2020高考化学冲刺核心素养微专题： 5
2024-2025学年新教材高中化学第一章物质及其变化微专题大素养(一)教案新人教版必修第一册
自主学习法：引导学生自主完成作业和拓展学习。
反思总结法：引导学生对自己的学习过程和成果进行反思和总结。
-作用与目的：
巩固学生在课堂上学到的物质分类知识点和技能。
通过拓展学习，拓宽学生的知识视野和思维方式。
通过反思总结，帮助学生发现自己的不足并提出改进建议，促进自我提升。
拓展与延伸
提交预习成果：将预习成果（如笔记、思维导图、问题等）提交至平台或老师处，例如，提交一张手绘的物质分类思维导图。
-教学方法/手段/资源：
自主学习法：引导学生自主思考，培养自主学习能力。
信息技术手段：利用在线平台、微信群等，实现预习资源的共享和监控。
-作用与目的：
帮助学生提前了解物质的分类知识点，为课堂学习做好准备。
-句：物理变化是物质形态、位置或状态发生改变的变化，化学变化是旧键断裂、新键生成，生成新物质的变化；物质变化的本质是旧键断裂和新键生成。
3.实验操作技能
-重点知识点：实验操作的安全性、精确性、实验技能的掌握和应用
-词：安全性、精确性、实验技能
-句：在进行化学实验时，要确保实验操作的安全性，注意实验器材的使用和操作，保持精确的实验结果；实验技能的掌握和应用是化学实验成功的关键。
3.在实验操作环节，进行安全教育，强调实验注意事项，同时提供详细的实验步骤和指导，确保学生的实验安全性和精确性。
教学方法与策略
1.选择适合教学目标和学习者特点的教学方法
-结合本节课的内容，将采用讲授法、讨论法、案例研究法和项目导向学习法等教学方法。
-讲授法用于向学生传授物质分类和变化的基本概念、原理和方法；
2024-2025学年新教材高中化学第一章物质及其变化微专题大素养（一）教案新人教版必修第一册
2020高考化学冲刺核心素养专题 四大平衡常数(Ka、Kh、Kw、Ksp)的综合应用含解析
核心素养微专题四大平衡常数(K a、K h、K w、K sp)的综合应用1.四大平衡常数的比较常数符号适用体系影响因素表达式水的离子积常数Kw任意水溶液温度升高,Kw增大Kw=c(OH-)·c(H+)电离常数酸K a弱酸溶液升温,K值增大HA H++A-,电离常数K a= 碱K b弱碱溶液BOH B++OH-,电离常数K b=盐的水解常数Kh盐溶液升温,K h值增大A-+H2OOH-+HA,水解常数K h=溶度积常数Ksp难溶电解质溶液升温,大多数K sp值增大M m A n的饱和溶液:K sp=c m(M n+)·c n(A m-)2.四大平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向Qc与K的关系平衡移动方向溶解平衡Qc>K逆向沉淀生成Qc=K不移动饱和溶液Qc<K正向不饱和溶液(2)常数间的关系。
①K h=②K h=(3)判断离子浓度比值的大小变化。
如将NH3·H2O溶液加水稀释,c(OH-)减小,由于电离平衡常数为,此值不变,故的值增大。
(4)利用四大平衡常数进行有关计算。
【典例】(2019·武汉模拟)(1)用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,得到滴定过程中溶液pH随加入NaOH溶液体积而变化的两条滴定曲线。
①滴定醋酸的曲线是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②V1和V2的关系:V1________V2(填“>”“=”或“<”)。
(2)25 ℃时,a mol·L-1的醋酸与0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合后呈中性,则醋酸的电离常数为________。
(用含a的代数式表示)。
【审题流程】明确意义作判断,紧扣关系解计算【解析】(1)①醋酸为弱酸,盐酸为强酸,等浓度时醋酸的pH大,曲线Ⅱ为滴定盐酸曲线,曲线Ⅰ为滴定醋酸曲线,答案填Ⅰ;②醋酸和氢氧化钠恰好完全反应时,得到的醋酸钠溶液显碱性,要使溶液pH=7,需要醋酸稍过量,而盐酸和氢氧化钠恰好完全反应,得到的氯化钠溶液显中性,所以。
2020高考化学冲刺核心素养微专题： 6 四大平衡常数(Ka、Kh、Kw、Ksp)的综合应用
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核心素养微专题四大平衡常数(K a、K h、K w、K sp)的综合应用1.四大平衡常数的比较常数符号适用体系影响因素表达式水的离子积常数K w任意水溶液温度升高,K w增大K w=c(OH-)·c(H+)电离常数酸K a弱酸溶液升温,K值增大HA H++A-,电离常数K a=碱K b弱碱溶液BOH B++OH-,电离常数K b=盐的水解常数K h盐溶液升温,K h值增大A-+H2OOH-+HA,水解常数K h=溶度积常数K sp难溶电解质溶液升温,大多数K spM m A n的饱和溶液:K sp=c m(M n+)·值增大c n(A m-)2.四大平衡常数的应用(1)判断平衡移动的方向Q c与K的关系平衡移动方向溶解平衡Q c>K逆向沉淀生成Q c=K不移动饱和溶液Q c<K正向不饱和溶液(2)常数间的关系。
