高中化学 第二章 第三节 化学平衡常数(第3课时)学案 新人教版选修4
化学平衡常数
1.知道化学平衡常数的含义，会根据化学反应书写化学平衡常数的表达式。
2．能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
知识点一化学平衡常数
阅读教材P28～P29，思考并填空。
1．含义
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，简称平衡常数，用符号K表示。
2．表达式
对于一般的可逆反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，平衡常数的表达式为K＝c p（C）·c q（D）
c（A）·c（B）。
3．意义与影响因素
(1)K值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之就转化的越不完全，转化率就越小。
(2)K只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
1．判断正误
(1)化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。( )
(2)化学平衡常数与浓度有关，与温度无关。( )
(3)升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应。( )
(4)K值越大，表明可逆反应正向进行的程度越大。( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ 2．对于3Fe(s)＋4H 2O(g)Fe 3O 4(s)＋4H 2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为( )
A ．K ＝
c （Fe 3O 4）·c （H 2）c （Fe ）·c （H 2O ）
B ．K ＝
c （Fe 3O 4）·c 4（H 2）c （Fe ）·c 4（H 2O ）
C ．K ＝
c 4（H 2O ）c 4（H 2）
D ．K ＝
c 4（H 2）
c 4（H 2O ）
解析：选D 。平衡常数表达式中只表示出气体或溶液中溶质的浓度，而固体或纯液体不表示出来。
化学平衡常数的应用 1．判断反应进行的程度
K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进
行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。 2．判断反应的热效应
若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。 3．判断平衡移动方向
利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。 对于可逆反应：m A(g)＋n B(g)
p C(g)＋q D(g)，在任意状态下，生成物的浓度和反应物
的浓度之间的关系用Q ＝
c p （C ）·c q （D ）
c m （A ）·c n （B ）
表示，则：
当Q ＝K 时，反应处于平衡状态，v 正＝v 逆； 当Q ＜K 时，反应向正反应方向进行，v 正＞v 逆； 当Q ＞K 时，反应向逆反应方向进行，v 正＜v 逆。 4．计算转化率
依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。
(1)平衡常数表达式中的各物质的浓度指平衡时的物质的量浓度，以其化学计
量数为幂。同一化学反应，由于化学方程式书写不同，平衡常数的表达式不同。 (2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作常数而不代入公式。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 ①若反应方向改变，则平衡常数改变。
②若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
例如：N 2＋3H 22NH 3，K ＝a ，则有：
2NH 3N 2＋3H 2，K ′＝1
a
，
12N 2＋32
H 2NH 3，K ″＝a 1
2。
在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO 2(g)＋H 2(g)CO(g)＋
H 2O(g)，其化学平衡常数K 和温度T 的关系如表所示：
T /℃ 700 800 830 1 000 1 200
K
0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
请回答下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K ＝_______________________________。 (2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)某温度下，平衡浓度符合下式：c (CO 2)·c (H 2)＝c (CO)·c (H 2O)，试判断此时的温度为________℃。此温度下加入1 mol CO 2(g)和1 mol H 2(g)，充分反应，达到平衡时，CO 2的转化率为________。
(4)在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c (CO 2)为2 mol/L ，c (H 2)为1.5 mol/L ，c (CO)为1 mol/L ，c (H 2O)为3 mol/L ，则正、逆反应速率的比较为v 正________v 逆(填“＞”“＜”或“＝”)。
[解析] (2)温度越高，K 值越大，说明升温平衡正向移动，正反应为吸热反应。(3)由题意可得K ＝1，查表可知温度为830 ℃，设反应了的CO 2为x mol ，则消耗掉的H 2为x mol ，生成的CO 和H 2O 均是x mol(体积为V L)，
K ＝
（x V ）·（x
V
）
（1－x V ）·（1－x V
）
＝1，整理得x ＝0.5，则CO 2的转化率为50%。(4)Q ＝
c （CO ）·c （H 2O ）c （CO 2）·c （H 2）
＝
1×3
2×1.5
＝1＞0.9，所以v 正＜v 逆。
[答案] (1)c （CO ）·c （H 2O ）c （CO 2）·c （H 2）
(2)吸热 (3)830 50%
(4)＜
对于例1中的反应：
(1)830 ℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，若增大CO 的浓度，平衡是否移动？平衡常数是否变化？
(2)例1中第(4)问若CO 2、H 2、CO 、H 2O 的浓度分别为2 mol/L 、2 mol/L 、3 mol/L 、3 mol/L ，则反应向什么方向进行？
答案：(1)平衡向逆反应方向移动；平衡常数不变。 (2)Q ＝
c （CO ）·c （H 2O ）c （CO 2）·c （H 2）
＝3×32×2
＝2.25>0.9，故反应向逆反应方向进行。
(1)化学平衡常数K 与Q 的表达式相同，但各物质的浓度不同，K 中各物质的浓度必须是平衡浓度，而Q 中是任一时刻的浓度。
(2)化学平衡常数不表示反应的快慢，即K 值大，化学反应速率不一定大。 (3)稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度不必写在平衡常数表达式中。
化学平衡常数的概念
1．下列关于某一化学反应的平衡常数的说法，正确的是( ) A ．与该反应的压强有关
B ．与反应的温度有关，还与反应本身有关
C ．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响
D ．只与化学反应本身有关，与其他条件无关
解析：选B 。K 与温度有关，也与化学方程式的书写有关，但与起始浓度无关。 2．可逆反应：C(s)＋H 2O(g)CO(g)＋H 2(g)在t ℃下达到平衡，其平衡常数可表示为
( ) A ．K ＝
c （C ）·c （H 2O ）c （CO ）·c （H 2）
B ．K ＝
c （CO ）·c （H 2）
c （C ）·c （H 2O ）
C ．K ＝
c （H 2O ）
c （CO ）·c （H 2）
D ．K ＝
c （CO ）·c （H 2）
c （H 2O ）
解析：选D 。C 单质是固体，在平衡常数中不出现。
化学平衡常数的应用
3．高炉炼铁过程中发生的主要反应为1
3Fe 2O 3(s)＋CO(g)
2
3
Fe(s)＋CO 2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：
温度/℃ 1 000 1 150 1 300 平衡常数
4.0
3.7
3.5
该反应的平衡常数表达式K ＝________，ΔH ________0(填“>”“<”或“＝”)。 解析：因Fe 和Fe 2O 3都为固体，不能写入平衡常数的表达式，所以K ＝c （CO 2）c （CO ）
，由表中
数据知，温度升高，平衡常数减小，说明平衡向左移动，故ΔH <0。 答案：
c （CO 2）c （CO ）
<
4．850 ℃时，可逆反应CO(g)＋H 2O(g)
CO 2(g)＋H 2(g) ΔH <0，K ＝1。
(1)若升高温度到950 ℃达到平衡，K ________1(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2)850 ℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO 、3.0 mol H 2O 、1.0 mol CO 2和x mol H 2，则：
①当x ＝5.0时，上述平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。 ②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x 应满足的条件是________。
