)=3∶5,C的反应速率是0.1 mol·L-1·min-1。
(1)A在5 min末的浓度是 。?
(2)v(B)= 。?
(3)x= 。?
答案:(1)0.75 mol·L-1
(2)0.05 mol·L-1·min-1 (3)2
解析:设A、B的起始浓度为a,5 min末生成D物质的量浓度为0.5 mol·L-1,消耗A的物质的量浓度为×0.5 mol·L-1=0.75 mol·L-1,消耗B的物质的量浓度为×0.5 mol·L-1=0.25 mol·L-1,所以5 min末c(A)∶c(B)=(a-0.75 mol·L-1)∶(a-0.25 mol·L-1)=3∶5,解得a=1.5 mol·L-1。A的浓度为a-0.75 mol·L-1=(1.5-0.75) mol·L-1=0.75 mol·L-1;v(B)==
0.05 mol·L-1·min-1;v(B)∶v(C)=1∶x,x==2。
10.我校化学兴趣小组的同学用相同质量的锌和相同浓度的足量稀盐酸反应得到实验数据如下表所示。
实验编号
锌的状态
反应温度/℃
收集100 mL氢气所需时间/s
①
薄片
15
180
②
薄片
25
70
③
粉末
25
15
(1)该实验的目的是探究 对锌和稀盐酸反应速率的影响;?
(2)实验①和②表明 ,化学反应速率越大;?
(3)能表明固体的表面积对反应速率有影响的实验编号是 和 ;?
(4)请你设计一个实验方案证明盐酸的浓度对该反应的速率的影响:? 。?
答案:(1)固体表面积、温度 (2)温度越高
(3)② ③ (4)相同条件下,取相同质量的薄锌片与不同浓度的盐酸反应,测量收集100 mL氢气所需的时间(其他合理答案均可)
解析:从表中内容看出是探究温度与固体表面积对反应速率的影响。由①②两组数据看出,温度高时,反应速率大,由②③两组数据看出,固体表面积越大,反应速率越大。要设计实验探究盐酸浓度对该反应的速率的影响,应在相同条件下测定不同浓度的盐酸与锌片反应的速率等,合理即可。
能力提升
11.(1)把镁条投入盛有盐酸的敞口容器中,产生氢气速率变化如图所示。在反应过程中导致速率变化的因素有 (填序号)。?
①H+的浓度
②镁条的表面积
③溶液的温度
④Cl-的浓度
(2)影响反应速率的因素有:物质本身的性质、反应物浓度、温度、催化剂等方面,依据影响反应速率的有关因素分析下列问题:
①Mg和Fe均可以与O2反应,Mg在空气中可以点燃,Fe在空气中不能点燃,是由于 的影响。?
②Fe在空气中加热不能燃烧,但在纯氧中可以,是由于 的影响。?
答案:(1)①③
(2)①物质本身的性质 ②氧气浓度
解析:(1)从图中看出反应速率先增大后又减小,增大是因为反应放热,使溶液温度升高;随后减小是因为随反应进行,H+的浓度不断减小。
(2)在相同条件下,Mg在空气中可以点燃,Fe在空气中不能点燃,显然是因为Fe的性质不如Mg活泼。纯氧和空气的区别就在于氧气的浓度不同。
12.导学号52140084某课外兴趣小组对H2O2的分解速率做了科学探究,采集的数据见下表:
(1)用10 mL H2O2溶液制取150 mL O2所需的时间
时间/s 浓度
反应条件
30% H2O2
溶液
15% H2O2
溶液
10% H2O2
溶液
5% H2O2
溶液
无催化剂、不加热
几乎不反应
几乎不反应
几乎不反应
几乎不反应
无催化剂、加热
360
480
540
720
CuO催化剂、加热
10
25
60
120
请问:①该研究小组在设计方案时,考虑了反应物浓度、 、 等因素对过氧化氢分解速率的影响。?
②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中选一个,说明该因素对分解速率有何影响?? 。?
(2)将质量相同但聚集状态不同的CuO分别加入到5 mL 5%的H2O2溶液中,并用带火星的木条测试。测定结果见下表:
催化剂
(CuO)
操作情况
观察结果
反应完成所
需的时间
粉末状
混合不
振荡
剧烈反应,带火星的木条复燃
3.5 min
块状
反应较慢,木条红亮但未复燃
30 min
③写出H2O2分解的化学方程式? 。?
④实验结果说明催化剂催化作用的大小与 有关。?
答案:(1)①温度 催化剂 ②其他条件不变时,升高温度(或增大反应物浓度或加催化剂)化学反应速率增大(任选一个即可) (2)③2H2O22H2O+O2↑ ④催化剂的聚集状态或表面积
解析:从表一可看出,实验探究了浓度、温度和催化剂对反应速率的影响,温度升高时,反应速率加快;加催化剂时,反应速率加快。从表二可看出粉末状CuO催化效果更好。
课件29张PPT。第2课时 化学反应的限度目标导航预习导引目标导航预习导引1.可逆反应
(1)定义
在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应。
(2)特点
一定条件下,反应有一定的限度,反应物不能全部转化成产物。
(3)化学反应方程式的书写
预习交流1
H2和O2点燃生成H2O,H2O在直流电的作用下生成H2和O2,二者是可逆反应吗?
答案:不是;因为二者的反应条件不同。目标导航预习导引2.化学平衡
(1)定义
在一定条件下可逆反应进行到一定程度时,反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发生变化,正反应速率和逆反应速率相等,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。达到化学平衡时,正、逆反应仍在继续进行,因此化学平衡是一种动态平衡。
(2)化学平衡的移动
已达化学平衡的可逆反应,当条件改变时,原来的化学平衡被破坏,并在新的条件下建立起新的平衡的过程。
(3)化学平衡移动的影响因素
影响化学平衡移动的因素有:温度、反应物浓度、压强等。目标导航预习导引预习交流2
可逆反应达到化学平衡时,反应就停止了。你同意该观点吗?
答案:不同意。可逆反应达到平衡状态时,反应仍在进行,只不过在此条件下正反应速率和逆反应速率相等,但不为零。问题导学即时检测一二一、化学平衡状态的建立及特征
活动与探究
完成下列问题,体会化学平衡:
断 ,正反应速率不断 ;生成物浓度不断 ,逆反应速率不断 。最终在t时刻,反应物和生成物浓度不再发生 ,此时,正反应速率和逆反应速率 ,即达到平衡状态。?
(2)请你画出v正(SO2)、v逆(SO2)随时间变化的图像。问题导学即时检测一二答案:(1)减小 减小 增大 增大 变化 相等 问题导学即时检测一二迁移与应用
例1在一定温度下,向a L恒容密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g)。此反应达到平衡状态的标志是 ( )
A.容器内混合气体的密度不随时间变化
B.容器内各物质的浓度不随时间变化
C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2
D.单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z
思路点拨解答本题要注意以下三点:
(1)达到平衡时,v(正)=v(逆)。
(2)达到平衡时,各物质浓度不再变化。
(3)平衡浓度与化学方程式中的化学计量数无关。问题导学即时检测一二解析:各反应物质均为气体,反应过程中混合气体的总质量一定,体积一定,因此密度为定值,与反应是否达平衡状态无关,A错;B项恰恰表示了当达到化学平衡时的情况:各组成成分的浓度不再变化,B对;C项假设开始投入2 mol X、4 mol Y进行反应,当有1 mol X和2 mol Y反应生成2 mol Z时,X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2,但并不一定是达到平衡时的状态,C错;D项中消耗X与生成Z的反应均为正反应,没有表达正、逆反应速率的关系,D错。
答案:B问题导学即时检测一二迁移训练1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)。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.v逆(N2)=3v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
答案:C
解析:利用化学反应速率之比等于方程式中化学计量数之比可知,A项应为3v逆(N2)=v正(H2),才表示v(正)=v(逆),故A错误;B项均表示正反应速率,无论反应是否处于平衡状态,都成立,B错误;混合气体密度不变,说明体系中混合气体质量不变,若未达到平衡,则混合气体质量改变,所以C项表示达到平衡状态;D项表示的浓度关系与是否平衡无关,错误。问题导学即时检测一二1.化学平衡的特征
(1)“逆”:可逆反应。
(2)“动”:达平衡状态时,可逆反应并未停止,因此化学平衡是动态平衡。
(3)“等”:平衡状态时,正、逆反应速率相等。
(4)“定”:平衡时,反应体系中各成分的含量(浓度或物质的量分数或气体的体积分数)保持恒定。
(5)“变”:改变条件,化学平衡状态发生改变。问题导学即时检测一二2.化学平衡状态的判断依据
(1)直接依据
v(正)=v(逆)≠0:
①同一种物质的生成速率等于消耗速率;
②在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比;
③在化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。
各组分的浓度保持一定:
①各组分的浓度不随时间的改变而改变;
②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。问题导学即时检测一二(2)间接依据
①反应体系中总压强或气体总物质的量不随时间变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。
②对于反应混合物中存在有颜色的物质的可逆反应,若体系颜色不再变化,则反应达到平衡状态。问题导学即时检测一二特别注意(1)从不同角度出发可以得到许多判断平衡状态的依据,如物质的量、浓度、体积、体积分数、压强、平均相对分子质量、温度、密度、颜色等。但无论从哪个角度,最终必须落实到以下两点:①正、逆反应速率相等;②各组分的浓度保持不变。(2)根据气体密度不变判断是否平衡时(在体积恒定的容器中),首先看反应体系中是否全为气体,如果全为气体,则气体密度不变时不一定达到平衡;如果不全为气体,如对于A(s)+2B(g) C(g)+D(g),气体密度不变时则一定达到平衡。(3)利用v(正)=v(逆)判断平衡状态时注意两点:一是反应速率必须是一正一逆,不能都是v(正)或都是v(逆),二是“相等”是指用物质表示的速率之比等于它们在方程式中对应的化学计量数之比。问题导学即时检测一二二、化学平衡的移动及温度的影响
活动与探究
请你认真观察演示实验,记录实验现象。分析实验现象得出结论。问题导学即时检测一二深 浅 深 增大吸热反应 浅 减小放热反应问题导学即时检测一二迁移与应用
例2对处于化学平衡的体系,从化学平衡与化学反应速率的关系可知( )
A.化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动
B.化学平衡发生移动时,化学反应速率一定变化
C.正反应进行的程度大,正反应速率一定大
D.只有在催化剂存在下,才会发生化学反应速率变化而化学平衡不移动的情况
思路点拨解答本题时注意以下两点:(1)化学反应速率的变化不一定能引起平衡的改变;(2)化学平衡发生移动时,化学反应速率一定会发生变化。问题导学即时检测一二解析:使用催化剂时,正、逆速率同等程度增大,平衡并不移动,A错误;化学平衡移动的过程就是由v(正)=v(逆)变为v(正)≠v(逆),再转化为v'(正)=v'(逆)的过程,B正确;反应进行的程度和反应速率无必然联系,故反应进行的程度大,正反应速率不一定大,C错误;对于类似H2(g)+I2(g) 2HI(g)的反应,其他条件不变,缩小体积时,H2(g)、I2(g)、HI(g)的浓度同等程度增大,正、逆速率同等程度增大,故平衡不移动,D错误。
答案:B问题导学即时检测一二迁移训练2如图所示将实验装置连接好,然后向左边烧杯的水中投入一定量的CaO固体,则此烧杯中气体的红棕色变 ,向右边烧杯的水中投入一定量的硝酸铵固体,则此烧杯气体的红棕色变 。?
