高考化學(xué)01化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡原理綜合應(yīng)用

專題01化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡原理綜合應(yīng)用

【2017新課標(biāo)2卷】丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備?；卮鹣铝袉栴}：

（1）正丁烷（GHio）脫氫制1-丁烯（C4H8）的熱化學(xué)方程式如下：

①CJIMg尸C4H8（g）4-H2（g）AM

",

已知：②C4HH）（g）+O2（g）=C4H8（g）+H2O（g）AW2=-H9kJmol

2

-1

③Hz（g）+-°2（g尸H2O（g）AH3=-242kJ-mol

反應(yīng)①的AM為kJ.moL。圖（a）是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖，

x0.1（填“大于”或“小于”）；欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)采取的措施是（填標(biāo)

號）。

A.升高溫度B.降低溫度C.增大壓強(qiáng)D.降低壓強(qiáng)

45

45

40

40

35

30

30

25

20

10

420500540580

300400500600700反應(yīng)溫度/C

溫度/〃（氧氣）/〃（丁烷）

1圖（C）

圖（a）圖⑹

（2）丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器（氫氣的作用是活化催化劑），

出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖（b）為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中〃（氫氣）In（丁烷）的關(guān)系。圖

中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是。

-：3）圖（c）為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈炫類化合物。

丁烯產(chǎn)率在590c之前隨溫度升高而增大的原因可能是、；590℃之后，丁

烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是。

【答案】（1）+123小于AD

（2）氫氣是產(chǎn)物之一，隨著〃（氫氣）;〃（丁烷）增大，逆反應(yīng)速率增大

13）升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行溫度升高反應(yīng)速率加快

丁烯高溫裂解生成短鏈炫類

【解析】（1）根據(jù)蓋斯定律，用②式-③式可得①式，因此AWI=AW2-AW3=-119kJ/mol+242kJ/moI=+123

kJ/molo由圖（a）可以看出，溫度相同時，由0.1MPa變化到4MPa,丁烷的轉(zhuǎn)化率增大，即平衡正

向移動，根據(jù)反應(yīng)前后氣體系數(shù)之和增大，減小壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，即提高丁烯的

產(chǎn)率，要求平衡向正反應(yīng)方向移動，A、因為反應(yīng)①是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動,

即丁烯轉(zhuǎn)化率增大，故A正確；B、絳低溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動，丁烯的轉(zhuǎn)化率降低，故B錯

誤；C、反應(yīng)前氣體系數(shù)之和小于反應(yīng)后氣體系數(shù)之和，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動，丁烯的

轉(zhuǎn)化率降低，故C錯誤；D、根據(jù)C選項分析，降低壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，丁烯轉(zhuǎn)化率提高,

故D正確。

（2）因為通入丁烷和氫氣，發(fā)生①，氫氣是生成物，隨著〃（H2）/〃（C4H|0）增大，相當(dāng)于增大氫氣的量，

反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，逆反應(yīng)速率增加。

（3）根據(jù)圖（c）,590c之前，溫度升高時反應(yīng)速率加快，生成的丁烯會更多，同時由于反應(yīng)①是吸熱

反應(yīng)，升高溫度平衡正向移動，平衡體系中會含有更多的丁烯。而溫度超過590C時，由于丁烷高溫

會裂解生成短鏈足類，所以參加反應(yīng)①的丁烷也就相應(yīng)減少。

【名師點睛】本題考查了化學(xué)反應(yīng)原理的綜合運(yùn)用，此類題目往往涉及熱化學(xué)反應(yīng)方程式的計算、化學(xué)反

應(yīng)速率的計算、化學(xué)平衡的計算、化學(xué)反應(yīng)條件的控制等等，綜合性較強(qiáng)，本題難點是化學(xué)反應(yīng)條件

的控制，這部分知識往往以圖像的形式給出，運(yùn)用影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡移動的因素進(jìn)行考慮，

常要平時復(fù):習(xí)時，多注意分析，強(qiáng)化訓(xùn)練，就可以解決，本題難度較大。

212017新課標(biāo)3卷】碑（As）是第四周期VA族元素，可以形成As2s3、AS2O5、H3AsO3>H3ASO4等

化合物，有著廣泛的用途?；卮鹣铝袉栴}：

（1）畫出碑的原子結(jié)構(gòu)示意圖。

（2）工業(yè)上常將含珅廢渣（主要成分為As2s3）制成漿狀，通入02氧化，生成H3ASO4和單質(zhì)硫。寫

出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式。該反應(yīng)需要在加壓下進(jìn)行，原因是0

