高考化學一輪復習第八章微專題八化學反應原理綜合題的解題策略課件

微專題八化學反應原理綜合題的解題策略[專題精講]一、考情考法分析

化學反應原理主要考查熱化學、電化學、化學反應速率和化學平衡、電解質(zhì)溶液等主干理論知識，主要命題點有蓋斯定律的應用，反應速率和化學平衡的分析，化學平衡常數(shù)的表達式書寫與計算，反應條件的分析選擇、生產(chǎn)生活中的實際應用等，試題常以填空、讀圖、作圖、計算等形式呈現(xiàn)。

高考一般以與生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系的物質(zhì)為背景材料命制組合題，各小題之間又有一定的獨立性。主要考查學生的信息處理能力、學科內(nèi)綜合分析能力，應用反應原理解決生產(chǎn)實際中的具體問題，體現(xiàn)了“變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng)。二、知識總結，深化拓展(一)反應熱問題求反應熱的幾種方法(1)從宏觀角度分析ΔH＝H1(生成物的總能量)－H2(反應物的總能量)(2)從微觀角度分析ΔH＝E1(反應物的鍵能總和)－E2(生成物的鍵能總和)(3)從活化能角度分析ΔH＝E1(正反應活化能)－E2(逆反應活化能)(4)根據(jù)蓋斯定律計算計算步驟計算方法(二)外界條件對化學反應速率的影響

(1)純液體和固體濃度視為常數(shù)，它們的量的改變不會影響化學反應速率。但固體顆粒的大小導致接觸面積的大小發(fā)生變化，故影響反應速率。

(2)對于固體、液體物質(zhì)，由于壓強改變對它們的體積影響很小，因而壓強對它們濃度的影響可忽略，壓強對無氣體參加的化學反應的速率無影響。(3)升高溫度，不論吸熱反應還是放熱反應，也不論正反應速率還是逆反應速率都增大。

(4)使用催化劑催化的化學反應，由于催化劑只有在適宜的溫度下活性最大，反應速率才能達到最大，故在許多工業(yè)生產(chǎn)中溫度的選擇還需考慮催化劑的活性溫度范圍。(5)“惰性氣體”(不參加反應的氣體)對反應速率的影響。①恒溫恒容：充入“惰性氣體”總壓強增大―→物質(zhì)濃度不變(活化分子百分數(shù)不變)，反應速率不變。②恒溫恒壓：充入“惰性氣體”體積增大→物質(zhì)濃度減小(活化分子百分數(shù)減小)，反應速率減小。溫度的影響升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動濃度的影響增大反應物濃度或減小生成物濃度，化學平衡向正反應方向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度，化學平衡向逆反應方向移動壓強的影響增大壓強會使平衡向氣體體積減小的方向移動；減小壓強會使平衡向氣體體積增大的方向移動(三)化學平衡問題1.外界條件對化學平衡移動的影響規(guī)律2.化學平衡計算中兩組常用公式在可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)中

(1)化學平衡常數(shù)(K)與濃度商(Q)(四)原電池與電解池問題

(1)原電池中負極發(fā)生氧化反應，常出現(xiàn)電極材料溶解、質(zhì)量減輕等現(xiàn)象；正極發(fā)生還原反應，常出現(xiàn)質(zhì)量不變或增重、有氣體產(chǎn)生等現(xiàn)象。

(2)電解池中與電源負極連接的陰極材料不反應，與電源正極連接的陽極(除惰性電極外)材料發(fā)生氧化反應，可能出現(xiàn)電極溶解、質(zhì)量減輕等現(xiàn)象。(3)Fe在原電池與電解池反應中發(fā)生氧化反應時失去電子生成Fe2+。

(4)可充電電池的放電反應是原電池反應，充電反應是電解池反應。放電過程中原電池的負極發(fā)生氧化反應，充電過程中電解池的陰極發(fā)生還原反應。(五)電離平衡、水解平衡和溶解平衡應用中注意的問題(1)書寫電離平衡、水解平衡、溶解平衡方程式時要用可逆號連接。(2)分析離子的存在形式時要考慮弱酸弱堿的電離和離子能否發(fā)生水解。

(3)分析離子濃度大小時要考慮酸堿鹽對水電離的影響。 (4)利用溶度積常數(shù)分析沉淀是否能完成轉化時，要考慮溶解平衡式中陰陽離子計量數(shù)與溶度積常數(shù)關系，溶度積大的其溶解度不一定大。[典例精析]角度1以元素性質(zhì)為主線串聯(lián)反應原理

【典例1】氫能是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉?。以太陽能為熱源，熱化學硫碘循環(huán)分解水是一種高效、無污染的制氫方法。其反應過程如下圖所示：