答案:深 浅
解析:投入一定量的CaO固体,CaO与水反应放热,溶液温度会升高。投入一定量的硝酸铵固体,NH4NO3溶解吸热,溶液温度会降低。该反应正向放热,逆向吸热,结合平衡移动原理可以解决问题。问题导学即时检测一二1.影响化学平衡的因素——温度对化学平衡的影响
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的方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。
2.正、逆反应速率的变化与化学平衡移动的关系问题导学即时检测1234561.下列各组反应中,属于可逆反应的一组是( )
答案:C
解析:可逆反应是指在相同的条件下既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应。A、B、D各项中的两个反应,反应条件不同,不属于可逆反应。问题导学即时检测1234562.如图曲线a表示释放能量的反应X(g)+Y(g) Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是( )
A.升高温度
B.加大X的投入量
C.加催化剂
D.增大体积
答案:C
解析:a曲线换为b曲线,只是缩短达到平衡的时间,即加快了反应速率而平衡没有移动,加入催化剂能同等程度加快正逆反应速率,而平衡不移动,故C对,而A、B、D中的措施都会使平衡发生移动。问题导学即时检测1234563.在一定温度下,容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如右图所示,下列表述正确的是( )
A.反应的化学方程式为2M N
B.t2时,正、逆反应速率相等,达到平衡
C.t3时,正反应速率大于逆反应速率
D.t1时,N的浓度是M浓度的2倍
答案:D
解析:由曲线可知,N物质的量减少,是反应物,M物质的量增加,是生成物,反应的化学方程式应为2N M,A项不正确。横坐标t2对应纵坐标数值为4,纵坐标是物质的量,不是速率,B项不正确。t3时刻以后,M、N物质的量不再改变,反应达到平衡状态,v(正)=v(逆),C项不正确。t1时刻N的物质的量为6 mol,M的物质的量为3 mol,D项正确。问题导学即时检测1234564.一定温度下,在2 L的密闭容器中,X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示:
下列描述正确的是( )
A.从反应开始到10 s,用Z表示的反应速率为0.158 mol·L-1·s-1
B.从反应开始到10 s,X的物质的量浓度减少了0.79 mol·L-1
C.从反应开始到10 s时,Y的转化率为79.0%
D.反应的化学方程式为X(g)+Y(g) Z(g)
答案:C问题导学即时检测123456123456问题导学即时检测5. H2(g)+I2(g) 2HI(g)已经达到平衡状态的标志是 (填序号)。?
①c(H2)=c(I2)=c(HI)
②c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2
③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变
④单位时间内生成n mol H2的同时生成2n mol HI
⑤单位时间内生成n mol H2的同时生成n mol I2
⑥反应速率v(H2)=v(I2)= v(HI)
⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂
⑧温度和体积一定时,容器内压强不再变化
⑨温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
答案:③④⑦⑨123456问题导学即时检测解析:化学反应建立平衡时,各组分的浓度不变,但不一定存在相等或满足其他定量关系,故①②不正确,③正确;④体现v(正)=v(逆),正确;⑤未体现v(正)=v(逆),不正确;⑥反应速率始终是v(H2)=v(I2)= v(HI),不正确;⑦体现v(正)=v(逆),正确;⑧反应前后气体物质的量相等,压强始终相等,不正确;⑨颜色不变化,说明c(I2)不变,正确;⑩温度、压强不变时,体积也不变,混合气体密度是常数,不正确。故应选③④⑦⑨。123456问题导学即时检测6.某温度时,在2 L密闭容器中,X、Y、Z三种物质的物质的量随时间变化的曲线如右图所示。根据图中数据分析:
(1)该反应的化学方程式: ;?
(2)反应开始至2 min末,X的反应速率为 mol·L-1·min-1;?
(3)3 min后图中曲线所表示的含义是 。?123456问题导学即时检测解析:(1)分析本题图像可知,3 min后X、Y、Z三种物质的物质的量n不随时间变化而变化,所以此时反应达到了平衡状态。3 min内,X物质的量的变化为0.6 mol-0 mol=0.6 mol;Y物质的量的变化为0.8 mol-0.6 mol=0.2 mol;Z物质的量的变化为1.6 mol-1.2 mol=0.4 mol,X、Y、Z三者的物质的量的变化比为3∶1∶2,因此反应方程式为Y+2Z 3X。(2)反应开始至2 min末:v(X)= =0.1 mol·L-1·min-1。第2课时 化学反应的限度
课时训练11 化学反应的限度
基础夯实
1.在容器中充入SO2和只由18O原子组成的氧气(18O2)。在一定条件下达到平衡时,18O存在于( )
A.O2中 B.O2和SO3中
C.SO2和SO3中 D.SO2、SO3和O2中
答案:D
解析:化学平衡的特征之一是动态平衡,达平衡时一方面18O2与SO2结合生成含18O的SO3,另一方面SO3又分解成SO2和O2,因此18O在O2、SO2以及SO3中都有可能存在。
2.一定温度下,在某恒容的密闭容器中,建立化学平衡:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)。下列叙述中不能说明该反应已达到化学平衡状态的是( )
A.体系的压强不再发生变化
B.v正(CO)=v逆(H2O)
C.生成n mol CO的同时生成n mol H2
D.1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键
答案:C
解析:A项,由于该反应是一个反应前后气体分子总数不相等的反应,当体系的压强不再发生变化时,说明反应已达到化学平衡状态;B项,根据v正(CO)=v逆(H2O),可知CO的正反应速率等于其逆反应速率,说明反应已达到化学平衡状态;C项,生成CO、H2均表示反应向正反应方向进行,没有表示出正、逆反应速率的关系,不能说明反应已达到化学平衡状态;D项,H—H键断裂和H—O键断裂是两个相反的反应方向,1 mol H—H键断裂的同时断裂2 mol H—O键,即消耗1 mol H2的同时消耗了1 mol H2O,可知H2的消耗量等于其生成量,说明反应已达到化学平衡状态。
3.可逆反应达平衡后,下列说法不正确的是( )
A.正反应速率等于逆反应速率
B.不再进行反应
C.混合物的各成分的百分含量不变
D.各反应物的转化率不一定相等
答案:B
解析:可逆反应达平衡后,v(正)=v(逆)且各组分的百分含量不变,故A、C两项正确;由于不知各反应物的初始浓度的关系,因而各反应物的转化率不一定相等,但反应时各反应物按固定的比例进行。
4.导学号52140085已知汽车尾气无害化处理的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)。下列说法不正确的是( )
A.升高温度可使该反应的逆反应速率减小
B.使用高效催化剂可有效增大正反应速率
C.反应达到平衡后,NO的反应速率保持恒定
D.单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时,反应达到平衡
答案:A
解析:升高温度、使用催化剂都会使化学反应速率增大,既包括正反应速率也包括逆反应速率,故A选项错误,B选项正确。反应达到平衡后,正反应速率和逆反应速率相等,因此C、D选项都是正确的。
5.右图是可逆反应X2+3Y22Z2在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线,下列叙述正确的是( )
A.t1时,只有正方向反应
B.t1~t2时,X2的物质的量越来越多
C.t2~t3,反应不再发生
D.t2~t3,各物质的浓度不再发生变化
答案:D
解析:t1时v(正)>v(逆)>0,A项错;由于t1~t2时v(正)>v(逆)>0,反应物X2或Y2物质的量逐渐减少至t2时刻保持不变,B项错;t2~t3达平衡状态,v(正)=v(逆)≠0,C项错。
6.一定条件下,在密闭容器中能表示可逆反应2SO2+O22SO3一定达到平衡状态的是( )
①消耗2 mol SO2的同时生成2 mol SO3
②SO2、O2与SO3的物质的量之比为2∶1∶2
③反应混合物中SO3的浓度不再改变
A.①② B.②③ C.③ D.①
答案:C
解析:消耗SO2指的是v(正),生成SO3也是指v(正),两者速率相等不能表明反应达平衡状态;SO2、O2与SO3的物质的量之比为2∶1∶2,不一定是化学平衡状态;SO3的浓度不再改变,说明v(正)=v(逆),反应达平衡状态。
7.在一个不传热的固定容积的密闭容器中,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),当m、n、p、q为任意整数时,达到平衡的标志是( )
①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再改变 ⑤反应速率v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q ⑥单位时间内m mol A发生断键反应,同时p mol C也发生断键反应
A.③④⑤⑥ B.②③④⑥
C.①③⑤ D.①④⑥
答案:B
解析:判断化学平衡的根本标志是v(正)=v(逆),⑥中m mol A断键,则同时生成p mol C,而p mol C也发生断键反应,因此对C而言v(正)=v(逆),⑥正确;而⑤中未指明反应速率表示的方向,错误;平衡状态的直接标志是各组分的浓度不再改变,则各组分的质量分数不再改变,③④正确;间接标志是体系的温度不再改变,故②正确。但因(m+n)与(p+q)的相对大小不确定,故①无法确定。若m+n=p+q,则压强始终不变化,此情况下无法说明反应是否平衡,故①错误。因此选B项。
8.在200 ℃时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入到体积为V L的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g)2HI(g)。
(1)反应刚开始时,由于c(H2)= ,c(I2)= ,而c(HI)= ,所以化学反应速率 最大,而 最小(为零)。?
