玉山高中化学化学反应进行的方向教学设计选修4.docx
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玉山高中化学化学反应进行的方向教学设计选修4
化学反应进行方向
一、教材分析
教材从学生已有的知识和生活经验出发,分四个层次就化学反应的方向进行了介绍。
第一,以学生熟悉的自发进行的放热反应为例,介绍化学反应有向能量降低的方向自发进行的倾向——焓判据;以生活现象为例,说明混乱度(熵)增加是自然界的普遍规律,也是化学反应自发进行的一种倾向——熵判据。
第二,用实例说明单独运用上述判据中的任一种,都可能出现错误,都不是全面的。
第三,要正确的判断化学反应的方向,需要综合考虑焓变和熵变的复合判据。
第四,简单介绍了自由能判据的结论性内容。
二、学情分析
高二的学生已学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学平衡等知识,逐渐会运用化学知识对生活的一些现象进行分析和探讨。
三、教学目标
1.知识与技能
(1)理解化学反应方向判断的焓判据及熵判据;
(2)能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
2.过程与方法
(1)通过已有知识及日常生活中的见闻,构建化学反应方向的判据。
(2)学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加工,构建新知识。
3.情感、态度与价值观:
通过本节内容的学习,能体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,要全面分析问题。
四、教学重点
焓减和熵增与化学反应方向的关系
五、教学难点
焓减与熵增对化学反应方向的影响
六、教学方法
(1)应用讨论交流、实物展示以及实验探究的方法调动学生的积极性,充分发挥学生的想象力;
(2)启发学生学会归纳、概括,对信息进行加工,得出结论;
(3)注重从学生已有知识及日常生活的经验上构建新知识。
七、教学资源
视频、图片、实验、多媒体
八、仪器及药品
Ba(OH)2·8H2O、NH4Cl、数显温度计、浓氨水、浓盐酸、红墨水、火柴(共12组,根据人数而定,4人一组)
九、教学过程
教
学
过
程
教学环节
教学内容
教师活动
学生活动
目标达成
新课导入
视频《美国洛杉矶光化学烟雾事件》
播放视频,引导通过本节内容学习解决实际生活问题
观看视频了解光化学烟雾,寻找解决方法
导入涉及化学方向的内容
引入自发过程
图片:
高山流水、冰雪融化、苹果落地、铁生锈等
多媒体播放列举并展示一些生活中的自发过程的图片
联系生活中的自发现象,归纳其共同点。
理解自发过程的特点
引入焓判据
自发过程与焓判据的关系,Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl实验
(1)列举熟悉的自发反应:
2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH+H2(g)
△H=-368kJ/mol
3Fe(s)+3/2O2(g)=Fe2O3(s)△H=-824kJ/mol
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)△H=-571.6kJ/mol
引导学生得出焓判据
(2)指导学生分组实验
(1)归纳:
自发过程共同点——
放热反应,即:
焓判据——△H<0的反应有自发进行的倾向
(2)分组实验:
Ba(OH)2·8H2O
和NH4Cl
通过观察实验现象,得出结论:
H<0有利于反应自发进行,但自发反应不一定要△H<0。
能利用焓减对一些自发反应进行判断
引入熵判据
自发过程与熵判据的关系,NH3与HCl的探究实验
(1)列举并实物展示一些生活中的自发过程的实例:
火柴棒散落、红墨水扩散等引导学生了解熵以及理解熵判据。
(2)指导学生分组实验
(1)联系生活中的自发现象,了解熵以及理解熵判据:
△S>0的过程有自发进行的倾向
(2)自己动手做NH3与HCl反应实验,通过现象归纳结论:
△S>O有利于反应自发进行,自发反应不一定要△S>O。