解析：(1)K 是温度的函数，当升高温度时，可逆反应平衡向左移动，显然K 值减小，即K <1。
(2)①Q
＝c（CO2）·c（H2）
c（CO）·c（H2O）＝1.0
V×
5.0
V
1.0
V×
3.0
V
＝
5
3
>K＝1，说明v逆>v正，反应向逆反应方向进行。
②由题意得Q＝x
3
答案：(1)小于(2)①逆反应②x<3.0 知识点二平衡转化率及其计算 阅读教材P29～P31，思考并填空。 1．分析三个量 起始量、变化量、平衡量。 2．明确三个关系 (1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。 (2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。 (3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 3．计算方法——三段式法 对于反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，初始时，A、B的物质的量分别为a mol、b mol， 达到平衡后，有 mx mol 的A发生反应，则计算模式为 m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g) 起始量/mol a b0 0变化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 一定温度下，反应HX(g) 12H 2(g)＋1 2 X 2(g)的平衡常数K ＝0.1，若将1.0 mol 的HX 通入体积为1.0 L 的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率是________。 解析： HX(g) 12H 2(g)＋1 2 X 2(g) 起始(mol/L) 1 0 0 变化(mol/L) 2x x x 平衡(mol/L) 1－2x x x 则K ＝ c 1 2（H 2）·c 1 2（X 2） c （HX ） ＝ x 12·x 12 1－2x ＝0.1，解得x ＝1 12 。 则HX 的最大分解率为2x mol/L 1 mol/L ×100%＝2×1 12 mol/L 1 mol/L ×100%≈17%。 答案：17% 平衡转化率的计算 1．模式 a A(g) ＋b B(g) c C(g) ＋ d D(g) c (初)(mol/L) n 1 n 2 0 0 Δc (mol/L) n 1x b a n 1x c a n 1x d a n 1x c (平)(mol/L) n 1(1－x ) n 2－b a n 1x c a n 1x d a n 1x 反应物：c (平)＝c (初)－Δc ； 生成物：c (平)＝c (初)＋Δc 。 2．解题思路 3．基本计算关系 (1)各物质的物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。 (2)反应物的转化率＝ Δc c （初）×100%＝ Δn n （初） ×100%。 (3)生成物的产率＝该物质的实际生成量 该物质的理论生成量×100%。 (4)平衡时各组分的体积分数＝该组分的物质的量分数＝ n （平） n （总） ×100%。 可逆反应CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为 749 K 时，K ＝9 4 ，问： (1)当CO 和H 2O 的起始浓度均为2 mol·L －1时，CO 的转化率为多少？ (2)当CO 的起始浓度仍为2 mol·L －1，H 2O 的起始浓度为6 mol·L －1时，CO 的转化率为多少？ [解析] (1)设CO 转化的物质的量浓度为x m ol·L －1， CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g) 起始 (mol·L －1) 2 2 0 0 转化 (mol·L －1) x x x x 平衡 (mol·L －1) 2－x 2－x x x K ＝x 2 （2－x ）2＝9 4，解得：x ＝1.2， CO 的转化率：1.2 mol ·L －1 2 mol ·L －1×100%＝60%。 (2)设CO 转化的物质的量浓度为y mol ·L －1， CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g) 起始 (mol·L －1) 2 6 0 0 转化 (mol·L －1) y y y y 平衡 (mol·L －1) 2－y 6－y y y K ＝y 2 （2－y ）（6－y ）＝9 4，解得：y ≈1.7， CO 的转化率：1.7 mol ·L －1 2 mol ·L －1×100%＝85%。 [答案] (1)60% (2)85% (1)代入平衡常数K 表达式的各浓度一定是某一温度下各反应物和生成物的平衡浓度。 (2)转化率计算的三个公式 ①转化率＝反应物的转化浓度 反应物的起始浓度×100%； ②转化率＝反应物的转化物质的量 反应物的起始物质的量 ×100%； ③转化率＝气体反应物转化体积 气体反应物起始体积 ×100%。 平衡转化率及其计算 1．在容积可变的密闭容器中，2 mol N 2和8 mol H 2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H 2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：选C 。达到平衡时，H 2转化的物质的量为8 mol×25%＝2 mol 。在一定条件下，N 2与H 2发生反应： N 2＋3H 2一定条件 2NH 3 起始物质的量/mol 2 8 0 转化物质的量/mol 23 2 43 平衡物质的量/mol 43 6 4 3 同温同压下，气体的体积比等于其物质的量之比，故平衡时氮气的体积分数为 43 mol 4 3 mol ＋6 mol ＋4 3 mol ×100%≈15%。 2．1 200 ℃时测得反应H 2(g)＋CO 2(g) H 2O(g)＋CO(g)的平衡常数K 为2.25。若反 应从H 2(g)和CO 2(g)开始，且H 2(g)和CO 2(g)的初始浓度均为0.010 0 mol·L －1时，计算各物质的平衡浓度及H 2和CO 2的平衡转化率。 解析：设平衡时生成的H 2O(g)的浓度为x mol ·L －1。 H 2(g) ＋ CO 2(g) H 2O(g)＋CO(g) 初始浓度 mol·L －1 0.010 0 0.010 0 0 0 平衡浓度 mol·L －1 0.010 0－x 0.010 0－x x x K ＝ c （H 2O ）·c （CO ）c （H 2）·c （CO 2） ＝ x 2 （0.010 0－x ）2 ＝2.25， 解方程得：x 1＝0.006 0，x 2＝0.030 0，x 2>c 0(H 2)不合理，应舍去，则平衡时： c (H 2)＝c (CO 2)＝0.010 0 mol·L －1－x mol ·L －1 ＝0.010 0 mol·L －1－0.006 0 mol·L －1 ＝0.004 0 mol·L －1， c (H 2O)＝c (CO)＝x mol ·L －1＝0.006 0 mol·L －1； α(H 2)＝c 0（H 2）－c （H 2）c 0（H 2） ×100% ＝0.010 0 mol ·L －1－0.004 0 mol·L －10.010 0 mol ·L －1×100% ＝60%， α(CO 2)＝ c 0（CO 2）－c （CO 2） c 0（CO 2） ×100% ＝0.010 0 mol ·L －1－0.004 0 mol·L －10.010 0 mol ·L －1×100% ＝60%。 答案：H 2和CO 2的平衡浓度都是0.004 0 mol·L －1，c (H 2O)和c (CO)都是0.006 0 m ol·L － 1，H 2 和CO 2的平衡转化率均为60%。 重难易错提炼 1.化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写形式相对应，同一个化学反应，其化学方程式不同，平衡常数表达式也不同。 2．化学平衡常数在温度一定时对某一具体化学反应是一个常数，它与浓度无关；但计算平衡常数时又必须用到化学平衡状态下的各物质的浓度。 3．利用化学平衡常数计算、判断时要理清是什么状态下的浓度。 课后达标检测 [基础巩固] 1．下列关于化学平衡常数的说法中，正确的是( ) A ．在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值 B ．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变 C ．化学平衡常数K 与温度、反应物浓度、体系的压强都有关 D ．根据化学平衡常数K 可以推断一个可逆反应进行的程度 解析：选D 。平衡常数只与温度有关，所以选项A 、B 、C 均错误。 2．氮化硅(Si 3N 4)是一种新型陶瓷，它可由SiO 2与过量焦炭在1 300～1 700 ℃的氮气流中反应制得：3SiO 2(s)＋6C(s)＋2N 2(g)Si 3N 4(s)＋6CO(g)。该反应的平衡常数K 的表达 式为( ) A. c 6（CO ）c 2（N 2） B. c （Si 3N 4）·c 6（CO ）c 2（N 2）·c 3（SiO 2） C. c 2（N 2） c 6（CO ） D. c 2（N 2）·c 3（SiO 2） c （Si 3N 4）·c 6（CO ） 解析：选A 。固体或纯液体的浓度视为定值，不列入平衡常数的表达式中。 3．将固体NH 4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ①NH 4I(s)NH 3(g)＋HI(g) ②2HI(g) H 2(g)＋I 2(g) 达到平衡时，c (H 2)＝0.5 mol·L －1，c (HI)＝4 mol·L －1，则此温度下反应①的平衡常数为( ) A．