(3)已知：As(s)+—H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s)bH\

12

H(g)+0(g)=H0(1)AH

2y222

5

2As(s)+O(g)=AsO(s)AW

52253

則反應(yīng)AS2O5(S)+3H2O(1)=2H3ASO4G)的bH=。

(4)298K時，將20mL3Kmol-L-'Na3AsO3>20mL3xmolLI2和20mLNaOH溶液混合，發(fā)生反

應(yīng)：AsO3(aq)+I(aq)+2OH(aq)—AsO3(aq)+2r(aq)+HO(l)o溶液中&AsO")與反應(yīng)時間⑺的

32424

關(guān)系如圖所小。

(

u

o

E

x

o

s

v

t

卜/Anin

①下列可判斷反應(yīng)達(dá)到平衡的是（填標(biāo)號）。

a.溶液的pH不再變化

b.v(r)=2WAsO；)

c.c(AsO，-)/c(AsO")不再變化

43

d.mol-L",

②fm時，v正?。ㄌ睢按笥凇薄靶∮凇被颉暗扔趪\

③M時好逆G時v逆（填"大于小于"或“等于"），理由是o

④若平衡時溶液的pH=14,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K為o

的28185

【答案】（1）/（2）2As2s3+5O2+6H2OEH3ASO4+6S

增加反應(yīng)物5的濃度,提高As2s3的轉(zhuǎn)化速率（3）2A/7|-3A//2-A/73

4/-1

：4）①ac②大于③小于片時生成物濃度較低④7——HmolL）

（x-y）2

【解析】（1）碑是33號元素，原子核外K、L、M電子層均已經(jīng)排滿，故其原子結(jié)構(gòu)示意圖為

⑵根據(jù)提給信息可以得到As2s3+O2TH3ASO4+S,As2s3總共升高10價，根據(jù)得失電子守恒配平得

2As2s3+5O2-4H3ASO4+6S,再考慮質(zhì)量守恒，反應(yīng)前少12個H和6個0,所以反應(yīng)原理為

2As2s3+5O2+6H2O4H3ASO4+6S。該反應(yīng)加壓時，能增加反應(yīng)物Ch的濃度，能夠有效提高As2s3的轉(zhuǎn)

化速率。

（3）根據(jù)蓋斯定律,熱化學(xué)反應(yīng)A*OsG）+3比。。）=2HaAsO心）可以由反應(yīng)①X2一反應(yīng)②X3一反應(yīng)③

轉(zhuǎn)化得到，則

?4)①a.溶液pH不變時，貝UNOH)也保持不變，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)：b.根據(jù)速率關(guān)系，v(I-)

3

/2=V(ASO3-),則v(r)=2v(AsO33-)始終成立，時反應(yīng)不一定處于平衡狀態(tài)；c.由于提供

的NasAsCh總量一定，所以《(AsCVy以AsCV-)不再變化時，c(AsQ3-)與&AsQ-，)也保持不變，反應(yīng)處

于平衡狀態(tài)；d.平衡時c(r)=2c(AsO呈，)=2Xymol/L=2ymol/L時，即9)=)，mol/L時反應(yīng)不是平衡狀

態(tài)。②反應(yīng)從正反應(yīng)開始進(jìn)行，加時反應(yīng)繼續(xù)正向進(jìn)行，v正〉v地.③時比M時AsO3禰度小，所以逆

反應(yīng)速率：/mUn。④反應(yīng)前，三種溶液混合后，Na3AsO3濃度為3%mol/LX20/(20+20+20)=xmol/L,

同理b濃度為xmol/L,反應(yīng)達(dá)到平衡時，生成c(AsO3')為戶mol/L,則反應(yīng)生成「濃度c(I)

=2ymol/L,消耗AsO?h濃度均為ymol/L,平衡時dAsO#)為(*y)mol/L,c(I。為(x-y)

V'(2v)~4V3

mol/L,溶液中c(OH)=lmol/L,K=---------=-----—(mol?L-1)-,o

(x-y)(x-y)xl2(x-y)2

【名師點睛】考查蓋斯定律的應(yīng)用、化學(xué)平衡的計算及平衡狀態(tài)的判斷等，其中蓋斯定律的基本使用方法:

①寫出目標(biāo)方程式；②確定“過渡物質(zhì)”(要消去的物質(zhì))；③用消元法逐一消去“過渡物質(zhì)”。另外反應(yīng)

到達(dá)平衡狀態(tài)時，正逆反應(yīng)速率相等，平衡時各物質(zhì)的濃度、百分含量不變，以及由此衍生的一些量

也不發(fā)生變化。反應(yīng)前后不改變的量不能作為判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)，如本反應(yīng)中隨反應(yīng)的進(jìn)行

