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高中牛顿第二定律教案

发表时间:2020-09-19

第二章细胞的化学组成。

第二章细胞的化学组成
第二节细胞中的生物大分子(核酸的结构和功能)

知识目标:1、说出核酸的组成元素及基本组成单位(A)
2、说明核酸的种类及功能(A)
能力目标:培养学生分析推理能力。
情感目标:认同核酸是细胞内携带遗传信息的物质
核酸的种类及功能。
比较DNA和RNA的异同。
合作探究、自主归纳
回顾初中所学DNA的相关内容,初步了解核酸的功能。

知识点一:核酸的结构
P22内容完成下列填空。
A级1、组成元素核酸是由、、、、5种元素组成。
2、基本组成单位
核酸的基本结构单位是。画出核苷酸的分子结构示意图:。
一分子核苷酸=一分子+一分子+一分子。
(1)根据的不同,核苷酸分为和。
(2)每种核苷酸依据的不同,又各分为四种:
脱氧核苷酸:、、、。
核糖核苷酸:、、、。

A级1、脱氧核苷酸和核糖核苷酸的碱基各有几种?脱氧核苷酸和核糖核苷酸的种类各有几种?

A级2、核苷酸的种类有几种?核酸的碱基种类有几种?

知识点二:核酸的种类、分布和功能
A级1、种类:核酸分为(DNA)和(RNA)。DNA的基本组成单位是(有种)。RNA的基本组成单位是(有种)。
名称脱氧核糖核酸核糖核酸
简称
元素组成等
基本单位(种)(种)
成分磷酸仅一种
五碳糖
含氮碱基A、G、C、A、G、C、
结构绝大部分为双链
存在主要存在于,少量存
于叶绿体和线粒体中。主要存在于中。
2、分布:DNA主要集中在中,RNA主要分布在中。
3、功能:核酸是一切生物的遗传物质。对于生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极重要的作用。
是绝大多数生物的,是遗传信息的。少数病毒只含RNA,它们的遗传信息储存在中。


B级1、比较DNA和RNA的异同



A级1.下列关于核酸的叙述不正确的是()
A.核酸可分为DNA和RNA两种B.核酸的基本单位是核苷酸
C.除病毒以外,所有生物都含有核酸D.核酸是一切生物的遗传物质
A级2.下列糖类中属于单糖的是()
A.蔗糖B.核糖C.糖原D.淀粉
A级3.组成核酸的碱基、五碳糖、核苷酸各有多少种()
A.5、2、8B.4、2、2C.5、2、2D.4、4、8
A级4.所有的核苷酸分子中都含有()
A.核糖B.含氮碱基C.脱氧核糖D.氨基酸
A级5.构成DNA分子的四种脱氧核苷酸的种类不同,取决于()
A.五碳糖不同B.含氮碱基的种类
C.磷酸分子的多少D.碱基对的排列顺序
B级6.由DNA分子蕴藏的信息所支配合成的RNA在完全水解后,得到化学物质是()
A.氨基酸、葡萄糖、碱基B.氨基酸、核苷酸、葡萄糖
C.核糖、碱基、磷酸D.脱氧核糖、碱基、磷酸
A级7.下列哪一组物质是DNA的组成成分()
A.脱氧核糖、核酸和磷酸 B.脱氧核糖、碱基和磷酸
C.核糖、碱基和磷酸 D.核苷、碱基和磷酸
B级8.细胞内的遗传物质是()
A.DNAB.RNAC.DNA或RNAD.DNA和RNA

延伸阅读

细胞的化学组成


第1节细胞的化学组成

[背景知识互动]知识链接
1.请你考虑一下,我们喝的水,吃的食盐,吸入的空气中含有哪些元素?
2.植物从大气中吸收的气体中含有哪些元素?从土壤中吸收的无机盐中含有哪些元素?化学课上学过水和食盐的成分,注意物理、化学与生物学的知识的综合。
3.光合作用合成的有机物是什么?它属于什么类型的物质?怎样来鉴定检测淀粉的存在?
答案:1.水中含H、O,盐中含有Cl、Na,空气中含有O、N。
2.植物从大气中主要吸收CO2气体,含有C、O,从土壤中吸收的无机盐中含有N、P、S、K等。
3.光合作用合成的有机物是淀粉,淀粉属于糖类物质。淀粉遇到碘液会变蓝。初中生物课只讲了光合作用的产物为淀粉,另外还有的植物光合作用直接产物是脂肪和蛋白质。

