新高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)化學(xué)反應(yīng)原理學(xué)案

化學(xué)反應(yīng)原理

I回扣----核心知識(shí)I

1.⑴如圖是N2(g)、H2(g)與NH3(g)之間轉(zhuǎn)化的能量關(guān)系圖,則:

能量t

下、、\molN2(g)+3molH2(g)

92kJ?mol*1

?molNH3(g)

反應(yīng)過程

①N2(g)與H2(g)反應(yīng)生成NH3(g)的熱化學(xué)方程式為EN2(g)+

3H2(g)2NH3(g)—92kJ-mo「。

②過程i和過程n的反應(yīng)熱回相同(填“相同”或“不同”)，原因是囪反應(yīng)

熱只與反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與反應(yīng)的途徑無關(guān)。

(2)利用CO、CO2和H2,在催化劑作用下合成甲醇，發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

①CO(g)+2H2(g)CH30H(g)AHi

②CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH2

③CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)Aft

已知反應(yīng)①中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下：

化學(xué)鍵H—HC—0C^OH—0C—H

，(kJ?mori)4363431076465413

11

由此計(jì)算AHi=B-99kJ-moF；已知AH2=-58kJ-moF,則AH3=S+

41kJ-molXo

2.在一定溫度下，向2L固定容積的密閉容器中通入2moic02、3moiH2,

發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH<Oo回答下列問題：

(1)能說明該反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)的是回包(填字母，下同)。

A.C02的體積分?jǐn)?shù)保持不變

B.體系中隼羿的值保持不變

C.混合氣體的密度保持不變

D.單位時(shí)間內(nèi)有〃molH—H鍵斷裂，同時(shí)有nmolO—H鍵生成

(2)下列措施能使“黑差，的值增大的是團(tuán)4

A.升高溫度

B.恒溫恒容下，充入He

C.使用高效催化劑

D.恒溫恒容下，再充入2nlolC02、3molH2

(3)反應(yīng)10min時(shí)體系達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率為25%,該反應(yīng)的

反應(yīng)速率0但2)=因0.075moLLlmiiTi,反應(yīng)的平衡常數(shù)7^=回(保留三位有效

數(shù)字)；若使K的值變?yōu)?,則應(yīng)采取的措施是回C。

A.增大壓強(qiáng)B.恒壓下加入一定量H2

C.降低溫度D.升高溫度

3.(1)一定條件下，氮氧化物與懸浮在大氣中的海鹽粒子相互作用時(shí)會(huì)生成

亞硝酰氯(C1NO),涉及有關(guān)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式和平衡常數(shù)如表:

反應(yīng)熱化學(xué)方程式平衡常數(shù)

①2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)AHiKi

②

4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2N0(g)+Ch(g)AftK2

③2NO(g)+Cl2(g)2ClN0(g)AH3K3

則八43=回2AHi—A“2(用'Hi、A42表示)；&=園法(用K、*表示)。

(2)300℃時(shí)，在一密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2ClN0(g)2N0(g)+Cb(g),其

正反應(yīng)速率表達(dá)式。正=kc?(ClNO)。測(cè)得正反應(yīng)速率和對(duì)應(yīng)濃度的數(shù)據(jù)如表:

序號(hào)c(ClNO)/(mol-L-1)v正/(mol?L-if—1)

①X10-9

②xio-8

③X10「8

則〃=回2,左=回乂10一8；達(dá)到平衡后，若減小壓強(qiáng)，則混合氣體的平均相

對(duì)分子質(zhì)量將回減小(填“增大”“減小”或“不變”)。

(3)25℃時(shí)，向體積為2L且?guī)鈮河?jì)的恒容密閉容器中通入0.08molNO和

0.04molC12發(fā)生反應(yīng)：2N0(g)+Cb(g)2ClN0(g)AHO已知：反應(yīng)起始和平

衡時(shí)溫度相同。

①測(cè)得反應(yīng)過程中壓強(qiáng)⑦）隨時(shí)間⑺的變化如圖1曲線a所示，則四三（填

或“不確定”）0；若其他條件相同，僅改變某一條件時(shí)，測(cè)得壓強(qiáng)

