鲁科版必修2 第3节 化学反应的利用 重难点专题突破 课件（80张）.pptx

章末重难点专题突破 第2章化学键化学反应与能量 内容索引 一 物质电子式的书写方法 二 放热反应和吸热反应考查的两大要点 三 化学平衡状态的特征及其判断方法 四 化学反应速率与化学平衡图像问题的分析方法 五 三段式 在化学反应速率及平衡计算中的应用 六 实验室制备常见气体的装置设计 七 原电池正极和负极的判断方法 一 物质电子式的书写方法 例1下列化学用语书写正确的是a 氯原子的结构示意图 b 氨分子的电子式c 氯化镁的电子式 d 用电子式表示氯化氢分子的形成过程 答案 解析 解析a中是氯离子的结构示意图 b中氨分子的电子式为 d中hcl的电子式应为 例2已知五种元素的原子序数大小顺序为c a b d e a c同周期 b c同主族 a与b形成的离子化合物a2b中所有离子的电子数相等 其电子总数为30 d和e可形成4核10个电子的分子 试回答下列问题 1 写出五种元素的名称 a b c d e 钠氧硫氮氢 答案 解析 解析首先根据所给条件推出各元素 然后再根据不同物质的电子式的书写方法书写电子式 并根据用电子式表示离子化合物的形成过程的方法表示a2b的形成过程 因为a b离子的电子数相同 在电子总数为30的a2b型的离子化合物中 每个离子的电子数均为10 故可推知a为钠 b为氧 d和e可形成4核10电子的分子 且知原子序数e d b a c 可得e为氢元素 d为氮元素 c与钠同周期 与氧同主族 故为硫元素 2 用电子式表示离子化合物a2b的形成过程 3 写出下列物质的电子式 d元素形成的单质 e与b形成的化合物 a b e形成的化合物 d与e形成的常见共价化合物 答案 易错警示 易错警示在书写电子式时 一般分以下几个步骤 确定微粒种类 原子 离子 单质 化合物 判断有无化学键及化学键种类 注意离子键与共价键的区别 书写电子式 此外 要注意几种特殊物质电子式的书写 1 放热或吸热与物质稳定性的关系物质具有的总能量越低 其分子越稳定 化学键断裂时吸收的能量越多 化学键形成时放出的能量越多 物质具有的总能量越高 其分子越不稳定 化学键断裂时吸收的能量越少 化学键形成时放出的能量越少 一般来说分子的总能量越高 分子中的键能越低 2 放热反应和吸热反应的判断方法 1 化学反应中 反应物化学键断裂时吸收的总能量为e1 生成物化学键形成时放出的总能量为e2 若e1 e2 化学反应为吸热反应 若e1 e2 化学反应为放热反应 二 放热反应和吸热反应考查的两大要点 2 常见的放热反应和放热过程 放热反应 燃烧反应 中和反应 物质的缓慢氧化 原电池反应 活泼金属与水或酸的反应 部分化合反应等 放热过程 浓h2so4溶于水 固体naoh溶于水 新化学键的形成等 3 常见的吸热反应和吸热过程 吸热反应 ba oh 2 8h2o与nh4cl晶体的反应 弱电解质的电离 大多数盐的分解反应 大多数氧化物的分解反应等 吸热过程 化学键的断裂 多数铵盐溶于水等 例3反应c 石墨 c 金刚石 的正向反应是吸收能量的反应 由此可知下列说法正确的是 石墨比金刚石更稳定 金刚石比石墨稳定 金刚石和石墨可以相互转化 金刚石和石墨不能相互转化a b c d 解析能量越低 物质越稳定 故 正确 答案 解析 例4下列反应一定属于放热反应的是 h2so4与ba oh 2溶液的反应 mg与ch3cooh溶液的反应 燃烧反应 中和反应 复分解反应a 仅 b 仅 c 仅 d 仅 答案 解析 解析金属与酸的置换反应 中和反应 所有燃烧都是放热反应 复分解反应则不一定是放热反应 例5化学反应a2 b2 2ab的能量变化如图所示 则下列说法正确的是a 该反应是吸热反应b 断裂1mola a键和1molb b键能放出xkj能量c 断裂2mola b键需要吸收ykj的能量d 2molab的总能量高于1mola2和1molb2的总能量 解析从能量变化图示上可以看出 反应物总能量高于生成物总能量 该反应是放热反应 a d项错误 断裂化学键时要吸收能量 b项错误 方法规律 答案 解析 方法规律反应是吸热还是放热 关键在于反应物总能量与生成物总能量的相对大小 从化学键的断裂与形成角度分析 一般反应需吸收一定热量以断裂反应物的化学键 反应是否需要加热与反应为吸 放热反应没有必然的联系 