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本章知识体系构建与核心素养提升
一、化学键与物质构成
化学键
二、化学反应与能量转化
1.化学能与热能
2.化学能转化为电能的装置——原电池
常见的化学电源
三、化学反应速率和限度(化学平衡)
化学反应
一、变化观念与平衡思想
通过本章的学习，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，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　(2023·山东日照高一期中)某温度下，A、B两种气体在2 L密闭容器内发生转化反应，A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。
(2)4 min时，反应是否达到化学平衡　　　(填“是”或“否”)，0~4 min，B的平均反应速率为　　　。
(3)下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是　　　　　　(填字母，下同)。
A.v正(A)=2v逆(B)
B.混合气体的密度不再改变
C.容器内压强保持不变
D.消耗0.4 mol A的同时生成0.2 mol B
(4)下列措施能使化学反应速率减小的是　　　　　。
A.适当升高温度
B.保持温度不变，增大容器体积
C.保持容器体积不变，通入氦气
D.保持容器体积不变，充入A气体
(5)如果平衡时容器内有0. 5 mol B，则A的转化率α(A)=　　　　　　。
(已知：转化率α(A)=×100%。)
例2　(1)锂 空气电池比传统的锂离子电池拥有更强的蓄电能力，是传统锂离子电池容量的10倍，其工作原理如图所示。
放电时，b电极为电源的　　　　极，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　。
(2)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可发生反应：4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)，一定温度下，向容积固定的2 L密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①0~10 min内该反应的平均反应速率v(CO)=　　　　　　。
②恒温恒容条件下，不能说明该反应已经达到平衡状态的是　　　　(填字母)。
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C.容器内混合气体密度保持不变
二、科学态度与社会责任
通过本章的学习，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　(2023·广东，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是(　　)
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl-
例4　(2023·山东省实验中学高一校考)汽车尾气主要含有一氧化碳、一氧化氮等物质，是造成城市空气污染的主要因素之一。请回答下列问题：
(1)已知汽缸中氮气和氧气反应生成一氧化氮的能量变化如图甲所示，则由该反应生成1 mol NO(g)时，应　　　　(填“释放”或“吸收”)　　　　　 kJ能量。
(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图乙所示。
①NiO电极上发生的是　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。
②外电路中，电子流动方向是从　　　　　(填“NiO”或“Pt”，下同)电极流向　　　　电极。
③NiO电极上的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO和NO混合气体，发生反应：2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)，t0时达到平衡，测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如图丙所示。
①比较大小：a处v正　　　(填“>”“<”或“=”)b处v逆。
②CO的平衡转化率为　　　　。
③能说明上述反应达到平衡状态的是　　　　(填字母)。
A.CO浓度与CO2浓度均不再变化
B.混合气体密度保持不变
C.反应容器内压强保持不变
D.CO和NO的浓度之比保持不变
答案精析
核心素养提升
例1　(1)2AB　(2)否　0.025 mol·L-1·min-1
(3)AC　(4)B　(5)75%
