高中化学必修2：第二章核心素养聚焦
第二章本章核心素养聚焦
一、变化观念与平衡思想
变化观念与平衡思想在本章的体现
内容变化观念平衡思想
化学键与物质构成离子键形成：阴、阳离子之间通过静
电作用形成
共价键形成：原子间通过共用电子形
成
阴、阳离子间通过静电作用形
成稳定的离子键，原子间通过
共用电子形成稳定的共价键，
此时体系能量达到最低，趋于
稳定
化学反应与能量变化化学变化的实质：旧化学键断裂和新
化学键形成
能量变化：旧化学键断裂吸收能量，
新化学键形成释放能量
能量转换形式：化学能可以转化为热
能、电能、光能等
原电池工作原理：负极反应物失电
子，发生氧化反应，正极反应物得电
子，发生还原反应
通过化学键的断裂和形成，对
外释放和吸收能量，使反应体
系趋于稳定。在原电池反应中
正负两极反应得失电子相等，
阳离子向正极移动，阴离子向
负极移动，保证离子导体的电
荷守恒
化学反应的快慢及限
度反应快慢受温度、反应物浓度、催化
剂等条件影响。升高温度、增加反应
物浓度、加催化剂反应速率加快
化学平衡是动态平衡，当影响平衡的
条件改变时，化学平衡会发生移动
对一定条件下的可逆反应，当
反应达到平衡时，v正＝v逆，反
应物及产物浓度保持不变
例1(2019·山东山师大附中第三次学分认定)下列有关化学反应速率和限度的说法中不正确的是()
A．已知工业合成氨的正反应方向放热，所以升温正反应速率减小，逆反应速率增大
B．实验室用H2O2分解制备O2，加入MnO2后，反应速率明显加快
C．2SO2＋O22SO3反应中，SO2的转化率不能达到100%
D．实验室用碳酸钙和盐酸反应制取CO2，相同质量的粉末状碳酸钙比块状反应要快
[答案] A
[解析]升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，故A错误；二氧化锰在过氧化氢的分
解反应中做催化剂，能加快反应速率，故B正确；可逆反应的反应物不可能完全转化为生成物，即反应物的转化率不可能达到100%，故C正确；相同质量的碳酸钙粉末比块状的表面积大，反应物和液体的接触面积更大，反应速率更快，故D正确。
例2(2019·天津期中联考)一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示。下列描述正确的是()
A．t分钟时该反应达到化学平衡状态
B．反应开始到10分钟，用X表示的反应速率为0.079mol·L－1·min－1
C．反应开始到10分钟时，Y的转化率为79%
D．反应的化学方程式为X(g)＋2Y(g)3Z(g)
[答案] C
[解析]到10分钟时该反应达到化学平衡状态，A错误；反应进行到10分钟时，X、Y均减
＝0.039 5 mol·L－1·min－1，少了0.79 mol，Z增加了1.58 mol，用X表示的反应速率为0.79 mol
2 L×10 min
反应的化学方程式为X(g)＋Y(g)2Z(g)，B、D错误；反应开始到10分钟时Y的转化率
为0.79mol
1.00mol×100%＝79%，C正确。
例3(2018·河南许平汝高一第五次联考)通常把断裂1mol某化学键所吸收的能量称为键能。键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以估算化学反应吸收或释放的热量(用Q表示，Q＜0表示放出热量；Q＞0表示吸收热量；Q＝反应物的总键能－生成物的总键能)。已知：N≡N 键、H—H键和N—H键的键能分别记作a、b和c(单位：kJ·mol－1)，合成氨反应的能量变化关系如图所示。
回答下列问题：
(1)生成1molNH3要________(填“吸收”或“放出”)热量________________________(用含
a、b、c的代数式表示)kJ。
(2)NH 3分解生成N 2和1molH 2要________(填“吸收”或“放出”)热量________(用含a 、b 、c 的代数式表示)kJ 。 [答案] (1)放出
6c －a －3b 2 (2)吸收 6c －a －3b
3
[解析] (1)根据图示，N 2与H 2的总能量比NH 3的能量高，因此生成1molNH 3要放出能量；根据反应：N 2＋3H 2
高温、高压催化剂
2NH 3，断开1molN ≡N 键，需要吸收a kJ 的热量，断开
