高考 化学反应原理复习.docx

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高考化学反应原理复习

化学反应原理综合题

第一部分常考题逐空突破篇

常考题空1　热化学方程式及反应热的计算

1．书写热化学方程式的“五环节”

2．利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法

（1）步骤

（2）方法

题组一　热化学方程式的书写

1．依据反应事实书写有关热化学方程式：

（1）[2017·天津，7（3）]0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为_____________________。

（2）[2014·安徽，25（3）]CuCl（s）与O2反应生成CuCl2（s）和一种黑色固体。

在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl（s），放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是_____________

（3）[2018·北京，27

（1）]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。

过程如下：

反应Ⅰ：

2H2SO4（l）===2SO2（g）＋2H2O（g）＋O2（g）　ΔH1＝＋551kJ·mol－1

反应Ⅲ：

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH3＝－297kJ·mol－1

反应Ⅱ的热化学方程式：

_______________________________________________________。

2．运用盖斯定律书写下列热化学方程式：

（1）已知：

25℃、101kPa时，Mn（s）＋O2（g）===MnO2（s）　ΔH＝－520kJ·mol－1

S（s）＋O2（g）===SO2（g）　ΔH＝－297kJ·mol－1

Mn（s）＋S（s）＋2O2（g）===MnSO4（s）　ΔH＝－1065kJ·mol－1

则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是________________________

（2）[2017·全国卷Ⅰ，28

（2）]近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。

回答下列问题：

下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统（Ⅰ）和系统（Ⅱ）制氢的热化学方程式分别为___________________、

________________________________________________________________________，

制得等量H2所需能量较少的是________。

题组二　计算化学反应的焓变（ΔH）

3．二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。

已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：

2CO2（g）＋6H2（g）CH2==CH2（g）＋4H2O（g）　ΔH。

（1）几种物质的能量（kJ·mol－1）如表所示（在标准状态下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量）：

物质

CO2（g）

H2（g）

CH2==CH2（g）

H2O（g）

能量/kJ·mol－1

－394

0

52

－242

ΔH＝____________________kJ·mol－1。

（2）几种化学键的键能（kJ·mol－1）。

化学键

C==O

H—H

C==C

H—C

H—O

键能/kJ·mol－1

803

436

615

a

463

a＝____________________。

[思路点拨]　从宏观的角度讲，反应热是生成物自身的总能量与反应物自身的总能量的差值，根据第

（1）问中所给出的各物质所具有的能量，可以计算反应的热效应。

从微观的角度讲，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，已知反应的热效应和部分化学键的键能，可求某一化学键的键能。

4．

（1）[2016·全国卷Ⅱ，26（3）]联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。

回答下列问题：

①2O2（g）＋N2（g）===N2O4（l）　　ΔH1

②N2（g）＋2H2（g）===N2H4（l）　　ΔH2

③O2（g）＋2H2（g）===2H2O（g）　　ΔH3

④2N2H4（l）＋N2O4（l）===3N2（g）＋4H2O（g）　ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝____________________________________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为__________________________________。

（2）CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。

已知：

CH4（g）＋2O2（g）===CO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝akJ·mol－1

CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）　ΔH2＝bkJ·mol－1

2CO（g）＋O2（g）===2CO2（g）　ΔH3＝ckJ·mol－1

反应CH4（g）＋CO2（g）===2CO（g）＋2H2（g）　ΔH＝____kJ·mol－1（用含a、b、c的代数式表示）。

常考题空2　有关反应速率、平衡常数、转化率的计算

1．有关化学反应速率计算公式的理解

对于反应mA（g）＋nB（g）===cC（g）＋dD（g）

（1）计算公式：

v（B）＝

＝

。

（2）同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。

不同物质表示的反应速率，存在如下关系：

v（A）∶v（B）∶v（C）∶v（D）＝m∶n∶c∶d。

（3）注意事项

①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。

②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。

2．化学平衡计算中常用公式

（1）对于可逆反应：

aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）在一定温度下达到化学平衡时，其化学平衡常数计算的表达式为

