專題14化學(xué)反應(yīng)原理-原卷版

專題14化學(xué)反應(yīng)原理【核心考點梳理】考點一、反應(yīng)熱與化學(xué)平衡的綜合以能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)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(xué)方程式的書寫、應(yīng)用蓋斯定律計算ΔH。(2)化學(xué)反應(yīng)速率的計算與比較，外因(濃度、壓強、溫度、催化劑)對化學(xué)反應(yīng)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(xué)平衡狀態(tài)的判斷，用化學(xué)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(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡與溫度、壓強、濃度的關(guān)系。1．熱化學(xué)方程式的書寫及反應(yīng)熱計算技巧首先根據(jù)要求書寫目標熱化學(xué)方程式的反應(yīng)物、產(chǎn)物并配平，其次在反應(yīng)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(xué)方程式與已有的熱化學(xué)方程式比對(主要是反應(yīng)物和生成物的位置、化學(xué)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(xué)方程式的反應(yīng)熱ΔH，空一格寫在熱化學(xué)方程式右邊即可。2．分析反應(yīng)速率和化學(xué)平衡問題的注意點(1)熟練“三段式”，準確計算反應(yīng)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(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，用平衡濃度求平衡常數(shù)。(2)化學(xué)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(yīng)，溫度變化對正、逆反應(yīng)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(yīng)影響較大，對放熱反應(yīng)影響較?。虎诮禍貙ξ鼰岱磻?yīng)影響較小，對放熱反應(yīng)影響較大。3．分析圖表時應(yīng)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(yīng)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(xué)與化學(xué)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(shè)計為溶液中進行的可逆反應(yīng)。試題主要考查電化學(xué)、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(yīng)的相關(guān)知識。2．解題指導(dǎo)(1)瀏覽全題根據(jù)題目提供的信息，結(jié)合相關(guān)基礎(chǔ)知識，先對簡單問題進行解答。(2)對于氧化還原反應(yīng)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(xué)反應(yīng)速率的影響因素的實驗探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的探究實驗中，控制變量是關(guān)鍵。(4)化學(xué)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(yīng)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(xué)計量數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度化學(xué)計量數(shù)次冪的乘積的比值)進行計算。(5)對于電化學(xué)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(yīng)式，最后按電極反應(yīng)式進行相關(guān)計算。電化學(xué)中的電極反應(yīng)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(yīng)物和介質(zhì)確定產(chǎn)物進而寫出電極反應(yīng)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(xué)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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)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(yīng)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(yīng)速率最大值對應(yīng)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(xué)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(shè)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(yīng)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(xué)技術(shù)的一項重大突破，目前已有三位科學(xué)家因其獲得諾貝爾獎，其反應(yīng)為：回答下列問題：（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。針對反應(yīng)速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國科學(xué)家提出了兩種解決方案。（3）方案二：復(fù)合催化劑。下列說法正確的是___________。a．時，復(fù)合催化劑比單一催化劑效率更高b．同溫同壓下，復(fù)合催化劑有利于提高氨的平衡產(chǎn)率c．溫度越高，復(fù)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(yīng)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(yīng)：Ⅰ.主反應(yīng)：(g)+3H2(g)?(g)?H1<0Ⅱ.副反應(yīng)：(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(yīng)Ⅰ在管式反應(yīng)器中進行，實際投料往往在的基礎(chǔ)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(yīng)，機理如圖。當中混有微量或等雜質(zhì)時，會導(dǎo)致反應(yīng)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(yīng)器中，按照投料，發(fā)生Ⅰ、Ⅱ反應(yīng)，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(yīng)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))?！军c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(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)：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(yīng)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(xué)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(yīng)式為：。2．（2023春·遼寧大連·高三遼師大附中?？茧A段練習(xí)）Ⅰ．汽車尾氣的處理：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)?H=—620.4kJ/mol，該反應(yīng)的反應(yīng)歷程及反應(yīng)物和生成物的相對能量如下圖所示：(1)反應(yīng)(填“①”“②”或“③”)是該反應(yīng)的決速步驟。(2)反應(yīng)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(yīng)：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(yīng)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(yīng)速率n點NO的正反應(yīng)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(yīng)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(xué)活性物質(zhì)，由TiO2通過氮摻雜反應(yīng)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(xué)?？寄M預(yù)測）以甲醇為原料制取高純主要發(fā)生以下兩個反應(yīng)：主反應(yīng)：副反應(yīng)：(1)甲醇在催化劑作用下裂解可得到和CO，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。(2)既能加快主反應(yīng)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(yīng)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(yīng)，用含和的代數(shù)式表示)(5)主反應(yīng)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(yīng)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(yīng)式為。4．（2023·遼寧沈陽·沈陽二中?？寄M預(yù)測）近年，甲醇的制取與應(yīng)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(yīng)體系中，發(fā)生的主要反應(yīng)如下：I．II．回答下列問題：(1)表中數(shù)據(jù)是該反應(yīng)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(yīng)I的熱力學(xué)趨勢較小，原因是。(2)下列能說明反應(yīng)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(yīng)I、II，已知反應(yīng)II的反應(yīng)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(yīng)達到平衡狀態(tài)，這時和的體積分數(shù)相同，若反應(yīng)II的，平衡時反應(yīng)II的；②Arrhenius經(jīng)驗公式為，其中為活化能，T為熱力學(xué)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(yīng)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(xué)校校考模擬預(yù)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(yīng)為：①298K時，已知相關(guān)物質(zhì)的相對能量如圖，則該反應(yīng)的。②能判斷該程反應(yīng)已達化學(xué)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(yīng)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(yīng)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(yīng)，由于該反應(yīng)存在副反應(yīng)，反應(yīng)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