專題14化學反應原理-原卷版

專題14化學反應原理【核心考點梳理】考點一、反應熱與化學平衡的綜合以能量變化、化學反應速率、化學平衡知識為主題，借助圖像、圖表的手段，綜合考查關(guān)聯(lián)知識。關(guān)聯(lián)知識主要有：(1)ΔH符號的判斷、熱化學方程式的書寫、應用蓋斯定律計算ΔH。(2)化學反應速率的計算與比較，外因(濃度、壓強、溫度、催化劑)對化學反應速率的影響。(3)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計算，溫度對平衡常數(shù)的影響；化學平衡狀態(tài)的判斷，用化學平衡的影響因素進行分析和解釋。(4)在多層次曲線圖中反映化學反應速率、化學平衡與溫度、壓強、濃度的關(guān)系。1．熱化學方程式的書寫及反應熱計算技巧首先根據(jù)要求書寫目標熱化學方程式的反應物、產(chǎn)物并配平，其次在反應物和生成物的后面的括號內(nèi)注明其狀態(tài)，再次將目標熱化學方程式與已有的熱化學方程式比對(主要是反應物和生成物的位置、化學計量數(shù))，最后根據(jù)蓋斯定律進行適當運算得出目標熱化學方程式的反應熱ΔH，空一格寫在熱化學方程式右邊即可。2．分析反應速率和化學平衡問題的注意點(1)熟練“三段式”，準確計算反應速率、轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)。①明確三種量的意義：一是起始量(物質(zhì)的量或濃度)，二是變化量，三是平衡量；②用變化量求反應速率和轉(zhuǎn)化率，用平衡濃度求平衡常數(shù)。(2)化學平衡狀態(tài)的比較分析時，要審清兩個條件：①恒溫恒容；②恒溫恒壓。(3)平衡常數(shù)的計算①固體和純液體的濃度視為常數(shù)(不出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中)；②理解氣體分壓的意義(等于氣體物質(zhì)的量之比)以及氣體壓強平衡常數(shù)的計算。(4)對于可逆反應，溫度變化對正、逆反應速率均產(chǎn)生影響，且影響趨勢相同，但影響程度不同。①升溫對吸熱反應影響較大，對放熱反應影響較小；②降溫對吸熱反應影響較小，對放熱反應影響較大。3．分析圖表時應注意的問題(1)仔細分析曲線的最高點、最低點、拐點和平衡點，找準縱坐標與橫坐標的對應數(shù)據(jù)。(2)分析表格數(shù)據(jù)時，找出數(shù)據(jù)大小的變化規(guī)律?？键c二、電解質(zhì)溶液、電化學與化學平衡的綜合1．題型特點主要以元素及其化合物的性質(zhì)做素材，設計為溶液中進行的可逆反應。試題主要考查電化學、溶液中的電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的有關(guān)知識，同時往往涉及氧化還原反應的相關(guān)知識。2．解題指導(1)瀏覽全題根據(jù)題目提供的信息，結(jié)合相關(guān)基礎知識，先對簡單問題進行解答。(2)對于氧化還原反應①通過陌生物質(zhì)的價態(tài)判斷其氧化性與還原性。②氧化還原滴定的分析計算要正確利用“關(guān)系式”。(3)化學反應速率的影響因素的實驗探究影響化學反應速率的探究實驗中，控制變量是關(guān)鍵。(4)化學平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)的計算可用三段式法找出濃度可變的反應物、產(chǎn)物在起始時、轉(zhuǎn)化的、平衡時的濃度，然后代入平衡常數(shù)表達式(平衡時生成物濃度化學計量數(shù)次冪的乘積與反應物濃度化學計量數(shù)次冪的乘積的比值)進行計算。(5)對于電化學類試題，首先判斷是原電池還是電解池，然后分析電極類別，書寫電極反應式，最后按電極反應式進行相關(guān)計算。電化學中的電極反應式的書寫要做到以下幾點：(1)根據(jù)題意、裝置圖分清“原電池”“電解池”或“電鍍池”。(2)定電極：陰極、陽極；正極、負極。(3)根據(jù)電極反應物和介質(zhì)確定產(chǎn)物進而寫出電極反應式。①配平(原子守恒、電荷守恒、電子守恒)；②產(chǎn)物粒子在介質(zhì)中存在的形式；③得、失電子要表達準確，得電子寫＋ne－，失電子寫－ne－。(4)對電化學計算要利用各電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等求未知量。(6)對于電解質(zhì)溶液類試題，要明確溶液中的物質(zhì)類型及其可能存在的平衡類型，然后進行解答?！军c對點真題回顧】1.（2023.遼寧卷）硫酸工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位。（1）我國古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現(xiàn)代儀器分析，該制備過程中CuSO4·5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化情況，數(shù)值已省略)如下圖所示。700℃左右有兩個吸熱峰，則此時分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化學式)。