(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2) ,c(I2) ,而c(HI) ,从而化学反应速率v(正) ,而v(逆) 。?
(3)当反应进行到v(正)与v(逆) 时,此可逆反应就达到了最大限度,若保持外界条件不变时,混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数都将 。?
答案:(1) mol·L-1 mol·L-1 0 v(正)
v(逆) (2)减小 减小 增大 减小 增大 (3)相等 保持不变
解析:可逆反应发生时,正反应速率越来越小,逆反应速率越来越大,反应物的浓度越来越小,生成物的浓度越来越大;平衡时,各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强都将保持不变。
能力提升
9.某可逆反应在不同反应时刻各物质的变化情况如图所示。
(1)该反应的反应物是 ,生成物是 ,化学方程式为 。?
(2)能否计算反应开始至2 min时,用C表示的反应速率?若能,其反应速率为 ,若不能,则其原因是 。?
(3)2 min后A、B、C各物质的量不再随时间的变化而变化,说明在这个条件下,反应已达到了 状态,此时正反应速率与逆反应速率 。?
答案:(1)A、B C 2A+B2C (2)不能;没有体积,无法计算各物质浓度的变化值 (3)平衡 相等
解析:(1)从图像中的曲线变化可知,A、B为反应物,C为生成物。各物质的物质的量变化之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,且该反应一定时间后可达化学平衡状态,属可逆反应,化学方程式为2A+B2C。
(2)不能用C计算该反应的反应速率。因为化学反应速率是用单位时间内反应物或生成物的浓度变化来表示。本题缺少体积条件,不能求反应速率。
(3)2 min后A、B、C的物质的量不再随时间变化而变化,说明达到化学平衡状态,正反应和逆反应的速率相等。
10.导学号52140086在2 L密闭容器内,800 ℃时,反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间/s
0
1
2
3
4
5
n(NO)/mol
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)上述反应 (填“是”或“不是”)可逆反应。?
(2)如图中表示NO2变化曲线的是 。用O2表示从0~2 s内该反应的平均速率v= 。?
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是 。?
a.v(NO2)=2v(O2)
b.容器内气体的压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)
d.容器内气体的密度保持不变
答案:(1)是 (2)b 1.5×10-3 mol·L-1·s-1 (3)bc
解析:(1)该反应未进行到完全,3 s后达到平衡,故该反应是可逆反应。(2)由平衡体系2NO(g)+O2(g)2NO2(g)知,NO2为生成物,n(NO2)=Δn(NO)=0.020 mol-0.007 mol=0.013 mol,c(NO2)==0.006 5 mol·L-1,故表示NO2变化曲线的为b。
v(NO)===0.003 mol·L-1·s-1,则
v(O2)=v(NO)=0.001 5 mol·L-1·s-1。(3)a项中未指明正、逆反应速率,故无法说明该反应是否达到平衡状态;由于该反应是前后气体分子数不相等的反应,当容器内气体的压强保持不变时,说明该反应已达到平衡状态,故b项正确;c项中可以说明正、逆反应速率相等,故说明该反应已达到平衡状态;由于气体总质量不变,因此,无论该反应是否达到平衡,容器内气体的密度总保持不变,故d项无法说明该反应是否达到平衡状态。
课件35张PPT。第3节 化学反应的利用第1课时 利用化学反应制备物质目标导航预习导引目标导航预习导引1.氯气的制备及应用
最早发现氯气的是瑞典化学家舍勒。他在研究软锰矿矿石(主要成分是二氧化锰)时,把盐酸和软锰矿矿石混合在一起加热,发现有一种令人窒息的黄绿色气体生成。这种气体就是氯气。至今,实验室中仍用这种方法制取氯气。
(1)实验室制法
实验室制氯气的化学方程式为
制取氯气的装置中的主要玻璃仪器有圆底烧瓶、分液漏斗、酒精灯、集气瓶、烧杯;采用向上排空气法或排饱和食盐水法收集气体;尾气有毒,应该用氢氧化钠溶液吸收,吸收反应的化学方程式为目标导航预习导引预习交流1
实验室制氯气的反应是氧化还原反应吗?如果是,哪种物质是氧化剂?哪种物质是还原剂?
答案:是。氧化剂是MnO2,还原剂是HCl。
(2)工业制法
工业上采用电解饱和食盐水的方法制取Cl2。化学方程式为目标导航预习导引预习交流2
现代化学工业中用电解饱和食盐水的方法制备氯气,你能找出氯气的实验室制法和工业制法的共同点吗?
答案:(1)都是通过氧化还原反应制取。(2)都是将-1价的氯氧化为0价的氯。目标导航预习导引2.其他物质的制备原理 目标导航预习导引目标导航预习导引预习交流3
怎样利用化学反应来制备一种新物质呢?
答案:应该根据物质的性质,选择科学合理的实验原理,合适的仪器和药品;根据实验的特点,设计安全可靠的实验装置;实验室中制备物质还要考虑切实可行和简单易行。如果是工业生产,还需考虑原料的用量、价格以及设备的承受能力等。问题导学即时检测一二一、Cl2的实验室制法
活动与探究
请你填写下列空白,并在通风橱内与同学合作制取并收集一瓶Cl2。
(1)反应原理、仪器、试剂(浓) 分液漏斗圆底烧瓶双孔塞MnO2 浓盐酸问题导学即时检测一二(2)装置设计(空白处填试剂) 问题导学即时检测一二(3)实验步骤 问题导学即时检测一二迁移与应用
例1在实验中用MnO2和浓盐酸反应制备纯净干燥的氯气。
(1)写出反应的化学方程式: 。?
(2)下图是一个学生设计的实验装置图。
这个装置中有哪些错误?请分别指出。
① ;?
② ;?
③ ;?
④ 。?
(有几处填几处,不够的话再补充)
(3)在改正的装置中,①洗气瓶中的饱和食盐水,②浓硫酸,③烧杯中的NaOH溶液各起什么作用?问题导学即时检测一二思路点拨本题属于识图题,可围绕实验目的(制得干燥、纯净的氯气),结合实验室制取氯气的反应原理和实验装置进行解答。
解析:首先应根据试题要求制得干燥、纯净的氯气。用MnO2和浓盐酸共热制得的氯气中,混有挥发出来的HCl气体和水蒸气,这是两种要除掉的杂质。用饱和食盐水是为了除去HCl气体,这个装置必须在前,用浓硫酸洗气是为了除掉水蒸气,应该在后,图中两个洗气瓶的进、出气导管都装反了。特别注意一个细节,加热圆底烧瓶等底面积大的容器需要隔着石棉网。问题导学即时检测一二(2)①烧瓶下面缺石棉网 ②铁圈下面缺酒精灯 ③盛浓硫酸的洗气瓶和盛饱和食盐水的洗气瓶位置颠倒了
④两个洗气瓶中的进气管应插入液面下,而出气管口应靠近瓶塞 (3)①吸收挥发出的氯化氢气体 ②吸收水蒸气 ③吸收多余的氯气问题导学即时检测一二迁移训练1根据化学方程式MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,足量MnO2与200 mL 10 mol·L-1的浓盐酸反应制Cl2时,由关系式4HCl~Cl2知最多可制得标准状况下的Cl2 11.2 L。这种结论对吗?
答案:不对。MnO2只与浓盐酸反应,不能与稀盐酸反应。随着反应的进行,盐酸浓度越来越小,当变为稀盐酸时,反应停止,此时还有未反应掉的HCl,生成的氯气比理论值要少。问题导学即时检测一二1.制取Cl2时应注意的事项
(1)制取时要注意反应物之一是“浓盐酸”,反应条件为“加热”,一旦盐酸成为稀盐酸,反应将不再进行。
(2)为了降低制得的Cl2中混有HCl的含量,加热温度不宜过高,或者减慢滴加浓盐酸速度,都可以减少HCl挥发。
(3)漏斗颈下端要离MnO2稍远些,防止泡沫堵塞漏斗口。
(4)净化方法:用饱和食盐水除去HCl,再用浓硫酸除去水蒸气。
(5)尾气吸收:用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收多余的Cl2,防止污染空气。
(6)实验结束后,先使反应停止并排出残留的Cl2,再拆卸装置,避免污染空气。问题导学即时检测一二特别注意气体净化包括除杂与干燥,一般情况下,采用溶液作除杂试剂,故先除杂后干燥;当然个别时候采用加热操作除去杂质,则先干燥后加热。
2.一套完整的制气体方案包括
制气装置→净化装置→收集装置→尾气吸收装置。问题导学即时检测一二二、常见气体的制取
活动与探究
完成下列四个表格:
(1)气体的发生装置
利用下列装置能制取哪些你知道的气体?将选择的依据填入表中空白处。O2 NH3 问题导学即时检测一二H2 CO2 O2 Cl2 根据反应原理、反应物状态(固态或液态)和
反应条件(是否加热)选择问题导学即时检测一二(2)净化装置
根据装置的特点与气体的性质,请你将各装置净化气体的范围填入下表中。不溶于水(溶液)
的气体 常温下不与除杂
剂反应的气体 加热条件下不与
除杂剂反应的气体 问题导学即时检测一二(3)收集装置
请你填写表中空白,并思考选择气体收集装置的依据是什么?难溶于 微溶于H2、O2、
NO、CO < H2、NH3、CH4 > CO2、Cl2、
HCl、SO2 选择气体收集装置的依据:根据气体的溶解性或密度。 问题导学即时检测一二(4)尾气的处理
尾气中若有易燃、易爆或有毒的气体,需增加尾气处理装置,防止气体排入空气,污染环境。根据以前所学知识,完成下表:
常见尾气处理装置表H2、CO Cl2、CO2、SO2 所有危险 有污染 问题导学即时检测一二迁移与应用
例2下图装置可以用来产生、净化、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于( )
A.锌和盐酸生成氢气
B.二氧化锰和浓盐酸生成氯气
C.碳酸钙和盐酸生成二氧化碳解析:制取H2一般在启普发生器中完成,但此气体发生装置也可以完成制取干燥的H2,该项符合题意。
答案:A问题导学即时检测一二迁移训练2某学生用实验室常见的酸、碱、盐和金属为反应物,并利用一个底部有小孔的试管和一个广口瓶组装成即开即停的简易气体发生装置(如图所示),该装置中装有铜丝网隔板,利用该装置可制取哪些气体? (答两种即可)。若将铜丝网隔板改为铁丝网隔板,则该装置可用于制取何种气体? 。写出反应的离子方程式: 。?