能利用熵增对一些自发反应进行判断
总结复合判据
复合判据判断自发反应
抛出CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)
△H=+178.2kJ/mol
△S=+169.6J/mol/K
反应的进行与温度相关问题,引导学生了解并应用复合判据
思考并讨论自发反应判断除焓判据和熵判据以外还需结合温度,得出复合判据:
△G=△H—T△S
△G<0自发
△G>0非自发
△G=0平衡状态
能利用复合判据对自发反应进行判断
运用复合判据解决生活疑惑
汽车尾气处理以及石墨转化为金刚石问题探究
给出汽车尾气处理
2NO(g)+2CO(g)===
N2(g)+2CO2(g)
△H=-113.0KJ·mol-1
△S=-143.5J·mol-1·K-1
石墨转化为金刚石
C(石墨)==C(金刚石)
△H=+1.9KJ•mol-1,
△S=-3.3J•mol-1•K-1
相关方程式的△H、△S,引导学生用本节学习内容判断是否能自发进行
用本节学习内容判断这两个反应是否能自发进行
体会事物的发展、变化常常受多种因素的制约,要全面分析问题
本节内容小结
总结本节所学内容
以图表方式引导学生归纳本节知识点
归纳总结本节知识点
能条理清晰的归纳所学知识
巩固练习
随堂练习
给出课堂练习题
完成巩固练习
巩固学习本节知识
板书设计
第四节化学反应进行的方向
一、焓判据:
△H<0---自发倾向
二、焓判据:
△S>0---自发倾向
三、复合判据:
△G=△H—T△
教学
效果
预测
通过日常生活中的见闻引导学生,使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小,只能判断反应自发进行的可能性,不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。
对于自由能知识,达到知道、了解的层次即可。
2021届新高考化学模拟试卷
一、单选题(本题包括15个小题,每小题4分,共60分.每小题只有一个选项符合题意)
1.某小组设计如图装置,利用氢镍电池为钠硫电池(总反应为:
)充电。
已知氢镍电池放电时的总反应式为
,其中M为储氢合金,下列说法正确的是
A.a极为氢镍电池的正极
B.充电时,
通过固体
陶瓷向M极移动
C.氢镍电池的负极反应式为
D.充电时,外电路中每通过2mol电子,N极上生成1molS单质
2.25℃时,向20.00mL0.1mol·L-1H2X溶液中滴入0.1mol·L-1NaOH溶液,溶液中由水电离出的c水(OH-)的负对数[-1gc水(OH-)]与所加NaOH溶液体积的关系如图所示。
下列说法中正确的是
A.水的电离程度:
M>N=Q>P
B.图中M、P、Q三点对应溶液中
相等
C.N点溶液中c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(H+)=c(OH-)
D.P点溶液中c(OH-)=c(H+)+c(HX-)+c(H2X)
3.下列各选项中所述的两个量,前者一定大于后者的是()
A.将pH=4的盐酸和醋酸分别稀释成pH=5的溶液,所加水的量
B.pH=10的NaOH和Na2CO3溶液中,水的电离程度
C.物质的量浓度相等的(NH4)2SO4溶液与(NH4)2CO3溶液中NH4+的物质的量浓度
D.相同温度下,10mL0.1mol/L的醋酸与100mL0.01mol/L的醋酸中H+的物质的量
4.工业用强氧化剂PbO2来制备KClO4的工业流程如下:
根据流程推测,下列判断不正确的是()
A.“酸化”的试剂是稀硝酸或浓盐酸
B.“滤渣”主要成分是PbO2粉末,可循环使用
C.NaClO3与PbO2反应的离子方程式为
D.在KNO3、KClO4、NaClO4、NaNO3中,常温下溶解度小的是KClO4
5.下列说法不正确的是
A.C5H12的三种同分异构体沸点不同,因为其分子间作用力大小不同
B.NH3和HCl都极易溶于水,均与它们能跟水分子形成氢键有关
C.石墨转化为金刚石既有共价键的断裂和形成,也有分子间作用力的破坏
D.NaHSO4晶体溶于水和受热熔化时破坏的化学键类型不完全相同
6.化学与生活密切相关。
