全国通用版版高考化学大一轮复习第35讲化学反应原理题的解题策略优选学案.docx

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全国通用版版高考化学大一轮复习第35讲化学反应原理题的解题策略优选学案

第35讲 化学反应原理题的解题策略

题型特点

考情分析

命题趋势

  化学反应原理题通常以元素化合物知识为载体,以工业生产为背景,综合考查化学反应速率、化学平衡及其影响因素、化学反应中的能量变化、原电池及电解池,电解质溶液等知识,有时还融合考查氧化还原反应、化学实验等,题目综合性强,化学信息多,设问角度灵活多变,侧重考查考生接受、整合信息的能力,应用化学知识解决实际问题的能力。

2016,全国卷甲,27T

2016,全国卷乙,27T

2016,全国卷丙,27T

2016,浙江卷,28T

2016,江苏卷,16T

化学反应原理是高考“主考”和“必考”的内容,预测2019年高考会继续加大考查力度,特别是结合图像分析、平衡常数的计算以及平衡移动原理在溶液中的应用。

分值:

15~20分

根据考查知识点的覆盖情况,可将反应原理主观题型分为两种类型:

一类是单一的反应原理考查,此类试题考查内容单一,注重试题深度;另一类是综合的反应原理考查,此类试题往往综合考查不同原理的知识点,注重试题的广度。

综合原理考查是新课标高考试题的特点,理综试题的主观题型较少,要顾全知识的覆盖面,必然要走综合原理考查的路线,这应引起我们的重视。

该类试题因综合程度大,考查点常是原理知识的重难点,因而试题难度不言而喻。

解答该类试题应采用各个击破法,即认真审读题干,找出已知信息要点;细读问题,弄清考查点,联想所学相关知识,找到该类问题的通法通解(如热化学方程式的叠加法,平衡计算的三段法、等效法、极限法、守恒法、图示分析法等),有时也可另辟蹊径,巧思妙解。

若问题是并列式提问时,可以先依据你的强项,做自己认为简单的问题,这样可以使解答更高效一些。

1.化学反应与能量:

判断ΔH的正、负与吸热反应、放热反应的关系,运用盖斯定律进行反应热的计算,热化学方程式的书写等。

2.化学反应速率:

根据已知条件进行反应速率的计算,判断浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积对反应速率的影响等。

3.化学平衡:

根据化学方程式写出化学平衡常数的表达式,计算平衡常数,判断影响平衡常数的因素,化学平衡状态的判断,判断浓度、压强、温度对化学平衡的影响等。

4.电化学基础:

原电池和电解池的电极名称的判断,电极反应式的书写,电子转移方向的判断等。

5.水溶液中的离子平衡:

盐类水解后溶液酸碱性的判断,盐类水解离子方程式的书写,粒子浓度大小的比较,沉淀溶解平衡的判断及应用等。

[例1](2016·上海卷)随着科学技术的发展和环保要求的不断提高,CO2的捕集利用技术成为研究的重点。

完成下列填空:

(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原,所涉及的反应方程式为:

CO2(g)+4H2(g)

CH4(g)+2H2O(g)

已知H2的体积分数随温度的升高而增加。

若温度从300℃升至400℃,重新达到平衡,判断下列表格中各物理量的变化。

(填“增大”“减小”或“不变”)

v正

v逆

平衡常数K

转化率α

__增大__

__增大__

__减小__

__减小__

(2)相同温度时,上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡,各物质的平衡浓度如下表:

平衡Ⅰ

平衡Ⅱ

[CO2]/(mol·L-1)

a

m

[H2]/(mol·L-1)

b

n

[CH4]/(mol·L-1)

c

x

[H2O]/(mol·L-1)

d

y

a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为

(3)已知:

H2CO3,Ki1=4.3×10-7,Ki2=5.6×10-11;

H2C2O4,Ki1=5.9×10-2,Ki2=6.4×10-5。

0.1mol/LNa2CO3溶液的pH__大于__0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH(选填“大于”“小于”或“等于”)。