K＝

（式中的浓度是指平衡状态的浓度）Kp＝

其中p（A）、p（B）、p（C）、p（D）分别为A、B、C、D各气体的分压，

气体的分压＝气体总压×体积分数气体体积之比＝气体物质的量之比

（2）同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。

例如：

N2O4（g）2NO2（g）　K＝

N2O4（g）NO2（g）　K′＝

＝

2NO2（g）N2O4（g）　K″＝

＝

因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。

（3）转化率计算公式

转化率（α）＝

×100%

题组一　有关化学反应速率的计算

1．[2015·广东理综，31（3）改编]一定条件下测得反应2HCl（g）＋

O2（g）Cl2（g）＋H2O（g）的反应过程中n（Cl2）的数据如下：

t/min

0

2.0

4.0

6.0

8.0

n（Cl2）/10－3mol

0

1.8

3.7

5.4

7.2

计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率（以mol·min－1为单位，写出计算过程）。

2．工业制硫酸的过程中，SO2（g）转化为SO3（g）是一步关键步骤。

（1）550℃时，向一恒温恒容的容器内充入2molSO2（g）与1molO2（g）进行上述反应，测得SO2（g）浓度随时间变化如图甲所示，则该温度下反应从开始到平衡氧气的平均反应速率v（O2）＝____________。

（2）改变温度，在1L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：

反应时间/min

SO2（g）/mol

O2（g）/mol

SO3（g）/mol

0

4

2

0

5

1.5

10

2

15

1

若在起始时总压为p0kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10min内SO2（g）的反应速率v（SO2）＝______kPa·min－1。

题组二　有关平衡常数及转化率的计算

3．[2017·全国卷Ⅰ，28（3）①]近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。

回答下列问题：

H2S与CO2在高温下发生反应：

H2S（g）＋CO2（g）COS（g）＋H2O（g）。

在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。

4．[2017·全国卷Ⅲ，28（4）④]砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。

回答下列问题：

298K时，将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：

AsO

（aq）＋I2（aq）＋2OH－（aq）AsO

（aq）＋2I－（aq）＋H2O（l）。

溶液中c（AsO

）与反应时间（t）的关系如图所示。

若平衡时溶液的pH＝14，则该反应的平衡常数K为____。

5．亚硝酰氯（NOCl）是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO（g）＋Cl2（g）2NOCl（g）。

（1）氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：

①2NO2（g）＋NaCl（s）NaNO3（s）＋NOCl（g）

②4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）

③2NO（g）＋Cl2（g）2NOCl（g）

设反应①②③对应的平衡常数依次为K1、K2、K3，则K1、K2、K3之间的关系为______。

（2）在1L恒容密闭容器中充入2molNO（g）和1molCl2（g），在不同温度下测得c（NOCl）与时间t的关系如图A所示：

①反应开始到10min时NO的平均反应速率v（NO）＝________mol·L－1·min－1。

②T2时该反应的平衡常数K为________。

③T2时Cl2的平衡转化率为__________。

（3）若按投料比[n（NO）∶n（Cl2）]＝2∶1把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p（总压）的关系如图B所示：

①该反应的ΔH________（填“>”“<”或“＝”）0。

②在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为________。

③若反应一直保持在p压强条件下进行，则M点的分压平衡常数Kp＝________（用含p的表达式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×体积分数）。

题组三　平衡常数与速率常数的关系

6．（2016·海南，16）顺1,2二甲基环丙烷和反1,2二甲基环丙烷可发生如下转化：

该反应的速率方程可表示为v（正）＝k（正）c（顺）和v（逆）＝k（逆）c（反），k（正）和k（逆）在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。

回答下列问题：

（1）已知：

t1温度下，k（正）＝0.006s－1，k（逆）＝0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________；该反应的活化能Ea（正）小于Ea（逆），则ΔH________（填“小于”“等于”或“大于”）0。

（2）t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是________（填曲线编号），平衡常数值K2＝________；温度t1________（填“小于”“等于”或“大于”）t2，判断理由是________________________________________________________________________。

