1、2022 高中化学新教材同步讲义资料 本章知识体系构建与核心素养提升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)和 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，而 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，
2、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。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 例 1在容积为 1.00 L 的容器中，通入一定量的 N2O4，发生反应
3、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H_(填“大于”或“小于”)0；100 时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。 在 060 s 时段，反应速率 v(N2O4)为_ molL 1s1；反应的平衡常数 K1为_。 (2)100 时达到平衡后，改变反应温度为 T，c(N2O4)以 0.002 0 molL 1s1 的平均速率降低，经 10 s 又达到平衡。 T_(填“大于”或“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_(填“正反
4、应”或“逆反应”) 方向移动，判断理由是_。 答案(1)大于0.001 00.36 (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 molL 10.002 0 molL1s110 s20.160 molL1，c(N2O4)0.040 molL1 0.002 0 molL 1s110 s0.020 molL1，K20.1602 0.020 1.28 (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，H0。在 060 s 时段，v(N2O4)c t 0.1000.040
5、 molL 1 60 s 0.001 0 molL 1s1；平衡常数 K1c2NO2 cN2O4 0.1202 0.040 0.36。 (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 molL 1 0.120 molL 1 温度 T 时变化0.020 molL 1 0.040 molL 1 温度 T 平衡时0.020 molL 1 0.160 molL 1 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 K2c 2NO2
6、 cN2O4 0.1602 0.020 1.28。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (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”与“模型认知”的能力(“三段式”法解题步骤)等。 例 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)H185.2 kJmol 1 反应：CH3OH(g)1 2O 2(l)HCHO
7、(g)H2O(g)H2 反应：H2(g)1 2O 2(g)H2O(g)H3241.8 kJmol 1 副反应： 反应：CH3OH(g)O2(g)CO(g)2H2O(g)H4393.0 kJmol 1 (1)计算反应的反应热H2_。 (2)750 K 下，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，则平衡时的总压强 p平_(用含 p0和的式子表示)；当 p0101 kPa，测得 50.0%，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
8、研究指出，催化反应的部分机理如下： 历程：CH3OHHCH2OH 历程：CH2OHHHCHO 历程：CH2OH3HCO 历程：HHH2 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_(填“”“”或“”，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(mgL 1h1)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108421
9、 2022 高中化学新教材同步讲义资料 /mgL 1 000000000000000 吹脱时 间/h 07233955 则当甲醛浓度为 2 000 mgL 1时，其吹脱速率 v_ mgL1h1，分析上表数据，起始浓度为 10 000 mgL 1，当甲醛浓度降为 5 000 mgL1，吹脱时间为_h。 答案(1)156.6 kJmol 1 (2)p0(1)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)84.616 解析(1)根据盖斯定律计算：反应的反应热H2H1H3241.8 kJmol 185.2 kJ mol 1156.6 kJmol1。 (2)若起始
10、压强为 p0，达到平衡时转化率为， CH3OH(g)HCHO(g)H2(g) 起始量/mol100 变化量/mol 平衡时/mol1 压强之比等于物质的量之比，则 p0p平1(1)，p平p0(1)；当 p0101 kPa，测得50.0%， 计算反应平衡常数 Kp 1p 平2 1 1 p平 0.5 10.5 2101(1+0.5) 10.5 10.5 50.5。(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，历程历程历程得 CH3OH(g)HCHO(g)H2(g)，前两者吸收能 量，历程
11、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 mgL 1时，吹脱速率 v0.042 3c mgL1h10.042 32 000 mg L 1h184.6 mgL1h1；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 mgL 1时，所耗时间约为 16 h。 例 3在恒容密闭容器中通入 CH4与 CO2， 使其物质的量浓度均为 1.0 molL 1， 在一定条件下发生反 应：
12、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。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 回答下列问题： (1)该反应的H_(填“”“”或“”)0。 (2)压强 p1、 p2、 p3由大到小的顺序为_； 压强为 p2时， b 点处 v正_(填“”“” 或“”)v逆。 (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：v正 c(CH4)和 v逆c(CO)，如图 2。 与曲线 v正c(CH4)相对应的是图中曲线_(填“甲”或“乙”)。 降低温度，反应重新达到平衡时，
13、v正、v逆相应的平衡点分别为_(填字母)。 答案(1)(2)p3p2p1(3)80% (4)乙B、F 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H0。(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 m、n、p；由 p 点n 点m 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 p1p2p3。 b 点a 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， v正v逆。 2022 高中化学新教材同步讲义资料 (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 v逆c(CO)，乙曲线为 v正 c(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 B、F 符合题意。