解析　(1)由图像分析知A为反应物，B为生成物，物质的量不变时反应物A的物质的量没有变为0，说明反应是可逆反应，且达到平衡状态，根据A、B消耗的物质的量之比计算得到化学计量数之比，0~4 min，A物质的量变化量为0.8 mol-0.4 mol=0.4 mol，B物质的量变化量为0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol，A、B物质的量的变化量之比为2∶1，所以反应的化学方程式为2AB。(2)根据图像分析可知，4 min后A的物质的量继续减少，B的物质的量继续增加，说明4 min时反应未达到平衡；0~4 min时，v(B)==
0.025 mol·L-1·min-1。(3)反应速率之比等于化学计量数之比，v正(A)=2v逆(B)时，反应达到平衡状态，A符合题意；反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度始终不变，因此当混合气体的密度不再改变，不能说明反应达到平衡状态，B不符合题意；该反应是气体体积减小的反应，容器内的压强是变量，因此容器内压强保持不变，反应达到平衡状态，C符合题意；消耗0.4 mol A的同时生成0.2 mol B，都是正反应方向，无法判断反应达到平衡状态，D不符合题意。(4)升高温度反应速率加快，A不符合题意；保持温度不变，增大容器体积，各物质的浓度减小，反应速率减小，B符合题意；保持容器体积不变，通入氦气，各物质的浓度不变，反应速率不变，C不符合题意；保持容器体积不变，充入A气体，反应物的浓度增大，反应速率加快，D不符合题意。(5)由2AB可知，Δn(A)=2Δn(B)，产生0.3 mol B时，消耗0.6 mol A，所以A的转化率为×100%=75%。
例2　(1)正　O2+2H2O+4e-4OH-
(2)①0.03 mol·L-1·min-1　②C
解析　(1)电池放电时属于原电池，a电极为负极，发生氧化反应，b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-4OH-。
(2)①v(CO)=2v(NO2)=2×=0.03 mol·L-1·min-1。②容器内混合气体颜色不再变化，说明二氧化氮的浓度不变，即反应达到平衡状态；因反应前后的气体分子数不相等，所以容器内的压强保持不变，说明各气体的物质的量不变，反应达到平衡状态；反应过程中，容器内混合气体密度始终保持不变。
例3　B　［由题图分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-2H2O，C错误；每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol电子，最多去除2 mol Cl-，D错误。］
例4　(1)吸收　91.5　(2)①氧化　②NiO　Pt　③NO-2e-+O2-NO2　(3)①>　②80%　③AC
解析　(1)1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol NO(g)，断裂1 mol N2(g)中共价键吸收945 kJ能量，断裂1 mol O2(g)中共价键吸收498 kJ能量，生成2 mol NO(g)中的共价键释放2×630 kJ能量，则反应生成
2 mol NO(g)需要吸收(945+498-2×630) kJ=183 kJ能量，所以生成1 mol NO(g)时，应吸收91.5 kJ能量。(2)①在NiO电极上NO反应生成NO2，N元素化合价升高，发生的是氧化反应。②NiO电极上发生氧化反应，是负极，Pt电极是正极，外电路中，电子流动方向是从负极流向正极。③NiO电极上NO失电子生成NO2，电极反应式为NO-2e-+O2-NO2。(3)①由题图可知，随着反应进行，反应物浓度降低，正反应速率逐渐减慢，a处v正>b处v正；b处反应达到平衡，b处v正=v逆，所以a处v正>b处v逆。②根据题给数据，设CO和NO的起始量均为2a mol，平衡时NO转化的物质的量为2x mol，列三段式：
　　　　　2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)
起始量/mol　2a　　　2a　　　　0　　　　0
转化量/mol　2x　　　2x　　　　2x　　　x
平衡量/mol　2a-2x　2a-2x　　　 2x　　　x
根据平衡时CO2的体积分数为50%可知，=0.5，解得x=0.8a，CO的平衡转化率为×100%
=80%。③反应达到平衡状态，各物质浓度保持不变，CO浓度与CO2浓度均不再变化，说明反应达到平衡状态，A符合题意；反应前后气体总质量不变，容器容积不变，气体密度始终不变，B不符合题意；该反应前后气体分子数改变，容器容积不变，压强是变量，反应容器内压强保持不变，说明反应达到平衡状态，C符合题意；CO和NO的投料比等于反应中化学计量数之比，CO和NO的浓度之比始终不变，故D不符合题意。(共43张PPT)