①K h=②K h=(3)判断离子浓度比值的大小变化。
如将NH3·H2O溶液加水稀释,c(OH-)减小,由于电离平衡常数为,此值不变,故的值增大。
(4)利用四大平衡常数进行有关计算。
【典例】(2019·武汉模拟)(1)用0.1 mol·L-1NaOH溶液分别滴定体积均为20.00 mL、浓度均为0.1 mol·L-1的盐酸和醋酸溶液,得到滴定过程中溶液pH随加入NaOH溶液体积而变化的两条滴定曲线。
①滴定醋酸的曲线是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②V1和V2的关系:V1________V2(填“>”“=”或“<”)。
(2)25 ℃时,a mol·L-1的醋酸与0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液等体积混合后呈中性,则醋酸的电离常数为________。
(用含a的代数式表示)。
2020高考化学冲刺核心素养微专题： 5
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核心素养微专题化学反应速率和平衡图象的分析1.化学反应速率平衡图象的基本类型(1)速率-时间图象此类图象定性揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动方向等。
反应N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0的速率如图所示。
(2)浓度-时间图象(c-t图象)此类图象能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反应过程中的变化情况。
此类图象中各物质曲线的折点(达平衡)时刻相同,各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。
如图所示:(3)速率—条件图象(v -T或v -p图象)正、逆反应速率随温度或压强的变化曲线,增大、减小方向一致,但倍数不同。
用于判断反应的ΔH或气体体积关系。
如图所示:(4)恒压(温)曲线该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型有如下图所示的两种情况:(5)量—时间—温度(压强)图象在化学平衡图象中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(压强较大)。
Ⅰ.表示T2>T1,正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动。
Ⅱ.表示p2>p1,压强增大,A的转化率减小,平衡逆向移动。
说明正反应是气体总体积增大的反应。
Ⅲ.生成物C的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率a>b,故a可能使用了催化剂;也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应,a增大了压强(压缩体积)。
2.解题方法——“三看两原则”3.思维建模——解题四步骤【典例】(2019·全国卷Ⅱ改编)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。
不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是 ( )①T1>T2②a点的反应速率小于c点的反应速率③a点的正反应速率大于b点的逆反应速率④b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1A.①②B.②④C.①③D.③④【思维建模】解答速率平衡图象的思维流程一般为【解析】选D。
核心素养微专题 5科学思维之假说-演绎法
1.定义:“假说—演绎法”是现代科学研究中常用的一 种科学方法,是在观察和分析基础上提出问题以后,通 过推理和想像提出解释问题的假说,根据假说进行演绎 推理,再通过实验检验演绎推理的结论。
2.步骤:发现问题——提出假说——演绎推理——实验 验证——得出结论。 3.实例: (1)分离定律的发现。 (2)自由组合定律的发现。 (3)确定基因位于染色体上。
(4)寻找遗传物质——肺炎双球菌的转化实验。 (5)寻找遗传物质——艾弗里证明DNA是遗传物质的实 验。 (6)激素调节的发现。 (7)DNA复制方式的提出与证实。 (8)遗传密码的破译。 (9)中心法则的提)理解经典实验研究过程中的演绎步骤。 (2)运用假说—演绎法解答实验设计题: ①仔细审题——看清条件和要求;②策划方案——明确 可能情况;③假说—演绎推理——在草稿纸上书写简要 图解,预期各种可能的实验结果;④比较、判断,得出结 论;⑤作答——按照要求,科学作答。
