第1课时 化学反应中能量变化的本质及转化形式
课程标准 核心素养
1.认识物质具有能量，认识放热反应和吸热反应。2.知道化学反应可以实现与其他能量形式的转化。3.了解化学反应中能量变化的本质。 1.变化观念与平衡思想认识化学反应中能量变化的本质。2.宏观辨识与微观探析 能从宏观(反应物和生成物的总能量)和微观(化学键的断裂和形成)相结合的视角分析化学反应中能量的变化。
化学反应中的能量变化
1．化学反应中的能量变化
实验内容 实验现象 化学方程式及结论
NaOH 溶液与盐酸反应 混合液的温度升高 化学方程式：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O； 结论：反应释放能量
锌与盐酸 反应 有大量气泡产生，溶液温度升高 化学方程式：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑； 结论：反应释放能量
碳酸氢钠 与柠檬酸 反应 混合液的温度降低 结论：反应吸收能量
结论：每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的反应释放能量，有的反应吸收能量。
2．化学反应的分类(从能量变化角度)
(1)放热反应：最终表现为释放热量的化学反应。
(2)吸热反应：最终表现为吸收热量的化学反应。
1．常见的放热反应
(1)所有的燃烧反应，如木炭、H2、CH4等在氧气中的燃烧，H2在Cl2中的燃烧。
(2)酸碱中和反应，如H＋＋OH－===H2O。
(3)大多数的化合反应，如H2＋Cl22HCl。
(4)铝热反应，如2Al＋Fe2O3Al2O3＋2Fe。
(5)活泼金属与酸或H2O的反应，如2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
2．常见的吸热反应
(1)消石灰[Ca(OH)2]与氯化铵固体的反应：Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
(2)大多数的分解反应，如NH4ClHCl↑＋NH3↑。
(3)碳与水蒸气的反应：C＋H2O(g)CO＋H2。
(4)部分以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应，如C＋CO22CO。
吸热反应和放热反应均是化学反应。NaOH固体溶于水、浓H2SO4的稀释，属于放热过程，不属于放热反应；NH4NO3固体溶于水属于吸热过程，不属于吸热反应。
1．判断正误
(1)化学变化遵循质量守恒和能量守恒。( )
(2)有能量变化的过程一定发生了化学反应。( )
(3)化学反应中化学能只能转变为热能。( )
(4)需要点燃或加热才能发生的反应一定是吸热反应。( )
(5)电解水的过程是电能转化为热能。( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×
2．下列反应属于吸热反应的是( )
A．铝与CuCl2溶液反应
B．NaOH和HCl反应
C．NaOH与NH4Cl反应
D．甲烷燃烧
解析：选C。需要识记常见的放热反应和吸热反应。
3．下列反应中属于放热反应的是________，属于吸热反应的是________。
①煅烧石灰石制生石灰(CaO) ②燃烧木炭取暖 ③炸药爆炸 ④NaOH溶液与盐酸的反应 ⑤生石灰与水作用制熟石灰 ⑥食物因氧化而腐败 ⑦硝酸铵溶于水
答案：②③④⑤⑥ ①
化学反应中能量变化的本质及转化形式
1．从化学键的角度分析化学反应中能量变化的本质
(1)实例分析
断键时吸收的总能量：436 kJ＋249 kJ＝685 kJ；
成键时释放的总能量：930 kJ；
所以1 mol H2燃烧生成水蒸气时释放能量245 kJ。
(2)图示
注：E1为破坏旧化学键吸收的能量，E2为形成新化学键释放的能量。
(3)结论
①若E1>E2，反应吸收能量(吸热反应)。
②若E12．从物质内部能量的角度分析化学反应中能量变化的本质
(1)图示
(2)结论
①反应物内部的总能量小于生成物内部的总能量，反应吸收能量。
②反应物内部的总能量大于生成物内部的总能量，反应释放能量。
3．化学反应可以实现化学能与其他形式能量的转化
(1)利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。例如，焊接钢轨利用了铝与氧化铁反应产生的热量，铝－空气海洋电池则利用铝与氧气的反应产生的电能供电。
(2)利用热能、电能等促使很多化学反应发生，获得所需要的物质，如煅烧石灰石制取生石灰、太阳能光解水制氢等。
化学反应中能量变化大小的计算方法
1．根据反应物总能量和生成物总能量计算
ΔE＝|反应物总能量－生成物总能量|
2．根据化学键断裂吸收的能量和化学键形成释放的能量计算
(1)根据化学方程式确定断键、成键的物质的量。
(2)确定断键吸收的总能量和成键释放的总能量。
(3)计算反应的能量变化大小
ΔE＝|断键时吸收能量之和－成键时释放能量之和|
1．判断正误
(1)O2→2O过程需要释放能量。( )
(2)所有化学反应中，反应物的总能量一定大于生成物的总能量。( )
(3)断裂1 mol H—Cl键吸收的能量和形成1 mol H—Cl键释放的能量相同。( )
(4)断裂1 mol H—Cl键和1 mol H—I键所需能量：前者小于后者。( )
(5)1 mol H2和1 mol Cl2的总能量大于2 mol HCl的能量。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2．下列过程一定释放能量的是( )
A．两个氢原子结合成一个氢分子
B．分解反应
C．氮分子拆成两个氮原子
D．化合反应
答案：A
3．某反应过程能量变化如图所示，下列说法正确的是( )
A．过程a释放能量，过程b吸收能量
B．该反应为放热反应
C．反应物的总能量高说明更稳定
D．该反应过程中的能量变化大小等于E1＋E2
解析：选B。根据图示，过程a为断键吸收能量E1，过程b为成键释放能量E2，A错误；E1课堂小结
合格考训练
1．下列说法正确的是( )
A．每个化学反应都伴随着能量变化，有的反应释放能量，有的反应吸收能量
B．需要加热的反应一定是吸收热量的反应
C．电解水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一定能发生
解析：选A。反应是吸收能量还是放出能量，决定于反应物断键吸收的能量与生成物成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项不正确；一个化学反应是否能发生与许多因素有关，放出热量的反应在常温下不一定能发生，如燃烧反应等，D项不正确。
2．已知反应X＋Y===M＋N为吸热反应，下列说法正确的是( )
A．X的能量一定低于M的能量，Y的能量一定低于N的能量
B．因为该反应是吸热反应，所以一定要加热，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的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
解析：选D。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；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。
3．下列变化过程，属于放热反应的是( )
①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 ②酸碱中和 ③固体NaOH溶于水 ④硫在空气或氧气中燃烧
A．①②③ B．②③④
C．②④ D．①③④
解析：选C。①Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应是吸热反应；②酸碱中和是放热反应；③固体NaOH溶于水会放热，但不是化学反应；④硫在空气或氧气中燃烧是放热反应；故②④符合题意。
4．下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是( )
解析：选A。反应物的总能量小于生成物的总能量的反应为吸热反应。
5．对于放热反应2H2＋O22H2O，下列说法正确的是( )
A．产物H2O所具有的总能量高于反应物H2和O2所具有的总能量
B．反应物H2和O2所具有的总能量高于产物H2O所具有的总能量
C．反应物H2和O2所具有的总能量等于产物H2O所具有的总能量
D．反应物H2和O2具有的能量相等
解析：选B。由于该反应为放热反应，因此反应物所具有的总能量高于生成物所具有的总能量，故B项正确。
6．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。H2＋Cl22HCl的化学反应可用下图表示：
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________。
(3)判断H2＋Cl22HCl是________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)反应物的总能量________(填“>”或“<”)生成物的总能量。
解析：(1)断裂旧化学键吸收的总能量应该是断裂1 mol H—H键与1 mol Cl—Cl键所吸收的能量之和，即436 kJ＋243 kJ＝679 kJ。(2)形成新化学键放出的总能量应该是形成2 mol H—Cl键所放出的能量，即2×431 kJ＝862 kJ。(3)(4)由于反应物断裂化学键吸收的总能量小于生成物形成化学键放出的总能量，因此H2＋Cl22HCl是放热反应，即反应物的总能量大于生成物的总能量。
答案：(1)679 kJ (2)862 kJ (3)放热 (4)>
等级性测试
1．“摇摇冰”是一种即用即冷的饮料。吸食时，将饮料罐隔离层中的化学物质和水混合摇动即会制冷。根据你的经验判断，该化学物质是( )
A．氯化钠 B．固体氢氧化钠
C．固体硝酸铵 D．生石灰
解析：选C。考查化学物质和水混合时的能量变化问题。氯化钠溶于水的能量变化不明显；固体硝酸铵溶于水是吸热过程；固体氢氧化钠、生石灰溶于水是放热过程。
2．从宏观角度来看化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看，下列变化不能说明发生了化学变化的是( )
A．变化时有电子的得失或偏移
B．变化过程中有化学键的断裂和形成
C．变化时释放出能量
D．变化前后原子的种类和数目没有改变，分子种类改变了
解析：选C。物质发生变化时有电子的得失或偏移，说明发生了氧化还原反应，A能说明；化学反应的过程就是原子重新组合的过程，所以变化过程中有化学键的断裂和形成，B能说明；物质的状态从气态到液态变化时也会释放出能量，但属于物理变化，C不能说明；化学反应的过程就是原子重新组合的过程，在这个过程中原子的种类和数目没有改变，分子种类可能增加，也可能减少，D能说明。
3．下列反应既属于氧化还原反应，又属于吸热反应的是( )
A．铁片与稀硫酸的反应
B．Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应
C．灼热的焦炭与水蒸气的反应
D．镁条在氯气中燃烧
解析：选C。A项中铁片与稀硫酸的反应和D项中镁条在氯气中燃烧都是放热反应；B项中Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应是复分解反应，是非氧化还原反应；C项中灼热的焦炭与水蒸气的反应是吸热的氧化还原反应。
4．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．反应的离子方程式为CO＋2H＋===H2O＋CO2↑
解析：选B。根据醋酸逐渐凝固说明该反应是吸热反应，A、C错误，B正确；该反应的离子方程式为HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，D错误。
5．下列图示表示吸热反应的是( )
解析：选A。根据图像可知，反应物的总能量低于生成物的总能量，因此是吸热反应，A正确；根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，因此是放热反应，B错误；浓硫酸稀释放热，属于物理变化，既不是吸热反应，也不是放热反应，C错误；锌与稀盐酸发生置换反应生成氯化锌和氢气，属于放热反应，D错误。
6．下列关于化学反应中能量变化的说法正确的是( )
A．化学反应中的能量变化，都表现为热能的变化
B．化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因
C．已知Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)为放热反应，则反应物总能量<生成物总能量
D．相同条件下，如果1 mol氢原子所具有的能量为E1，1 mol 氢分子所具有的能量为E2，则2E1＝E2
解析：选B。化学反应中的能量变化，不都表现为热能的变化，还可能有其他形式能量的变化，如光能等，故A项错误。放热反应中反应物总能量大于生成物总能量，故C项错误。原子结合成分子有新化学键形成，要放出热量，故2E1>E2，故D项错误。
7．反应A＋B―→C(反应放热)分两步进行：①A＋B―→X(反应吸热)，②X―→C(反应放热)。下列示意图中，能正确表示总反应过程中能量变化的是( )
解析：选D。根据吸热反应和放热反应与反应物总能量和生成物总能量的关系分析、判断。A＋B―→C为放热反应，则A和B的能量之和大于C的能量，A、B选项错误；A＋B―→X为吸热反应，则A和B的能量之和小于X的能量，C选项错误、D选项正确。
8．已知断裂1 mol H—H键吸收能量为436 kJ，形成1 mol H—N键放出能量为391 kJ，若1 mol N2和3 mol H2完全反应：N2＋3H22NH3，放出的能量为92.4 kJ，则断裂1 mol NN键吸收的能量是( )
A．433.6 kJ B．945.6 kJ
C．649 kJ D．869 kJ
解析：选B。断键吸收能量为Q吸＝E(NN)＋3×436 kJ，成键放出能量为Q放＝6×391 kJ，Q放－Q吸＝92.4 kJ，即6×391 kJ－E(NN)－3×436 kJ＝92.4 kJ，解得E(NN )＝945.6 kJ。
9．化学键的键能是形成(或断开)1 mol化学键时释放(或吸收)的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能(kJ·mol－1)：
P—P：198 P—O：360 O===O：497
若生成1 mol P4O6，则反应P4(白磷)＋3O2===P4O6中的能量变化为( )
A．吸收1 641 kJ能量 B．放出1 641 kJ能量
C．吸收126 kJ能量 D．放出126 kJ能量
解析：选B。断键吸收的能量：6 mol P—P键为6×198 kJ，3 mol O===O键为3×497 kJ，共为2 679 kJ；成键放出的能量：12 mol P—O键为12×360 kJ＝4 320 kJ；故反应放出的能量大于吸收的能量，放出的能量为4 320 kJ－2 679 kJ＝1 641 kJ。
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：
物质 Cl2 Br2 I2 HCl HBr HI H2
能量/kJ 243 193 151 432 366 298 436
根据表中数据回答下列问题。
(1)下列氢化物中最稳定的是________。
A．HCl B．HBr C．HI
(2)H2＋X2===2HX(X代表Cl、Br、I)是________(填“放热反应”或“吸热反应”)。
(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________与H2的反应。
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。
(2)H2＋X2===2HX(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。
答案：(1)A (2)放热反应 (3)Cl2
11．化学反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)的能量变化如图所示，请回答下列问题：
(1)图中A、C分别表示________________________________________________、
____________________________，反应________(填“吸收”或“放出”)能量。
(2)反应过程中断裂的化学键及其物质的量为____________________________________
________________________，________(填“吸收”或“放出”，下同)的能量为________(用E1、E2或E3表示，下同)；形成的化学键及其物质的量为________________________________________________________________________
________，________的能量为________。
(3)E2＝______或______。(用“A、C”或“E1、E3”表示)
