大題突破四　化學(xué)反應(yīng)原理綜合

大題突破四化學(xué)反應(yīng)原理綜合重溫經(jīng)典明確考向NO.1題型1反應(yīng)熱與化學(xué)平衡的綜合1.(2022·山東卷,20)利用γ-丁內(nèi)酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD),反應(yīng)過程中伴有生成四氫呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反應(yīng),涉及反應(yīng)如下:已知:①反應(yīng)Ⅰ為快速平衡,可認(rèn)為不受慢反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的影響;②因反應(yīng)Ⅰ在高壓H2氛圍下進(jìn)行,故H2壓強(qiáng)近似等于總壓?；卮鹣铝袉栴}:(1)以5.0×10-3molBL或BD為初始原料,在493K、3.0×103kPa的高壓H2氛圍下,分別在恒壓容器中進(jìn)行反應(yīng)。達(dá)平衡時(shí),以BL為原料,體系向環(huán)境放熱XkJ;以BD為原料,體系從環(huán)境吸熱YkJ。忽略副反應(yīng)熱效應(yīng),反應(yīng)Ⅰ焓變?chǔ)(493K,3.0×103kPa)=

kJ·mol-1。-200(X+Y)解析:(1)依題意,結(jié)合已知信息,可推出在同溫同壓下,以同物質(zhì)的量的BL或BD為初始原料,達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài)相同,兩個(gè)平衡完全等效。則以5.0×10-3molBL為原料,達(dá)到平衡時(shí)放出XkJ熱量,以同物質(zhì)的量的BD為原料,達(dá)到平衡時(shí)吸收YkJ熱量,兩者能量差值為(X+Y)kJ,則原料物質(zhì)的量為1mol時(shí)兩者能量差值為200(X+Y)kJ,反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),因此焓變?chǔ)=-200(X+Y)kJ·mol-1。a或c8.3×10-80.0839%c由于b和c代表的溫度相同,而壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響可忽略,壓強(qiáng)增大,反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ均是逆向移2.(2021·山東卷,20)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用下,可通過甲醇與烯烴的液相反應(yīng)制得,體系中同時(shí)存在如圖反應(yīng):回答下列問題:2-甲基-2-丁烯A.<-1 B.-1～0 C.0～1 D.>1D(2)為研究上述反應(yīng)體系的平衡關(guān)系,向某反應(yīng)容器中加入1.0molTAME,控制溫度為353K,測(cè)得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為α。已知反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3=9.0,則平衡體系中B的物質(zhì)的量為

mol,反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx1=

。同溫同壓下,再向該容器中注入惰性溶劑四氫呋喃稀釋,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡將

(填“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”),平衡時(shí),A與CH3OH物質(zhì)的量濃度之比c(A)∶c(CH3OH)=

。

0.9α逆向移動(dòng)1∶10同溫同壓下,再向該容器中注入惰性溶劑四氫呋喃稀釋,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡將向著分子數(shù)增大的方向移動(dòng),即逆向移動(dòng)。平衡時(shí),TAME的轉(zhuǎn)化率變大,但是平衡常數(shù)不變,A與CH3OH物質(zhì)的量濃度之比不變,c(A)∶c(CH3OH)=0.1α∶α=1∶10。(3)為研究反應(yīng)體系的動(dòng)力學(xué)行為,向盛有四氫呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH?？刂茰囟葹?53K,A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的變化如圖所示。代表B的變化曲線為

(填“X”或“Y”);t=100s時(shí),反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)速率v正

逆反應(yīng)速率v逆(填“>”“<”或“=”)。

X<

題型2溶液、電化學(xué)與化學(xué)平衡的綜合1.(2022·廣東卷,19)鉻及其化合物在催化、金屬防腐等方面具有重要應(yīng)用。(1)催化劑Cr2O3可由(NH4)2Cr2O7加熱分解制備,反應(yīng)同時(shí)生成無污染氣體。N2↑4H2O(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)③Cr2O3可用于NH3的催化氧化。設(shè)計(jì)從NH3出發(fā)經(jīng)過3步反應(yīng)制備HNO3的路線

(用“→”表示含氮物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化);其中一個(gè)有顏色變化的反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。(2)K2Cr2O7溶液中存在多個(gè)平衡。本題條件下僅需考慮如下平衡:①下列有關(guān)K2Cr2O7溶液的說法正確的有

。

BD6.0×10-4mol·L-1③在稀溶液中,一種物質(zhì)對(duì)光的吸收程度(A)與其所吸收光的波長(zhǎng)(λ)有關(guān);在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi),最大A對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)(λmax)取決于物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征;濃度越高,A越大?；旌先芤涸谀骋徊ㄩL(zhǎng)的A是各組分吸收程度之和。為研究pH對(duì)反應(yīng)(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影響,配制濃度相同、pH不同的K2Cr2O7稀溶液,測(cè)得其A隨λ的變化曲線如圖。λ3增大2.(2022·湖南卷,16)2021年我國制氫量位居世界第一,煤的氣化是一種重要的制氫途徑?；卮鹣铝袉栴}:(1)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:①下列說法正確的是