下列说法错误的是()
A.碳酸钠可用于去除餐具的油污B.漂白粉可用于生活用水的消毒
C.碳酸钡可用于胃肠X射线造影D.氢氧化铝可用于中和过多胃酸
7.NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是
A.水蒸气通过过量的Na2O2使其增重2g时,反应中转移的电子数为2NA
B.25℃时,1LpH=11的醋酸钠溶液中,由水电离出的OH-数目为0.001NA
C.1mol-OH(羟基)与lmolNH4+中所含电子数均为10NA
D.2.8g乙烯与2.6g苯中含碳碳双键数均为0.1NA
8.下列操作不正确的是
A.配制氯化铁溶液时需加入少量盐酸
B.金属钠保存在装有煤油的带玻璃塞的广口瓶中
C.保存液溴需用水封,放在带橡皮塞子的棕色细口瓶中
D.用稀硝酸洗去附在试管内壁的银镜
9.X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的短周期主族元素,其原子半径与最外层电子数的关系如下图所示。
R原子最外层电子数Q原子最外层电子数的4倍,Q的简单离子核外电子排布与Z2-相同。
下列相关叙述不正确的是
A.化合物
中含有离子键
B.五种元素中Q的金属性最强
C.气态氢化物的稳定性:
D.最高价氧化物对应的水化物酸性:
10.我国是世界最大的耗煤国家,下列加工方法不属于煤的综合利用的是
A.干馏B.气化C.液化D.裂解
11.下列反应不属于氧化还原反应的是()
A.Cl2+H2O=HCl+HClOB.Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
C.2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2D.Cl2+2FeCl2=3FeCl3
12.25 ℃时,几种弱酸的电离平衡常数如下表所示。
下列说法正确的是()
化学式
CH3COOH
H2CO3
HCN
电离平衡常数K
K=1.7×10–5
K1=4.2×10–7
K2=5.6×10–11
K=6.2×10–10
A.NaCN溶液中通入少量CO2的离子方程式为H2O+CO2+CN-=HCO3-+HCN
B.向稀醋酸溶液中加少量水,
增大
C.等物质的量浓度的Na2CO3溶液pH比NaHCO3溶液小
D.等体积等物质的量浓度的NaCN溶液和HCN溶液混合后溶液呈酸性
13.X、Y、Z、W 为原子序数依次增大的四种短周期元素,其中Z为金属元素,X、W为同一主族元素。
X、Z、W形成的最高价氧化物分别为甲、乙、丙。
x、y2、z、w分别为X、Y、Z、W的单质,丁是化合物。
其转化关系如图所示,下列判断错误的是
A.反应①、②、③都属于氧化还原反应
B.X、Y、Z、W四种元素中,Y的原子半径最小
C.Na 着火时,可用甲扑灭
D.一定条件下,x与甲反应生成丁
14.可用碱石灰干燥的气体是
A.H2SB.Cl2C.NH3D.SO2
15.化学与生产、生活密切相关。
下列叙述错误的是()
A.生活中可用氢氟酸在玻璃器皿上做标记
B.液态HCl不能导电,说明HCl是共价化合物
C.杜康用高粱酿酒的原理是通过蒸馏法将高粱中的乙醇分离出来
D.“霾尘积聚难见路人”,雾和霾所形成的气溶胶具有丁达尔效应
二、实验题(本题包括1个小题,共10分)
16.实验室常用
与浓盐酸反应制备
。
(1)制备反应会因盐酸浓度下降面停止。
为测定反应残余液中盐酸的浓度,探究小组同学提出下列实验方案:
甲方案:
与足量
溶液反应,称量生成的
质量。
乙方案:
采用酸碱中和滴定法测定。
丙方案:
与己知量
(过量)反应,称量剩余的
质量。
丁方案:
与足量
反应,测量生成的
体积。
继而进行下列判断和实验:
①判定甲方案不可行。
现由是_________。
②进行乙方案实验;准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。
a.量取试样
,用
标准溶液滴定,选择的指示剂是____,消耗
,该次滴定测得试样中盐酸浓度为_______
b._________,获得实验结果。
③判断两方案的实验结果________(填“偏大”、“偏小”或“准确”).