[典型例题探究]规律发现
(2004年江苏高考题)下列有关组成生物体化学元素的论述,正确的是()
A.组成生物体和组成无机自然界的化学元素中,碳元素的含量最多
B.人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大
C.组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到
D.不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似
解析:在组成原生质的主要元素中,C约占18%,O约占65%,H约占10%等。所以并不是碳元素含量最多,故A是错误的。组成生物体的化学元素的种类大体相同,含量相差很大,故A、D是错误的。组成生物体的化学元素,在无机自然界都能找到,没有一种是生物体所特有的,说明生物界和非生物界具有统一性。
答案:C生物界与非生物界既具有统一性,又具有差异性。
用班氏试剂鉴定可溶性糖时,溶液的颜色变化过程为()
A.浅蓝色→棕色→砖红色
B.无色→浅蓝色→棕色
C.砖红色→浅蓝色→棕色
D.棕色→绿色→无色
解析:班氏试剂是碳酸钠、硫酸铜、柠檬酸钠的混合溶液,Cu2+形成可溶性络盐,具有弱氧化性。班氏试剂中由于Cu2+的存在,所以呈现出淡蓝色。与葡萄糖在加热的条件下,能够生成砖红色的Cu2O沉淀,而葡萄糖被氧化成葡萄糖酸,因此溶液的颜色过程为:浅蓝色→棕色→砖红色。
答案:A此题考查对可溶性还原糖鉴定原理的理解以及对实验过程中颜色变化观察的仔细程度。

合作讨论
组成生物体的常见元素主要有20多种,下表为这些元素在化学元素周期表中的分布。请根据表中信息及所学知识尝试回答以下问题。

(注:表中斜体且不加粗的元素符号代表微量元素)
1.从元素周期表中可见,构成生物体的化学元素在自然界中都可找到,没有生物体特有的化学元素。这些事实说明了什么?能否从生物体与无机环境间的关系角度简要说明原因?这一事实和生命的起源是否有一定的联系?尽管如此,在含量方面很不一致。清洁空气中N2占78%,地壳中含量最多的却是O,而细胞干重含量最多的是C。这一事实说明什么?
2.根据上表提供的信息,判断下列语句是否正确。
a.生物界有的元素,非生物界一定有。………………………………………………()
b.非生物界有的元素,生物界一定有。………………………………………………()
c.组成生物体的化学元素,在生物体内和在无机自然界中含量相差很大。………()
d.生物界没有特有元素。………………………………………………………………()
3.表中元素在生物体中的存在形式是什么?生物体生命活动的物质基础该怎样叙述才较准确?
4.干燥的大豆种子,在温暖、潮湿的环境中能正常萌发成幼苗,但将大豆种子磨碎后,化合物的种类、数量并没有改变,在相同的条件下却不能萌发,你能否作出合理的解释?
我的思路:构成细胞的化学元素大约有20多种,尽管在不同的生物体内含量有差异,但元素种类基本相同。这些元素都是无机自然界中常见的元素,没有一种是生物界所特有的。也可以说,生物界的组成元素全是取自非生物界。构成生物体的化学元素有几十种,而无机自然界的化学元素在百种以上。所以非生物界有的元素,生物界可能没有,但生物界有的元素,非生物界中一定有。由于生物体与无机环境之间存在着不断的物质和能量的交换,它们之间形成了水循环、氧循环、碳循环等。生物体内的化学元素均直接或间接地来自无机环境。这说明生物界与非生物界具有统一性,同时也可以作为生命起源于非生命物质的一个重要证据。尽管如此,组成生物体的化学元素在生物界与非生物界的含量却相差很大,这又说明了生物界与非生物界还具有差异性。
细胞中的化学元素除少数以游离状态存在外,绝大多数是以化合物的形式存在的。正是这些构成生物体的化学元素和化合物构成了生物生命活动的物质基础。这些化合物分开后或简单地堆积在一起,是没有生命的,它们只有有机地组合在一起,发生相互作用时才会表现出生命现象。
思维过程
在本节课中,我们接触到了多种信息给予方式,通过学习我们应注意以下几点:学会提取并处理有效信息;学习过程中要联系实际,用所学的知识解决问题;遇到不寻常的现象,千万不要错过,往往不寻常的现象的后面蕴藏着新的科学发现,一定要深入分析,穷追不舍。这是科学发现的一种好方法。
几十年前,新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱,有的甚至发黄枯萎,即使施用了大量氮、磷、钾肥也无济于事。后来人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得很茂盛。经观察和研究后才知道这附近有一座钼矿,矿工上下班总是抄近路走,他们的鞋子上粘有钼矿粉,正是矿工鞋子踩过的地方牧草长得绿油油的。经过科学家的化验和分析,一公顷的牧草只需150克钼就足够了。下列关于这一现象的解释,正确的是………………………()
A.钼是植物必需的微量元素
B.钼是植物必需的大量元素
C.钼是一种高效肥料,植物有了钼就能正常生长
D.钼在植物生长发育过程中的作用是可以替代的
思路:一片长势不良的牧草,被钼矿矿工踩过的地方才长得茂盛,这一方面说明矿工经过后,留下了矿粉,另一方面说明钼矿粉对牧草的生长发育起着十分重要的作用,是植物必需的。但一公顷的牧草只需150克,正好与教材中钼是微量元素的结论相吻合。
答案:A
现有含水量①10%、②12%、③14%、④16%的小麦,分别贮存于条件相同的四个粮仓中。在贮存过程中,有机物损耗最少的是………………………………………()
A.① B.② C.③D.④
思路:水在细胞中以结合水和自由水两种形式存在。结合水参与组成细胞结构;自由水不仅是良好的溶剂,参与细胞内物质运输,还可作为反应物参与新陈代谢过程中的许多生化反应。小麦种子在贮存过程中,呼吸作用仍在进行,自由水/结合水比值高的,呼吸作用旺盛,消耗的有机物多;比值低的,呼吸作用微弱,消耗的有机物就少。
答案:A

