通用版高考化学二轮复习题型三化学反应原理综合题的研究大题突破教案.docx

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通用版高考化学二轮复习题型三化学反应原理综合题的研究大题突破教案

化学反应原理综合题的研究

考向突破一化学平衡与能量变化的结合

1．题型特点这类试题往往以化学反应速率，化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段，综合考查关联知识，关联知识主要有：

（1）△H符号的判断、热化学方程式的书写、应用盖斯定律计算△注

（2）化学反应速率的计算与比较，外因对化学反应速率的影响（浓度、压强、温度、催化剂）。

（3）平衡常数、转化率的计算，温度对平衡常数的影响；化学平衡状态的判断，用化学平衡的影响因素进行分析和解释。

（4）在多层次曲线图中反映化学反应速率、化学平衡与温度、压强、浓度的关系。

2．热化学方程式的书写及反应热计算技巧

首先根据要求书写目标热化学方程式的反应物、生成物并配平，其次在反应物和生成物的后面括号内注明其状态，再次将目标热化学方程式与已有的热化学方程式比对（主要是反应物和生成物的位置、化学计量数），最后根据盖斯定律进行适当运算得出目标热化学方程式的反应热△H空一格写在热化学方程式右边即可。

3．解答化学平衡移动问题的步骤

（1）正确分析反应特点：

包括反应物、生成物的状态、气体体积变化、反应的热效应。

（2）明确外界反应条件：

恒温恒容、恒温恒压、反应温度是否变化、反应物配料比是否变化。

（3）结合图像或K与Q的关系、平衡移动原理等，判断平衡移动的方向或结果。

（4）结合题意，运用“三段式”，分析计算、确定各物理量的变化。

4．分析图表与作图时应注意的问题

（1）仔细分析并准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点。

（2）找准纵坐标与横坐标的对应数据。

（3）描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。

（4）分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。

1•从空气中捕获CQ直接转化为甲醇是二十多年来“甲醇经济”领域的研究热点，诺贝尔化

学奖获得者乔治•安德鲁•欧拉教授首次以金属钉作催化剂实现了这种转化，其转化如图所

示。

（1）如图所示转化中，第4步常采取蒸馏法分离生成的甲醇和水，其依据是

⑵如图所示转化中，由第1步至第4步的反应热（△H依次是akJ•mo「1、bkJ•mo「1、ckJ•mol

—1、dkJ•mo「1，则该转化总反应的热化学方程式是

⑶一定温度下，利用金属钉作催化剂，在容积为2L的密闭容器中可直接实现

（2）中总反应的

转化得到甲醇。

测得该反应体系中X、Y浓度随时间变化如下表：

反应时间/min

X的浓度/mol•L一1

1.100

0.5500

0.3000

0.1500

0.1000

Y的浓度/mol•L一1

0.000

0.5500

0.8000

0.9500

1.000

1X的电子式是，判断的理由是

2从反应开始到平衡，用另一反应物Z表示的平均反应速率v（Z）=。

3下列不可作为反应达到平衡状态的标志的是（填字母）。

A.混合气体的密度不再变化

B.生成ImolCO的同时生成ImolCHOH

C.混合气体的平均相对分子质量不再变化

D.CHOH的体积分数不再变化

一1

4若起始时只有反应物且反应物Z的起始浓度为3.400mol•L，则该条件下该反应的平衡

常数K

5下列说法正确的是（填字母）。

a•金属钉可大大提高该反应的化学反应速率和反应物的转化率

b.X的平衡转化率是90.91%

c.其他条件不变时，若起始投料是原来的2倍，X的平衡转化率低于90.91%

d.其他条件相同而温度升高时，测得X的平衡转化率为93%由此可知该反应为吸热反应

答案

（1）甲醇与水互溶且甲醇的沸点比水低30C以上

（2）CO2（g）+3Ha（g）CHOH（I）+HbO（l）△H=（a+b+c+d）kJ•mol一1

（3）①X随反应进行浓度减小，因此X为反应物，且其相同时间内转化量与Y相同，则其在

方程式中的化学计量数应与Y相同，因此X是CQ

一1—1

20.3750mol•L•min③CD④156.25⑤bd解析

（1）可用蒸馏法分离的两种物质的特点应该是沸点相差大于等于30C的互溶液体。

（2）根据图示是一个闭合的“环”，说明总反应的反应热是四步反应的反应热之和，结合碳元

素守恒，可以写出总反应的热化学方程式：

CO（g）+3f（g）HbO（l）+CHOH（I）△H=（a

一1

+b+c+d）kJ•mol。

（3）①根据表中数据，随着反应时间延长，X的浓度下降而Y的浓度从0开始增大，说明X为

反应物，Y为生成物，又因为在相同时间内X的浓度变化量与Y的相同，说明在总反应化学

方程式中X和Y的化学计量数应相等，满足此条件的反应物只有CQ,所以X为CO,电子式

一1为②该反应只有两种反应物，所以Z为Hb,v（H2）=3v（CQ2）=3X1.100O.?