;

BD解析:(1)①在恒溫、恒容條件下,平衡時(shí)向容器中充入惰性氣體不能改變反應(yīng)混合物各組分的濃度,因此反應(yīng)Ⅰ的平衡不移動(dòng),A不正確;在反應(yīng)中,氣體的質(zhì)量增加,而容器的體積不變,因此氣體的密度在反應(yīng)過程中不斷增大,當(dāng)混合氣體的密度保持不變時(shí),說明反應(yīng)體系已達(dá)到平衡,B正確;②反應(yīng)平衡時(shí),H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,CO的物質(zhì)的量為0.1mol。此時(shí),整個(gè)體系

(填“吸收”或“放出”)熱量

kJ,反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kp=

(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

吸收31.20.02MPa解析:②反應(yīng)平衡時(shí),H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,則水的物質(zhì)的量的變化量為0.5mol,水的平衡物質(zhì)的量也是0.5mol,由于CO的物質(zhì)的量為0.1mol,則根據(jù)O原子守恒可知,CO2的物質(zhì)的量為0.2mol,根據(jù)相關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式可知,生成0.3molCO過程中要吸收熱量39.42kJ,生成0.2molCO2要放出熱量8.22kJ,此時(shí),整個(gè)體系吸收熱量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ;由H原子守恒可知,平衡時(shí)H2的物質(zhì)的量為0.5mol,CO的物質(zhì)的量為0.1mol,(2)一種脫除和利用水煤氣中CO2方法的示意圖如下:10②再生塔中產(chǎn)生CO2的離子方程式為

;③利用電化學(xué)原理,將CO2電催化還原為C2H4,陰極反應(yīng)式為

。通過以化工生產(chǎn)中的實(shí)際工業(yè)反應(yīng)為素材,從不同角度進(jìn)行設(shè)問完成對(duì)ΔH的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率與平衡概念的理解及計(jì)算、電化學(xué)裝置的分析等必備知識(shí)的考查。試題的信息通常會(huì)以各種各樣的圖像作為呈現(xiàn)形式,試題形式的多樣性有助于完成對(duì)考生的“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”多個(gè)維度的化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的考查。從山東卷近些年考情看,反應(yīng)原理綜合題難度逐年遞增,知識(shí)點(diǎn)的考查基本就是熱化學(xué)、反應(yīng)速率、平衡理論相結(jié)合?；静慌c電化學(xué)、溶液部分內(nèi)容融合。但考慮到山東卷近些年的變化比較大,所以反應(yīng)原理與其他模塊融合的題型也應(yīng)該適當(dāng)關(guān)注?；麨榱阒瘘c(diǎn)擊破NO.2命題熱點(diǎn)1反應(yīng)熱的計(jì)算及蓋斯定律的應(yīng)用1.掌握反應(yīng)熱計(jì)算的三種方法2.蓋斯定律的應(yīng)用(1)蓋斯定律既可以計(jì)算出目標(biāo)反應(yīng)的ΔH,也可以得出目標(biāo)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式。(2)應(yīng)用步驟。①調(diào)方向:根據(jù)目標(biāo)熱化學(xué)方程式反應(yīng)物、生成物的位置,調(diào)整已知熱化學(xué)方程式的反應(yīng)方向;ΔH的“+”“-”隨之改變,但數(shù)值不變。②調(diào)化學(xué)計(jì)量數(shù):調(diào)整已知熱化學(xué)方程式,使目標(biāo)熱化學(xué)方程式中不存在的物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)調(diào)整為相等,ΔH隨之進(jìn)行調(diào)整,與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。③相加:把調(diào)整好的熱化學(xué)方程式相加就得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式,必要時(shí)可約簡(jiǎn)化學(xué)計(jì)量數(shù),同時(shí)也得到相應(yīng)熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱ΔH。3.熱化學(xué)方程式的書寫(1)寫出配平的化學(xué)方程式。(2)用s、l、g、aq標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)。(4)在化學(xué)方程式后寫出ΔH,并根據(jù)信息注明ΔH的“+”或“-”。(5)根據(jù)化學(xué)計(jì)量數(shù)計(jì)算寫出ΔH的值。注意:對(duì)互為同素異形體的物質(zhì)(如金剛石和石墨等)除了要注明聚集狀態(tài)之外,還要注明物質(zhì)的名稱。1.(2023·山東青島模擬節(jié)選)丙烯廣泛用于生產(chǎn)多種重要有機(jī)化工原料,生成合成樹脂、合成橡膠及多種精細(xì)化學(xué)品等。制備丙烯的相關(guān)反應(yīng)有回答下列問題:-23.8若ΔE1=66.5kJ·mol-1,則ΔE2=