AsO43-和「的物質(zhì)的量在變化，但二者濃度比始終是1:2,不能作用為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)。

1、控制變量法探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素：影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素有多種，在探究相關(guān)規(guī)律時，需

要控制其他條件不變，只改變某一個條件，探究這一條件對反應(yīng)速率的影響。變量探究實驗因為能夠

考查學(xué)生對于圖表的觀察、分析以及處理實驗數(shù)據(jù)歸納得出合理結(jié)論的能力，因而在這幾年高考試題

中有所考查。解答此類題時，要認(rèn)真審題，清楚實驗?zāi)康?，弄清要探究的外界條件有哪些。然后分析

題給圖表，確定一個變化的量，弄清在其他幾個量不變的情況下，這個變化量對實驗結(jié)果的影響，進(jìn)

而總結(jié)出規(guī)律。然后再確定另一個變最，重新進(jìn)行相關(guān)分析。但在分析相關(guān)數(shù)據(jù)時，要注意題給數(shù)據(jù)

的有效性。

2、“甯性氣體”對化學(xué)平衡的影響：

充人后性氣體

①恒溫、恒容條件：原平衡體系,體系總壓強(qiáng)增大一體系中各組分的濃度不變一平衡不

移動。

②恒溫、恒壓條件：原平衡體系』體>容器容積增大,各反應(yīng)氣體的分壓減小f體系中各組

分的濃度同倍數(shù)減?。ǖ刃в跍p壓），平衡向氣體體積增大的方向移動。

3、勒夏特列原理（平衡移動原理）：

（1）不要把V正增大與化學(xué)+所向正反應(yīng)力向移動等同只有v正〉v龍嘰才使化學(xué)邛衢向正反應(yīng)方向移動。

（2）不要把化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動與反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的提高等同，當(dāng)反應(yīng)物總量不變時，化學(xué)平

衡向正反應(yīng)方向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高；當(dāng)增大一種反應(yīng)物的濃度，使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移

動時，會使另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高，而本身的轉(zhuǎn)化率降低。

13）對原理中“減弱這種改變”的正確理解是升高溫度時，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)的方向移動；增加

反應(yīng)物，化學(xué)平衡向反應(yīng)物減少的方向移動；增大壓強(qiáng)時，化學(xué)平衡向氣體體積縮小的方向移動。

（4）結(jié)果只是減弱了外界條件的變化，而不能完全抵消外界條件的變化。達(dá)到新化學(xué)平衡時，此物

理量更靠近改變的方向v如增大反應(yīng)物A的濃度，化學(xué)平衡右移，但達(dá)到新化學(xué)平衡時，A的濃度比

原化學(xué)平衡時大；同理，若改變的條件是溫度或壓強(qiáng)等，其變化也相似。

15）平衡移動原理不僅能用于判斷化學(xué)平衡的移動方向，也能用于判斷溶解平衡等其他平衡移動的

方向，可以說，平衡移動原理對所有的動態(tài)平衡都適用，如電離平衡、△解平衡等。

16）平衡移動原理能用來判斷平衡移動的方向，但不能用來判斷建立新平衡所需要的時間。

4、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡圖像類試題是高考的熱點題型，該類試題經(jīng)常涉及到的圖像類型有物質(zhì)的量

（濃度）、速率一時間圖像、含量一時間一溫度（壓強(qiáng)）圖像、恒溫、恒壓曲線等，圖像中蘊(yùn)含著豐富的信

息量，具有簡明、直觀、形象的特點，命題形式靈活，難度不大，解題的關(guān)鍵是根據(jù)反應(yīng)特點，明確

反應(yīng)條件，認(rèn)真分析圖像充分挖掘蘊(yùn)含的信息，緊扣化學(xué)原理，找準(zhǔn)切入點解決問題。

??fg年高考可能這

2018年預(yù)計結(jié)合某個特定的工業(yè)生產(chǎn)過程，綜合考查化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡；從圖像中獲取有效信

息，解答與化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡有關(guān)的問題，如反應(yīng)速率、反應(yīng)轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率，提高轉(zhuǎn)化率的措施等:

從圖表或圖像中獲取信息，計算轉(zhuǎn)化率、平衡常數(shù)等。具體考點有：

（1）化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡的相關(guān)計算；

?：2）以圖像、表格的形式考查影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和化學(xué)平衡理論；

（3）外界條件對化學(xué)平衡的影響，以及對知識整合能力、分析和解決問題的能力；

（4）考查化學(xué)平衡常數(shù)，化學(xué)常數(shù)與溫度、反應(yīng)熱的關(guān)系；利用物質(zhì)的平衡濃度與溫度判斷化學(xué)平