9 B．16 C．20 D．25 解析：选C。由c(H2)＝0.5 mol·L－1，知反应②分解的c(HI)＝1 mol·L－1，由①知c(NH3)＝c总(HI)＝1 mol·L－1＋4 mol·L－1＝5 mol·L－1，则反应①的化学平衡常数为K＝5×4＝20。4．化学平衡常数K是衡量化学反应进行程度的标志。在常温下，下列反应的平衡常数数值如下： 2NO(g)N2(g)＋O2(g) K1＝1×1030 2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) K2＝2×1081 2CO2(g)2CO(g)＋O2(g) K3＝4×10－92 以下说法正确的是( ) A．常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2) B．常温下，2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)的平衡常数的数值约为5×10－80 C．常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2 D．以上说法都不正确 解析：选C。A项，应为K1＝[c(N2)·c(O2)]/c2(NO)，故错；B项，应为5×10－82，故错；C项正确。 5．已知830 ℃时，反应CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数K＝1，将各物质按表中的物质的量(单位：mol)投入恒容容器中，则开始时反应逆向进行的是( ) 选项A B C D n(CO2)3101 n(H2)2101 n (CO) 1 2 3 0.5 n (H 2O) 5 2 3 2 解析：选A 。A 项Q ＝2×31×5＝1.2，B 项Q ＝1×12×2＝0.25，C 项Q ＝0，D 项Q ＝1×1 2×0.5＝1。 B 、 C 项中Q 均小于平衡常数1，所以B 、C 项两种情况下反应正向进行； D 项Q ＝1，反应处于平衡状态；A 项Q 大于1，反应逆向进行。 6．据报道，在300 ℃、70 MPa 下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实： 2CO 2(g)＋6H 2(g)300 ℃ 70 MPa CH 3CH 2OH(g)＋3H 2O(g) 下列叙述错误的是( ) A ．使用Cu －Zn －Fe 催化剂可大大提高生产效率 B ．反应需在300 ℃进行，可推测该反应是吸热反应 C ．充入大量CO 2气体可提高H 2的转化率 D ．从平衡混合气体中分离出CH 3CH 2OH 和H 2O 可提高CO 2和H 2的利用率 解析：选B 。A 项，催化剂能加快化学反应速率，从而提高生产效率；B 项，判断吸热反应和放热反应是根据反应物和生成物所具有能量的相对大小，而不是根据反应条件；C 项，充入大量CO 2气体，平衡正向移动，可提高H 2的转化率；D 项，分离出CH 3CH 2OH 和H 2O 可使平衡正向移动，从而提高CO 2和H 2的利用率。 7．在25 ℃时，密闭容器中X 、Y 、Z 三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示： 物质 X Y Z 初始浓度/mol·L －1 0.1 0.2 0 平衡浓度/mol·L －1 0.05 0.05 0.1 下列说法错误的是( ) A ．反应达到平衡时，X 的转化率为50% B ．反应表示为X ＋3Y 2Z ，此温度下的平衡常数为1 600 C ．增大压强使平衡向生成Z 的方向移动，平衡常数增大 D ．改变温度可以改变此反应的平衡常数 解析：选C 。X 、Y 、Z 的浓度变化量分别为0.05 mol·L －1、0.15 mol·L －1、0.1 m ol·L －1，且X 、Y 的浓度减小，Z 的浓度增大，所以该反应的化学方程式为X ＋3Y 2Z ；X 的转 化率为0.05 mol ·L －10.1 mol ·L －1×100%＝50%；平衡常数K ＝0.12 0.05×0.053＝1 600；平衡常数只受温 度的影响，不受压强和浓度的影响。 8．一定条件下，体积为2 L 的密闭容器中，1 mol X 和3 mol Y 进行反应：X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，经过12 s 达到平衡，生成0.6 mol Z 。下列说法正确的是( ) A ．以X 浓度变化表示的反应速率为1 8 mol/(L·s) B ．12 s 后将容器体积扩大为10 L ，Z 的平衡浓度变为原来的1 5 C ．若增大X 的浓度，则物质Y 的转化率减小 D ．若该反应的ΔH <0，升高温度，平衡常数K 减小 解析：选D 。 X(g)＋3Y(g) 2Z(g) 起始量(mol) 1 3 0 转化量(mol) 0.3 0.9 0.6 平衡量(mol) 0.7 2.1 0.6 v (X)＝ 0.3 mol 2 L 12 s ＝1 80 mol/(L·s)，所以A 错误；12 s 后将容器体积扩大为10 L ，平衡逆向移 动，Z 的浓度小于原来的1 5，所以B 错误；若增大X 的浓度，Y 的转化率增大，X 的转化率 减小，所以C 错误；若ΔH <0，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数K 减小，所以D 正确。 9．已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g) ΔH >0。请回答下列问题： (1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c (M)＝1 mol ·L －1，c (N)＝2.4 mol·L －1，达到平衡后，M 的转化率为60%，此时N 的转化率为________；该温度时的平衡常数K ＝________。 (2)若反应温度升高，则M 的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c (M)＝4 mol·L －1，c (N)＝a mol ·L －1，达到平衡后，c (P)＝2 mol ·L －1，则a ＝________。 (4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c (M)＝c (N)＝b mol ·L －1，达到平衡后，M 的转化率为________。 解析：(1)N 的转化率为1×60%2.4 ×100%＝25%；平衡时c (M)＝0.4 mol·L －1，c (N)＝1.8 mol·L －1，c (P)＝c (Q)＝0.6 mol·L －1，则该温度时的平衡常数 K ＝0.6×0.60.4×1.8 ＝0.5。 (2)温度升高，平衡正向移动，M 的转化率增大。 (3)达到平衡时，c (P)＝2 mo l·L －1，则c (Q)＝2 mol·L －1，c (M)＝2 mol·L －1，c (N)＝(a －2) mol·L －1，因此 2×2 2×（a －2） ＝0.5，a ＝6。 (4)设M 的转化率为α，则平衡时c (M)＝c (N)＝b (1－α)mol·L －1，c (P)＝c (Q)＝b α mol ·L －1，故有 b α×b α b （1－α）×b （1－α） ＝0.5，α＝41%。 答案：(1)25% 0.5 (2)增大 (3)6 (4)41% 10．温度为T ℃时，向某恒容密闭容器中充入一定量的CO 和H 2O(g)，发生反应CO(g) ＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g) ΔH ＝－41.2 kJ·mol －1，反应过程中测定的部分数据见下表 (表中t 1 反应时间/min n (CO)/mol n (H 2O)/mol 1.20 0.60 t 1 0.80 n 1 t 2 n 2 0.20 (1)n 1＝________，n 2＝________。 (2)从反应开始至达到平衡，该反应放出的热量为________kJ 。 (3)温度为T ℃时，该反应的平衡常数K ＝________。某温度时，测得上述反应的平衡常数为1.1，则该温度________(填“大于”“小于”或“等于”)T ℃。 (4)温度不变，若起始时通入的CO 和H 2O(g)均为0.8 mol ，则平衡时CO 的物质的量是________mol 。 解析：(1) CO(g)＋H 2O(g) CO 2(g)＋H 2(g) 起始/mol 1.20 0.60 0 0 转化/mol 0.40 0.40 0.40 0.40 t 1或t 2/mol 0.80 0.20 0.40 0.40 由此可知n 1＝0.20，n 2＝0.80。 (2)该反应放出的热量为0.40 mol×41.2 kJ·mol －1＝16.48 kJ 。 (3)平衡常数K ＝ c （H 2）·c （CO 2）c （CO ）·c （H 2O ）＝ 0.40V ×0.40 V 0.80V × 0.20 V ＝1。若平衡常数K 由1变为1.1，应使化 学平衡正向移动，因该反应为放热反应，故应降低温度。 (4)设转化的CO 的物质的量为x 。 CO(g) ＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)起始0.8 mol 0.8 mol 0 0 转化x x x x 平衡0.8 mol－x0.8 mol－x x x 据温度不变，平衡常数不变，可得 x V· x V 0.8 mol－x V· 0.8 mol－x V ＝1，解得：x＝0.4 mol。故平衡 时CO的物质的量为0.8 mol－0.4 mol＝0.4 mol。 答案：(1)0.20 0.80 (2)16.48 (3)1 小于(4)0.4 [能力提升] 11．