[已知:
、
]
④进行丁方案实验:
装置如图所示(夹持器具已略去)。
a.使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将_______转移到____中。
b.反应完毕,每间隔1分钟读取气体体积,气体体积逐次减小,直至不变。
气体体积逐次减小的原因是__________(排除仪器和实验操作的影响因素),至体积不变时,量气管的左侧液面高于右侧液面,此时读数测得的体积__________(填“偏大”、“偏小”或“准确”)
(2)若没有酒精灯,也可以采用
与浓盐酸反应制取适量氯气的如下简易装置。
装置B、C、D的作用分别是:
B___________C______________D______________
三、推断题(本题包括1个小题,共10分)
17.某药物G,其合成路线如下:
已知:
①R-X+
②
试回答下列问题:
(1)写出A的结构简式_________。
(2)下列说法正确的是__________
A.化合物E具有碱性B.化合物B与新制氢氧化铜加热产生砖红色沉淀
C.化合物F能发生还原反应D.化合物G的分子式为C16H17N5O2Br
(3)写出C+D→E的化学方程式___________。
(4)请设计以用4-溴吡啶(
)和乙二醇(
)为原料合成化合物D的同系物
的合成路线________(用流程图表示,无机试剂任选)。
(5)写出化合物A可能的同分异构体的结构简式__________。
须同时符合:
①分子中含有一个苯环;②1H-NMR图谱显示分子中有3种氢原子。
四、综合题(本题包括2个小题,共20分)
18.双氧水是一种重要的氧化剂、漂白剂和消毒剂。
它在NCP疫情控制中发挥重要作用。
(1)工业生产双氧水常采用催化剂—乙基蒽醌法,其反应过程如图所示:
写出工业制备H2O2
(1)反应的热化学方程式___。
(2)过氧化氢还可以通过电解-水解法制得。
工业上用Pt作电极材料,电解硫酸氢铵饱和溶液得到过二硫酸铵[(NH4)2S2O8],然后加入适量硫酸以水解过二硫酸铵即得到过氧化氢。
写出阳极的电极反应式___;整个过程的总化学方程式是___。
(3)某课题组在298K时研究H2O2+2HI=2H2O+I2反应速率的影响因素,实验结果如下表:
试验编号
1
2
3
4
5
c(HI)/mol·L-1
0.100
0.200
0.300
0.100
0.100
c(H2O2)/mol·L-1
0.100
0.100
0.100
0.200
0.300
v/mol·L-1·s-1
0.00760
0.0153
0.0227
0.0151
0.0228
分析上述数据,写出反应速率与物质浓度的关系式___;该反应的速率常数(k)的值为___。
(4)过氧化氢是强氧化剂,在许多反应中有重要的应用。
在一定温度下,将0.4molN2H4(g)和0.6molH2O2(g)装入2L固定容积的容器中,发生反应N2H4(g)+2H2O2(g)
N2(g)+4H2O(g)ΔH<0,当N2H4(g)的转化率为50%时反应达到平衡,该反应的化学平衡常数的值为___。
实验测得反应中N2H4(g)的转化率(α)与温度(T)的关系如图所示,分析说明温度高于T0时,N2H4(g)的转化率下降的原因是___。
19.(6分)丙烷、乙烯等有机物在工业上有广泛的应用。
回答下列问题:
(1)丙烷中混有乙烯杂质,实验室用如图装置除杂,得到纯净的丙烷。
若试剂a为酸性高锰酸钾溶液,则试剂b、c的名称分别为______、_______。
(2)如图为各组物质的能量总和及相互间转化的能量关系。
丙烷气体分解得到石墨(C)和氢气的热化学方程式为_________。
