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专题知识体系构建与核心素养提升

1．变化观念与平衡思想

通过本专题的学习，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，此时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298K时，将1mol气态AB分子解离成气态A原子和B原子所需要的能量称为键能(kJ·mol－1)。下面是一些共价键的键能(已知N2分子中有一个N≡N键，氨分子中有三个相同的N—H键)：

共价键

H—H

N≡N

N—H

键能/(kJ·mol－1)

436

945

391

(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298K时，取1mol氮气和3mol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2molNH3)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．Q1Q2

B．Q1Q2

C．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，1molN2和3molH2不能完全反应生成2molNH3，因而放出的热量小于93kJ

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945kJ＋3×436kJ＝2253kJ，形成化学键共放出的能量为2×3×391kJ＝2346kJ，所以该反应为放热反应。(2)理论上放出的热量为2346kJ－2253kJ＝93kJ。

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，此时烧瓶中NO2平衡混合气体的颜色变深；向乙烧杯中加入NH4NO3晶体，此时烧瓶中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“被破坏”)，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)被破坏增大能

解析(1)CaO溶于水时发生的反应CaO＋H2O===Ca(OH)2为放热反应。(2)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，改变温度能使可逆反应2NO2(g)N2O4(g)的平衡被破坏。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\o(,\s\up7(催化剂))2CO2＋N2。

(1)写出CO2的结构式：_________________