⑦）隨時(shí)間⑺的變化如圖1曲線b所示，則改變的條件是固加入催化劑。

②圖2是兩位同學(xué)描繪的上述反應(yīng)平衡常數(shù)的對(duì)數(shù)值（1g3與溫度的變化關(guān)

系圖像，其中正確的曲線是畫乙（填“甲”或“乙”）；機(jī)的值為畫2。

|1月納——思維升華|

1.明確利用蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱的“四步驟”

2.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

（1）兩方法——逆向相等、變量不變

①“逆向相等”：反應(yīng)速率必須一個(gè)是正反應(yīng)的速率，一個(gè)是逆反應(yīng)的速率，

且經(jīng)過換算后同一種物質(zhì)的消耗速率和生成速率相等。

②“變量不變”：如果一個(gè)量是隨反應(yīng)進(jìn)行而改變的，當(dāng)不變時(shí)為平衡狀態(tài)；

一個(gè)隨反應(yīng)的進(jìn)行保持不變的量，不能作為是否達(dá)到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)。

（2）“三關(guān)注”

①關(guān)注反應(yīng)條件，是恒溫恒容，恒溫恒壓還是絕熱容器；

②關(guān)注反應(yīng)特點(diǎn)，是等體積反應(yīng)，還是非等體積反應(yīng)；

③關(guān)注特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應(yīng)。

3.化學(xué)平衡移動(dòng)的判斷方法

（1）依據(jù)勒夏特列原理判斷

通過比較平衡破壞瞬時(shí)的正、逆反應(yīng)速率的相對(duì)大小來判斷平衡移動(dòng)的方向。

①若外界條件改變，引起。正>0逆，則化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向(或向右)移動(dòng)；

②若外界條件改變，引起。正<0逆，則化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向(或向左)移動(dòng)；

③若外界條件改變，雖能引起。正和。逆變化，但變化后新的0'正和。'逆仍保持

相等，則化學(xué)平衡沒有發(fā)生移動(dòng)。

(2)依據(jù)濃度商(Q)規(guī)則判斷

通過比較濃度商(Q)與平衡常數(shù)(3的大小來判斷平衡移動(dòng)的方向。

①若Q>K,平衡逆向移動(dòng)；

②若Q=K,平衡不移動(dòng)；

③若Q<K,平衡正向移動(dòng)。

4.化學(xué)平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的計(jì)算

(1)牢記一個(gè)萬能模式(“三段式”法)

如mA(g)+nB(g)PC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a

mol-L-\bmol-L-1,達(dá)到平衡過程中消耗A的物質(zhì)的量濃度為mxmol.Lr。

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

起始/(mol?L-1)ab00

變化/(mol?L-1)mxnxpxqx

平衡/(mol1-1)〃一加工b~nxpxqx

(a-mx)m(b—nx)n°

(2)掌握三個(gè)百分?jǐn)?shù)

①轉(zhuǎn)化率=疝而*100%=漏漏*100%;

②生成物的產(chǎn)率：實(shí)際產(chǎn)量(指生成物)占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般來講，轉(zhuǎn)

化率越大，原料利用率越高，產(chǎn)率越大。

產(chǎn)物實(shí)際產(chǎn)量

產(chǎn)率=；

理論產(chǎn)量X100%

③平衡混合物某組分的百分含量=X100%o

5.解答化學(xué)平衡圖像題的四步驟

第一步：看特點(diǎn)。即分析可逆反應(yīng)化學(xué)方程式，觀察物質(zhì)的狀態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)

分子數(shù)的變化(正反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，還是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng))、

反應(yīng)熱（正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，還是吸熱反應(yīng)）等。

第二步：識(shí)圖像。即識(shí)別圖像類型，橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義、線和點(diǎn)（平臺(tái)、

折線、拐點(diǎn)等）的關(guān)系。利用規(guī)律''先拐先平，數(shù)值大”判斷，即曲線先出現(xiàn)拐

點(diǎn)，先達(dá)到平衡，其溫度、壓強(qiáng)越大。

第三步：想原理。聯(lián)想化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡移動(dòng)原理，特別是影響因素