【命题分析·素养解读】 (1)题型:选择题和非选择题。 (2)主要考查点: ①在孟德尔的杂交实验中,重点理解孟德尔的假说。 ②理解孟德尔研究过程中的演绎步骤。 ③运用“假说—演绎”的思路解决遗传探究类题目。
(3)素养解读:假说—演绎法主要围绕遗传模块考查,侧 重考查科学思维和科学探究,即侧重考查思维和方法。 注重考查科学探究中的提出问题、作出假设、制订和 实施方案以及对结果的交流与讨论。
2023版新教材高考化学微专题小练习专练5化学与STSE(含答案)
新教材高考化学微专题小练习：专练5 化学与STSE一、单项选择题1．[2022·广东卷]中华文明源远流长，在世界文明中独树一帜，汉字居功至伟。
随着时代发展，汉字被不断赋予新的文化内涵，其载体也发生相应变化。
下列汉字载体主要由合金材料制成的是( )2.[2021·广东卷]今年五一假期，人文考古游持续成为热点。
很多珍贵文物都记载着中华文明的灿烂成就，具有深邃的文化寓意和极高的学术价值。
下列国宝级文物主要由合金材料制成的是( )3.[2022·四川广安二中月考]下面的“诗”情“化”意，分析正确的是( )A.“粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间”只发生了物理变化B.“日照澄州江雾开”中伴有丁达尔效应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.“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”，“新醅酒”即新酿的酒，在酿酒过程中，葡萄糖发生了水解反应4．[2022·合肥九中月考]《中国诗词大会》不仅弘扬了中国传统文化，还蕴含着许多化学知识，下列诗词分析不正确的是( )A.李白诗句“日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川”，“紫烟”指“香炉”中碘升华的现象B.刘禹锡诗句“千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金”，金性质稳定，可通过物理方法得到C.王安石诗句“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹的燃放涉及氧化还原反应D.曹植诗句“煮豆燃豆萁，豆在釜中泣”，这里的能量变化主要是化学能转化为热能5．化学与生活、生产、社会息息相关。
下列有关说法不正确的是( )A.古成语“刀耕火耨”，其化学原理是以灰肥田，并可以有效降低土壤的酸度B.东汉蔡伦用树皮、破渔网、破布、麻头等作为原料，制造成较低成本的书写纸，史称“蔡侯纸”。
“蔡侯纸”的主要成分可能是天然纤维C.《本草纲目》中“凡酸坏之酒，皆可蒸烧”，“以烧酒复烧二次……价值数倍也”用到的实验方法是蒸馏D.《本草经集注》中记载了利用“焰色反应”区分硝石和芒硝的方法：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”。
2020高考化学专题复习： 常见无机物及其应用(56张ppt)
2.难溶于水的碱[如Al(OH)3、Cu(OH)2等]不能通过一步反应实现氧化物到碱的转
化。以Cu(OH)2为例,只能CuO
Cu2+
Cu(OH)2。
返
考点2 金属及其化合物在化学实验中的应用
典型例题
2.(2019年河南郑州实验中学高三期中)下列实验操作、现象、结论均正确的是( B )。
选项
实验操作
湿润的红色石蕊试纸置于试管口
试纸不变蓝
解析
返
返
突破训练
3.(2019年安徽蚌埠一中高三期中)下表中对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系 的判断都正确的是( A )。
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 Ⅰ对、Ⅱ对;有关系
B 铜表面易形成致密的氧化膜
铜质容器可以盛放浓硫酸
返
4.(2019年黑龙江齐齐哈尔模拟)根据下列实验操作和现象所得出的结论错误的是( B )。
选项
操作
A 向蔗糖中加入浓硫酸
向盛有H2O2溶液的试管中 B 加入几滴酸化的硫酸亚铁
溶液 铝片先用砂纸打磨,再加入 C 浓硝酸中 向浓度均为0.1 mol·L-1的 D KCl、KI混合液中逐滴滴加 AgNO3溶液
CO2 NaCl
答案 解析
返
解析▶ A项,铝与氧气反应生成氧化铝,氧化铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠,但 偏铝酸钠无法一步制得单质铝,所以不能满足Z X的转化,B项,铁与氯气反应生 成氯化铁,氯化铁与铁反应生成氯化亚铁,氯化亚铁溶液与锌反应生成单质铁,可 以实现以上转化;C项,碳与二氧化碳反应生成一氧化碳,一氧化碳与氧气反应生成 二氧化碳,二氧化碳与镁反应生成单质碳,可以实现以上转化;D项,氯气在氢气中 燃烧生成氯化氢,氯化氢与氢氧化钠反应生成氯化钠,电解熔融的氯化钠生成氯气, 氯气与钠反应生成氯化钠,可以实现以上转化。
2020年高考化学一轮复习微专题五电化学思维建模(含解析)