第二章化学反应与能量


一名优秀的教师就要对每一课堂负责,作为高中教师就需要提前准备好适合自己的教案。教案可以让学生们能够更好的找到学习的乐趣,帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。那么如何写好我们的高中教案呢?下面的内容是小编为大家整理的第二章化学反应与能量,希望能对您有所帮助,请收藏。

第二章化学反应与能量(必修2)

教材分析:

本章共三节,可分为两个部分——化学反应和能量、化学反应速率和限度,它们都属于化学反应原理范畴,是化学学科最重要的原理性知识之一,也是深入认识和理解化学反应特点和进程的入门性知识。同时,它们又是在社会生产、生活和科学研究中有广泛应用的知识,是对人类文明进步和现代化发展有重大价值的知识,与我们每个人息息相关。因此,化学能对人类的重要性和化学反应速率、限度及条件控制对化学反应的重要性,决定了本章学习的重要性。

初中化学从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识,而在选修模块“化学反应原理”中,将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应和能量、化学反应速率和化学平衡的原理。因此,本章内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展,又是为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。

通过化学能与热能、电能的相互转化及其应用的学习,学生将对化学在提高能源的利用率和开发新能源中的作用与贡献有初步认识;通过对新型化学电源开发利用的介绍,学生将对化学的实用性和创造性有更多的体会;通过对化学反应速率和限度的讨论,学生将从原理上加深对化学反应条件的认识。这些都会增进学生对化学的兴趣和情感,体会化学学习的价值。

由于本章内容在初中化学、高中必修模块和选修模块中均有安排,体现了学习的阶段性和层次性,在具体内容上前后还有交叉和重叠,因此,教师在教学时要充分注意到这一点。既要加强教学内容与实际的联系,体现化学的实用性和重要性,又要注意知识的前后联系和阶段性、渐进性,把握教材内容的深度、广度,防止任意拓宽加深,增加学生负担。

第一节化学能与热能

第1课时

教学目标:

1、通过实验知道化学反应中能量变化的主要表现形式,能根据事实判断吸热反应、放热反应,能说出中和热的涵义。

2、通过实验探究体验科学研究的一般过程,了解科学研究的基本方法。

3、通过实验发展学习化学的兴趣,进一步形成交流、合作、反思、评价的学习习惯。

重点难点:吸热反应、放热反应、中和热等基本概念。

教学过程:

[创设问题情景]

在一支试管中放入一小块生石灰,加入少量水,让学生观察实验现象,再让学生用手触摸试管外壁,然后要求学生回答观察到了什么现象?触摸试管外壁时有何感觉?说明什么问题?并要求学生写出反应方程式。

[结论]

生石灰与水反应生成糊状的氢氧化钙,试管发烫,说明反应放出了热能。

[设问]

热能是能量的一种表现形式。那么,除刚才的这个反应,其它的化学反应过程中是不是也会有能量变化呢?其表现形式又是怎样的?根据你已有的知识经验举例说明。

[学生举例、说明]

[归纳小结]

物质在发生化学反应的同时还伴随着能量的变化,这些能量变化通常又表现为热量的变化。

[设疑]

那么,化学变化中热量变化的具体形式又有哪些呢?这将是我们本节课研究的主要内容。下面我们通过实验来进行研究、探讨,从中我们还可以了解到科学研究的一般过程和方法。

[学生分组实验]

见教材实验2-1。

[思考与讨论]

用眼睛不能直接观察到反应中的热量变化,那么,你将采取哪些简单易行的办法

来了解反应中的热量变化?各有什么优缺点?