(2016·北京朝阳期中)N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可以发生以下反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) ΔH>0。T1温度时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见下表： 时间/s0500 1 000 1 500 c(N2O5)/mol·L－1 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法中不正确的是( ) A．500 s内N2O5的分解速率为2.96×10－3 mol·L－1·s－1 B．T1温度下的平衡常数K1＝125，平衡时N2O5的转化率为50% C．T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1>T2，则K1 D．达平衡后，其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的1/2，则c(N2O5)>5.00 mol·L－1 解析：选C。A项，500 s内N2O5的浓度变化量为(5.00－3.52) mol·L－1＝1.48 mol·L－1，v(N2O5)＝1.48 mol·L－1÷500 s＝0.002 96 mol·L－1·s－1＝2.96×10－3mol·L－1·s－1；B项， 分析如下： 2N 2O 5(g)4NO 2(g)＋O 2(g) 起始浓度(mol·L －1)5.00 0 0 转化浓度(mol·L －1) 2.50 5.00 1.25 平衡浓度(mol·L －1) 2.50 5.00 1.25 K 1＝ c 4（NO 2）·c （O 2）c 2（N 2O 5） ＝ 5.004×1.25 2.502 ＝125，平衡时N 2O 5的转化率为50%；C 项，该反 应的正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，故K 1>K 2；D 项，达平衡后，其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的1/2，相当于增大压强，平衡左移，则c (N 2O 5)>5.00 mol·L －1。 12．(2016·南昌高二月考)一定温度下有可逆反应：A(g)＋2B(g) 2C(g)＋D(g)。现将4 mol A 和8 mol B 加入体积为2 L 的某密闭容器中，反应至4 min 时，改变某一条件，测得C 的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法中正确的是( ) A ．0～2 min 内，正反应速率逐渐增大 B ．4 min 时，A 的转化率为50% C ．6 min 时，B 的体积分数为25% D ．4 min 时，改变条件后，平衡向逆反应方向移动 解析：选C 。据题意得： A(g)＋2B(g) 2C(g)＋D(g) c 始(mol/L) 2 4 0 0 Δc (mol/L) 1.25 2.5 2.5 1.25 c 4 min (mol/L) 0.75 1.5 2.5 1.25 化学选修三第二章二节习题（附答案） 1、下列反应过程中，同时有离子键，极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是( ) A、NH4Cl＝NH3↑+ HCl↑ B、NH3+CO2+H2O＝NH4HCO3 C、2NaOH+Cl2＝NaCl+NaClO+H2O D、2Na2O2+2 CO2＝2Na2CO3+O2 2．下列分子或离子中，含有孤对电子的是（）A．H2O B．CH4C．SiH4D．NH4+ 3、σ键可由两个原子的s轨道、一个原子的s轨道和另一个原子的p轨道以及一个原子的p 轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠而成。则下列分子中的σ键是由一个原子的s 轨道和另一个原子的p轨道以“头碰头”方式重叠构建而成的是（） A．H2 4．有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（） A．两个碳原子采用sp杂化方式B．两个碳原子采用sp2杂化方式C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键D．两个碳原子形成两个π键5．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（） A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C．C-H之间是sp2形成的σ键，C-C之间未参加杂化的2p轨道形成的是π键 D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 6、已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么[ZnCl4]2-的空间构型为（） A、直线形式上 B、平面正方形 C、正四面体形 D、正八面体形 7.有关苯分子中的化学键描述正确的是（） A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键 B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键 Ｃ．碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键 Ｄ．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键 8．三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，不正确的是（）A．PCl3分子中三个共价键的键长，键角都相等B．PCl3分子中的P-Cl键属于极性共价键C．PCl3分子中三个共价键键能，键角均相等D．PCl3中磷原子是sp2 D．丁认为如果上述的发现存在，则证明传统的价键理论有一定的局限性有待继续发展 9.下列说法正确的是（） A.π键是由两个p电子“头碰头”重叠形成的 B.σ键是镜像对称，而π键是轴对称 C.乙烷分子中的键全是σ键，而乙烯分子中含σ键和π键 分子中含σ键，而Cl2分子中还含有π键 10、.在BrCH=CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是（） —p —s —p —p 11.下列物质的杂化方式不是sp3杂化的是（） 12.下列说法正确的是（） A.原子和其它原子形成共价键时，其共价键数一定等于原子的价电子数 B.离子化合物中只有离子键，共价化合物中只有共价键 C.铵根离子呈正四面体结构 D.氨分子中氢原子、氮原子的化合价已饱和，不能再与其它原子或离子成键 第三章晶体结构与性质 第一节晶体的常识 (时间：30分钟) 考查点一晶体与非晶体 1.下列叙述中正确的是()。 A.具有规则几何外形的固体一定是晶体 B.晶体与非晶体的根本区别在于是否具有规则的几何外形 C.具有各向异性的固体一定是晶体 D.晶体、非晶体均具有固定的熔点 解析晶体与非晶体的根本区别在于其内部微粒在空间是否按一定规律做周期性重复排列,B项错误；晶体所具有的规则几何外形、各向异性是其内 微粒规律性排列的外部反映。有些人工加工而成的固体也具有规则的几何外形,但具有各向异性的固体一定是晶体,A项错误,C项正确；晶体具有固 定的熔点而非晶体不具有固定的熔点,D项错误。 答案 C 2.下列说法正确的是()。 A.玻璃是由Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔合成的晶体 B.水玻璃在空气中不可能变浑浊 C.水泥在空气和水中硬化 D.制光导纤维的重要原料是玻璃 解析玻璃是由Na2SiO3、CaSiO3和SiO2熔合成的混合物,是玻璃体不是晶体,故A项错；水玻璃是Na2SiO3的水溶液,在空气中发生反应：Na2SiO3 ＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓,故B项错；水泥的硬化是水泥的重要性质,是复杂的物理变化和化学变化过程,故C项正确；制光导纤维的重要原料是石英而不是玻璃,故D项错。 答案 C 3.关于晶体的自范性,下列叙述正确的是()。 A.破损的晶体能够在固态时自动变成规则的多面体 B.缺角的氯化钠晶体在饱和NaCl溶液中慢慢变为完美的立方体块 C.圆形容器中结出的冰是圆形的体现了晶体的自范性 D.由玻璃制成规则的玻璃球体现了晶体的自范性 解析晶体的自范性指的是在适宜条件下,晶体能够自发地呈现封闭的规则的多面体外形的性质,这一适宜条件一般指的是自动结晶析出的条件,A 项所述过程不可能实现；C选项中的圆形并不是晶体冰本身自发形成的,而是受容器的限制形成的；D项中玻璃是非晶体。 答案 B 4.如图是a、b两种不同物质的熔化曲线,下列说法中正确的是()。 ①a是晶体②a是非晶体③b是晶体④b是非晶体 A.①④ B.②④ C.①③ D.②③ 解析晶体有固定的熔点,由图a来分析,中间有一段温度不变但一直在吸 第2课时影响化学平衡移动的因素(一) 浓度、压强对化学平衡移动的影响 [学习目标定位] 1.通过外界条件对可逆反应速率的影响，掌握化学平衡移动的内在因素。2.通过实验探究，讨论分析浓度、压强影响平衡移动的规律。 1．(1)在一定条件下，把1 mol N 2和3 mol H2充入一密闭容器中发生反应N2＋3H22NH3，一段时间后达到平衡。在某一时刻，保持体积不变，充入N2，此时，c(N2)增大，v正增大，c(NH3)不变，v逆不变，随着反应的进行，c(N2)减小，v正减小，c(NH3)增大，v逆增大，最终v正＝v逆。 (2)在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条件(如浓度、压强、温度等)，化学平衡状态被破坏(正、逆反应速率不再相等)，直至正、逆反应速率再次相等，在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动，简称平衡移动。 