2023屆高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)非選擇題突破題型(三)　化學(xué)反應(yīng)原理綜合題

題型(三)化學(xué)反應(yīng)原理綜合題命題視角一化學(xué)平衡圖像化學(xué)平衡圖像的認(rèn)知模型a400～700℃之間，隨溫度的升高，平衡逆向移動(dòng)，氨氣的轉(zhuǎn)化率逐漸減??；700～900℃，催化劑失活，反應(yīng)速率急劇下降，導(dǎo)致氨氣的轉(zhuǎn)化率迅速減小解析

(2)圖解過(guò)程：解答化學(xué)平衡圖像題的思維模型1.(2022·湖南六校聯(lián)考)甲烷轉(zhuǎn)化為合成氣主要是在催化劑的作用下發(fā)生如下反應(yīng)：c反應(yīng)Ⅰ氣體體積增加，反應(yīng)Ⅱ氣體體積不變，其他條件一定，恒壓充惰性氣體相當(dāng)于減壓，反應(yīng)Ⅰ平衡右移，CO的平衡百分含量增大(答案合理即可)解析

隨著溫度升高，反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng)，二氧化碳的選擇性降低，故c為表示CO2選擇性的曲線。(1)曲線b代表________(填化學(xué)式)。(2)A點(diǎn)時(shí)，H2O的產(chǎn)率為_(kāi)_______(用c、c0表示，化為最簡(jiǎn)整數(shù)比)。命題視角二原因解釋類簡(jiǎn)答題的規(guī)范答題(一)溫度、壓強(qiáng)對(duì)平衡影響類簡(jiǎn)答題[解題模板](1)圖中壓強(qiáng)(p1、p2、p3)的大小順序?yàn)開(kāi)_______，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)該反應(yīng)平衡常數(shù)大小：K(T1)________(填“＞”“＜”或“＝”)K(T2)，理由是_____________________________________________________________。答案(1)p1＜p2＜p3該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，其他條件不變時(shí)，減小壓強(qiáng)使平衡正向移動(dòng)，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大，由圖像上看，相同溫度，p1條件下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最大，p3條件下，H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最小(2)＜該反應(yīng)正向是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大解析

敘述特點(diǎn)該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)說(shuō)條件變化其他條件不變時(shí)，減小壓強(qiáng)定移動(dòng)方向使平衡正向移動(dòng)得結(jié)論H2S的平衡轉(zhuǎn)化率增大，由圖像上看，相同溫度，p1條件下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最大，p3條件下H2S的平衡轉(zhuǎn)化率最小a正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡常數(shù)增大，負(fù)對(duì)數(shù)減小，曲線a滿足解析

敘特點(diǎn)該反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)變條件其他條件不變時(shí)，升高溫度定方向平衡正向移動(dòng)得結(jié)論平衡常數(shù)K增大，－lgK減小，與曲線a表示的一致4.(2022·全國(guó)乙卷)在1373K、100kPa反應(yīng)條件下，對(duì)于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S－Ar混合氣，H2S熱分解反應(yīng)：2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)

ΔH＝＋170kJ·mol－1，反應(yīng)過(guò)程中H2S轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間的變化如圖所示。n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡轉(zhuǎn)化率________(填“越高”、“越低”或“不變”)，理由是______________________________________________________________________________________________________________。答案越高n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，平衡向正反應(yīng)方向進(jìn)行，H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高解析

由于正反應(yīng)是體積增大的可逆反應(yīng)，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分壓越小，相當(dāng)于降低壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此H2S平衡轉(zhuǎn)化率越高。(二)化學(xué)平衡中的轉(zhuǎn)化率變化的判斷化學(xué)平衡移動(dòng)與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系其他情況下，一般來(lái)說(shuō)，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率增大。轉(zhuǎn)化率問(wèn)題首先看是否是平衡轉(zhuǎn)化率，若為非平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)化率，則側(cè)重分析溫度、壓強(qiáng)、濃度對(duì)反應(yīng)快慢、催化劑對(duì)反應(yīng)快慢及選擇性(主副反應(yīng))的影響；若為平衡轉(zhuǎn)化率，則側(cè)重分析溫度、壓強(qiáng)、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，有時(shí)也涉及溫度對(duì)催化活性的影響。正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率降低5.乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：ΔH＝＋124kJ·mol－1工業(yè)上，通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9)，控制反應(yīng)溫度600℃，并保持體系總壓為常壓的條件下進(jìn)行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下，乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))變化如圖：(1)摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率，解釋說(shuō)明該事實(shí)：_____________________________________________________________。(2)控制反應(yīng)溫度為600℃的理由是______________________________________________________________________________________________。答案(1)正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加，壓強(qiáng)不變，加入水蒸氣相當(dāng)于起減壓的效果(2)600℃，乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過(guò)低，反應(yīng)速率慢，轉(zhuǎn)化率低；溫度過(guò)高，苯乙烯的選擇性下降；高溫還可能使催化劑失活，且能耗大(1)T2