kJ·mol-1。

241.0解析:ΔH=-87.0kJ·mol-1,即圖中最終階段相對(duì)初始階段的能量變化是-87.0kJ·mol-1,那么由TS3到最終階段,有ΔH=ΔE1+87.5kJ·mol-1-ΔE2,則ΔE2=ΔE1+87.5kJ·mol-1-ΔH=66.5kJ·mol-1+87.5kJ·mol-1-(-87.0kJ·mol-1)=241.0kJ·mol-1。3.(2023·山東聊城高三?？茧A段練節(jié)選)聚丙烯塑料是制造口罩的主要材料,丙烯是合成聚丙烯的原料?？茖W(xué)家開發(fā)出自柱式納米片(ZnOx-Si穩(wěn)定的高分散Pt)催化劑,用于高效催化丙烷脫氫。已知:幾種共價(jià)鍵的鍵能數(shù)據(jù)如下表。267解析:反應(yīng)熱等于斷裂的化學(xué)鍵總鍵能與形成的化學(xué)鍵總鍵能之差,[2b+413×8-(a+b+413×6+436)]kJ·mol-1=123kJ·mol-1,π鍵鍵能=(a-b)kJ·mol-1=267kJ·mol-1。命題熱點(diǎn)2化學(xué)平衡狀態(tài)及移動(dòng)方向的判斷1.化學(xué)平衡的判斷(1)等——“逆向相等”。①同一物質(zhì)(兩種表述):v正=v逆、斷鍵數(shù)=成鍵數(shù)。(2)定——“變量不變”。如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的(即變量),當(dāng)其“不變”時(shí)反應(yīng)就達(dá)到平衡狀態(tài),即“變量”不變→平衡狀態(tài)。①平衡體系中各物質(zhì)的m、n、c和n%等保持不變。②一定條件下的氣體密度、總壓強(qiáng)、氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變等。③有色體系的顏色保持不變。(3)判——依據(jù)Q與K關(guān)系判斷。若Q=K,反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。2.平衡移動(dòng)方向的判斷依據(jù)勒夏特列原理判斷如果改變影響平衡的一個(gè)條件(如溫度、濃度、壓強(qiáng)等),平衡就向能使這種改變減弱的方向移動(dòng)依據(jù)圖像中正、逆反應(yīng)速率相對(duì)大小判斷若v正>v逆,則平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng);反之向逆反應(yīng)方向移動(dòng)依據(jù)變化過程中速率變化的性質(zhì)判斷若平衡移動(dòng)的過程中,正反應(yīng)速率增加的幅度比逆反應(yīng)速率的大(小),則平衡向逆(正)反應(yīng)方向移動(dòng)依據(jù)濃度商(Q)規(guī)則判斷若某溫度下Q<K,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行;Q>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行3.速率改變但平衡不移動(dòng)的特殊情況(2)催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率,所以催化劑不會(huì)影響化學(xué)平衡。4.化工生產(chǎn)反應(yīng)條件的優(yōu)化和選擇外界條件有利于增大反應(yīng)速率的條件控制有利于平衡正向移動(dòng)的條件控制綜合分析結(jié)果濃度增大反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的濃度,減小生成物的濃度不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物,及時(shí)地分離出生成物催化劑加合適的催化劑無影響加合適的催化劑溫度高溫ΔH<0低溫兼顧速率和平衡,考慮催化劑的適宜溫度ΔH>0高溫在設(shè)備條件允許和催化劑活性較高的前提下,盡量采取高溫壓強(qiáng)高壓(有氣體參加)反應(yīng)后氣體體積減小的反應(yīng)高壓在設(shè)備條件允許的前提下,盡量采取高壓反應(yīng)后氣體體積增大的反應(yīng)低壓兼顧速率和平衡,選取適宜的壓強(qiáng)1.(2023·山東聊城高三校考階段練節(jié)選)聚丙烯塑料是制造口罩的主要材料,丙烯是合成聚丙烯的原料?？茖W(xué)家開發(fā)出自柱式納米片(ZnOx-Si穩(wěn)定的高分散Pt)催化劑,用于高效催化丙烷脫氫。A.氣體總壓強(qiáng)不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)B.平衡時(shí)H2體積分?jǐn)?shù)為20%C.加入催化劑能提高丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率D.平衡后,充入少量C3H8(g),丙烷平衡轉(zhuǎn)化率增大A解析:氣體總分子數(shù)增多的反應(yīng),壓強(qiáng)不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),A項(xiàng)正確;如果1mol丙烷完全反應(yīng),氫氣體積分?jǐn)?shù)為20%,但丙烷脫氫反應(yīng)是可逆反應(yīng),轉(zhuǎn)化率小于100%,故平衡時(shí)氫氣體積分?jǐn)?shù)小于20%,B項(xiàng)錯(cuò)誤;加入催化劑,能增大反應(yīng)速率,不能提高丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率,C項(xiàng)錯(cuò)誤;充入丙烷,相當(dāng)于對(duì)原平衡加壓,平衡向左移動(dòng),丙烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.(2023·山東煙臺(tái)一模節(jié)選)甲烷在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用廣泛?；卮鹣铝袉栴}:(1)H2捕集CO2合成CH4涉及下列反應(yīng):-165

