苏教版 (2019)必修 第二册专题6 化学反应与能量变化本单元综合与测试导学案

这是一份苏教版 (2019)必修 第二册专题6 化学反应与能量变化本单元综合与测试导学案，共4页。学案主要包含了资料查阅，实验设计等内容，欢迎下载使用。

1．变化观念与平衡思想
通过本章的学习，让学生知道化学反应过程中不但有物质变化，而且伴随着能量变化，能量变化也可以是多样的，化学反应速率受温度、反应物浓度、催化剂等外界条件的影响，增强化学反应是动态变化的观念。通过原电池原理和可逆反应的学习，让学生建立起平衡的思维模型，知道原电池中正负极得失电子守恒，对一定条件下的可逆反应，当v正＝v逆时，反应达到平衡，反应体系中各组分浓度保持不变，增强平衡思想的培养。
例1 在1×105Pa和298 K时，将1 ml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·ml－1)。下面是一些共价键的键能(已知N2分子中有一个N≡N，氨分子中有三个等价的N—H)：
(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 ml氮气和3 ml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 ml 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．Q1C．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 ml N2和3 ml H2不能完全反应生成2 ml 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 ml N2和3 ml H2不能完全反应生成2 ml NH3，因而放出的热量小于93 kJ。
例2 利用NO2平衡混合气体遇热颜色加深、遇冷颜色变浅来指示放热过程和吸热过程。
①按图所示连接实验装置。
②向甲烧杯中加入一定量的CaO固体，此时烧杯中NO2平衡混合气体的颜色变深：向乙烧杯中加入NH4NO3晶体，此时烧杯中NO2平衡混合气体的颜色变浅。
回答下列问题：
(1)CaO与水反应的化学方程式为_________________________________________，该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)NH4NO3晶体溶于水时，乙烧杯内温度________(填“升高”或“降低”)。NH4NO3溶于水________(填“是”或”不是”)吸热反应。
(3)查阅资料知，NO2的平衡混合气体中存在可逆反应2NO2(g)N2O4(g)，已知NO2为红棕色，N2O4为无色。结合实验知，当温度升高时，平衡________(填“未被破坏”或“发生移动”)，此时反应速率________(填“增大”“减小”或“不变化”)。混合气体的颜色不变________(填“能”或“不能”)证明反应已达到平衡状态。
答案 (1)CaO＋H2O===Ca(OH)2 放热 (2)降低 不是 (3)发生移动 增大 能
解析 (1)根据题给信息可知，甲烧杯中NO2平衡混合气体颜色加深，说明CaO溶于水时发生的反应CaO＋H2O===Ca(OH)2为放热反应。(2)乙烧杯中NO2平衡混合气体颜色变浅，说明NH4NO3晶体溶于水时吸热，乙烧杯内温度降低，但不是吸热反应，因为NH4NO3晶体溶于水无新物质生成，不是化学反应。(3)两烧杯中的现象说明，温度能影响可逆反应2NO2(g)N2O4(g)，因此升温或降温时，该平衡会发生移动。升高温度，反应速率增大。当混合气体颜色不变时，说明NO2的浓度不再变化，能证明反应已达到平衡状态。
2．科学态度与社会责任
通过本专题的学习，让学生理解化学反应都伴随着能量变化，可以将化学能转化为热能、电能等。因此可以合理利用传统能源，大力开发新能源，实现“绿色环保”理念，形成简约适度，绿色低碳的发展模式。通过对化学反应速率及限度的学习，让学生理解在工业生产中，可以通过选择适当条件，加快反应速率，提高产品产率，如控制变量，实现工业生产的最佳产能，降低能耗，减少污染，从而促进社会的可持续发展。
例3 汽车排放的尾气为大气污染源之一，目前，可利用以下化学原理处理尾气：2NO＋2COeq \(,\s\up7(催化剂))2CO2＋N2。
(1)写出CO2的结构式：____________________________________。
(2)一定条件下，在容积固定的容器中进行上述反应，CO浓度与时间关系如图所示：
则反应速率v(a)、v(b)、v(c)的大小关系是____________________________________________。
(3)为研究如何提高该转化过程的反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
【资料查阅】
A．不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
B．使用等质量的同种催化剂时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
【实验设计】课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
【结论】
①实验编号Ⅱ的实验目的为________________________________。
②课题中探究外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响的另一因素是__________，且__________反应速率将__________(填“增大”“减小”或“无影响”)。
答案 (1)O==C==O (2)v(a)＞v(b)＝v(c)
(3)①探究同种催化剂的比表面积对反应速率的影响 ②温度 升高温度 增大
解析 (1)CO2为直线形分子，其结构式为O===C===O。(2)反应开始时反应物的浓度最大，故反应速率最大，当反应达到平衡时，反应速率保持不变。(3)对比表格中各组数据，找出答案。
共价键
H—H
N≡N
N—H
键能/kJ·ml－1
436
945
391
实验编号
实验目的
T/℃
NO初始浓度/ml·L－1
CO初始浓度/ml·L－1
同种催化剂的比表面积/m2·g－1
c(CO)不变时所用的时间/min
Ⅰ
参照实验
280
6.50×10－3
4.00×10－3
80
t
Ⅱ
280
6.50×10－3
4.00×10－3
120
0.5t
Ⅲ
360
6.50×10－3
4.00×10－3
80
0.2t