2．(1)化学平衡移动可表示为 (2)化学平衡移动的方向判断 探究点一浓度对化学平衡移动的影响 1．按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，填写下表： 2. － － 3. 速率的变化曲线分别如下图所示： 回答下列问题： (1)上述各图中发生变化的条件是什么？ 答案①反应物A或B浓度增大；②生成物C浓度减小；③生成物C浓度增大；④反应物A或B浓度减小。 (2)上述各图中化学平衡移动方向如何？ 答案①②向正反应方向移动；③④向逆反应方向移动。 [归纳总结] 当其他条件不变时： (1)c(反应物)增大或c(生成物)减小，平衡向正反应方向移动。 (2)c(反应物)减小或c(生成物)增大，平衡向逆反应方向移动。 [活学活用] 高中化学选修三知识点总结 第一章原子结构与性质 1、电子云：用小黑点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得的图形叫电子云图。离核越近，电子出现的机会大，电子云密度越大；离核越远，电子出现的机会小，电子云密度越小。 2、电子层（能层）：根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，核外电子分别处于不同的电子层.原子由里向外对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O、P、Q. 3、原子轨道（能级即亚层）：处于同一电子层的原子核外电子，也可以在不同类型的原子轨道上运动，分别用s、p、d、f表示不同形状的轨道，s轨道呈球形、p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂.各轨道的伸展方向个数依次为1、3、5、7。 4、原子核外电子的运动特征可以用电子层、原子轨道(亚层)和自旋方向来进行描述.在含有多个核外电子的原子中，不存在运动状态完全相同的两个电子。 5、原子核外电子排布原理： （1）能量最低原理:电子先占据能量低的轨道，再依次进入能量高的轨道； （2）泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋状态不同的电子；（3）洪特规则:在能量相同的轨道上排布时，电子尽可能分占不同的轨道，且自旋状态相同。 洪特规则的特例:在等价轨道的全充满（p6、d10、f14）、半充满（p3、d5、f7）、全空时(p0、d0、f0)的状态，具有较低的能量和较大的稳定性.如24Cr [Ar]3d54s1、29Cu [Ar]3d104s1 6、根据构造原理，基态原子核外电子的排布遵循图⑴箭头所示的顺序。 根据构造原理，可以将各能级按能量的差异分成能级组如图⑵所示，由下而上表示七个能级组，其能量依次升高；在同一能级组内，从左到右能量依次升高。基态原子核外电子的排布按能量由低到高的顺序依次排布。 7、第一电离能：气态电中性基态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJ/mol。 (1)原子核外电子排布的周期性 随着原子序数的增加,元素原子的外围电子排布呈现周期性的变化: 每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到 ns2np6的周期性变化. 选三第一章练习题 1.下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是( ) A.半导体材料砷化镓 B.吸氢材料镧镍合金 C.透明陶瓷材料硒化锌 D.超导材K3C60 2、某元素原子的核外有四个能层，最外能层有1个电子，该原子核内的质子数不可能为（） A. 24 B. 18 C. 19 D. 29 3．有关核外电子运动规律的描述错误的是（） A．核外电子质量很小，在原子核外作高速运动 B．核外电子的运动规律与普通物体不同，不能用牛顿运动定律来解释 C．在电子云示意图中，通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动 D．在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内电子出现的机会多 4、下列说法中正确的是（） A. 因为p轨道是“8”字形的，所以p的电子走“8”字形 B. K能级有3S，3P，3d，3f四个轨道 C. 氢原子只有一个电子，故氢原子只有一个轨道 D. 以上说法均不正确 5、同主族两种元素原子的核外电子数的差值可能是（） A. 6 B. 12 C. 26 D. 30 6、已知R为ⅡA族元素，L为ⅢA族元素，它们的原子序数分别为m和n，且R、L为同一周期元素，下列关系式错误的是（） A. n=m+1 B. n=m+10 C. n=m+11 D. n=m+25 7、X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布分别为nS1、3S23P1和2S22P4，由这三种元素组成的化合物的化学式可能为（） A. XYZ2 B. X2YZ3 C. X2YZ2 D. XYZ3 8．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( ) A.1s22s22p63s23p2→1s22s22p63s23p1 B.1s22s22p63s23p3→1s22s22p63s23p2 C.1s22s22p63s23p4→1s22s22p63s23p3 D.1s22s22p63s23p64s24p2→1s22s22p63s23p64s24p1 9.A、B属于短周期中不同主族的元素，A、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若A元素的原子序数为a，则B元素的原子序数可能为() ①a－4②a－5③a＋3 ④a＋4 A．①④B．②③C．①③D．②④ 10.下列电子排布图中能正确表示某元素原子的最低能量状态的是(D) 11.下列各组表述中，两个微粒不属于同种元素原子的是() A．3p能级有一个空轨道的基态原子和核外电子的排布为1s22s22p63s23p2的原子 B．2p能级无空轨道，且有一个未成对电子的基态原子和原子的最外层电子排布为2s22p5的原子 C．M层全充满而N层为4s2的原子和核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2的原子 第三节分子的性质 知识梳理 1.键的极性和分子的极性： （1）键的极性是指共用电子对所处位置与成键原子连线的中点是否重合：一般情况下同种原子之间形成，不同种原子之间形成。 （2）分子的极性是指；可以通过正负电荷中心是否重合来判断：极性分子是指，非极性分子是指。 对于AB n型分子：可以根据A元素化合价的绝对值与族序数是否相等来判断，相等的是非极性分子， （3）键的极性和分子的极性的关系：只含非极性键的分子是非极性分子(O3除外)，只含极性键的分子是极性分子，极性分子中含有极性键。 2.范德华力及其对物质性质的影响： 范德华力是指，其强度比化学键。 一般来讲，具有组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，越高。 3.氢键及其对物质性质的影响： （1）氢键是。（2）氢键通常用表示。 （3）氢键可以存在于，也可存在于；形成能使某些物质的熔、沸点升高。 4.物质的溶解性及其影响因素： (1)分子极性：相似相溶原理 (2)分子结构：含有相同官能团且该官能团在分子中所占比重较大的物质能够相互溶解。例如，乙醇与 水能互溶；戊醇与水不能互溶，但与己烷能互溶。 (3)氢键：溶质与溶剂分子之间若能形成分子间氢键，则会增大溶解度。 (4)反应性：溶质若能与溶剂发生反应，则会增大溶解度。 5.手性： 判断方法是：。 6.无机含氧酸分子的酸性： (1)一般地，无机含氧酸分子中能够电离成H+的H原子都是与O原子直接相连的（即羟基氢），不与O原子 相连的H原子一般不能电离。 (2)大多数无机含氧酸的通式可以写成(HO)m RO n的形式，非羟基氧的个数n越大，酸性越强。 ①同一元素的不同价态含氧酸，R的价态越高，酸性越强。 ②成酸元素R不同时，非羟基氧数n越大，酸性越强；n相同，酸性相近。 思维导航 【例1】Pt（NH3）2Cl2可以形成两种固体，一种为淡黄色，在水中的溶解度小，另一种为黄绿色，在水中的溶解度较大。请回答下列问题： （1）请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型图： 淡黄色固体：，黄绿色固体： （2）淡黄色固体物质是由组成，黄绿色固体物质是由 组成（填“极性分子”或“非极性分子”） （3）黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大，原因是。 【解析】可以类比确定甲烷的空间结构的方法来处理。Pt（NH3）2Cl2如果是平面正方形，就有两种不同结构，如果是正四面体，就只有一种结构。 答案：（1） （2）非极性分子；极性分子 （3）水分子是极性分子，而黄绿色固体的分子也是极性分子，根据相似相溶原理可知黄绿色固体在水中的溶解度应比淡黄色固体大 【例2】利用相关结构理论，画出平面型分子C2N2和N2F2的空间构型，并确定其极性。 分析：先根据C、N、F原子的最外层单电子数画出它们的电子式： 再确定C和N的杂化形式： C2N2分子中的C采用的是sp杂化，分子是线型结构 正负电荷中心重合，是非极性分子。 N2F2分子中的N采用的是sp2杂化，分子是平面三角型结构，有如下图A、B两种结构。若为A，正负电荷中心重合是非极性分子，若为B，正负电荷中心不重合是极性分子。 【例3】含氧酸可表示为：（HO）m RO n，酸的强度与酸中的非羟基氧原子数n有关，n越大其酸性越强。一般情况下 3333 （1）写出两种酸的结构式：、。 （2）亚磷酸是元酸，写出它和过量的NaOH反应的方程式. （3）次磷酸是一种一元酸，化学式为H3PO2，它的结构为：。 【解析】根据酸的相对强弱规律确定分子中非羟基氧的个数，根据成酸元素的价键确定其结构，根据—OH 第一节有机化合物的分类 [核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：通过认识官能团的结构，微观分析有机物的类别，体会与宏观分类的差异，多角度认识有机物。2.证据推理与模型认知：了解碳原子之间的连接方式，能根据碳原子的骨架对有机物进行分类。 一、按碳的骨架分类 1．按碳的骨架分类 2．相关概念辨析 (1)不含苯环的碳环化合物，都是脂环化合物。 (2)含一个或多个苯环的化合物，都是芳香化合物。 (3)环状化合物还包括杂环化合物，即构成环的原子除碳原子外，还有其他原子，如氧原子(如 呋喃)、氮原子、硫原子等。 (4)链状烃通常又称脂肪烃。 例 1有下列7种有机物，请根据元素组成和碳的骨架对下列有机物进行分类： ⑥ (1)属于链状化合物的是________(填序号，下同)。 (2)属于环状化合物的是________。 (3)属于脂环化合物的是________。 (4)属于芳香化合物的是________。 答案(1)④⑤(2)①②③⑥⑦(3)①③⑥(4)②⑦ 【考点】按碳的骨架分类 【题点】环状化合物 二、按官能团分类 1．烃的衍生物及官能团的概念 (1)烃的衍生物：从结构上看，烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而衍生出一系列新的化合物。 (2)官能团：决定化合物特殊性质的原子或原子团。 2．有机物的主要类别、官能团和典型代表物 (1)烃类物质 有机物官能团结构官能团名称有机物类别 CH4烷烃 CH2===CH2碳碳双键烯烃 CH≡CH—C≡C—碳碳三键炔烃 芳香烃 (2)烃的衍生物 有机物官能团结构官能团名称有机物类别 CH3CH2Br —Br 溴原子卤代烃 CH3CH2OH —OH 羟基醇 —OH 羟基酚 CH3—O—CH3醚键醚CH3CHO —CHO 醛基醛 羰基酮 CH3COOH —COOH 羧基羧酸 酯基酯 —NH2氨基 氨基酸 —COOH 羧基 酰胺基酰胺 例 第二节化学电源 [目标要求] 1.了解依据原电池原理开发的技术产品——化学电池。2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。 一、化学电池 化学电池是利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置。 二、常用电池 碱性锌锰电池锌银电池电池结构 负极：Zn 正极：MnO2 电解质溶液：KOH溶液 负极：Zn 正极：Ag2O 电解质溶液：KOH溶液电 极 反 应 正极 2MnO2＋2e－＋ 2H2O===2MnOOH＋2OH－ Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋ 2OH－ 负极Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2总反应式 Zn＋2MnO2＋ 2H2O===2MnOOH＋ Zn(OH)2 Zn＋Ag2O＋ H2O===Zn(OH)2＋2Ag 2.二次电池 铅蓄电池氢氧燃料电池电池结构 负极：Pb 正极：PbO2 电解质溶液：H2SO4溶液 负极：H2 正极：O2 电解质：酸性电解质 电 极 反 应 正极 PbO2(s)＋SO2－4(aq)＋4H＋ (aq)＋2e－===PbSO4(s)＋ 2H2O(l) O2＋4H＋＋4e－===2H2O 负极 Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－ ===PbSO4(s) 2H2－4e－===4H＋总反应式 Pb(s)＋PbO2(s)＋ 2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋ 2H2O(l) 2H2＋O2===2H2O 知识点一化学电池 1．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性 锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋ H2O===ZnO＋Mn(OH)2 下列说法中，错误的是() 第二章《分子结构与性质》单元测试题一、单选题（每小题只有一个正确答案） 1．下列叙述正确的是（） 32- 中硫原子的杂化方式为sp 2 B 2 2 分子中含有 3个σ键和 2 个π键 A． SO．C H C． H2O分子中氧原子的杂化方式为sp2D． BF3分子空间构型呈三角锥形 2．氯的含氧酸根离子有ClO ---- 等，关于它们的说法不正确的是、 ClO 2、 ClO 3、 ClO 4 （） A． ClO4-是 sp3 杂化B． ClO3-的空间构型为三角锥形 C． ClO2-的空间构型为直线形D． ClO-中 Cl 显 +1价 3．下列描述中正确的是（） 2 V 形的极性分子 A． CS 为空间构型为 B．双原子或多原子形成的气体单质中，一定有σ 键，可能有π 键 C．氢原子电子云的一个小黑点表示一个电子 2﹣3 杂化 D． HCN、SiF 4和 SO3的中心原子均为 sp 4．水是生命之源，下列关于水的说法正确的是（） A．水是弱电解质B．可燃冰是可以燃烧的水 C．氢氧两种元素只能组成水D．0℃时冰的密度比液态水的密度大 5．电子数相等的微粒叫做等电子体，下列各组微粒属于等电子体是（）A． CO和 CO2B． NO和 CO C ． CH4和 NH3D． OH-和 S2- 6．下列分子或离子中， VSEPR模型为四面体且空间构型为V 形的是 A． H2S B ． SO2 2-C ． CO2 D ． SO4 7．下列分子中只存在σ键的是 () A． CO2B．CH4C．C2H4D．C2H2 8． HBr 气体的热分解温度比HI 热分解温度高的原因是（） A． HBr 分子中的键长比HI 分子中的键长短，键能大 B． HBr 分子中的键长比HI 分子中的键长长，键能小 C． HBr 的相对分子质量比HI 的相对分子质量小 D． HBr 分子间作用力比HI 分子间作用力大 9．表述 1 正确，且能用表述 2 加以正确解释的选项是（） 表述1表述2 A在水中，NaCl 的溶解度比I 2的溶解度大NaCl晶体中Cl ﹣与Na+间的作用力 2 元素金属性、非金属性强弱的判断方法集锦 1.元素的金属性强弱判断方法 (1)单质跟水或酸置换出氢的反应越容易发生,说明其金属性越强。 (2)最高价氧化物对应水化物的碱性越强,说明其金属性越强。 (3)金属间的置换反应：依据氧化还原反应的规律,金属甲能从金属乙的盐溶液里置换出乙,说明甲的金属性比乙强。 (4)金属活动性顺序表 ――――――――――――――――――――→K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H )Cu Hg Ag Pt Au 金属性逐渐减弱 (5)金属阳离子氧化性的强弱：阳离子的氧化性越强,对应金属的金属性就越弱。 (6)原电池反应中的正负极：两金属同时作原电池的电极,负极的金属性较强。 (7)元素的第一电离能的大小：元素的第一电离能数值越小,元素的原子越易失去电子,元素的金属性越强。但元素的外围电子排布影响元素的第一电离能。如Mg(3s 2为全充满状态,稳定)的第一电离能大于Al 的第一电离能。 (8)元素电负性越小,元素失电子能力越强,元素金属性越强。 2.元素的非金属性强弱判断方法 (1)单质跟氢气化合的难易程度、条件及生成氢化物的稳定性：越容易跟H 2化合,生成的氢化物也就越稳定,氢化物的还原性也就越弱,说明其非金属性也就越强。 (2)最高价氧化物对应水化物的酸性越强,说明其非金属性越强。 (3)非金属单质间的置换反应。例如,Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2,说明Cl 的非金属性大于I 。 (4)元素的原子对应阴离子的还原性越强,元素的非金属性越弱。 (5)元素的第一电离能的数值越大,表明元素失电子的能力越弱,得电子的能力越强,元素的非金属性越强。但元素的外围电子排布影响元素的第一电离能。如I 1(P)>I 1(S),但非金属性：P 放电 充电 第二节 化学电源 班级: 姓名: 组别: 【 学习目标】 1、常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池； 2、认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池； 3、学习化学电池的构成，电极反应式及总反应式的书写。 【学习重点】 化学电源的结构及电极反应的书写 【知识梳理】 化学电源是将化学能转化为电能的装置，它包括一次电池、二次电池和燃 料电池等几大类。 1、 一次电池（又称干电池） 如：普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。 （1）碱性锌锰电池，电解质是KOH ，其电极反应： 负极（Zn ）： 正极（MnO 2）： 总反应： （2）锌银电池的负极是Zn ，正极是Ag 2O ，电解质是KOH ，其电极总反应如下： Zn + Ag 2O = ZnO + 2Ag 则：负极( )： 正极( )： 2、 二次电池（又称充电电池或蓄电池） Pb (s)+ PbO 2(s) +2H 2SO 4(aq) 2PbSO 4(s) +2H 2O(l) ①其放电电极反应： 负极( )： 正极( )： ②其充电反应是上述反应的逆过程，则电极反应： （电化学上规定：发生氧化反应的电极为阳极，发生还原反应的电极为阴极） 阴极： 阳极： 3、 燃料电池 燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般 的化学电源不同，一般化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而 燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化元件。 