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    人教版 (2019)高中 / 化学 选择性必修1 第2章 本章知识体系构建与核心素养提升学案
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    人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡本单元综合与测试学案设计

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    这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡本单元综合与测试学案设计,共6页。

    本章知识体系构建与核心素养提升

    本章充分体现了化学核心素养中的变化观念与平衡思想化学反应在达到平衡前体系中的相关物质的量一直存在着趋向于达到平衡的变化过程即使是达到平衡状态后体系中的物质相互之间仍然存在着各种变化例如向密闭容器中通入一定量的SO2(g)O2(g)在催化剂作用下生成SO3(g)该反应过程中SO2(g)O2(g)的体积分数逐渐减小SO3(g)的体积分数逐渐增大这体现了化学反应中的变化观念而反应达到平衡后SO2(g)O2(g)SO3(g)的体积分数保持不变但反应仍在进行这体现了化学反应中的平衡思想因此在学习过程中要抓住本质即应用变化观念与平衡思想从不同视角对纷繁复杂的化学变化进行分类研究逐步揭示各类化学变化的特征和规律能用对立统一联系发展和动态平衡的观点分析化学平衡

    在学习过程中还应注意通过分析探究外界因素对化学反应速率和化学平衡的影响理清证据与结论之间的关系并能根据化学反应速率和化学平衡的知识规律构建模型建立分析解决各种相关问题的思维框架促进证据推理与模型认知等化学核心素养的发展

    1 在容积为1.00 L的容器中通入一定量的N2O4发生反应N2O4(g)2NO2(g)随温度升高混合气体的颜色变深

    回答下列问题

    (1)反应的ΔH________(大于小于)0100 体系中各物质浓度随时间变化如图所示060 s时段反应速率v(N2O4)__________ mol·L1·s1反应的平衡常数K1________________

    (2)100 时达到平衡后改变反应温度为Tc(N2O4)0.002 0 mol·L1·s1的平均速率降低10 s又达到平衡

    T__________(大于小于)100 判断理由是_________________________

    列式计算温度T时反应的平衡常数K2________________________________________

    (3)温度T时反应达平衡后将反应容器的容积减小一半平衡向________(正反应逆反应)方向移动判断理由是_____________________________________________

    答案 (1)大于 0.001 0 0.36

    (2)大于 反应正方向吸热平衡向吸热方向移动故温度升高 平衡时c(NO2)

    0.120 mol·L10.002 0 mol·L1·s1×10 s×20.160 mol·L1c(N2O4)0.040 mol·L1

    0.002 0 mol·L1·s1×10 s0.020 mol·L1K21.28

    (3)逆反应 对气体分子数增大的反应增大压强平衡向逆反应方向移动

    解析 (1)随温度升高,混合气体的颜色变深,说明升温平衡向正反应方向移动,ΔH0。在060 s时段,v(N2O4)0.001 0 mol·L1·s1;平衡常数K10.36

    (2)当温度由100 变为T时,N2O4的浓度降低,三段式如下:

           N2O4(g)    2NO2(g)

    100 平衡时  0.040 mol·L1      0.120 mol·L1

    温度T时变化  0.020 mol·L1     0.040 mol·L1

    温度T平衡时  0.020 mol·L1     0.160 mol·L1

    由于温度变为T时平衡向N2O4浓度减小的方向移动,即向吸热方向移动,故温度升高,所以T100 。当再次达到平衡时,平衡常数K21.28

    (3)温度不变,将反应容器的容积减小一半,压强增大,平衡向气体分子数减小的方向(即逆反应方向)移动。

    点评本题综合考查了化学反应速率和化学平衡的相关知识。通过第(2)小题和第(3)小题较好地考查了学生证据推理模型认知的能力(三段式法解题步骤)等。

    2 甲醛在木材加工医药等方面有重要用途甲醇直接脱氢是工业上合成甲醛的新方法制备过程涉及的主要反应如下

    反应CH3OH(g)HCHO(g)H2(g) ΔH1=+85.2 kJ·mol1

    反应CH3OH(g)O2(l)HCHO(g)H2O(g) ΔH2

    反应H2(g)O2(g)H2O(g) ΔH3=-241.8 kJ·mol1

    副反应

    反应CH3OH(g)O2(g)CO(g)2H2O(g) ΔH4=-393.0 kJ·mol1

    (1)计算反应的反应热ΔH2____________

    (2)750 K在恒容密闭容器中发生反应CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)若起始压强为p0达到平衡转化率为α则平衡时的总压强p____________(用含p0α的式子表示)p0101 kPa测得α50.0%计算反应平衡常数Kp________(用平衡分压代替平衡浓度计算分压总压×物质的量分数忽略其他反应)