答案:H2、CO2(其他合理答案也可) H2 2Al+2OH-+6H2O 2[Al(OH)4]-+3H2↑问题导学即时检测一二解析:由于该装置是一个固液反应不加热制取气体的装置,并且固体物质应该是块状固体,所以可以制取的气体有H2、CO2等。若将铜丝网改成铁丝网,需要酸来制取的气体就不符合了(因为铁丝网会被酸溶解掉),可以考虑用铝和氢氧化钠溶液制取氢气,则制取氢气的反应的离子方程式为2Al+2OH-+6H2O 2[Al(OH)4]-+3H2↑。问题导学即时检测一二1.启普发生器原理
中学阶段能用启普发生器制取的气体只有三种:H2(锌粒与稀盐酸或稀硫酸反应)、H2S(FeS与稀盐酸或稀硫酸反应)和CO2(石灰石与稀盐酸反应)。理解启普发生器的原理,下面的装置均在高考试题中考查过,应认真体会。问题导学即时检测一二2.净化气体的原则
净化气体的原则:①一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,应先除杂后干燥;若采用加热除去杂质,应先干燥后加热;②不引入新的杂质气体,不能减少被净化气体的量。问题导学即时检测123451.下图所示的各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,且能防止倒吸的是( )
答案:D
解析:A项装置无出气口;B、C两项装置不能防倒吸;D项装置能防
倒吸。问题导学即时检测123452.实验室制取氯气时有如下操作,正确的顺序是( )
①连接好装置,检查气密性
②缓缓加热,加快反应,使气体均匀逸出
③在烧瓶中加入二氧化锰粉末
④往分液漏斗中加入浓盐酸,再缓缓滴入烧瓶中
⑤用向上排空气法收集氯气,尾气导入吸收剂中
A.①②③④⑤ B.④③①②⑤
C.①③④②⑤ D.①④③②⑤
答案:C
解析:制取气体的正确顺序是先选择仪器,然后连接好装置,检查气密性,再加入药品后进行实验,检验纯度后再收集。问题导学即时检测123453.下图所示是一套实验室制气装置,用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是( )
A.铜屑和浓硝酸
B.二氧化锰和浓盐酸
C.氯酸钾和MnO2
D.碳酸钙和稀盐酸
答案:D
解析:铜屑与浓硝酸反应制取NO2会产生污染,但没有尾气吸收装置;用碳酸钙与稀盐酸制CO2的反应不需加热,CO2跟浓硫酸不反应且密度大于空气,可用这套装置。用MnO2跟浓盐酸反应制取氯气需加热,氯酸钾和MnO2反应制取氧气需采用“固、固加热”装置,均不符合题意。问题导学即时检测123454.(2017宁夏大武口区校级月考)高锰酸钾(KMnO4)与浓盐酸不需加热就能发生反应产生Cl2。若用如图所示的实验装置制备纯净、干燥的Cl2,其中有错误的装置是( )
A.①② B.② C.②③ D.②③④问题导学即时检测12345答案:C
解析:装置①可以用来制备Cl2,①正确;Cl2会与NaOH溶液反应,故不能用NaOH溶液来除去Cl2中混有的HCl,应该用饱和食盐水,②错误;用浓硫酸干燥Cl2时,应长管进短管出,③错误;Cl2的密度比空气的大,可用向上排空气法收集,④正确,故选C。12345问题导学即时检测5.下图表示在没有通风橱的条件下制取收集纯净的氯气时设计的装置图,图中A、B是可控制的弹簧夹。
(1)烧杯中盛放的液体是 ,其作用是 ,水槽中应盛放的液体是 。?
(2)简述操作过程:(从氯气已经产生开始)在收集氯气之前,应 ;当氯气纯度合乎要求时,应 ;当氯气收集完毕时,应 。?12345问题导学即时检测答案:(1)NaOH溶液 吸收多余的氯气 饱和食盐水 (2)打开B夹,关闭A夹 打开A夹,关闭B夹 关闭A夹,打开B夹
解析:收集纯净的氯气(此处指除去HCl后的氯气),应该有制气、净化、收集、尾气吸收4个装置。此处用了3个装置,显然有一个装置有两个作用。从装置看,除杂用饱和食盐水,收集时用排饱和食盐水法。这两个装置合为一个。所以水槽中应盛放饱和食盐水。Cl2有毒,必须进行尾气吸收,则烧杯中一般放NaOH溶液,以吸收多余的Cl2。要收集纯净的Cl2,必须排净装置中的空气,所以收集Cl2前应打开B夹,关闭A夹。当氯气的纯度符合要求时,进行收集Cl2的操作,此时应打开A夹,再关闭B夹。收集完氯气后,要进行尾气吸收,此时不再需要Cl2,所以要关闭A夹,打开B夹。第3节 化学反应的利用 第1课时 利用化学反应制备物质
课时训练12 利用化学反应制备物质
基础夯实
1.为得到较纯的Cl2,最好选用( )
A.向上排空气法
B.向下排空气法
C.排水法
D.排饱和食盐水法
答案:D
解析:排空气法会混入空气,因此排除A、B两项;Cl2能溶于水,故不能用排水法。
2.导学号52140087某化学小组用如图所示装置制取氯气。下列说法不正确的是 ( )
A.该装置图中至少存在三处明显错误
B.该实验中收集氯气的方法不正确
C.为了防止氯气污染空气,必须进行尾气处理
D.在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出
答案:B
解析:该实验装置有三处明显错误:①未使用酒精灯加热;②没有使用分液漏斗;③缺少尾气处理装置。Cl2有强氧化性,能将I-氧化成I2,故可用湿润的淀粉碘化钾试纸检验Cl2的存在。氯气的密度大于空气的密度,所以收集Cl2时可用向上排空气法收集,选项B错误。
3.关于实验室制取Cl2的反应,下列说法中错误的是 ( )
A.还原剂是HCl,氧化剂是MnO2
B.每生成1 mol Cl2,转移电子的物质的量为2 mol
C.每消耗1 mol MnO2,起还原剂作用的HCl消耗2 mol
D.足量MnO2与含0.4 mol HCl的浓盐酸共热可得到0.1 mol Cl2
答案:D
解析:根据氧化还原反应原理,MnO2为氧化剂,HCl是还原剂,A正确;每生成1 mol Cl2转移2 mol电子,B正确;HCl既表现还原性又表现酸性,且各为一半,因此C正确;MnO2只能氧化浓盐酸,不能氧化稀盐酸,故无论MnO2是否足量,HCl都不能完全反应,因此得不到0.1 mol Cl2,D错误。
4.设计学生实验要注意安全、无污染、现象明显。根据启普发生器原理,可用底部有小孔的试管制简易的气体发生器(见图)。若关闭K,不能使反应停止,可将试管从烧杯中取出(会有部分气体逸出)。下列气体的制取宜使用该装置的是( )
A.用二氧化锰(粉末)与双氧水制氧气
B.用锌粒与稀硫酸制氢气
C.用硫化亚铁(块状)与盐酸制硫化氢
D.用碳酸钙(块状)与稀硫酸制二氧化碳
答案:B
解析:用启普发生器制取气体的试剂需用块状(或大颗粒状),由于MnO2是粉末状,因此,不宜使用该装置制取氧气,故A项错误;由于H2S气体有毒,为了安全、无污染,因此,不宜使用该装置制取H2S气体,故C项错误;由于碳酸钙与稀硫酸反应生成的CaSO4会附着在碳酸钙表面而阻止反应进一步进行,造成现象不明显,因此,不宜使用该装置制取CO2气体,故D项错误;B项符合题意中的各种条件,故B项正确。
5.如图是实验室常见的气体制取、干燥和收集装置。若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取干燥的氧气,则合理的装置组合为( )
A.①⑤⑧ B.③④⑦
C.②⑤⑥ D.②④⑧
答案:C
解析:过氧化氢与二氧化锰制取氧气属于“固+液气体(不加热)”类型,气体发生装置应选择②。干燥气体需选择⑤(干燥管)。氧气密度比空气的大,可选择向上排空气法收集,即装置⑥。故C项正确。
6.下列关于工业生产的叙述中,正确的是( )
A.将氢气和氯气混合后光照,使其反应生成氯化氢再用水吸收制得盐酸
B.加热氯化铵和消石灰的混合物制取氨气
C.以石灰石、纯碱、石英为原料,在玻璃熔炉中制取普通玻璃
D.工业上采用电解熔融氧化镁的方法制取金属镁
答案:C
解析:A项,氢气和氯气混合后光照发生爆炸;B项,工业上制取氨气利用反应:N2+3H22NH3;C项正确;D项工业上采用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁。
7.(2016黑龙江哈尔滨一模)某兴趣小组用如图装置制备气体(酒精灯可以根据需要选择),对应说法正确的是( )
选项
①药品
②中
药品
③中
药品
④中
药品
制备
气体
⑥中药品
及作用
A
浓盐酸
MnO2
饱和食
盐水
浓硫酸
Cl2
NaOH溶液,
尾气吸收
B
稀硝酸
Cu
烧碱
溶液
浓硫酸
NO
NaOH溶液,
尾气吸收
C
浓盐酸
大理石
饱和
Na2CO3
溶液
浓硫酸
CO2
澄清石灰水,
检验
D
浓盐酸
Zn
水
浓硫酸
H2
撤去
答案:A
解析:A项,MnO2和浓盐酸加热反应制得的Cl2中含有HCl和水蒸气,故需要通过饱和食盐水除去HCl,通过浓硫酸除去水蒸气,然后通过向上排空气法收集Cl2,因Cl2有毒,为防止Cl2逸出污染环境,因此最后需通入NaOH溶液来进行尾气处理,A项正确;B项,NO易被空气中的O2氧化为NO2,且NO与空气的密度接近,故不能用排空气法收集,B项错误;C项,饱和Na2CO3溶液会与CO2反应,不能得到CO2,应选用饱和NaHCO3溶液来除去CO2中混有的HCl,C项错误;D项,H2的密度比空气的小,不能用向上排空气法收集,D项错误。
8.(2017课标全国Ⅰ,10)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是( )
A.①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓硫酸、焦性没食子酸溶液
B.管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度
C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热
D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
答案:B
解析:A项,杂质中有水蒸气时应最后除去,故浓硫酸应在③中,A项错误;可燃性气体在受热前应先验纯,B项正确;C项,实验结束后为防止生成的金属W被氧化应在停止加热后继续通一段时间的H2,故C项错误;D项,二氧化锰与浓盐酸反应需要加热,而启普发生器(装置Q)不能受热,故D项错误。
9.用排气法收集下列气体时,如何确定集气瓶内的气体已收集满?请写出简单的操作步骤、现象及结论。
(1)O2: ;?