衡常數(shù)的大小，及用濃度商的關(guān)系判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)。

15）用化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡理論在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用,同時考慮生產(chǎn)成本和經(jīng)濟(jì)效益等。

我們可以這樣1

這類試題一般與圖像結(jié)合在一起，在分析過程中，從反應(yīng)開始（正反應(yīng)是

審清題意

吸熱還是放熱、沐積是增大還是減?。?，然后相關(guān)影響因素、平衡建立等

一看面，看清橫、縱坐標(biāo)分別代表的量的意義；二看線，看準(zhǔn)線的變化趨

勢，看清是連續(xù)的還是跳躍的，是漸變還是突變，條件改變變化程度的大

觀察圖像?。蝗袋c，弄清曲線上點的含義，特別是起點、交點、拐點、極值點等。

當(dāng)出現(xiàn)三個變量時，先確定一個變量，然后討論另外兩個變量之間的關(guān)系。

聯(lián)想外界條件的變化對反應(yīng)速率及化學(xué)平衡的影響規(guī)律，并緊扣可逆反應(yīng)

聯(lián)想規(guī)律

的特征，將圖像與反應(yīng)方程式相結(jié)合，搞清相關(guān)關(guān)系。

抓住有關(guān)概念和有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、反應(yīng)規(guī)律及圖像的特點，通過對比分析,

做出判斷

做出正確的判斷。

總結(jié)婦下：

要清楚縱、橫坐標(biāo)的含義

要與化學(xué)原理相聯(lián)系

一看反應(yīng)速率是增大還是減小

二卦（正卜V（逆）的對大小

圖

三看化學(xué)平衡移動的方向識

原

究

合

圖像厥解看曲餞的起點整

題策略看曲線的變化趨勢一^

看曲戰(zhàn)的轉(zhuǎn)折點

看曲線的終點

在轉(zhuǎn)化率—時間曲線中，

先出現(xiàn)拐點的曲線先達(dá)到平衡,

反應(yīng)體系的溫度高或壓強(qiáng)大

1.2017年II月聯(lián)合國氣候大會在德國波恩開幕，C02的回收利用再一次提上了日程。

I利用CO2制取丙烯（C3H6）

⑴用CO2催化加氫可制取丙烯的原理為:3CO2（g）+9H2（g）C3H6（g）-6H20（g）AHo

已知熱化學(xué)方程式如下

①2c2氏(g)+902(g)=6co2(g)+6H2O(Z)AH,;

②2H2O(g)=2%(g)+5(g)AH；;

③H2O(g)==H2O(/)△%；

則制取丙烯反應(yīng)的4H=(用△Hi、△%、AH3表示)。

⑵以稀磷酸為電解質(zhì)溶液，以石墨為電極，利用太陽能電池將CO2轉(zhuǎn)化為丙烯的工作原理如下圖所

zK0

①電解池中的交換膜為：(填“陰"或"陽”)離子交換膜，通過交換的離子是(填離子

符號)。

②陰極的電極反應(yīng)為。

II.利用C02制取二甲醛(CH30cH3)

⑶將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醛的反應(yīng)原理為：2CCh(g)+6H2(g)CH30cH3(g)+3H2O(g)。

已知一定條件下，該反應(yīng)中CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、投料

匕n(出)/n(CO?)］的變化曲線如下左圖：

0,00%體電分?jǐn)?shù)

J——投科比

34(nGQ/nCCOpj

①在其他條件不變時，在右圖中畫出平衡時CH30cH3的體積分?jǐn)?shù)隨投料比n(H2)/n(CO2)交化的曲線

圖O

②某溫度下將2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中，反應(yīng)到達(dá)平衡時改變壓強(qiáng)

和溫度，平衡體系中CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)變化情況如下圖所示，關(guān)于溫度和壓強(qiáng)的關(guān)系判斷

正確的是

二a

學(xué)1a4

展3aS

的La3

*aW

1a2

Sa1S

ia

MXI

06

分

數(shù)

A.P4>P3>P2>P1B.T4>T3>T2>T|C.PI>P2>P3>P4D.TI>T2>T3>T4.