及使用前提條件等。

第四步：巧整合。圖表與原理整合。逐項(xiàng)分析圖表，重點(diǎn)看圖表是否符合可

逆反應(yīng)的特點(diǎn)、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理。

隨堂演練板塊突破

1.丙烯（C3H6）是重要的有機(jī)化工原料。丙烷脫氫制丙烯發(fā)生的主要反應(yīng)及能

量變化如圖。

（1）丙烷脫氫制丙烯為強(qiáng)吸熱過程。

①為提供反應(yīng)所需熱量，恒壓時(shí)若向原料氣中摻入水蒸氣，則K（主反

應(yīng)）（填“增大”“減小”或“不變”，下同），轉(zhuǎn)化率a（C3H8）。

②溫度升高，副反應(yīng)更容易發(fā)生的主要原因是o

（2）如圖為丙烷直接脫氫法中丙烷和丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)

系（圖中的壓強(qiáng)分別為IO4Pa和105Pa）0

7o

6o

5o

4o

3o

2o

1O

500510520530540550560570580

溫度/t

①IO,Pa時(shí)，圖中表示丙烯的曲線是（填“i”“五”“也”或

“iv”）。

②lO,Pa、500℃時(shí)，主反應(yīng)用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)

Kp=（已知：氣體分壓=氣體總壓X體積分?jǐn)?shù)）o

（3）利用CO2的弱氧化性，開發(fā)了丙烷氧化脫氫制丙烯的新工藝。該工藝可

采用銘的氧化物為催化劑，其反應(yīng)機(jī)理如圖。

已知:CO和H2的燃燒熱分別為AH=—283.0kJmoL、AH=—285.8

kJ-mo「1。

①圖中催化劑為。

②298K時(shí)，該工藝總反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為。

③該工藝可以有效消除催化劑表面的積炭，維持催化劑活性，原因是

解析：（1）①由圖可知，丙烷脫氫制丙烯為吸熱反應(yīng)：C3H8（g）C3H6（g）+

H2（g）AH=+124.3kJ-molT,恒壓時(shí)若向原料氣中摻入水蒸氣，體系溫度升高，

平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)K增大，丙烷的轉(zhuǎn)化率增大。

②由圖可知，副反應(yīng)的活化能低于主反應(yīng)的活化能，溫度升高，活化能較低

的副反應(yīng)更容易發(fā)生。

（2）①丙烷脫氫制丙烯為氣體體積增大的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向

移動(dòng)，丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)減??；該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡向正反應(yīng)

方向移動(dòng)，故曲線i代表IO,Pa時(shí)丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)。

②lO,Pa、500℃時(shí)，丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)為33%,設(shè)起始丙烷為Imol,轉(zhuǎn)

化率為x,由題意建立如下三段式：

c3H8(g)C3H6(g)+H2(g)

起(mol)100

變(mol)XXX

平(mol)l-xXX

X

則由丙烯的平衡體積分?jǐn)?shù)為33%可得，解得X七，丙烷、丙烯和氫

JLI人

氣的分壓均為lO,Paxg,則用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kp=

(104Pax|)x[104Pax|)

43

----------------------;------------=10PaX^=XIOPao

104Pax1'

(3)①由圖可知，反應(yīng)i為3C3H8+2CrO33c3H6+Cr2O3+3H2O,反應(yīng)ii

為3cO2+Cr2O32CrO3+3CO,則催化劑為CrCh。

②由題意可得H2(g)+3o2(g)=H2O⑴AH=-285.8kJ-mol-1,①

1

CO(g)+1o2(g)===CO2(g)AH=-283.0kJ-rnol",②

C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)AH=+124.3kJ-rnol-1,③

由蓋斯定律③一②+①得熱化學(xué)方程式為C3H8(g)+CO2(g)C3H6(g)+

-13

CO(g)+H2O(l),則AH=(+124.3kJ-mol)+(-285.8kJ-moP)-(-283.0kJ-mol

-i)=+121.5kJ-mol-

③該工藝中碳與CO2反應(yīng)生成CO,可以有效消除催化劑表面的積炭，維持

催化劑活性。

答案：(1)①增大增大②副反應(yīng)的活化能低于主反應(yīng)的活化能

(2)①i②X103Pa

(3)①CrCh②C3H8(g)+82(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O⑴AH=+

121.5kJ-moF1③碳與CO2反應(yīng)生成CO,脫離催化劑表面

2.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生包括CO、NOx等多種污染氣體,涉及如下反應(yīng)：