例6化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程 共价键的键能是两种原子间形成1mol共价键 或其可逆过程 时释放 或吸收 的能量 已知h h键的键能为436kj mol 1 cl cl键的键能为243kj mol 1 h cl键的键能为x 若1molh2 g 与1molcl2 g 反应生成2molhcl g 放出183kj的热量 则x为a 496kj mol 1b 431kj mol 1c 862kj mol 1d 248kj mol 1 解析2x 436kj mol 1 243kj mol 1 183kj mol 1 x 431kj mol 1 答案 解析 德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨 氨的含量仅占混合气体的6 也就是说在合成氨工业中 除了需要考虑如何使n2和h2尽快地转变成nh3外 还需要考虑怎样才能使更多的n2和h2转变为nh3 前者所说的是化学反应速率的问题 而后者所说的就是可逆反应进行的限度问题 化学平衡 1 化学平衡状态以可逆反应ma g nb g pc g qd g 为例 若开始时只有反应物没有生成物 此时反应物浓度最大 因而v正最大而v逆为零 随着反应的进行 反应物逐渐减少而生成物逐渐增多 则v正逐渐减小而v逆逐渐增大 当反应进行到某一时刻 v 正 v 逆时 就达到了化学平衡状态 三 化学平衡状态的特征及其判断方法 2 化学平衡状态的特征化学平衡状态是一个动态平衡 化学反应并没有停止 但反应物 生成物浓度不再改变 即是一个反应混合物的百分组成不变的状态 其特征是 1 动 动态平衡 正 逆反应仍在进行 v正 v逆 0 2 定 反应混合物中各组分的浓度保持一定 各组分的含量保持不变 3 变 条件改变 原平衡被破坏 在新的条件下建立新的平衡 3 判断化学反应达到平衡的标志 1 根本性标志 v正 v逆 0 正 逆反应的描述 同一物质的消耗和生成速率相等 或反应物和生成物的消耗或生成按化学计量数成比例 即必须体现出双方向的变化 速率相等 同一物质速率的数值相等 不同物质速率比等于化学方程式中的化学计量数之比 2 等价性标志 在其他条件一定的情况下 下列物理量不变可以说明反应达平衡 混合气体中各组分的体积百分含量不变 或体积比不变 某物质的转化率不变或某物质的质量或物质的量不变 体系中含有色物质时 颜色不随时间的变化而变化 同种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量相等 若以化学键或浓度表示 则必须对应反应物和生成物且要按化学方程式计量数关系成比例 3 特殊标志 若反应前后气体的总分子数不相等 总压强不变或总物质的量不变或平均相对分子质量不变 可以说明反应达到了平衡状态 若反应前后气体的总分子数相等 反应物或生成物中有一个是非气体 平均相对分子质量不变 可以说明反应达到了平衡状态 当给定的是密度不变时 要考虑容器体积和气体总质量变化 若二者都不变 则不能说明反应达到了平衡状态 例7一定温度下在一容积不变的密闭容器中发生可逆反应2x g y g z s 以下不能说明该反应达到化学平衡状态的是a 混合气体的密度不再变化b 反应容器中y的质量分数不变c x的分解速率与y的消耗速率相等d 单位时间内生成1moly的同时生成2molx 解析因z为固体 若未达到平衡 混合气体的密度会发生变化 a项可作为平衡标志 c项中x的分解速率与y的消耗速率之比等于2 1时反应才达到平衡 答案 解析 例8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 反应放热 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 3v逆 n2 v正 h2 v正 hcl 4v正 sicl4 混合气体密度保持不变 c n2 c h2 c hcl 1 3 6a b c d 答案 解析 解析 中v正 h2 3v正 n2 3v逆 n2 即正逆反应速率相等 所以反应达到化学平衡状态 根据密度 质量 体积 可得密度在反应过程中不变 可以作为达到平衡状态的标志 例9对于以下反应 a s 3b g 