第16讲 化学反应原理综合突破 教师版高考二轮复习讲义.docx

1、第16讲 化学反应原理综合突破 教师版高考二轮复习讲义2020年高考二轮复习 高考化学反应原理综合突破本讲作者教材版本全国通用课时说明知识点1了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2了解催化剂在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。3了解化学反应的可逆性。4了解化学平衡建立的过程；了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行相关计算。5理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识并能用相关理论解释其一般规律。6了解化学反应速率和化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。复习目标1掌握化学反应速率的概念。2掌握化学平衡的概念。3掌握外界条件

2、(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响。4掌握转化率、平衡常数的计算。复习重点外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响。复习难点转化率、平衡常数的计算。一、高考回顾1(2019，新课标卷)水煤气变换CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：(1)Shibata曾做过下列实验：使纯H2缓慢地通过处于721下的过量氧化钴C0O(s)，氧化钴部分被还原为金属钴C0(s)， 氧化钴部分被还原为金属钴(Co)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。在同一温度下用CO还

3、原C0(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192.根据上述实验结果判断，还原C0O(s)为C0(s)的倾向是CO H2(填“大于”或“小于”)。(2)721时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H20(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为 (填标号)。A0.25 B0.25 C0.250.50 D0.50 E0.50=(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程。如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。可知水煤气变换的H 0(填“大于”“等于”或“小于”)；该历程中最大能垒(活化能)E正= eV.写出

4、该步骤的化学方程式 。(4)Shoichi研究了467、489时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示)，催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的P(H2O)和P(CO)相等，P(CO2)和P(H2)相等。 计算曲线a的反应在3090min内的平均速率(a)= kPamin，467时P(H2)和P(CO)随时间变化关系的曲线分别是 、 。489时P(H2)和P(CO)随时间变化关系的曲线分别是 、 。2(2019，新课标卷)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：(2)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应，起始总压为105Pa

5、，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_，该反应的平衡常数Kp=_Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_(填标号)。A通入惰性气体 B提高温度C增加环戊烯浓度 D增加碘浓度(3)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。AT1T2Ba点的反应速率小于c点的反应速率Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率Db点时二聚体的浓度为0.45 molL13(2019，新课标卷)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科

6、学研究的热点。回答下列问题：(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl) c(O2)分别等于11、41、71时HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数K(300)_K(400)(填“大于”或“小于”)。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)c(O2)=11的数据计算K(400)=_(列出计算式)。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)：c(O2)过低、过高的不利影响分别是_、_。(3)在一定温度的条件下，进一步提高HCI的转化率的方

7、法是_。(写出2种)4(2018，全国卷)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：(1)1840年 Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分子式为_。(2)F. Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应迅速达到平衡。体系总压强p随时间t的变化如下表所示(t=时，N2O5(g)完全分解)：t/min0408016026013001700p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知：2N2O5(

8、g)2N2O4(g)+O2(g)H1=4.4 kJmol1 2NO2(g)N2O4(g) H 2=55.3 kJmol1则反应N2O5(g)=2NO2(g)+O2(g)的H=_ kJmol1。研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v=2103(kPamin1)。t=62 min时，测得体系中 =2.9 kPa，则此时的=_kPa，v=_ kPamin1。若提高反应温度至35，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35)_63.1 kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_。25时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，结果保留1位小数)。(3

9、)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)，R.AOgg提出如下反应历程：第一步 N2O5NO3+NO2 快速平衡第二步 NO2+NO3NO+NO2+O2 慢反应第三步 NO+NO32NO2 快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_(填标号)。Av(第一步的逆反应)v(第二步反应) B反应的中间产物只有NO3C第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效 D第三步反应活化能较高【参考答案】1(1)大于(2)C(3)小于 2.02 COOH+H+H2O=COOH+2H+OH(或H2O= H+OH)(4)4.67103 bc ad2 (2) 40% 3.56104

10、BD (3) CD ；3(1) 大于；O2和Cl2分离能耗较高、HCl转化率较低 (3) 增加反应体系压强、及时除去产物4(1)O2(2)53.1 30.0 6.0102 大于 温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高13.4(3)AC【解析】1(1)不论用CO去还原CoO，还是用H2还原CoO，前后气体的计量系数相等，CO和H2是反应物，因为平衡后CO的物质的量分数小，所以CO还原CoO时向正反应进行的程度更大，所以是大于。(2)设H2与CO均为1molCO + CoO = Co + CO2 起始： 1 0转化：a a平衡：1a