[反思、交流与评价]

1、实验过程中,你自己最满意的做法是什么?最不满意的做法是什么?

2、在思考、讨论的过程中,其他同学给了你哪些启示?你又给了他们哪些启示?

[演示实验]

见教材实验2-2

[思考与讨论]

1、通过观察实验现象,你得出了哪些结论?写出反应方程式。

2、你觉得做这个实验时需要注意哪些问题?还可以做哪些改进?实验中对你最有

启发的是什么?

[小结]

化学反应中的能量变化经常表现为热量的变化,有的放热,有的吸热。

[设疑]

通过前面的学习,我们知道燃烧反应、金属与酸的反应是放热的,而氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应是吸热的,那么,作为一类重要而常见的反应,酸与碱的中和反应是放热的还是吸热的呢?下面,请同学们自己通过实验来揭开这个秘密。

[学生分组实验]

建议按教参P22页的三组对比实验进行。

[讨论与交流]

1、通过实验,你得出什么结论?如何解释?

2、通过这个实验,你学到了哪些知识?学会了哪些研究方法?

3、要明显的感知或测量反应中的热量变化,实验中应注意哪些问题?如何减小你与同组同学的实验结果的差异?

4、听完其他小组的汇报,发现他们的哪些做法比你们好?哪些不如你们的好?你现在是否又有了新的想法?假如要让你设计一个能较准确地测量反应中热量变化的装置,它的大体构造是怎样的,你可以和同学交流探讨共同确定。

[教师讲解]

1、中和反应都是放热反应。

2、三个反应的化学方程式虽然不同,反应物也不同,但本质是相同的,都是氢离

子与氢氧根离子反应生成水的反应,属于中和反应。由于三个反应中氢离子与氢氧根离子的量都相等,生成水的量也相等,所以放出的热量也相等。

3、中和热:酸与碱发生中和反应生成1mol水所释放的热量称为中和热。

4、要精确地测定反应中的能量变化,一是要注重“量的问题”,二是要最大限度地

减小实验误差。

[总结]

本节课我们结合已有的知识经验,以实验为主要的研究手段,初步探讨了化学反应中的能量变化及其主要形式。相信通过学习,同学们会有许多收获。但是,随着学习的深入,也必然会有更深层次的问题涌现出来,比如:化学反应中为什么伴随有能量的变化?为什么有的反应放热,有的反应吸热?如何来合理地表达反应中的能量变化?等等。这些问题我们将在下一节课上进一步探讨。

补充练习

1、下列反应中属吸热反应的是()

A镁与盐酸反应放出氢气B氢氧化钠与盐酸的反应

C硫在空气或氧气中燃烧DBa(OH)28H2O与NH4Cl反应

2、下列说法不正确的是()

A化学反应除了生成新物质外,还伴随着能量的变化

B放热反应不需要加热即可发生

C需要加热条件的化学反应都是吸热反应

D1mol硫酸与足量氢氧化钠发生中和反应生成水所释放的热量称为中和热。

3、城市使用的燃料,现大多为煤气、液化石油气。煤气的主要成分是CO、H2的混合气体,它由煤炭与水蒸气在高温下反应制得,故又称水煤气。试回答:

(1)写出制取水煤气的主要化学方程式————————————,该反应是——————反应(填吸热、放热)。

(2)设液化石油气的主要成分为丙烷(C3H8),其充分燃烧后产物为CO2和H2O,试比较完全燃烧等质量的C3H8及CO所需氧气的质量比。

4、比较完全燃烧同体积下列气体需要的空气体积的大小:

天然气(以甲烷计)、石油液化气(以丁烷C4H10计)、水煤气(以CO、H2体积比1:1计)

5、两位同学讨论放热和吸热反应。甲说加热后才能发生的化学反应是吸热反应,乙说

反应中要持续加热才能进行的反应是吸热反应。你认为他们的说法正确吗?为什么?