2c g d g 在一定温度 压强下 在一体积可变的容器中 当下列物理量不再发生变化时就可确定反应一定达到平衡状态的是a 容器的体积不再发生变化b b的生成速率和d的反应速率之比为3 1c 混合气体的密度不随时间变化d b c d的分子个数之比为3 2 1 答案 解析 解析方程式两边气体物质的化学计量数之和相等 所以恒温恒压下无论反应是否平衡 容器的体积均不改变 a项不能说明反应达到平衡状态 b项中的d的反应速率没有明确是生成速率还是消耗速率 不能说明反应一定达到平衡状态 平衡时b c d的分子个数之比不一定等于3 2 1 d项不能说明反应达到平衡状态 例10在恒定温度下使nh2coonh4 s 2nh3 g co2 g 达到平衡 不能判断该反应达到化学平衡的是a v正 nh3 2v逆 co2 b 密闭容器中总压强不变c 密闭容器中混合气体的密度不变d 密闭容器中氨气的体积分数不变 答案 解析 解析反应达到平衡状态的标志有两个 一是正 逆反应速率相等 二是各物质的质量 浓度 物质的量分数等均恒定不变 b c两项都体现了混合气体的质量 浓度等恒定不变 即正 逆反应速率相等 符合题意 d项nh3与co2都是生成物 按比例生成 故无论平衡与否 氨气体积分数均不变 化学反应速率及化学平衡的图像 能直观描述反应进行的快慢 反应进行的程度等问题 图像题是化学中常见的一种题目 做这类题既要读文字内容 又要读图 解答化学反应速率图像题三部曲 一看 二想 三判断 一看 看图像 看坐标轴 弄清纵 横坐标表示的含义 看线 弄清线的走向 趋势 看点 弄清曲线上点的含义 特别是一些特殊点 如曲线的折点 交点 最高点与最低点等 看量的变化 弄清是物质的量的变化 浓度的变化还是转化率的变化 四 化学反应速率与化学平衡图像问题的分析方法 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 各物质的速率之比与化学计量数之比的关系等 三判断 通过对比分析 作出正确判断 例11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图所示 下列表述正确的是a 反应的化学方程式为2m nb 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 解析 解析由图像可知n为反应物 m为生成物 然后找出在相同时间段内变化的m n的物质的量之比以确定m n在化学方程式中的化学计量数之比 即该反应的化学方程式为2n m t2时刻m n的物质的量相等 但此时m n的物质的量仍在发生变化 反应未达到平衡状态 因此正反应速率不等于逆反应速率 t3时刻及之后 m n的物质的量不再改变 证明已达到平衡状态 此时正 逆反应速率相等 解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时 一般需要写出化学方程式 列出起始量 转化量及平衡量 再根据题设其他条件和有关概念 定律求解 如 ma g nb g pc g qd g 起始量ab00转化量mxnxpxqx平衡量a mxb nxpxqx 五 三段式 在化学反应速率及平衡计算中的应用 注意 1 转化量与方程式中各物质的化学计量数成比例 2 这里a b可指物质的量 浓度 体积等 3 对反应物 平衡时的量 起始的量 转化的量 对生成物 平衡时的量 起始的量 转化的量 同时要注意差量法 守恒法等简单计算方法在化学平衡计算中的应用 例12x y z三种气体 取x和y按1 1的物质的量之比混合 放入密闭容器中发生如下反应 x 2y 2z 达到平衡后 测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为3 2 则y的转化率最接近于a 33 b 40 c 50 d 65 答案 解析 解析设x y的初始物质的量均为1mol 转化的物质的量分别为amol 2amol 2amol 由方程式x 2y 2z开始 mol110转化 mola2a2a平衡 mol1 a1 2a2a 气体的制取一般包括气体的发生装置 净化装置 收集装置和尾气处理装置四部分 1 发生装置 1 设计原则 根据反应原理 反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置 