11、a由题可知1a=0.0192 平衡常数为K1=H2 + CoO = Co + H2O 起始： 1 0转化：b b平衡：1b b由题可知1b=0.0250平衡常数为K2=: CO + H2O = H2 + CO2起始： 1 1 0 0转化：x x x x平衡：1x 1x x x平衡常数为K=1.14，得出x=0.53，所以H2得体积分数是26.5%，即答案为C。(3)H是状态量，只与始末状态有关，图可知，反应后的能量较起始能量低，所以该反应是一个放热反应，所以H0。该题指出的是正反应的活化能的最大值，所以由图可知是1.86(0.16)=2.02，对应的方程式就是COOH+H+H2O=COOH+2

12、H+OH(或H2O= H+OH)，比较容易得分。(4)根据反应速率的定义式可以得出3090min的速率是=4.7103图像部分解析：水煤气变换中CO与H2的变化量应该相同，温度升高会导致催化剂催化效率降低，速率降低，故467时，曲线变化应为b、c；489时，曲线变化为a、d2设环戊二烯的转化分压为x：(g)+ I2(g) = (g)+ 2HI(g) 起0.5105 0.5105 0 0变 x x x 2x平0.5105 x 0.5105 x x 2x平衡总压强=(1+20%)105=105+x 则x=0.2105环戊二烯的转化率=0.21050.5105100%=40%KP=(PHI)2P (

13、P PI2)=(0.4105)20.2105(0.3105 )(0.3105 )=3.56104通入惰性气体平衡不移动，平衡转化率不变，A错；该反应吸热，升温，平衡正移，环戊烯平衡转化率升高，B正确。增加环戊烯浓度，环戊烯总量升高，平衡转化率降低，C错误。增加I2，平衡正移，环戊烯平衡转化率升高，D正确。(3)图像为ct图像，图像中某一点的斜率即为该点的速率，由图像可知，T1图像的整体斜率比较小，故对应的温度低，T2T1，A错误。a点斜率比c点斜率大，故v(a)v(c)，B错误。由图知v(a)正v(b)正，b点未平衡，v(b)正v(b)逆，则v(a)正v(b)逆，C正确。B点环戊二烯浓度的变化

14、量为0.9mol/L，则二聚环戊二烯为0.45mol/L。4.(1)根据HCl平衡转化率随温度变化的关系图像可知，当温度升高时，HCl平衡转化率降低，表明反应逆向移动，故4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)为放热反应，则温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，则反应平衡常数K(300)大于K(400)。通过图像，根据进料浓度比c(HCl)c(O2)=11的图像可知，在400时HCl平衡转化率为84%。根据三段式可知反应后的各气体的平衡量分别为(10.84)C0、(10.21)C0、0.42C0、0.42C0。故反应的平衡常数的表达式为：K=题中指出，按化学计量比进料可以保持

15、反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。故当进料浓度比c(HCl)c(O2)过低时，会使得O2和Cl2分离能耗较高；而当进料浓度比c(HCl)c(O2)过高时，HCl转化率较低； (3)提高HCl的转化率的方法，即使反应向正方向移动。故可以增加反应体系压强或者及时除去产物，使反应向正方向移动，可以提高HCl的转化率；4(1)这一问考查氧化还原反应，干燥的氯气和硝酸银反应，得到N2O5，且氧化产物为气体，可推出该反应的化学方程式为2Cl2+4AgNO3=2N2O5+4AgCl+O2，其中O2为氧化产物，所以答案为：O2；(2)这一问考查盖斯定律：2N2O5(g)=2N2O4(g)+O2(g) H

16、1=4.4kJ/mol ，2NO2(g)=N2O4(g) H2=55.3kJ/mol ，根据盖斯定律1/2式式得：N2O5(g)=2NO2(g)+1/2O2(g) 所以H=1/2H1H2=1/2*(4.4kJ/mol) (55.3kJ/mol)=53.1kJ/mol。所以答案为：+51.3kJ/mol；这一问考查三段式法的应用，N2O5(g) 2NO2(g)+1/2O2(g) 起始压强/kPa 35.8 0 0 压强变化量/kPa 5.8 11.6 2.962min时压强/kPa 30.0 11.6 2.9 所以62min时PN2O5=30.0kPa，将PN2O5=30.0kPa代入v=210