00吏°—L一=

8min

0.3750mol•L—1•min一1。

③该反应的生成物为液态，因此混合气体的密度不再改变，可以作为反应达到平衡状态的标志；生成1molCO2为逆反应，生成1molCH3OH为正反应，生成

1molCO2的同时生成1molCH3OH说明v正=v逆，可作为反应达到平衡状态的标志；该反应的生成物均为液态，因此混合气体的平均相对分子质量不会发生变化，C项不可以作为反应

达到平衡状态的标志；该反应的反应物均为气态，生成物均为液态，CHOH的体积分数不再

变化不能作为反应达到平衡状态的标志。

④根据题中数据，列“三段式”：

CO（g）+3f（g）HO（I）+CHOH（I）

起始浓度/mol•L—11.1003.40000变化浓度/mol•L—11.0003.0001.0001.000平衡浓度/mol•L—10.1000.4001.0001.000

cH2O•cCHOH1.000X1.000

■3

cCO•cH20.100X0.400

错误；CO的平衡转化率为

1.000

1.100

X100%«90.91%,所以

b正确；其他条件不变时，将起始投

⑤催化剂只能提高化学反应速率，不能使平衡移动，因此不能提高反应物的转化率，所以

料增大1倍，相当于增大压强，化学平衡向气体分子数减少的方向移动，即正向移动，X的

平衡转化率将增大，应高于90.91%，所以c错误；其他条件相同而升高温度，X的平衡转化率增大至93%即升温平衡正向移动，说明正反应为吸热反应，所以d正确。

2.甲烷主要存在于天然气和可燃冰中，在地球上储量巨大，充分利用甲烷对人类的未来发展具有重要意义。

（1）乙炔（CH-CH）是重要的化工原料。

工业上可用甲烷裂解法制取乙炔，反应为

2CH4（g）QH2（g）+3f（g）。

甲烷裂解时还发生副反应：

2CH（g）GT（g）+2f（g）。

甲烷

裂解时，几种气体平衡时分压（Pa）的对数即lgp与温度（C）之间的关系如图所示。

①1725C时，向恒容密闭容器中充入

CH4,达到平衡时CH生成QH的平衡转化率为

21725C时，若图中H的lgp=5,则反应2CH4（g）C2H（g）+3H2（g）的平衡常数Kp=

（用平衡分压代替平衡浓度进行计算）。

3根据图判断，2CH（g）C2H2（g）+3H2（g）的△H（填“〉”或“v”）0。

由题可知，

甲烷裂解制乙炔过程中有副产物乙烯生成。

为提高甲烷制乙炔的产率，除改变温度外，还可

采取的措施有。

（2）工业上用甲烷和水蒸气在高温和催化剂存在的条件下制得合成气（COHz），发生反应：

CH（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H>0。

图中a、b、c、d四条曲线中的两条代表压强分别为1MPa2MPa时甲烷含量曲线，其中表示

1MPa的是（填字母）。

在实际生产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，运用

化学反应速率和平衡知识，同时考虑生产实际，说明选择该反应条件的主要原因是

（3）利用CH4、CO在一定条件下重整的技术可得到富含CO的气体，此技术在能源和环境上具

有双重重大意义。

重整过程中的催化转化原理如图所示。

已知：

CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3f（g）△H=+206.2kJ•mol

一1

CH（g）+2fO（g）CO（g）+4H2（g）△H=+165.0kJ•mol

1过程n中第二步反应的化学方程式为

2只有过程I投料比n（CHk）:

n（CQ）=,

过程n中催化剂组成才会保持不变。

3该技术总反应的热化学方程式为

答案

（1）①62.5%②1X10③〉充入适量乙烯或使用选择性更高的催化剂等

（2）a

与2MPa时相比，1MPa条件下CH的平衡转化率更高，对设备要求不高，有利于降低成本；虽

然温度越高越有利于提高CH的平衡转化率，但700C时CH的平衡转化率已经较高，再升高

高温温度，平衡转化率变化不大；700C时催化剂活性高，反应的速率快（3）①3Fe+4CaCO高===

FesQ+4CaO+4COT②1：

3③CH（g）+3CO（g）2H2O（g）+4CO（g）△H=+

一1

329.8kJ•mol

解析⑴①由图可知，1725C达到平衡时，CH、GH、CH4的平衡分压的对数分别为2、2、

1，故CH、GH2、C2H4的平衡分压分别为100Pa、100Pa、10Pa,在同温同体积条件下，不同气

体的压强之比等于其物质的量之比，故CH、GH、GHk的物质的量之比为10：

10：

1，由C

原子守恒可知，CH4生成QH的平衡转化率为10+黑；2”%100沧62.5%。

②1725C时,

常数Kp=

100Xf1x10）

1X10。

③根据图可知,

GH2的平衡分压随温度升高而增大，平衡

若图中H2的lgp=5,贝UHa的平衡分压为1X10Pa,反应2CH（g）GH2（g）+3f（g）的平衡

正向移动，所以反应2CH（g）GH（g）+3f（g）为吸热反应，△H>0。

甲烷裂解制乙炔过程

中有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的产率，可充入适量乙烯使副反应的平衡向逆反应方向移动，或使用对甲烷转化为乙炔的选择性更高的催化剂等。

（2）CH4（g）+H2O（g）CO（g）

+3f（g）△H>0,该反应为气体分子数增大的吸热反应，平衡时甲烷的含量随温度升高而

减小、随压强增大而增大，所以，图中a、b、c、d四条曲线中表示1MPa的是a。

在实际生

产中采用图中M点而不是N点对应的反应条件，类比工业上合成氨条件的选择可知，选择该反应条件的主要原因是与2MPa时相比，1MPa条件下CH的平衡转化率更高，对设备要求不高，有利于降低成本；虽然温度越高越有利于提高CH4的平衡转化率，但700C时CH的平衡转化

率已经较高，再升高温度，平衡转化率变化不大；700C时催化剂活性高，反应的速率快。

（3）①由题中重整过程的催化转化原理示意图可知，过程H中第一步反应是为了实现含氢物质与含碳物质的分离，故第一步反应为一氧化碳、二氧化碳、氢气与四氧化三铁、氧化钙反应生成铁、碳酸钙和水；过程n中第二步是为了得到富含CO的气体，反应的化学方程式为3Fe+