減小大于解析:②由圖可知,A點(diǎn)溫度更高、壓強(qiáng)更大,則平衡時(shí)A點(diǎn)的正、逆反應(yīng)速率更大,則速率vA(正)大于vB(逆)。(2)CH4還原CO2是實(shí)現(xiàn)“雙碳”經(jīng)濟(jì)的有效途徑之一。恒壓、750℃時(shí),CH4和CO2反應(yīng)經(jīng)如圖流程(主要產(chǎn)物已標(biāo)出)可實(shí)現(xiàn)CO2高效轉(zhuǎn)化。其中過程Ⅱ主要發(fā)生如下反應(yīng):過程Ⅱ平衡后通入He,反應(yīng)ⅲ的化學(xué)平衡將

(填“正向移動(dòng)”“逆向移動(dòng)”或“不移動(dòng)”),重新平衡時(shí),n(CO2)

(填“增大”“減小”或“不變”,下同),p(CO)

。

逆向移動(dòng)增大不變解析:(2)恒壓、750℃時(shí),過程Ⅱ平衡后通入He,相當(dāng)于增大容器體積,導(dǎo)致反應(yīng)ⅰ的化學(xué)平衡逆向移動(dòng),使得二氧化碳增多,進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)ⅲ的化學(xué)平衡將逆向移動(dòng);反應(yīng)ⅰ為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),反應(yīng)ⅱ、ⅲ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),故重新達(dá)到平衡時(shí),n(CO2)仍然增大;反應(yīng)ⅲ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),且反應(yīng)物中只有一氧化碳為氣體,其平衡常數(shù)只受溫度影響,溫度不變,平衡常數(shù)不變,則重新平衡時(shí)p(CO)不變。判定化學(xué)平衡狀態(tài)的思維模板第一步析特點(diǎn)第二步做判斷根據(jù)參加反應(yīng)的體系的特點(diǎn),通過推理做出判斷。如v正=v逆,則處于平衡狀態(tài),否則反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)。命題熱點(diǎn)3速率、轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù)的計(jì)算1.化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算(2)同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時(shí),數(shù)值可能不同,但意義相同。不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率,存在如下關(guān)系:v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q。2.速率、轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù)的計(jì)算方法——三段式法3.分壓常數(shù)(Kp)與速率常數(shù)(k正、k逆)(1)平衡常數(shù)與速率常數(shù)之間的關(guān)系。(2)Kp的兩種計(jì)算模板。①平衡總壓為p0。②剛性容器起始?jí)簭?qiáng)為p0,平衡轉(zhuǎn)化率為α。(3)Kp與k正、k逆的關(guān)系。a點(diǎn)對(duì)應(yīng)反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp=

(保留兩位有效數(shù)字)。

5.6kPa(2)科學(xué)家研究腈化反應(yīng)的機(jī)理,通過DFT計(jì)算發(fā)現(xiàn)反應(yīng)分2步進(jìn)行:在t1時(shí)刻之后,反應(yīng)速率v(B)、v(M)、v(C)的定量關(guān)系為

。

v(B)+v(M)=v(C)解析:(2)恒溫、恒容條件下,向密閉容器中加入一定量B(g)和NH3(g),首先生成M,M又轉(zhuǎn)化為C和H2O(g),則B濃度一直減小,M先增大后減小,C一直增大,結(jié)合圖像可知,在t1時(shí)刻M達(dá)到最大值,之后M減小,結(jié)合化學(xué)計(jì)量數(shù)可知,t1時(shí)刻之后,反應(yīng)速率v(B)、v(M)、v(C)的定量關(guān)系為v(B)+v(M)=v(C)。時(shí)間/s012345n(NO)/mol0.200.100.080.070.060.06n(O2)/mol0.100.050.040.0350.030.03(1)0～2s內(nèi)該反應(yīng)的平均速率v(NO)=

mol·L-1·s-1。

0.03

363(2)T1溫度時(shí),該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=

(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(3)化學(xué)平衡常數(shù)K與速率常數(shù)k正、k逆的數(shù)學(xué)關(guān)系是K=