微专题五 电化学思维建模一、新型电源及电化学反应式书写1.电极反应式书写的一般步骤(类似氧化还原反应方程式的书写)2.已知总方程式，书写电极反应式 (1)书写步骤①步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(n e －)。
②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。
③步骤三：写电极反应式。
负极反应：还原剂－n e －===氧化产物 正极反应：氧化剂＋n e －===还原产物 (2)书写技巧若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。
如：CH 3OCH 3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH 3OCH 3＋3O 2===2CO 2＋3H 2O 正极：3O 2＋12H ＋＋12e －===6H 2O负极：CH 3OCH 3＋3H 2O －12e －===2CO 2＋12H ＋特别提醒 简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转移的电子数相同。
3.氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结负极⎩⎪⎨⎪⎧H 2－2e －===2H ＋酸作介质H 2－2e －＋2OH －===2H 2O 碱作介质H 2－2e－＋O 2－===H 2O熔融金属氧化物作介质H 2－2e－＋CO 2－3===H 2O ＋CO 2熔融碳酸盐作介质正极⎩⎪⎨⎪⎧O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O酸作介质O 2＋4e －＋2H 2O===4OH －碱作介质O 2＋4e－===2O 2－熔融金属氧化物作介质O 2＋4e－＋2CO 2===2CO 2－3熔融碳酸盐作介质二、串联电池的两大模型 1．常见串联装置图模型一外接电源与电解池的串联(如图)A、B为两个串联电解池，相同时间内，各电极得失电子数相等。
模型二原电池与电解池的串联(如图)图乙显然两图中，A均为原电池，B均为电解池。
2．“串联”类电池的解题流程【专题精炼】1.我国科学家发明的水溶液锂电池为电动汽车发展扫除了障碍，装置原理如图所示，其中固体薄膜只允许Li＋通过。
2020年高考化学微专题复习《反应历程图像、基元反应、催化剂和活化能》
2020年高考化学微专题复习《反应历程图像、基元反应、催化剂和活化能》2020年高考化学微专题复：反应历程图像、基元反应、催化剂和活化能研究活化能或能垒对化学发展具有重要意义，因为它可以从动力学角度分析反应速率问题，特别是一些比较慢的反应，如何加快反应，如何优化反应条件。
合成氨工业是典型的代表，目前尤其是电催化合成氨的研究层出不穷。
最近的一些模拟题考查了模拟微观反应历程的位能变化情况。
反应历程非常复杂，包括能垒和活化能等问题。
上次我们介绍了活化能与速率常数、温度等关系，并附上了高考真题进行了例析。
活化能有几个不同的意思，但是对于化学反应来说，它通常指的是反应物到过渡态之间的能量差。
这个能量差决定了反应的速率。
如果能垒很高，反应速率就会很慢。
但是，如果有催化剂存在，能垒就会降低，反应速率就会加快。
我们可以通过一个例子来说明这个问题。
例如，铁和硫的反应速率非常缓慢，但是加入催化剂铜后，反应速率就会显著加快。
在寻找最高能垒时，我们需要注意一些问题。
首先，反应历程中可能存在多个能垒。
其次，能垒的高度取决于反应物的结构和催化剂的种类。
因此，我们需要仔细探究反应历程中的各个步骤，才能找到最高能垒。
最近一些比较火的能量图像展示了反应历程中的势能差，以及在过渡态出现的前后步骤。
这些图像可以帮助我们更好地理解活化自由能、活化能或能垒的概念。
在讨论这些图像时，我们需要注意一些问题。
例如，非均相催化中，往往存在固体催化剂吸附的过程等。
此外，在解读文献时，我们需要注意文献的来源和准确性。
最后，这些图像给我们带来了一些启示，例如如何寻找活性位点等。
通过更深入地研究反应历程，我们可以更好地理解化学反应的本质，并为新材料和新反应的开发提供有力支持。
高考化学二轮复习微专题5语言描述类问题的答题思路与规范课件
典例示范 【例1 】 (2018 · 北京卷,27节选)近年来,研究人员提出利用含硫物质热化学 循环实现太阳能的转化与存储。过程如下:
(2)对反应Ⅱ在, 某一投料比时,两种压强下,H2 SO 4 在平衡体系中物质的量分 数随温度的变化关系如图所示。
p2
p 1 (填“> ”或“< ”),得出该结论的理由是
电化学类简答题在前几年频繁出现在高考全国卷及各省市地方卷中,需要 考生用语言表达出电化学反应的原理以及原理的应用。但近几年关于电 化学在Ⅱ卷的设问主要集中在电化学计算或者用电极反应式等作答。 (1)原电池 ①确定原电池的原理反应。 ②根据原理反应确定出电池的负极、正极。 ③确定出电子(电流)的方向;确定电极上的电极反应。 ④得出结论:电极质量的变化;气体的逸出;溶液中离子浓度的变化、离子向 某电极移动等。
.