①N2(g)+O2(g)2NO(g)

②2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

(3)NO2(g)+CO(g)CO2(g)+NO(g)

弄清上述反應(yīng)的相關(guān)機(jī)理，對(duì)保護(hù)大氣環(huán)境意義重大，回答下列問題：

⑴請(qǐng)根據(jù)下表數(shù)據(jù)填空：N2(g)+02(g)2NO(g)AH=o

物質(zhì)N2O2NO

能量(kJ)946497

(斷開1mol物質(zhì)中化學(xué)鍵所需要的能量)

(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)2NO(g)+O2(g)2NO2(g)AH<0的即時(shí)反應(yīng)速率滿足

以下關(guān)系式:

0正=左正，網(wǎng)0>。（02）；。逆=左逆/（NCh）,k正、左逆為速率常數(shù)，受溫度影響。

①溫度為八時(shí)，在1L的恒容密閉容器中，投入0.6molNO和0.3molO2,

達(dá)到平衡時(shí)02為0.2mol；溫度為72時(shí)，該反應(yīng)存在k正=左逆，則Ti

（填“大于”“小于”或“等于"）乃o

②研究發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)按如下步驟進(jìn)行：

卜、r-

第一步：NO+NO1N2O2快速平衡

ki逆

k[

第二步：N2O2+O2--------->2NO2慢反應(yīng)

其中可近似認(rèn)為第二步反應(yīng)不影響第一步的平衡，第一步反應(yīng)中：加正=%

正?C2（N0）;01逆=比逆-C（N2C）2）。

下列敘述正確的是O

k、-p

A.同一溫度下，平衡時(shí)第一步反應(yīng)的j越大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大

B.第二步反應(yīng)速率低，因而轉(zhuǎn)化率也低

C.第二步的活化能比第一步的活化能低

D.整個(gè)反應(yīng)的速率由第二步反應(yīng)速率決定

（3）科學(xué)家研究出了一種高效催化劑，可以將CO和NO2兩者轉(zhuǎn)化為無污染

氣體，反應(yīng)方程式為2NO2（g）+4CO（g）==4CO2（g）+N2（g）AH<0o

某溫度下，向10L密閉容器中分別充入0.1molNO2和0.2molCO,發(fā)生上

述反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器內(nèi)的壓強(qiáng)變化如下表所示：

時(shí)間/min024681012

壓強(qiáng)/kPa75

回答下列問題：

①在此溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=kPar（Kp為以分壓表示的平

衡常數(shù)，計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后2位）；若保持溫度不變，再將CO、CO2氣體

濃度分別增加一倍，則平衡（填“右移”“左移”或“不移動(dòng)”）。

②若將溫度降低，再次平衡后，與原平衡相比體系壓強(qiáng)①總）如何變化？

（填“增大”“減小”或“不變”），原因是。

解析：（1）計(jì)算出①N2（g）+O2（g）2N0（g）的（反應(yīng)物鍵能）一E（生成

物鍵能)=(946+497-X2)kJ/mol=-179.5kJ/moL

(2)①溫度為Ti時(shí)：2NO(g)+O2(g)2NO2(g)

開始(mol/L)0

轉(zhuǎn)化(mol/L)

平衡(mol/L)

則溫度為Ti時(shí)，平衡常數(shù)Ki=錯(cuò)誤！=,由于平衡時(shí)O正逆，不難推出平

衡常數(shù)等于速率常數(shù)之比，即長(zhǎng)=凸=;溫度為72時(shí)，該反應(yīng)存在及=各=1,

化逆化逆

K2<K1,由于反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高平衡常數(shù)越小，所以T1<T2。

②由①分析可知，當(dāng)?shù)谝徊椒磻?yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，01正=01迎，由于速率常數(shù)之

比實(shí)際上就是平衡常數(shù)，平衡常數(shù)越大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，A正確；反

