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文檔簡介

專題02化學(xué)反應(yīng)與能量

m目錄

女考點聚焦:復(fù)習(xí)要點+知識網(wǎng)絡(luò),有的放矢

重點速記:知識點和關(guān)鍵點梳理,查漏補缺

屎題型歸納:歸納??紵狳c題型,高效解題

難點強化:難點內(nèi)容標注與講解,能力提升

學(xué)以致用:真題感知+提升專練,全面突破

a???

,學(xué)業(yè)要求聚焦

1.能從化學(xué)反應(yīng)限度和快慢的角度解釋生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)現(xiàn)象。

2.能描述化學(xué)平衡狀態(tài),判斷化學(xué)反應(yīng)是否達到平衡。

3.能運用變量控制的方法探究化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素,并初步解釋化學(xué)實驗和化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的選擇

問題。

4.能舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實例,能辨識簡單原電池的構(gòu)成要素,并能分析簡單原電池的工作原理。

5.能從物質(zhì)及能量變化的角度評價燃料的使用價值。能舉例說明化學(xué)電源對提高生活質(zhì)量的重要意義。

?知識網(wǎng)絡(luò)聚焦

物質(zhì)變化

[-*,吸熱反應(yīng)

化「熱能工放蛔^

學(xué)

I電能-----原電池

反應(yīng)條件的控制

應(yīng)

化學(xué)平衡

考點i化學(xué)反應(yīng)與熱能

一.化學(xué)反應(yīng)與熱能的轉(zhuǎn)化

化石燃料燃燒會放出大量的熱,除了燃燒,其它化學(xué)反應(yīng)也伴隨著放熱或吸熱現(xiàn)象。

1.兩條基本規(guī)律

質(zhì)量守恒定律:化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變。

能量守恒定律:一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量,轉(zhuǎn)化的途經(jīng)和能量的形式不同,

但是體系包含的總能量不變。

2.化學(xué)反應(yīng)二^伴隨有能量的變化,化學(xué)反應(yīng)中能量變化主要表現(xiàn)為的變化,吸熱或放熱。

3.放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)

化學(xué)上杷釋放熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為放熱反應(yīng),吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)稱為吸熱反應(yīng)。

(1)常見的放熱反應(yīng):

①所有的燃燒反應(yīng);

②大多數(shù)的化合反應(yīng);(CO2+C2co為吸熱反應(yīng))

③酸堿中和反應(yīng);

⑷金屬與酸或水反應(yīng)置換出氫氣;

⑤緩慢的氧化反應(yīng)。

(2)常見的吸熱反應(yīng):

①大多數(shù)的分解反應(yīng);

②Ba(OH)2-8H2。與NH4CI反應(yīng);

③以C、C0、壓為還原劑一些高溫反應(yīng):CCh+C^^—2co;C+H20^^—C0+H2

⑷鹽類的水解

【注意】

有熱量放出未必是放熱反應(yīng),放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)必須是化學(xué)變化。

反應(yīng)條件與熱量變化沒有必然的關(guān)系,既需要點燃或加熱的反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)。

二.化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因

1.化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系

(1)化學(xué)鍵與能量的關(guān)系

化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是反應(yīng)物中化學(xué)鍵的斷裂和生成物中化學(xué)鍵的形成?;瘜W(xué)鍵是物質(zhì)內(nèi)部微粒之間強烈的相

互作用,斷開反應(yīng)物中的化學(xué)鍵需要吸收能量,形成生成物中的化學(xué)鍵要釋放能量。

(2)鍵能:標況下,將Imol氣態(tài)分子AB斷裂成理想氣態(tài)原子所吸收的能量,單位(KJ-moF)

氫氣和氯氣反應(yīng)的本質(zhì)是在一定的條件下,氫氣分子和氯氣分子中的H-H鍵和CLC1鍵斷開,氫原子和氯

原子通過形成H-C1鍵而結(jié)合成HC1分子。

假想的中

間物質(zhì)

431kj/mol431kJ/mol

能量能量

則:吸收總能量為:436+243=679KJ

釋放總能量為:431X2=862KJ

反應(yīng)中放出的熱量:862-679=183KJ

這樣,由于破壞舊鍵吸收的能量少于形成新鍵放出的能量,根據(jù)“能量守恒定律”,多余的能量就會以熱量的

形式釋放出來。

(3)化學(xué)鍵與化學(xué)反應(yīng)中能量變化的關(guān)系

斷開化學(xué)鍵要吸收能量,形成化學(xué)鍵要釋放能量:化學(xué)鍵的變化是化學(xué)反應(yīng)中能量變化的主要原

因。

能量是守恒的,化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化。

2.從物質(zhì)儲存化學(xué)能的角度理解化學(xué)反應(yīng)過程中能量變化的關(guān)系

(1)一個確定的化學(xué)反應(yīng)完成后的結(jié)果是吸收能量還是放出能量,決定于反應(yīng)物總能量和

生成物總能量相對大小o

(2)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化,吸熱或者放熱。吸熱反應(yīng)和放熱反應(yīng)與反應(yīng)物和生

成物總能量的關(guān)系如下:

吸熱反應(yīng):反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量

放熱反應(yīng):反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量

(3)以能量為縱坐標,畫出放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)的簡單示意圖

生成物的

總能量

反應(yīng)物的

總能量

反應(yīng)過程

放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)

反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量反應(yīng)物的總能量小于生成物的總能量

三.人類對能源的利用

1.利用的三個階段:

柴草時期I―樹枝雜草

化石熊源時期I—煤、石油、天然氣

多能源結(jié)構(gòu)時期I—太陽能、氫能、核能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?/p>

2.化石燃料利用過程中亟待解決的兩方面問題

(1)一是其短期內(nèi)不可再生,儲量有限;

(2)二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO?、NO.CO等是大氣污染物的主要來源。

3.在燃料利用過程中,節(jié)能的主要環(huán)節(jié):

(1)燃料燃燒階段——可通過改進鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方法提高燃料的燃燒效率;

(2)能量利用階段——可通過使用節(jié)能燈,改進電動機的材料和結(jié)構(gòu),以及發(fā)電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱

聯(lián)產(chǎn)等措施促進能源循環(huán)利用,有效提高能量利用率。

4.新能源

(1)特點:資源豐富、一可以再生,對環(huán)境無污染。

(2)人們比較關(guān)注的新能源:一太陽能、_風(fēng)_能、地?zé)崮堋⒑Q竽芎蚠氫_能等。

考點2化學(xué)反應(yīng)與電能

一.化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化

1.火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系

化學(xué)能燃燒,熱能蒸汽,機械能發(fā)電機)電能

火力發(fā)電的缺點:

①化石燃料屬于不可再生資源,用化石燃料發(fā)電會造成資源的浪費。

②火力發(fā)電的過程中,能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化,利用率低,能量損失大。

③化石燃料燃燒會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)(如SO2、CO、NO2、粉塵等),污染環(huán)境。

2.原電池

原電池是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置o

⑴原電池的電極

負極:發(fā)生氧化反應(yīng),電子流出(流向正極)的一極

正極:發(fā)生還原反應(yīng),電子流入(來自負極)的一極

(2)原電池的原理:

原電池中電子的流動方向是從負極到正極:電流方向是從正極到負極。

根據(jù)銅鋅原電池,填寫下表:

電極電極材料電極反應(yīng)反應(yīng)類型得失電子的粒子電子流動方向

負極ZnZn-2e=Zn2+氧化反應(yīng)Zn電子流出

正極Cu2H++2e=H2T還原反應(yīng)H+電子流入

總反應(yīng):________Zn反H+=Zn2++H2T_

(3)組成原電池的條件:

①自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)_____________

②活潑性不同的兩個電極______________

③閉合回路________________________

⑷電解質(zhì)溶液(熔融電解質(zhì))___________

(4)原電池正、負極的判斷

較不活潑金

<—活潑金屬-電極材料一―>

屬或非金屬

判判

斷.氧化反應(yīng)-電極反應(yīng)一還原反應(yīng)f斷

為+電子流出T電子流向|電子流入f為

負正

不斷溶解電極增重或

極*-一|電極現(xiàn)象f極

質(zhì)量減小質(zhì)量不變

<—陰離子移向-離子移向一陽離子移向—>

(5)原電池原理的應(yīng)用

①比較金屬活動性強弱。一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。

一般原電池中,活潑金屬作負極,發(fā)生氧化反應(yīng),不活潑金屬作正極,發(fā)生還原反應(yīng)。

②金屬的防護。使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。

③設(shè)計制作化學(xué)電源?;瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

④加快化學(xué)反應(yīng)速率。自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng),形成原電池時會使反應(yīng)速率加快。

原電池中,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進行,使溶液中離子運動時相互的干擾減小,使反應(yīng)速率增大。

二.化學(xué)電源

負極鋅筒鋅被氧化,逐漸消耗

工作

電解質(zhì)氯化錢糊

原理

正極石墨棒二氧化錦被還原

放電后丕能充電

特點

便于攜帶,價格低

2.二次電池(充電電池)

(1)常見類型:鉛酸蓄電池、銀氫電池、鋰離子電池等;

(2)特點

放電:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;

充電:電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

放電時發(fā)生的氧化還原反應(yīng),在充電時逆向進行,使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。

3.燃料電池

一種將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑(如氧氣)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置

特點:清潔、安全、高效;能量轉(zhuǎn)化率可以達到80%以上;反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)部,而是從外部提供,

供電量易于調(diào)節(jié)。電池裝置起著類似于試管、燒杯等反應(yīng)容器的作用。

工作原理:利用原電池的工作原理將燃料(如壓)和氧化劑(如02)分別在兩個電極上反應(yīng)所放出的化學(xué)能直接

轉(zhuǎn)化為電能。(實驗裝置如下)

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池,可分成酸性、堿性和中性三種。

酸性堿性中性

-+

負極反應(yīng)式2H2—4b^=4H+2H2+4OH'-4e-=4H2O2H2—4e=4H

__

正極反應(yīng)式O2+4H++4e^^=2H2OO2+2H2O+4e=4OHO2+2H2O+4e"=4OH"

電池總反應(yīng)式2H2+

【注意】不是燃燒反應(yīng)。燃料電池是化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能,具有清潔、安全、高效的優(yōu)點。

燃料電池能量利用率可高達80%以上,但是說達到100%是錯誤的。

三.電池回收

廢舊電池中含汞、鎘、鉛等重金屬,隨意丟棄會給土壤、水源等造成嚴重的污染。

考點3化學(xué)反應(yīng)的速率

一.化學(xué)反應(yīng)速率

1.通常用化學(xué)反應(yīng)速率來衡量化學(xué)反應(yīng)進行的快慢,化學(xué)反應(yīng)速率可用單位時間內(nèi)反應(yīng)物濃度的

減少量或生成物濃度的增加量來表示。

表達式v=加,式中各符號的表示意義:

At

v——反應(yīng)速率。

Ac——某一時間段濃度的變化量,單位:mol/L

At------反應(yīng)時間,單位:min(分)、s(秒)、h(小時)。

速率單位(常用):mol]-LmirTi、1110卜廠。

【注意】

應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率需注意以下問題:

(1)化學(xué)反應(yīng)速率是標量,只有數(shù)值而沒有方向;

(2)一般計算出來的化學(xué)反應(yīng)速率是一段時間內(nèi)的但一速率,不同時刻的化學(xué)反應(yīng)速率是不相同的;

(3)對于純液體或固體物質(zhì),反應(yīng)在其表面進行,它們的“濃度”是不變的,因此一般不能用固體、

純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率;

(4)對于同一化學(xué)反應(yīng),用不同的物質(zhì)表示其化學(xué)反應(yīng)速率在數(shù)值上可能」^同,但其意義相同,化學(xué)

反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量系數(shù)之比。

2.化學(xué)反應(yīng)速率的計算

(1)定義式法

利用公式丫=化計算化學(xué)反應(yīng)速率,也可利用該公式計算濃度變化量或時間。

Nt

(2)關(guān)系式法

化學(xué)反應(yīng)速率之比=物質(zhì)的量濃度變化之比=物質(zhì)的量變化之比=化學(xué)計量數(shù)之比。

3.反應(yīng)速率大小比較的兩種方法

同一化學(xué)反應(yīng)速率用不同物質(zhì)表示時數(shù)值可能不同,比較化學(xué)反應(yīng)速率的快慢不能只看數(shù)值大小,還要進

行一定的換算。

(1)方法一:換算成同一物質(zhì)、同一單位表示,再比較數(shù)值大小。

(2)方法二:比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計量數(shù)的比值。

二.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

1.內(nèi)因(主要因素)

化學(xué)反應(yīng)速率的大小主要是由物質(zhì)本身的性質(zhì)決定的,即反應(yīng)物的分子結(jié)構(gòu)或原子結(jié)構(gòu)決定的。

2.外界條件的影響(次要因素)

其他條件不變時,改變某一條件:

影響因素速率變化

催化劑加快

升高加快

溫度

降低降低

增大加快

濃度

減小降低

增大(縮小容器體積)加快

壓強(對有氣體參加的反應(yīng))

減?。ㄔ龃笕萜黧w積)降低

3.其他影響因素:

(1)如固體參加反應(yīng),增大固體表面積,反應(yīng)速率增大。

(2)反應(yīng)物狀態(tài):一般來說,配制成溶液或反應(yīng)物是氣體,都能增大反應(yīng)物之間的接觸面積,有利于增

大反應(yīng)速率。

(3)形成原電池,可以增大氧化還原反應(yīng)的反應(yīng)速率。

考點4化學(xué)反應(yīng)的限度

一.可逆反應(yīng)

1.概念:在相同條件下,既能向正反應(yīng)方向進行,同時又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)。

2.特征:三同:相同條件,正、逆反應(yīng)同時進行,反應(yīng)物、生成物同時存在;

反應(yīng)不能進行完全,即任一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均小于100%。

3.表示:化學(xué)方程式中用“0”表示。

4.很多化學(xué)反應(yīng)在進行時都有一定的可逆性,不同反應(yīng)的可逆性不同,有些化學(xué)反應(yīng)在同一條件下可逆程度

很小,如2Na+2H2O===2NaOH+H2f,視為“不可逆”反應(yīng)。

典型的可逆反應(yīng)有:

氏+上2Hl,2SO2+O2W2sO3,

SO2+H2OWH2SO3,NH3+H2OWNH3.山0等。

二.化學(xué)反應(yīng)的限度

1.化學(xué)反應(yīng)平衡狀態(tài)

(1)化學(xué)平衡的建立:

如在可逆反應(yīng)2so2+O22s。3中,反應(yīng)進行之初S02和02的起始濃度分別為2moi1一1、11110卜171,此時

正反應(yīng)速率v正最大,逆反應(yīng)速率v他為零。

反應(yīng)過程中,反應(yīng)物濃度逐漸減小,正反應(yīng)速率逐漸減?。簧晌餄舛戎饾u增大,逆反應(yīng)

速率逐漸增大。最終在時刻t時反應(yīng)物濃度不再改變,生成物濃度不再改變。正反應(yīng)速率

和逆反應(yīng)速率相等。反應(yīng)是否停止?反應(yīng)并沒有停止,動態(tài)平衡。

(2)含義:可逆反應(yīng)在一定條件下進行到一定程度時,正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)物和生

產(chǎn)物的濃度不在改變,此反應(yīng)達到一種表面靜止狀態(tài),我們稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。

2.化學(xué)平衡的特征:

(1)逆:即化學(xué)平衡的研究對象是可逆反應(yīng)。

(2)動:即化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡,即v尸v)#0,反應(yīng)并未停止。

(3)等:即VF=”,同一物質(zhì)的消耗速率與生成速率」O_。

(4)定:在達化學(xué)平衡的混合體系中,各組成成分的濃度保持不變,各組分的百分含量保持不變o

(5)變:化學(xué)平衡是在一定條件下的平衡,當(dāng)外界條件改變時,化學(xué)平衡可能會發(fā)生變化

【總結(jié)】

化學(xué)平衡狀態(tài)時可逆反應(yīng)達到的一種特殊狀態(tài),是在給定條件下化學(xué)反應(yīng)所能達到或完成的最大程度,即

該反應(yīng)進行的限度。

三.化學(xué)反應(yīng)條件的控制

1.目的:

減慢―有害反應(yīng)一速率

—加快反應(yīng)速率—,減少甚至消除有害物質(zhì)產(chǎn)生

----,_抑制有

目的一促進有利反應(yīng)_L提高原料利用率——害反應(yīng)一睦制―副反應(yīng)_的發(fā)生

2.化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的調(diào)控:

(1)考慮因素:

化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)條件時,需要考慮控制反應(yīng)條件的.成本一和一實際可能性一

(2)實例—合成氨生產(chǎn)條件的選擇:

溫度越低氨的產(chǎn)率越高

溫度低反應(yīng)速率小,達到

合成氨.平衡需要的時間很長,生

生產(chǎn)條|

件選WI——400—500℃—爐成本高

壓強越大,氨的產(chǎn)率越高

,壓強越大,對動力和生產(chǎn)

一10?30Mpa—1設(shè)備的要求越高

題型一化學(xué)反應(yīng)與能量變化

典色時(2023高一下?北京?學(xué)業(yè)考試)氫氣在氯氣中燃燒時發(fā)生反應(yīng):H2+C12—2HCL下列關(guān)于該反應(yīng)

的說法中,正確的是

A.屬于吸熱反應(yīng)B.不屬于氧化還原反應(yīng)

C.反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量D.能量變化與化學(xué)鍵的斷裂和形成有關(guān)

【答案】D

【解析】A.燃燒放熱,該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),A錯誤;

B.氫、氯元素存在化合價的升降,是氧化還原反應(yīng),B錯誤;

C.該反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,C錯誤;

D.化學(xué)鍵的斷裂和形成是該反應(yīng)中能量變化的主要原因,斷鍵要吸熱,形成化學(xué)鍵要放熱,D正確;

故選Do

典例2(23-24高一下?江蘇?期末)有A、B、C、D四塊金屬片,進行如下實驗:

①A、B用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,A極為負極;

②C、D用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,電流方向由D—>■導(dǎo)線—>C;

③A、C用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,C極產(chǎn)生大量氣泡;

④B、D用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,D極發(fā)生氧化反應(yīng)。

據(jù)此可判斷四種金屬的活動性由強到弱的順序為

A.A>B>C>DB.A>C>D>BC.C>A>B>DD.B>D>C>A

【答案】B

【分析】一般情況下,原電池中金屬活動性:負極材料,正極材料。

【解析】①A、B用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,A極為負極,則金屬活動性:A>B;

②C、D用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,電流方向由D導(dǎo)線-C,則C是負極、D是正極,金屬活動性:

OD;

③A、C用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,C極產(chǎn)生大量氣泡,則C極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng),C是正

極、A是負極,金屬活動性:A>C;

④B、D用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,D極發(fā)生氧化反應(yīng),則D是負極、B是正極,金屬活動性:

D>B;

綜上:金屬活動性順序為A>C>D>B,

故選B。

典例3|(23-24高一下?天津?期中)為有效降低含氮化物的排放量,又能充分利用化學(xué)能,合作小組設(shè)計如

圖所示電池,將含氮化合物轉(zhuǎn)化為無毒氣體。下列說法錯誤的是

離子交換膜

A.該電池的總反應(yīng)為:6NO2+8NH3=7N2+12H2O

B.電池工作一段時間后,右側(cè)電極室溶液的堿性增強

C.同溫同壓時,左右兩側(cè)電極室中產(chǎn)生的氣體體積比為4:3

D.若離子交換膜為陰離子交換膜(只允許陰離子通過),電池工作時OH-從左側(cè)電極室通過交換膜移向右側(cè)

【答案】D

【分析】氨氣失去電子,電極A為負極,負極反應(yīng)為2NH3—61+6OIT=沖+6壓0,二氧化氮得到電子,

電極B是正極,正極反應(yīng)為2NO2+8e-+4H2O=8OIT+N2。據(jù)此解答。

【解析】A.負極反應(yīng)為2NH3-6e-+60lT=N2+6H2。,正極反應(yīng)為2NO2+8—+4H2O=8OIT+N2,因此該

電池的總反應(yīng)為:6NO2+8NH3=7N2+12H2O,故A正確;

B.右側(cè)發(fā)生2NO2+8b+4H2O=8OH「+N2,因此電池工作一段時間后,右側(cè)電極室溶液的堿性增強,故B

正確;

C.負極反應(yīng)為2NH3—6b+6OHT=N2+6H2。,正極反應(yīng)為2NCh+8e-+4H2O=8OIT+N2,由得失電子守恒可

知,同溫同壓時,左右兩側(cè)電極室中產(chǎn)生的氣體體積比為8:6=4:3,故C正確;

D.離子能通過離子交換膜才能形成閉合回路,OIT離子通過離子交換膜進入負極區(qū)與NH3反應(yīng),為陰離子

交換膜,故D錯誤;

故選D。

題型二化學(xué)反應(yīng)的速率與限度

典例1|(23-24高一下?北京?期中)下列措施中,不能增大化學(xué)反應(yīng)速率的是

A.A1在中燃燒生成ALO3,用鋁粉代替鋁片

B.Zn與稀硫酸反應(yīng)制取H2時,加入蒸儲水

C.石灰石與稀鹽酸反應(yīng)生成CO?時,適當(dāng)提高溫度

D.用KCIO3固體分解制取02時,添加少量MnC>2

【答案】B

【解析】A.A1在02中燃燒生成AI2O3,用鋁粉代替鋁片增大了固體和氣體的接觸面積,能夠加快反應(yīng)速

率,A不合題意;