解析：(1)A、C分别表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反应物)的总能量、2 mol NH3(g)(生成物)的总能量，由于反应物总能量高于生成物总能量，因此反应放出能量。(2)反应过程中断裂的化学键为1 mol N≡N键和3 mol H—H键，吸收的能量为E1；形成的化学键为6 mol N—H 键，放出的能量为E3。
答案：(1)1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反应物)的总能量
2 mol NH3(g)(生成物)的总能量 放出
(2)1 mol N≡N键和3 mol H—H键 吸收 E1
6 mol N—H键 放出 E3
(3)A－C E3－E1
12．某同学设计如下三种实验方案以探究某反应是放热反应还是吸热反应。
方案一：如图甲，在小烧杯里放一些已除去氧化铝保护膜的铝片，然后向烧杯里加入10 mL 2 mol·L－1稀硫酸，再插入一支温度计，温度计的温度由20 ℃逐渐升至75 ℃，随后，温度逐渐下降至30 ℃，最终停留在20 ℃。
方案二：如图乙，在烧杯底部用熔融的蜡烛粘一块小木片，在烧杯里加入10 mL 2 mol·L－1硫酸溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液，片刻后提起烧杯，发现小木片脱落下来。
方案三：如图丙，A试管中发生某化学反应，实验前U形管中的红墨水液面相平，在化学反应过程中，通过观察U形管两侧红墨水液面高低变化判断某反应是吸热反应还是放热反应。
项目 A试管里发生反应的物质 U形管里红墨水液面变化
① 氧化钙与水 左低右高
② 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体(充分搅拌) ？
③ 铝片与烧碱溶液 左低右高
④ 铜与浓硝酸 左低右高
根据上述实验回答相关问题：
(1)铝片与稀硫酸的反应是________(填“吸热”或“放热”)反应，写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)方案一中，温度升至最大值后又下降的原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(3)方案二中，小木片脱落的原因是__________________________________________
________________________________________________________________________，由此得出的结论是
________________________________________________________________________。
(4)方案三中，如果A试管里发生的反应是放热反应，则U形管中红墨水液面高度：左边________(填“高于”“低于”或“等于”)右边。
(5)由方案三的现象得出结论：①③④组物质发生的反应都是________(填“吸热”或“放热”)反应，如果放置较长时间，可观察到U形管里的现象是____________________________
________________________________________________________________________。
(6)方案三实验②的U形管中的现象为______________________________________
________________________________________________________________________，
说明反应物的总能量________(填“大于”“小于”或“等于”)生成物的总能量。
解析：(1)金属与酸的反应是放热反应，因此铝片与稀硫酸的反应是放热反应，该反应的离子方程式为2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。
(2)方案一中，温度升至最大值后又下降的原因可能是反应完全后，热量向空气中传递，烧杯里物质的温度降低。
(3)方案二中，反应放出的热量使得蜡烛熔化，小木片脱落。
(4)方案三中，如果A试管里发生的反应是放热反应，锥形瓶中气体的压强增大，U形管中红墨水液面左边低于右边。
(5)由方案三的现象得出结论：①③④组物质发生的反应都是放热反应，如果放置较长时间，热量散失，装置中气体的压强与外界压强相等，U形管中红墨水液面左右相平。
(6)方案三中的实验②属于吸热反应，U形管中红墨水液面左高右低。
答案：(1)放热 2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
(2)反应完全后，热量向空气中传递，烧杯里物质的温度降低
(3)蜡烛受热熔化 氢氧化钠与硫酸反应放热
(4)低于
(5)放热 红墨水液面左右相平
(6)红墨水液面左高右低 小于
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第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池
课程标准 核心素养
1.能分析原电池的工作原理，能书写简单的电极反应。2.能辨识简单原电池的构成要素。3.能举出化学能转化为电能的实例。4.能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。 1.宏观辨识与微观探析能从宏观(能量变化)和微观(电子转移)相结合的视角分析原电池的组成和工作原理。2.科学探究与创新意识 提高实施实验的能力，发展创造性体验和想象创新能力。
原电池的工作原理
1．现在，化学电池已成为人类生产和生活的重要能量来源之一，各式各样的化学电池的发明也是化学科学对人类的一个重大贡献。化学电池是根据原电池原理制成的。
2．原电池——化学能转化为电能
原电池是一种利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。
3．初识氢氧燃料电池
如图是一个简易的氢氧燃料电池的实验装置示意图。用图a装置电解获得氢气和氧气，再按图b所示连接装置进行实验。
(1)在图b所示装置中，氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行，其中氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上失去电子，氢气作为电池的负极反应物；氧气分子中的氧原子在右侧石墨电极上得到电子，氧气作为电池的正极反应物。稀硫酸中存在的自由移动的离子起到传导电荷的作用，导线起到传导电子的作用。
(2)物理学认为，在一个有电源的闭合回路中，产生电流的原因是电源给用电器提供了电势差。简易氢氧燃料电池能够给用电器提供电势差，是由于在两个石墨电极上有得失电子能力不同的物质——氢气和氧气；当形成闭合回路时，便会产生电流。
(3)工作原理
原电池的基本工作原理是，还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生氧化反应和还原反应，并通过能导电的物质形成闭合回路产生电流。其中，还原剂(如氢气)在负极上失去电子，是负极反应物；氧化剂(如氧气)在正极上得到电子，是正极反应物；电极材料(如石墨电极)通常是能够导电的固体。此外，还要有能传导电荷的电解质(如稀硫酸)作为离子导体；而导线则作为电子导体，起到传导电子形成闭合回路的作用。
4．简单原电池的构成要素
(1)一个反应：氧化还原反应；
(2)两个电极：相对活泼的金属做负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属做正极；
(3)两个导体：能提供自由移动的离子的电解质溶液作为离子导体；用电子导体(即导线)连接成闭合回路。
1．原电池的工作原理
工作过程中电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，与外电路构成闭合回路。
2．原电池正负极判断(从5个角度思考判断)
一般而言，原电池负极金属活泼性大于正极金属，但也有特例，如Mg?Al?NaOH(aq)原电池中，Mg做正极，Al做负极；Fe?Cu?浓HNO3原电池中，Fe做正极，Cu做负极。
1．判断正误
(1)所有的化学反应均能设计成原电池。( )
(2)原电池的负极金属一定比正极金属活泼。( )
(3)原电池的负极一定发生氧化反应。( )
(4)原电池工作时，电子通过电解质溶液由正极移向负极。( )
(5)原电池工作时，正极一定产生气体。( )
(6)原电池中化学能全部转变为电能。( )
(7)原电池的两极只能用金属材料。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)×
2．下列装置能构成原电池的是(连接两个电极的均是金属导线)( )
解析：选D。A中两极金属活泼性相同；B中无电解质溶液；C中没构成闭合回路。
3．已知空气?锌电池的电极反应为锌片：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；碳棒：O2＋H2O＋2e－===2OH－，据此判断，锌片是( )
A．正极并被还原 B．正极并被氧化
C．负极并被还原 D．负极并被氧化
解析：选D。由电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O可知，Zn失电子被氧化，发生氧化反应，做负极。
设计原电池
1．设计原电池的基本思路
以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例说明。
(1)将氧化还原反应分成两部分，负极反应为氧化反应：还原剂－ne－===氧化产物；正极反应为还原反应：氧化剂＋ne－===还原产物。
实例：负极反应为Zn－2e－===Zn2＋；正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。
(2)选择正负极材料和离子导体，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离子导体。通常，还原剂为负极材料，氧化剂为离子导体中某种阳离子，正极材料比负极材料的活动性弱或使用石墨做电极。
(3)画出原电池的装置简图。
2．锌铜原电池工作原理
实验装置
现象 锌片不断溶解，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转
结论 导线中有电流通过，化学能转化为电能
解释 锌失电子发生氧化反应形成Zn2＋进入溶液：Zn－2e－===Zn2＋(填电极反应式)，锌片上的电子沿导线流向铜片
溶液中的H＋从铜片上得电子发生还原反应生成H2逸出：2H＋＋2e－===H2↑(填电极反应式)
3.常见化学电池
(1)干电池：属于一次电池，如锌锰电池。
(2)充电电池：又称二次电池，如铅蓄电池、锂离子电池。
(3)燃料电池：能量转换效率高、能长时间提供电能。
原电池原理的其他应用
1．比较金属的活动性强弱
(1)原理：一般原电池中活动性较强的金属做负极，活动性较弱的金属做正极。
(2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上冒气泡，则活动性：A＞B。
2．加快化学反应
(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的微粒运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。
(2)应用：实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液，原因是Zn与置换出的Cu构成原电池，加快了反应的进行。
1．X、Y、Z、W四种金属片在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：
则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为( )
A．Z>Y>X>W B．Z>X>Y>W
C．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W
解析：选A。甲中Z为负极，活泼性：Z>Y；乙中X上有气泡生成，则X为正极，活泼性：Y>X；丙中根据电子的流向可知，Z为负极，活泼性：Z>W；丁中W上发生还原反应，则W为正极，活泼性：X>W；综上可知活泼性：Z＞Y＞X＞W。
2．下列叙述是某同学做完锌铜原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是( )
A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属
B．由铜、锌做电极与硫酸铜溶液构成的原电池中铜是负极
C．电子经外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被H＋得到而放出H2
D．锌铜原电池工作时，若13 g锌被溶解，电路中就有0.4 mol 电子通过
解析：选D。两种活动性不同的金属与电解质溶液能构成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，如锌和石墨电极也能跟电解质溶液构成原电池；在原电池中，电子由较活泼金属移向较不活泼的金属，因此活泼金属是负极；电子不能通过电解质溶液，应该是H＋在铜极上得到由锌沿导线转移过来的电子；锌铜原电池工作时，负极锌失电子，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，1 mol Zn失去2 mol电子，0.2 mol Zn(质量为13 g)被溶解，电路中有0.4 mol电子通过。
3．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应式：_____________________________________________________；
负极反应式：____________________________________________________。
解析：首先分析Fe3＋与Cu反应中的氧化剂、还原剂，然后依据原电池原理，再设计成原电池。依据反应：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，Cu失电子，应为原电池的负极，正极材料选用比铜不活泼的铂丝，或导电的非金属如石墨棒，电解质溶液选用FeCl3溶液。
答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋
课堂小结
化学电池→原电池
合格考训练
1．下列装置中有电流产生的是( )
解析：选C。A项中两电极材料相同，B项中没有构成闭合回路，D项中四氯化碳为非电解质。
2．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，以下叙述正确的是( )
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小
D．铜片上产生气泡的速率甲比乙慢
解析：选C。甲构成原电池，铜片表面有气泡产生，乙不能构成原电池，铜片表面无气泡产生，也不做正极。形成原电池会加快反应速率，故甲中产生气泡的速率较快；甲、乙两烧杯中H＋均参加反应，c(H＋)均减小。
3．如图为番茄电池，下列说法中正确的是( )
A．一段时间后，锌片质量会变小
B．铜片附近会出现蓝色
C．电子由铜片通过导线流向锌片
D．锌片是该电池的正极
解析：选A。番茄电池中锌片是负极，铜片是正极，负极锌片会失去电子而溶解，质量减小，A项正确、D项错误；铜片是正极，电子由负极锌片流向正极铜片，C项错误；铜片附近不会出现蓝色，B项错误。
4．一个化学电池的总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该化学电池的组成可能为( )
选项 A B C D
正极 Cu Cu Zn Fe
负极 Zn Zn Cu Zn
电解质溶液 H2SO4 CuCl2 ZnCl2 ZnCl2
解析：选B。电解质溶液中一定含有Cu2＋，只有B项正确。
5．有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置图及部分反应现象如下：
a极质量减小，b极质量增大 b极有气泡产生，c极无变化 d极溶解，c极有气泡产生 电流从a极流向d极
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