。
思路点拨:(1)反应特点:气体体积减小的放热反应。 (2)该反应中温度相同,p2 压强下生成物浓度更大——p 2 时利于正反应。 (3)结合(1)的结论,高压利于正反应。 (4)结论:压强p 2 >p 1 。
(2)> 反应Ⅱ是气体物质的量减小的反应,温度一定时,增大压强使反应
正向移动,H2 SO 4 的物质的量增大,体系总物质的量减小,H2 SO 4 的物质的 量分数增大
。
答案:(1)0.05 mol · L-1 · min -1 2.613 (2)40% (3)< T 1 时,该反应的平衡常数K 1 =2.613,T 2 时,该反应的平衡常数K 2 =1, 该反应正反应为放热反应,所以T 1 <T 2 (其他合理答案也可)
2.电化学类
知能储备
是
.
。
题组巩 1.固某研究所组装的CH 3 OH - O 2 燃料电池的工作原理如图1 所示。
微专题05破解“六大陷阱”突破离子方程式书写正误判断-2023年高考化学一轮复习考点微专题(原卷版)
K+、Na+、ClO、SO
少量SO2
SO2+H2O+ClO=SO +HClO+Cl
D
K+、Na+、SO 、AlO
少量NH4Cl
NH +AlO +2H2O=Al(OH)3↓+NH3·H2O
5．（2022·湖南衡阳·二模）表示下列反应的离子方程式正确的是
A．用铜作电极电解KCl溶液：2Cl+2H2O H2↑+Cl2↑+2OH
A．CaCO3与稀硝酸反应：
B．FeSO4溶液与溴水反应：
C．NaOH溶液与过量H2C2O4溶液反应：
D．C6H5ONa溶液中通入少量CO2:
6．（2020·全国·高考真题）对于下列实验，能正确描述其反应的离子方程式是
A．Cl2通入水中制氯水：
B．NO2通入水中制硝酸：
C． NaAlO2溶液中通入过量CO2：
D． AgNO3溶液中加入过量浓氨水：
4．（2020·浙江·高考真题）能正确表示下列反应的离子方程式是
A． 溶液与少量 溶液反应：
B．电解 水溶液：
C．乙酸乙酯与 溶液共热：
D． 溶液中滴加稀氨水：
5．（2020·天津·高考真题）下列离子方程式书写正确的是
A．用 溶液刻蚀覆铜板：
B． 用于防毒面具供氧：
C．将少量溴水滴入过量 溶液中：
D．将葡萄糖溶液与足量银氨溶液共热：
10．（2022·全国·模拟预测）下列反应的离子方程式正确的是
A．过量铁粉加入稀硝酸中：3Fe+8H++2NO =3Fe2++2NO↑+4H2O
B．CO2通入饱和Na2CO3溶液中：CO2+H2O+CO =2HCO
高考化学一轮复习第三章金属及其化合物微专题大素养05第4讲铜及其化合物金属资源课件
(2)若在NH4Al(SO4)2溶液中改加20 mL 1.2 mol · L−1Ba(OH)2溶液，充 分反应后，溶液中产生沉淀的物质的量为__0_.0_2_2___mol。
解析：因NH4Al(SO4)2的物质的量为0.01 L × 1 mol · L−1＝0.01 mol，Ba(OH)2的
物质的量为0.02 L×1.2 mol·L－1＝0.024 mol，产生沉淀的反应有两类。一是
答案：D
4．向盛有10 mL 1 mol · L−1 NH4Al(SO4)2溶液的烧杯中滴加 1 mol · L−1NaOH溶液，沉淀物质的量随NaOH溶液体积的变化示意图如图：
(1)写出m点反应的离子方程式：____________________。
NH4+＋OH－===NH3·H2O 解析：向NH4Al(SO4)2溶液中加入NaOH溶液后 是 NH4+ ＋ OH － ===NH3·H2O ， 最 后 是 沉 淀 的 溶 解 ： Al OH 3 + OH−===AlO2−＋2H2O，故m点的离子反应为NH4+＋OH－===NH3·H2O。
(1)为精确控制加入NaOH溶液的体积，可将NaOH溶液置于_碱__式__滴_定__管__(填 仪器名称)中滴加。
(2)图中有三个pH增加缓慢的阶段，第一阶段(a点前)对应的实验现象 是_生__成_白__色__沉__淀_并__逐__渐_增__多___。
解析：溶液中含有镁离子、铝离子，所以加入氢氧化钠溶液后，在a点之前一 定有白色沉淀生成并逐渐增多。
0.03 mol ＝ 0.018 mol ， )＝0.01 mol，再消耗OH－
之后 0.01
发 生 反 应 ： NH4+ + mol，则剩余OH－为
2020届高考化学 微专题五 离子交换膜在电化学中的应用教案(含解析)