六 实验室制备常见气体的装置设计 2 装置基本类型 2 收集装置 1 设计原理 根据气体的溶解性或密度 2 装置基本类型 3 注意事项 保证与大气相通 否则无法收集气体 3 净化与干燥装置 1 设计原则 根据气体中混有杂质的性质 选择试剂能与杂质反应 而不与被净化的气体反应 再根据净化药品的状态及条件选装置 2 净化试剂选择 3 装置基本类型 4 气体的干燥 选用干燥剂应根据气体和干燥剂的性质而定 其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分 而不能与气体发生化学反应 几种常见的干燥剂及其应用如下表 5 注意事项 若采用溶液做除杂试剂 则是先除杂后干燥 若采用加热除杂质 则是先干燥后加热 气体的流动方向 洗气瓶必须长导管进气 短管出气 干燥管是大口进 小口出 4 尾气处理装置 1 设计原理 根据尾气的性质 特别是有害 有毒及可燃性尾气 来选择不同的方法及装置 2 常用装置 3 选用气体吸收剂时的一般原则 易溶于水的气体杂质可用水来吸收 酸性杂质可用碱性物质吸收 碱性杂质可用酸性物质吸收 能与杂质反应生成沉淀 或可溶物 的物质也可作为吸收剂 水可用干燥剂来吸收 5 气体实验装置的设计 1 装置顺序 制气装置 净化装置 反应或收集装置 尾气处理装置 2 安装顺序 由下向上 由左向右 3 操作顺序 装配仪器 检验气密性 加入药品 例13某化学兴趣小组利用右图各装置连接成一整套装置 探究氯气与氨气之间的反应 其中d为纯净干燥的氯气与纯净干燥氨气反应的装置 请回答下列问题 答案 解析 1 连接好装置后 必需进行的一步实验操作是 检查装置的气密性 解析a为氯气的发生装置 e装置用于除去氯气中的氯化氢 b装置为氯气的干燥装置 f装置为氨气的发生装置 c装置为氨气的干燥装置 d装置为两种气体的反应装置 连接好装置后 必需进行的一步实验操作是检查装置的气密性 2 装置e的作用是 橡胶管k的作用是 答案 解析 解析装置e的作用是除去氯气中的氯化氢 橡胶管k的作用是使分液漏斗中的盐酸顺利流下 除去氯气中的氯化氢 使分液漏斗中的盐酸 顺利流下 3 从装置d的g处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体 处理方法是 答案 解析 在g处连接导管直接通入盛有烧碱的 解析从装置d的g处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体 处理方法是在g处连接导管直接通入盛有烧碱的烧杯中 烧杯中 4 装置f中试管内发生反应的化学方程式 答案 解析 解析装置f中试管内发生反应的化学方程式2nh4cl ca oh 2cacl2 2h2o 2nh3 2nh3 5 接入d装置的两根导管左边较长 右边较短 目的是 答案 解析 使密度大的氯气与密度小的氨气较快地均匀混合 解析由于氨气的密度小 氯气的密度大 密度小的氨气从长管进入向上扩散 密度大的氯气从短管进入向下扩散 接入d装置的两根导管左边较长 右边较短 目的是使密度大的氯气与密度小的氨气较快地均匀混合 6 整套装置从左向右的连接顺序是 j 接 接 f g 接 接 接 a 答案 解析 解析整套装置从左向右的连接顺序是 j 接 d e 接 f g 接 b c 接 h i 接 a de bchi 例14下图 是常见的气体发生装置 是气体收集装置 根据要求回答下列问题 答案 解析 1 若用mno2与浓盐酸反应制取氯气 应选用发生装置 用方程式表示制取氯气的反应原理是 解析mno2与浓盐酸反应制取氯气需要加热 选 装置 用kmno4与浓盐酸反应制取氯气 由于kmno4的氧化性强 可以不加热 选 装置 若选用 为氯气的收集装置 为了防止氯气逸出污染空气 应将蘸有氢氧化钠溶液的棉花团放置在试管口 由于氯气的密度比空气大 导气管应该 长进短出 将湿润的淀粉 ki试纸放在b口处 试纸变蓝色 证明氯气已集满 2 若用kmno4与浓盐酸反应制取氯气 应选用发生装置 试完成并配平下列离子方程式 cl h mn2 cl2 3 若选用 为氯气的收集装置 应该在试管口放置一团棉花 该棉花团应用 溶液浸湿 其作用是 4 若选用 为氯气收集装置 则氯气应从 口通入 