7．在一定温度下，在1L恒容密闭容器中充入一定量PCl3（g）和Cl2（g），发生如下反应：

PCl3（g）＋Cl2（g）PCl5（g）　ΔH，测得PCl3（g）的转化率与时间关系如图所示。

其速率方程：

v正＝k正·c（PCl3）·c（Cl2），v逆＝k逆·c（PCl5）（k是速率常数，只与温度有关）

（1）上述反应中，ΔH______0（填“＞”“＜”或“＝”），理由是_________________。

（2）M点：

________

（填“＞”“＜”或“＝”），升高温度，k正增大的倍数________k逆增大的倍数（填“大于”“小于”或“等于”）。

（3）T1时，测得平衡体系中c（Cl2）＝0.25mol·L－1，则

＝____________________（要求结果带单位）。

常考题空3　电解质溶液中有关平衡常数的计算

1．依据电离常数表达式计算（以弱酸HA为例）

（1）Ka＝

，若只是弱酸溶液，则c（H＋）＝c（A－），Ka＝

。

（2）Ka与pH的关系

pH＝－lgc（H＋）＝－lg

＝－lgKa＋lg

。

（3）Ka与A－水解常数Kh的关系

A－＋H2OHA＋OH－

Kh＝

＝

＝

。

2．溶度积（Ksp）的常见计算类型

（1）已知溶度积求溶液中的某种离子的浓度，如Ksp＝a的饱和AgCl溶液中c（Ag＋）＝

mol·L－1。

（2）已知溶度积、溶液中某离子的浓度，求溶液中的另一种离子的浓度，如某温度下AgCl的Ksp＝a，在0.1mol·L－1的NaCl溶液中加入过量的AgCl固体，达到平衡后c（Ag＋）＝10amol·L－1。

（3）计算沉淀转化的平衡常数，如Cu2＋（aq）＋MnS（s）CuS（s）＋Mn2＋（aq），平衡常数K＝

＝

＝

。

题组一　有关电离常数的计算

1．[2018·天津，10

（1）]CO2可以被NaOH溶液捕获。

若所得溶液pH＝13，CO2主要转化为__________（写离子符号）；若所得溶液c（HCO

）∶c（CO

）＝2∶1，溶液pH＝__________。

（室温下，H2CO3的K1＝4×10－7；K2＝5×10－11）

3．大气污染物SO2可用NaOH吸收。

已知pKa＝－lgKa，25℃时，用0.1mol·L－1NaOH溶液滴定20mL0.1mol·L－1H2SO3溶液的滴定曲线如图。

（1）c点所得溶液中：

c（Na＋）______3c（HSO

）（填“＞”“＜”或“＝”）。

（2）依据图像计算H2SO3在25℃的pKa1＝________，pKa2＝__________。

4．常温下，用0.1000mol·L－1的NaOH溶液滴定某浓度的二元弱酸（H2X）溶液，所得溶液中各种含X的微粒的物质的量分数（δ）与pH的变化曲线如图所示。

（1）计算H2X的一级电离常数Ka1＝________（幂指数的形式且可以是小数，下同）。

（2）X2－的一级水解常数Kh＝__________。

题组二　有关Ksp的计算

5．（高考题组合）

（1）[2017·海南，14（3）]向含有BaSO4固体的溶液中滴加Na2CO3溶液，当有BaCO3沉淀生成时溶液中

＝______________________。

已知Ksp（BaCO3）＝2.6×10－9，Ksp（BaSO4）＝1.1×10－10。

（2）[2016·全国卷Ⅰ，27（3）]在化学分析中采用K2CrO4为指示剂，以AgNO3标准溶液滴定溶液中的Cl－，利用Ag＋与CrO

生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。

当溶液中Cl－恰好完全沉淀（浓度等于1.0×10－5mol·L－1）时，溶液中c（Ag＋）为________mol·L－1，此时溶液中c（CrO

）等于________mol·L－1。

（已知Ag2CrO4、AgCl的Ksp分别为2.0×10－12和2.0×10－10）

（3）[2015·全国卷Ⅱ，26（4）]用废电池的锌皮制备ZnSO4·7H2O的过程中，需除去锌皮中的少量杂质铁，其方法是：

加稀H2SO4和H2O2溶解，铁变为________，加碱调节至pH为________时，铁刚好沉淀完全（离子浓度小于1×10－5mol·L－1时，即可认为该离子沉淀完全）；继续加碱至pH为________时，锌开始沉淀（假定Zn2＋浓度为0.1mol·L－1）。