离子交换膜在电化学中的应用［知识必备]离子交换膜在原电池和电解池中均有较广泛的应用，且常出常新.1．离子交换膜的功能使离子选择性定向迁移，其目的是平衡整个电解质的离子电荷守恒.2．交换膜在电化学中的作用（1)防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯,防止与阴极产生的H2混合发生爆炸).（2)用于物质的分离、提纯等。
(3）用于制备纯净的物质。
3．离子交换膜的类型根据透过的微粒,离子交换膜可以分为多种，在高考试题中主要出现过阳离子交换膜、阴离子交换膜和质子交换膜三种.阳离子交换膜只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过,质子交换膜只允许质子（H＋）通过，另外还有特殊离子交换膜,只允许相应的离子通过。
4．离子交换膜类型的判断根据电解质溶液呈电中性的原则，判断膜的类型：(1)首先写出阴、阳两极上的电极反应，依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。
（2）根据溶液呈电中性，判断出离子移动的方向，从而确定离子交换膜的类型.(3）在利用电解原理制备物质时，选择离子交换膜的类型，既要考虑阴、阳极电极反应式，同时也要考虑产品室和原料室在装置图中的位置。
如:利用电解NaB(OH）4溶液制备H3BO3，装置图如下：阳极室放出O2，消耗OH－余出H＋，则H＋应向产品室移动，阴极室放出H2，消耗H＋余出OH－，则原料室中的Na＋应向阴极室移动，B(OH)错误!应向产品室移动，所以a膜、c膜为阳离子交换膜、b膜为阴离子交换膜，选择离子交换膜时产品室和原料室的位置也起到关键性的作用.[例1］（2018·全国Ⅰ，节选)焦亚硫酸钠(Na2S2O5）在医药、橡胶、印染、食品等方面应用广泛，生产Na2S2O5通常是由NaHSO3过饱和溶液经结晶脱水制得。
制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3.阳极的电极反应式为___________________________________________________.电解后，________室的NaHSO3浓度增加。
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核心素养微专题化学反应速率和平衡图象的分析1.化学反应速率平衡图象的基本类型(1)速率-时间图象此类图象定性揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对化学反应速率的影响)变化规律,体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征,以及平衡移动方向等。
反应N 2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0的速率如图所示。
(2)浓度-时间图象(c-t图象)此类图象能说明各平衡体系组分(或某一成分)的物质的量浓度在反应过程中的变化情况。
此类图象中各物质曲线的折点(达平衡)时刻相同,各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中的化学计量数关系。
如图所示:(3)速率—条件图象(v -T或v -p图象)正、逆反应速率随温度或压强的变化曲线,增大、减小方向一致,但倍数不同。
用于判断反应的ΔH或气体体积关系。
如图所示:(4)恒压(温)曲线该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型有如下图所示的两种情况:(5)量—时间—温度(压强)图象在化学平衡图象中,先出现拐点的反应则先达到平衡,先出现拐点的曲线表示的温度较高(压强较大)。
Ⅰ.表示T2>T1,正反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动。
Ⅱ.表示p2>p1,压强增大,A的转化率减小,平衡逆向移动。
说明正反应是气体总体积增大的反应。
Ⅲ.生成物C的百分含量不变,说明平衡不发生移动,但反应速率a>b,故a可能使用了催化剂;也可能该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应,a增大了压强(压缩体积)。