B.Zn與稀硫酸反應(yīng)制取H2時,加入蒸儲水則減小反應(yīng)物H2sCM的濃度,故減慢反應(yīng)速率,B合題意;

C.CaC03與稀鹽酸反應(yīng)生成C02時,適當(dāng)升高溫度可以加快反應(yīng)速率,C不合題意;

D.KCIO3分解制取O2時,添加少量MnCh,MnCh作催化劑,故能加快反應(yīng)速率,D不符合題意;

故答案為Bo

典例2(23-24高一下?北京?期中)HI常用作有機反應(yīng)中的還原劑,受熱發(fā)生反應(yīng):2Hl(g)UH?(g)+l2(g)。

一定溫度時,向1L密閉容器中充入ImolHI,體系中c(HI)與反應(yīng)時間t的關(guān)系如圖。下列說法中,不無確

的是

7

3

O

E

X

I

H

)

。

B.0-20min時,旦的反應(yīng)速率為=2.25xl(T3mol/(L-min)

C.40min時,有85%的HI發(fā)生分解

D.120min時,反應(yīng)達到了平衡狀態(tài)

【答案】C

【解析】A.-1價的碘為最低價具有強還原性,A項正確;

B.20tnin時c(HI)=0.91mol/L,則HI的變化濃度為0.09mol/L,根據(jù)反應(yīng)的方程式,H2的變化量為0.045mol/L,

則用氫氣表示的反應(yīng)速率為加八=2.25x10-3moi/(L-min),故B正確;

20min

C.如圖40min時c(HI)=0.85mol/L,n=cV=0.85mol,則HI分解率為匕詈xlOO%=15%,故C錯誤;

D.120min及以后HI濃度不再變化,則達平衡了,D項正確;

故選C。

典例3(23-24高一下?北京?期中)可逆反應(yīng)2so2(g)+O2(g)=2SC)3(g),在容積恒定的密閉容器中反應(yīng),

下列說法能充分說明該反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

①單位時間內(nèi)生成nmol0?的同時生成2nmolSO3

②單位時間內(nèi)生成nmol的同時生成2nmolSO2

③用SO-SO2、O2表示的反應(yīng)速率的比為2:2:1的狀態(tài)

④各氣體的濃度不再改變的狀態(tài)

⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)

⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)

⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

A.①③④⑤B.②③⑤⑦C.①④⑥⑦D.①②③④⑤⑥⑦

【答案】C

【解析】①單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolSO3,說明丫正=v逆,該反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài),

①正確;

②單位時間內(nèi)生成?mol。2的同時生成2"molSO2,均描述的是逆反應(yīng)速率,不能判斷此時反應(yīng)達到平衡狀

態(tài),②錯誤;

③無論反應(yīng)是否達到平衡,SC>3、SO>表示的反應(yīng)速率的比均為2:2:1,不能判斷此時反應(yīng)達到平衡

狀態(tài),③錯誤;

④各氣體的濃度不再改變,此時丫正=丫逆,該反應(yīng)已經(jīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài),④正確;

⑤體系中物質(zhì)均為氣體,氣體總質(zhì)量不變,容器恒容密閉,根據(jù)p=^可知,混合氣體的密度始終保持不變,

V

不能判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài),⑤錯誤;

⑥反應(yīng)為前后氣體分子數(shù)不同的反應(yīng),壓強隨反應(yīng)的進行發(fā)生變化,當(dāng)壓強不變時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),

⑥正確;

⑦體系中物質(zhì)均為氣體,氣體總質(zhì)量不變,反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等,即氣體總物質(zhì)的量為變量,根據(jù)

乂=上可知,混合氣體的平均摩爾質(zhì)量會隨著反應(yīng)的進行發(fā)生變化,當(dāng)其不變時,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),⑦

n總

正確;

故選C。

強化點一原電池電極反應(yīng)式的書寫

(1)一般電極反應(yīng)式的書寫,以離子方程式形式表示。

①書寫步驟

A.列物質(zhì),標得失:按照負極氧化反應(yīng),正極還原反應(yīng),判斷電極反應(yīng)物、生成物,標出電子得失。

B.看環(huán)境,配守恒:電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中應(yīng)能穩(wěn)定存在,如酸性介質(zhì)中,OIF不能存在,應(yīng)生成

水;堿性介質(zhì)中,H+不能存在,應(yīng)生成水;電極反應(yīng)式同樣要遵循電荷守恒、原子守恒、得失電子守恒。

C.兩式加,驗總式:正負極反應(yīng)式相加,與總反應(yīng)離子方程式驗證。

②常見介質(zhì)

常見介質(zhì)注意事項

中性溶液反應(yīng)物若是H+得電子或0H-失電子,則H+或0H-均來自于水的電離

酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有OIF

堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有H+

水溶液不能出現(xiàn)02-

(2)利用總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式

①根據(jù)總反應(yīng)式,找出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。

②確定介質(zhì)的酸堿性或者其它特性。

③按照負極反應(yīng):還原劑-ne二氧化產(chǎn)物

正極反應(yīng):氧化劑+ne=還原產(chǎn)物,書寫電極反應(yīng)式。

④書寫技巧:若某電極反應(yīng)式較難寫出時,可先寫出較易寫的電極反應(yīng)式,然后根據(jù)得失電子守恒,用總

反應(yīng)式減去較易寫的電極反應(yīng)式,即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。

強化點二原電池原理的應(yīng)用

1.在原電池中,負極材料的金屬性一定大于正極材料嗎?