答案:1.D2.BC3.(1)C+H2OCO+H2吸热(2)70:114.石油液化气天然气水煤气5.略

高二化学选修4第二章教学案


使用理科方向选修班教学案编号421
课型学案课题(选4)二单元课题1化学反应速率
【学习目标】
1.知道化学反应速率的定量表示方法
2.会设计实验测定某些化学反应的速率
【知识梳理】
一、化学反应速率。
1.概念:化学反应速率是用来衡量化学反应的物理量,通常用
来表示。
表达式:。其常用的单位是或。
2.化学反应速度的表示方法
可以用反应体系中单位时间内任一物质浓度的变化来表示反应速度。
例如:340K时,N2O5的分解2N2O5=4NO2+O2
表示反应速率v(N2O5)=v(NO2)=v(O2)=
其中△t表示时间间隔,△C=/C始-C末/,表示反应过程中反应物消耗的浓度或生成物增加的浓度的绝对值,常用单位mol/L。v表示平均速率,因为大部分反应不等速进行,随着各组分浓度的变化,反应速率也会变。开始时,速率快,随着反应的进行速率会减慢。所以我们在表示反应速率使用的是平均速度,我们定义也是平均速率。
例如:某反应的反应物浓度在5min内由6mol/L变成了2mol/L,则以该反应物浓度的变化表示的该反应在这段时间内的平均反应速率为:。
▲注意:①表示化学反应速率时,必须指明以何种物质的浓度变化表示。
②化学反应速率实际是一段时间内的平均速率,而不是瞬时速率。
③不能用固体和纯液体来表示反应速率。
④化学反应速率都是正值。
⑤对于同一化学反应,用不同的物质表示其化学反应速率数值可能不相同,但其化学反应速率之比等于其计量数之比。如:aA+bB=cC+dD
则:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=a∶b∶c∶d或v(A)/a=v(B)/b=v(C)/c=v(D)/d
3.不同物质表示的化学反应速率的比较
同一化学反应速率用参与反应的不同物质的浓度变化表示时,其数值可能不同,但意义相同,在比较不同情况下的反应速率大小时不能只看数值大小,要把二者换算成用同一物质表示,再进行比较。
比较化学反应速率时要注意:①仅限于同一反应的各种速率(不同条件或不同时段)之间进行比较。②比较时要注意换算成同一物质表示③比较时反应速率的单位要统一。
二、化学反应速率的测定
1.根据颜色变化
在溶液中,当反应物或产物本身有较明显的颜色时,人们常利用和间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率。
2.根据释放出气体的体积
现有如课本第20页的图2-1的装置两套A、B,通过分液漏斗分别加入40mL1molL-1和40mL4molL-1的硫酸后都立即产生气泡,我们可以根据什么来判断A、B两套装置的反应速率大小?
【例1】温度为500℃时,反应4NH3+5O2=4NO+6H2O在5L的密闭容器中进行,半分钟后NO的物质的量增加了0.3mol,则此反应的平均速率v(x)为
A、v(O2)=0.01mol/(Ls)B、v(NO)=0.08mol/(Ls)
C、v(H2O)=0.003mol/(Ls)D、v(NH3)=0.002mol/(Ls)
【例2】对于反应A2+3B2=2AB3来说,下列速率表示该反应最快的是,最慢的是,快慢程度相同的是。
A.v(A2)=0.6mol/(LS)B.v(B2)=2.6mol/(Lmin)
C.v(AB3)=12mol/(Lmin)D.v(A2)=6mol/(Lmin)
【例3】将4molA气体和2molB气体在2L容器中混合并在一定条件下发生如下反应:2A(g)+B(g)=2C(g)
若经2s后测得C的浓度为0.6molL-1,现有下列几种说法,其中正确的是
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3molL-1s-1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6molL-1s-1
③2s时物质A的转化率为70%
④2s时物质B的浓度为0.7molL-1
A.①③B.①④C.②③D.③④
【达标训练】
1.下列说法正确的是
A.化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物物质的量的减少或任何一种生成物物质的量的增加
B.化学反应速率为0.8mol/(LS)是指1秒钟时某物质的浓度为0.8mol/L
C.根据化学反应速率的大小可以知道化学反应速率的快慢
D.对于任何化学反应来说,反应速率越快,反应现象就越明显
2.甲乙两容器都进行A→B的反应,甲容器内每分钟减少了4molA,乙容器内每分钟减少了2molA,则甲容器内的化学反应速率比乙容器内要
A.快B.慢C.相等D.无法确定
3.铝与稀硫酸的反应中,已知10s末硫酸的浓度减少了0.6mol/L,若不考虑反应过程中溶液体积的变化,则10s内生成硫酸铝的平均反应速率是
A.0.02mol/(Lmin)B.1.8mol/(Lmin)
C.1.2mol/(Lmin)D.0.18mol/(Lmin)
4.在10℃时某化学反应速率为0.1mol/(Ls),若温度每升高10℃反应速率增加到原来的2倍。为了把该反应速率提高到1.6mol/(Ls),该反应需在什么温度下进行?
A.30℃B.40℃C.50℃D.60℃
5.在mA+nB=pC的反应中,m、n、p为各物质的计量数。现测得C每分钟增加amol/L,B每分钟减少1.5amol/L,A每分钟减少0.5amol/L,则m:n:p为
A.2:3:2B.2:3:3C.1:3:2D.3:1:2
6.某温度时,浓度都是1molL-1的两种气体,X2、Y2在密闭容器中反应生成气体Z,达到平衡时c(X2)=0.4molL-1、c(Y2)=0.8molL-1、c(Z)=0.4molL-1,则该反应的反应式是
A.X2+2Y2=2XY2B.2X2+Y2=2X2Y
C.3X2+Y2=2X3YD.X2+3Y2=2XY3
7.在密闭容器中进行可逆反应,A与B反应生成C,其反应速率分别用υ(A)、υ(B)、υ(C)(molL-1s-1)表示,且υ(A)、υ(B)、υ(C)之间有如下所示的关系:υ(B)=3υ(A);3υ(C)=2υ(B)。则此反应可表示为
A、2A+3B2CB、A+3B2CC、3A+B2CD、A+BC