解析：选C。装置甲中，a极质量减小，b极质量增大，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序：a>b；装置乙中，b极有气泡产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序：b>c；装置丙中，d极溶解，c极有气泡产生，d极为负极，c极为正极，所以金属的活动性顺序：d>c；装置丁中，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序：d>a；故这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。
6.如图所示，在银锌原电池中，以硫酸铜为电解质溶液，锌为________极，该电极上发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为______________，锌片上观察到的现象为______________________；银为________极，电极上发生________反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式是______________________，银片上观察到的现象是__________________。
解析：在银、锌及CuSO4溶液形成的原电池中，由于活泼性Zn＞Ag，所以Zn做负极：Zn－2e－===Zn2＋，Zn片逐渐溶解；Ag做正极：Cu2＋＋2e－===Cu，析出的Cu沉积在Ag片上。
答案：负 氧化 Zn－2e－===Zn2＋ Zn片逐渐溶解 正 还原 Cu2＋＋2e－===Cu 银片上有红色物质析出
等级性测试
1.暖宝宝(如图所示)采用的是铁的“氧化放热”原理，使其发生原电池反应，铁粉在原电池中充当( )
A．负极 B．正极
C．阴极 D．阳极
解析：选A。铁被氧化，负极发生氧化反应，铁粉在原电池中充当负极，故A正确。
2.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是( )
A．铜极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
B．电子从锌片通过溶液流向铜片
C．装置中存在化学能→电能→光能的转化
D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
解析：选B。铜锌原电池中，Cu做正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以Cu上有气体生成，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故A正确；锌比铜活泼，形成原电池时，锌为负极，失去电子，电子沿外电路由锌流向铜，电子不能通过溶液，溶液中是离子做定向移动，故B错误；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，故C正确；金属性Cu比Zn、Fe弱，将锌片换成铁片后，Cu仍做正极，所以电路中的电流方向不变，故D正确。
3．某原电池反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。下列不能实现该反应原理的原电池是( )
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
解析：选D。由2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋和原电池的构成条件可知，原电池的电解质溶液为含Fe3＋的盐溶液，负极为Fe，正极为活动性比Fe弱的金属或能导电的非金属。
4．如图是Fe和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录的下列内容正确的是( )
①Fe为正极，Cu为负极
②H＋向负极移动
③电子是由Fe电极经外电路流向Cu电极
④Cu电极上有H2产生
⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为11.2 L
⑥负极的电极反应式为Fe－3e－===Fe3＋
A．①②③ B．③④
C．③④⑤ D．③④⑥
解析：选B。Fe为负极，Cu为正极，①错误；H＋向正极移动，②错误；电子由Fe电极经外电路流向Cu电极，③正确；Cu电极上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，④正确；由2H＋＋2e－===H2↑可知，若有1 mol电子流过导线，则产生氢气0.5 mol，但未注明条件，不能计算H2的体积，⑤错误；负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，⑥错误。
5．将铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即产生电流，称为甲烷燃料电池。下列有关说法中错误的是( )
A．CH4在负极上反应，O2在正极上反应
B．放电过程中电解质溶液的碱性减弱
C．此电池属于环境友好型电池
D．此电池中化学能100%转化为电能
解析：选D。A项，甲烷燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，所以CH4在负极上反应，O2得电子发生还原反应，所以O2在正极上反应，正确；B项，根据电池总反应CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O知，OH－参加反应，所以溶液中OH－浓度降低，溶液的碱性减弱，正确；C项，该电池放电时不产生对环境有污染的物质，所以属于环境友好型电池，正确；D项，此电池中化学能转化为电能和少量热能，错误。
6．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为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流方向为D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活泼性顺序是( )
A．A>C>D>B B．D>C>B>A
C．A>D>C>B D．C>A>B>D
解析：选A。①中，A为负极，B为正极，可知金属活泼性：A>B；②中，外电路电流方向为D→导线→C，则D是正极，C是负极，金属活泼性：C>D；③中，C极产生大量气泡，说明该极发生了还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，则C是正极，A是负极，金属活泼性：A>C；④中，D极发生氧化反应，则D是负极，B是正极，金属活泼性：D>B。综上所述可得几种金属的活泼性顺序为A>C>D>B。
7.如图所示，电流表的指针发生偏转，正极变粗，负极变细，符合这种情况的是( )
A．正极为Cu，负极为Zn，S为稀H2SO4
B．正极为Zn，负极为Cu，S为CuSO4溶液
C．正极为Ag，负极为Zn，S为AgNO3溶液
D．正极为Fe，负极为Cu，S为AgNO3溶液
解析：选C。原电池中，负极失去电子，根据题意负极变细，即金属单质失电子，负极应该是活泼金属，故B、D错误；又因为正极变粗，即该电池的总反应应该是金属与盐溶液之间的置换反应，故A错误，C正确。
8.有如图所示的装置，当电流表中显示产生持续电流时，下列说法正确的是( )
A．Cu是原电池的负极
B．Al是原电池的负极
C．电子由铝沿导线流向铜
D．铝片上的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
解析：选A。铜、铝、浓硝酸构成的原电池中，常温下，金属铝遇到浓硝酸会发生钝化，所以金属铜是负极，金属铝是正极，负极上发生金属失电子的氧化反应，正极上发生得电子的还原反应，A正确，B错误；电子从负极(铜)沿导线流向正极(铝)，C错误；铝是正极，该电极上金属不反应，而是硝酸中的硝酸根离子发生得电子的还原反应，D错误。
9．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装
置
现象 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)装置甲中负极的电极反应式是_________________________________
(生成二价阳离子)。
(2)装置乙中正极的电极反应式是___________________________________________。
(3)装置丙中溶液的酸性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是______________________________。
解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，装置甲中金属A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A＞B；装置乙中C的质量增加，即析出Cu，则C为正极、B为负极，活泼性B＞C；装置丙中A上有气体即H2产生，则A为正极、D为负极，活泼性D＞A，随着H＋的消耗，溶液的酸性减弱。
答案：(1)A－2e－===A2＋
(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)减弱 (4)D＞A＞B＞C
10．利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：
(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
(2)实验用品：电极(________、________)、稀硫酸、烧杯、________、耳机、电流计(填写所缺的实验用品)。
(3)实验装置如图。
(4)原电池设计及注意的问题
①按如图所示连接好实验仪器，这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”声音。其原因是在原电池中，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，电极反应式为__________________________；另一极接电流计的________极，电极上发生了________(填“氧化”或“还原”)反应。
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。
答案：(2)铁钉(或铁条) 铜钉(或铅笔芯) 导线
(4)①电能
②负 Fe－2e－===Fe2＋ 正 还原
11．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：
编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向
1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu
3 Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨
4 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg
5 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al
根据表中的实验现象回答下列问题：
(1)实验1、2中Al所做的电极(正极或负极)是否相同？________(填“是”或“否”)。
(2)对实验3完成下列填空：
①铝为________极，电极反应式为____________________________。
②石墨为________极，电极反应式为_____________________________________。
③电池总反应化学方程式：_____________________________________________。
(3)实验4中铝做负极还是正极？________，理由是___________________________
________________________________________________________________________。
写出铝电极的电极反应式：_________________________________________________。
(4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：__________________________
________________________________________________________________________。
(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中做正极或负极的因素：________________________________________________________________________。
解析：在原电池中，一般相对较活泼的金属材料做负极。在稀盐酸中的活泼性Mg>Al>Cu。由实验1和2可知，在题中原电池中电流计指针偏向正极。在实验3中电流计指针偏向石墨，由上述规律可知，Al是负极，石墨是正极，化学反应是Al失去电子被氧化为Al3＋，盐酸中的H＋得到电子被还原为H2。在NaOH溶液中，Al与NaOH能自发反应，而Mg不能，则Al是负极，Mg是正极。Al在浓硝酸中被钝化，Zn能与浓硝酸持续反应，Zn被氧化，Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流计指针偏向Al。
答案：(1)否
(2)①负 2Al－6e－===2Al3＋
②正 6H＋＋6e－===3H2↑
③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
(3)负极 Al能与NaOH溶液发生反应，而Mg不与NaOH溶液反应 Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
(4)在浓硝酸中，Al被钝化，Zn是原电池的负极
(5)①另一个电极材料的活泼性；②电解质溶液及其氧化性
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第1课时 化学反应的快慢
课程标准 核心素养
1.知道化学反应速率的表示方法。2.通过实验探究影响化学反应速率的因素。3.认识化学变化是有条件的，学习运用变量控制法研究化学反应。 1.变化观念与平衡思想 认识化学反应是有一定速率的，可以通过改变外界条件调控化学反应的快慢。2.科学探究与创新意识 初步形成实验探究化学反应规律的思路与方法，提高利用变量控制思想设计实施实验的能力。
化学反应速率
1．表示化学反应速率的注意事项
(1)对化学反应速率表达式的理解
(2)不论反应物还是生成物，其化学反应速率均取正值。
(3)在描述或计算某物质表示的化学反应速率大小时，必须注明其单位，否则无意义。
2．化学反应速率的计算
(1)定义式法：v＝＝。
(2)关系式法
对于反应：aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，满足如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d＝Δc(A)∶Δc(B)∶Δc(C)∶Δc(D)＝Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)。
即化学反应速率之比＝化学计量数之比＝物质的量浓度变化量之比＝物质的量变化量之比。
(3)三段式法
①计算模式
设a mol/L、b mol/L分别为A、B两物质的起始浓度，mx mol/L为反应物A的转化浓度，则：
mA(g)＋nB(g)===pC(g)＋qD(g)
a b 0 0
mx nx px qx
a－mx b－nx px qx
②计算步骤
―→―→
1．判断正误
(1)化学反应越快现象越明显。( )
(2)v(A)＝0.1 mol·L－1·s－1指1 s时c(A)＝0.1 mol·L－1。( )
(3)A(s)＋B(g)===C(g)中，v(A)∶v(B)∶v(C)＝1∶1∶1。( )
(4)根据化学反应速率的大小可以知道化学反应的快慢。( )
(5)对于反应H2＋Cl2===2HCl，化学反应速率可表示为v＝a mol·L－1·s－1。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2．对于反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，下列说法正确的是( )
A．用HCl和CaCl2表示的反应速率数值不同，但所表示的意义相同
B．不能用CaCO3的浓度变化来表示反应速率，但可用水来表示
C．用H2O和CO2表示的化学反应速率相同
D．用CaCl2浓度的减少量表示其反应速率
解析：选A。因为CaCO3是固体，H2O为纯液体，不能用其浓度的变化来表示化学反应速率，故B、C项错误；CaCl2为生成物，故应用其浓度的增加量表示其反应速率，故D项错误；在同一反应中，选用不同的物质表示反应速率，数值可能不同，但意义相同，故A项正确。