3molH —H 键需要吸收3b kJ 的热量，形成6molN —H 键放出6c kJ 的热量，即生成2molNH 3时，放出(6c －a －3b )kJ 的热量，因此生成1molNH 3要放出6c －a －3b
2
kJ 的热量。
(2)该反应正反应是放热的，则其逆反应就是吸热的，且吸收和放出的热量相等。反应消耗3 mol H 2生成2 mol NH 3时，放出(6c －a －3b )kJ 的热量，则生成1 mol H 2时吸收6c －a －3b
3kJ 的
热量。
(1)化学反应速率是受外界条件影响的，当外界条件的改变对正逆反应过程的影响趋势是一致的，即升温、加催化剂等，正、逆反应速率最终都加快。
(2)理解化学反应过程是反应物及产物动态变化的过程。当反应达到一定限度时，反应物及产物的浓度不再变化，但用各物质表示的反应速率数值不一定相等。在计算或比较反应速率时，要紧紧抓住速率之比等于系数之比这一重要关系，利用“三段式”进行计算。
(3)反应能量变化的本质为断裂旧化学键和形成新化学键吸收和释放能量不相等，计算时要紧抓关系式：Q ＝反应物总键能－生成物总键能。(Q ＞0为吸热，Q ＜0为放热) 二、科学态度与社会责任
“科学态度与社会责任”在本章的具体体现：
(1)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，如根据化学反应与能量转化的关系，选择新型汽车燃料，开发新型燃料电池，合理利用地热能、风能、水能、核能等，从而实现“绿色环保”理念，形成简约适度，绿色低碳的发展模式。
(2)利用外界条件对化学反应速率及平衡的影响，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4(2019·沈阳高一下第二次月考)氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会
产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是1
2H2＋NiO(OH)
放电
充电
Ni(OH)2。据此反应
式判断，下列叙述中正确的是()
A．电池放电时，电池负极周围的溶液pH不断增大
B．电池放电时，NiO(OH)被氧化
C．电池放电时，NiO(OH)被还原
D．电池放电时，H2在正极发生反应
[答案] C
[解析]电池放电时，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，所以电池负极周围溶液中的氢氧根离子减少，pH减小，A错误；电池放电时，正极反应为NiO(OH)＋H2O＋e－===OH－＋Ni(OH)2，NiO(OH)被还原，B错误、C正确；电池放电时，H2在负极发生反应，D错误。例5根据光合作用原理，设计如图所示原电池装置。下列说法正确的是()
A．a电极为原电池的正极
B．外电路电流方向是a→b
C．b电极的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2
D．a电极上每生成1molO2，通过质子交换膜的H＋为2mol
[答案] C
[解析]根据图片信息，可知a电极反应为2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，发生了氧化反应，a 电极为原电池的负极，A项错误；外电路电流由正极流向负极，即b→a，B项错误；根据图片信息，b的电极反应为O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；由a极的电极反应方程式可知，a电极上每生成1molO2，通过质子交换膜的H＋为4mol，D项错误。
例6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＋2CO催化剂2CO2＋N2。
(1)写出CO2的结构式：___________________________________________________。
(2)一定条件下，在容积固定的容器中进行上述反应，CO浓度与时间关系如图所示：
则反应速率v(a)、v(b)、v(c)的大小关系是_______________________________。
(3)为研究如何提高该转化过程的反应速率，某课题组进行了以下实验探究。
