高中化学人教版 (新课标)必修2第二章 化学反应与能量综合与测试教学设计

一、原电池正负极的判断及电极反应式的书写

1．正负极的判断

2．电极反应式的书写

(2)复杂电极反应式的书写

＝－

如CH4酸性燃料电池中，有关反应式为

CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应式

2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式

CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式

(1)书写电极反应式时，注意介质是否参加反应。碱性介质的电极反应中不能出现H＋，酸性介质的电极反应中不能出现OH－。

(2)燃料电池的正极(O2作氧化剂)

反应一般式为：

 ①酸性条件：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。

②碱性或中性条件：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。

③高温无水固体电解质：O2＋4e－===2O2－。

　(2018·南昌市第二中学月考)Al­Ag2O电池是一种可用作水下动力的优良电源，其原理如图所示。该电池工作时总反应式为2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O，则下列说法错误的是(　　)

A．工作时正极发生还原反应，且正极质量逐渐减小

B．当电极上生成1.08 g Ag时，电路中转移的电子为0.1 mol

C．Al电极的反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O

D．工作时电解液中的Na＋移向Ag2O/Ag电极

【解析】　原电池工作时，正极发生还原反应，该反应中氧化银被还原为银，正极的质量减少了，A正确；Ag2O中Ag的化合价为＋1价，被还原的单质银为0价，当电极上析出1.08 g Ag即0.01 mol时，电路中转移的电子为0.01 mol，B错误；原电池工作时Al被氧化，应为电池的负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，C正确；铝为负极， Ag2O/Ag为电池的正极，原电池工作时阳离子向正极移动， 即Na＋向Ag2O/Ag极移动，D正确。

【答案】　B

二、化学平衡状态的判断

1．直接判断依据

2．间接判断依据

以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例

(1)明确r、ρ的含义，即r＝，ρ＝。

(2)应用v(正)＝v(逆)时，要注意反应描述的反应方向和不同物质的计量关系。

(3)对可逆反应N2＋3H22NH3，若某一时刻，v正(N2)＝v逆(NH3)和3v正(N2)＝v正(H2)均不能说明达到平衡。因为①第一种情况N2、NH3的化学计量数不等。v正(N2)＝v逆(NH3)时，正、逆反应速率并不相等，而是正反应速率大于逆反应速率。平衡时应为2v正(N2)＝v逆(NH3)。②第二种情况也不是平衡状态。因为N2和H2都是反应物，在反应的任何时段都会有3v正(N2)＝v正(H2)。若是3v正(N2)＝v逆(H2)，才是平衡状态。

　可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志的是(　　)

①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2　②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态　④混合气体的颜色不再改变的状态　⑤混合气体的密度不再改变的状态　⑥混合气体的压强不再改变的状态　⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦　　 B．②③⑤⑦

C．①③④⑤ D．全部

【解析】　①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态；②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO，反应正向进行NO、O2的速率之比就是2∶1，不能说明正逆反应速率关系，不能判断反应是否达到平衡状态；③NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态是反应进行到任何时刻都成立的关系，不能说明反应达到了平衡状态；④混合气体的颜色不变，说明NO2的浓度不变，反应达到平衡状态；⑤该反应前后气体总质量不变，容器的体积不变，混合气体密度始终不变，不能由密度不变判断反应是否达到平衡状态；⑥该反应是气体分子数增多的反应，混合气体的压强不变，说明各气体的浓度不变，反应达到平衡状态；⑦混合气体平均相对分子质量与平均摩尔质量数值相等，混合气体的平均摩尔质量M＝，气体的总质量不变，气体的总物质的量不变时反应达到平衡状态， 故平均摩尔质量不变时，反应达到平衡状态。综上所述，①④⑥⑦是达到平衡状态的标志，故选A项。

【答案】　A

三、化学平衡的计算——“三段法”

1．解题步骤

(1)写出有关化学反应的方程式。

(2)确定各物质的起始量、变化量和平衡量。

(3)根据问题建立相应的式子进行解答。

2．具体方法

如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a mol/L、b mol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol/L。

mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

起始(mol/L)     a      b       0     0

变化(mol/L)     mx     nx     px     qx

平衡(mol/L)     a－mx  b－nx  px     qx

3．说明

(1)反应物：c平＝c始－c变，生成物：c平＝c始＋c变。

(2)各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。

(3)平衡时各物质的反应速率v＝。

(4)转化率＝×100%。

(5)列式时要注意单位的统一(一般都用浓度，有时也可用物质的量)。

　在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于(　　)

A．5%　　 B．10%

C．15% D．20%

【解析】　由题给数据知：参加反应的H2物质的量为：8 mol×25%＝2 mol。

N2　＋　3H2　　2NH3

始态：           2 mol  8 mol       0

变化量：        mol  2 mol        mol

平衡态：        mol  6 mol        mol

平衡时N2的体积分数为×100%≈15%，故C正确。

【答案】　C