Ill利用C02制取甲醇(CHQH)

用C02催化加氫制取甲醇的反應(yīng)為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-bkJ-moL(b>0)0

TC時，將1molCO2和4m0IH2充入的密閉溶液中，測得氏的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中實線所示

⑷不能證明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是。

A.氣體的總壓強(qiáng)不變

B.CH30H(g)和HzO?的物質(zhì)的量之比不變

C.混合氣體的密度不再不變

D.單位時間內(nèi)斷裂3NA個H—H健同時形成2NA個C=O鍵

⑸僅改變某個反應(yīng)條件再進(jìn)行兩次實驗，測得H2的物質(zhì)的量隨時間變化如圖中虛線I、H所示。曲

線II對應(yīng)的實驗條件改變是0

BC增大壓強(qiáng)(或增大CO2的濃度)

【解析】1(1)①2c3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(/)△H1;@2H2O(g)=2H2(g)+02(g)AH2；@H2O(g)

IQ

==HO⑺Z\Ho由③x3-①x-②x可得，3C0(g)+9H(g)CH(g)+6H0(g)所以制

23——22362

取丙烯反應(yīng)的△!!=3AW3-1/2AW1-9/2AW2O

②以稀磷酸為電解質(zhì)溶液，以石墨為電極，利用太陽能電池將CO2轉(zhuǎn)化為丙烯.由圖中信息可知，

X為陰極、Y為陽極，陰極的電極反應(yīng)為3co2+18e-+18H+==C3H6+6比0,陽極的電極反應(yīng)為2H2O-

*-=4H++O2f,反應(yīng)過程中陰極要消耗氫離子，氫離子必須向陰極定向移動，所以交換膜為陽離子交換

膜。

①電解池中的交換膜為陽離子交換膜，通過交換的離子是HZ

②陰極的電極反應(yīng)為3cO2+18e-+18H+=C3H6+6H2O。

IL(3)將燃煤廢氣中的C02轉(zhuǎn)化為二甲醛的反應(yīng)原理為2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)0

由圖像可知，該反應(yīng)的二氧化碳的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而減小，所以該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

①由化學(xué)方程式可知，在其他條件不變時，投料比n(H2)/n(CO2)=3時，平衡時CH30cH3的體積分?jǐn)?shù)

最大，所以平衡時CH30cH3的體積分?jǐn)?shù)隨投料比n(H2)/n(CO。變化的曲線圖為

②某溫度下將2.0molCO2(g)和6.0molH2(g)充入容積為2L的密閉容器中。由題中信息及圖像可知，

溫度越低、壓強(qiáng)越大，則二甲醛的百分含量越高，所以T1>T2>T3>T4.、Pi>P2>P3>P4,所以關(guān)于溫度和

壓強(qiáng)的關(guān)系判斷正確的是CDo

III用C02催化加氫制取甲醇的反應(yīng)為CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

△H—bkJ-mol-1(b>0),該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

⑷A.該反應(yīng)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，所以當(dāng)氣體的總壓強(qiáng)不變，達(dá)到平衡狀態(tài)；B.從反應(yīng)開始

在反應(yīng)到達(dá)平衡之前，CH3OH(g)和H2O(g)的物質(zhì)的量之比一直不變，所以CH3OH(g)和比0(。的

物質(zhì)的量之比不變時，不一定是平衡狀態(tài)；C.混合氣體的密度一直不變，所以無法根據(jù)密度判斷平

衡狀態(tài)；D.單位時間內(nèi)斷裂3NA個H-H健同時形成2NA個C=0鍵，說明正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率

相等，達(dá)到平衡狀態(tài)?？傊?，不能證明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是BCo

⑸由曲線H可知，改變條件后，不僅化學(xué)反應(yīng)速率加快了，而且平衡也向正反應(yīng)方向移動了，所以

對應(yīng)的實驗條件改變是增大壓強(qiáng)(或增大C02的濃度)，不可能是升高溫度(因為正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。

點睛：本是考查了蓋斯定律、電解原理、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素、影響化學(xué)平衡的因素以及化學(xué)平衡狀

態(tài)判斷，難度較大。在書寫電極反應(yīng)式時，要根據(jù)電解原理及電解池所要完成的任務(wù)(即電解的總反

應(yīng))先分析較簡單電極的電極反應(yīng)，再寫出較復(fù)雜電極的電極反應(yīng)式，確定參加電極反應(yīng)的電解質(zhì)離

子，然后再確定離子交換膜的性質(zhì)。

2.CO2的大量排放不僅會造成溫室效應(yīng)還會引起海水中富含二氧化碳后酸度增加，可能會殺死一些海洋生

物，甚至?xí)芙獾舨糠趾４?，從而造成?zāi)難性的后果。所以二氧化碳的吸收和利用成為當(dāng)前研究的重

要課題。

(1)工業(yè)上以CO2與Hz為原料合成甲醇，再以甲醇為原料來合成甲醛。

已知：

C02(g)+3H2(g)WCH30H(g)+H2O(g)AHi2cH30H(g)wCH30cH3(g)

+H2O(g)AH2=-24.5kJ?mol7

1

2cO2(g)+6H2(g)0CH30cH3(g)+3H2O(g)△八二-122.5kJ^mol'

