1、化学反应原理综合题的研究常考题空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TiO2xH2O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)201
2、8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：2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g)H1551kJmol1反应：S(s)O2(g)=SO2(g)H3297kJmol1反应的热化学方程式：_。答案(1)2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H85.6kJmol1(2)4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s)H177.6kJmol1(3)3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s)H2254kJmol12运用盖斯定律书写下列热化学方程式：(1)已知：25、101k
3、Pa时，Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H297kJmol1Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s)H1065kJmol1则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_(2)2017全国卷，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()和系统()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_。答案(1)MnO2(s)S
4、O2(g)=MnSO4(s)H248kJmol1(2)H2O(l)=H2(g)O2(g)H286kJmol1H2S (g)=H2(g)S(s)H20kJmol1系统()解析(1)将题给三个热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，由可得SO2(g)MnO2(s)=MnSO4(s)H(1065kJmol1)(520kJmol1)(297kJmol1)248kJmol1。(2)令题干中的四个热化学方程式分别为H2SO4(aq)=SO2(g)H2O(l)O2(g)H1327kJmol1SO2(g)I2(s)2H2O(l)=2HI(aq)H2SO4(aq)H2151kJmol12HI(aq)=H2(g)I
5、2(s)H3110kJmol1H2S(g)H2SO4(aq)=S(s)SO2(g)2H2O(l)H461kJmol1根据盖斯定律，将可得，系统()中的热化学方程式：H2O(l)=H2(g)O2(g)HH1H2H3327kJmol1151kJmol1110kJmol1286kJmol1同理，将可得，系统()中的热化学方程式：H2S(g)=H2(g)S(s)HH2H3H4151kJmol1110kJmol161kJmol120kJmol1由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统()。题组二计算化学反应的焓变(H)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
6、成低碳烯烃：2CO2(g)6H2(g)CH2=CH2(g)4H2O(g)H。(1)几种物质的能量(kJmol1)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/kJmol1394052242H_kJmol1。(2)几种化学键的键能(kJmol1)。化学键C=OHHC=CHCHO键能/kJmol1803436615a463a_。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
7、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。答案(1)128(2)409.25解析(1)H生成物的总能量反应物的总能量(52242403942)kJmol1128kJmol1。(2)H断裂化学键的总键能形成化学键的总键能(803443666154a4638)kJmol1128kJmol1，解得a409.25。4(1)2016全国卷，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：2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2
8、H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g)H41048.9kJmol1上述反应热效应之间的关系式为H4_，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)H1akJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)H2bkJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3ckJmol1反应CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H_kJmol1(用含a、b、c的代数式表示)。答案(1)2H32H2H1反应放热量大，产生大量的气体(
9、2)(a2b2c)解析(1)对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式2，减去热化学方程式2，再减去热化学方程式，即可得出热化学方程式，故H42H32H2H1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。(2)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)HakJmol1，2CO(g)2H2O(g)=2CO2(g)2H2(g)H2bkJmol1,4CO2(g)=4CO(g)2O2(g)H2ckJmol1。上述三式相加得：CH4(g)
10、CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H(a2b2c)kJmol1。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)mncd。(3)注意事项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。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
11、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)KN2O4(g)NO2(g)K2NO2(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()100%题组一有关化学反应速率的计算12015广东理综，31(3)改编一定条件下测得反应2HCl(g)O2(g)Cl
12、2(g)H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103mol01.83.75.47.2计算2.06.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以molmin1为单位，写出计算过程)。答案v(HCl)2v(Cl2)21.8103molmin1。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
13、中，反应过程中部分数据见下表：反应时间/minSO2(g)/molO2(g)/molSO3(g)/mol042051.5102151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)_kPamin1。答案(1)0.016molL1min1(2)解析(1)v(O2)0.016molL1min1。(2)通过“三段式”计算知道，10min时容器A中体系成分为2molSO2(g)、1molO2(g)和2molSO3(g)。气体总压之比等于气体物质的量之比，所以10min时体系总压p10min满足，
14、即p10minp0kPa，p初始(SO2)p0kPa，p10min(SO2)p0p0kPa，故v(SO2)(p0kPap0kPa)10minp0kPamin1。题组二有关平衡常数及转化率的计算32017全国卷，28(3)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1_%，反应平衡常数K_。答
15、案2.52.8103解析设平衡时H2S转化的物质的量为xmol。H2S(g)CO2(g)COS(g)H2O(g)初始/mol0.400.1000转化/molxxxx平衡/mol0.40x0.10xxx由题意得：0.02解得：x0.01H2S的平衡转化率1100%2.5%K2.8103。42017全国卷，28(4)砷(As)是第四周期A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20mL3xmolL1Na3AsO3、20mL3xmolL1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)A
16、sO(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pH14，则该反应的平衡常数K为_。答案解析反应前，三种溶液混合后，c(Na3AsO3)3x molL1x molL1，同理，c(I2)xmolL1，反应情况如下：AsO(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO(aq)2I(aq)H2O(l)起始浓度/molL1xx00平衡浓度/molL1xyxy1y2yK。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
17、，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)NOCl(g)4NO2(g)2NaCl(s)2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(g)2NO(g)Cl2(g)2NOCl(g)设反应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：反应开始到10min时NO的平均反应速率v(NO)_molL1min1。T2时该反应的平衡常数K为_。T2时Cl2的平衡转化率为_。(3)若按投料比n(NO)n(Cl2)21把NO和Cl2加入到一恒压的密闭容
18、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：该反应的H_(填“”“”或“”)0。在p压强条件下，M点时容器内NO的体积分数为_。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)。答案(1)K2K3K(2)0.1250%(3)”“”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)p1p2p3该反应的正反应是气体分子数增大的反应，其他条件不变时，减小压强使平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大，由图像上看，相
19、同温度，p1条件下H2S的平衡转化率最大，p3条件下H2S的平衡转化率最小(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，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)H123kJmol1回答下列问题：(1)图(a)是该反应
20、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
21、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。答案(1)小于AD(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行升高温度时，反应速率加快丁烯高温裂解生成短碳链烃类解析(1)由图(a)可以看出，温度相同时，由0.1MPa变化到xMPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x0.1。由于反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确，B错误；反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。(2)反应初期，H2可以活化催
22、化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)590之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590时，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。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32017天津理综，10(2)已知：生物脱H2S的原理：H2SFe2(SO4)3=S2FeSO4H2SO44FeSO4O22H2SO42Fe2(SO4)32H2O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_