(2)Cl2: ;?
(3)HCl: ;?
(4)NH3: 。?
答案:(1)将带火星的木条伸到集气瓶口,木条复燃,证明氧气已集满
(2)将湿润的淀粉碘化钾试纸置于瓶口,试纸变蓝,证明氯气已集满
(3)将湿润的蓝色石蕊试纸置于瓶口,试纸变红,证明氯化氢气体已集满
(4)将湿润的红色石蕊试纸置于瓶口,试纸变蓝,证明氨气已集满
10.对于有毒、有害的气体必须用适当的溶液加以吸收(或点燃),使它们变为无毒、无害、无污染的物质。
(1)尾气Cl2、SO2、Br2(蒸气)等可用 吸收。?
(2)尾气HCl、NH3可用 吸收。?
(3)尾气CO气体可用 将它转化为 气体。?
答案:(1)NaOH溶液
(2)水
(3)点燃法 CO2
解析:Cl2、SO2、Br2(蒸气)、H2S等可与NaOH溶液反应,故可用NaOH溶液吸收;HCl、NH3极易溶于水,可用水来吸收,但要注意防止倒吸;CO气体有毒,与溶液难反应,但易燃烧且生成CO2。
能力提升
11.今有下列气体:H2、Cl2、HCl、NH3、NO、SO2,用如图所示的装置进行实验,填写下列空白:
(1)烧瓶干燥时,从A口进气可收集的气体是 ,从B口进气可收集的气体是 。?
(2)烧瓶中充满水时,可用来测量 等气体的体积。?
(3)当烧瓶中装入洗液,用于洗气时,气体应从 口进入烧瓶。?
答案:(1)H2、NH3 Cl2、HCl、H2S、SO2
(2)H2、NO (3)B
解析:(1)用排空气法收集气体时,要注意气体的密度及是否与空气中的某种成分发生反应。由于H2、NH3的密度比空气小,且不与空气中的成分发生反应。可用向下排空气法来收集,结合本题干燥烧瓶的位置特征,H2、NH3应从A口进,将空气从B口赶出。Cl2、HCl、H2S、SO2的密度比空气大,且不与空气中的成分发生反应,应从B口进,将空气从A口赶出。NO能与空气中的O2反应,不能用排空气法收集。(2)对于难溶于水的气体,可用排水法收集,可以用来收集、测量的气体有H2、NO。(3)当烧瓶中装有洗液时,被净化的气体应从B口进。
12.导学号52140088某课外活动小组利用下图所示装置制取氯气。提供的试剂有:浓盐酸、饱和NaCl溶液、NaOH溶液、高锰酸钾固体。反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。
(1)浓盐酸在此反应中显示出来的性质是 。?
A.只有还原性
B.还原性和酸性
C.只有氧化性
D.氧化性和酸性
(2)装置C中盛放的试剂是 。?
(3)尾气处理时需关闭弹簧夹a和弹簧夹 ,打开弹簧夹 ,发生反应的离子方程式是 。?
(4)若用含1.6 mol氯化氢的浓盐酸与足量的高锰酸钾反应,在标准状况下收集到的氯气体积为 。?
A.=11.2 L B.>11.2 L
C.<11.2 L D.无法确定
答案:(1)B (2)饱和NaCl溶液 (3)b c 2OH-+Cl2Cl-+ClO-+H2O (4)C
解析:分析装置图可知M中装有浓盐酸,B中装有KMnO4固体,A是尾气吸收装置,C是气体收集装置,内装有饱和NaCl溶液。浓盐酸与KMnO4反应制Cl2,由化学方程式可看出HCl在反应中部分被氧化成Cl2,浓盐酸体现为还原性和酸性。因为KMnO4只有跟浓盐酸反应才能制取氯气,当随反应进行,n(HCl)不断减少,又不断生成H2O,c(HCl)不断减小,即使KMnO4足量,HCl也不可能完全反应,所以生成的Cl2应少于11.2 L。
课件29张PPT。第2课时 化学反应为人类提供能量目标导航预习导引目标导航预习导引1.化学能转化为电能
(1)观察下图,完成表格 目标导航预习导引目标导航预习导引(2)以铜锌原电池为例,分析原电池的工作原理,完成下表
(3)常见电池
①干电池:又称一次电池。
②蓄电池:又称二次电池。
③燃料电池:其能量转化率高,对环境无污染。目标导航预习导引预习交流
干电池是我们生活中常用的电池,你知道它的正、负极分别是什么吗?
答案:正极为碳棒(石墨),负极为锌筒。目标导航预习导引2.化学能与其他形式的能之间的转化
(2)物质燃烧发光放热是化学能转化为光能和热能,植物的光合作用是光能转化为化学能。
(3)人生命活动所需能量是营养物质在体内发生各种化学反应释放出来的。问题导学即时检测一二一、原电池形成的条件及工作原理
活动与探究
探索构成原电池的条件,完成下列结论:
问题一:下列图示的装置可以产生电流的是 。
?
结论一:形成原电池的条件之一是: 。?①②③ 活动性不同的两个电极 问题导学即时检测一二问题二:下列图示的装置可以产生电流的是 。
?
结论二:形成原电池的条件之二是: 。? ⑤ 电极需插进电解质溶液中 问题导学即时检测一二问题三:下列图示的装置可以产生电流的是 。
结论三:形成原电池的条件之三是: 。?⑦ 必须形成闭合回路 思考:通过上述分析,你能总结出原电池形成的条件吗?
结论:(1) ;(2) 溶液;
(3)形成 (导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液);(4)自发的氧化还原反应(本质条件)。?活动性不同的两电极 电解质 闭合回路 问题导学即时检测一二迁移与应用
例1下列各装置能组成原电池的是( )
解析:A中两个电极都是Zn,活动性相同,无法形成原电池;B中满足原电池的形成条件,可形成原电池;C中酒精是非电解质,在其中不存在自由移动的离子,也不能形成原电池;D中没有形成闭合回路,也不能形成原电池。
答案:B问题导学即时检测一二迁移训练1下列有关原电池的叙述正确的是( )
A.把电能转变为化学能,发生氧化还原反应
B.电子从活泼金属流向不活泼金属,不活泼金属为负极
C.外电路中电子从负极流向正极
D.正极发生氧化反应
答案:C
解析:原电池是化学能转化为电能的装置,故A错误。原电池中一般活泼金属作负极,失电子,电子沿导线流向正极;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,故B、D错误,C正确。问题导学即时检测一二1.原电池工作原理(以锌铜原电池为例) 问题导学即时检测一二2.原电池正、负极的判断
(1)依据原电池两极材料
一般,较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);较不活泼的金属或可导电的非金属(石墨等)作正极。
(2)根据电流方向或电子流向
外电路中,电流由原电池的正极流向负极;电子则由原电池的负极流向正极。
(3)根据内电路离子迁移方向
阳离子移向原电池正极;阴离子移向原电池负极。
(4)根据原电池中反应类型
得电子,发生还原反应的反应物在正极;失电子,发生氧化反应的是负极。问题导学即时检测一二(5)根据有关现象
变粗(有金属析出)或冒气泡(如H2)的电极是正极;电极本身被消耗或质量减小的是负极。
特别注意根据电极材料判断正、负极的时候要牢记该结论具有一定的局限性,例如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池,却是相对不活泼的Al作负极,较活泼的Mg作正极,原因是Mg与NaOH溶液不反应,而Al与NaOH溶液反应;再如Cu、Fe和浓硝酸构成的原电池,相对不活泼的Cu作负极,较活泼的Fe作正极,原因是常温下Fe在浓硝酸中钝化,而Cu可与浓硝酸反应。问题导学即时检测一二二、原电池原理在化学、工农业生产中的应用
活动与探究
(1)实验室制取H2,用纯锌还是用粗锌?为什么?
答案:用粗锌。因为粗锌制取H2的速率比纯锌快,原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸(或盐酸)形成原电池,加快了锌的腐蚀,使产生H2的速率加快。
(2)利用Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2能否设计成原电池?若能,请画出图示,标出电极材料名称、正负极、电子的流向及电解质溶液。若不能说明理由。
答案:能(如右图)。问题导学即时检测一二(3)谈一谈你还知道原电池的原理有哪些应用?