第二章复习(二)


[教学目标]

巩固和应用本章知识。提高综合分析能力和解决实际问题的能力。

[教学过程]

1.化学平衡常数K表示反应进行的程度

(1)K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物转化率也越大。

(2)K值不随浓度的改变而改变,但随着温度的改变而改变。

2.化学平衡的移动

(1)勒沙持列原理:如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。其中包含:①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种;②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况(温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂;③平衡移动的结果只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。

(2)平衡移动就是一个“平衡状态→不平衡状态→新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动。可总结如下:

(3)平衡移动与转化率的变化:不要把平衡向正反应方向移动与反应物转化率的增大等同起来。具体分析可参考下表:

反应实例

条件变化与平衡移动方向

达新平衡后转化率变化

2SO2+O2

2SO3(气)+热

增大O2浓度,平衡正移

SO2的转化率增大,O2的转化率减小

增大SO3浓度,平衡逆移

从逆反应角度看,SO3的转化率减小

升高温度,平衡逆移

SO2、O2的转化率都减小

增大压强,平衡正移

SO2、O2的转化率都增大

2NO2(气)N2O4

体积不变时,无论是加入NO2或者加入N2O4

NO2的转化率都增大(即新平衡中N2O4的含量都会增大)

2HIH2+I2(气)

增大H2的浓度,平衡逆移

H2的转化率减小,I2的转化率增大

增大HI的浓度,平衡正移

HI的转化率不变

增大压强,平衡不移动

转化率不变

例1在恒温恒容的容器中进行反应H22H-Q,若反应物浓度由0.1mol·L-1降到0.06mol·L-1需20s,那么由0.06mol·L-1降到0.024mol·L-1,需反应的时间为()

(A)等于18s(B)等于12s(C)大于18s(D)小于18s

[思路分析]氢分子分解成氢原子的变化,同样可以用化学反应速率规律进行分析研究。这道题无法准确计算,但可以根据化学反应速率知识用数学估算法快速解答。从0.1mol·L-1降到0.06mol·L-1需20s,这段时间内的平均反应速率为

=0.002mol·L-1·s-1)

若由0.06mol/L降到0.024mol·L-1所需时间为t,由于起始浓度减小,反应速率减慢,必有:t=18(s)。

[答案]C。

例2为了进一步提高合成氨的生产效益,科研中最有开发价值的是()。

(A)寻求H2的新来源(B)研制耐高温高压的新材料合成塔

(C)研制低温下活性较大的催化剂(D)研制高温下活性较大的催化剂

[思路分析]合成氨反应:N2+3H22NH3+热

大家知道,目前工业上采用的合成氨反应条件是高温(500℃)、高压(200~300atm)、催化剂。选择500℃主要考虑到该温度下催化剂活性最大,有利于合成氨反应保持足够的反应速率,而从转化率角度看,温度越低越有利。选择高压有两方面作用,一是提高反应速率、二是提高转化率。所以从实际生产角度出发,若能找到一种较低温度下就具有催化活性的催化剂,既有利于提高转化率,又可保持较大的反应速率,所以这是一个最有开发价值的科研方向。