。若將容器的溫度改變?yōu)門2時(shí),其k正=k逆,則T2

(填“>”“<”或“=”)T1。

>壓強(qiáng)平衡常數(shù)Kp的計(jì)算解題步驟命題熱點(diǎn)4速率、平衡圖像題的綜合分析1.新高考試題中速率、平衡圖像題的特點(diǎn)(1)圖像的形式。①直接呈現(xiàn)平衡體系中變量的變化:物質(zhì)的量濃度—時(shí)間、組分百分含量—溫度、壓強(qiáng)—溫度。(2)考查方式。①分析出縱、橫坐標(biāo)之間的關(guān)系,判斷出適宜的反應(yīng)條件(溫度、壓強(qiáng)、濃度、反應(yīng)物的配比等)。②需要根據(jù)分析出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化、計(jì)算得出結(jié)果。2.化學(xué)反應(yīng)速率、平衡圖像的分析方法(1)整體掃描圖像,明確面、線、點(diǎn)的物理、化學(xué)意義。①看面:弄清縱、橫坐標(biāo)的物理含義,注意把坐標(biāo)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)量的變化。②看線:弄清線的斜率、變化趨勢(shì)及線的陡與平所代表的化學(xué)意義。③看點(diǎn):弄清曲線上點(diǎn)的含義,特別是一些特殊點(diǎn),如與坐標(biāo)軸的交點(diǎn)、曲線的交點(diǎn)、拐點(diǎn)、最高點(diǎn)與最低點(diǎn)等。④作線:多條件變化時(shí),是否需要確定一個(gè)條件為衡量的線,如等溫線、等壓線。(2)找準(zhǔn)切入口,明確圖像的意義。①從“斷點(diǎn)”著手。當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到一種平衡后,若某一時(shí)刻外界條件發(fā)生改變,可能使速率—時(shí)間圖像的曲線出現(xiàn)不連續(xù)的情況,即出現(xiàn)“斷點(diǎn)”。根據(jù)“斷點(diǎn)”前后的速率大小,即可確定變化的是何種條件。②從“拐點(diǎn)”入手。同一可逆反應(yīng),若反應(yīng)條件不同,達(dá)到平衡所用的時(shí)間也可能不同,反映到圖像出現(xiàn)“拐點(diǎn)”的時(shí)間也就有差異。根據(jù)外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,即可判斷出溫度的高低、壓強(qiáng)或濃度的大小及是否使用催化劑。③從曲線的變化趨勢(shì)著手。a.對(duì)于速率—溫度(或壓強(qiáng))圖像,由于隨著溫度逐漸升高或壓強(qiáng)逐漸增大,反應(yīng)速率會(huì)逐漸增大,因此圖像上出現(xiàn)的是平滑的遞增曲線。b.溫度或壓強(qiáng)的改變對(duì)正、逆反應(yīng)速率的影響是一致的,在圖像上,就是v(正)、v(逆)兩條曲線的走勢(shì)大致相同。c.分析外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響時(shí),只能分析達(dá)到平衡之后化學(xué)反應(yīng)速率的變化情況。1.(2023·山東青島模擬改編)丙烯廣泛用于生產(chǎn)多種重要有機(jī)化工原料,生成合成樹脂、合成橡膠及多種精細(xì)化學(xué)品等。制備丙烯的相關(guān)反應(yīng)有回答下列問題:(1)選定催化劑后,測(cè)得平衡時(shí)的甲醇轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡左移,甲醇轉(zhuǎn)化率下降升高溫度,催化劑活性降低,反應(yīng)Ⅰ選擇性降低解析:(1)工業(yè)上生產(chǎn)二甲醚通常在270～300℃,高于330℃后,甲醇的轉(zhuǎn)化率下降。根據(jù)化學(xué)平衡移動(dòng)原理分析,其原因可能是反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡左移,甲醇轉(zhuǎn)化率下降;根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率變化分析,其原因可能是升高溫度,催化劑活性降低,反應(yīng)Ⅰ選擇性降低。(2)該過程也會(huì)有芳香烴等副產(chǎn)品,其中丙烯和芳香烴選擇性與不同溫度下反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行程度的關(guān)系如圖所示,要提高丙烯的選擇性,可采取的措施是

,理由是

。

升溫由圖可知,反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行程度小時(shí),丙烯的選擇性高;反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡左移,反應(yīng)進(jìn)行程度減小解析:(2)由圖可知,反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行程度小時(shí),丙烯的選擇性高。反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡左移,反應(yīng)進(jìn)行程度減小,故升溫可提高丙烯的選擇性。(1)在T1

℃和T2

℃時(shí),向恒容密閉容器中投入等物質(zhì)的量的HNCO和NH3,平衡時(shí)lgp(NH3)與lgp[CO(NH2)2]的關(guān)系如圖Ⅰ所示,p為物質(zhì)的分壓(單位為kPa)。T1

(填“>”“<”或“=”)T2。

<解析:(1)由反應(yīng)機(jī)理圖可知,最后一步的反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆向移動(dòng),若p(NH3)保持不變,溫度升高,p[CO(NH2)2]會(huì)減小,由圖可知,當(dāng)lgp(NH3)=1時(shí),T2直線所對(duì)應(yīng)的lgp[CO(NH2)2]比T1直線所對(duì)應(yīng)的lgp[CO(NH2)2]小,則有T1<T2。(2)其他條件相同,在不同催化劑下發(fā)生該反應(yīng),反應(yīng)正向進(jìn)行至相同時(shí)間,容器中CO(NH2)2的物質(zhì)的量隨溫度變化的曲線如圖Ⅱ所示。①在500℃時(shí),催化效率最好的是催化劑