等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中,氢离子浓度较大的是__草酸__。

若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合,溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是__AC__(填字母)。

A.[H+]>[HC2O

]>[HCO

]>[CO

]

B.[HCO

]>[HC2O

]>[C2O

]>[CO

]

C.[H+]>[HC2O

]>[C2O

]>[CO

]

D.[H2CO3]>[HCO

]>[HC2O

]>[CO

]

(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡:

H++HCO

H2CO3。

当有少量酸性或碱性物质进入血液中时,血液的pH变化不大,用平衡移动原理解释上述现象。

__当少量酸性物质进入血液中,平衡向右移动,使H+浓度变化较小,血液中的pH基本不变;当少量碱性物质进入血液中,平衡向左移动使H+浓度变化较小,血液的pH基本不变__。

解析

(1)H2的体积分数随温度的升高而增加,这说明升高温度平衡向逆反应方向进行,即正反应是放热反应。

升高温度正逆反应速率均增大,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,反应物的转化率减小。

(2)相同温度时平衡常数不变,则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为

(3)根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸,则碳酸钠的水解程度大于草酸钠,所以0.1mol/LNa2CO3溶液的pH大于0.1mol/LNa2C2O4溶液的pH。

草酸的酸性强于碳酸,则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中,氢离子浓度较大的是草酸。

草酸的二级电离常数大于碳酸,所以草酸的电离程度大,因此溶液中:

[H+]>[HC2O

]>[C2O

]>[HCO

]>[CO

]。

1.(2016·天津卷)氢能是发展中的新能源,它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。

回答下列问题:

(1)与汽油相比,氢气作为燃料的优点是__污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中两个)__(至少答出两点)。

但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池,写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式:

__H2+2OH--2e-===2H2O__。

(2)氢气可用于制备H2O2。

已知:

H2(g)+A(l)===B(l) ΔH1

O2(g)+B(l)===A(l)+H2O2(l) ΔH2

其中A、B为有机物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g)===H2O2(l)的ΔH__<__0(填“>”“<”或“=”)。

(3)在恒温恒容的密闭容器中,某储氢反应:

MHx(s)+yH2(g)MHx+2y(s) ΔH<0达到化学平衡。

下列有关叙述正确的是__ac__(填字母)。

a.容器内气体压强保持不变

b.吸收ymolH2只需1molMHx

c.若降温,该反应的平衡常数增大

d.若向容器内通入少量氢气,则v(放氢)>v(吸氢)

(4)利用太阳能直接分解水制氢,是最具吸引力的制氢途径,其能量转化形式为__光能转化为化学能__。

(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。

电解法制取有广泛用途的Na2FeO4,同时获得氢气:

Fe+2H2O+2OH-

FeO

+3H2↑,工作原理如图所示。

装置通电后,铁电极附近生成紫红色FeO

,镍电极有气泡产生。

已知:

Na2FeO4只在强碱性条件下稳定,易被H2还原。

①电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在__阳极室__(填“阴极室”或“阳极室”)。

②电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为__防止Na2FeO4与H2反应使产率降低__。

解析

(1)氢气的来源广且可再生,燃烧生成水,无污染,且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油多。

碱性氢氧燃料电池的负极发生氧化反应,在碱性条件下氢气放电生成H2O。

(2)题中的两个反应都是熵减的反应,由于两个反应均能自发进行,所以两个反应都是放热反应,即ΔH1<0、ΔH2<0。

根据盖斯定律,将题中两个热化学方程式叠加得H2(g)+O2(g)===H2O2(l) ΔH=ΔH1+ΔH2<0。

(3)达到化学平衡时,气体的物质的量不变,所以容器内气体压强保持不变,a项正确;由于该反应是可逆反应,所以吸收ymolH2所需的MHx的物质的量大于1mol,b项错误;该反应的平衡常数表达式为K=