答案:①比较金属的活动性顺序;②金属防护;③制造化学电源等等。问题导学即时检测一二迁移与应用
例2有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验:①A、B用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A极为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由D→导线→C;③B、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡;④B、D相连后,同时浸入稀硫酸中,D极产生大量气泡。据此,判断四种金属的活动性顺序是( )
A.A>B>C>D B.A>C>D>B
C.C>A>B>D D.B>D>C>A
解析:A、B形成原电池,A为负极,活动性:A>B;C、D形成原电池,电流由D→导线→C,活动性:C>D;B、C形成原电池,C极产生大量气泡,活动性:B>C,综上可知活动性:A>B>C>D。
答案:A问题导学即时检测一二迁移训练2将金属A和金属B分别放入稀硫酸中都有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀硫酸中发现A被腐蚀,B未被腐蚀,关于A、B的叙述正确的是( )
A.金属活动性:AB.还原性:B>A
C.在后者装置中金属A发生还原反应,金属B发生氧化反应
D.金属B的表面有明显气泡产生,金属A溶解
答案:D
解析:金属A和金属B相连投入稀硫酸中,形成原电池,A被腐蚀说明A失去电子,被氧化,作负极,则A比B的金属活动性强,还原性A强于B,故A、B、C错误;原电池中,H+在正极B上得到电子,生成H2,B的表面有明显气泡产生,A溶解,故D正确。问题导学即时检测一二1.原电池原理常见应用的考查
(1)加快氧化还原反应速率:如实验室用粗锌粒和稀硫酸反应制H2。
(2)比较金属的活动性强弱:如有两种金属A和B,用导线连接后插入到稀硫酸中,观察到A极溶解,B极上有气泡产生,金属活动性:A>B。
(3)保护金属:将被保护的金属与比其活泼的金属相连,形成原电池后该金属作正极被保护,如将锌块镶嵌在轮船甲板上。
(4)制造化学电源:如原电池的设计。问题导学即时检测一二2.原电池的设计思路
(1)以自发进行的氧化还原反应为基础。
(2)分析氧化还原反应从中找出氧化剂和还原剂,并把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应,从而确定电极反应。
(3)以电极反应为依据,根据原电池的工作原理确定电极材料和电解质溶液。通常,还原剂为负极材料,氧化剂为电解质溶液中的某种阳离子,正极材料比负极材料的活动性弱或选石墨作电极。
(4)画出原电池的装置简图。问题导学即时检测12341.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述不正确的是( )
A.两烧杯中锌片均部分溶解
B.甲中铜片是正极,乙中锌片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速率乙比甲慢
答案:B
解析:本题考查对原电池的形成条件,正、负极,电极反应和反应现象的判断;乙中未形成闭合电路,不能构成原电池,只是锌直接与稀硫酸反应;而甲中构成了原电池,铜为正极,锌为负极,产生H2的速率比乙中的快,因此A、C、D正确,B错误。问题导学即时检测12342.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A.a>b>c>d B.b>c>d>a C.d>a>b>c D.a>b>d>c问题导学即时检测1234答案:C
解析:装置一是原电池,a极质量减小,说明a极金属失电子形成离子,故a极金属比b极金属活泼;装置二没有形成原电池,可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序中氢的后面;装置三和四均形成原电池,易知d比c活泼,d比a活泼。因此这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c,选C。问题导学即时检测12343. 锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是( )
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后,甲池的c( )减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
答案:C问题导学即时检测1234问题导学即时检测12344.利用生活或实验室中常用物品,根据氧化还原反应知识和电学知识,自己动手设计一个原电池。填写下列空白:
(2)实验用品:电极( 、 )、稀硫酸、 、 (填写所缺的实验用品)、耳机(或者电流计)。?
(3)实验装置问题导学即时检测1234(4)原理分析
①按如图所示连接好实验仪器,注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出,如果没有,可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意:接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的),这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是:在原电池中,由化学能转化为 。?
②如果将装置中的耳机改为电流计,则铁钉应该接电流计的 极,电极反应: ;?
另一极应该接电流计的 极,电极发生了 反应。?问题导学即时检测1234答案:(2)铁钉或铁条 铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都正确) 烧杯 导线
解析:原电池的构成条件是电极、导线、电解质溶液。负极应用铁钉或铁条,正极可选铜棒、铜钉或石墨(如铅笔芯)等,电解质溶液盛放在烧杯中,原电池是将化学能转化为电能的装置,电流计的负极应与电源负极相连,负极发生氧化反应,正极发生还原反应。第2课时 化学反应为人类提供能量
课时训练13 化学反应为人类提供能量
基础夯实
1.下列叙述正确的是( )
A.原电池的负极发生得电子的还原反应
B.原电池中较活泼的金属作正极
C.原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成
D.原电池中发生氧化反应的电极是负极
答案:D
解析:原电池的两极可以是两种活动性不同的金属,也可以是由金属与非金属(例如石墨)组成,原电池的负极失去电子发生氧化反应,故A、B、C三项错误;只有D项正确。
2.如下图,下列装置属于原电池的是( )
答案:C
解析:A中铁不能和KOH溶液反应,故不能形成原电池;B中酒精不是电解质溶液;C可以构成原电池;D中无两个电极和闭合回路。
3.导学号52140089(2015北京理综,12)在通风橱中进行下列实验:
步骤
现象
Fe表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色
Fe表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止
Fe、Cu接触后,其表面均产生红棕色气泡
下列说法不正确的是( )
A.Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NO+O22NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化膜,阻止Fe进一步反应
C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀硝酸的氧化性强于浓硝酸
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化
答案:C
解析:A项,铁与稀硝酸反应生成无色气体NO,NO遇空气被氧化为红棕色气体NO2,A正确;B项,常温下铁在浓硝酸中发生钝化,在铁的表面形成一层致密的氧化膜,从而阻止铁继续与浓硝酸反应,B正确;C项,由于钝化后反应停止,因此不能利用钝化比较氧化性,事实上浓硝酸的氧化性强于稀硝酸,C错误;D项,由于在原电池中可以通过电流方向判断正负极,所以在铁和铜之间加电流计,可以判断出电子的流向,从而判断出铁是否被氧化,D正确。
4.课堂学习中,同学们利用镁条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁(酸性)、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( )
A.原电池是将化学能转化成电能的装置
B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成
C.上图中a极为镁条、b极为锌片时,导线中会产生电流
D.上图中a极为锌片、b极为铜片时,电子由铜片通过导线流向锌片
答案:D
解析:a极为锌片、b极为铜片时,由于锌比铜活泼,所以锌片为负极,失去电子被氧化,电子由锌片通过导线流向铜片。
5.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述不正确的是( )
A.负极附近的S浓度逐渐增大
B.电子通过导线由铜片流向锌片
C.反应一段时间后,溶液中的H+浓度降低
D.铜片上有H2逸出
答案:B
解析:锌片和铜片与稀硫酸组成原电池,负极锌失去电子被氧化,电子流出;正极铜片上电子流入,H+在其表面得电子,被还原,故溶液中H+浓度降低,溶液中S向负极移动。
6.A、B、C都是金属,把A浸入C的硝酸盐溶液中,A的表面有C析出,A、B和酸溶液组成原电池时,B为电池的负极。A、B、C三种金属的活动性顺序为( )
A.A>B>C B.A>C>B
C.B>A>C D.B>C>A
答案:C
解析:A能从C的盐溶液中置换出C金属,金属活动性:A>C。A与B组成原电池时,B为负极,则金属活动性:B>A。
7.如图所示的装置中可观察到电流计的指针发生偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是( )
选项
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
AgNO3溶液
D
锌
铁
Fe(NO3)3溶液
答案:C
解析:该原电池中M棒变粗,N棒变细,说明原电池反应时N棒溶解作负极,溶液中有金属析出在M棒上,M棒作正极。A、B选项中,电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸,原电池工作时,不会有金属析出;C选项正极反应为Ag++e-Ag,符合题意;D选项正极反应为Fe3++e-Fe2+,不会有金属析出。
8.某同学在用稀硫酸与锌制取氢气的实验中,发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率。请回答下列问题:
(1)上述实验中发生反应的化学方程式有? ;?
(2)硫酸铜溶液可以加快氢气生成速率的原因是? 。?
答案:(1)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
(2)CuSO4与Zn反应产生的Cu与Zn形成铜锌原电池,加快了氢气产生的速率
解析:(2)稀硫酸与锌制取氢气的实验中,加入少量硫酸铜溶液,发生反应Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,置换出来的铜附着在锌上作正极和锌构成原电池,加快了反应速率。
能力提升
9.如图,A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为 。?
(2)B中Sn极的电极反应式为 。?
(3)C中被腐蚀的金属是 ,总反应的化学方程式为 。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序为 (填序号)。?
答案:(1)Fe+2H+Fe2++H2↑
(2)2H++2e-H2↑
(3)Zn Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑ B>A>C
解析:A中Fe与稀硫酸反应;B中形成原电池,其中Fe作负极,Sn作正极,负极的电极反应式是Fe-2e-Fe2+,正极的电极反应式是2H++2e-H2↑;C中形成原电池,Zn作负极被腐蚀,总反应方程式为Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑。比较A、B、C三种情况可知:B中Fe作负极,被腐蚀得最快;A中发生了化学反应;C中的Fe作正极,被腐蚀得最慢。
10.现有如下两个反应:
(A)NaOH+HClNaCl+H2O
(B)Zn+CuSO4ZnSO4+Cu
(1)根据两反应本质,判断能否设计成原电池: 。?
(2)如果不能,说明其原因: 。?
(3)如果可以,则写出正、负极材料及其电解质溶液的名称:正极: ,负极: ,电解质溶液: 。?
