高中化学新教材同步必修第二册 第6章 本章知识体系构建与核心素养提升 试卷

本章知识体系构建与核心素养提升

一、化学反应与能量

1.化学能与热能

2.化学能转化为电能的装置——原电池

二、化学反应速率和限度(化学平衡)

一、化学键与化学反应中的能量变化

化学反应中能量变化的计算：

(1)用E(反应物)表示反应物的总能量，E(生成物)表示生成物的总能量，ΔQ表示能量变化，则：ΔQ＝E(生成物)－E(反应物)。

(2)用Q(吸)表示反应物分子断裂时吸收的总能量，Q(放)表示生成物分子成键时放出的总能量，ΔQ＝Q(吸)－Q(放)。

例1　在1×105Pa和298 K时，将1 mol气态AB分子分离成气态A原子和B原子所需要的能量称为键能(kJ·mol－1)。下面是一些共价键的键能(已知N2分子中有一个N≡N键，氨分子中有三个等价的N—H键)：

(1)根据上表中的数据判断工业合成氨的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)是________(填“吸热”或“放热”)反应。

(2)在298 K时，取1 mol氮气和3 mol氢气放入一密闭容器中，在催化剂存在下进行反应。理论上(假设完全反应生成2 mol NH3)放出或吸收的热量为Q1，则Q1的数值为________ kJ。

(3)实际生产中，放出或吸收的热量为Q2，Q1与Q2比较，正确的是________(填字母)。

A.Q1>Q2

B.Q1<Q2

C.Q1＝Q2

你作出此选择的原因是__________________________________________________________。

答案　(1)放热　(2)93

(3)A　该反应为可逆反应，在密闭容器中反应达到平衡时，1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3，因而放出的热量小于93 kJ

解析　(1)化学反应的实质就是反应物中化学键断裂、生成物中化学键形成的过程，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的反应中断裂化学键共吸收的能量为945 kJ＋3×436 kJ＝2 253 kJ，形成化学键共放出的能量为2×3×391 kJ＝2 346 kJ，所以该反应为放热反应。

(2)理论上放出的热量为2 346 kJ－2 253 kJ＝93 kJ。

(3)由于该反应为可逆反应，反应达平衡时1 mol N2和3 mol H2不能完全反应生成2 mol NH3，因而放出的热量小于93 kJ。

二、原电池的工作原理

例2　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↑

答案　B

解析　根据题意，Mg|海水|AgCl电池总反应式为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A项，负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，正确；B项，正极反应式为2AgCl＋2e－===2Cl－＋ 2Ag，错误；C项，对原电池来说，阴离子由正极移向负极，正确；D项，由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正确。

三、化学反应速率和反应限度的图像分析

化学反应速率与化学反应限度问题常以图像题的形式出现，在相关图像的平面直角坐标系中，可能出现的物理量有物质的量、浓度、压强、时间等。这类问题要按照“一看、二想、三判断”这三个步骤来分析解答。

(1)“一看”——看图像

①看面：理解各坐标轴所代表量的意义及曲线所示的是哪些量之间的关系。

②看线：分清正反应和逆反应，分清突变和渐变、小变和大变；理解曲线“平”与“陡”即斜率大小的意义；理解曲线的变化趋势并归纳出规律。若图中有拐点，可按照先拐先平的规律，即较早出现拐点的曲线所表示的反应先达到平衡，对应的温度高、压强大。

③看点：理解曲线上点的意义，特别是某些特殊点，如坐标轴的交点、几条曲线的交叉点、极值点、转折点等。分清反应物和生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物。

④看辅助线：做横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)。

⑤看量的变化：弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化还是转化率的变化。

(2)“二想”——想规律

如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系、各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系、外界条件的改变对化学反应的影响以及对正、逆反应速率的影响规律等。

(3)“三判断”——利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。

例3　(2019·哈尔滨高一期中)一定条件下铁可以和CO2发生反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的CO2气体，反应过程中CO2气体和CO气体的浓度与时间的关系如图所示。

(1)t1时，正、逆反应速率的大小关系为v正______v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。

(2)4 min内，CO2的转化率为________；CO的平均反应速率v(CO)＝______________。

(3)下列条件的改变能减慢其反应速率的是__________(填序号，下同)。

①降低温度

②减少铁粉的质量

③保持压强不变，充入He使容器的体积增大

④保持容积不变，充入He使体系压强增大

(4)下列描述能说明上述反应已达平衡状态的是______。

①v(CO2)＝v(CO)

②单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO

③容器中气体压强不随时间变化而变化

④容器中气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化

答案　(1)＞　(2)71.4%　0.125 mol·L－1·min－1　(3)①③　(4)②④

解析　(1)因为t1时化学反应没有达到平衡，反应仍然向正反应方向进行，所以正反应速率大于逆反应速率，即v正＞v逆。(2)根据图像分析4 min内CO2的变化量为0.7 mol·L－1－0.2 mol·L－1＝0.5 mol·L－1，转化率为×100%≈71.4%；CO在4 min内的变化量为0.5 mol·L－1，则4 min内的平均反应速率为v(CO)＝＝0.125 mol·L－1·min－1。(3)降低温度，化学反应速率降低，故①正确；因为铁粉是固体，减少铁粉的质量不影响化学反应速率，故②错误；保持压强不变，充入He使容器的体积增大，相当于减小反应物和生成物的浓度，化学反应速率减慢，故③正确；保持体积不变，充入He使体系压强增大，但不影响反应物和生成物的浓度，所以化学反应速率不变，故④错误。(4)当v正(CO2)＝v逆(CO)时，说明化学反应达到平衡状态，而v(CO2)＝v(CO)不代表正、逆反应速率的关系，不能由此确定化学反应是否达到平衡，故①错误；单位时间内生成n mol CO2的同时生成n mol CO说明化学反应的正、逆反应速率相等，故②正确；由反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)知，该反应是反应前后气体体积相等的反应，压强始终不变，故③错误；因为气体的平均相对分子质量与气体的质量和气体的物质的量有关，该反应气体的物质的量不变，质量变化，当容器中气体的平均相对分子质量不随时间而变化时，说明化学反应达到平衡状态，故④正确。