高温

4CaCO高===Fe3Q+4CaO^4COT。

②结合过程I反应CH4（g）+CQ（g）2f（g）+2CO（g）中耳

与CQ的配比，以及过程n第二步反应中Fe、CaCQFesQ、CaQ的配比可知，第一步反应为

高温

Fe3O4+4CaQF2CC^2f+2CQ高==3Fe+4CaC（3^2fO,因此投料比n（CFk）：

n（CO2）=1：

3时，过程n中催化剂组成才会保持不变。

③将题给两个反应编号为a和b,根据盖斯定律，由4a

—3b可得CH（g）+3CQ（g）2HQ+4CO（g）,△H=（+206.2kJ•mol）X4_（+

_1—1

165.0kJ•mol）x3=+329.8kJ•mol。

3.“循环经济”和“低碳经济”是目前备受关注的课题，因而对碳、硫及其化合物的综合利

用成为研究的热点。

（1）下列事实中，能用来比较碳元素和硫元素的非金属性强弱的是（填字母）。

A.SQ具有漂白性而CQ没有

B.少量HSQ可与N&CQ反应生成NaHCQ

C.SQ能使酸性KMnQ溶液褪色而CQ不能

D.NaCQ溶液显碱性，而NstSQ溶液显中性

（2）通过热循环进行能源综合利用的反应系统的原理如下图所示。

系统（n）制取氢气的热化学方程式为

；两个系统制得等量的Ha时所需能量较少的是。

⑶向10L恒容密闭容器中充入2molCO和ImolSQ，发生反应2CO（g）+SQ（g）S（g）+

2CO（g）。

CO和CQ的平衡体积分数（$）与温度（T）的变化关系如下图所示。

1图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为（填“L”或“L2”）。

2TiC时，SC2的平衡转化率a1=，反应的平衡常数K=。

3只改变下列条件，既能加快该反应的反应速率，又能增大CO的平衡转化率的是（填

字母）。

A.增大压强B.充入一定量的H2S

C.充入一定量的SOD.加入适当催化剂

4向起始温度为TiC的10L绝热容器中充入2molCO和ImolSQ，重复实验，该反应的平衡常

数K（填“>”“<”或“=”）K,理由为

答案

（1）D

（2）S（g）+2fO（g）SO（g）+2f（g）△H=-158.8kJ•mol“系统（n）

（3）①L2②50%1③C④<该反应为吸热反应，平衡时绝热容器内的温度低于恒温容器内的温度，平衡逆向移动，平衡常数减小

解析

（1）SO2具有漂白性，其原因为SQ与有色物质反应生成不稳定的无色物质，与元素的非金属性无关，A错误；少量HzSO可与Na2CO反应生成NaHCO,证明HzSO的酸性强于HCO的酸性，但不能比较碳元素与硫元素的非金属性强弱，B错误；SQ能使酸性KMnO溶液褪色，

体现其还原性，低价态氧化物的还原性强弱不能用于比较元素的非金属性强弱，C错误；NaCO

溶液显碱性说明HCO为弱酸，NqSQ溶液显中性说明fSQ为强酸，最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，元素的非金属性越强，D正确。

（3）①该反应为吸热反应，温度升高，平衡正

0.5mol

a1=x100%=50%

向移动，CO的平衡体积分数减小，CO的平衡体积分数增大，故图中表示CO的平衡体积分数与温度的变化关系的曲线为6②由图中信息，T「C时，M点对应体系中CO和CO的平衡体积分数相等，则平衡时CO和CQ的物质的量相等，设参与反应的SQ的物质的量为X,根据“三段

式”法可得2mol-2x=2x，解得x=0.5mol,故SQ的平衡转化率

.■—1

同时计算得CO（g）、SQ（g）、S（g）、CO（g）的平衡浓度分别为0.1mol—、0.05mol

一1一1

0.05mol•L、0.1mol•L，故该反应的平衡常数K=1。

考向突破二化学平衡与电解质溶液的结合

1.题型特点此类试题以元素及化合物、化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段考查相关联的知识。

主要考查点：

（1）反应现象的描述。

（2）氧化还原反应、原电池与电解池、陌生离子方程式的书写。

（3）化学键与反应的热效应计算、信息条件下速率计算、平衡常数的计算、Ksp的计算。

⑷平衡的影响因素、平衡移动与图像及相关原因的分析。

2•解题技巧

（1）浏览全题，根据题目提供的信息，结合相关基础知识，先对简单问题进行解答

（2）化学反应速率的影响因素的实验探究

影响化学反应速率的探究实验中，控制变量是关键。

（3）化学平衡常数及平衡转化率的计算

平衡常数的计算可用三段式法，即找出浓度可变的反应物、生成物在起始时、转化的、平衡时的浓度，然后代入平衡常数表达式（平衡时生成物浓度化学计量数次幕的乘积与反应物浓度化学计量数次幕乘积的比值）进行计算。