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与核心素养提升
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1.化学能与热能
2.化学能转化为电能的装置——原电池
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三、化学反应速率和限度(化学平衡)
核心素养提升
一、变化观念与平衡思想
通过本章的学习，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，反应体系中各组分浓度保持不变，增强平衡思想的培养。
　　　　　　　
核心素养提升
例1　(2023·山东日照高一期中)某温度下，A、B两种气体在2 L密闭容器内发生转化反应，A、B的物质的量随时间变化的曲线如图所示。回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式为　　　　　　。
2A B
由图像分析知A为反应物，B为生成物，物质的量不变时反应物A的物质的量没有变为0，说明反应是可逆反应，且达到平衡状态，根据A、B消耗的物质的量之比计算得到化学计量数之比，0~4 min，A物质
的量变化量为0.8 mol-0.4 mol=0.4 mol，B物质的量变化量为0.4 mol-0.2 mol=0.2 mol，A、B物质的量的变化量之比为2∶1，所以反应的化学方程式为2A B。
(2)4 min时，反应是否达到化学平衡　　　(填“是”或“否”)，0~4 min，B的平均反应速率为　 　。
否
0.025 mol·L-1·min-1
根据图像分析可知，4 min后A的物质的量继续减少，B的物质的量继续增加，说明4 min时反应未达到平衡；0~4 min时，v(B)==0.025 mol·L-1·min-1。
(3)下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是
　　　(填字母，下同)。
A.v正(A)=2v逆(B)
B.混合气体的密度不再改变
C.容器内压强保持不变
D.消耗0.4 mol A的同时生成0.2 mol B
AC
反应速率之比等于化学计量数之比，v正(A)=2v逆(B)时，反应达到平衡状态，A符合题意；
反应前后气体的总质量不变，容器的体积不变，混合气体的密度始终不变，因此当混合气体的密度不
再改变，不能说明反应达到平衡状态，B不符合题意；
该反应是气体体积减小的反应，容器内的压强是变量，因此容器内压强保持不变，反应达到平衡状态，C符合题意；
消耗0.4 mol A的同时生成0.2 mol B，都是正反应方向，无法判断反应达到平衡状态，D不符合题意。
(4)下列措施能使化学反应速率减小的是______。
A.适当升高温度
B.保持温度不变，增大容器体积
C.保持容器体积不变，通入氦气
D.保持容器体积不变，充入A气体
B
升高温度反应速率加快，A不符合题意；
保持温度不变，增大容器体积，各物质的浓度减小，反应速率减小，B符合题意；
保持容器体积不变，通入氦气，各物质的浓度不变，反应速率不变，C不符合题意；
保持容器体积不变，充入A气体，反应物的浓度增大，反应速率加快，D不符合题意。
(5)如果平衡时容器内有0. 5 mol B，则A的转化率α(A)=_____。
已知：转化率α(A)=×100%。
75%
由2A B可知，Δn(A)=2Δn(B)，产生0.3 mol B时，消耗0.6 mol A，所以A的转化率为×100%=75%。
例2　(1)锂 空气电池比传统的锂离子电池拥有更强的蓄电能力，是传统锂离子电池容量的10倍，其工作原理如图所示。
放电时，b电极为电源的　　极，电极反应式为____________________。
正
O2+2H2O+4e-===4OH-
电池放电时属于原电池，a电极为负极，发生氧化反应，b电极为正极，发生还原反应，电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。
(2)汽车尾气中CO、NO2在一定条件下可发生反应：4CO(g)+2NO2(g) 4CO2(g)+N2(g)，一定温度下，向容积固定的2 L密闭容器中充入一定量的CO和NO2，NO2的物质的量随时间的变化曲线如图所示。
①0~10 min内该反应的平均反应速率v(CO)=　　　　　　　　。
0.03 mol·L-1·min-1
v(CO)=2v(NO2)=2×=0.03 mol·L-1
·min-1。
②恒温恒容条件下，不能说明该反应已经达到平衡状态的是　　　　(填字母)。
A.容器内混合气体颜色不再变化
B.容器内的压强保持不变
C.容器内混合气体密度保持不变
C