,由于该反应是放热反应,降低温度,平衡向正反应方向移动,c(H2)减小,故K值增大,c项正确;向容器内通入少量氢气,平衡向正反应方向移动,v正>v逆,即v(吸氢)>v(放氢),d项错误。

(4)太阳能分解水制氢,是光能转化为化学能的过程。

课时达标 第32讲(见课时达标P51)

1.已知:

①25℃时弱电解质的电离平衡常数:

Ka(CH3COOH)=1.8×10-5,Ka(HSCN)=0.13;②25℃时,2.0×10-3mol·L-1氢氟酸水溶液中,调节溶液的pH(忽略体积变化),得到c(HF)、c(F-)与溶液pH的变化关系如图所示(两条线交点处的pH=3.45)。

请根据以上信息回答下列问题:

(1)25℃时,将20mL0.10mol·L-1CH3COOH溶液和20mL0.10mol·L-1HSCN溶液分别与20mL0.10mol·L-1NaHCO3溶液混合,实验测得产生的气体体积(V)随时间(t)变化的示意图如图所示:

反应初始阶段,两种溶液产生CO2气体的速率存在明显差异的原因是__HSCN的酸性比CH3COOH强,其溶液中c(H+)较大,故HSCN溶液较NaHCO3溶液的反应速率快__,反应结束后所得两溶液中,c(CH3COO-)__<__c(SCN-)(填“>”“<”或“=”)。

(2)25℃时,HF电离平衡常数的数值Ka≈__10-3.45(或3.5×10-4)__,列式并说明得出该常数的理由:

Ka=

,当c(F-)=c(HF)时,Ka=c(H+),查图中的交点处为c(F-)=c(HF),故所对应的pH即为Ka的负对数,为3.45 。

解析

(1)两种酸的电离程度不同导致溶液中起始反应时H+的浓度不同,引起反应速率的不同。

反应结束后,溶质为CH3COONa和NaSCN,因CH3COOH酸性弱于HSCN,故CH3COONa的水解程度大,c(CH3COO-)

(2)HF的电离平衡常数Ka=

,其中c(H+)、c(F-)、c(HF)都是电离达到平衡时的浓度,选择HF、F-两条线的交点求解。

2.已知:

I2+2S2O

===S4O

+2I-。

相关物质的溶度积常数见下表:

物质

Cu(OH)2

Fe(OH)3

CuCl

CuI

Ksp

2.2×10-20

2.6×10-39

1.7×10-7

1.3×10-12

(1)某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3,为得到纯净的CuCl2·2H2O晶体,加入__CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等难溶于水的碱性物质__,调至pH=4,使溶液中的Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀,此时溶液中的c(Fe3+)=__2.6×10-9mol/L__;过滤后,将所得滤液低温蒸发、浓缩结晶,可得到CuCl2·2H2O晶体。

(2)在空气中直接加热CuCl2·2H2O晶体得不到纯的无水CuCl2,原因是__CuCl2+2H2OCu(OH)2+2HCl↑__(用化学方程式表示)。

由CuCl2·2H2O晶体得到纯的无水CuCl2的合理方法是__在干燥氯化氢气流中加热脱水__。

(3)某学习小组用“间接碘量法”测定含有CuCl2·2H2O晶体的试样(不含能与I-发生反应的氧化性杂质)的纯度,过程如下:

取0.36g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,生成白色沉淀。

用0.1000mol/LNa2S2O3标准溶液滴定,到达滴定终点时,消耗Na2S2O3标准溶液20.00mL。

①可选用__淀粉__作滴定指示剂,滴定终点的现象是__终点时待测液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复为蓝色__。

②CuCl2溶液与KI反应的离子方程式为__2Cu2++4I-===2CuI↓+I2__。

③该试样中CuCl2·2H2O的质量百分数为__95%__。

解析

(1)因为要得到纯净的CuCl2·2H2O晶体,所以不能加入含Cu2+以外的阳离子的物质来调节溶液的pH,所以可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等难溶于水的碱性物质;pH=4时,c(OH-)=10-10mol·L-1,c(Fe3+)=Ksp[Fe(OH)3]/c3(OH-)=2.6×10-9mol/L。