3．在N2＋3H22NH3的反应中，经过一段时间后，NH3的浓度增加了0.6 mol·L－1。在此时间内用H2表示的平均反应速率为0.45 mol·L－1·s－1，所经过的时间是( )
A．0.44 s B．1 s
C．1.33 s D．2 s
解析：选D。由化学反应速率之比等于化学计量数之比可知，v(NH3)＝0.45 mol·L－1·s－1×＝0.3 mol·L－1·s－1，NH3的浓度增加了0.6 mol·L－1，则所用的时间为0.6 mol·L－1÷0.3 mol·L－1·s－1＝2 s。
影响化学反应速率的因素
1．主要因素：化学反应速率的大小主要取决于物质本身的内在性质。
2．外界因素(其他条件相同时)
1．影响化学反应速率的主要因素
(1)规律：反应物本身的内在性质是化学反应速率的决定因素。反应物的化学性质越活泼，化学反应速率越快；反之，化学反应速率越慢。
(2)实例：相同条件下，表面积相同的镁片和铁片分别与同浓度的盐酸反应时，前者反应速率更快。
2．影响化学反应速率的五大外界因素
(1)浓度
反应物浓度越大， 反应速率越快；反应物浓度越小，反应速率越慢。
(2)温度
①升高温度，反应速率增大；降低温度，反应速率减小。
②温度对反应速率的影响规律，对于吸热反应、放热反应都适用，且不受反应物状态的限制。
(3)压强
①对于有气态物质参加的反应，增大压强，反应速率增大；减小压强，反应速率减小。
②由于压强改变反应速率是通过改变反应物或生成物的浓度来实现的，故若是参加反应的物质是固体、纯液体或溶液，由于压强的变化对它们的浓度几乎无影响，可以认为反应速率不变。
(4)催化剂
催化剂一般能增大化学反应速率。
(5)其他因素
固体物质的反应速率与其物质的量无关，而与其接触面积有关，颗粒越小，表面积越大，反应速率越快。
“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响
(1)恒容：充入“惰性气体”总压强增大―→物质浓度不变，反应速率不变。
(2)恒压：充入“惰性气体”体积增大物质浓度减小反应速率减小。
1．判断正误
(1)增加反应物的量，一定能加快反应速率。( )
(2)增大反应体系的压强，一定能加快反应速率。( )
(3)升高反应体系的温度，一定能加快反应速率。( )
(4)使用催化剂一般能加快反应速率。( )
(5)一个化学反应的快慢主要取决于反应温度。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2．实验室用锌与稀硫酸反应制取H2，欲使产生H2的速率加快，下列措施可行的是( )
A．加水稀释 B．加少量NaOH溶液
C．降低温度 D．锌片改为锌粒
解析：选D。A.加水稀释，溶液中c(H＋)减小，所以产生H2的速率减慢，错误；B.加少量NaOH溶液，会发生酸碱中和反应，使溶液中c(H＋)减小，所以产生H2的速率减慢，错误；C.降低温度，反应速率减慢，错误；D.锌片改为锌粒，固体与液体接触面积增大，反应速率加快，正确。
3．在恒容密闭容器中发生反应：3CO(g)＋Fe2O3(s)3CO2(g)＋2Fe(s)，下列说法正确的是( )
A．增加Fe2O3的量，反应速率增大
B．升高温度，反应速率不一定变化
C．再充入CO，反应速率增大
D．充入N2使压强增大，反应速率增大
解析：选C。Fe2O3为固体，增加固体的量，反应速率不变，A错误；温度对任何反应都有影响，B错误；充入CO后，c(CO)增大，反应速率增大，C正确；充入N2，虽然容器内压强增大，但并未引起c(CO)的变化，则反应速率不变，D错误。
课堂小结
化学反应速率
合格考训练
1．下列说法不正确的是( )
A．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度或生成物浓度的变化量来表示
B．用不同物质表示同一反应的平均速率时，其数值之比等于反应方程式中对应物质的化学计量数之比
C．化学反应速率的单位由时间单位和浓度单位共同决定
D．在反应过程中，反应物的浓度逐渐变小，所以用反应物表示的化学反应速率为负值
解析：选D。化学反应速率用单位时间内反应物浓度的减少量(绝对值)或生成物浓度的增加量来表示，都是正值，故D错误。
2．少量铁片与100 mL 0.01 mol/L的稀盐酸反应，为了加快反应速率且不改变H2的产量，可以使用如下方法中的( )
①加水 ②加KNO3溶液 ③滴入几滴浓盐酸
④加入少量铁粉 ⑤加NaCl溶液 ⑥滴入几滴硫酸铁溶液 ⑦升高温度(不考虑盐酸挥发) ⑧改用10 mL 0.1 mol/L 的盐酸
A．①⑥⑦ B．③⑤⑧
C．③⑦⑧ D．②③④⑥⑦⑧
解析：选C。①加水，降低了盐酸的浓度，故反应速率减慢；②在稀盐酸中加硝酸钾溶液相当于加入硝酸，不会生成氢气；③加浓盐酸，增大了盐酸的浓度，反应速率加快；④加入铁粉，铁与盐酸反应生成氢气的量增多；⑤加氯化钠溶液，相当于稀释盐酸，故反应速率减慢；⑥滴加硫酸铁溶液，铁与硫酸铁反应，使得与盐酸反应的铁减少，故减少了产生氢气的量，并且稀释了盐酸，反应速率减慢；⑦升高温度，反应速率加快；⑧改用浓度大的盐酸，反应速率加快，故符合题意的是③⑦⑧。
3．已知某条件下，合成氨反应的数据如下：
N2＋3H22NH3
起始浓度/(mol·L－1) 1.0 3.0 0.2
2 s末浓度/(mol·L－1) 0.6 1.8 1.0
4 s末浓度/(mol·L－1) 0.4 1.2 1.4
当用氨浓度的增加来表示该反应的速率时，下列说法中错误的是( )
A．2 s末氨的反应速率为0.4 mol·(L·s)－1
B．前2 s内氨的平均反应速率为0.4 mol·(L·s)－1
C．前4 s内氨的平均反应速率为0.3 mol·(L·s)－1
D．2～4 s内氨的平均反应速率为0.2 mol·(L·s)－1
解析：选A。化学反应速率指的是一段时间内的平均速率，而不是瞬时速率，A项错误。
4．已知反应：A＋3B===2C＋D，在某一段时间内以A的浓度变化量表示的化学反应速率为1 mol/(L·min)，则此段时间内以C的浓度变化量表示的化学反应速率为( )
A．0.5 mol/(L·min) B．1 mol/(L·min)
C．2 mol/(L·min) D．3 mol/(L·min)
解析：选C。根据同一反应中化学反应速率之比等于各物质的化学计量数之比，即v(A)∶v(C)＝1∶2，又v(A)＝1 mol/(L·min)，则v(C)＝2 mol/(L·min)。
5．反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一个容积可变的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A．增加少量的C(s)
B．将容器的体积缩小为原来的一半
C．保持容器体积不变，充入H2使体系压强增大
D．保持压强不变，充入N2使容器体积增大
解析：选A。碳为固体，改变其用量，对反应速率几乎无影响，A项正确；将容器的体积缩小为原来的一半，体系压强增大，则反应速率加快，B项错误；保持容器体积不变，充入氢气使体系压强增大，氢气浓度增大，则反应速率加快，C项错误；保持压强不变，充入N2使容器体积增大，则各气体的浓度减小，反应速率减慢，D项错误。
6．反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同情况下的反应速率分别为
①v(A)＝0.15 mol·L－1·s－1
②v(B)＝0.6 mol·L－1·s－1
③v(C)＝0.4 mol·L－1·s－1
④v(D)＝0.45 mol·L－1·s－1
该反应进行的快慢顺序为( )
A．④>②＝③>① B．④>②>③>①
C．①>②＝③>④ D．①>②>③>④
解析：选A。将各项换算成用A表示的反应速率分别为①0.15 mol·L－1·s－1；②0.2 mol·L－1·s－1；③0.2 mol·L－1·s－1；④0.225 mol·L－1·s－1；故④>②＝③>①。
等级性测试
1．下列说法不正确的是( )
A．化学反应速率通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度变化量来表示
B．化学反应速率是衡量化学反应快慢的物理量
C．用不同物质的浓度变化量表示同一段时间内、同一反应的速率时，其数值之比等于化学方程式中对应物质的化学计量数之比
D．若某化学反应的反应速率为0.5 mol·L－1·s－1，就是指在1 s内反应物和生成物的浓度变化量都为0.5 mol·L－1
解析：选D。给定化学反应的反应速率是用其中的某种物质来表示的，故给定的速率只能说明该时间段内这种物质浓度的变化量，至于其他物质浓度的改变量需要通过反应的化学计量数来确定，D项错误。
2．在铝与稀硫酸的反应中，已知10 s末稀硫酸的浓度减少了0.6 mol/L，则10 s内生成硫酸铝的平均反应速率是( )
A．0.18 mol/(L·min) B．1.8 mol/(L·min)
C．1.2 mol/(L·min) D．0.02 mol/(L·min)
解析：选C。10 s末稀硫酸的浓度减少了0.6 mol/L，所以v(H2SO4)＝＝0.06 mol/(L·s)＝3.6 mol/(L·min)，铝与稀硫酸发生反应2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑，由于化学反应速率之比等于化学计量数之比，所以v[Al2(SO4)3]＝v(H2SO4)＝×3.6 mol/(L·min)＝1.2 mol/(L·min)。
3．NO和CO都是汽车尾气里的有害物质，它们能缓慢反应生成N2和CO2，对此反应下列叙述正确的是( )
A．使用催化剂不改变反应速率
B．降低压强能加快反应速率
C．升高温度能加快反应速率
D．改变压强对反应速率无影响
解析：选C。使用催化剂可以改变反应速率，A项错；降低压强，反应速率减小，B项错；改变压强可以改变此反应的反应速率，D项错。
4．可逆反应4A(s)＋3B(g)??4C(g)＋D(g)，经2 min后B的浓度减少0.6 mol·L－1，对此反应速率的正确表示是( )
A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
B．分别用B、C、D表示反应的速率，其比值是3∶4∶1
C．在2 min末时的反应速率，用反应物B来表示是0.3 mol·L－1·min－1
D．在这2 min内用A和C表示的反应速率的值是相同的
解析：选B。A物质为固体，不能用来表示反应速率，A、D错误；用B、C、D表示反应的速率与其化学计量数成正比，其比值是3∶4∶1，B正确；0.3 mol·L－1·min－1是2 min内的平均速率，不是2 min末的瞬时速率，C错误。
5．为了说明影响化学反应快慢的因素，甲、乙、丙、丁四位同学分别设计了如下四个实验，其中不正确的是( )
A．将大小、形状相同的镁条和铝条与相同浓度的盐酸反应时，两者速率一样大
B．在相同条件下，等质量的大理石块和大理石粉与相同浓度的盐酸反应，大理石粉反应快
C．将浓硝酸分别放在冷暗处和强光照射下，会发现光照可以加快浓硝酸的分解
D．向两支试管中分别加入等体积等浓度的H2O2溶液，其中一支试管中再加入少量二氧化锰，同时加热两支试管，产生氧气的快慢不同
解析：选A。影响化学反应速率的因素有很多，外界条件除浓度、压强、温度、催化剂等因素外还有光、固体颗粒大小、超声波等，而A项中的镁和铝是由于其活泼性不同，决定了反应的速率不同。
6．某学生用优质大理石与稀盐酸反应制取CO2，实验结果如图所示，对于图中曲线的叙述正确的是( )
A．AB段表示反应速率最慢
B．BC段表示反应速率最快，在该时间段内收集到的气体最多
C．OC段表示随时间增加，反应速率逐渐增大
D．OC段表示反应产物中气体体积随时间的变化关系
解析：选D。根据斜率可知，化学反应速率最慢的是BC段，故A错误；AB段反应速率最快，在该时间段内收集到的气体最多，故B错误；OB段表示随时间增加，反应速率逐渐增大，BC段反应速率减慢，故C错误；根据图像的横坐标和纵坐标表示的意义可知D正确。
7．某温度下，浓度都是1 mol·L－1的两种气体X2和Y2，在密闭容器中反应生成气体Z，经过t min后，测得物质的浓度分别为c(X2)＝0.4 mol·L－1，c(Y2)＝0.8 mol·L－1，c(Z)＝0.4 mol·L－1，则该反应的化学方程式可表示为( )
A．X2＋2Y2===2XY2 B．2X2＋Y2===2X2Y
C．3X2＋Y2===2X3Y D．X2＋3Y2===2XY3
解析：选C。由题意知此时间段内X2和Y2的浓度分别减少了0.6 mol·L－1、0.2 mol·L－1，而Z的浓度增加了0.4 mol·L－1，因此根据浓度变化量之比等于相应的化学计量数之比可知，该反应的化学方程式可表示为3X2＋Y2===2Z，根据原子守恒可知Z的化学式为X3Y或YX3。
8．将N2、H2的混合气体分别充入甲、乙、丙三个容器后，测得化学反应速率分别为甲：v(H2)＝3 mol/(L·min)；乙：v(N2)＝2 mol/(L·min)；丙：v(NH3)＝1 mol/(L·s)。则三个容器中合成氨的反应速率由大到小的顺序为( )
A．v(甲)>v(乙)>v(丙) B．v(乙)>v(丙)>v(甲)
C．v(丙)>v(乙)>v(甲) D．v(乙)>v(甲)>v(丙)
解析：选C。N2、H2合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，三个容器中合成氨的反应速率均转化为用N2表示的反应速率为甲：v(N2)＝v(H2)＝1 mol/(L·min)；乙：v(N2)＝2 mol/(L·min)；丙：v(N2)＝v(NH3)＝0.5 mol/(L·s)＝30 mol/(L·min)，即v(丙)>v(乙)>v(甲)。
9．向体积为2 L的密闭容器中加入2 mol SO2和1 mol O2，进行反应：2SO2＋O22SO3，反应2 min后，测得O2的物质的量为0.8 mol。
(1)2 min内，SO2的物质的量减少了__________，SO3的物质的量增加了__________。
(2)若用O2的浓度变化来表示该反应的反应速率，则v(O2)＝__________。
解析： 2SO2 ＋ O22SO3
n(初)/mol 2 1 0
Δn/mol 0.4 0.2 0.4
n(2 min)/mol 1.6 0.8 0.4
(1)由上述三段式可知Δn(SO3)＝Δn(SO2)＝0.4 mol。
(2)v(O2)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
答案：(1)0.4 mol 0.4 mol
(2)0.05 mol·L－1·min－1
10．某课外兴趣小组在探究铝与盐酸反应速率的影响因素时，绘制了产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系如图所示：
(1)试判断OE、EF、FG段所收集的气体体积，并写出0～3 min，3～5 min，5～10 min内用H2表示的该反应的反应速率(单位：mL·min－1)。
OE：____________________；EF：___________________________________________；
FG：____________________。
(2)解释上述三段时间内产生氢气的速率不同的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)5 mL，1.67 mL·min－1 35 mL，17.5 mL·min－1 10 mL，2 mL·min－1 (2)OE段温度较低，所以此时生成氢气的反应速率最小；EF段反应速率最大，是因为铝与盐酸的反应是放热反应，反应一段时间后，体系温度升高，反应速率增大；随着反应的进行，溶液中氢离子的浓度逐渐降低，所以FG段反应速率减小
11．(1)某课外兴趣小组对H2O2的分解速率进行实验探究。下表是该小组研究影响过氧化氢(H2O2)分解速率的因素时采集的一组数据。表中数据为在不同条件下用10 mL H2O2制取150 mL O2所需的时间。
浓度时间/s 反应条件 30%H2O2 15%H2O2 10%H2O2 5%H2O2
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
MnO2做催化剂、加热 10 25 60 120
①上述实验结果体现了__________、__________、__________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任选一个，说明该因素对化学反应速率的影响：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某温度时，在一个2 L的密闭容器中，M、N、W三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：
①该反应的化学方程式为___________________________________________；
②从开始至4 min，N的平均反应速率为____________。