一般原電池中負極材料的金屬性大于正極材料,在特殊情況下也有特例,如Al—Mg—NaOH原電池中,A1

在強堿性溶液中比Mg更易失電子,A1作負極,Mg作正極。

2.如何利用Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag設(shè)計原電池?

Cu、三三三三三三二/C

AgN€)3溶液

該氧化還原反應(yīng)可拆分為如下兩個半反應(yīng):氧化反應(yīng)(負極反應(yīng)):Cu-2e^=Cu2+?還原反應(yīng)(正極反應(yīng)):

2Ag++2e「=2Ag。故Cu作負極,活潑性比Cu差的材料作正極,如Ag、C等,AgNCh溶液作電解質(zhì)溶液。

如圖。

【知識歸納總結(jié)】

1.加快化學(xué)反應(yīng)速率

一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng),設(shè)計成原電池可以加快反應(yīng)速率。

原電池中,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進行,使溶液中離子運動時

諄理

相互的干擾減小,使反應(yīng)速率增大。

I

n一實驗室用Zn和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時,可滴入幾滴硫酸銅溶液,形成

與實例‘一原電池,加快反應(yīng)速率。

2.比較金屬活潑性強弱:

兩種金屬分別作原電池的兩極時,一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。

——一般原電池中,活潑金屬作負極,發(fā)生氧化反應(yīng),不活潑金屬作正極,

原理—4人?hl…

發(fā)生還原反應(yīng)。

I

r—有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中,觀察到A極溶解,

實例

一B極上有氣泡產(chǎn)生。由原電池原理可知,金屬活動性A>B。

3.用于金屬保護

將被保護的金屬與比其活潑的金屬連接。

原理作原電池的正極的金屬材料不參與反應(yīng)

艮司要保護一個鐵制的輸水管道,可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負極。

4.設(shè)計原電池

(1)依據(jù):己知一個氧化還原反應(yīng),首先分析找出氧化劑、還原劑,一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧

化),氧化劑為電解質(zhì)溶液中的陽離子(或在正極上被還原)。

⑵步驟:以Fe+CuSO4==FeSO4+Cu為例。

步驟實例

將反應(yīng)拆分負極反應(yīng)Fe_2e=Fe2+

為電極反應(yīng)正極反應(yīng)Cu2++2e=Cu

負極:較活潑金屬,一般為發(fā)生氧化反應(yīng)的

選擇電極Fe

金屬

材料

正極:活潑性弱于負極材料的金屬或石墨Cu或C

選擇電解質(zhì)一般為與負極反應(yīng)的電解質(zhì)C11SO4溶液

be

cur

畫出裝置圖

CuSO4

/溶液

-/

強化點三化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

(1)原則

“體系中一個變化的物理量到某一時刻不再變化”,這個物理量可作為平衡狀態(tài)的“標志”。

(2)等速標志

丫正="逆是化學(xué)平衡狀態(tài)的本質(zhì)特征,對于等速標志的理解,要注意以下兩個方面的內(nèi)容:

①用同一種物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時,該物質(zhì)的生成速率與消耗速率相等。

②用不同種物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時必須符合兩方面:a.表示兩個不同的方向;b.速率之比=濃度的變化量之

比=物質(zhì)的量的變化量之比=化學(xué)計量數(shù)之比。

(3)濃度標志

反應(yīng)混合物中各組分的濃度不變是平衡狀態(tài)的宏觀表現(xiàn),可逆反應(yīng)中各組分的物質(zhì)的量、濃度、百分含量、

氣體的體積分數(shù)一定時,可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。

(4)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量(M)標志

①當(dāng)反應(yīng)物與生成物均為氣體時:對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的反應(yīng),M為定值可作為反應(yīng)達到平衡狀

態(tài)的標志;對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng),屈為定值不能作為反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志。

②若有非氣體參與,無論反應(yīng)前后氣體的分子數(shù)是否相等,M為定值一定可作為反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志。

(5)混合氣體的密度S)標志

①當(dāng)反應(yīng)物與生成物均為氣體時;在恒容條件下,無論反應(yīng)前后氣體分子數(shù)是否相等,〃為定值,不能作為

反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志;在恒壓條件下,對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng),p為定值,不能作為反應(yīng)

達到平衡狀態(tài)的標志,對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不等的反應(yīng),〃為定值,可作為反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志。

②當(dāng)有非氣體物質(zhì)參與反應(yīng)時:對于恒容體系,〃為定值,可作為反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志。

(6)混合氣體的壓強標志

因為恒容、恒溫條件下,氣體的物質(zhì)的量“(g)越大則壓強p就越大,則無論各成分是否均為氣體,只需要考

慮A〃(g)。對于A〃(g)=O的反應(yīng),當(dāng)〃為定值時,不能作為反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志;對于A〃(g)邦的反應(yīng),

當(dāng)p為定值時,可作為反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的標志。

強化點四化學(xué)反應(yīng)速率與限度的圖像題解題通法

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)反應(yīng)限度問題常以圖像的形式出現(xiàn)在平面直角坐標系中,可能出現(xiàn)反應(yīng)物的物質(zhì)的量、

濃度、壓強、時間等因素。這類問題要按照“一看、二想、三判斷”這三步來分析。

(1)“一看”——看圖像

①看面,弄清楚橫、縱軸所表示的含義;

②看線,弄清楚線的走向和變化趨勢;