(3)在两个容积均为1L的恒容密闭容器中以不同的氢碳比[n(H2)/n(CO2)]充入2molH2和一定量的CO2,在一定条件下发生反应2CO2(g)+6H2(g)
C2H4(g)+4H2O(g)△H。
CO2的平衡转化率α(CO2)与温度的关系如图所示:
①该反应的∆H___________(填“>”“<"或“=")0,判断的理由是__________。
②在氢碳比为2.0时,Q点v(逆)_______P点v(逆)(填“>”“<"或“=”)。
③氢碳比:
x_____2.0(填“>”“<”或“=”)。
④Q点对应温度下,该反应平衡常数K=_______L3·mol-3。
参考答案
一、单选题(本题包括15个小题,每小题4分,共60分.每小题只有一个选项符合题意)
1.B
【解析】
【分析】
由电池总反应可知,氢镍电池放电时为原电池反应,负极反应式为MH+OH--e-=M+H2O,正极反应式为NiOOH+e-+H2O=Ni(OH)2+OH-;钠硫电池充电时为电解池反应,阴极反应式为
2Na++2e-=2Na,阳极反应式为Sx2--2e-=xS;充电时,两个电池的电极负接负,正接正,固体Al2O3中的Na+(阳离子)向阴极(电池的负极)移动,据此解答。
【详解】
A.根据以上分析,与a极相连的是钠硫电池的负极,所以a极为氢镍电池的负极,故A错误;
B.电解时阳离子向阴极移动,所以充电时,
通过固体Al2O3陶瓷向M极移动,故B正确;
C.氢镍电池的负极发生氧化反应,反应式为MH+OH--e-=M+H2O,故C错误;
D.充电时,N电极为阳极,反应式为Sx2--2e-=xS,根据电子守恒,外电路中每通过2mol电子,N极上生成xmolS单质,故D错误。
故选B。
2.C
【解析】
【详解】
A.M点:
水电离出来的氢氧根离子为10-11.1mol/L,N点和Q点:
水电离出来的氢氧根离子为10-7.0mol/L,P点水电离出来的氢氧根离子为10-5.4mol/L,水的电离程度:
P>N=Q>M,故A错误;
B.H2X的第二步电离常数Ka2=
得
=
,电离常数只与温度有关为定值,在滴定过程中溶液中氢离子浓度一直在减小,因此M、P、Q三点对应溶液中氢离子浓度不等,
不相等,故不选B;
C.N点为NaHX与Na2X的混合溶液,由图像可知,M点到P点发生HX-+OH-=H2O+X2-,根据横坐标消耗碱的量可知,在N点生成的X2-大于剩余的HX-,因此混合液n(Na2X)>n(NaHX),因为溶液呈中性,X2-的水解平衡与HX-的电离平衡相互抵消,所以N点溶液中c(Na+)>c(X2-)>c(HX-)>c(H+)=c(OH-),故选C;
D.P点恰好生成Na2X溶液,根据质子守恒c(OH-)=c(H+)+c(HX-)+2c(H2X),故D错误;
答案:
C
【点睛】
本题注意把握图象的曲线的变化意义,把握数据的处理,难度较大。
3.C
【解析】
【详解】
A.醋酸是弱电解质,在稀释过程中继续电离出氢离子,氯化氢是强电解质,在水溶液中完全电离,所以pH相同的盐酸和醋酸,如果稀释相同倍数,则醋酸中氢离子浓度大于盐酸,所以将pH=4的盐酸和醋酸分别稀释成pH=5的溶液时所加水的量,醋酸加入水的量大于盐酸,A项错误;
B.酸或碱抑制水电离,含有弱离子的盐促进水电离,所以氢氧化钠抑制水电离、碳酸钠促进水电离,氢氧化钠中水电离程度小于碳酸钠溶液中水电离程度,B项错误;
C.碳酸根离子与铵根离子相互促进水解,所以硫酸铵溶液中铵根离子浓度大于碳酸铵,C项正确;
D.相同温度下,醋酸的浓度越大其电离程度越小,所以前者电离程度小于后者,所以10 mL 0.1mol/L的醋酸与100 mL 0.01mol/L的醋酸中H+的物质的量前者小于后者,D项错误;
