考纲要求
1、了解化学能与热能的相互转化。了解吸热反应、放热反应、反应热等概念。
2、了解热化学方程式的含义,能用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
3、了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。了解化学在解决能源危机中的重要作用。
4、了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
5、了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重大作用。
6、了解化学反应的可逆性。
7、了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
8、理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响,认识其一般规律。
9、了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
10、了解弱电解质在水溶液中的电离平衡。
11、了解水的电离,离子积常数。
12、了解溶液 pH的定义。了解测定溶液 pH的方法,能进行 pH的简单计算。
13、了解盐类水解的原理、影响盐类水解程度的主要因素、盐类水解的应用。
14、了解难溶电解质的溶解平衡及沉淀转化的本质。
15、以上各部分知识的综合应用
题型特点
每年高考中都会出现一道反应原理综合题目,该题型综合性强,往往以某一主题贯穿,考查反应热、盖斯定律、化学反应速率率、化学平衡、弱电解质电力平衡、沉淀溶解平衡、电化学等知识的综合应用。题中往往还会出现图像分析、图表数据分析等,结合实际考查对知识的灵活运用。
题型示例
( 2012·新课标)光气( COCl 2)在塑料、制革、制药等工业中有许多用途,工业上采用高温下 CO与 Cl 2在活性炭催化下合成。
( 1)实验室中常用来制备氯气的化学方程式为_________;
( 2)工业上利用天然气(主要成分为 CH 4)与 CO 2进行高温重整制备 CO,已知 CH 4、 H 2和 CO的燃烧热(△ H)分别为- 890.3 kJ/ mol、- 285.8 kJ/ mol和- 283.0 kJ/ mol,则生成 1 m 3(标准状况) CO所需热量为__________;
( 3)实验室中可用氯仿( CHCl 3)与双氧水直接反应制备光气,其反应的化学方程式为________________;
( 4) COCl 2的分解反应为 COCl 2 (g)= Cl 2 (g)+ CO (g)△ H=+ 108 kJ/ mol。反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第 10 min到 14 min的 COCl 2浓度变化曲线来示出):
①计算反应在第 8 min时的平衡常数 K=__________
②比较第 2 min反应温度 T( 2)与第 8 min反应温度( T 8)的高低: T( 2)____ T( 8)(填“<”、“>”或“=”);
③若 12 min时反应于温度 T( 8)下重新达到平衡,则此时 c( COCl 2)=______ mol/ L;
④比较产物 CO在 2~ 3 min、 5~ 6 min和 12~ 13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以( 2— 3)、( 5— 6)、( l 2- 13)表示]的大小____________;
⑤比较反应物 COCl 2在 5- 6 min和 15- 16 min时平均反应速率的大小: v( 5-6)_____ v( 15-16)(填"<"、">"、"="),原因是___________。
答案:( 1) MnO 2+ 4 HCl(浓) MnCl 2+ Cl 2↑+ 2 H 2 O
( 2) 5.52× 10 3 kJ
( 3) CHCl 3+ H 2 O 2= HCl+ H 2 O+ COCl 2
( 4)① 0.234 mol· L -1
②<
③ 0.031
④( 5-6)>( 2-3)=( 12-13)
⑤>
在相同温度时,该反应的反应物浓度越高,反应速率越大
【解析】⑴实验室常用 MnO 2与浓盐酸在加热条件下制取 Cl 2: MnO 2+ 4 HCl(浓) MnCl 2+ Cl 2↑+ 2 H 2 O。⑵ CH 4与 CO 2在高温下反应: CH 4 (g)+ CO 2 (g)= 2 CO (g)+ 2 H 2 (g),
Δ H=- 890.3 kJ· mol -1+ 2× 283.0 kJ· mol -1+ 2× 285.8 kJ· mol -1= 247.3 kJ· mol -1 ,
即生成 1 mol CO需吸收能量 123.6 kJ,因此生成 1 m 3(标准状况) CO所需能量:
× 123.6 kJ· mol -1≈ 5517 kJ= 5.52× 10 3 kJ。
⑶ CHCl 3中碳为+ 2价, COCl 2中碳为+ 4价,由氧化还原反应得失电子相等可知 CHCl 3与 H 2 O 2的物质的量相等,因此可写化学方程式: CHCl 3+ H 2 O 2= HCl+ H 2 O+ COCl 2。
⑷① 8 min时,由图依公式可得:
K=== 0.234 mol· L -1 。
② 2 min时, K=== 0.130 mol· L -1 ,
2 min到 8 min, K增大,平衡右移;反应放热,升高温度平衡右移,故 T( 2)< T( 8)。
③ 12 min时,由图有: K=== 0.234 mol· L -1 ,
可得 c( COCl 2)= 0.031 mol· L -1。
④由图可知, 2-3 min、 12-13 min是 CO的浓度变化量为 0,故反应速率为 0,而 5-6 min时 CO的浓度变化量不为 0,故反应速率不为 0,因此有 v( 5-6)> v( 2-3)= v( 12-13)。
⑤由图可知, COCl 2在 5~ 6 min时的浓度变化量明显大于在 15~ 16 min时的浓度变化量,因此( 5- 6)>( 15- 16)。这是因为在相同温度时,反应物浓度越高,反应速率越大。
解题策略
把握基本知识、基本概念,对知识间的联系建立网络,能够将知识迁移到实际的生产中,提高分析图像、图标能力,是解本类题的关键。加强训练,掌握解答该类题的思维方法,注意表达的准确性,也很重要。
知识要点
一、反应热
1、反应热与焓变
反应热:化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热。
焓变:在恒温、恒压的条件下,化学反应过程中吸收或释放的热量。
符号:△ H;单位: kJ/ mol。
反应热的理解:在化学反应过程中放出或吸收的热量通常叫做反应热;而物理变化中的能量变化不是反应热,如 NH 4 NO 3溶于水的吸热,浓 H 2 SO 4的稀释放热等,但可以是Δ H。
2、放热反应与吸热反应
( 1)化学反应中放出热量的反应称为放热反应,△ H< 0。化学反应中吸收热量的反应称为吸热反应,△ H> 0。
( 2)宏观解释:任何一个化学反应中,反应物所具有的总能量与生成物所具有的总能量总不会相等的。在新物质产生的同时总是伴随着能量的变化。一个化学反应是放出能量还是吸收能量,取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
当反应物的总能量大于生成物的总能量为放热反应。当反应物的总能量小于生成物的总能量为吸热反应。
微观解释:化学反应的本质:旧键的断裂和新键的形成,断键要吸收能量,成键要释放能量,总能量的变化取决于上述两个过程能量变化的相对大小。前者大于后者为吸热反应,前者小于后者为放热反应。
如图,△ H= 508— 600=— 92 kJ/ mol,其中 E 1为断裂化学键吸收的能量, E 2为形成化学键释放的能量。 a、 b分别为无催化剂和有催化剂时反应过程中能量的变化。
( 3)常见的放热反应:所有燃烧反应、酸碱中和反应、大多数化合反应、金属与酸的反应;常见的吸热反应:大多数分解反应、以 C、 H 2、 CO为还原剂的氧化还原反应、某些晶体间的反应。
( 4)吸热反应与放热反应的比较
注意:用能量图表示时,若注明具体物质,则必须注明与Δ H对应物质的量