解析：(1)①根据表格分析可知，实验结果体现了浓度、温度、催化剂等因素对过氧化氢分解速率的影响。
②在其他条件不变时，温度升高，化学反应速率加快；在其他条件不变时，反应物浓度增大，化学反应速率加快；在其他条件不变时，使用催化剂比不使用催化剂反应速率大大加快。
(2)①在4 min时，M、N的物质的量都减小0.4 mol，W的物质的量增加0.8 mol，则M、N是反应物，W是生成物；由于物质改变的物质的量之比等于化学计量数之比，故该反应的化学方程式是M＋N===2W。
②从开始至4 min，N的平均反应速率v(N)＝＝0.05 mol/(L·min)。
答案：(1)①浓度 温度 催化剂
②温度升高，化学反应速率加快(或反应物浓度增大，化学反应速率加快或使用合适的催化剂，化学反应速率加快)
(2)①M＋N===2W ②0.05 mol/(L·min)
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第2课时 化学反应的限度
课程标准 核心素养
1.了解可逆反应的含义。2．知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。3．能描述化学平衡状态，判断化学反应是否达到平衡。知道外界条件能影响化学平衡状态。 1.变化观念与平衡思想 认识化学反应是有一定限度的，可通过改变外界条件调控化学反应的限度。2．科学探究与创新意识 依据探究目的设计实验方案，探究影响化学反应限度的因素。
可逆反应和化学平衡
1．可逆反应
(1)概念：在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的化学反应。
(2)特征
①相同条件下，同时向正、逆两个方向进行。
②对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化成产物，反应只能进行到一定的程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。
③在可逆反应的化学方程式中，用“??”代替“===”。如N2＋3H22NH3，其中氮气与氢气生成氨的反应称为正反应，氨分解为氮气和氢气的反应称为逆反应。
2．化学平衡状态的建立
(1)以反应2SO2＋O22SO3为例，在一定温度下，将0.02 mol SO2和0.01 mol O2通入1 L密闭容器中，依据反应进行阶段填空。
(2)在一定条件下的可逆反应中，正反应速率和逆反应速率随时间的变化如图所示。
3．化学平衡状态
(1)概念：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。
(2)特征
可逆反应 ＝ 动态 不变 ≠ 化学平衡的移动
化学平衡状态的判断
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分数一定 平衡
各物质的质量或各物质的质量分数一定 平衡
各气体的体积或气体体积分数一定 平衡
总体积、总压强、总物质的量一定 不一定 平衡
续 表
反应 mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)
正、逆反应速率的关系 在单位时间内消耗了m mol A的同时生成了m mol A 平衡
在单位时间内消耗了n mol B的同时消耗了p mol C 平衡
v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q 不一定 平衡
在单位时间内生成了n mol B的同时消耗了q mol D 不一定 平衡
压强 m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他条件不变) 平衡
m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件不变) 不一定 平衡
混合气体的平均相对分子质量(Mr) 当m＋n≠p＋q时，Mr一定 平衡
当m＋n＝p＋q时，Mr一定 不一定 平衡
温度 任何化学反应都伴随着能量的变化，当体系温度一定时(其他条件不变) 平衡
体系的密度(ρ) 密度一定 不一定 平衡
其他 若体系颜色不再变化等 平衡
判断化学平衡的关键是分析反应过程中的可变量和恒量：
(1)当反应过程中可变量不变时，则可逆反应达到化学平衡状态。
(2)恒量在反应过程中始终不变，不能作为判断化学平衡状态的标志。
1．判断正误
(1)NH3＋HCl===NH4Cl和NH4ClHCl↑＋NH3↑为可逆反应。( )
(2)可逆反应达到最大限度状态也是反应停止状态。( )
(3)可以通过改变温度控制可逆反应的反应限度。( )
(4)可以通过延长时间增大可逆反应的反应限度。( )
(5)2SO2＋O22SO3反应中，v(SO2)∶v(O2)＝2∶1 时，反应达到平衡状态。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．在容器中充入SO2和只由18O组成的氧气(18O2)。在一定条件下达到平衡时，下列关于18O的说法正确的是( )
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于SO2和SO3中
D．SO3、SO2和O2中都有可能存在
解析：选D。可逆反应的特征是在同一条件下，正、逆反应同时进行，故18O在反应物和生成物分子中均可能存在。
3．下列对于可逆反应2M(g)＋N(g)??2P(g)达到平衡时的说法正确的是( )
A．M、N全部变成了P
B．反应已经停止
C．反应混合物中各组分的浓度不再改变
D．反应混合物中c(M)∶c(N)∶c(P)一定等于2∶1∶2
解析：选C。可逆反应的转化率达不到100%，即M、N不可能全部变成P，A错误；平衡时正、逆反应速率相等，但不为0，即反应没有停止，B错误；平衡时反应混合物中各组分的浓度不再改变，C正确；平衡时反应混合物中 c(M)∶c(N)∶c(P)不一定等于2∶1∶2，D错误。
化学平衡移动与影响因素
1．实验探究温度对化学平衡的影响
(1)实验原理：二氧化氮(NO2)通常为红棕色气体，四氧化二氮(N2O4)通常为无色气体。在常温常压下，二氧化氮就能转化为四氧化二氮，且反应是可逆的，正反应为放热反应。反应的化学方程式为2NO2(g)??N2O4(g)。
(2)实验过程与实验现象：将封装有二氧化氮和四氧化二氮混合气体的装置两端的球形容器分别浸入冷水和热水中，观察到的现象分别是浸入冷水中的容器里的气体混合物颜色变浅，浸入热水中的容器里的气体混合物颜色变深。
(3)现象分析：其他条件一定，降低温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度减小，四氧化二氮的浓度增大；升高温度后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到新的平衡状态，导致二氧化氮的浓度增大，四氧化二氮的浓度减小。
(4)实验结论
①温度改变，会使可逆反应2NO2(g)??N2O4(g)的化学平衡被破坏，且被破坏后的可逆反应在新的条件下建立起新的化学平衡。
②升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。
2．化学平衡移动
(1)概念：已达化学平衡的可逆反应中，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化学平衡的过程。
(2)影响因素：温度、浓度、压强等。
1．化学平衡移动的理解
(1)化学平衡移动过程可表示为
(2)化学平衡移动的本质是不同程度地改变了v正和v逆，只有条件改变后v正≠v逆，平衡才发生移动。
2．浓度和压强对化学平衡的影响
(1)其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。
(2)其他条件不变时，增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。
(3)对于有气体参与的可逆反应：
(4)对于反应前后气体分子数不变的反应[如H2(g)＋I2(g)??2HI(g)]，改变压强，化学平衡不发生移动。
3．化学平衡的相关计算——三段式法
(1)建立解题模式的方法：①写出有关反应的化学方程式。②找出各物质的起始量、变化量、平衡量。③根据已知条件列方程计算。
例如： mA(g)＋nB(g)??pC(g) ＋ qD(g)
起始量/mol a b c d
变化量/mol x(耗) (耗) (增) (增)
平衡量/mol a－x b－ c＋ d＋
(2)对于反应物：转化浓度＝起始浓度－平衡浓度；对于生成物：转化浓度＝平衡浓度－起始浓度。三个量中，只有转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比，起始浓度和平衡浓度则是任意的。
(3)转化率的计算：A的转化率＝×100%；“量”指物质的量、浓度、体积、质量等。
1．判断正误
(1)升高温度，平衡向逆反应方向移动。( )
(2)对于平衡：2NO2??N2O4，改变条件使平衡发生移动，气体颜色一定加深。( )
(3)对于化学平衡，改变条件使v正和v逆同时改变，平衡一定发生移动。( )
(4)降低温度一定引起化学平衡移动。( )
(5)引起化学平衡移动的根本原因是v正、v逆不同程度地改变。( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2．对于密闭容器中的反应2NO2(g)??N2O4(g)，正反应为放热反应，若升高温度，则下列说法错误的是( )
A．气体的平均相对分子质量减小
B．混合物的颜色加深
C．NO2的转化率减小
D．NO2的体积分数减小
解析：选D。正反应为放热反应，升高温度，化学平衡向逆反应方向移动，体系中NO2的浓度增大，即NO2的含量增大，NO2的转化率减小，混合物的颜色加深。由于化学平衡向逆反应方向移动，则体系中气体的总物质的量增大，而气体的总质量不变，根据M＝可知，气体的平均相对分子质量减小。
3．如图所示，烧瓶A、B中装有相同浓度的NO2和N2O4的混合气体，中间用止水夹K夹紧，烧杯甲中盛放100 mL 6 mol·L－1盐酸，烧杯乙中盛放100 mL冷水，两烧杯液体温度相同。
(1)写出烧瓶中存在反应的化学方程式：____________________________，实验前两烧瓶中气体均呈___________________________________色。
(2)现向烧杯甲的溶液中放入25 g NaOH固体，同时向烧杯乙中放入25 g NH4NO3固体，搅拌使之溶解。某同学又用温度计测量两烧杯中液体的温度，发现烧杯甲中温度______(填“升高”或“降低”，下同)，烧杯乙中温度_____________________________________，
原因是___________________________________________。
同时发现烧瓶A中气体颜色变深，烧瓶B中气体颜色变浅。
(3)由此，该小组同学得出的结论是_______________________________________。
解析：(1)NO2和N2O4两种气体存在以下平衡：2NO2(红棕色)??N2O4(无色)，实验前两烧瓶中气体均呈红棕色。
(2)NaOH固体与盐酸反应为放热反应，使溶液温度升高。NH4NO3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低。
(3)通过对比烧瓶A、B中气体颜色的变化可知温度对化学平衡的影响。
答案：(1)2NO2??N2O4 红棕
(2)升高 降低 烧杯甲中NaOH固体与盐酸发生的中和反应为放热反应，使溶液温度升高；烧杯乙中NH4NO3固体溶于水吸收热量，使溶液温度降低
(3)温度升高，气体颜色变深，说明平衡2NO2??N2O4向生成NO2的方向移动；温度降低，气体颜色变浅，说明平衡2NO2??N2O4向生成N2O4的方向移动
课堂小结
化学反应的限度
合格考训练
1．下列反应不属于可逆反应的是( )
A．二氧化硫溶于水
B．氨溶于水
C．工业合成氨
D．水电解生成H2和O2与H2在O2中燃烧生成H2O
解析：选D。在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应称为可逆反应，因此选项A、B、C都是可逆反应。D项中氢气与氧气反应需要点燃，水分解需要通电，反应条件不同，不是可逆反应。
2．已知一定温度下，N2和H2反应生成2 mol NH3时放出的热量为92.0 kJ，将此温度下的1 mol N2和3 mol H2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量( )
A．一定大于92.0 kJ B．一定等于92.0 kJ
C．一定小于92.0 kJ D．不能确定
解析：选C。合成氨反应为可逆反应：N2＋3H22NH3，1 mol N2和3 mol H2不能完全转化为2 mol NH3，故反应放出热量小于92.0 kJ。
3．假设某化学反应的微观过程如图所示，观察分析，符合图中变化的化学反应为( )
A．A2＋3B2??2AB3
B．2AB2＋B2===2AB3
C．2A2B＋5B2??4AB3
D．2AB2＋B2??2AB3
解析：选D。由题图可知反应物用AB2、B2表示，生成物用AB3表示，反应后反应物与生成物共存，说明该反应不能进行到底，为可逆反应，结合反应前后原子守恒可知，该反应的化学方程式为2AB2＋B2??2AB3。
4．对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。其中处于化学平衡状态的是( )
A．a点 B．b点
C．c点 D．d点
解析：选D。各组分的物质的量保持不变时，可逆反应达到化学平衡状态。
5．在温度和容积不变的条件下能表明反应3Fe(s)＋4H2O(g)??Fe3O4(s)＋4H2(g)达到平衡状态的是( )
A．容器内压强不再变化
B．Fe3O4的物质的量不变
C．v(H2O)＝v(H2)
D．反应不再进行
解析：选B。反应前后气体的总物质的量不发生变化，容器中压强始终不变，不能说明反应达到平衡状态，故A错误；Fe3O4的物质的量不变，各组分浓度不变，达到平衡状态，故B正确；v(H2O)＝v(H2)不能判断正、逆反应速率是否相等，不能说明反应达到平衡状态，故C错误；反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等但不等于0，故D错误。
6．在2 L密闭容器中，800 ℃时，反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表所示。
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)上图中，A点处v(正)________(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。
(2)上图中表示NO2变化的曲线是________。用O2表示0～2 s内该反应的平均速率v＝________。
(3)下列能说明该反应已经达到平衡状态的是________(填字母，下同)。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内气体的密度保持不变
(4)下列能使该反应的反应速率加快的是________。
a．及时分离出NO2气体
b．适当升高温度
c．增大O2的浓度
d．选择高效的催化剂
解析：(1)由题图可知A点后n(NO)呈减小状态，则反应2NO(g)＋O2(g)??2NO2(g)正向进行，v(正)>v(逆)。
(2)该反应正向进行，则c(NO)由逐渐减小到保持不变。表中表明，反应从开始到平衡，n(NO)减小 0.020 mol－0.007 mol＝0.013 mol，则n(NO2)增加 0.013 mol。该反应容器的容积为2 L，则平衡时c(NO2)为0.006 5 mol·L－1，则表示NO2变化的曲线是b。表中表明，在0～2 s内Δn(NO)＝0.020 mol－0.008 mol＝0.012 mol，则Δn(O2)＝0.006 mol，容器容积为2 L，则Δc(O2)＝0.003 mol·L－1，反应时间为 2 s，根据v＝，可得v(O2)＝1.5×10－3 mol·L－1·s－1。
(3)化学平衡状态中正、逆反应速率相等，则v正(NO2)＝2v逆(O2)，v(NO2)＝2v(O2)不能说明反应已经达到平衡状态，而v逆(NO)＝2v正(O2)能说明反应已经达到平衡状态。该反应为反应前后气体分子数减小的反应，容器内压强保持不变，说明反应已经到达平衡状态。气体质量守恒，容器容积不变，则容器内气体的密度始终不变，不能说明反应已经达到平衡状态。
(4)其他条件一定，升高温度或增大浓度或使用催化剂，都能使化学反应速率加快。
答案：(1)大于 (2)b 1.5×10－3 mol·L－1·s－1
(3)bc (4)bcd
等级性测试
1．以下对可逆反应的叙述中，不正确的是( )
A．任何可逆反应都有一定的限度
B．氢气和氧气点燃生成水和电解水这两个反应不是可逆反应
C．可逆反应达到最大限度时至少有一种反应物反应完全
D．可逆反应达到限度时，正、逆反应速率相等