    (3)Na2CO3是甲醇脱氢制甲醛的催化剂有研究指出催化反应的部分机理如下

    历程CH3OH·H·CH2OH

    历程·CH2OH·HHCHO

    历程·CH2OH3·HCO

    历程·H·HH2

    下图表示一定条件下温度对碳酸钠催化脱氢性能的影响回答下列问题

    从平衡角度解析550650 甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因________________

    反应历程的活化能____(>”“<下同)CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)活化能

    650750 反应历程的速率____反应历程的速率

    (4)吹脱是处理甲醛废水的一种工艺吹脱速率可用方程v0.042 3c(mg·L1·h1)表示(其中c为甲醛浓度)下表为常温下甲醛的浓度随吹脱时间变化数据

    浓度/mg·L1

    10 000

    8 000

    4 000

    2 000

    1 000

    吹脱时间/h

    0

    7

    23

    39

    55

     

    则当甲醛浓度为2 000 mg·L1其吹脱速率v______ mg·L1·h1分析上表数据起始浓度为10 000 mg·L1当甲醛浓度降为5 000 mg·L1吹脱时间为__________h

    答案 (1)156.6 kJ·mol1 (2)p0(1α) 50.5 (3)甲醇脱氢反应为吸热反应升高温度有利于脱氢反应向正反应方向进行 < < (4)84.6 16

    解析 (1)根据盖斯定律计算:反应的反应热ΔH2ΔH1ΔH3=-241.8 kJ·mol185.2 kJ·

    mol1=-156.6 kJ·mol1

    (2)若起始压强为p0,达到平衡时转化率为α

          CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)

    起始量/mol       1     0     0

    变化量/mol       α     α     α

    平衡时/mol       1α   α     α

    压强之比等于物质的量之比,则p0p1(1α)pp0(1α);当p0101 kPa,测得α50.0%,计算反应平衡常数Kp50.5(3)从平衡角度可知,550650 甲醇生成甲醛的转化率随温度升高的原因是:甲醇脱氢反应为吸热反应,升高温度,有利于脱氢反应向正反应方向进行。由盖斯定律,历程+历程+历程CH3OH(g)HCHO(g)H2(g),前两者吸收能量,历程放出能量,总反应CH3OH(g) HCHO(g)H2(g)是吸热反应,故历程的活化能小于总反应的活化能。由图可知650750 ,甲醇的转化率变大,但甲醛的选择性变小,反应历程的速率小于反应历程的速率。(4)当甲醛浓度为2 000 mg·L1时,吹脱速率v0.042 3c mg·L1·h10.042 3×2 000 mg·

    L1·h184.6 mg·L1·h1;根据甲醛浓度减少量和时间之间关系作图,从图中读出当甲醛浓度减少量为5 000 mg·L1时,所耗时间约为16 h

    3 在恒容密闭容器中通入CH4CO2使其物质的量浓度均为1.0 mol·L1在一定条件下发生反应CO2(g)CH4(g)2CO(g)2H2(g)测得平衡时CH4的体积分数与温度及压强的关系如图1所示回答下列问题

    (1)该反应的ΔH________(”“)0

    (2)压强p1p2p3由大到小的顺序为____________压强为p2b点处v________(”“)v

    (3)a点时CH4的转化率为________

    (4)为探究速率与浓度的关系根据相关实验数据粗略地绘制出了两条速率浓度关系曲线vc(CH4)vc(CO)如图2

    与曲线vc(CH4)相对应的是图中曲线________()

    降低温度反应重新达到平衡时vv相应的平衡点分别为________(填字母)

    答案 (1)> (2)p3p2p1 > (3)80%

    (4) BF

    解析 

    (1)由图1可知,压强不变时,升高温度,CH4的体积分数减小,平衡右移,说明正反应为吸热反应,则ΔH0(2)经三条等压线作一条垂线,会有三个交点,如图:

    交点分别为mnp;由pnm点,甲烷的体积分数依次增大,根据反应体系特征,说明体系压强逐渐增大,则p1p2p3ba点需要使CH4的体积分数减小,才能建立平衡,故反应正向进行,vv

    (4)由于反应开始只加入了反应物,结合平衡建立的过程可知,甲曲线为vc(CO),乙曲线为vc(CH4),降温后平衡逆向移动,正、逆反应速率都要减小,而c(CH4)要增大,c(CO)要减小,综合考虑,只有BF符合题意。

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