（2）鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產(chǎn)物為亞硝基硫酸，主要反應如下：NO2+SO2+H2O=NO+H2SO42NO+O2=2NO2(ⅰ)上述過程中NO2的作用為_______。(ⅱ)為了適應化工生產(chǎn)的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是_______(答出兩點即可)。（3）接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應為SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=98.9kJ·mol1(ⅰ)為尋求固定投料比下不同反應階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應轉(zhuǎn)化率(α)下反應速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如下圖所示，下列說法正確的是_______。a．溫度越高，反應速率越大b．α=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c．α越大，反應速率最大值對應溫度越低d．可根據(jù)不同下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度(ⅱ)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如下圖所示，催化性能最佳的是_______(填標號)。(ⅲ)設O2的平衡分壓為p，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為αe，用含p和αe的代數(shù)式表示上述催化氧化反應的Kp=_______(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。2.（2022.遼寧卷）工業(yè)合成氨是人類科學技術(shù)的一項重大突破，目前已有三位科學家因其獲得諾貝爾獎，其反應為：回答下列問題：（1）合成氨反應在常溫下___________(填“能”或“不能”)自發(fā)。（2）___________溫(填“高”或“低”，下同)有利于提高反應速率，___________溫有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率，綜合考慮催化劑(鐵觸媒)活性等因素，工業(yè)常采用。針對反應速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國科學家提出了兩種解決方案。（3）方案二：復合催化劑。下列說法正確的是___________。a．時，復合催化劑比單一催化劑效率更高b．同溫同壓下，復合催化劑有利于提高氨的平衡產(chǎn)率c．溫度越高，復合催化劑活性一定越高（4）某合成氨速率方程為：，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，___________；實驗1mnpq2np3mn4mp在合成氨過程中，需要不斷分離出氨的原因為___________。a．有利于平衡正向移動b．防止催化劑中毒c．提高正反應速率（5）某種新型儲氫材料的晶胞如圖，八面體中心為M金屬離子，頂點均為配體；四面體中心為硼原子，頂點均為氫原子。若其摩爾質(zhì)量為，則M元素為___________(填元素符號)；在該化合物中，M離子的價電子排布式為___________。3.（2021.遼寧卷）苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝，一定條件下，發(fā)生如下反應：Ⅰ.主反應：(g)+3H2(g)?(g)?H1<0Ⅱ.副反應：(g)?(g)?H2>0回答下列問題：（1）已知：Ⅲ.Ⅳ.2(g)+15O2(g)?12CO2(g)+6H2O(l)?H4Ⅴ.(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)?H5則_______(用、和表示)。（2）有利于提高平衡體系中環(huán)己烷體積分數(shù)的措施有_______。A.適當升溫 B.適當降溫 C.適當加壓 D.適當減壓（3）反應Ⅰ在管式反應器中進行，實際投料往往在的基礎上適當增大用量，其目的是_______。（4）氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時，才能發(fā)生反應，機理如圖。當中混有微量或等雜質(zhì)時，會導致反應Ⅰ的產(chǎn)率降低，推測其可能原因為_______。（5）催化劑載體中的酸性中心能催化苯及環(huán)己烷的裂解。已知酸性中心可結(jié)合孤電子對，下圖中可作為酸性中心的原子的標號是_______(填“①”“②”或“③”)。（6）恒壓反應器中，按照投料，發(fā)生Ⅰ、Ⅱ反應，總壓為，平衡時苯的轉(zhuǎn)化率為α，環(huán)己烷的分壓為p，則反應1的_______(列出計算式即可，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))。【點對點模擬仿真】1．（2023秋·遼寧·高三校聯(lián)考期末）黨的二十大報告指出，要積極穩(wěn)妥推進碳達峰、碳中和。二氧化碳的捕集、利用與封存(CCUS)已成為科學家研究的重要課題。I．工業(yè)上用和在一定條件下可以合成乙烯：已知：①