③看點,弄清楚曲線上點的含義,特別是曲線上的折點、交點、最高點、最低點等;

④看輔助線,作橫軸或縱軸的垂直線(如等溫線、等壓線、平衡線等);

⑤看量的變化,弄清楚是物質(zhì)的量的變化、濃度的變化,還是轉(zhuǎn)化率的變化。

(2)“二想”——想規(guī)律

如各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量之比與化學(xué)計量數(shù)之比的關(guān)系,各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比與化學(xué)計量數(shù)之比的關(guān)系,

外界條件的改變對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律以及反應(yīng)達到平衡時,外界條件的改變對正、逆反應(yīng)速率的影

響規(guī)律等。

(3)“三判斷”

利用有關(guān)規(guī)律,結(jié)合圖像,通過對比分析,作出正確判斷。

,真題感知

1.(2023?湖北?高考真題)2023年5月10日,天舟六號貨運飛船成功發(fā)射,標志著我國航天事業(yè)進入到高

質(zhì)量發(fā)展新階段。下列不能作為火箭推進劑的是

A.液氮-液氫B.液氧-液氫C.液態(tài)NO”朧D.液氧-煤油

【答案】A

【解析】A.雖然氮氣在一定的條件下可以與氫氣反應(yīng),而且是放熱反應(yīng),但是,由于NmN鍵能很大,該

反應(yīng)的速率很慢,氫氣不能在氮氣中燃燒,在短時間內(nèi)不能產(chǎn)生大量的熱量和大量的氣體,因此,液氮-液

氫不能作為火箭推進劑,A符合題意;

B.氫氣可以在氧氣中燃燒,反應(yīng)速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體,因此,液氧-液氫能作為火箭

推進劑,B不符合題意;

C.月井和NO?在一定的條件下可以發(fā)生劇烈反應(yīng),該反應(yīng)放出大量的熱,且生成大量氣體,因此,液態(tài)NO?-

朋能作為火箭推進劑,C不符合題意;

D.煤油可以在氧氣中燃燒,反應(yīng)速率很快且放出大量的熱、生成大量氣體,因此,液氧-煤油能作為火箭

推進劑,D不符合題意;

綜上所述,本題選A。

2.(2023?海南?高考真題)利用金屬A1、海水及其中的溶解氧可組成電池,如圖所示。下列說法正確的是

B.電池工作時,海水中的Na+向a電極移動

C.電池工作時,緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強堿性

D.每消耗IkgAl,電池最多向外提供37moi電子的電量

【答案】A

【分析】鋁為活潑金屬,發(fā)生氧化反應(yīng)為負極,則石墨為正極;

【解析】A.由分析可知,b電極為電池正極,A正確;

B.電池工作時,陽離子向正極移動,故海水中的Na+向b電極移動,B錯誤;

C.電池工作時,a電極反應(yīng)為鋁失去電子生成鋁離子AL3e=Al",鋁離子水解顯酸性,C錯誤;

D.由C分析可知,每消耗IkgAl(為甯mol),電池最多向外提供嚶molx3=lmol電子的電量,

D錯誤;故選A。

3.(2022?湖南?高考真題)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注,一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說

法錯誤的是

A.海水起電解質(zhì)溶液作用

B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng):2H2O+2e=2OH'+H2T

C.玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能

D.該鋰-海水電池屬于一次電池

【答案】B

【分析】鋰海水電池的總反應(yīng)為2Li+2H2O=2LiOH+H2f,M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),則M電極為

負極,電極反應(yīng)為Li-e=Li+,N極為正極,電極反應(yīng)為2H2O+2e=2OH-+H2T,同時氧氣也可以在N極得電

子,電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2。=40任。

【解析】A.海水中含有豐富的電解質(zhì),如氯化鈉、氯化鎂等,可作為電解質(zhì)溶液,故A正確;

B.由上述分析可知,N為正極,電極反應(yīng)為2H2O+2e=2OH-+H2T,和反應(yīng)。2+4夕+2H2O=4OH,故B錯誤;

C.Li為活潑金屬,易與水反應(yīng),玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng),并能傳導(dǎo)離子,故C正確;

D.該電池不可充電,屬于一次電池,故D正確;

答案選B。

4.(2020?浙江?高考真題)一定溫度下,在2L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+2B(g)U3c(g)反應(yīng)過程

中的部分數(shù)據(jù)如下表所示:

物質(zhì)的量(〃/mol)

時間(〃min)

”(A)?(B)?(C)

02.02.40

50.9

101.6

151.6

下列說法正確的是

A.0~5min用A表示的平均反應(yīng)速率為0.09molL-1,min-1

B.該反應(yīng)在10min后才達到平衡

C.平衡狀態(tài)時,c(0=O.6molLi

D.物質(zhì)B的平衡轉(zhuǎn)化率為20%

【答案】C

【解析】A.0~5min內(nèi)C的物質(zhì)的量增加了0.9mol,由于容器的容積是2L,則用C物質(zhì)濃度變化表示的

反應(yīng)速率v(C)==o.09mol/(Lmin),A錯誤;

2L?5min

B.反應(yīng)進行到lOmin時,A物質(zhì)的物質(zhì)的量減少0.4mol,根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知B物質(zhì)的物質(zhì)的量

減少0.8mol,B的物質(zhì)的量為2.4mol-0.8moi=1.6mol,B的物質(zhì)的量等于15min時B的物質(zhì)的量,說明該

反應(yīng)在10min時已經(jīng)達到平衡狀態(tài),而不是在10min后才達到平衡,B錯誤;