(2)CuCl2+2H2OCu(OH)2+2HCl↑,制取无水CuCl2纯物质,应在干燥氯化氢气流中加热脱水。

(3)2Cu2++4I-===2CuI↓+I2,所以选择淀粉作指示剂,终点时待测液由蓝色变为无色且半分钟内不恢复为蓝色,根据反应方程式可以得到如下关系式:

2CuCl2·2H2O~I2~2Na2S2O3,所以试样中CuCl2·2H2O的质量百分数=0.1000mol/L×0.02000L×171g/mol÷0.36g×100%=95%。

3.软锰矿的主要成分为MnO2,还含有Fe2O3、MgO、Al2O3、CaO、SiO2等杂质,工业上用软锰矿制取MnSO4·H2O的流程如下:

已知:

①部分金属阳离子完全沉淀时的pH如下表:

金属阳离子

Fe3+

Al3+

Mn2+

Mg2+

完全沉淀时的pH

3.2

5.2

10.4

12.4

②温度高于27℃时,MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低。

(1)“浸出”过程中MnO2转化为Mn2+的离子方程式为__MnO2+SO2===SO

+Mn2+__。

(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是__将Fe2+氧化为Fe3+__。

(3)第1步除杂中形成滤渣1的主要成分为__Al(OH)3、Fe(OH)3__(填化学式),调pH至5~6所加的试剂,可选择__ab__(填字母)。

a.CaO  b.MgO

c.Al2O3d.氨水

(4)第2步除杂,主要是将Ca2+、Mg2+转化为相应的氟化物沉淀除去,写出MnF2除去Mg2+的离子反应方程式:

__MnF2+Mg2+Mn2++MgF2__,该反应的平衡常数数值为__7.2×107__。

(已知:

MnF2的Ksp=5.3×10-3;CaF2的Ksp=1.5×10-10;MgF2的Ksp=7.4×10-11)

(5)采用“趁热过滤”操作的原因是__减少MnSO4·H2O在水中的溶解,得到更多的产品__。

(6)取少量MnSO4·H2O溶于水,配成溶液,测其pH发现该溶液显酸性,原因是__Mn2++2H2OMn(OH)2+2H+__(用离子方程式表示),该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为__c(SO

)>c(Mn2+)>c(H+)>c(OH-)__。

解析

(1)“浸出”过程中MnO2与SO2发生氧化还原反应,离子方程式为MnO2+SO2===SO

+Mn2+。

(2)第1步除杂中加入H2O2的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,以便于形成Fe(OH)3沉淀,过滤将沉淀除去。

(3)第1步除杂时调整溶液的pH在5~6,可以使溶液中的Al3+、Fe3+分别形成Al(OH)3、Fe(OH)3沉淀,所以形成滤渣1的主要成分为Al(OH)3、Fe(OH)3;在调pH至5~6时,为了不引入新的杂质离子,所加的试剂应该可以与酸发生反应,可选择含有Ca2+、Mg2+的化合物CaO、MgO,a、b项正确。

(4)第2步除杂,主要是将Ca2+、Mg2+转化为相应的氟化物沉淀除去,MnF2除去Mg2+的离子反应方程式是MnF2+Mg2+Mn2++MgF2;该反应的平衡常数K=

=7.2×107。

(5)由已知②温度高于27℃时,MnSO4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低,故采用“趁热过滤”操作可以减少MnSO4·H2O在水中的溶解,得到更多的产品。

(6)MnSO4是强酸弱碱盐,Mn2+发生水解反应:

Mn2++2H2OMn(OH)2+2H+,消耗水电离产生的OH-,破坏了水的电离平衡,最终达到平衡时,c(H+)>c(OH-)。

根据物料守恒可得c(SO

)=c(Mn2+)+c[Mn(OH)2],所以c(SO

)>c(Mn2+),Mn2+水解使溶液显酸性,所以c(H+)>c(OH-)。

盐水解的程度是微弱的,溶液中主要以盐电离产生的离子形式存在,所以c(Mn2+)>c(H+),故该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为c(SO

)>c(Mn2+)>c(H+)>c(OH-)。

4.水是最常用的溶剂,许多化学反应都需要在水溶液中进行。

请仔细分析并回答下列各题。

(1)用0.1mol/LNaOH溶液滴定体积均为20.00mL、浓度均为0.1mol/L的盐酸和醋酸溶液,得到如图所示的滴定曲线图如下:

①用NaOH溶液滴定醋酸溶液通常所选择的指示剂为__酚酞__,符合其滴定曲线的是__Ⅰ__(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。

②滴定前的上述三种溶液中,由水电离出的c(H+)最大的是__CH3COOH__溶液(填化学式)。

③图中V1和V2大小的比较:

V1__<__V2(填“>”“<”或“=”)。

④曲线Ⅰ中M点对应的溶液中,各离子的浓度由大到小的顺序是__c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)__。

(2)某同学为了研究难溶电解质的溶解平衡,设计了如下实验(相关数据测定温度及实验环境温度均为25℃):

操作步骤

现象

步骤1:

向20mL0.05mol/LAgNO3溶液中加入20mL0.05mol/LKSCN溶液,充分反应后过滤

出现白色沉淀

步骤2:

向滤液中加入少量2mol/LFe(NO3)3溶液

溶液变红色

步骤3:

向步骤2所得溶液中,加入少量3mol/LAgNO3溶液

现象a

步骤4:

取步骤1所得少量滤渣加入到适量的3mol/LKI溶液中

出现黄色沉淀

查阅资料:

AgSCN是白色沉淀;Ksp(AgSCN)=1.0×10-12;Ksp(AgI)=8.5×10-17。

①请结合化学用语和必要的文字解释步骤2现象出现的原因:

__由于存在沉淀溶解平衡:

AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(sq),故溶液中仍有少量SCN-,Fe3+与SCN-结合生成Fe(SCN)3,从而溶液显红色__。

②该同学根据步骤3中现象a推知,加入的AgNO3与步骤2所得溶液发生了反应,则现象a为__出现白色沉淀(或溶液红色变浅)__(任写一点即可)。

③写出步骤4中沉淀转化反应平衡常数的表达式:

K=

解析

(1)①用NaOH溶液滴定醋酸溶液,由于恰好完全反应时溶液显碱性,因此通常选择在碱性范围变色的指示剂酚酞;醋酸是弱酸,其电离产生的氢离子的浓度小于0.1mol/L,即pH>1,由图中未加NaOH时的pH可知,图Ⅰ中酸的pH大于1,图Ⅱ中酸的pH=1,说明曲线Ⅰ为NaOH溶液滴定醋酸溶液过程,曲线Ⅱ为NaOH溶液滴定盐酸溶液过程。

②0.1mol/LNaOH溶液、0.1mol/LHCl都是强电解质,电离产生的氢氧根、氢离子的浓度等于电解质的浓度,而醋酸是弱酸,0.1mol/L醋酸溶液中氢离子的浓度小于0.1mol/L,氢离子或氢氧根离子的浓度越大,对水的电离平衡的抑制作用就越强,水的电离程度就越小,所以0.1mol/L的醋酸对水的电离抑制程度较小,则由水电离出的c(H+)最大。

③醋酸和氢氧化钠恰好完全反应时,得到的醋酸钠溶液显碱性,要使得溶液显中性即pH=7,需要醋酸稍过量,则需加入的NaOH的量比溶液中醋酸的量少;盐酸和氢氧化钠恰好完全反应时,两者的物质的量相同,得到的氯化钠溶液显中性,所以V1