℃時(shí)使用催化劑Ⅰ，能否使CO2轉(zhuǎn)化率高于a%？________(填“能”或“不能”)，如果能請(qǐng)寫(xiě)出提高CO2轉(zhuǎn)化率的具體措施；如果不能，請(qǐng)說(shuō)明理由，_____________________________________________________________。(2)催化劑Ⅱ條件下，當(dāng)溫度低于T5

℃時(shí)，CO2轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而升高的原因可能是_____________________________________________________________。答案(1)能延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間或提高H2與CO2投料比或及時(shí)分離出反應(yīng)產(chǎn)物(2)反應(yīng)未達(dá)到平衡，溫度越高，反應(yīng)速率越快，相同時(shí)間內(nèi)消耗的CO2越多解析

(1)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，CO2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，若a%為CO2的平衡轉(zhuǎn)化率，根據(jù)催化劑不改變物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率知，使用催化劑Ⅱ時(shí)，α(CO2)應(yīng)始終小于a%，與圖像不符，故T2

℃使用催化劑Ⅰ時(shí)，反應(yīng)未達(dá)平衡，則延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間或提高H2與CO2的投料比或及時(shí)分離出反應(yīng)產(chǎn)物，都能使CO2轉(zhuǎn)化率高于a%。在一定條件下，CH4與S2反應(yīng)中CH4的平衡轉(zhuǎn)化率、S8分解產(chǎn)生S2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化曲線如圖所示。據(jù)圖分析，生成CS2的反應(yīng)為_(kāi)_______(填“放熱”或“吸熱”)反應(yīng)。工業(yè)上通常采用在600～650℃的條件下進(jìn)行此反應(yīng)，不采用低于600℃的原因是___________________________________________。答案放熱600℃時(shí)甲烷平衡轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%，低于600℃時(shí)，S2濃度明顯偏小，且反應(yīng)速率慢解析據(jù)圖分析，CH4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而降低，說(shuō)明生成CS2的反應(yīng)為放熱反應(yīng)；600℃時(shí)CH4平衡轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%，低于600℃時(shí)，S2濃度明顯偏小，且反應(yīng)速率慢，因此，工業(yè)上通常采用在600～650℃的條件下進(jìn)行此反應(yīng)。命題視角三化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)的計(jì)算與應(yīng)用1.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)及應(yīng)用(1)速率常數(shù)含義反應(yīng)速率常數(shù)(k)是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1mol·L－1時(shí)的反應(yīng)速率。在相同的濃度條件下，可用反應(yīng)速率常數(shù)大小來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。(2)速率常數(shù)的影響因素反應(yīng)速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應(yīng)，溫度不同，反應(yīng)速率常數(shù)將有不同的值，一般溫度越高，反應(yīng)速率常數(shù)越大。2.K與k正、k逆的一般定量關(guān)系9.三氯氫硅(SiHCl3)是制備硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列問(wèn)題：對(duì)于反應(yīng)2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)

ΔH＝＋48kJ·mol－1，采用大孔弱堿性陰離子交換樹(shù)脂催化劑，在323K和343K時(shí)SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖所示。答案大于1.3答案①減?、?.8命題視角四壓強(qiáng)平衡常數(shù)與多平衡體系中K的計(jì)算(一)壓強(qiáng)平衡常數(shù)1.Kp的含義及計(jì)算技巧(1)Kp的含義在化學(xué)平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。2.Kp計(jì)算的兩種模板根據(jù)圖中點(diǎn)A(440K，0.39)，計(jì)算該溫度時(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________(MPa)－3(列出計(jì)算式，以分壓表示，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。計(jì)算Kp的思維流程①由圖可知：壓強(qiáng)p1________p2(選填“＞”“＜”或“＝”)，理由是_____________________________________________________________。②Y點(diǎn)：v(正)________v(逆)(選填“＞”“＜”或“＝”)；已知?dú)怏w分壓(p分)＝氣體總壓(p總)×氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。用平衡分壓代替平衡濃度可以得到平衡常數(shù)Kp，已知p2＝aPa，求X點(diǎn)對(duì)應(yīng)溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________。12.CO2和H2在催化劑作用下可發(fā)生以下兩個(gè)反應(yīng)：(二)多平衡體系中平衡常數(shù)的計(jì)算[典例6]

探究CH3OH合成反應(yīng)化學(xué)平衡的影響因素，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率。以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的主要反應(yīng)如下：一定條件下，向體積為VL的恒容密閉容器中通入1molCO2和3molH2發(fā)生上述反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，容器中CH3OH(g)為amol，CO為bmol，此時(shí)H2O(g)的濃度為_(kāi)_______mol·L－1(用含a、b、V的代數(shù)式表示，下同)，反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)為_(kāi)_______。利用原子守恒法計(jì)算平衡常數(shù)K的思維流程13.在1L真空密閉容器中加入amolPH4I固體，t

℃時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：14.(2022·湖南卷)在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g)，起始?jí)簭?qiáng)為0.2MPa時(shí)，發(fā)生下列反應(yīng)生成水煤氣：答案0.02MPa實(shí)驗(yàn)過(guò)程中測(cè)得容器內(nèi)有機(jī)物濃度隨時(shí)間的變化關(guān)系如下圖所示，十氫萘的平衡轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_______，十氫萘催化脫氫得萘的平衡常數(shù)K＝________(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。答案50%