用化学方法检验氯气收集满了的方法是 答案 1016258h2o 氢氧化钠 吸收多余氯气 防止氯气逸出 污染空气 a 将湿润的淀粉 ki试纸放在b口处 试纸变蓝色 证明氯气已集满 例15实验室用下述装置制取氯气 并用氯气进行下列实验 回答下列问题 答案 解析 1 a b两仪器的名称 a b 分液漏斗 圆底烧瓶 解析由装置图可知 a是分液漏斗 b是圆底烧瓶 2 洗气装置c是为了除去cl2中的hcl气体 应放入的试剂是 d中浓h2so4的作用是 答案 解析 除去氯气中的水蒸气 饱和食盐水 解析用浓hcl与mno2在加热条件下发生反应mno2 4hcl 浓 mncl2 cl2 2h2o制取氯气 由于浓盐酸有挥发性 所以在氯气中含有杂质hcl 由于氯气在饱和食盐水中的溶解度小 所以为了除去cl2中的hcl气体 应放入的试剂是饱和食盐水 此时产生的氯气中含有水蒸气 用浓硫酸来干燥 因此d中浓h2so4的作用是除去氯气中的水蒸气 3 e中为红色干布条 f中为红色湿布条 可看到有色布条退色的是 选填 e 或 f 答案 解析 f 解析氯气没有漂白性 当氯气遇水时二者发生反应产生hclo 有漂白性 因此e中红色干布条不退色 f中红色湿布条退色 4 g是浸有淀粉 ki溶液的棉花球 g处现象是棉花球表面变成 h是浸有nabr溶液的棉花球 h处反应的离子方程式是 答案 解析 2br cl2 2cl br2 蓝色 解析g是浸有淀粉 ki溶液的棉花球 氯气与ki发生反应 2i cl2 2cl i2 i2遇淀粉变为蓝色 因此g处现象是棉花球表面变成蓝色 h是浸有nabr溶液的棉花球 由于活动性cl2 br2 所以h处反应的离子方程式是2br cl2 2cl br2 5 p处为尾气吸收装置 写出实验室利用烧碱溶液吸取cl2的离子方程式 答案 解析 cl2 2oh cl clo h2o 解析氯气是大气污染物 所以在排放前应该进行尾气处理 由于氯气能与碱发生反应 所以若p处为尾气吸收装置 实验室利用烧碱溶液吸取cl2的离子方程式 cl2 2oh cl clo h2o 6 b中发生反应的化学方程式为 若实验中使用12mol l 1的浓盐酸10ml与足量的二氧化锰反应 实际生成的cl2的物质的量总是小于0 03mol 试分析可能存在的原因是 答案 解析 2h2o 随着反应的进行 消耗氯化氢 同时生成水 且氯化氢易挥发 使盐酸的浓度逐渐减小 稀盐酸与二氧化锰不反应 解析在b中发生的实验室制取氯气的反应的化学方程式为mno2 4hcl 浓 mncl2 cl2 2h2o 若实验中使用12mol l 1的浓盐酸10ml与足量的二氧化锰反应 实际生成的cl2的物质的量总是小于0 03mol 是因为随着反应的进行 消耗氯化氢 同时生成水 且氯化氢易挥发 使盐酸的浓度逐渐减小 稀盐酸与二氧化锰不反应 1 根据电极材料判断一般是活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 2 根据电流方向或电子流动方向判断电流由正极流向负极 电子由负极流向正极 3 根据原电池里电解质溶液中离子的移动方向在原电池的电解质溶液中 阳离子移向的一极为正极 阴离子移向的一极为负极 4 根据原电池两极发生的变化判断原电池的负极发生失电子的氧化反应 正极发生得电子的还原反应 七 原电池正极和负极的判断方法 5 根据现象判断溶解的一极为负极 增重或有气泡放出的一极为正极 特别提示在判断原电池正 负极时 不要只根据金属活动性的相对强弱 有时还与电解质溶液有关 如mg al和naoh溶液构成的原电池中 由于mg不与naoh溶液反应 虽金属性mg al 但在该条件下是al为负极 因此要根据具体情况来判断正 负极 例16根据反应 2ag cu cu2 2ag 设计如图所示原电池 下列说法错误的是a x可以是银或石墨b y是硫酸铜溶液c 电子从铜电极经外电路流向x电极d x极上的电极反应式为ag e ag 答案 解析 解析由电池反应2ag cu 2ag cu2 可知 铜为负极 电极反应为cu 2e cu2 x为正极 可以是不比铜活泼的银或石墨等 电极反应为ag e ag 电解质溶液中需含有ag 故b说法错误 例17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