答案选C。
【点睛】
D项是易错点,要注意物质的量浓度与物质的量不是一个概念,10 mL 0.1mol/L的醋酸与100 mL 0.01mol/L的醋酸物质的量虽然相同,但物质的量浓度不同,则电离程度不同。
4.A
【解析】
【分析】
工业用PbO2来制备KClO4,是在酸性条件下用PbO2将NaClO3氧化成NaClO4,过滤得含有NaClO4的溶液中加入硝酸钾,经结晶可得KClO晶体,
【详解】
A.浓盐酸具有还原性会与NaClO3发生归中反应,同时也会消耗PbO2,故A错误;
B.“滤渣”主要成分是PbO2粉末,可循环使用,B正确;
C.根据产物可知NaClO3被PbO2氧化,根据电子守恒和元素守恒可知离子方程式为:
,故C正确;
D.根据溶液中溶解度小的物质先析出,结合复分解反应的条件可判断溶解度较小的物质为KClO4,故D正确;
故答案为A。
5.B
【解析】
【详解】
A.C5H12的三种同分异构体结构不同,分子间作用力大小不同,因而沸点不同,A正确;
B.NH3能和水分子形成氢键,HCl不能形成氢键,B错误;
C.石墨为层状结构,层内含有共价键,层与层之间是分子间作用力,转化为金刚石既有共价键的断裂和形成,也有分子间作用力的破坏,C正确;
D.NaHSO4晶体溶于水时电离为Na+、H+、SO42-,破坏离子键和共价键,受热熔化时电离为Na+、HSO4-,破坏离子键,破坏的化学键类型不完全相同,D正确;
答案选B。
6.C
【解析】
【详解】
A.碳酸钠水解溶液显碱性,因此可用于去除餐具的油污,A正确;
B.漂白粉具有强氧化性,可用于生活用水的消毒,B正确;
C.碳酸钡难溶于水,但可溶于酸,生成可溶性钡盐而使蛋白质变性,所以不能用于胃肠X射线造影检查,应该用硫酸钡,C错误。
D.氢氧化铝是两性氢氧化物,能与酸反应,可用于中和过多胃酸,D正确;
答案选C。
【点睛】
选项C是解答的易错点,注意碳酸钡与硫酸钡的性质差异。
7.B
【解析】
【分析】
A、根据水蒸气与Na2O2的方程式计算;
B、25℃时,1LpH=11的醋酸钠溶液中,水电离出的OH-浓度为10-3mol·L-1;
C、一个-OH(羟基)含9个电子;
D、苯中不含碳碳双键。
【详解】
A、水蒸气通过过量的Na2O2使其增重2g时,
2H2O+2Na2O2=4NaOH+O2△m2e-
4g2mol
2g1mol
反应中转移的电子数为1NA,故A错误;
B、25℃时,1LpH=11的醋酸钠溶液中,水电离出的OH-浓度为10-3mol·L-1,由水电离出的OH-数目为0.001NA,故B正确;
C、1mol-OH(羟基)中所含电子数均为9NA,故C错误;
D、苯中不含碳碳双键,故D错误;
故选B。
【点睛】
本题考查阿伏加德罗常数及其应用,难点A根据化学方程式利用差量法计算,易错点B,醋酸钠水解产生的OH-来源于水。
8.C
【解析】
【详解】
A.氯化铁是强酸弱碱盐,铁离子易水解,为抑制水解,在配制氯化铁溶液时需要加入少量稀盐酸,故A正确;
B.钠易和空气中水、氧气反应而变质,其密度大于煤油,并且又不和煤油反应,所以金属钠保存在装有煤油的带玻璃塞的广口瓶中,故B正确;
C.溴易腐蚀橡皮塞,应该用玻璃塞的试剂瓶,故C错误;
D.银能溶于稀硝酸生成硝酸银,所以可以用稀硝酸洗去附在试管内壁的银镜,故D正确;
答案选C。
9.A
【解析】
【分析】
X、Y、Z、Q、R为原子序数依次增大的短周期主族元素,R原子最外层上的电子数是Q原子最外层电子数的4倍,则Q只能处于IA族,R处于ⅣA族,R与X最
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- 玉山 高中化学 化学反应 进行 方向 教学 设计 选修