8.8×104回答問(wèn)題：(1)已知：電解液態(tài)水制備1molO2(g)，電解反應(yīng)的ΔH＝＋572kJ·mol－1。由此計(jì)算H2(g)的燃燒熱(焓)ΔH＝________kJ·mol－1。－286①若反應(yīng)為基元反應(yīng)，且反應(yīng)的ΔH與活化能(Ea)的關(guān)系為|ΔH|>Ea。補(bǔ)充完成該反應(yīng)過(guò)程的能量變化示意圖(圖2)。②某研究小組模擬該反應(yīng)，溫度t下，向容積為10L的抽空的密閉容器中通入0.1molCO2和0.4molH2，反應(yīng)平衡后測(cè)得容器中n(CH4)＝0.05mol。則CO2的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_____________，反應(yīng)溫度t約為_(kāi)________________________________________℃。50%或0.5660.2(或660.1或660.3，其他答案酌情給分)催化劑t＝350℃t＝400℃c(CH3OH)c(CH4)c(CH3OH)c(CH4)催化劑Ⅰ10.812722345.242780催化劑Ⅱ9.2107753438932在選擇使用催化劑Ⅰ和350℃條件下反應(yīng)，0～2min生成CH3OH的平均反應(yīng)速率為_(kāi)_______μmol·L－1·min－1；若某空間站的生命保障系統(tǒng)實(shí)際選擇使用催化劑Ⅱ和400℃的反應(yīng)條件，原因是______________________________________________________________________________________________。5.4相同催化劑，400℃的反應(yīng)速率更快，相同溫度，催化劑Ⅱ副產(chǎn)物濃度低2.(2022·汕頭一模)綠色能源是未來(lái)能源發(fā)展的重要方向，氫能是重要的綠色能源。(1)氫氣是一種環(huán)保的氣體，不會(huì)污染大氣且熱值高。相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能表示如下：化學(xué)鍵O===OH—HO—H鍵能E/(kJ·mol－1)abc則氫氣燃燒熱的ΔH＝______________________________________kJ/mol(用含a、b、c代數(shù)式表示)。400.074或7.4×10－2增加n(H2O)、減小進(jìn)氣比[n(CO)∶n(H2O)]、分離出CO2或H2③由T1

℃時(shí)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的關(guān)系可用如圖表示。當(dāng)升高到某一溫度時(shí)，反應(yīng)重新達(dá)到平衡，相應(yīng)的點(diǎn)分別為_(kāi)_______。(填字母)E、B減小Kp減小對(duì)v的降低大于k增大對(duì)v的提高回答下列問(wèn)題：(1)合成氨反應(yīng)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(yīng)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400～500℃。針對(duì)反應(yīng)速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國(guó)科學(xué)家提出了兩種解決方案。能高低(3)方案二：M－LiH復(fù)合催化劑。a－1a2.(2022·梅州一模)神舟十三號(hào)載人飛船把3名航天員送入中國(guó)空間站。空間站一種處理CO2的重要方法是對(duì)CO2進(jìn)行收集和再生處理，重新生成可供人體呼吸的氧氣。其技術(shù)路線可分為以下三步：(1)固態(tài)胺吸收與濃縮CO2在水蒸氣存在下固態(tài)胺吸收CO2反應(yīng)生成酸式碳酸鹽(該反應(yīng)是放熱反應(yīng))，再解吸出CO2的簡(jiǎn)單方法是___________________________________________。加熱－205kJ·mol－1適當(dāng)降低溫度(或適當(dāng)增大壓強(qiáng))③科學(xué)家研究在催化劑表面上CO2與H2的反應(yīng)，前三步歷程如圖1所示，吸附在催化劑表面上的物種用“·”標(biāo)注，Ts表示過(guò)渡態(tài)。下列說(shuō)法中一定正確的是________。A.第一步歷程中只發(fā)生了非極性共價(jià)鍵的斷裂B.該轉(zhuǎn)化反應(yīng)的速率取決于Ts1的能壘C.·HOCO轉(zhuǎn)化為·CO和·OH的反應(yīng)ΔH<0D.催化劑參與化學(xué)反應(yīng)，能降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率BCbⅡ6253.(2022·滄州二模)由于油價(jià)飆升、能源多樣化和能源供應(yīng)安全需求，以及全球環(huán)境問(wèn)題，使天然氣成為一種全球性的能源，也使氫氣被視為未來(lái)的能源媒介。國(guó)際上最為有效的制氫工藝是甲烷水蒸氣重整反應(yīng)，涉及的主要反應(yīng)如下：－41kJ/molb(2)不同壓強(qiáng)下，將甲烷和水蒸氣按照物質(zhì)的量之比為1∶3的比例投料，測(cè)得平衡狀態(tài)下某物質(zhì)隨溫度的變化如圖乙所示。圖