(填標(biāo)號(hào))。

c解析:(2)①由圖Ⅱ可知在溫度為500℃時(shí),在催化劑c的作用下,CO(NH2)2的物質(zhì)的量最多,其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)最大,故該溫度下催化效率最好的是催化劑c。②500℃以上,n[CO(NH2)2]下降的原因可能是

(不考慮物質(zhì)的穩(wěn)定性)。

隨著溫度的升高,催化劑活性降低,反應(yīng)速率減小,相同時(shí)間內(nèi)生成的CO(NH2)2

的物質(zhì)的量減小解析:②催化劑存在活化溫度,在活化溫度時(shí)催化效果較高,由圖Ⅱ的CO(NH2)2的物質(zhì)的量隨著溫度的變化趨勢(shì)可知,500℃以上,n[CO(NH2)2]下降,原因可能是隨著溫度的升高,催化劑活性降低,反應(yīng)速率減小,相同時(shí)間內(nèi)生成的CO(NH2)2的物質(zhì)的量減小。命題熱點(diǎn)5電解原理的綜合應(yīng)用1.電解原理在綜合題中的應(yīng)用(1)電解原理在綜合題中的應(yīng)用多為通過電化學(xué)原理制備物質(zhì)或消除污染。(2)實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中往往都具有隔膜,主要是控制離子的運(yùn)動(dòng)方向達(dá)到物質(zhì)分離的目的。(3)試題中出現(xiàn)的隔膜主要有陽離子交換膜、陰離子交換膜、質(zhì)子交換膜、雙極膜等。2.電解原理題的分析思路(1)首先明確電解是最強(qiáng)的氧化還原手段,可以強(qiáng)制一些通常不能進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)。(2)根據(jù)物質(zhì)的制備需要的轉(zhuǎn)化過程確定反應(yīng)的電極(氧化過程在陽極區(qū)完成,還原過程在陰極區(qū)完成)。(3)根據(jù)提供的原料和要制備的物質(zhì)確定各種膜的作用與類型。雙極膜的作用是把水電離為H+、OH-,分別釋放到需要池室。(4)電解液中離子的移動(dòng)方向,一方面要考慮制備物質(zhì)的需要,另一方面要考慮電極反應(yīng)生成的離子種類。3.有機(jī)化合物的電化學(xué)合成(1)電化學(xué)合成技術(shù)是用電子代替會(huì)造成環(huán)境污染的氧化劑和還原劑,在溫和條件下制備高附加值的有機(jī)化合物產(chǎn)品,分為直接有機(jī)電合成和間接有機(jī)電合成兩種類型。①直接有機(jī)電合成:有機(jī)合成反應(yīng)直接在電解池的兩電極通過氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)完成。②間接有機(jī)電合成:有機(jī)化合物的氧化反應(yīng)(或還原反應(yīng)),仍采用氧化劑(或還原劑),用傳統(tǒng)的化學(xué)方法進(jìn)行,但氧化劑(或還原劑)在反應(yīng)后以電化學(xué)方法(電解氧化或電解還原)再生后反復(fù)使用。(2)電化學(xué)合成有機(jī)化合物應(yīng)用示例。1.(2023·山東聊城高三?？茧A段練節(jié)選)聚丙烯塑料是制造口罩的主要材料,丙烯是合成聚丙烯的原料?？茖W(xué)家開發(fā)出自柱式納米片(ZnOx-Si穩(wěn)定的高分散Pt)催化劑,用于高效催化丙烷脫氫。用惰性電極電解CO2的酸性溶液也可得丙烯(C3H6),其原理如圖所示。則b極的電極反應(yīng)式為

。

2.(2023·湖南高三?？茧A段練節(jié)選)某研究小組用NaOH溶液吸收尾氣中的SO2,將得到的Na2SO3進(jìn)行電解生產(chǎn)硫酸,其中陰、陽膜組合電解裝置如圖所示。電極材料為石墨,A～E代表生產(chǎn)中的原料或產(chǎn)品,a、b為離子交換膜,則A為

,可循環(huán)使用。陽極的電極反應(yīng)式為

。NaOH化零為整整題突破NO.3題型1反應(yīng)熱與化學(xué)平衡的綜合ΔH2-ΔH1研究發(fā)現(xiàn),在反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ中,H+僅對(duì)反應(yīng)Ⅰ有催化加速作用①;反應(yīng)Ⅰ速率遠(yuǎn)大于反應(yīng)Ⅱ,近似認(rèn)為反應(yīng)Ⅰ建立平衡后始終處于平衡狀態(tài)。忽略水電離,其濃度視為常數(shù)②?；卮鹣铝袉栴}:(1)一定條件下,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ的焓變分別為ΔH1、ΔH2,則該條件下水氣變換反應(yīng)的焓變?chǔ)=