[答案]C。

例3已知:氢氧化钙在水中存在下列溶解平衡

Ca(OH)2(固)Ca2++2OH-

在火力发电厂燃烧煤的废气中往往含有SO2、O2、N2、CO2等。为了除去有害气体SO2并变废为宝,常常用粉末状的碳酸钙或熟石灰的悬浊液洗涤废气,反应产物为石膏。

(1)写出上述两个反应的化学反应方程式:

SO2和CaCO3悬浊液反应_____________________;

SO2和Ca(OH)2悬浊液反应_________________________。

(2)说明用熟石灰的悬浊液(而不用澄清石灰水)洗涤废气的理由:_______________。

(3)在英国进行的一个研究结果表明:高烟囱可以有效地降低地表面SO2的浓度。在二十世纪的60~70年代的十年间,由发电厂排放出的SO2增加了35%,但由于建造高烟囱的结果,地面SO2的浓度降低了30%之多。

请你从全球环境保护的角度,分析这种方法是否可取?________________。

[思路分析](1)题中告诉我们反应产物为“石膏”,所以要注意不能写成产物是亚硫酸钙的反应式。实际上,无论用碳酸钙悬浊液还是熟石灰悬浊液,反应中应包含两个过程:一是SO2与之反应生成亚硫酸钙,再是亚硫酸钙被氧气氧化生成硫酸钙。

(2)这里要注意,工业生产的实际是要吸收大量的SO2废气,而氢氧化钙微溶于水,澄清石灰水中氢氧化钙浓度小,不利于吸收大量的SO2。

(3)增加烟囱的高度,只能降低地表面的SO2的浓度,不能消除SO2。

[答案](1)反应式为:

2SO2+2CaCO3+O2+4H2O=2[CaSO4·2H2O]+CO2↑

2SO2+2Ca(OH)2+O2+2H2O=2[CaSO4·2H2O]

(2)氢氧化钙微溶于水,澄清石灰水中氢氧化钙浓度小,不利于吸收大量的SO2。用悬浊液来吸收,由于溶解平衡的移动,可以大量吸收SO2。

(3)不可取,因为SO2的排放总量没有减少,所以进一步形成的酸雨仍会造成对全球环境的危害。

例4高炉炼铁中发生的基本反应之一如下:

FeO(固)+CO(气)Fe(固)+CO2(气)-Q。

其平衡常数可表示为K=[CO2]/[CO],已知1100℃时K=0.263。化学平衡常数只与温度有关,不随浓度和压强的变化而变化。

(1)温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,高炉内CO2和CO的体积比值____,平衡常数K值_____(本小题空格均备选:增大、减小或不变)

(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1,c(CO)=0.1mol·L-1,在这种情况下,该反应是否处于化学平衡状态____(选填“是”或“否”),此时,化学反应速率是υ正___υ逆(选填大于、小于或等于),其原因是___________。

[思路分析](1)反应的正方向是吸热反应,升高温度平衡向正反应方向移动,所以平衡常数K=[CO2]/[CO]要增大。

(2)平衡时,二氧化碳、一氧化碳的浓度比值等于平衡常数,若比值不等于平衡溶液,就处于非平衡状态。将c(CO2)=0.025mol·L-1,c(CO)=0.1mol·L-1代入可得:

==0.250.263

所以此时不是平衡状态,为了使浓度值等于平衡常数,二氧化碳浓度将增大,一氧化碳浓度将减小。所以,平衡将向正反应方向移动,正反应速率大于逆反应速率。

[答案](1)增大,增大;(2)否,大于,此时[CO2]/[CO]0.263,因温度不变,K值不变,为增大[CO2]/[CO]比值,需υ正υ逆。

补充练习:

1.环境保护是我国的基本国策。在硝酸生产过程中,为消除对大气的污染,并变废为宝,常用于吸收尾气中氮氧化物的是()。

(A)水(B)稀硫酸(C)活性炭(D)烧碱溶液

2.你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是①少用煤作燃料②把工厂烟囱造高③燃料脱硫④在已酸化的土壤中加石灰⑤开发新能源()。

(A)①②③(B)②③④⑤(C)①③⑤(D)①③④⑤

3.在合成氨生产过程中,为防止催化剂中毒用铜氨液法除去变换后的一氧化碳:

该吸收反应很难进行,则吸收反应的条件应为()。

(A)10000Kpa,-70℃(B)10000Kpa,10℃

(C)10000Kpa,80℃(D)10Kpa,80℃

4.在配制氰化钾溶液时,有挥发性剧毒氢氰酸生成,为了阻止氢氰酸的生成可采用的最佳方法是()。

(A)低温冷冻(B)加入氢氧化钾(C)加入盐酸(D)加热

16.可逆反应2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)在向逆反应方向进行时,正反应速率和逆反应速率()。