容器内混合气体颜色不再变化，说明二氧化氮的浓度不变，即反应达到平衡状态；因反应前后的气体分子数不相等，所以容器内的压强保持不变，说明各气体的物质的量不
变，反应达到平衡状态；反应过程中，容器内混合气体密度始终保持不变。
二、科学态度与社会责任
通过本章的学习，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　(2023·广东，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl-实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是
A.Ag作原电池正极
B.电子由Ag经活性炭流向Pt
C.Pt表面发生的电极反应：O2+2H2O+4e-===4OH-
D.每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl-
√
由题图分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；
电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt，B正确；
溶液为酸性，故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O，C错误；
每消耗标准状况下11.2 L的O2，转移2 mol电子，最多去除2 mol Cl-，D错误。
例4　(2023·山东省实验中学高一校考)汽车尾气主要含有一氧化碳、一氧化氮等物质，是造成城市空气污染的主要因素之一。请回答下列问题：
(1)已知汽缸中氮气和氧气反应生成一氧化氮的能量变化如图甲所示，则由该反应生成1 mol NO(g)时，应　　　(填“释放”或“吸收”)
　　 kJ能量。
91.5
吸收
1 mol N2(g)和1 mol O2(g)反应生成2 mol NO(g)，断裂1 mol N2(g)中共价键吸收945 kJ能量，断裂1 mol O2(g)中共价键吸收498 kJ能量，生成2 mol NO(g)中的共价键释放2×630 kJ能量，则反应生成2 mol NO(g)需要吸收(945+498-2×630) kJ=183 kJ能量，所以生成1 mol NO(g)时，应吸收91.5 kJ能量。
(2)通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图乙所示。
①NiO电极上发生的是　　　　(填“氧化”或“还原”)反应。
氧化
在NiO电极上NO反应生成NO2，N元素化合价升高，发生的是氧化反应。
②外电路中，电子流动方向是从　　　(填“NiO”或“Pt”，下同)电极流向　　　电极。
NiO
Pt
NiO电极上发生氧化反应，是负极，Pt电极是正极，外电路中，电子流动方向是从负极流向正极。
③NiO电极上的电极反应式为_________________。
NO-2e-+O2-===NO2
NiO电极上NO失电子生成NO2，电极反应式为NO-2e-+O2-===NO2。
(3)在恒温恒容的密闭容器中，充入等物质的量的CO和NO混合气体，发生反应：2CO(g)+2NO(g)
N2(g)+2CO2(g)，t0时达到平衡，测得反应过程中CO2的体积分数与时间的关系如图丙所示。
①比较大小：a处v正　　　(填“>”“<”或“=”)b处v逆。
>
由题图可知，随着反应进行，反应物浓度降低，正反应速率逐渐减慢，a处v正>b处v正；b处反应达到平衡，b处v正=v逆，所以a处v正>b处v逆。
②CO的平衡转化率为　　　　。
80%
根据题给数据，设CO和NO的起始量均为2a mol，平衡时NO转化的物质的量为2x mol，列三段式：
　　　　　2CO(g)+2NO(g) 2CO2(g)+N2(g)
起始量/mol　2a　　　2a　　　　0　　 0
转化量/mol　2x　　　2x　　　　2x　　x
平衡量/mol　2a-2x　2a-2x　　 2x　 x
根据平衡时CO2的体积分数为50%可知，=0.5，解得x=0.8a，CO的平衡转化率为×100%=80%。
③能说明上述反应达到平衡状态的是　 　(填字母)。
A.CO浓度与CO2浓度均不再变化
B.混合气体密度保持不变
C.反应容器内压强保持不变
D.CO和NO的浓度之比保持不变
AC
反应达到平衡状态，各物质浓度保持不变，CO浓度与CO2浓度均不再变化，说明反应达到平衡状态，A符合题意；
反应前后气体总质量不变，容器容积不变，气体密度始终不变，B不符合题意；
该反应前后气体分子数改变，容器容积不变，压强是变量，反应容器内压强保持不变，说明反应达到平衡状态，C符合题意；
CO和NO的投料比等于反应中化学计量数之比，CO和NO的浓度之比始终不变，故D不符合题意。
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