若上述过程不加H2O2后果是_____________，原因是____________________。

6．常温下，Ksp[Cu（OH）2]＝2.2×10－20。

常温下，在一定量的氯化铜溶液中逐滴加入氨水至过量，可观察到先产生蓝色沉淀，后蓝色沉淀溶解转化成蓝色溶液。

（1）当pH＝8时，表明已完全沉淀，计算此时c（Cu2＋）＝__________mol·L－1。

（2）常温下，Cu2＋（aq）＋4NH3（aq）[Cu（NH3）4]2＋（aq）　K1＝2.0×1013，蓝色沉淀溶解过程中存在平衡：

Cu（OH）2（s）＋4NH3（aq）[Cu（NH3）4]2＋（aq）＋2OH－（aq），其平衡常数K2＝_______。

常考题空4　读懂图像—精准判断速率、平衡对实际生产的调控作用

一、图像题的审题要领

1．看题干，明方向：

看清题目要求，在题干中圈出关键词，明确是速率问题还是平衡移动问题，分清楚是“恒温恒压”还是“恒温恒容”，或其他限制条件。

2．识图表，“面、点、线”

识图是解题的基础，①面即坐标系，明晰横、纵坐标所表示的化学含义，这是理解题意和进行正确思维的前提。

明晰坐标含义，也就是用变量的观点分析坐标，找出横、纵坐标的关系，再结合教材，联系相应的知识点。

②找点：

找出曲线中的特殊点（起点、顶点、拐点、终点、交叉点、平衡点等），分析这些点所表示的化学意义以及影响这些点的主要因素及限制因素等，大多考题就落在这些点的含义分析上，因为这些点往往隐含着某些限制条件或某些特殊的化学含义。

③析线：

正确分析曲线的走向、变化趋势（上升、下降、平缓、转折等），同时对走势有转折变化的曲线，要分区段进行分析，研究找出各段曲线的变化趋势及其含义。

二、应用举列

1．涉及温度、压强对平衡影响类简答题

答题要领：

叙特点（反应特点或容器特点）→变条件→定方向→得结论（或结果）

例1

　在密闭容器中充入一定量H2S，发生反应2H2S（g）2H2（g）＋S2（g）　ΔH＝＋169.8kJ·

mol－1。

下图为H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系。

（1）图中压强（p1、p2、p3）的大小顺序为________，理由是____________________。

（2）该反应平衡常数大小：

K（T1）________（填“>”“<”或“＝”）K（T2），理由是________

________________________________________________________________________。

（3）如果要进一步提高H2S的平衡转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有________________。

[解题思路]　

答案　

（1）p1

（2）<　该反应正向是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大

（3）及时分离出产物

2．图像中转化率变化分析

答题要领：

转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性（主副反应）的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响。

例2

　（2017·全国卷Ⅱ，27改编）丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

C4H10（g）===C4H8（g）＋H2（g）　ΔH＝＋123kJ·mol－1

回答下列问题：

（1）图（a）是该反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x________0.1（填“大于”或“小于”）；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________（填标号）。

A．升高温度B．降低温度

C．增大压强D．降低压强

（2）丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器（氢气的作用是活化催化剂），出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

图（b）为丁烯产率与进料气中n（氢气）/n（丁烷）的关系。

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_________________________________________________________________。

（3）图（c）为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。

丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是__________________________；590℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是________________________________。

[审题要领]　抓关键词，第

（1）问：

“平衡产率”。

第

（2）问：

“产率”，“氢气的作用”。

第（3）问：

“副产物”产生的原因。

3．依据图像，优选生产条件

[解题模型]　要从以下几个层面依次分析其中的“物理量”：

→

→

→

例3

　[2017·天津理综，10

（2）]已知：

生物脱H2S的原理：

H2S＋Fe2（SO4）3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4

4FeSO4＋O2＋2H2SO4

2Fe2（SO4）3＋2H2O

由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为___________________________________。

若反应温度过高，反应速率下降，其原因是____________________________________

1．已知H2S高温热分解制H2的反应如下：

2H2S（g）2H2（g）＋S2（g）。

在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。

以H2S的起始浓度均为cmol·L－1测定H2S的转化率，结果如图所示。

图中曲线a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率。

请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：

_______________。

2．乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：

＋H2（g）　ΔH＝＋124kJ·mol－1

工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9），控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。

在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性（指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数）变化如图：

（1）掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：

_____________________。

（2）控制反应温度为600℃的理由是___________________________________________。

3．已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为：

2CO2（g）＋6H2（g）C2H5OH（g）＋3H2O（g）　ΔH<0。

（1）图1、图2分别是CO2的