甲醇的電子式為;AHi=kJ-mol-'

12)某科研小組探究用活性炭處理汽車尾氣的可行性，在T/C體積為2L的恒溫密閉容器中進(jìn)行了實

驗，并根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制了如下圖像，其中X代表NO濃度變化，Y代表N2和CO2濃度變化：

①若15min,后升高到一定溫度，達(dá)到新平衡后容器中N2、C5、NO的濃度之比為1：1：3,到達(dá)到

新平衡時CO2的反應(yīng)速率與圖中a點相比較，速率(填“增大”、“減小”或“不變”),此時平

衡常數(shù)K與TJC相比(填“增大”、“減小”或“不變”)。②TJC時該反應(yīng)的平衡常數(shù)為

③如上圖所示，若15min后改變了一個條件，t時刻建立新的平衡，b點坐標(biāo)(0.6,t),c點坐標(biāo)

(0.3,0.則改變的條件可能是(填序號)。

a.擴(kuò)大容器體積b.升高溫度c.使用合適催化劑d.移走部分NO

(3)已知：H2c。3的電離常數(shù)Kai=4.4X10-7,Ka2=5Xl(TL25c時若用ILImol?L-的NaOH溶

液吸收CO2,當(dāng)溶液中c(C032-)：c(H2C03)=2200,此時該溶液的pH值為。

(4)以熔融K2c03為電解質(zhì)的甲醛燃料電池，具有能量轉(zhuǎn)化率高，儲電量大等特點，則該電池的負(fù)

極電極反應(yīng)式為。

H：C??：6??：H

2

【答案】H-49增大減小4ad10CH3OCH3-12e-+6CO3=8CO2+3H2O

H

【解析】(1)甲醇的結(jié)構(gòu)簡式為CHQH,電子式為H"；己知：①CO2(g)+3H2(g)wCH3OH(g)

+H2O(g)AH),②2cH30H(g)0CH30cH3(g)+H2O(g)△H=-24.5kJ?mo「，③3co2(g)+6H2(g)w

CH3OCH3(g)+3H2O(g)AH=-122.5kJ-mol-',根據(jù)蓋斯定律，③-②得3CO2(g)+6H2(g)-2CH3OH(g)

+2H2O(g)AH=-98kJ-mol貝UCO2(g)+3H2(g)wCH3OH(g)+H2O(g)Z\Hi=-49kJ?mol故答案為：

H：C??：6??：H

H;一49；

⑵①反應(yīng)的方程式為2N0-CG-N2+CO2,

起始(mol/L)200

反應(yīng)(mol/L)1.6..............................0.80.8

平衡(mol/L)0.4..............................0.80.8

平衡時N2、CO2、NO的濃度之比為I：1：2,升高到一定溫度，反應(yīng)速率增大，達(dá)到新平衡后容器

中N?、CO2、NO的濃度之比為1：I：3,則升高溫度，平衡逆向移動，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡常

數(shù)減小，故答案為：增大；減小；

AQxAQ

②根據(jù)上述分析，T/C時該反應(yīng)的平衡常數(shù)二UQ故答案為：4；

③根據(jù)圖示，若15min后改變了一個條件，I時刻建立新的平衡，b點坐標(biāo)(0.6,t),c點坐標(biāo)(0.3,I)。

X、Y的濃度均減小，均變成原來的三。a.擴(kuò)大容器體積，平衡不移動，但濃度減小，正確；b.升

4

高溫度，平衡一定移動，濃度變化幅度不可能相等，錯誤；c.使用合適催化劑，反應(yīng)速率加快，平

衡不移動，濃度不變，錯誤；d.移走部分NO,平衡不移動，相當(dāng)于擴(kuò)大容器體積，濃度減小，正確；

故選ad；

c(co2-)0(。葉一)c(”+

x

2323323

11+10

=Ka2XKaiX=5X1Q-?>X4.4XlO^X1=2200,解得c(H)=10

r(H+)d("+)r(H*)

mol/L,pH=10,故答案為：10；

(1)以熔融K2cCh為電解質(zhì)的甲醵燃料電池中甲型在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，電極反應(yīng)式為

22

CH3OCH3-12e-+6CO3-=8CO2+3H2O,故答案為：CH3OCH3-12e-+6CO3-=8CO2+3H2Oo

3.TiCh和TiCL均為重要的工業(yè)原料。已知：

1.TiCU(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g)AHp-175.4kJ?