17、3 PN2O5(kPa/min)，得到v=6.0102 kPa/min 所以答案为：30.0；6.0102这一问考查勒夏特列原理，NO2的二聚为放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，即平衡左移，平衡左移后体系物质的量增加，体积保持不变，所以压强增大；再者体积不变的情况下升高温度，会使压强增大。所以答案为：温度升高，体积不变，总压强增大；NO2 的二聚反应为放热反应，温度升高，平衡逆移，体系物质的量增多，总压强增大这一问考查三段式和平衡常数的计算，N2O5完全分解后得到NO2和O2，假设NO2未转化成N2O4，此时的压强为35.82=71.6kPa，O2的压强为35.82=17.9kPa，

18、反应结束后容器内有N2O4、NO2和O2，N2O4和NO2的压强之和为63.117.9=45.2kPa。列出N2O4和NO2反应的三段式： N2O4(g) 2NO2(g) 起始压强/kPa 0 71.6 压强变化量/kPa a 2a平衡时压强/kPa a 71.62aa+71.62a=45.2，解得a=26.4，可求出平衡时NO2的压强为71.6226.2=18.8kPa， N2O4的压强为26.4kPa，那么KP=(PNO2)2/PN2O4=18.8226.413.4 所以答案为：13.4(3)A项中第一步为快速反应，且正逆反应速率相等，第二步为慢反应，所以v(第一步的逆反应) v(第二步反

19、应)，即A正确；B项中反应分三步进行，所以第一步和第二步的产物均为中间产物，不止NO3一种，所以B错误；C项中第二步反应为慢反应，反应快慢与有效碰撞有关，反应慢则有效碰撞少，所以NO2和NO3的碰撞仅部分有效碰撞，即C正确；D项中第三步反应为快反应， 说明反应所需活化能较低，所以D错误。答案为：AC二、知识清单三、例题精讲例1人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：HHCO 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。 【参考答案】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

20、动，使H浓度变化较小，血液的pH基本不变(合理即可)。【解析】根据平衡可知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。【易错点】表述不清，没有真正理解影响平衡移动的因素例2 一定条件下，密闭容器中发生如下反应：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，反应中的能量变化如图所示。下列说法正确的是( )A反应体系中加入催化剂可增大焓变B加压可使化学平衡正向移动C升温可使化学平衡正向移动D增大H2浓度可使达到新平衡时CO的体积分数增大【参考答案】C【解析】由图像可知，反应物的总能量

21、小于生成物的总能量，正反应为吸热反应。A项，加入催化剂，焓变不发生变化，A错；B项，该反应前后气体总物质的量不变，加压，化学平衡不移动，B错；C项，正反应吸热，升温，平衡正向移动，C正确；D项，增大H2浓度，虽然平衡正向移动，但达到新平衡时CO的体积分数减小，D错。【易错点】读图能力，平衡移动影响因素的判定例3(2019，北京卷)氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。(1) 甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4：1，甲烷和水蒸气反应的方程式是_。反应物投料比采用n(H2O)：n(CH4)4：1，大于初始反应的

22、化学计量数之比，目的是_(选填字母序号)。a促进CH4转化 b促进CO转化为CO2 c减少积炭生成用CaO可以去除CO2。 H2体积分数和CaO消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始，H2体积分数显著降低，単位时间CaO消耗率_(填“升高”“降低”或“不变”)。此时CaO消耗率约为35，但已失效，结合化学方程式解释原因:_。【答案】(1)CH4+2H2O(g)4H2+CO2 abc 降低 CaO+CO2=CaCO3 生成的碳酸钙逐渐包裹氧化钙，使氧化钙吸收二氧化碳的速率减慢。【解析】由题可知，生成物氢气和二氧化碳物质的量之比为4:1，并且反应物为甲烷和水，通过配平可得甲烷和水蒸气反应的化

23、学方程式为CH4+2H2O(g)4H2+CO2。a项，由方程式可知水的比例升高，方程式向正反应方向进行，会促进甲烷转化，故选a项；b项，由方程式可知水的比例升高，方程式会向正反应方向进行，会促进CO转化为CO2，故选b项；c项，三个反应中，方程式中甲烷的转化与水相关程度较大，当水比例增加时，反应会促进反应进行，从而减小反应进行，进而减少积炭生成，故选c项。综上所述，本题正确答案为abc。CaO消耗曲线的斜率表示单位时间内CaO消耗率，根据图像可知，t1时，CaO消耗曲线的斜率减小，故CaO消耗率减低；根据题意，t1时，CaO已经失效，此时积累的CO2会与H2发生反应CO2(g)+2H2(g)C