(1)反應Ⅰ的化學方程式是_____________________________。 (2)反應Ⅰ得到的產(chǎn)物用I2

進行分離。該產(chǎn)物的溶液在過量I2的存在下會分成兩層——含低濃度I2

的H2SO4

層和含高濃度I2

的HI層。①根據(jù)上述事實，下列說法正確的是__________(填序號)。a.兩層溶液的密度存在差異b.加I2

前，H2SO4

溶液和HI溶液不互溶c.I2

在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶②辨別兩層溶液的方法是____________________________。于2的原因是___________________________________________________________________________________________________。(3)反應Ⅱ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)ΔH＝＋550kJ·mol-1它由兩步反應組成：ⅰ.H2SO4(l)===SO3(g)＋H2O(g)

ΔH＝＋177kJ·mol-1；ⅱ.SO3(g)分解。L(L1，L2)，X可分別代表壓強或溫度。如圖表示L一定時，ⅱ中SO3(g)的平衡轉化率隨X的變化關系。①X代表的物理量是______。②判斷L1、L2的大小關系，并簡述理由：______________________________________________________________________________________________________________________________。

解析：(1)由圖知反應Ⅰ中的反應物為SO2、H2O、I2，生成物為H2SO4、HI，故反應的化學方程式為SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI。(2)①H2SO4

和HI溶液是互溶的，加入I2

后溶液才分成兩層；H2SO4層含I2量低，HI層含I2量高，則I2

在HI溶液中比在H2SO4溶液中易溶；溶液能分為兩層，則兩層溶液的密度一定不同，故a、c正確。②I2在兩層溶液中的溶解能力差別較大，故可直接用觀察顏色的方法來進行辨別，顏色深的是HI層，顏色淺的是H2SO4層。③H2SO4層中含有少量的HI，HI===H＋＋I－，使H2SO4答案：(1)SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI(2)①a、c②觀察顏色，顏色深的是HI層，顏色淺的是H2SO4

層③H2SO4

層中含有少量HI(3)①壓強②L1＜L2；SO3(g)分解的熱化學方程式：2SO3(g)ΔH＝＋196kJ·mol-1，當壓強一定時，溫度升===2SO2(g)＋O2(g)高，平衡轉化率增大[思維建模]“四步”突破元素性質(zhì)與反應原理類試題[變式訓練1](2023年湖北四校聯(lián)考)CO、SO2是常見的大氣污染物，應用化學原理變廢為寶，意義重大。

(1)CO與SO2用鋁礬土作催化劑、475℃條件下反應生成CO2和硫蒸氣，該反應可用于從煙道氣中回收硫，反應過程中各組分的物質(zhì)的量與反應時間的關系如圖所示，該反應的化學方程式為__________________________________________________。轉化率溫度50℃100℃200℃300℃400℃壓強p10.650.500.400.320.24p20.800.700.650.500.41(2)利用CO可以合成新能源物質(zhì)——甲醇。其原理為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH。在壓強分別為p1、p2，體積均為VL的兩個容器中充入amolCO、2amolH2，在催化劑作用下反應生成甲醇，平衡時轉化率與溫度、壓強的關系有下表數(shù)據(jù)：①ΔH________0，p1________p2。(填“>”“<”或“＝”)②壓強為p2，溫度為300℃時，該反應的平衡常數(shù)K＝________。

③壓強為p1，溫度為100℃時，達到平衡后，繼續(xù)向其中通入0.5amolCO、amolH2、0.5amolCH3OH，則平衡時CH3OH的體積分數(shù)________(填“增大”“減小”或“不變”)。④下列說法正確的是________(填序號)。a.當n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝1∶2∶1時，可逆反應達到平衡狀態(tài)b.平衡后向體積為VL的容器內(nèi)繼續(xù)充入He，平衡不移動c.使用新型催化劑，可提高CO的平衡轉化率

(3)MnO2懸濁液、NaOH溶液都是SO2

氣體常用的吸收劑。 ①已知MnO2＋SO2===MnSO4，吸收SO2的裝置如圖所示。反應過程中，為使SO2

盡可能轉化完全，可采取的合理措施有________________、__________________。②將標準狀況下4.48LSO2氣體緩緩通入100mL3mol·L-1NaOH溶液中，充分反應后c(Na＋)＝_______________________(填幾種粒子濃度之和)。③?、谥兴萌芤?0mL，加水稀釋成1L，向其中加入CaCl2固體至有沉淀CaSO3(Ksp＝3.1×10-7)生成，則所加CaCl2固體的質(zhì)量為________mg。(2)①<