资料查阅
A．不同的催化剂对同一反应的催化效率不同；
B．使用等质量相同的催化剂时，催化剂的比表面积对催化效率有影响。
实验设计
课题组为探究某些外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响规律，设计了以下对比实验。
实验编号实验
目的
T/℃
NO初始浓度
/mol·L－1
CO初始浓度
/mol·L－1
同种催化剂的比
表面积/ m2·g－1
c(CO)不变时所
用的时间/min
Ⅰ参照280 6.50×10－3 4.00×10－380 t
Ⅱ280 6.50×10－3 4.00×10－3120 0.5t
Ⅲ360 6.50×10－3 4.00×10－380 0.2t
结论
①实验编号Ⅱ的实验目的为_______________________________________________
____________________________。
②课题中探究外界条件对汽车尾气转化反应速率的影响的另一因素是________，且________反应速率将______(填“增大”“减小”或“无影响”)。
[答案](1)O==C==O(2)v(a)＞v(b)＝v(c)
(3)①探究同种催化剂的比表面积对反应速率的影响②温度升高温度增大
[解析](1)CO2为直线形分子，其结构式为O==C==O。(2)反应开始时反应物的浓度最大，故反应速率最大，当反应达到平衡时，反应速率相等。(3)对比表格中各组数据，找出[答案]。例7硫酸是极其重要的化工原料，在工业、农业、医药、军事等领域应用广泛。工业上常用接触法制取硫酸的生产过程大致可分为三个价段：SO2的制取和净化(高温煅烧硫铁矿可得SO2和Fe2O3)；SO2转化为SO3[2SO2(g)＋O2(g)催化剂
△
2SO3(g)(正反应为放热反应)]；SO3的吸收和硫酸的生成。某化学实验小组的同学，为了研究SO2与O2的反应情况，在450℃时，向2L密闭容器中充入4molSO2和2molO2，测得不同时间SO2的物质的量如下表：
t/min 0 2 4 6 8 10
n(SO2)/mol 4 3 2 1 1 1
(1)在该反应达到平衡状态时，SO3的物质的量为_______________________________。
(2)0～4min内，用O2表示的平均反应速率为___________________________________
______________。
(3)根据表中数据，在下图中画出SO3的物质的量随时间的变化曲线。
(4)请根据所学的有关化学反应速率和限度的知识，谈谈应怎样控制反应条件以提高制取硫酸的工业效益(写出3点即可)。
[答案](1)3mol(2)0.125mol·L－1·min－1
(3)
(4)①将硫铁矿粉碎；②将通入的空气加热(可利用SO2转化为SO3放出的热量)；③使用合适的催化剂(铁触媒)；④增加O2的浓度，提高SO2的转化率(写出任意3点即可)。
[解析](1)6min时，反应达到平衡状态，此时消耗3molSO2，同时生成3molSO3。(2)4min 时，消耗了2 mol SO2、1 mol O2，0～4 min内，v(O2)＝ 1 mol
＝0.125 mol·L－1·min－1。(3)6min
2 L×4 min
时，反应达到平衡状态，消耗3molSO2，生成3molSO3，6～10min内反应处于平衡状态，用光滑的曲线连接(0,0)、(2,1)、(4,2)、(6,3)、(10,3)，即可得到n(SO3)随时间的变化曲线。
(1)对新型电池的分析，首先从反应方程式着手，确定正极反应物(氧化剂)和负极反应物(还原剂)。然后根据原电池反应原理判断或书写电极反应式：氧化剂在正极上得电子发生还原反应；还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，另外在判断或书写电极反应式时，一定要注意电解质导体的性质；在原电池相关计算时，要紧紧抓住，正极反应物(氧化剂)和负极反应物(还原剂)得失电子和电解质导体转移的电荷守恒的关系。
(2)在探究外界条件对反应速率及平衡的影响时，一定要控制变量，在其他条件不变时，探究
某一条件对反应速率及平衡的影响；化学平衡的标志，要紧紧抓住两方面：①正、逆反应速率之比等于化学计量数之比；②应为某一“变量”不变的状态。