解析：选C。可逆反应是在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应，此类反应无法进行完全，都有一定的限度，故C项错误。
2．一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行反应A(s)＋2B(g)??C(g)＋D(g)，当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是( )
①混合气体的密度 ②容器内气体的压强 ③混合气体的总物质的量 ④B的物质的量浓度
A．①④ B．②③
C．②③④ D．④
解析：选A。因为A为固体，反应前后气体的体积不变，容器内气体的压强和混合气体的总物质的量始终不变，而气体的质量却在变化，当气体质量不变时即达到平衡状态，而ρ＝，所以ρ不变可作为反应达到平衡状态的标志。
3．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降低
B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率
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
解析：选A。升高温度、使用催化剂都会使化学反应速率加快，既包括正反应速率也包括逆反应速率，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，C、D选项正确。
4．如图所示是可逆反应2HI(g)??H2(g)＋I2(g)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．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化
B．t2～t3，反应不再发生
C．t2～t3，各物质的浓度之比一定等于2∶1∶1
D．若向容器中加入2 mol HI，则最终可生成1 mol H2和1 mol I2
解析：选A。由图像可知，t2时反应达到平衡状态，各组分的浓度保持不变，A项正确；但平衡后，反应仍在进行，只不过此时正、逆反应速率相等，各物质浓度不再发生变化，B项错；达到平衡后，各组分的浓度并没有确定的比值关系，C项错；因该反应是可逆反应，加入2 mol HI时，最终生成H2和I2的物质的量一定小于1 mol，D项错。
5．反应：2SO2＋O2??2SO3在一定条件下的密闭容器中进行。已知反应的某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当达到平衡时，可能存在的数据为( )
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0.25 mol·L－1
D．SO3为0.4 mol·L－1
解析：选B。由题目中的数据可知，达到平衡时，SO3不可能全部变为SO2与O2，即SO2达不到0.4 mol·L－1，O2也达不到0.2 mol·L－1，A错误；达到平衡时，SO2与SO3不可能都增多，C错误；达到平衡时，SO2与O2也不能全部转化为SO3，即SO3达不到0.4 mol·L－1，D错误。
6．在下列说法中，可以说明恒容密闭容器中的反应：P(g)＋Q(g)??R(g)＋S(g)已达平衡状态的是( )
A．反应容器内压强不随时间变化
B．P和S的生成速率相等
C．容器内P、Q、R、S四者物质的量浓度之比为1∶1∶1∶1
D．反应容器内气体的总物质的量不随时间变化
解析：选B。该反应前后气体的化学计量数相等，容器内压强始终不变，A错误；P的生成速率等于S的消耗速率，若P和S的生成速率相等，则正、逆反应速率相等，B正确；反应容器内P、Q、R、S四者物质的量浓度之比为1∶1∶1∶1，但不一定不变，所以不一定达到平衡状态，C错误；该反应前后气体的化学计量数相等，气体的总物质的量始终不变，D错误。
7．下列各关系式中能说明反应N2＋3H22NH3已达平衡状态的是( )
A．3v正(N2)＝v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)
解析：选C。A项中都是正反应速率，不能确定是否达到平衡状态；B项中v正(N2)≠v逆(N2)，不是平衡状态；C项中v正(H2)＝v逆(H2)，处于平衡状态；D项中v正(N2)≠v逆(N2)，不是平衡状态。
8．一定条件下，可逆反应2A(g)??B(g)＋3C(g)在下列四种状态中，反应处于平衡状态的是( )
选项 正反应速率 逆反应速率
A v(A)＝2 mol·L－1·min－1 v(B)＝2 mol·L－1·min－1
B v(A)＝2 mol·L－1·min－1 v(C)＝2 mol·L－1·min－1
C v(A)＝1 mol·L－1·min－1 v(B)＝2 mol·L－1·min－1
D v(A)＝1 mol·L－1·min－1 v(C)＝1.5 mol·L－1·min－1
解析：选D。将逆反应速率根据化学方程式统一折算成用A表示的速率，即逆反应速率表示A的生成速率，正反应速率表示A的消耗速率，二者相等，则说明反应达到了平衡状态。
9．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，使反应SO2(g)＋NO2(g)??SO3(g)＋NO(g)在一定条件下达到平衡，正反应速率随时间变化的曲线如图所示。
下列由图可得出的结论正确的是( )
A．反应在c点达到平衡状态
B．反应物浓度：a点小于b点
C．反应物的总能量低于生成物的总能量
D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：a～b段小于b～c段
解析：选D。化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡状态，A错误；a到b时正反应速率增大，反应物浓度随时间变化不断减小，B错误；随着反应的进行，反应物浓度减小，但正反应速率增大，说明体系温度升高，正反应是放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，C错误；因为正反应速率：a～b段小于b～c段，Δt1＝Δt2，故SO2的转化率：a～b段小于b～c段，D正确。
10．在溶液中，反应A＋2B??C分别在三种不同实验条件下进行，它们的起始浓度均为c(A)＝0.100 mol·L－1、c(B)＝0.200 mol·L－1及c(C)＝0 mol·L－1。反应物A的浓度随时间的变化如下图所示。
请回答下列问题：
(1)与①比较，②和③分别仅改变一种反应条件。所改变的条件和判断的理由是：
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________。
(2)实验②平衡时B的转化率为________；实验③平衡时C的浓度为________。
(3)该反应进行到4.0 min时的平均反应速率：
实验②：vB＝________； 实验③：vC＝________。
解析：(1)②与①相比，平衡时反应物A的浓度不变，但达到平衡所用的时间缩短，说明化学平衡没有发生移动，只是反应速率加快了，由于该反应是在溶液中进行的，改变压强不会影响化学反应速率，改变温度会改变化学反应速率和使化学平衡移动，所以反应②应为使用了催化剂。③与①相比，达到平衡时间缩短，A的平衡浓度减小，说明化学平衡向正反应方向移动，故改变的反应条件为升高温度，该反应的正反应是吸热反应。
(2)对于实验② A ＋ 2B?? C
初始浓度/(mol·L－1) 0.100 0.200 0
变化浓度/(mol·L－1) 0.040 0.080 0.040
平衡浓度/(mol·L－1) 0.060 0.120 0.040
故平衡时B的转化率为×100%＝40%；
对于实验③ A ＋ 2B??C
初始浓度/(mol·L－1) 0.100 0.200 0
变化浓度/(mol·L－1) 0.060 0.120 0.060
平衡浓度/(mol·L－1) 0.040 0.080 0.060
故达到平衡时C的浓度为0.060 mol·L－1。
(3)该反应进行到4.0 min时，实验②中，A的浓度为0.072 mol·L－1，减少了0.028 mol·L－1，则参加反应的B的浓度为0.056 mol·L－1，故vB＝＝0.014 mol·L－1·min－1；实验③中，A的浓度为0.064 mol·L－1，减少了0.036 mol·L－1，生成的C的浓度为0.036 mol·L－1，故vC＝＝0.009 mol·L－1·min－1。
答案：(1)加催化剂；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度未变 升高温度；达到平衡的时间缩短，平衡时A的浓度减小 (2)40% 0.060 mol·L－1
(3)0.014 mol·L－1·min－1 0.009 mol·L－1·min－1
11．Ⅰ.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。
(1)从反应开始到10 s时，用Z表示的反应速率为__________。
(2)该反应的化学方程式为_____________________________________。
Ⅱ.在恒温恒容的密闭容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比。
(1)一定能证明2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)达到平衡状态的是__________(填序号，下同)。
(2)一定能证明I2(g)＋H2(g)??2HI(g)达到平衡状态的是__________。
解析：Ⅰ.(1)从反应开始到10 s时，Z的物质的量增加了1.58 mol，则用Z表示的反应速率为＝0.079 mol·L－1·s－1。
(2)根据图像可知，X和Y的物质的量减小，是反应物，平衡时变化量分别是1.20 mol－0.41 mol＝0.79 mol、1.00 mol－0.21 mol＝0.79 mol；Z的物质的量增加了1.58 mol，Z是生成物。根据物质的量的变化量之比等于相应的化学计量数之比可知，该反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)??2Z(g)。
Ⅱ.混合气体的密度是混合气体的总质量与容器容积的比值；混合气体的平均相对分子质量是混合气体的总质量与总物质的量的比值；混合气体颜色的深浅与有色气体的浓度有关；在任何时刻各反应物或生成物的反应速率之比等于化学计量数之比。
(1)反应2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)是反应前后气体体积减小的可逆反应，因此混合气体的压强、混合气体的总物质的量和混合气体的平均相对分子质量不变均可以说明反应达到平衡状态。
(2)反应I2(g)＋H2(g)??2HI(g)是反应前后气体体积不变的可逆反应，由于碘是有色气体，则混合气体的颜色不变可以说明反应达到平衡状态。
答案：Ⅰ.(1)0.079 mol·L－1·s－1
(2)X(g)＋Y(g)??2Z(g)
Ⅱ.(1)①③④ (2)⑤
12．在2 L密闭容器中进行反应：mX(g)＋nY(g)??pZ(g)＋qQ(g)，式中m、n、p、q为化学计量数。在0～3 min内，各物质的物质的量的变化如下表所示：
物质 X Y Z Q
起始/mol 0.7 1.0
2 min末/mol 0.8 2.7 0.8 2.7
3 min末/mol 0.8
已知：2 min内v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，v(Z)∶v(Y)＝1∶2。
请回答下列问题：
(1)2 min内Z的反应速率v(Z)＝__________。
(2)起始时n(Y)＝__________、n(Q)＝__________。
(3)化学方程式中m＝____________、n＝____________、p＝__________、q＝__________。
(4)对于该反应，能增大正反应速率的措施是________(填字母，下同)。
A．增大容器体积 B．移走部分Q
C．通入大量X D．升高温度
(5)该反应达到化学平衡状态时，下列说法正确的是__________。
A．反应停止了
B．正反应速率与逆反应速率均为0
C．反应物与生成物浓度相等
D．正反应速率与逆反应速率相等
解析：(1)0～2 min内，Z的物质的量浓度的改变量为＝0.1 mol·L－1，则2 min内用Z表示的反应速率为＝0.05 mol·L－1·min－1。
(2)因为v(Z)∶v(Y)＝1∶2，则说明Z、Y的物质的量的变化量之比为1∶2，因为Z减少了0.2 mol，所以Y增加了0.4 mol，则Y起始时的物质的量为2.7 mol－0.4 mol＝2.3 mol。因为2 min内v(Q)＝0.075 mol·L－1·min－1，说明Q的物质的量的变化量为0.075 mol·L－1·min－1×2 L×2 min＝0.3 mol，则起始时Q的物质的量为2.7 mol＋0.3 mol＝3.0 mol。
(3)各物质的物质的量的变化量之比等于其化学计量数之比，所以m∶n∶p∶q＝0.1 mol∶0.4 mol∶0.2 mol∶0.3 mol＝1∶4∶2∶3，则m＝1，n＝4，p＝2，q＝3。
(4)增大容器体积，物质的量浓度减小，反应速率减慢，故A错误；移走部分Q，Q的物质的量浓度减小，反应速率减慢，故B错误；通入大量X，X的浓度增大，反应速率加快，故C正确；升高温度，反应速率加快，故D正确。
(5)反应达到平衡状态时，反应没有停止，正、逆反应速率相等但不为0，反应物和生成物的浓度不一定相等，故选D。
答案：(1)0.05 mol·L－1·min－1
(2)2.3 mol 3.0 mol
(3)1 4 2 3
(4)CD
(5)D
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第1节 化学键与物质构成
课程标准 核心素养
1.认识构成物质的微粒之间存在相互作用，结合典型事例认识离子键和共价键的形成，建立化学键的概念。2.认识旧化学键断裂和新化学键形成是化学反应的实质。3.能判断简单离子化合物和共价化合物中的化学键类型。 1.宏观辨识 能运用模型、符号等多种方式对物质的结构及其变化进行综合表征。2.变化观念 能运用宏观、微观、符号等方式描述、说明物质转化的本质和规律。
化学键 离子键和共价键
1．化学键
(1)化学键：相邻原子间的强相互作用。
(2)化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学键的断裂与形成伴随着能量的变化，旧化学键断裂需要吸收能量，新化学键形成会释放能量。
2．离子键和共价键
(1)离子键
①定义：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。
②成键微粒：阴、阳离子。
③作用实质：静电作用。
④形成过程(以NaCl的形成为例)
⑤实例：在KCl晶体中，K＋与Cl－之间存在离子键；在MgCl2晶体中，Mg2＋与Cl－之间存在离子键；在CaO晶体中，Ca2＋与O2－之间存在离子键。
(2)共价键
①定义：原子之间通过共用电子形成的化学键。
②成键微粒：原子。
③作用实质：共用电子。
④形成过程(以HCl的形成为例)
⑤实例：在H2分子中存在氢氢键；在Cl2分子中存在氯氯键；在CH4分子中存在碳氢键；在CO2分子中存在碳氧键。
3．电子式
(1)定义：一种由元素符号和用于表示该元素原子最外层电子的“·”或“×”组成的式子。如H：·H；Na：·Na；Cl－。
(2)用电子式表示物质的形成过程
1．离子键与共价键的比较
离子键 共价键
成键实质 阴、阳离子之间的静电作用 原子之间通过共用电子形成
成键元素 一般是活泼金属元素和活泼非金属元素 一般是非金属元素
成键微粒 阴、阳离子 原子
成键条件 活泼金属与活泼非金属化合时，易发生电子的得失形成离子键 非金属元素的原子最外层电子未达到饱和状态，相互间通过共用电子形成共价键
影响因素 离子半径越小，离子所带电荷数越多，离子键越强 原子半径越小，共用电子数越多，共价键越强
形成过程举例(用电子式表示) Na2O：
(1)静电作用既包括阴、阳离子间的相互吸引，也包括原子核与原子核、核外电子与核外电子的相互排斥。
(2)只由非金属元素也可以形成离子键，如NH4Cl；金属元素与非金属元素间也可以形成共价键，如AlCl3。
(3)稀有气体单质中不存在化学键。
2．电子式的书写
(1)原子的电子式：常把最外层电子用“·”或“×”来表示。以第3周期元素的原子为例：
(2)简单阳离子的电子式：即阳离子符号，如Na＋、Ba2＋等。
(3)简单阴离子的电子式：原子得到电子后形成电子排布与稀有气体元素相同的稳定结构，这时不但要画出最外层电子，而且还应用中括号“[ ]”括起来，并在右上角标出“n－”字样，如。
(4)原子团的电子式：不仅要画出各原子最外层电子，而且还应用中括号“[ ]”括起来，并在右上角标出“n＋”或“n－”字样，如铵根离子：；氢氧根离子：。