24、(s)+2H2O(g) ，故H2的体积分数显著降低。【易错点】读图时点、线含义及变化的含义例4.将一定量氨基甲酸铵(NH2COONH4)加入密闭容器中，在一定条件下发生下列反应：NH2COONH4(s)2NH3(g)CO2(g)。该反应的平衡常数的负对数(lgK)值随温度(T)的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是()A该反应的H0B30 时，B点对应状态的v(正)v(逆)CA点对应状态的平衡常数K(A)102.294DNH3的体积分数不变时，该反应一定达到平衡状态【参考答案】D【解析】A项，温度升高平衡常数的负对数(lgK)减小，即温度越高K值越大，所以正反应是吸热反应，则H0，故A正确；B

25、项，30 时，B点未平衡，最终要达平衡状态，平衡常数的负对数要变大，所以此时的(lgQc)(lgK)，所以QcK，所以B点对应状态的v(正)v(逆)，故B正确；C项，A点对应平衡常数的负对数(lgK)2.294，所以A点对应状态的平衡常数K(A)102.294，故C正确；D项，体系中两种气体的物质的量之比始终不变，所以NH3的体积分数不变时，该反应不一定达到平衡状态，故D错误。【易错点】横纵坐标含义，平衡状态的判断例5(2019，河南省郑州市第一中学)羰基硫(COS)是全球硫循环的重要中间体，也是有机合成中的重要原料，是化学工作者重要的研究对象。请回答下列问题：(1)COS分子中每个原子最外层

26、均满足8电子稳定结构，则其结构式为 。(2)已知：COS(g)H2(g)H2S(g)CO(g) H117kJmol1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g) H218 kJmol1；H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g) H3。则H3 。既能增加反应中H2S的平衡转化率，又能加快反应速率的是( )(填选项字母)。A缩小容器容积 B升高温度C再充入一定量的H2S D分离出H2O(g)(3)T1时，向10L恒容密闭容器中充入1 mol COS和1 mol H2，发生反应。5min末达到平衡，测得CO的体积分数为30%，H2的平衡分压为p1。05min内用COS的液度变化表示的平均反

27、立速率v(COS) 。反应的平衡常数Kp (Kp，用平衡分压表示的平衡常数)。若在起始温度内T1的绝热容器中重夏突验，平衡时H2的平衡分压p1(填“大于”“小于”或“等于”)，理由为 。(4)反应在充有催化制的恒圧密困容器中进行，设起始充入的m，相同时间内测得COS的转化率与m和温度(T)的关系如图所示：m1 m2(填“”“”或“”)。湿度高于T0吋，COS转化率减小的原因不可能为 (填选项字母。)A催化剂活性降低B有副反应发生C反应的H増大D逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数【参考答案】(1)O=C=S(2)35kJmol1 B(3)0. 012 molL1min12. 25大于

28、该反应为放热反应，平衡时温度高于T1，H2的转化率减小，物质的量分数增大；升高温度，气体总压强增大，故平衡分压大于p1 (4)；C【解析】(1)由信息知，COS分子中每个原子最外层均满足8电子稳定结构，则其结构式为O=C=S。(2)根据盖斯定律得，H3H1H235kJmol1。该反应为气体分子总数不变的吸热反应，则缩小容器容积不影响平衡，H2S的平衡转化率不变，A项错误；升高温度，速率加快，平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大，B项正确；再充入一定量的H2S，H2S的平衡转化率减小，C项错误；分离出H2O(g)，反应速率减小，D项错误。(3)由CO的体积分数为30%，得生成的CO的物质的量为0

29、.6mol则参加反应的COS和H2的物质的量均为0.6mol则平衡时COS(g)、H2(g)、 H2S(g)、CO(g)的物质的量分别为0.4mol、0.4mol、0.6mol、0.6mol。05min内，v(COS)0.012molL1min1。H2的平衡分压为p1，根据物质的量之比等于压强之比得，COS(g)、H2(g)、 H2S(g)、CO(g)的平衡分压分别为p1、p1、1.5 p1、1.5 p1，则Kp2.25。该反应为放热反应，平衡时容器内温度高于T1，H2转化率减小，物质的量分数增大；升高温度，气体膨胀，总压强增大，故平衡分压大于p1。(4)相同条件下，增大，COS的转化率增大，故m1m2。T0前，升高温度，正反应速率加快，COS的转化率增大；温度高于T0时，催化剂活性降低、发生副反应、逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数，都可能导致COS的转化率减小，焓变与温度无关。【易错点】用平衡分压表示的平衡常数，转化率影响因素四、思维点拨1图像