答案:(1)(A)不能;(B)能
(2)(A)的反应为非氧化还原反应,没有电子转移
(3)铜(或银、石墨等) 锌 硫酸铜溶液
解析:由于原电池的实质是发生氧化还原反应,所以,只有发生氧化还原反应才能设计成原电池。对于:Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,Zn失去电子作原电池的负极,Cu2+得到电子在正极上发生还原反应,正极为活动性比Zn弱的导电固体材料,如铜、银、石墨等。
11.导学号52140090用A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
二价金属A
不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题:
(1)装置甲中发生反应的离子方程式为 。?
(2)装置丙中溶液的H+的浓度 (填“变大”“变小”或“不变”)。?
(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是 。?
答案:(1)A+2H+A2++H2↑
(2)变小 (3)D>A>B>C
解析:由装置甲中A不断溶解,可知A与硫酸发生置换反应,又A为二价金属,所以反应的离子方程式为:A+2H+A2++H2↑,A为原电池负极,B为正极,金属活动性A>B;装置丙中有气体产生,该气体为氢气,即D与硫酸发生置换反应,溶液中的H+的浓度变小,D作原电池的负极,A为正极,金属活动性D>A;装置乙中C的质量增加,C极上析出铜,C为正极,B为负极,金属活动性B>C,综上可知四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。
课件25张PPT。化学反应与能量 化学反应与能量 化学反应与能量 一二三一、化学键与物质结构的关系
1.物质中的化学键类型
(1)离子化合物中一定含有离子键,可能含有共价键,简单离子形成的化合物中只含有离子键,如在MgO、NaCl中只含离子键;而在复杂离子(原子团)形成的化合物中,既含有离子键又含有共价键,如NaOH、NH4Cl等。
(2)共价化合物中只含有共价键,一定不含有离子键,如HCl、H2SO4、HNO3等。
(3)非金属单质中只有共价键,如Cl2、O2、H2等。
(4)稀有气体分子由单原子构成,无化学键。一二三2.物质变化与化学键的破坏
(1)在化学反应中,反应物的化学键被破坏,如H2+F2 2HF中,H—H和F—F键均被破坏。
(2)对离子化合物,溶于水或在熔化后,便成为自由移动的阴、阳离子,离子键被破坏。
(3)对于共价化合物,有些共价化合物溶于水后,能与水作用,其分子内的共价键被破坏,如HCl、H2SO4等。
(4)对于某些很活泼的非金属单质,溶于水后,能与水反应,其分子内的共价键被破坏,如Cl2、F2等。一二三例1下列各组化合物中,化学键类型相同的是 ( )
A.CaCl2和Na2S B.Na2O和Na2O2
C.CO2和NH4Cl D.HCl和NaOH
解析:CaCl2、Na2S、Na2O中只含离子键;Na2O2、NaOH、NH4Cl中既含离子键又含共价键;CO2、HCl中只含共价键。
答案:A
技巧点拨化学键类型相同的前提首先是化合物类型相同。一二三迁移训练1导学号52140034下列说法正确的是 ( )
A.共价化合物中可能含有离子键
B.区别离子化合物和共价化合物的方法是看其水溶液是否能够导电
C.离子化合物中只含有离子键
D.离子化合物熔融状态能电离出自由移动的离子,而共价化合物不能
答案:D
解析:A项,共价化合物中只含共价键;B项,区别离子化合物和共价化合物是看其熔融状态能否导电;C项,离子化合物中一定含离子键,可能含共价键。一二三二、常见气体的制取装置与净化装置的选择与组装
1.制取装置的组装
(1)装置选择:由反应物的状态、反应条件和所制备气体的性质、量的多少决定。
(2)仪器安装顺序
①由下到上(如制取Cl2的发生装置安装顺序为:铁架台→酒精灯→固定铁圈→放置石棉网→固定圆底烧瓶)。
②从左到右(如制取Cl2:发生装置→净化装置→收集装置→尾气处理装置)。
③先塞后定(带导管的胶塞在烧瓶固定前塞好,以免烧瓶固定后因不宜用力而塞不紧或因用力过猛而损坏仪器)。一二三(3)装置气密性的检验
①加热法:将装置末端的导管浸没于水中,再用双手握住试管(也可以用酒精灯微热),若在导管口处有气泡冒出,手离开(移去酒精灯)后,管口末端形成一段水柱且持续不落,则证明气密性良好。如图所示:
②液面差法:
a.如下图中的(a)所示装置,关闭导气管上的活塞(或用止水夹夹紧导气管上的橡皮管),由长颈漏斗向锥形瓶内加入一定量的水,使长颈漏斗内液面高于锥形瓶内液面,静置片刻,长颈漏斗液面与锥形瓶中液面差保持不变,说明气密性良好。一二三b.如下图(b)所示装置,连接好仪器后,向乙管中注入适量的水,使乙管液面高于甲管液面。静置片刻,若液面差保持不变,证明装置气密性良好。
(4)加入试剂顺序:先固体后液体。
(5)需要加热的实验,最后点燃酒精灯(所有装备工作完毕后)。一二三2.实验装置
一套完整的制取气体的装置一般由四部分组成:
气体发生装置→气体净化装置→气体收集装置→尾气吸收装置
(1)发生装置:选取的依据是制取气体所用的试剂的状态和反应条件(加热与否)。
(2)净化装置:要根据反应物的性质和实验条件来分析可能的杂质,再根据主要成分与杂质性质上的差异选择除杂方案。除杂试剂的选择应注意:不能与制取气体反应,不能添加新的杂质,一般除杂顺序:先除杂后除水,加热除氧放末尾。一二三(3)气体的收集装置:要根据气体的密度和水溶性选择。密度比空气大的要选用向上排空气法收集,如Cl2、HCl、NO2等;密度比空气小的应选用向下排空气法收集,如H2、NH3等;密度与空气接近的不能用排空气法收集,如N2、CO等;能与空气反应的气体也不能用排空气法,如NO等。难溶于水的用排水法,如H2、CO、NO等。一二三例2浓硫酸和木炭在加热时发生反应的化学方程式是C+2H2SO4(浓) CO2↑+2H2O+2SO2↑,请从右图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套进行该反应并能检验出反应产物的装置。现提供浓硫酸、木炭和酸性KMnO4溶液,其他固、液试剂自选。(连接和固定仪器用的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等均略去)将所选的仪器按连接顺序由上至下依次填入下表,并写出该仪器中应加试剂的名称及其作用。一二三解析:成套装置包括反应装置、检验装置和尾气处理装置。C中加入浓硫酸和木炭作为反应物的发生器,产物中必须先检验水,因为在检验其他物质时会在其他试剂中混入水蒸气,可选用装置B,放入无水硫酸铜,若变蓝则说明有水。接着检验SO2气体,用装置A,放入品红溶液检验,若品红溶液退色,则说明有SO2气体产生,再用装置A,放入酸性KMnO4溶液以除去SO2,再接入装有品红溶液的装置A检验SO2是否除尽,最后再用装置A,放入澄清石灰水来检验CO2的存在,因SO2也可以使澄清石灰水变浑,故先要除去SO2。一二三答案:
C 浓硫酸和木炭 产生反应物
B 无水硫酸铜 检验是否有水
A 品红溶液 检验SO2
A 酸性KMnO4溶液 除去SO2
A 品红溶液 检验SO2是否除净
A 澄清石灰水 检验CO2的存在一二三迁移训练2拟用下图装置制取表中的三种干燥、纯净的气体(图中铁架台、铁夹、加热及气体收集装置均已略去;必要时可以加热;A、B、C、D表示相应仪器中加入的试剂)。一二三(1)上述方法中可以得到干燥、纯净的气体是 。?
(2)指出不能用上述制取的气体,并说明理由(可以不填满)。
① ,理由是 。?