(5)含有离子键的化合物的电子式：由阴、阳离子的电子式组合而成，但相同的离子不能合并，如
1．判断正误
(1)任何化合物中都存在化学键。( )
(2)氯化氢中存在共价键。( )
(3)化学键一定存在于化合物中。( )
(4)金属元素与非金属元素原子间一定形成离子键。( )
(5)Na2O2的电子式为。( )
答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)×
2．下列物质中，既含有离子键又含有共价键的是( )
A．CO2 B．KOH
C．MgCl2 D．Na2O
解析：选B。CO2中只含有共价键，A错误；KOH中含有离子键和共价键，B正确；MgCl2中只含有离子键，C错误；Na2O中只含有离子键，D错误。
3．根据你对化学反应中物质变化的实质的理解，你认为下列变化属于化学变化的是( )
A．氯化氢气体溶于水
B．白磷在一定条件下转化为红磷
C．碘在加热条件下升华
D．氯化钠熔化
解析：选B。抓住“旧键断、新键成”是化学反应中物质变化的实质这一信息分析，A、D项均无“新键成”，C项既无“旧键断”，也无“新键成”，所以只有B项符合题意。
4．(1)写出下列物质的电子式。
H2：____________________；CO2：__________________；
CCl4：________________；Na2O2：________________；
KOH：________________；H2O2：__________________。
(2)用电子式表示下列物质的形成过程。
①N2：_________________________________________________________；
②CaBr2：______________________________________________________；
③KF：___________________________________________________________。
答案：
5．下列物质中：①N2、②H2O、③Na2O2、④CaCl2、⑤KHS、⑥NaF、⑦NaOH、⑧SiO2、⑨He、⑩CO2，其中只含有共价键的物质是________；只含有离子键的物质是________；既含有离子键，又含有共价键的物质是________；不存在化学键的物质是________。
答案：①②⑧⑩ ④⑥ ③⑤⑦ ⑨
离子化合物与共价化合物
1．离子化合物
(1)定义：由阳离子与阴离子构成的化合物。
(2)物质类别：一般包括活泼金属氧化物、强碱及绝大多数盐等。
2．共价化合物
(1)定义：由原子通过共价键构成的化合物。
(2)物质类别：一般包括非金属氧化物、非金属氢化物、酸、大多数有机化合物等。
3．化学键与物质性质
(1)化学键与熔、沸点之间的关系
①有些物质熔化时，需要破坏化学键，消耗较多的能量，所以它们的熔、沸点较高，如氯化钠、金刚石、二氧化硅等。
②有些物质熔化时，不需要破坏化学键，消耗较少的能量，所以它们的熔、沸点较低，如氧气、氮气、一氧化碳等。
(2)化学键与物质的稳定性的关系
有些物质中的化学键很强，很难被破坏，化学性质很稳定，如氮气等。
(3)极性键与非极性键
不同元素的两个原子形成共价键时，它们吸引共用电子的能力不同，共用电子将偏向吸引电子能力较强的一方，所形成的共价键是极性共价键，简称极性键。同种元素的两个原子形成共价键时，它们吸引共用电子的能力相同，所形成的共价键是非极性共价键，简称非极性键。
1．化学键与物质类别
2．离子化合物和共价化合物的比较
类型 离子化合物 共价化合物
构成微粒 阴、阳离子 原子
化学键类型 一定含有离子键，可能含有共价键 只含有共价键
与物质类别的关系 ①强碱 ②绝大多数盐 ③活泼金属氧化物 ①所有的酸 ②弱碱③气态氢化物④非金属氧化物⑤大多数有机物
主要物理性质 ①室温下为固体，熔、沸点较高，硬度较大 ②固态不导电，熔融态和溶于水后导电 ①多数在室温下是气体或液体，少数是固体，熔、沸点和硬度差异较大 ②熔融态不导电，某些溶于水后导电
1．下列说法正确的是( )
A．金刚石、H2、O2等物质中均存在共价键，它们均是共价化合物
B．含有离子键的化合物是离子化合物
C．含有共价键的化合物是共价化合物
D．只含有共价键的物质一定是共价化合物
解析：选B。A项中物质均是单质，A错；NaOH中含有共价键，但它是离子化合物，C错；多数非金属单质中只含有共价键，但它们不是化合物，D错。
2．下列各组元素只能形成共价化合物的是( )
A．C、H、O B．K、Mg、Cl
C．N、Cl、H D．Na、S、Ba
解析：选A。根据元素类别和形成化学键的条件分析，A项中只能形成共价化合物；B项中为ⅠA族、ⅡA族的金属元素和ⅦA族的非金属元素，只能形成离子化合物；C项中既可形成共价化合物，如HCl、NH3，又可形成离子化合物，如NH4Cl；D项中只能形成离子化合物。
3．依据物质的下列性质能确定该物质为离子化合物的是( )
A．水溶液能导电的化合物
B．由金属元素和非金属元素组成的化合物
C．在熔融状态下能导电的化合物
D．熔点高的物质
解析：选C。A项，共价化合物在水溶液中也可能导电，如HCl；B项，一般由活泼金属元素和活泼非金属元素组成的化合物为离子化合物，而某些金属性较弱的金属元素与非金属元素形成的化合物可能为共价化合物，如AlCl3；C项，共价键在熔融状态下不断裂，在熔融状态下能导电的化合物一定是离子化合物；D项，熔点高的物质可能不是化合物，如石墨，也可能是共价化合物，如SiO2。
4．根据定义判断以下物质的类别：NaNO3、HNO3、CaO、SO2、H2S、Ca(OH)2。
(1)属于离子化合物的是____________________________；
(2)属于共价化合物的是_______________________________________。
答案：(1)NaNO3、CaO、Ca(OH)2
(2)HNO3、SO2、H2S
课堂小结
化学键与物质构成
合格考训练
1．从化学键变化的观点看，下列变化中化学键被破坏但不属于化学变化的是( )
A．蔗糖溶于水 B．金刚石变成石墨
C．氯化钠熔化 D．五氧化二磷吸水
解析：选C。蔗糖溶于水属于物理变化，既没有旧键的断裂，也没有新键的形成；金刚石变成石墨，实质上是金刚石中的碳碳键发生断裂，又形成了石墨中新的碳碳键，前后的碳碳键并不完全相同，故属于化学变化；氯化钠熔化只有旧键的断裂而没有新键的形成，属于物理变化；五氧化二磷吸水后变为磷酸，既有旧键的断裂又有新键的形成，属于化学变化。
2．下列叙述中正确的是( )
A．使阴、阳离子结合成化合物的静电引力叫作离子键
B．只有活泼金属与活泼非金属之间才能形成离子键
C．氯气与NaOH反应过程中，只有离子键的断裂与形成
D．离子所带电荷的符号和数目与原子成键时得失电子有关
解析：选D。离子键是一种静电作用，这种作用包括静电引力，同时也包括原子核间及电子间的斥力，选项A错误；构成离子键必须有阴、阳离子，但阴、阳离子不一定只是活泼非金属与活泼金属，也可以是带电的原子团(如NH4Cl)，选项B错误；Cl2与NaOH反应的化学方程式为2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，反应过程中既有离子键的断裂与形成，又有共价键的断裂与形成，选项C错误；离子的形成是得失电子的结果，离子所带电荷的多少与得失电子数目的多少有关，选项D正确。
3．某元素的原子最外层只有一个电子，它与卤素结合时，所形成的化学键( )
A．一定是离子键
B．一定是共价键
C．可能是离子键，也可能是共价键
D．以上说法都不正确
解析：选C。最外层只有一个电子的元素位于第ⅠA族，若该元素为H元素，则与卤素结合时形成共价键，若该元素为碱金属元素，则与卤素结合时形成离子键。
4．(2019·青岛高一月考)下列电子式书写正确的是( )
解析：选B。氮气分子中存在氮氮三键，电子式为，A错误；氨中N最外层有5个电子，其中3个与3个氢原子形成共价键，N还有一对孤对电子，氨的电子式为，B正确；水是共价化合物，电子式为 ，C错误；氯化钠是离子化合物，电子式为Na＋，D错误。
5．(2019·宜昌高一测试)下列物质中，含有共价键的离子化合物是( )
A．MgCl2 B．NaOH
C．Na2O D．H2S
解析：选B。MgCl2中只有镁离子与氯离子形成的离子键，A错误；NaOH中钠离子与氢氧根离子以离子键结合，O、H之间以极性共价键结合，则NaOH为含有极性共价键的离子化合物，B正确；Na2O中钠离子与氧离子以离子键结合，只存在离子键，C错误；H2S中只存在共价键，且为共价化合物，D错误。
6．从下列物质中选择合适的序号填空：
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________，写出其电离方程式：________________________________________________________________________；
NaHSO4熔融状态下电离，破坏了________，写出其电离方程式：________________________________________________________________________。
解析：O2、金刚石是只含共价键的单质；H2SO4是只含共价键的共价化合物；NaBr是只含离子键的离子化合物；Na2CO3、NH4Cl、NaHSO4、Na2O2、NaOH都是既含离子键又含共价键的离子化合物；稀有气体Ne是单原子分子，不含任何化学键。NaHSO4溶于水电离时，Na＋与HSO之间的离子键被破坏，HSO中的共价键也被破坏；而NaHSO4在熔融状态电离时只断裂离子键。
答案：(1)①②④ ③ ⑤⑥⑦⑨⑩ ⑧
(2)④ ③⑤⑥⑦⑨⑩
(3)离子键、共价键 NaHSO4===Na＋＋H＋＋SO 离子键 NaHSO4===Na＋＋HSO
等级性测试
1．(2019·广西高一期中)共价键的本质是( )
A．原子间形成共用电子
B．原子间有电子的得失
C．原子间形成了静电斥力
D．原子间形成了静电引力
解析：选A。原子之间通过共用电子形成的化学键为共价键，故合理选项是A。
2．(2019·湖南高一期末)下列物质中，既有离子键又有共价键的是( )
A．HCl B．NaNO3
C．H2O D．HF
解析：选B。HCl为共价化合物，只含有共价键，A不符合题意；NaNO3为离子化合物，含有离子键和共价键，B符合题意；H2O为共价化合物，只含有共价键，C不符合题意；HF为共价化合物，只含有共价键，D不符合题意。
3．Y元素最高正价与最低负价的绝对值之差是4；Y元素与M元素形成离子化合物，并在水中电离出电子层结构相同的离子，该化合物是( )
A．KCl B．Na2S
C．Na2O D．K2S
解析：选D。由信息“Y元素最高正价与最低负价的绝对值之差是4”，可确定Y元素位于第ⅥA族且不是氧元素；K2S电离出的K＋与S2－具有相同的电子层结构。
4．(2019·临海高一期中)下列说法正确的是( )
A．HCl溶于水能电离出H＋、Cl－，所以HCl是离子化合物
B．NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，既破坏了离子键，又破坏了共价键
C．He、CO2和CH4都由分子构成，它们中都存在共价键
D．碘晶体受热转变成碘蒸气，吸收的热量用于破坏共价键
解析：选B。 HCl分子内H、Cl原子间通过共价键结合，属于共价化合物，溶于水时共价键被破坏，电离出H＋、Cl－，A项错误；NaHCO3是离子化合物，Na＋、HCO间是离子键，HCO内原子间是共价键，它受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O时，其中离子键、共价键都被破坏，B项正确；He、CO2和CH4都由分子构成，其中He是单原子分子，分子内无化学键，而CO2、CH4分子内都存在共价键，C项错误；碘晶体受热变成碘蒸气只是状态发生了变化，没有共价键的断裂和形成，D项错误。
5．(2019·牡丹江一中高一期末)下列关于化学键的说法正确的是( )
①含有金属元素的化合物一定是离子化合物
②第ⅠA族和第ⅥA族元素原子化合时，一定生成离子键
③由非金属元素形成的化合物一定不是离子化合物
④活泼金属与非金属化合时，能形成离子键
⑤含有离子键的化合物一定是离子化合物
⑥离子化合物中可能同时含有离子键和共价键
A．④⑥ B．②③⑤
C．①③④ D．④⑤⑥
解析：选D。①含有金属元素的化合物不一定是离子化合物，如AlCl3为共价化合物，错误；
②第ⅠA族和第ⅥA族元素原子化合时，不一定生成离子键，如H2O为共价化合物，错误；
③由非金属元素形成的化合物可能是离子化合物，如NH4Cl为非金属元素形成的离子化合物，错误；
④活泼金属与非金属化合时，能形成离子键，如NaCl是由活泼金属和非金属形成的含离子键的化合物，正确；
⑤含有离子键的化合物一定是离子化合物，正确；
⑥离子化合物中可能同时含有离子键和共价键，如NaOH既含有离子键，又含有共价键，正确。
6．(2019·阿克苏高级中学高一期末)下列关于电子式的相关描述中正确的是( )
解析：选A。共价化合物的电子式应把组成化合物的各个原子的最外层电子数均表示出来，CCl4的电子式为，A正确；氯原子最外层有7个电子，只能形成1对共用电子，O原子最外层有6个电子，需要形成2对共用电子，HClO的电子式为，B错误；氨的电子式为，氮原子内层还有2个电子，每个NH3分子中有10个电子，C错误；HCl为共价化合物，用电子式表示HCl的形成过程为―→，D错误。
7．(2019·福建高一期末)下列各组中物质为含有相同类型化学键的化合物是( )
A．NaCl、HCl、NaOH
B．Na2S、H2O2、H2O
C．Cl2、H2SO4、SO2
D．HBr、CO2、SiO2
解析：选D。NaCl是含有离子键的离子化合物，HCl是含有共价键的共价化合物，NaOH是含有离子键和共价键的离子化合物，A不选；Na2S是含有离子键的离子化合物，H2O2是含有极性键和非极性键的共价化合物，H2O是含有极性键的共价化合物，B不选；Cl2是含有非极性键的单质，H2SO4和SO2均是含有共价键的共价化合物，C不选；HBr、CO2、SiO2均是含有极性键的共价化合物，D选。
8．(2019·城阳第三高级中学高一期中)下列说法正确的是( )
A．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化
B．离子化合物中的阳离子都是金属离子
C．离子化合物中，一个阴离子可同时与多个阳离子之间有静电作用
D．溶于水可以导电的化合物一定是离子化合物
解析：选C。化学变化研究最小范围是原子，16O与18O互为同位素，同位素之间的转化不属于化学变化，A说法错误；离子化合物中阳离子不一定是金属离子，也可以是NH，B说法错误；离子化合物中，一个阴离子可同时与多个阳离子之间有静电作用，如Na2O，C说法正确；溶于水可以导电的化合物不一定是离子化合物，也可以是部分共价化合物，如HCl，D说法错误。
9．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准状况下的密度为0.76 g·L－1；W的质子数是X、Y、Z、M四种元素质子数之和的。下列说法正确的是( )
A．原子半径：W>Z>Y>X>M
B．XZ2、W2Z2均为共价化合物
C．由X元素形成的单质硬度一定很大
D．由X、Y、Z、M四种元素形成的化合物可能既有离子键，又有共价键
解析：选D。由题意可判断X、Y、Z、M、W依次为C、N、O、H、Na。A项中，原子半径：Na>C>N>O>H，错误；B项中，W2Z2即Na2O2为离子化合物，错误；C项中，碳元素形成的单质可以是金刚石，也可以是石墨或C60，后者硬度不大，错误；D项中，NH4HCO3或(NH4)2CO3为离子化合物，既有离子键，又有共价键，正确。
10．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元素原子核外总电子数比X元素原子核外总电子数多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Y3X2
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，写出其中属于置换反应的化学方程式：________________________，分析所得单质中所含化学键的类型是________。
(4)X元素的氢化物能与它的最高价氧化物对应的水化物反应，其产物属于________化合物。
解析：(1)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，Y为Mg元素，则X为N元素。(2)X、Y可形成离子化合物Mg3N2即Y3X2。(3)Mg在空气中燃烧能与CO2发生置换反应生成MgO和C。(4)NH3能与HNO3反应，生成的NH4NO3属于离子化合物。
答案：(1)氮 镁 (2)A (3)2Mg＋CO22MgO＋C
共价键 (4)离子
11．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
(答案合理即可)