(用含ΔH1、ΔH2的代數(shù)式表示)。

[審題指導(dǎo)]①由于僅對(duì)反應(yīng)Ⅰ有催化作用,所以氫離子既能影響反應(yīng)Ⅰ的速率又能影響反應(yīng)Ⅰ的平衡;而氫離子僅能影響反應(yīng)Ⅱ的平衡,不會(huì)影響反應(yīng)Ⅱ的速率。②根據(jù)題意反應(yīng)Ⅰ始終處于平衡狀態(tài),但由于反應(yīng)Ⅱ沒有達(dá)到平衡,反應(yīng)Ⅱ必然會(huì)引發(fā)反應(yīng)Ⅰ平衡移動(dòng),但是反應(yīng)Ⅰ會(huì)迅速再次平衡。由于忽略水的電離所以溶液中H+完全來自于HCOOH的電離,同時(shí)平衡常數(shù)表達(dá)式中水不得寫入表達(dá)式。解析:(1)根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅱ-反應(yīng)Ⅰ=水氣變換反應(yīng),故水氣變換反應(yīng)的焓變?chǔ)=ΔH2-ΔH1。(2)反應(yīng)Ⅰ正反應(yīng)速率方程為:v=kc(H+)·c(HCOOH),k為反應(yīng)速率常數(shù)。T1溫度下,HCOOH電離平衡常數(shù)為Ka,當(dāng)HCOOH平衡濃度為xmol·L-1③時(shí),H+濃度為

mol·L-1,此時(shí)反應(yīng)Ⅰ速率v=

mol·L-1·h-1(用含Ka、x和k的代數(shù)式表示)。

[審題指導(dǎo)]③根據(jù)速率方程可以后續(xù)計(jì)算速率,而計(jì)算速率需要知道氫離子、HCOOH濃度。根據(jù)Ka表達(dá)式,結(jié)合前述忽略水的電離則H+與HCOO-濃度相等,即可計(jì)算氫離子濃度。(3)T3溫度下,在密封石英管內(nèi)完全充滿1.0mol·L-1HCOOH水溶液,使HCOOH分解,分解產(chǎn)物均完全溶于水。含碳物種濃度與反應(yīng)時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示(忽略碳元素的其他存在形式)。a減小不變[審題指導(dǎo)]⑤加不加鹽酸,由于Cl-不影響反應(yīng)及平衡,只有H+會(huì)影響反應(yīng)。根據(jù)題意,由于僅對(duì)反應(yīng)Ⅰ有催化作用,所以氫離子既能影響反應(yīng)Ⅰ的速率又能影響反應(yīng)Ⅰ的平衡;而氫離子僅能影響反應(yīng)Ⅱ的平衡,不會(huì)影響反應(yīng)Ⅱ的速率。加入0.1mol·L-1鹽酸后,根據(jù)題意H+對(duì)反應(yīng)Ⅰ起催化作用,加快反應(yīng)Ⅰ的反應(yīng)速率,縮短到達(dá)平衡所需時(shí)間,故CO濃度峰值提前,反應(yīng)Ⅱ消耗的HCOOH減小,體系中HCOOH濃度增大,導(dǎo)致CO濃度大于t1時(shí)刻的峰值,故c(CO)最有可能在a處達(dá)到峰值;CO濃度達(dá)到峰值時(shí),由于此時(shí)反應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)小于不加鹽酸時(shí)時(shí)間,由于反應(yīng)Ⅱ比較慢因此反應(yīng)Ⅱ產(chǎn)生的c(CO2)會(huì)小于不含鹽酸的濃度。(2023·山東濟(jì)南一模)二氧化碳催化加氫制取二甲醚(DME)有利于減少溫室氣體二氧化碳,制取過程發(fā)生如下反應(yīng):回答下列問題:(1)T1

℃時(shí),向恒壓容器中充入0.2molCO2(g)和0.6molH2(g),若在該條件下只發(fā)生反應(yīng)Ⅰ,達(dá)平衡時(shí),放出4kJ能量;若向相同容器中充入0.4molCH3OH(g)和0.4molH2O(g),吸收11.8kJ能量,則反應(yīng)Ⅰ的ΔH1=

kJ·mol-1。

-49.5(2)已知反應(yīng)Ⅲ的速率方程可表示為v正=k正·p(CO2)·p(H2),v逆=k逆·p(CO)·p(H2O),lgk與溫度的關(guān)系如圖所示,T2