應(yīng)速率快慢與轉(zhuǎn)化率之間無因果關(guān)系，B錯(cuò)誤；相同溫度下，第一步反應(yīng)快速達(dá)

到平衡，第二步是慢反應(yīng)，所以第二步活化能比第一步高，C錯(cuò)誤；整個(gè)反應(yīng)的

化學(xué)反應(yīng)速率由第二步慢反應(yīng)決定，D正確。

(3)①向10L密閉容器中分別充入0.1molNO2和0.2molCO,反應(yīng)10min

達(dá)到平衡，體系內(nèi)壓強(qiáng)由75kPa減少到68.75kPa,則反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度變化

為

2NO2(g)+4CO(g)4co2(g)+N2(g)AH<0

開始(mol/L)00

轉(zhuǎn)化(mol/L)2x4x4xx

平衡一2x—4x4xx

根據(jù)二:弓卜弓;，錯(cuò)誤！=錯(cuò)誤!，解得x=0.0025mol/L;根據(jù)公式羯

黑;黑Y以A)=M總)X舒^可得Kp=0.04kPar。若平衡后再將CO、

CO2的濃度增加一倍，由于方程式中兩種物質(zhì)的系數(shù)相同，所以。c=K,因此化

學(xué)平衡不發(fā)生移動(dòng)。

②降低溫度，體積不變，根據(jù)阿伏加德羅定律，壓強(qiáng)減小；同時(shí)該反應(yīng)的正

反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡正向移動(dòng)，導(dǎo)致體系內(nèi)氣體分子數(shù)減少，所以

總壓強(qiáng)也會(huì)減小。

答案：(1)—179.5kJ/mol(2)①小于②AD

(3)①不移動(dòng)②減小若溫度降低，體積不變，根據(jù)阿伏加德羅定律，總

壓強(qiáng)減?。煌瑫r(shí)，降低溫度，由于反應(yīng)放熱，所以平衡朝正方向移動(dòng)，容器內(nèi)分

子數(shù)減少，總壓強(qiáng)也減小

3.鐵及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的應(yīng)用。

(1)復(fù)合氧化物鐵酸鎰(MnFezCU)可用于熱化學(xué)循環(huán)分解制氫氣，原理如下:

X

①M(fèi)nFe2O4(s)=MnFe2O(4-x)(s)+^O?(g)AHi

②MnFe2O(4-x)(s)+%H2O(g)=MnFe2O4(s)+xH?(g)

AH2

(3)2H2O(g)=2H2(g)+02(g)AH3

貝U：A%與AHi、八%的關(guān)系為A83=-

(2)納米鐵是重要的儲(chǔ)氫材料，可用下列反應(yīng)制得：Fe(s)+5CO(g)

Fe(CO)5(g)AH<0o在1L恒容密閉容器中加入足量鐵粉和0.5molCO,在Ti、

T2不同溫度下進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得c(CO)與溫度、時(shí)間的關(guān)系如圖1所示。

①T1(填“>”或)/2。

②T2溫度下，上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(結(jié)果不要求帶單位)。

(3)高鐵酸鉀(K2FeO4)被人們稱為“綠色化學(xué)”凈水劑。高鐵酸鉀在酸性至弱

堿性條件下不穩(wěn)定。

①工業(yè)上用KC1O與Fe(NO3)3溶液反應(yīng)制得K2FeO4,反應(yīng)的離子方程式為

-制備K2FeO4時(shí)，KC1O飽和溶液與Fe(NO3)3飽和

溶液混合的操作為。

②已知K2FeO4在水解過程中鐵元素形成的微粒分布分?jǐn)?shù)與pH的關(guān)系如圖

2所示。向pH=6的溶液中加入KOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

⑷電解法可制得K2FeO4,裝置如圖3所示。陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為

c(CO)/mol/L

解析：(1)復(fù)合氧化物鐵酸鎰(MnFe2O4)可用于熱化學(xué)循環(huán)分解制氫氣，原理

如下：

Y

①M(fèi)nFe2(D4(s)=MnFe2O(4T)(s)+丑2(g)AHi

②MnFe2O(4—%)(s)+%H2O(g)=MnFe2O4(s)+xH2(g)A