12．Q、W、X、Y、Z为5种短周期元素，且原子序数依次增大。W、X与Y同周期，Y与Z同主族。Q与W可以按照原子个数比4∶1形成化合物甲，且甲分子中含有10个电子。Q与X形成化合物乙，乙可与Z的最高价氧化物对应的水化物按照物质的量之比2∶1反应形成盐丙。
(1)Q、W、X、Y、Z分别为________、________、________、________、________。(填元素符号)
(2)甲的电子式是____________。
(3)Q和Y形成的原子个数之比为1∶1的化合物属于________(填“离子”或“共价”)化合物。
(4)盐丙中含有的化学键类型为____________。
解析：(1)根据甲分子中Q、W原子个数比为4∶1且含有10个电子，可以推断甲为CH4，Q为H，W为C。再结合氢化物乙能与Z的最高价氧化物对应的水化物反应生成盐，可以推断乙为NH3，则X为N，进而可以推断Y为O，Z为S，丙为(NH4)2SO4。(2)CH4分子中的碳原子与每个氢原子共用一对电子，其电子式为。(3)H和O形成的原子个数之比为1∶1的化合物为H2O2，属于共价化合物。(4)铵盐中的化学键有离子键和共价键。
答案：(1)H C N O S
(2) (3)共价 (4)离子键、共价键
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微项目 研究车用燃料及安全气囊——利用化学反应解决实际问题
学习目标 1.了解汽车燃料，尝试选择、优化车用燃料，建立化学反应中物质变化与能量变化的关联，初步形成利用化学反应中的物质变化和能量变化指导生产实践的基本思路。2．通过设计安全气囊，初步形成从化学反应中的物质变化和能量变化及反应速率的视角科学解决问题的思路。
1．选择车用燃料
(1)汽油的主要成分之一为庚烷(C7H16)，该物质充分燃烧的化学方程式为C7H16＋11O27CO2＋8H2O，其燃烧过程能量变化如图，该过程发生能量变化的本质原因是破坏旧化学键吸收的能量小于形成新化学键释放的能量。
(2)某同学根据所查阅的资料，绘制了三种可燃物在空气中发生燃烧反应的能量变化示意图。根据示意图，你认为更适合用作车用燃料的物质是可燃物A，请说明你选择的理由：达到燃点所需的能量最少，燃烧过程释放的能量最多。
(3)汽车尾气中含有150～200种化合物，其中对环境不利的成分主要为碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢，以及微量的醛、酚、过氧化物等；对人体健康造成危害的主要有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等。目前解决汽车尾气污染问题所采取的主要措施是使用三元催化器净化尾气，把一氧化碳、碳氢化合物转化为CO2、H2O，把氮氧化物转化为N2。
(4)从化学反应中能量变化的角度分析，选择车用燃料时主要应考虑哪些因素？除此之外，还需要考虑哪些问题？
答案：既要考虑燃料发生的化学反应所能释放能量的多少，也要考虑达到燃料燃点时需要吸收能量的多少，还要考虑燃料的来源、价格以及生成物对环境的影响等因素，做到既经济实惠又趋利避害。
2．设计安全气囊
(1)汽车安全气囊系统中使用的作为气体发生剂的物质一般具有生成物清洁、低腐蚀、有毒组分含量低、产气量大、产气快等特点。
(2)目前使用的气体发生剂主要由叠氮化钠、三氧化二铁、硝酸铵等物质按一定比例混合而成。叠氮化钠受到撞击后放出的热量被硝酸铵吸收，发生分解反应，生成一氧化二氮气体和水蒸气。同时，金属钠与铁的氧化物反应，生成铁和较为安全的氧化钠。
(3)在选择安全气囊的气体发生剂时，不仅要考虑所选物质的性质，还要关注所发生反应中的物质变化、能量变化和反应的化学反应速率，科学、合理地利用化学反应。
1．(2019·宁夏长庆高级中学高一月考)党的十九大报告指出：“坚持人与自然和谐共生，坚定走生态良好的文明发展道路，建设美丽中国，为人民创造良好的生活环境”。下列行为与该主题不相吻合的是( )
A．发展农村沼气，将废弃的农作物秸秆转化为清洁高效的能源
B．实施矿物燃料的脱硫脱硝技术，可以减少氮氧化物的排放
C．开着大排量的家用汽车直播声讨雾霾天气
D．在推广乙醇汽油的同时，研究开发太阳能电池和氢燃料电池汽车
解析：选C。A项，将废弃的农作物秸秆制沼气供家庭取暖和做饭时使用，不但充分利用农村资源，而且沼气是清洁能源，燃烧产生的污染物少；B项，含硫、氮的矿物燃料直接燃烧，会产生二氧化硫和氮氧化物，造成酸雨和光化学烟雾等环境问题，脱硫脱硝后，可以减少二氧化硫和氮氧化物的排放；C项，大排量汽车耗油高，会生成大量的空气污染物，造成环境污染；D项，太阳能电池和氢燃料电池是对环境友好的电池，不产生污染。
2．汽车安全气囊系统中使用的作为气体发生剂的物质一般不具有的特点是( )
A．生成物清洁 B．低腐蚀
C．释放能量 D．产气快
解析：选C。汽车安全气囊系统中使用的作为气体发生剂的物质一般具有生成物清洁、低腐蚀、有毒组分含量低、产气量大、产气快等特点。
3．(2019·石屏二中高一月考)汽车尾气是城市主要污染之一，治理的一种办法是在汽车排气管上安装催化转化器，它使一氧化氮与一氧化碳反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，并促使烃类充分燃烧及二氧化硫的转化，下列说法错误的是( )
A．一氧化氮与一氧化碳反应的化学方程式为2CO＋2NO2CO2＋N2
B．此方法的缺点是使二氧化碳的量增多，会大大提高空气的酸度
C．为减少城市污染应开发新能源
D．汽车尾气中有两种气体与血红蛋白结合而使人中毒
解析：选B。A项，由题给信息可知，NO和CO反应生成无毒的氮气和二氧化碳，化学方程式为2CO＋2NO2CO2＋N2；B项，二氧化碳增多不会提高空气的酸度；C项，NO、CO均为空气污染物，新能源燃烧不生成有毒物质，则为减少城市污染应开发新能源；D项，汽车尾气中的NO、CO均极易与血红蛋白结合而使人中毒。
4．(2019·晋江季延中学高一期中)给汽车安装尾气净化装置，汽车尾气通过净化装置(内有钯等过渡金属元素做催化剂)后，其中的有害气体CO、NO转化为无害气体N2、CO2，则下列说法正确的是( )
A．NO为还原剂
B．CO为还原剂
C．N2为还原剂
D．CO2为氧化剂
解析：选B。反应的化学方程式为2CO＋2NON2＋2CO2，NO中N元素的化合价降低，被还原，NO为氧化剂，N2为还原产物，CO中C元素的化合价升高，被氧化，CO为还原剂，CO2为氧化产物。
5．(2019·三明高一质检)“三效催化转化器”可将汽车尾气中的有毒气体(CO、NO)转化为无污染的气体，下图为该反应的微观示意图(未配平)，其中不同符号的球代表不同种原子。下列说法不正确的是( )
A．该反应属于氧化还原反应
B．配平后甲、乙、丙的化学计量数均为2
C．甲和丙中同种元素化合价不可能相同
D．丁物质一定是非金属单质
解析：选C。由题意和题图可知，甲为NO，乙为CO，丙为CO2，丁为N2。A项，该反应中氮元素的化合价由＋2价降低到0价，碳元素的化合价由＋2价升高到＋4价，元素化合价发生了变化，所以该反应为氧化还原反应；B项，配平后反应为2NO＋2CO2CO2＋N2，NO、CO、CO2的化学计量数均为2；C项，一氧化氮和二氧化碳中氧元素的化合价都为－2价；D项，丁物质为氮气，只含有N元素，属于非金属单质。
6．(2019·郑州高一期末)经过多方努力，某市的空气质量有明显改善。造成雾霾的重要原因之一是汽车尾气的排放，汽车加装尾气处理装置可以减少有害尾气的排放。在汽车尾气净化装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A．NO2是该过程的中间产物
B．汽车尾气的主要污染成分为CO和NO
C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应
D．该催化转化的总反应方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2
解析：选C。A项，由题图可知，2NO＋O2===2NO2，2NO2＋4CO4CO2＋N2，NO2是该过程的中间产物；B项，汽油不完全燃烧可生成CO，空气中的氮气在汽缸中放电条件下可生成NO，汽车尾气的主要污染成分是CO、NO等；C项，NO和O2在常温下就能反应生成NO2；D项，该反应的反应物是NO、O2、CO，生成物是CO2、N2，反应条件是催化剂，所以该催化转化的总反应方程式为2NO＋O2＋4CO4CO2＋N2。
7．(2019·会宁第一中学高一期中)“E85”是含乙醇85%的乙醇汽油。科学家最近的研究表明，大量使用“E85”可能导致大气中O3含量上升，将会对人体造成更直接的伤害。寻找新能源替代化石燃料成为化学工作者研究的新课题。下列各项描述中正确的是( )
A．等质量的“E85”和汽油充分燃烧后放出的能量相等
B．O3与O2互为同素异形体
C．“E85”是由两种物质组成的混合物
D．推广使用乙醇汽油是为了减少温室气体排放
解析：选B。A项，等质量的“E85”和汽油充分燃烧，放出的热量不同；B项，O2与O3都是由氧元素形成的结构不同的单质，互为同素异形体；C项，“E85”是含乙醇85%的乙醇汽油，汽油是多种烃的混合物，不止由两种物质组成；D项，乙醇汽油含有碳元素，燃烧也生成二氧化碳，而二氧化碳是温室气体。
8．(2019·广东高一期中)下表为某汽车在不同速率时所产生的空气污染物质量：(按汽车平均行驶1公里计算)
污染物/ (g·km－1) 速率/(km·h－1)
50 80 120
一氧化碳 8.7 5.4 9.6
氮的氧化物 0.6 1.5 3.8
碳氢化合物 0.7 0.6 0.8
根据上表，下列说法不正确的是( )
A．汽车行驶时，污染物中氮的氧化物含量最高
B．汽车速率为120 km·h－1时，污染最严重
C．从环保角度考虑，最合适的汽车速率为80 km·h－1
D．汽车速率增大时，产生的氮的氧化物也随之增多
解析：选A。A项，汽车行驶时，在不同的速率下CO的质量都最大；B项，汽车速率为120 km·h－1时，产生的各种污染物的质量之和最大，污染最严重；C项，从环保角度考虑，最合适的汽车速率为80 km·h－1，此时各种污染物的质量之和最小；D项，汽车速率增大时，产生的氮的氧化物也随之增多。
9．近几年来关于氮污染的治理备受关注。
(1)小轿车安全气囊受撞击时产生的下列物质中，属于离子化合物的是________。
A．氮气 B．氧化钠
C．水 D．一氧化二氮
(2)三元催化剂是最为常见的汽车尾气催化剂，能同时实现汽车尾气中的CO、CxHy、NOx三种成分的净化，该催化剂表面物质转化的关系如图所示。
在图示的转化中，催化剂是________，被还原的元素是________，被氧化的元素是________。
(3)利用ClO2氧化氮氧化物的反应过程如下：NONO2N2。反应 Ⅰ 的化学方程式是2NO＋ClO2＋H2O===NO2＋HNO3＋HCl，反应 Ⅱ 的离子方程式是______________________________。
(4)SCR技术可使NOx与NH3直接反应，实现无害转化。当NO与NO2的物质的量之比为2∶1时，写出发生反应的化学方程式：__________________________________。
答案：(1)B (2)BaO N、O C (3)2NO2＋4SO===N2＋4SO2－4 (4)16NH3＋12NO＋6NO2===17N2＋24H2O
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章末整合提升
一、化学键与物质构成
1．离子键、共价键的存在
(1)一般来说，活泼的金属元素和活泼的非金属元素之间形成的是离子键，非金属元素原子之间形成的是共价键。
(2)AlCl3虽然是由金属元素和非金属元素组成的，但存在的是共价键而不是离子键。
(3)两种非金属元素原子之间不能形成离子键，三种及以上可以形成离子键。
(4)NH4Cl、NH4NO3等铵盐中不含金属元素，但存在离子键。
2．离子化合物、共价化合物的区别
(1)离子化合物中一定含有离子键，可能含有共价键。
(2)共价化合物中只有共价键，没有离子键。
(3)可通过检验熔融的化合物能否导电检验物质是离子化合物还是共价化合物，离子化合物在熔融时能导电，共价化合物则不能。
【针对训练】
1．下表中的物质与其所含化学键类型、所属化合物类型完全对应的一组是( )
选项 A B C D
物质 CO2 MgCl2 HCl NaOH
化学键类型 共价键 离子键、共价键 离子键 离子键、共价键
化合物类型 共价化合物 离子化合物 离子化合物 共价化合物
解析：选A。B项，MgCl2中只含离子键。C项，HCl中只含共价键，是共价化合物。D项，NaOH是离子化合物。
2．下列物质中只含有共价键的一组是( )
A．NaCl、HCl、H2O、NaOH
B．Cl2、Na2S、HCl、SO2
C．HBr、CO2、H2O、CS2
D．Na2O2、H2O2、H2O、O3
解析：选C。A项，NaCl中只含有离子键，HCl、H2O中只含有共价键，NaOH中既有离子键又有共价键；B项，Cl2、HCl、SO2中只含有共价键，而Na2S中只含有离子键；D项，Na2O2中既含有离子键又含有共价键，H2O2、H2O、O3中只含有共价键。
二、一般电极反应式的书写思路
【针对训练】
3．(2019·上饶第二中学高一期中)原电池是将化学能转化为电能的装置。下列关于如图所示原电池的说法正确的是( )
A．Cu为负极，Zn为正极
B．电子由铜片通过导线流向锌片
C．正极反应式为Zn－2e－===Zn2＋
D．该原电池工作一段时间后，溶液的酸性减弱
解析：选D。原电池中活泼金属做负极，不活泼金属或导电非金属做正极，则Cu为正极，Zn为负极，A错误；原电池中电子由负极流向正极，所以由锌片通过导线流向铜片，B错误；在正极的铜表面上H＋得到电子生成H2，C错误；在正极铜表面H＋得到电子生成H2，使溶液中c(H＋)减小，溶液的酸性减弱，D正确。
4．Mg?AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )
A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋
B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移
D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
解析：选B。活泼金属镁做负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，A正确；AgCl做正极，得电子发生还原反应，电极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，B错误；原电池放电时，阴离子向负极移动，则Cl－由正极向负极迁移，C正确；镁是活泼金属，负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D正确。
三、化学平衡状态的判断特征
1．根据化学平衡状态的特点：v(正)＝v(逆)和各组分含量保持不变进行判断。
2．用速率判断时必须表现出正、逆反应两个方向。
3．用不同的物质表示速率时可除以相应的化学计量数，直接比较数值大小，注意单位要统一。
4．某一时刻各组分浓度相同或符合化学方程式的化学计量数之比都不是平衡的标志，只有各组分含量不再发生变化才是判断的依据。
【针对训练】
5．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)＋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．v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
解析：选C。A项中，用不同物质表示反应速率时，速率之比等于化学计量数之比，v逆(N2)＝v正(H2)，正、逆反应速率不相等，反应未达到化学平衡状态；B项中，都是正反应速率，不能说明反应达到平衡状态；C项中，因为反应在恒容的容器中进行，根据ρ＝，且该反应中混合气体的质量是变量，所以混合气体密度保持不变可以作为判断达到化学平衡状态的标志。
6．对于放热反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，下列判断正确的是( )
A．2 mol SO2和足量的O2反应，必定生成2 mol SO3
B．当v(正)>v(逆)时，随着反应的进行，反应物的物质的量逐渐减小
C．正反应速率之比为v(SO2)∶v(O2)∶v(SO3)＝2∶1∶2时，反应达到平衡
D．反应达到平衡后，升高温度，平衡向正反应方向移动
解析：选B。该反应为可逆反应，不论条件怎样改变，反应不可能进行完全，A项错误；v(正)>v(逆)表示反应正向进行，随着反应的进行，反应物的物质的量逐渐减小，B项正确；在可逆反应里，各物质表示的反应速率之比等于其化学计量数之比，此时反应不一定达到平衡，C项错误；升高温度，平衡向吸热方向移动，2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的正反应是放热反应，因此升高温度，平衡应向逆反应方向移动，D项错误。
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