(A)大于(B)小于(C)等于(D)不能肯定

5.下列反应A+B=C+D反应速率最大的一组是()。

(A)常温下,20mL含A和B各0.001mol

(B)常温下,100mL含A和B各0.01mol

(C)常温下,0.1mol/L的A和B溶液各10mL混合

(D)标准状况下,0.1mol/L的A和B溶液各20mL混合

6.若在透明的圆筒中装入NO2,迅速压缩,就其发生变化来说,下列说法正确的是()。

(A)颜色变深(B)颜色变浅

(C)颜色不变(D)先变深后慢慢变浅

7.如图所示,表示反应:

X(气)+Y(气)2Z(气)+Q(Q0)平衡移动的情况。图中时间t2与t3间曲线变化的影响因素是()。

(A)增大压强

(B)降温(C)增大Z的浓度(D)增大Y的浓度

8.一定条件下,在密闭容器里进行如下可逆反应:

S2Cl2(橙黄色液体)+Cl2(气)2SCl2(鲜红色液体)+61.16kJ。下列说法正确的是()。

(A)单位时间里生成nmolS2Cl2的同时也生成nmolCl2

(B)达到平衡时,若升高温度,压强不变,反应混合溶液颜色变浅

(C)达到平衡时,单位时间里消耗nmolS2Cl2的同时也生成nmolCl2

(D)其它条件不变,增加氯气,平衡向正反应方向移动,氯气的转化率一定升高

9.接触法制硫酸中,进入接触室的气体组成为(体积):SO27%,O211%,N282%。在一定条件下达到平衡时,二氧化硫的转化率为77%,则平衡时气体总体积是反应前的()。

(A)38.5%(B)77%(C)6.4%(D)97.3%

10.把氮气和氢气以1:1物质的量比混匀后分成四等份,分别同时充入A、B、C、D四种装有催化剂的真空密闭容器中(容器的容积固定),在保持相同温度的条件下,四个容器中的合成氨反应相继达到化学平衡状态。分析表中实验数据后回答问题(用A、B、C、D填写):

容器代号

A

B

C

D

平衡时混合物的平均分子相对质量

16

17

平衡时N2的转化率

20%

平衡时H2的转化率

30%

(1)都达到平衡时,_____容器中NH3的物质的量所占比例最大。

(2)达到平衡所需时间最长的容器代号是________。

(3)四个容器容积由小到大的排列次序是_______。

11.在一定条件下,NO2和SO2很容易发生反应生成NO和SO3气体,该反应为不可逆反应。现将NO和SO2的混合气体通入容积为100mL的密闭容器中,充满后用带有导管的塞子密封,再向其中通入氧气,使发生反应(忽略NO2与N2O4的转化式。

(1)欲保持容器中压强不变,则通入氧气的体积V(mL)的大小范围应为______________。

(2)若要使最后容器中只含有NO2和SO3两种气体,则需通入氧气的体积是_______mL。

(3)若向容器中通入40mL氧气后才出现红棕色,且不再褪色,则原混合气体中NO的体积为________________________mL。

12.在物理和化学中,有些原理、定律具有相似性。如物理中有机械守恒定律,化学中有质量守恒定律。比较它们有助于我们的学习。

(1)1834年,物理学家楞次(1804~1865)概括了各种实验结果,得到如下结论:感应电流具有这样的方向,就是感应电流的磁场总要阻碍引起电流的磁通量的变化。这就是楞次定律。

请写出与楞次定律相似的化学原理或定律:____________,其内容是:_____________。该原理在______________等工业生产中有重要应用。

(2)在物理学的匀变速直线运动中常用图来分析速度、时间和位移的关系。时间t时质点的位移相当于下图甲中阴影部分所占的面积。现在容积为2L的密闭容器中进行某一可逆反应:

A(气)+2B(气)3C(气)

其中B物质的正反应速率、逆反应速率随时间变化的关系如图乙所示,则图乙中阴影部分的面积可表示_____________________________。

补充练习答案:

1D,2C,3B,4B,5C,6D,7BD,8A,9D,

10.(1)A,(2)C,(3)ADBC。

11.(1)0V50mL。(2)50。(3)20。

12.(1)勒沙特列原理(或平衡移动原理);如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动;合成氨。

(2)图乙中的阴影部分可表示“B物质的量浓度的减少值”。