<

②答案：(1)4CO＋2SO24CO2＋S2③增大④b(3)①緩慢通入SO2

控制合適的溫度③3.441角度2以能量變化為主線串聯(lián)反應原理【典例2】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}：

反應①的ΔH1為_______kJ·mol-1。圖(a)是反應①平衡轉化率與反應溫度及壓強的關系圖，x________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高，應采取的措施是_______(填序號)。A.升高溫度C.增大壓強

B.降低溫度D.降低壓強

(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)率與進料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關系。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)為反應產(chǎn)率和反應溫度的關系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃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______________________________________。

解析：(1)根據(jù)蓋斯定律，可得①＝②－③，則ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ·mol-1＋242kJ·mol-1＝123kJ·mol-1。反應①為氣體總體積增大的反應，在溫度相同時降低壓強有利于提高平衡轉化率，故x<0.1。反應①為吸熱反應，升高溫度有利于平衡正向移動，A正確；降低壓強平衡向氣體總體積增大的方向移動，D正確。(2)結合圖(b)可看出隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，丁烯產(chǎn)率先升高后降低，這是因為氫氣是生成物，當n(氫氣)/n(丁烷)逐漸增大時，逆反應速率加快，故丁烯的產(chǎn)率逐漸降低。(3)在590℃之前隨溫度升高丁烯產(chǎn)率逐漸增大，這是因為溫度升高不僅能加快反應速率，還能促使平衡正向移動；但溫度高于590℃時，丁烯高溫裂解生成短鏈烴類，導致丁烯產(chǎn)率快速降低。

答案：(1)123小于

AD (2)氫氣是產(chǎn)物之一，隨著

n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應速率增大溫度升高反應速率

(3)升高溫度有利于反應向吸熱方向進行加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類[思維建模]“四角度”突破反應能量與反應原理的綜合題[變式訓練2](2023年寶雞質(zhì)檢)醋酸由于成本較低，在生產(chǎn)中被廣泛應用。

(1)寫出醋酸在水溶液中的電離方程式：__________________。若某溫度下，CH3COOH(aq)與NaOH(aq)反應的ΔH＝－46.8kJ·mol-1，HCl(aq)與NaOH(aq)反應的ΔH＝－55.6kJ·mol-1，則CH3COOH在水溶液中電離的ΔH＝______kJ·mol-1。

(2)某溫度下，實驗測得0.1mol·L-1

醋酸溶液的電離度約為1.5%，則該溫度下CH3COOH的電離常數(shù)K＝________________(列出計算式，已知電離度α＝

(3)近年來化學家研究開發(fā)出用乙烯和乙酸為原料、雜多酸作催化劑合成乙酸乙酯的新工藝，不必生產(chǎn)乙醇或乙醛作中間體，使產(chǎn)品成本降低，具有明顯經(jīng)濟優(yōu)勢。其合成的基本反應如下：CH2==CH2(g)＋CH3COOH(l)CH3COOC2H5(l)

下列描述能說明乙烯與乙酸合成乙酸乙酯的反應已達化學平衡的是________。 A.乙烯、乙酸、乙酸乙酯的濃度相同 B.酯合成反應的速率與酯分解反應的速率相等 C.乙烯斷開1mol碳碳雙鍵的同時乙酸恰好消耗1mol D.體系中乙烯的質(zhì)量分數(shù)一定

(4)在n(乙烯)與n(乙酸)物料比為1的條件下，某研究小組在不同壓強下進行了在相同時間點乙酸乙酯的產(chǎn)率隨溫度的變化的測定實驗，實驗結果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

①溫度在60～80℃范圍內(nèi)，乙烯與乙酸酯化合成反應速率由大到小的順序是_________________[用v(p1)、v(p2)、v(p3)分別表示不同壓強下的反應速率]，分析其原因為__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②壓強為p1MPa、溫度為60℃時，若乙酸乙酯的產(chǎn)率為30%，則此時乙烯的轉化率為______________。

③在壓強為p1MPa、溫度超過80℃時，乙酸乙酯產(chǎn)率下降的原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ④根據(jù)測定實驗結果分析，較適宜的生產(chǎn)條件是__________(填出合適的壓強和溫度)。為提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率，可以采取的措施有____________________(任寫出一條)。明反應達到平衡；乙烯斷開1mol碳碳雙鍵與乙酸恰好消耗1mol均表示正反應方向，C不能說明反應達到平衡；體系中乙烯的質(zhì)量分數(shù)一定，說明乙烯的濃度不變，D可以說明反應達到平衡。(4)①該反應為氣體分子數(shù)減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，乙酸乙酯的產(chǎn)率增大，故p1>p2>p3，對于有氣體參與的反應，其他條件相同時，壓強越大，反應速率越快。②乙烯與乙酸乙酯的化學計量數(shù)相等，故乙烯的轉化率與乙酸乙酯的產(chǎn)率相等。④根據(jù)題圖，p1