（4）对于电化学类试题，首先判断是原电池还是电解池，然后分析电极类别，书写电极反应式，

按电极反应式进行相关计算。

（5）对于电解质溶液类试题，要明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解

答。

有关Ksp的计算往往与pH的计算结合起来，要注意pH与c（OH「）浓度关系的转换，难溶电解质的悬浊液即为其沉淀溶解平衡状态，符合相应条件下的Ksp的值。

1•硫单质及其化合物在化工生产等领域应用广泛。

（1）工业尾气中的SO—直是环境污染的主要原因之一，工业上常采用氨水将SO转化为

NHHSO,再氧化为（NH4）2SQ的方法降低尾气中的含硫量。

实验测得NHHSQ溶液中CfQc）=1500，则溶液的pH为。

（已知：

HbSQ的

c（H2SQ）

一2—7

Ka1=1.5X10,Ka2=1.0X10）

⑵煤制得的化工原料气中含有羰基硫（Q===C===S）该物质可转化为HaS,反应为CQS（g）+

H2（g）H，S（g）+CQ（g）△H>0。

1恒温、恒容条件下，密闭容器中发生上述反应，下列事实不能说明反应达到平衡状态的是

（填字母）。

a•CQS的浓度保持不变

b.化学平衡常数不再改变

c.混合气体的密度不再改变

初始浓度/mol-

COS（g）+H2（g）===H2S（g）+CO（g）

—1

0.10.100

变化浓度/mol-

—1

XXXX

平衡浓度/mol-

—1

0.1—X0.1—xxx

d.形成2molH—S键的同时形成ImolH—H键

②TiC时，在恒容的密闭容器中，将定量的CO和HbS混合加热并达到平衡：

H2S（g）+

CO（g）COS（g）+H2（g）K=0.25。

则该温度下反应COS（g）+H2（g）HS（g）+CO（g）的平

衡常数K'=。

TiC时，向容积为10L的恒容密闭容器中充入1molCOS（g）和1molH.（g），达到平衡时COS的

转化率为。

（3）过二硫酸（H2&O）是一种强氧化性酸，其结构式为

1在Ag+催化作用下，S2Ct能与mF在水溶液中发生反应生成sO「和MnO,ImolSzOT能氧化

的mF的物质的量为mol。

2工业上可用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。

则阳极的电极反应式为

答案

（1）6

⑵①be②466.7%（3）①0.4②2SO「—2e^===^C2

（2）①a项，COS的浓度保持不变，说明化学反应达到平衡状态；b项，化学平衡常数只和温

度有关，不受浓度影响，所以化学平衡常数不变不能作为判断平衡的依据；e项，混合气体

呦盹）+CO（g）的K=:

COs.VH=盒=4。

TJC时，设平衡时COS勺变化浓度为xmol-L—1,

K=X—

（0.1—X

⑶①设1molS2O8—能氧化Mri+的物质的量为xmol,

0.0667

2=4,x~0.0667,COS勺转化率为一0^X100%=66.7%。

59&—+2Mri++8H2O===10SO+2MnO+16H+

5mol2mol

Imolxmol

x=0.4o

2用惰性电极电解硫酸和硫酸铵混合溶液制备过二硫酸铵。

阳极发生失电子生成S2&「的

反应，电极反应式为2S0—2e_===SC8_。

2.砷酸H3AsC4、亚砷酸HAsQ是两种弱酸。

回答下列问题：

（1）已知：

①4As（s）+5Q（g）===2As2Q（s）△H

2As（s）+^Hb（g）+2C2（g）===H3AsC4（s）△H2

3氢气的燃烧热△H3

则As2C（s）+3H2O（l）===2H3AsC4（s）△H4=。

⑵常温下，向xmL0.1mol-L—HAsO溶液中滴加0.1mol-L—1KOH溶液，混合溶液中由水电离的c水（H+）与KOH溶液的体积之间的关系如图1所示。

1D点对应溶液的pH（填“〉”“v”或“=”）7。

2x=。

⑶在一定温度下，向某容器中加入一定量的NaAsQ、丨2和NaOH溶液，发生反应：

AsO—+I2+2OHAs&—+21—+H2O,As&—的转化率［a（AsO3—）］与时间的关系如图2所示，测得F点对应溶液中c（I2）=0.2mol-L—1、c（I—）=0.4mol-L—：

且溶液pH=13。

1E点：

v正（填“〉”“v”或“=”，下同）v逆；E点的v正G点的v逆。

2下列情况表明该反应达到平衡状态的是（填字母）。

一3—

a.2v正（I）=v逆（AsO3）

b•溶液颜色不再变化

c•溶液的pH不再变化

cfAsd—\

d•溶液中——不再变化

c（l）

3在该条件下，上述反应的平衡常数K=（用含m的代数式表示）。

⑷为了证明AsO一+I2+2OHAsO一+21一+H2O存在化学平衡，设计如图3所示实验。

关闭K时，发现右侧烧杯中溶液颜色逐渐变浅，写出此时负极的电极反应式：

。

他合理答案）

解析⑴根据氢气的燃烧热写出③H2（g）+2Q（g）===H2O（l）△由盖斯定律知，可由②X2

—①X2—③X3得到目标反应，则△H4=2AH2—2AH—3AH3。

（2）①由图1知，C点时水的

电离程度最大，说明HAsQ和KOH恰好完全反应生成了KsAsQ和H2O,溶液呈碱性。

在C点之

反应知UH3ASO4溶液）=10mL。

（3）①E点对应的反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率。

②畀

v正（I

反应向左进行，一1,则平衡时

'1—3—3-3—

=2,所以，2V正（I）=4v正（AsO3）,当满足a条件时v逆（AsO3）>v正（AsO3）,

a错误；产物浓度之比始终是定值，d错误。

③设起始时c（AsO3「）=cmol

3一一13一一1

c（AsO4）=cXmmol，转化的c（AsO3）=c（1—mol,pH=13,c（OH

2一3—

c（I•c（AsO}

3—v一=2=

'•c（oh）c（1—m）x0.2x0.1

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