C.根據(jù)選項B分析可知:反應(yīng)在進行到10min時,A物質(zhì)的物質(zhì)的量減少0.4mol,根據(jù)物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)

系可知B物質(zhì)的物質(zhì)的量減少0.8mol,則此時B的物質(zhì)的量為2.4mol-0.8mol=1.6mol,B的物質(zhì)的量等于

15min時B的物質(zhì)的量,說明該反應(yīng)在10min時已經(jīng)達到平衡狀態(tài),此時反應(yīng)產(chǎn)生C的物質(zhì)的量是1.2mol,

由于容器的容積是2L,貝1]平衡狀態(tài)時,c(C尸”粵=0.6moi1」,C正確;

2L

D.反應(yīng)開始時”(B)=2.4mol,反應(yīng)達到平衡時△"(B)=0.8mol,則B物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率為:

絲㈣?xl00%=33.3%,D錯誤;

2.4mol

故合理選項是C。

5.(2022?浙江?高考真題)在恒溫恒容條件下,發(fā)生反應(yīng)A(s)+2B(g)壬葉3X(g),c(B)隨時間的變化如圖中

曲線甲所示。下列說法不正琥的是

A.從a、c兩點坐標可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率

B.從b點切線的斜率可求得該化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)開始時的瞬時速率

C.在不同時刻都存在關(guān)系:2v(B)=3v(X)

D.維持溫度、容積、反應(yīng)物起始的量不變,向反應(yīng)體系中加入催化劑,c(B)隨時間變化關(guān)系如圖中曲線乙

所示

【答案】C

【解析】A.圖象中可以得到單位時間內(nèi)的濃度變化,反應(yīng)速率是單位時間內(nèi)物質(zhì)的濃度變化計算得到,從

a、c兩點坐標可求得從a到c時間間隔內(nèi)該化學(xué)反應(yīng)的平均速率,選項A正確;

B.b點處的切線的斜率是此時刻物質(zhì)濃度除以此時刻時間,為反應(yīng)物B的瞬時速率,選項B正確;

C.化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計量數(shù)之比分析,3v(B)=2v(X),選項C不正確;

D.維持溫度、容積不變,向反應(yīng)體系中加入催化劑,平衡不移動,反應(yīng)速率增大,達到新的平衡狀態(tài),平

衡狀態(tài)與原來的平衡狀態(tài)相同,選項D正確;

答案選C。

,提升專練

1.(23-24高一下?北京?期中)下列反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)的是

A.灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)B.乙醇的燃燒

C.鈉與水的反應(yīng)D.氫氣與氯氣的反應(yīng)

【答案】A

【解析】A.灼熱的碳與二氧化碳的反應(yīng)是吸熱反應(yīng),A正確;

B.乙醇的燃燒是放熱反應(yīng),B錯誤;

C.鈉與水反應(yīng)是放熱反應(yīng),C錯誤;

D.氫氣與氯氣的反應(yīng)是放熱反應(yīng),D錯誤;

故選Ao

2.(23-24高一下?天津?期中)下列說法中不正確的是

A.化學(xué)電池的反應(yīng)原理是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)

B.充電電池不能無限制地反復(fù)充電、放電

C.鉛酸蓄電池和鋅鋸酸性干電池都是可充電電池

D.燃料電池是一種高效且對環(huán)境友好的新型電池

【答案】C

【解析】A.化學(xué)電池的反應(yīng)原理是自發(fā)的氧化還原反應(yīng),其中還原劑在負極上發(fā)生氧化反應(yīng),氧化劑在正

極上發(fā)生還原反應(yīng),A正確;

B.充電電池也是有一定壽命的,故不能無限制地反復(fù)充電、放電,B正確;

C.鉛蓄電池是可充電電池,鋅錦干電池不是可充電電池,C不正確;

D.燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率高,反應(yīng)產(chǎn)物不污染環(huán)境,故其是一種高效且對環(huán)境友好的新型電池,D正確;

答案選C。

3.(23-24高一下?湖南長沙?期中)下列各裝置中,能產(chǎn)生電流的是

【分析】構(gòu)成原電池的條件是:兩個活動性的材料作電極;有電解質(zhì)溶液;能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng);形

成閉合回路;

【解析】A.該裝置中只有一個電極,不符合原電池構(gòu)成條件,故A不符合題意;

B.乙醇為非電解質(zhì),不符合原電池構(gòu)成條件,故B不符合題意;

C.Fe的金屬性強于Cu,發(fā)生Fe+Cu2+=Fe2++Cu,CuCb為電解質(zhì),符合原電池構(gòu)成條件,故C符合題意;

D.沒有構(gòu)成閉合回路,不符合原電池構(gòu)成條件,故D不符合題意;

故選:Co

4.(23-24高一下?河南信陽?期中)為了研究碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的反應(yīng)速率,某同學(xué)通過實驗測定足量碳酸

鈣固體與一定量稀鹽酸反應(yīng)生成CO?的體積(已換算為標況下的體積)隨時間的變化情況,繪制出如圖所

A.因反應(yīng)放熱,導(dǎo)致0?5s內(nèi)的反應(yīng)速率逐漸增大

B.10?15s后,影響反應(yīng)速率的主要外界因素是鹽酸的濃度

C.10?15s內(nèi),用鹽酸的濃度變化表示該反應(yīng)的速率為1.6xlO"moLI;Ls」

D.若向反應(yīng)體系中加入適量氯化鈉溶液,則曲線甲可能將變成曲線乙

【答案】C

【解析】A.

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