④用10mL0.1mol/L的NaOH溶液和20.00mL0.1mol/L的醋酸溶液反应,得到的是等物质的量的醋酸和醋酸钠的混合溶液,由于醋酸的电离程度大于醋酸根离子的水解程度,所以该混合溶液显酸性,此时溶液中离子浓度大小:

c(CH3COO-)>c(Na+)>c(H+)>c(OH-)。

(2)①向20mL0.05mol/LAgNO3溶液中加入20mL0.05mol/LKSCN溶液,充分反应,产生白色沉淀,发生反应:

Ag+(aq)+SCN-(aq)AgSCN(s),该物质在溶液中存在沉淀溶解平衡:

AgSCN(s)Ag+(aq)+SCN-(aq),溶液中仍有少量的SCN-,向该溶液中加入Fe3+,溶液中的SCN-与Fe3+发生显色反应,使溶液变为红色。

②向步骤2所得溶液中加入硝酸银,Ag+和SCN-发生反应得到AgSCN白色沉淀,使Fe(SCN)3的溶解平衡正向移动,导致溶液红色变浅。

③步骤1所得的滤渣中含AgSCN固体,将其加入到KI溶液中,由于溶解度:

AgI

5.(2018·湖北黄冈调研)氮的化合物丰富多彩。

(1)KCN溶液可与难溶的AgI形成配合物,生成稳定的Ag(CN)

,该转化的离子方程式为__AgI(s)+2CN-(aq)Ag(CN)

(aq)+I-(aq)__,平衡常数K=__1.5×107__。

{已知:

Ksp(AgI)=1.5×10-14,K稳[Ag(CN)

]=1.0×1021,K稳与电离常数K互为倒数,K稳越大越稳定}

(2)NO具有强还原性,实验室可用酸性K2Cr2O7溶液将尾气NO氧化为NO

,溶液由橙色(Cr2O

)变为绿色(Cr3+),发生反应的离子方程式是__2NO+Cr2O

+6H+===2NO

+2Cr3++3H2O__。

(3)HNO2是比醋酸略强的酸,下列事实一定能证明HNO2是弱酸的是__acde__(填字母,下同)。

a.0.1mol/L的HNO2溶液的pH=2.1

b.用HNO2溶液做导电实验,灯泡很暗

c.常温下,NaNO2溶液的pH大于7

d.常温下,NaNO2和H3PO4反应,生成HNO2

e.pH=3的HNO2溶液稀释至100倍后,pH小于5

(4)硫酸肼(N2H6SO4)是一种重要的化工原料,属于离子化合物,易溶于水,溶液呈酸性,水解原理与(NH4)2SO4类似。

①写出硫酸肼第一步水解反应的离子方程式:

__N2H

+H2O[N2H5·H2O]++H+__。

②硫酸肼水溶液中离子浓度的排列顺序正确的是__A__。

A.c(SO

)>c(N2H

)>c(H+)>c(OH-)

B.c(SO

)>c([N2H5·H2O]+)>c(H+)>c(OH-)

C.2c(N2H

)+c([N2H5·H2O]+)=c(H+)+c(OH-)

D.c(N2H

)>c(SO

)>c(H+)>c(OH-)

解析

(1)依题意,碘化银难溶,结合CN-可生成更稳定的Ag(CN)

,故离子方程式为AgI(s)+2CN-(aq)Ag(CN)

(aq)+I-(aq);根据平衡常数定义:

K=

=Ksp(AgI)·K稳[Ag(CN)

]=1.5×107。

(4)②硫酸肼溶液中,N2H

水解使溶液呈酸性,而水解的程度很小,故c(SO

)>c(N2H

)>c(H+)>c([N2H5·H2O]+)>c(OH-),根据电荷守恒可知:

c(H+)+2c(N2H

)+c([N2H5·H2O]+)=2c(SO

)+c(OH-)。

6.工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO

等杂质,提纯工艺线路如图所示:

Ⅰ.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质

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