MPa、80℃時乙酸乙酯的產(chǎn)率最大，為較適宜的生產(chǎn)條件。根據(jù)平衡移動原理，通入乙烯氣體或增大壓強，均可提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率。CH3COO－＋H＋＋8.8答案：(1)CH3COOH(4)①v(p1)>v(p2)>v(p3)其他條件相同時，對于有氣體參與的反應，壓強越大，化學反應速率越快②30%③由圖像可知，p1MPa、80℃時反應已達平衡且正反應放熱，故壓強不變升高溫④p1

MPa、80℃通入乙烯氣體或度平衡逆向移動，產(chǎn)率下降增大壓強(3)BD角度3以氧化還原反應為主線串聯(lián)反應原理

【典例3】鋰的化合物用途廣泛。Li3N是非常有前途的儲氫材料；LiFePO4、Li2FeSiO4

等可以作為電池的正極材料?；卮鹣铝袉栴}：

(1)將鋰在純氮氣中燃燒可制得Li3N，其反應的化學方程式為_______________________________________________________。(2)氮化鋰在氫氣中加熱時可得到氨基鋰(LiNH2)，其反應的化學方程式為Li3N＋2H2LiNH2＋2LiH，氧化產(chǎn)物為_______(填化學式)。在270℃時，該反應可逆向進行放出H2，因而氮化鋰可作為儲氫材料，儲存氫氣最多可達Li3N質(zhì)量的_______%(精確到0.1)。

(3)將Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2

粉末均勻混合，在800℃的氬氣中燒結6小時制得Li2FeSiO4，寫出反應的化學方程式：_______________________________________________________。制備Li2FeSiO4

的過程必須在惰性氣體氛圍中進行，其原因是______________________。

(4)將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出LiFePO4

沉淀，陽極的電極反應為____________________________________。(5)磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發(fā)生LiFePO4與Li1－xFePO4之間的轉化，電池放電時負極發(fā)生的反應為LixC6－xe－===xLi＋＋6C，寫出電池放電時反應的化學方程式：___________________________________________________________________________。解析：(1)反應物為金屬鋰和氮氣，生成物為Li3N，因此其反應的化學方程式為6Li＋N22Li3N。(2)分析給出的化學方程式中三種元素的化合價，N、Li兩種元素在反應前后化合價不變，而H從H2

中的0價轉化為LiNH2

中的＋1價和LiH中的－1價，故LiNH2

為氧化產(chǎn)物。由給出的化學方程式知，35g(1mol)Li3N最多可儲存氫氣4g(2mol)，故儲存氫氣最多可達Li3N質(zhì)量的11.4%。(3)根據(jù)給出的反應物Li2CO3、FeC2O4·2H2O、SiO2，生成物之一Li2FeSiO4

及反應條件，結合化學反應中的元素守恒可知生成物還有H2O、CO2

及CO，由此可寫出反應的化學方程式。對比反應物FeC2O4·2H2O和生成物Li2FeSiO4

可知反應前后Fe的化合價沒有變化，且為＋2價，故在惰性氣體氛圍中進行的目的是防止＋2價鐵被氧化。(4)鐵作陽極，F(xiàn)e發(fā)生氧化反應，電極反應為生成物，故Li1－xFePO4

為反應物，因此放電時電池反應的化學方程式為Li1－xFePO4＋LixC6===LiFePO4＋6C。Fe－2e－===Fe2+，然后發(fā)生離子反應：Fe2+＋Li＋＋H2PO===LiFePO4↓＋2H＋。(5)分析題給信息可知LiFePO4為電池放電時的[思維建模]“四步”突破氧化還原反應與反應原理類試題[變式訓練3]氮、硫、氯及其化合物是中學化學重要的組成部分。

(1)氨氣燃料電池使用的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電池反應為4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。該電池負極的電極反應式為_________________________________；用該電池進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉，以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液，下列說法正確的是________(填序號)。a.電能全部轉化為化學能b.Cu2+的物質(zhì)的量濃度不變(不考慮溶液體積變化)c.溶液中Cu2+向陽極移動d.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬e.若陽極質(zhì)量減少64g，則轉移電子數(shù)為2NA

個

(2)①將SO2

通入BaCl2

溶液中，出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，看到了明顯的白色沉淀，為探究該白色沉淀的成分，