如：氢氧燃料电池。 ①酸性介质时，电极反应： 负极： 正极： 总反应： ②碱性介质时，电极反应： 负极： 正极： 总反应： 除H 2外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧气 高中化学选修3知识点总结 二、复习要点 1、原子结构 2、元素周期表和元素周期律 3、共价键 4、分子的空间构型 5、分子的性质 6、晶体的结构和性质 （一）原子结构 1、能层和能级 （1）能层和能级的划分 ①在同一个原子中，离核越近能层能量越低。 ②同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级s、p、d、f，能量由低到高依次为s、p、d、f。 ③任一能层，能级数等于能层序数。 ④s、p、d、f……可容纳的电子数依次是1、3、5、7……的两倍。 ⑤能层不同能级相同，所容纳的最多电子数相同。 （2）能层、能级、原子轨道之间的关系 每能层所容纳的最多电子数是：2n2（n：能层的序数）。 2、构造原理 （1）构造原理是电子排入轨道的顺序，构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。 （2）构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子轨道表示式的主要依据之一。 （3）不同能层的能级有交错现象，如E（3d）＞E（4s）、E（4d）＞E（5s）、E（5d）＞E（6s）、E（6d）＞E（7s）、E（4f）＞E（5p）、E（4f）＞E（6s）等。原子轨道的能量关系是：ns＜（n-2）f ＜（n-1）d ＜np （4）能级组序数对应着元素周期表的周期序数，能级组原子轨道所容纳电子数目对应着每个周期的元素数目。 根据构造原理，在多电子原子的电子排布中：各能层最多容纳的电子数为2n2 ；最外层不超过8个电子；次外层不超过18个电子；倒数第三层不超过32个电子。 （5）基态和激发态 ①基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 ②激发态：较高能量状态（相对基态而言）。基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级时的状态。处于激发态的原子称为激发态原子。 ③原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会吸收（基态→激发态）和放出（激发态→较低激发态或基态）不同的能量（主要是光能），产生不同的光谱——原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素。 3、电子云与原子轨道 （1）电子云：电子在核外空间做高速运动，没有确定的轨道。因此，人们用“电子云”模型来描述核外电子的运动。“电子云”描述了电子在原子核外出现的概率密度分布，是核外电子运动状态的形象化描述。 （2）原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为90%的电子云空间轮廓图称为原子轨道。s电子的原子轨道呈球形对称，ns能级各有1个原子轨道；p电子的原子轨道呈纺锤形，n p能级各有3个原子轨道，相互垂直（用p x、p y、p z表示）；n d能级各有5个原子轨道；n f能级各有7个原子轨道。 4、核外电子排布规律 （1）能量最低原理：在基态原子里，电子优先排布在能量最低的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。 （2）泡利原理：1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反。 （3）洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据不同的轨道，且自旋方向相同。 （4）洪特规则的特例：电子排布在p、d、f等能级时，当其处于全空、半充满或全充满时，即p0、d0、f0、p3、d5、f7、p6、d10、f14，整个原子的能量最低，最稳定。 能量最低原理表述的是“整个原子处于能量最低状态”，而不是说电子填充到能量最低的轨道中去，泡利原理和洪特规则都使“整个原子处于能量最低状态”。 电子数 （5）（n-1）d能级上电子数等于10时，副族元素的族序数=n s能级电子数 （二）元素周期表和元素周期律 1、元素周期表的结构 元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外的能层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。 （1）原子的电子层构型和周期的划分 周期是指能层（电子层）相同，按照最高能级组电子数依次增多的顺序排列的一行元素。即元素周期表中的一个横行为一个周期，周期表共有七个周期。同周期元素从左到右（除稀有气体外），元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。 （2）原子的电子构型和族的划分 族是指价电子数相同（外围电子排布相同），按照电子层数依次增加的顺序排列的一列元素。即元素周期表中的一个列为一个族（第Ⅷ族除外）。共有十八个列，十六个族。同主族周期元素从上到下，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。 （3）原子的电子构型和元素的分区 按电子排布可把周期表里的元素划分成5个区，分别为s区、p区、d区、f区和ds区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。 2、元素周期律 第一章原子结构与性质 第一节原子结构：(1小节) 一、原子结构理论发展 从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的一般原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。 现代大爆炸宇宙学理论认为，我们所在的宇宙诞生于一次大爆炸。大爆炸后约两小时，诞生了大量的氢、少量的氦以及极少量的锂。其后，经过或长或短的发展过程，氢、氦等发生原子核的熔合反应，分期分批地合成其他元素。 复习：必修2中学习的原子核外电子排布规律： 1.核外电子排布的一般规律 (1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次 排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。 (2)原子核外各电子层最多容纳2乘以n平方个电子。 (3)原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子 (4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒 数第三层电子数目不能超过32个。 说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如；当M层是最外层 时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子 2、能层与能级 由必修2的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为： 第一、二、三、四、五、六、七……能层 符号表示 K、 L、 M、 N、 O、 P、 Q…… 能量由低到高 例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下： 能层一二三四五六七…… 符号 K L M N O P Q…… 最多电子数 2 8 18 32 50…… 即每层所容纳的最多电子数是：2n2(n：能层的序数) 但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、F)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。 能级的符号和所能容纳的最多电子数如下： 能层 K L M N O …… 第一节共价键 [核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型，能辨识物质中含有的共价键的类型及成键方式，了解键能、键长及键角对物质性质的影响。 2.证据推理与模型认知：理解共价键中σ键和π键的区别，建立判断σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。 一、共价键的形成与特征 1．共价键的形成 (1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。 (2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。 (3)本质：原子间通过共用电子对(即电子云重叠)产生的强烈作用。 (4)形成条件：非金属元素的原子之间形成共价键，大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属原子之间形成共价键。 2．共价键的特征 (1)饱和性 按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。 (2)方向性 除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的愈多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。 共价键的特征及应用 (1)共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。 (2)共价键的方向性决定了分子的立体构型，并不是所有共价键都具有方向性，如两个s电子形成共价键时就没有方向性。 例 1(2018·南昌高二月考)共价键具有饱和性和方向性。下列有关叙述不正确的是() A．共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的 B．共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的 C．共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系 D．共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度有关 答案 D 解析一般地，原子的未成对电子一旦配对成键，就不再与其他原子的未成对电子配对成键了，故原子的未成对电子数目决定了该原子形成的共价键具有饱和性，这一饱和性也就决定了该原子成键时最多连接的原子数，故A、C正确；形成共价键时，为了达到原子轨道的最大重叠程度，成键的方向与原子轨道的伸展方向就存在着必然的联系，则共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的，故B正确；共价键的饱和性与原子轨道的重叠程度无关，与原子的未成对电子数有关，故D错误。 二、共价键的类型 1.σ键 (1)概念：未成对电子的原子轨道采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键叫σ键。 (2)类型：根据成键电子原子轨道的不同，σ键可分为s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键。 ①s-s σ键：两个成键原子均提供s轨道形成的共价键。 ②s-p σ键：两个成键原子分别提供s轨道和p轨道形成的共价键。 ③p-p σ键：两个成键原子均提供p轨道形成的共价键。 (3)特征 ①以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称 高二化学选修3第一章测试题 1.下列具有特殊性能的材料中，由主族元素和副族元素形成的化合物是( ) A.半导体材料砷化镓 B.吸氢材料镧镍合金 C.透明陶瓷材料硒化锌 D.超导材K3C60 2. 下列能级中轨道数为3的是（） A．S能级B．P能级 C．d能级 D．f能级 3．有关核外电子运动规律的描述错误的是（） A．核外电子质量很小，在原子核外作高速运动 B．核外电子的运动规律与普通物体不同，不能用牛顿运动定律来解释 C．在电子云示意图中，通常用小黑点来表示电子绕核作高速圆周运动 D．在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内电子出现的机会多 4．下列各原子或离子的电子排布式错误的是（） A．Al 1s22s22p63s23p1 B．S2- 1s22s22p63s23p4 C．Na+ 1s22s22p6 D．F 1s22s22p5 5.排布为1s22s22p63s23p1的元素原子最可能的价态是（） A. +1 B．+2 C．+3 D．-1 6. 基态碳原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是（） A B C D 7．气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是( ) →1s22s22p63s23p1→1s22s22p63s23p2 →1s22s22p63s23p3 →1s22s22p63s23p64s24p1 8．下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是( ) C. 1s22s22p63s23p2 、B属于短周期中不同主族的元素，A、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若A元素的原子序数为a，则B元素的原子序数可能为( ) ①a－4 ②a－5 ③a＋3 ④a＋4 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④ 10.下列电子排布图中能正确表示某元素原子的最低能量状态的是( D ) 11．下列各基态原子或离子的电子排布式正确的是( ) A．O2－1s22s22p4 B．Ca [Ar]3d2 C．Fe [Ar]3d54s3 D．Si 1s22s22p63s23p2 第二章《分子结构与性质》测试题 、单选题（每小题只有一个正确答案） N2 B ．HBr C ．NH3 D ．H2S 列物质中，既含有极性键又含有非极性键的非极性分子是 HF H2O NH3 CH4 B ．CH4 NH3 H2O HF H2O HF CH4 NH3 D ．HF H2O CH4 NH3 5．下列叙述中错误的是（） A．由于氢键的存在，冰能浮在水面上；由于乙醇与水间有氢键的存在，水与乙醇能互溶。 B．甲烷和氯气反应生成一氯甲烷的反应，与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同，都属于取代反应。 C．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致。 D．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键，难和溴的四氯化碳溶液发生加成反应。 6．下列化合物中含有 2 个手性碳原子的是 A． B A．丙烯分子中有 6 个σ 键， 1 个π 键 B．丙烯分子中 3 个碳原子都是sp 3杂化 C．丙烯分子属于极性分子 C． D ． 7．下列关于丙烯（CH3﹣CH═CH2）的说法中正确的（） 1．列化学键中，键的极性最强的是（ A．C—F B．C—O C．C—N D．C—C 2．列物质中分子间能形成氢键的是 A． A．N a2O2 B．HCHO C．C2 H4 D．H2O2 4．列各组分子中，按共价键极性由强到弱排序正确的是 3． A． C． D．丙烯分子中 3 个碳原子在同一直线上 8．下列过程中，共价键被破坏的是 A．碘升华 B ．溴溶于CCl4 C ．蔗糖溶于水 D ．HCl 溶于水 9．阿司匹林是一种常见的解热镇痛药，其结构如图，下列说法不正确的是（） B．阿司匹林属于分子晶体 3 C．阿司匹林中C原子只能形成sp3杂化D．可以发生取代．加成．氧化反应 10 ．下列叙述不正确的是（） A．卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，稳定性也越强B．以极性键结合的分子，不一定是极性分子 C．判断A2B 或AB2型分子是极性分子的依据是：具有极性键且分子构型不对称，键角小于180°，为非直线形结构 D．非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合 11．下列分子的中心原子是sp 2杂化的是（） A．PBr3 B ．CH4 C ．H2O D ．BF3 12 ．用VSEPR理论预测下列粒子的立体结构，其中正确的（） A．NO3-为平面三角形B．SO2为直线形 C．BeCl 2为V形D．BF3为三角锥形 13．已知A、B 元素同周期，且电负性A 原子结构 一、教学目标 1. 了解电子云和原子轨道的含义。 2. 知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 二、教学重难点 1. 原子轨道的含义 2. 泡利原理和洪特规则 三、教学方法 以科学探究、思考与交流等方式，探究泡利原则、洪特规则以及原子结构之间的关系，充分认识结构决定性质的化学基础 四、教具准备 多媒体 【教学过程】 【导入】 复习构造原理 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 【引入】电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？ 五、电子云和原子轨道： 1. 电子云 宏观物体的运动特征： 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。 微观物体的运动特征：核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会多少。 【讲述】电子运动的特点： ①质量极小②运动空间极小③极高速运动。因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。 概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。 2. 原子轨道 【讲述】S的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 P的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以P x、P y、P z为符号。P原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。 【讲述】s电子的原子轨道都是球形的(原子核位于球心)，能层序数越大，原子轨道的半径越大。这是由于1s，2s，3s……电子的能量依次增高，电子在离核 更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。这是不难理解的，打个比喻，神州五号必须依靠推动(提供能量)才能克服地球引力上天，2s 电子比1s电子能量高，克服原子核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s 大，因而2s电子云必然比1s电子云更扩散。 3.轨道表示式 （1）表示:用一个小方框表示一个原子轨道，在方框中用“↑”或“↓”表示该轨道上排入的电子的式子。高中化学选修三、第二章第二节习题(附答案)
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