H.2C(s)+6(g)2CO(g)AH：=-220.9kJ?mof1

請回答下列問題：

U)TiCLi(g)與CO(g)反應(yīng)生成TiO2(s)、C(s)和氯氣的熱化學(xué)方程式為。

升高溫度，對該反應(yīng)的影響為o

⑵若反應(yīng)II的逆反應(yīng)活化能表示為EkJ?mol',則E220.9(填或“二")。

(3)時，向10L恒容密閉容器中充入ImolTiCL和2moic)2，發(fā)生反應(yīng)I。5min達(dá)到平衡時測得

TiCh的物質(zhì)的量為0.2moU

①0~5min內(nèi)，用Ck表示的反應(yīng)速率v(CL)=。

②TiCLi的平衡轉(zhuǎn)化率a=o

③下列措施，既能加快逆反應(yīng)速率又能增大TiCL的平衡轉(zhuǎn)化率的是(填選項字母)。

A.縮小容器容積B.加入催化劑C.分離出部分TiChD.增大O2濃度

④時，向10L恒容密閉容器中充入3molTiCh和一定量O2的混合氣體，發(fā)生反應(yīng)I,兩種氣體

〃(77c〃)

的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與起始的物質(zhì)的量之比()的關(guān)系如圖所示:

〃(。2)

能表示TiCL平衡轉(zhuǎn)化率的曲線為(填“L”或“Lz”)；M點的坐標(biāo)為

1

【答案】TiCl4(g)+2CO(g)=TiO2(s)+2C12(g)+2C(s)AH=+45.5kJ-mol反應(yīng)速率加快，平衡正向移

11

動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大〉0.008mol?L?min20%DL2(h-)

7

1

【解析】(1)已知：I.TiCh(g)+02(g)^=^TiO2(s)+2Cl2(g)AHp-175.4kJ?mor

1

n.2C(s)+02(g)2C0(g)AH2=-220.9kJ?mol,用IT【,TiCU(g)+2CO(g)=TiO2(s)

+2Cl2(g)+2C(s)AH=-175.4kJ?mol'-(-220.9kJ-mol-')=+45.5kJ?moL；升高溫度，反應(yīng)速

率加快，平衡正向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大；(2)若反應(yīng)II的逆反應(yīng)活化能表示為EkJ-mol>,

1

正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，則E>220.9kJ-mol；(3)①0~5min內(nèi)，用Cb表示的反應(yīng)速率v(Cl2)

1

=2v(TiCl4)=2X0.2moI/(10LX5min)=0.008mol?L-?min-'；②TiCL的平衡轉(zhuǎn)化率

a=0.2mol/lmolX100%=20%；③A、縮小容器容積，反應(yīng)速率加快，平衡逆向移動，故A錯誤；

B.加入催化劑平衡不移動，故B錯浜；C.分離出部分TiOz速率變慢，故C錯誤；D.增大02濃度

既能加快逆反應(yīng)速率又能增大TiCL的平衡轉(zhuǎn)化率，故D正確：故選D。④隨TiCLi濃度的增加，

TiCk轉(zhuǎn)化率越來越小，能表示TiCL平衡轉(zhuǎn)化率的曲線為L2：M點表示n(TiC14)/n(O2)二方程式的計

量數(shù)比=1時，TiCL的轉(zhuǎn)化率與02的轉(zhuǎn)化率相同，即a=l；由時，向10L恒容密閉容器中充入

ImolTiCL和2moic)2，發(fā)生反應(yīng)I。5min達(dá)到平衡時測得TiCh的物質(zhì)的量為0.2moL平衡時四種

物質(zhì)的濃度分別為0.08mol?L-'TiCUs0.18mol?L-O2，0.04mol?「?2，平衡常數(shù)K=

Q042=1；t℃時，向10L恒容密閉容器中充入3molTiCk和3molCh的混合氣體時，

0.08x0.189

n(TiC14)/n(O2)二方程式的計量數(shù)比，M點兩物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等，令轉(zhuǎn)化左為x,則平衡時四種物質(zhì)的

濃度分別為：0.3(1-x)mol?L-'TiCh^0.3(l-x)mol?L-'O2,0.6xmol-LfCL,溫度不變，平

(O.6x)21

衡常數(shù)不變，———-r=-，解得x=l/7.