② ,理由是 。?一二三答案:(1)NO
(2)①Cl2 反应生成的Cl2被C中的NaOH溶液吸收 ②NH3 反应生成的NH3被C中的H2O吸收
解析:制Cl2时,反应生成的Cl2能与NaOH溶液反应,无法得到氯气;制NH3时,不能选用NH4Cl溶液,也不能用水除杂,以免反应生成的NH3与水反应,无法得到NH3。一二三三、化学平衡的判断
可逆反应达到平衡时,v(正)=v(逆)>0是化学平衡状态的本质特征,也是判断可逆反应是否达到平衡状态的根本依据,为此可有如下判断方法:一二三一二三一二三例3一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下可逆反应:A(s)+2B(g) C(g)+D(g),下列叙述能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度不再变化时 ②容器内气体的压强不再变化时 ③混合气体的总物质的量不再变化时 ④B物质的量浓度不再变化时 ⑤当v正(C)=v逆(D)时
⑥当v正(B)=2v逆(C)时
A.①④⑤⑥
B.②③⑥
C.②④⑤⑥
D.只有④一二三解析:①由于A是固体,混合气体的密度不再发生变化,说明混合气体总质量保持不变,反应达到化学平衡;②由于该可逆反应在反应前后气体分子总数保持不变,压强不变无法判断反应是否处于化学平衡;③同②,也无法判断;④可以判断该反应处于化学平衡态;⑤⑥均可表示v(正)=v(逆),表明该可逆反应达到化学平衡状态。
答案:A一二三迁移训练3一定温度下,反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到化学平衡状态的标志是( )
A.N2、H2和NH3的物质的量分数不再改变
B.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
C.N2与H2的物质的量之和是NH3的物质的量的2倍
D.单位时间里每增加1 mol N2,同时增加3 mol H2
答案:A
解析:各组分的浓度不再变化作为判断化学平衡状态的标志有多种变形形式,在具体条件下可以从物质的量、质量、体积、压强及含量的角度进行分析判断。其中B、C两项不能作为化学平衡状态的标志,而D项生成N2和H2只表示逆反应。第2章 化学键 化学反应与能量
(时间60分钟,满分100分)
一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分。每小题只有一个正确选项)
1.冬天用煤炉取暖时要预防发生一氧化碳中毒事故。一氧化碳的产生主要是因为煤炉中发生了以下反应:CO2+C2CO,试分析下列有关叙述中不正确的是( )
A.C在O2充足时,发生的反应主要是放热反应
B.煤燃烧时吹入的氧气越多越好
C.CO2+C2CO这一反应属于吸热反应
D.煤燃烧时,反应物自身总能量高于生成物总能量,所以放出热量
答案:B
解析:氧气过多时会带走一部分热量,故B项错误。
2.下表物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全正确的一组是( )
选项
A
B
C
D
物质
MgCl2
CO2
HCl
NaOH
所含化学
键类型
离子键、
共价键
共价键
离子键
离子键、
共价键
所属化合
物类型
离子化合物
共价化合物
离子化
合物
共价化
合物
答案:B
解析:MgCl2中不含共价键;HCl中含有共价键,是共价化合物;NaOH属于离子化合物。
3.在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是( )
A.SO2为0.4 mol·L-1、O2为0.2 mol·L-1
B.SO2为0.25 mol·L-1
C.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1
D.SO3为0.4 mol·L-1
答案:B
解析:假设该时刻的SO3全部转化为SO2和O2,则SO2、O2的浓度将分别达到0.4 mol·L-1、0.2 mol·L-1;而假设该时刻的SO2和O2全部化合生成SO3,则SO3的浓度将达到0.4 mol·L-1。因为该反应是可逆反应,三种物质必将同时存在(即可逆反应中的物质均不可能100%转化),很显然,A、D两项是不可能的。要得到C项中的数据必须是SO2和SO3同时消耗而减少,这不符合S原子守恒,也是不可能的。
4.原电池的电极名称不仅与电极材料性质有关,也与电解质溶液有关。下列叙述不正确的是( )
A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池,负极反应式为:Al-3e-Al3+
B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,负极反应式为:Al+4OH--3e-[Al(OH)4]-
C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,负极反应式为:Cu-2e-Cu2+
D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,负极反应式为:Cu-2e-Cu2+
答案:C
解析:Al比Cu活泼,在由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池中,Al作负极,其电极反应为Al-3e-Al3+,A正确;虽然Mg比Al活泼,但由于Mg不与NaOH溶液反应,而Al能与NaOH溶液反应,所以由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池,Al为负极,其电极反应为Al+4OH--3e-[Al(OH)4]-,B正确;Fe比Cu活泼,由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池,Fe为负极,电极反应为Fe-2e-Fe2+,C错;Al在浓硝酸中被钝化,因此Al、Cu、浓硝酸组成原电池,Cu为负极,D项正确。
5.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列措施能增大反应速率的是( )
①恒容条件下,再通入一定量的O2
②增大体系容积
③恒容条件下,再通入一定量的N2
④使用合适的催化剂
A.①④ B.①③④
C.②③④ D.①②③④
答案:A
解析:①恒容条件下,再通入一定量的O2,O2浓度增大,反应速率加快;②增大体系容积,各物质浓度减小,反应速率减慢;③恒容条件下,再通入一定量的N2,由于N2不是体系中的物质,故反应速率不变;④合适的催化剂能加快反应速率。
6.右图是某同学做完Zn-Cu原电池实验后所做的读书卡片记录,其中描述合理的组合是( )
①Zn为正极,Cu为负极
②H+向负极移动
③电子是由Zn经外电路流向Cu
④Cu极上有H2产生
⑤若有1 mol电子流过导线,则产生的H2为0.5 mol
⑥正极的电极反应式为Zn-2e-Zn2+
A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④
答案:B
解析:在用锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中,由于锌比铜活泼,所以锌片为负极,铜片为正极,①错;锌片失去电子被氧化,因而锌电极上带有正电荷,铜电极上带有负电荷,H+向正极(铜电极)移动,②错;电子由锌片通过导线流向铜片,③对;铜电极(正极)上的反应为2H++2e-H2↑,④对、⑤对、⑥错。
7.某原电池总反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2++Cu,该原电池的构成应为( )
正极
负极
电解质溶液
A
Cu
Zn
HCl
B
Zn
Cu
CuSO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Cu
Zn
ZnCl2
答案:C
解析:根据原电池总反应可知,该原电池中Zn作负极,电解质溶液中含Cu2+。
8.为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体,从下图中选择合适的装置并连接,合理的是( )
A.a—a'→d—d'→e
B.b—b'→d—d'→g
C.c—c'→d—d'→g
D.d—d'→c—c'→f
答案:C
解析:由盐酸和大理石制得的CO2气体中会含有杂质H2O(g)和HCl,除去它们的试剂分别为浓硫酸和饱和碳酸氢钠溶液,应先让气体通过饱和NaHCO3溶液除去HCl,再通过浓硫酸干燥。CO2的相对分子质量为44,比空气的大,因此收集CO2时应用向上排空气法。所以正确的答案应为C选项。
二、非选择题(本题共4小题,共52分)
9.(12分)有A、B、C、D、E五种短周期元素,它们的核电荷数按C、A、B、D、E的顺序增大。C、D能分别与A按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物;CB可与EA2反应生成C2A与气态物质EB4;E的M层电子数是K层电子数的2倍。
(1)写出下列元素的名称:B ,E 。?
(2)写出电子式:EB4 。?
(3)D2A2中含有的化学键为 。?
(4)由A、C、D三种元素组成的化合物M属于 (填“离子”或“共价”)化合物,M溶于水后 (填“是”或“不是”)发生化学变化,原因是(从化学键的角度解释) 。?
答案:(1)氟 硅
(2)∶∶
(3)离子键和共价键
(4)离子 不是 只有旧键的断裂(离子键被破坏)而无新键的形成
解析:C、D都能分别与A按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物,且C的原子序数最小,则C为氢,A为氧,D为钠,E的M层电子数是K层电子数的2倍,则E为硅,B为氟。
10.(10分)依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是 ;电解质溶液Y是 ;?
(2)银电极为电池的 极;?
(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。?
答案:(1)Cu AgNO3溶液
(2)正
(3)X(或Cu) Ag
解析:本电池的化学反应原理为2AgNO3+CuCu(NO3)2+2Ag。对于原电池负极上发生氧化反应,为失电子一极;正极上发生还原反应,为得电子一极;外电路中电子由负极流向正极。
11.(14分)(1)已知某反应的各物质浓度数据如下:
aA(g)+bB(g)2C(g)
1.5 1.0 0
0.9 0.8 0.4
则①a= ,b= 。?
②2 s内B的反应速率= 。?
(2)由碳棒、铁片和200 mL 1.5 mol·L-1的稀硫酸组成的原电池中,当在碳棒上产生气体3.36 L(标准状况)时,求:
① 个电子通过了导线。(NA=6.02×1023)?
②此时溶液中H+的物质的量浓度为 (不考虑溶液体积变化)。?
答案:(1)①3 1 ②0.1 mol·L-1·s-1
(2)①1.806×1023 ②1.5 mol·L-1
解析:(1)①根据各物质的浓度变化之比等于化学计量数之比,可得,所以a=3;,所以b=1。②v(B)==0.1 mol·L-1·s-1。(2)碳棒、铁片和稀硫酸组成的原电池反应为Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,据此可知产生1 mol H2转移2 mol(即2NA)电子,消耗1 mol H2SO4;已知产生H2的物质的量为
=0.15 mol,故转移0.3 mol电子,即0.3NA=0.3×6.02×1023=1.806×1023;同时消耗0.15 mol H2SO4,溶液中剩余H2SO4 0.2 L×1.5 mol·L-1-0.15 mol=0.15 mol,故溶液中H+的物质的量浓度为=1.5 mol·L-1。
12.导学号52140092(16分)下图是制取氯气并以氯气为原料进行特定反应的装置,请回答下列问题。
(1)A是氯气发生装置,其中发生反应的离子方程式为 。?
(2)实验开始时,先点燃A处的酒精灯,打开旋塞K,让Cl2充满整个装置,再点燃D处的酒精灯,Cl2通过C瓶后再进入D(D装置的硬质玻璃管内盛有炭粉)发生氧化还原反应,其产物为CO2和HCl。D中发生反应的化学方程式为 ,装置C的作用是 。?
(3)在E处,紫色石蕊溶液的颜色由紫色变为红色,再变为无色,其原因是 。?
(4)若将E处烧杯中的溶液改为澄清石灰水,反应过程中的现象为 。?
A.有白色沉淀生成
B.无现象
C.先生成白色沉淀,而后白色沉淀消失
(5)D处反应完毕后关闭旋塞K,移去酒精灯,由于余热的作用,A处仍有Cl2产生,此时B中出现的现象是 ,装置B的作用是 。?
答案:(1)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(2)2Cl2+2H2O(g)+C4HCl+CO2 吸收氯气中的HCl,提供D处反应所需的水蒸气
(3)生成的HCl气体使紫色石蕊溶液变红,因未反应完的Cl2与H2O作用生成的HClO的漂白作用使红色消失
(4)B
(5)瓶中液面下降,长颈漏斗中液面上升 贮存少量多余的Cl2
解析:(1)装置A用于制备氯气,由反应原理可写出离子方程式。(2)根据题给信息,再由反应前后氢、氧元素守恒,可知一定有水参加了反应,其化学方程式为2Cl2+C+2H2O(g)CO2+4HCl。C装置的作用是用来吸收氯气中的HCl并提供水蒸气。(3)硬质玻璃管中的反应生成了HCl气体,HCl气体导入烧杯的紫色石蕊溶液中,因为酸性而使溶液变红色;当Cl2过量时,Cl2与水反应生成强氧化性的HClO,由于HClO的漂白作用,再使溶液变为无色。(4)将E处烧杯中的溶液改为澄清石灰水,反应过程中不会产生沉淀,原因为在有HCl气体存在时,将CO2通入澄清石灰水中,不会产生沉淀。(5)D处反应完毕后,关闭旋塞K,A处仍有Cl2产生,把产生的Cl2压入了B瓶中,随着装置内气体的压强增大,B中的液体将被压入长颈漏斗中。此时,B瓶的作用是贮存多余的Cl2,防止有毒的Cl2排入大气中,避免污染空气。