②

③

(1)，該反應能夠自發(fā)進行的條件是(填“低溫”、“高溫”或“任何溫度”)。(2)恒溫恒容下，向密閉容器按投料比通入原料氣，能判斷該反應處于平衡狀態(tài)的是________(填標號)。A．B．混合氣體的密度保持不變C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變D．保持不變(3)向密閉容器按投料比通入原料氣，不同溫度對的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示，則壓強P(M)P(N)，原因是：。II．催化加氫可以直接合成二甲醚。涉及以下主要反應：①

②

恒壓條件下，、起始量相等時，的平衡轉(zhuǎn)化率和的選擇性隨溫度變化如圖所示。已知：的選擇性(4)300℃時，通入、各0.5mol，平衡時的選擇性、的平衡轉(zhuǎn)化率均為30%，則此溫度下反應①的平衡常數(shù)(保留2位有效數(shù)字)。(5)溫度高于300℃，的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因可能是。III．電化學法也可還原二氧化碳制乙烯，原理如圖所示。(6)該電池的陰極電極反應式為：。2．（2023春·遼寧大連·高三遼師大附中?？茧A段練習）Ⅰ．汽車尾氣的處理：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)?H=—620.4kJ/mol，該反應的反應歷程及反應物和生成物的相對能量如下圖所示：(1)反應(填“①”“②”或“③”)是該反應的決速步驟。(2)反應③的焓變?HkJ/mol。Ⅱ．向一恒容密閉容器中，充入1molCO氣體和一定量的NO氣體發(fā)生反應：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)，下圖是3種投料比[n(CO)：n(NO)]分別為2∶1、1∶1、1∶2時，反應溫度對CO平衡轉(zhuǎn)化率的影響曲線。(3)圖中表示投料比為2∶1的曲線是。(4)m點NO的逆反應速率n點NO的正反應速率(填“>”“<”或“=”)。(5)已知T1條件下，投料比為1∶2時，起始容器內(nèi)氣體的總壓強為3MPa，則T1℃時該反應的平衡常數(shù)(MPa)1(保留兩位小數(shù)，以分壓表示，氣體分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù))；p點時，再向容器中充入NO和CO2，使二者分壓均增大為原來的2倍，達到平衡時CO的轉(zhuǎn)化率(填“增大”“減小”或“不變”)。(6)TiO2aNb是常見的光學活性物質(zhì)，由TiO2通過氮摻雜反應生成，表示如下圖：①立方晶系TiO2晶胞參數(shù)如圖甲所示，其晶體的密度為g·cm3(寫計算式，NA代表阿伏加德羅常數(shù))。②圖乙TiO2aNb晶體中a：b=。3．（2023·遼寧沈陽·遼寧實驗中學校考模擬預測）以甲醇為原料制取高純主要發(fā)生以下兩個反應：主反應：副反應：(1)甲醇在催化劑作用下裂解可得到和CO，該反應的熱化學方程式為。(2)既能加快主反應速率又能提高平衡轉(zhuǎn)化率的措施是___________。A．升高溫度 B．降低溫度 C．增大壓強 D．減小壓強(3)上述反應中，適當增大水醇比的2個目的是。(4)某溫度下，將等物質(zhì)的量的和充入恒容密閉容器中，初始壓強為，達平衡時總壓強為，則平衡時甲醇的轉(zhuǎn)化率為。(忽略副反應，用含和的代數(shù)式表示)(5)主反應的自發(fā)性判斷為溫度下能自發(fā)進行。