0.32(1-x)9

點睛：難點第(3)④要先從圖中讀出n(TiC14)/n(O2)=方程式的計量數(shù)比=1,M點兩物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等，

然后通過題干求t°C時的平衡常數(shù)，再過平衡常數(shù)求出兩物質(zhì)按計量數(shù)比投料時轉(zhuǎn)化率，計算時特別

注意TiO2(s)的狀態(tài)是固體。

4.CO、CO2是火力發(fā)電廠釋放出的主要尾氣，它們雖會對環(huán)境造成負(fù)面影響，但也是重要的化工原料，

其回收利用是環(huán)保領(lǐng)域研究的熱點課題。

(1)CO與C12在催化劑的作用下合成光氣(COC12)。某溫度下，向2L的密閉容器中投入一定量的

CO與CL，在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+Cb(g)—=C0C12(g)AH=akJ/mol。

反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表：

t/minn(CO)/moln(Ch)/mol

01.200.60

10.90

20.80

40.20

①反應(yīng)從開始到2min末這一段時間內(nèi)的平均速率v(COCb)=mol/(L?min)。

②在2mirT4min間，v(Ch)(Cb)逆(填或"二”)，該溫度下

K=0

③已知X、L可分別代表溫度或壓強(qiáng)，圖1表示L不同時，CO的轉(zhuǎn)化率隨X的變化關(guān)系。L代表的

物理量是;a0(填“>”、"V”或“二”)。

米

*

羊

窯

玄

/

。

。

圖】x

?2)在催化劑作用下NO和CO可轉(zhuǎn)化為無毒氣體:

2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)AH

①已知：N2(g)+O2(g)=2NO(g)AHi=+180.OkJ/mol

2C(S)+O2(g)=2CO(g)AH2=-221.OkJ/mol

2C(s)+2O2(g)=2CO2(g)AH3=-787.0kJ/mol

則AH=o

②研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學(xué)反應(yīng)速率。某同學(xué)設(shè)計了三組

實驗(實驗條件已經(jīng)填在下面的實驗設(shè)計表中)。實驗的設(shè)計目的是o

實驗編T(℃)NO初始濃度(mol?LCO初始濃度(mol?L催化劑的比表面積(m2?g

號))()1)

I2801.20X10-35.80X10-382

II2801.20X1035.80X103124

III3501.20X10-35.80X10-3124

13)在強(qiáng)酸性的電解質(zhì)水溶液中，惰性材料作電極，電解CO2可得到多種燃料，其原理如圖2所示。

①b為電源的(填“正”或“負(fù)”)極，電解時，生成丙烯的電極反應(yīng)式是

彳十女校哀

92

②侯氏制堿法中可利用CO2、NH3、NaCl等為原料先制得NaHCCh，進(jìn)而生產(chǎn)出純堿。已知H2c。3

11

的0=4.3X10-7mol?L】、Ka2=5.6XIO-mol-L',NaHCCh溶液中各離子濃度由大到小的順序為

【答案】0.1:5壓強(qiáng)<AH-746kJ-mol1探究溫度和催化劑比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響正

3co2+18H++18e=C3H6+6H20c(Na+)>c(HCO)>C5(OH)>c(H4)>c(CO2-)3

【解析】(1)①由表中數(shù)據(jù)，可知0?2min內(nèi)△n(CO)=l.2mo卜0.8mol=0.4mol,由方程式可知△c(COCL)

OAmol

=Ac(CO)=0.4mol,則v(COC12)=2L=0.lmol/(L-min),故答案為：0.I；

2min

②4min內(nèi)，反應(yīng)的氯氣為0.6mol-0.2moi=0.4mol,由方程式可知參加反應(yīng)的CO為0.4mol,故4min

時CO為1.2mol-0.4moi=0.8mol,與2min時CO的物質(zhì)的量相等，貝ij2min、4min處于平衡狀態(tài)，在

2min?4min間，v(Cb)正=v(Ck)逆，由方程式可知，平衡時生成COCk為0.4mol,該溫度下平衡

常

0.4

數(shù)K-0(COC〃)=__7",-5>故答案為：=；5：

c(CO)xc(C/2)Q18x012

22

③圖中隨X增大時，CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動，則X為溫度，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，a

<0,正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，隨著增大壓強(qiáng)平衡正向移動，CO轉(zhuǎn)化率增大，故L為壓強(qiáng)，

且L]VL2，故答案為：壓強(qiáng)；V;

(2)①已知：i.N2(g)+O2(g)=2N0(g)AHi=+180.OkJ/mol,ii.2C(s)+O2(g)=2CO(g)AH2=

-221.0kJ/moLiii.2C(s)+2O>(g)=2CO2(g)△H3=-787.0kJ/moI,根據(jù)蓋斯定律，將iii-i-iiW

2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)(-787.0kJ/mol)-(+180.OkJ/mol)-(-221.0kJ/mol)=-

746kJ?mol1,故答案為:-746kJ?mol1；

②利用控制變量法分析解答，I、H研窕的是催化劑的比表面積對速率的影響，n、in的催化劑比表

面積相同，研究的是溫度對速率的影響,I、in催化劑的比表面積不同，溫度不同，研究溫度、催化