2.解题方法——“三看两原则”3.思维建模——解题四步骤【典例】(2019·全国卷Ⅱ改编)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体,该反应为可逆反应。
不同温度下,溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示,下列说法正确的是( )①T1>T2②a点的反应速率小于c点的反应速率③a点的正反应速率大于b点的逆反应速率④b点时二聚体的浓度为0.45 mol·L-1A.①②B.②④C.①③D.③④【思维建模】解答速率平衡图象的思维流程一般为【解析】选D。
由图知虚线对应的速率快,对应温度高,则T2>T1,①错误;由T2(c点)>T1(a点),但环戊二烯的浓度a点大于c点,则a点、c点的速率大小无法确定,②错误;a点、b点的温度相同,环戊二烯的浓度a点大于b点,则a点的正反应速率大于b点的正反应速率,b 点没有达到平衡状态,则b点的正反应速率大于b点的逆反应速率,③正确;b点时环戊二烯的浓度减少0.9 mol·L-1,则b点时二聚体的浓度为0.45 mol ·L -1,④正确。
1.以CO 2和NH 3为原料可合成尿素,反应为2NH 3(g)[CO (NH 2)2]+CO 2(g)CO(NH 2)2(s)+H 2O(g)。
达到平衡时,NH 3的转化率α随温度变化的情况如下图。
下列说法不正确的是( )A.该反应的ΔH <0B.若y 为压强,则y 1>y 2C.若y 表示反应起始时的水碳比,则y 1>y 2n (H 2O )n (CO 2)D.在恒温恒容(2L)的容器和绝热恒容(2L)容器中,分别加入2mol NH 3(g)和1mol CO 2(g),达到平衡时,恒温恒容体系中氨气的转化率大于绝热恒容体系中氨气的转化率【解析】选C 。
由图象可知,氨气的转化率随温度的升高而降低,因此,该反应是放热反应,A 项正确;正反应方向为压强减小的变化,因此压强越大,平衡越正向移动,氨气的转化率越高,所以y 1>y 2,B 项正确;起始时的水碳比越小,代表起始时CO 2越多,则氨气的转n (H 2O )n (CO 2)化率越高,因此y 1<y 2,C 项错误;在绝热恒容体系中加入反应物,反应正向进行,产生的热量提高了体系的温度,由于是放热反应,因此不利于反应的正向进行,氨气的转化率小于恒温恒容体系中氨气的转化率,D项正确。
2.不同条件下,用O2氧化a mol·L-1 FeCl2溶液过程中所测的实验数据如图所示。
下列分析或推测合理的是( )A.由①、②可知, pH越大,+2价铁越易被氧化B.由②、③推测,若pH>7,+2价铁更难被氧化C.由①、③推测,FeCl2被O2氧化的反应为放热反应D.60 ℃、pH=2.5时, 4 h内Fe2+的平均消耗速率大于0.15a mol·L-1·h-1【解析】选D。
由②、③可知, pH越小,+2价铁氧化速率越快,故A 错误;若pH>7,FeCl2变成Fe(OH)2,Fe(OH)2非常容易被氧化成Fe(OH),故B错误;由①、③推测,升高温度,相同时间内+2价铁的氧化率增3大,升高温度+2价铁的氧化速率加快,由图中数据不能判断反应的热效应,故C错误;50 ℃、pH=2.5时,4 h内Fe2+的氧化率是60%,即消耗0.6a mol·L-1,4 h内平均消耗速率等于0.15a mol·L-1·h-1,温度升高到60 ℃、pH=2.5时,+2价铁的氧化率速率加快,4 h内Fe2+的平均消耗速率大于 0.15a mol·L-1·h-1。
3.已知可逆反应X(g)+2Y(g)Z(g) ΔH<0,一定温度下,在体积为2 L的密闭容器中加入4 mol Y和一定量的X后,X的浓度随时间的变化情况如图所示,则下列表述正确的是( )A.达到平衡时,X、Y、Z物质的量之比为1∶2∶1B.a点正反应速率大于逆反应速率C.反应达平衡时,降低温度可以实现c到d的转化D.该条件下,反应达平衡时,X平衡转化率为25%【解析】选B。