(填“較高”、“較低”或“任何”)(6)在50℃和常壓條件下，讓CO通過不純的Ni表面，Ni與CO反應生成易揮發(fā)液體，再適當加熱產(chǎn)物分解為Ni，可達到純化Ni的目的。此過程中CO中的C與Ni之間形成鍵。(7)利用太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)化的電能來電解制取CO實現(xiàn)“碳中和”，原理簡化為如圖所示，陰極的電極反應式為。4．（2023·遼寧沈陽·沈陽二中?？寄M預測）近年，甲醇的制取與應用在全球引發(fā)了關(guān)于“甲醇經(jīng)濟”的廣泛探討。二氧化碳加氫制甲醇已經(jīng)成為研究熱點，在某CO2催化加氫制CH3OH的反應體系中，發(fā)生的主要反應如下：I．II．回答下列問題：(1)表中數(shù)據(jù)是該反應中的相關(guān)物質(zhì)的標準摩爾生成焓()數(shù)據(jù)物質(zhì)0394201240(標準摩爾生成是指在298.15K、100kPa，由穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)生成1mol化合物時的焓變)。則，反應I的熱力學趨勢較小，原因是。(2)下列能說明反應I一定達到平衡狀態(tài)的是___________(填標號)。A． B．平衡數(shù)不再發(fā)生變化C．混合氣體的密度不再發(fā)生變化 D．混合氣體中的百分含量保持不變(3)將平均相對分子質(zhì)量為16的CO2和H2的混合氣體充入一恒容密閉容器中，在化劑作用下發(fā)生反應I、II，已知反應II的反應速率，，k正，k逆為速率常數(shù)，x為物質(zhì)的量分數(shù)。①當轉(zhuǎn)化率達到時，反應達到平衡狀態(tài)，這時和的體積分數(shù)相同，若反應II的，平衡時反應II的；②Arrhenius經(jīng)驗公式為，其中為活化能，T為熱力學溫度，為速率常數(shù)，R和C為常數(shù)，則(用含、、T、R的代數(shù)式表示)。③由實驗測得，隨著溫度的逐浙升高，平衡時混合氣體的平均相對分子質(zhì)量幾乎又變回16，原因是。(4)其他條件相同時，反應溫度對選擇性的影響如圖所示：由圖可知，溫度相同時選擇性的實驗值略高于其平衡值，可能的原因是。5．（2023·遼寧沈陽·東北育才學校?？寄M預測）為實現(xiàn)“碳達峰”及“碳中和”，二氧化碳甲烷化技術(shù)是循環(huán)再利用最有效的技術(shù)之一(1)二氧化碳甲烷化時發(fā)生的反應為：①298K時，已知相關(guān)物質(zhì)的相對能量如圖，則該反應的。②能判斷該程反應已達化學平衡狀態(tài)的標志是(填標號)。A．體積分數(shù)保持不變B．容器中混合氣體的質(zhì)量保持不變C．混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變D．的生成速率與的生成速率相等③有利于提高體系中平衡轉(zhuǎn)化率的措施是(填標號)。A．使用高效催化劑

B．增加投入量C．延長反應時間

D．及時分離(2)催化劑的選擇是甲烷化的核心，金屬Ni或均可作為催化劑。反應相同時間，測得轉(zhuǎn)化率和選擇性隨溫度的變化如圖所示。高于320℃，以為催化劑，轉(zhuǎn)化率略有下降，而以Ni為催化劑，轉(zhuǎn)化率卻仍在上升，其原因是。(的選擇性公式：的選擇性)(3)甲烷化發(fā)生反應，由于該反應存在副反應，反應的不能100%轉(zhuǎn)化為，生成的須依據(jù)的選擇性公式進行計算。某溫度，在體積為2L的恒容密閉容器中加入1mol和4mol，10min后達到平衡，的平衡轉(zhuǎn)化率和的選擇性分別為80%、90%，則的反