℃下,圖中A、B點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為a-0.7、a-1。40%(或0.4)40%(或0.4)66.7%解析:(2)根據(jù)反應(yīng)Ⅲ中物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,反應(yīng)產(chǎn)生CO(g)與H2O(g)的物質(zhì)的量相等,則根據(jù)CO(g)含量是5%可知反應(yīng)Ⅲ產(chǎn)生H2O(g)占5%,根據(jù)反應(yīng)Ⅱ中物質(zhì)反應(yīng)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,反應(yīng)產(chǎn)生CH3OCH3(g)占10%,會(huì)同時(shí)產(chǎn)生H2O(g)占10%,消耗20%的CH3OH(g),此時(shí)容器中CH3OH(g)占5%,則反應(yīng)Ⅰ產(chǎn)生CH3OH(g)為20%+5%=25%,同時(shí)產(chǎn)生H2O(g)占25%,故該容器中H2O(g)的體積分?jǐn)?shù)為5%+10%+25%=40%;CO2氣體參加三個(gè)化學(xué)反應(yīng),其中部分轉(zhuǎn)化為CH3OCH3(g),部分轉(zhuǎn)化為CH3OH(g)和CO(g),反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)CH3OH(g)、CH3OCH3(g)和CO(g)體積分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、5%,根據(jù)轉(zhuǎn)化關(guān)系可知,理論上反應(yīng)產(chǎn)生CH3OCH3(g)的CO2(g)的體積分?jǐn)?shù)為5%+2×10%+5%,根據(jù)C原子守恒可知,每有2個(gè)CO2參加反應(yīng),理論上可制取1個(gè)CH3OCH3(g),現(xiàn)在反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)產(chǎn)生CH3OH(g)、CH3OCH3(g)和CO(g)體積分?jǐn)?shù)分別為5%、10%、5%,則發(fā)生反應(yīng)消耗CO2(g)依次占5%、20%、5%,(3)在壓強(qiáng)一定的條件下,將CO2(g)和H2(g)按一定比例、流速通過裝有催化劑的反應(yīng)管,測(cè)得“CO2(g)的轉(zhuǎn)化率”及“CH3OCH3(g)的選擇性”和“CO(g)、CH3OH(g)的選擇性的和”分別與溫度的關(guān)系如圖所示。①曲線C表示

。CO(g)、CH3OH(g)的選擇性的和解析:(3)①反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),CH3OCH3(g)的選擇性減小,則曲線A為CH3OCH3(g)的選擇性;反應(yīng)Ⅱ的進(jìn)行使部分CH3OH(g)繼續(xù)消耗,故CO2(g)的轉(zhuǎn)化率大于CO(g)、CH3OH(g)的選擇性的和,因此曲線C表示CO(g)、CH3OH(g)的選擇性的和。增大題型2溶液、電化學(xué)與化學(xué)平衡的綜合(2021·湖南卷,16)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體,且安全、易儲(chǔ)運(yùn),可通過下面兩種方法由氨氣得到氫氣。方法Ⅰ.氨熱分解法制氫氣相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)①化學(xué)鍵H—HN—H鍵能E/(kJ·mol-1)946436.0390.8在一定溫度下,利用催化劑將NH3分解為N2和H2?；卮鹣铝袉栴}:+90.8[審題指導(dǎo)]①給出N2、H2、NH3中的所有鍵能數(shù)據(jù),可通過鍵能計(jì)算NH3分解為N2、H2的ΔH。解析:(1)ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和,根據(jù)熱化學(xué)方程式以及表格中數(shù)據(jù)可得ΔH=390.8kJ·mol-1×3×2-(946kJ·mol-1+436.0kJ·mol-1×3)=+90.8kJ·mol-1。(2)已知該反應(yīng)的ΔS=198.9J·mol-1·K-1②,在下列哪些溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行?

(填標(biāo)號(hào))。

A.25℃ B.125℃ C.225℃ D.325℃CD[審題指導(dǎo)]②利用給出的ΔS數(shù)據(jù)結(jié)合前面計(jì)算出的ΔH數(shù)據(jù),通過ΔH-TΔS<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,確定反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度T。解析:(2)若反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則ΔG=ΔH-TΔS<0,代入數(shù)據(jù),ΔG=ΔH-TΔS=90.8×103J·mol-1-T×198.9J·mol-1·K-1<0,則T>456.5K,轉(zhuǎn)化成攝氏溫度,則T>183.5℃,故選C、D。(3)某興趣小組對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。在一定溫度和催化劑的條件下,將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)(此時(shí)容器內(nèi)總壓為200kPa)③,各物質(zhì)的分壓隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。①若保持容器容積不變,t1時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡,用H2的濃度變化表示0～t1時(shí)間內(nèi)的反應(yīng)速率④v(H2)=

mol·L-1·min-1(用含t1的代數(shù)式表示)。

[審題指導(dǎo)]③通過氣體物質(zhì)的量與壓強(qiáng)建立n與壓強(qiáng)p的比例關(guān)系,是后面進(jìn)行相關(guān)計(jì)算的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。④題目給出的是分壓圖像,需要用題干中的n-p比例關(guān)系換算為H2的物質(zhì)的量,進(jìn)而計(jì)算濃度、速率。②t2時(shí)將容器容積迅速縮小至原來的一半并保持不變⑤,圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢(shì)的曲線是

(用圖中a、b、c、d表示),理由是

。b容積迅速縮小至原來的一半時(shí),N2分壓變?yōu)樵瓉淼?倍;其他條件不變時(shí),容器容積減小,壓強(qiáng)增大,平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng),該平衡逆向移動(dòng),所以N2分壓先變?yōu)樵瓉淼?倍,后逐漸減小解析:②t2時(shí)將容器容積迅速縮小至原來的一半,N2分壓變?yōu)樵瓉淼?倍;其他條件不變時(shí),容器容積減小,壓強(qiáng)增大,