分析图象和题给信息可知,起始加入X的物质的量为1 mol·L-1×2 L=2 mol,起始加入2 mol X、4 mol Y,达到平衡时X的浓度为0.25 mol·L-1,物质的量为0.25 mol·L-1×2 L=0.5 mol,消耗X物质的量2-0.5 mol=1.5 mol,结合化学方程式计算得到消耗Y物质的量为3 mol,生成Z物质的量为1.5 mol,则达到平衡时,X、Y、Z物质的量之比=0.5 mol∶(4 mol-3 mol)∶1.5mol=1∶2∶3,故A错误;由图象可知,a点尚未达到平衡状态,此时正反应速率大于逆反应速率,故B正确;该反应的ΔH<0,为放热反应,降低温度,平衡正向移动,X的浓度减小,不能实现c到d的转化,故C错误;利用三段式计算: X(g)+2Y(g)Z(g)起始浓度(mol·L-1)120转化浓度(mol·L-1)0.75 1.50.75平衡浓度(mol·L-1)0.250.50.75X平衡转化率为75%,故D错误。
4.有Ⅰ～Ⅳ四个体积均为0.5 L的恒容密闭容器,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中按不同投料比(Z)充入HCl和O2(如下表),加入催化剂发生反应4HCl(g) +O 2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH,HCl的平衡转化率(α)与Z和温度(t)的关系如图所示。
下列说法正确的是( )起始时容器t/℃n(HCl)/mol ZⅠ3000.25aⅡ3000.25bⅢ3000.254A.ΔH>0,a<4<bB.300 ℃该反应的平衡常数的值为64C.容器Ⅲ某时刻处在R点,则R点的v(正)>v(逆),压强:p(R)>p(Q)D.若起始时,在容器Ⅳ中充入0.25 mol Cl2和0.25 mol H2O(g),300 ℃达平衡时容器中c(HCl)=0.1 mol·L-1【解析】选C。
图象中HCl转化率随温度升高而减小,说明升温平衡逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,增大氧气的物质的量,可促进HCl 的转化,即投料比越小,HCl 转化率越大,可知a <4<b ,故A 错误;300 ℃时,Z ==4,n (HCl)=n (HCl )n (O 2)0.25 mol,n (O 2)=0.062 5 mol,体积为0.5 L,c (HCl)=0.5 mol·L -1,c (O 2)=0.125mol·L -1,HCl 转化率80%,HCl 的变化量为0.5 mol·L -1×80%=0.4 mol·L -1,4HCl(g)+O 2(g)2Cl 2(g)+2H 2O(g)起始量(mol·L -1)0.50.12500变化量(mol·L -1)0.40.10.20.2平衡量(mol·L -1)0.10.0250.20.2K ==640,故B 错误;容器Ⅲ,Z 为4,平衡转化率为0.22×0.220.14×0.02580%,R 点温度与Q 点相同,但转化率不同,R 点转化率小于平衡时转化率,可知R 点未达到平衡状态,反应正向进行,则R 点的v (正)>v (逆),此时压强大于平衡状态下的压强:p (R)>p (Q),故C 正确;若起始时,在0.5 L 容器Ⅳ中只充入0.25 mol Cl 2和0.25 mol H 2O(g),等效于在0.5 L 容器中充入0.5 mol HCl 和0.125 mol O 2,充入的HCl 和O 2物质的量为容器Ⅲ的两倍,相当于在容器Ⅲ的基础上增大压强,将体积缩小为原来的,增大压强平衡正向移动,12300 ℃达到平衡时0.1 mol·L -1<c(HCl)<0.2 mol·L-1,故D错误。
【加固训练】1.对反应a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g) ΔH,反应特点与对应的图象的说法中不正确的是( )A.图甲中,若p1>p2,则在较低温度下有利于该反应自发进行B.图乙中,若T2>T1,则ΔH<0且a+b=c+dC.图丙中,t1时刻改变的条件一定是使用了催化剂D.图丁中,若ΔH<0,则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率【解析】选C。
图甲中压强一定时,温度越高,平衡体系中A%越大,说明升高温度,平衡逆向移动,则有ΔH<0;若p1>p2,温度一定时,压强越大,平衡体系中A%越小,则有a+b>c+d,ΔS<0;若使ΔH-TΔS<0,则在较低温度下有利于该反应自发进行,A正确。