1、3 大题突破 整合“精品组件”,第二篇,题型三 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,考向突破二 化学平衡与电解质溶液的结合,栏目索引,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H。 (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
2、中反映化学反应速率、化学平衡与温度、压强、浓度的关系。,高考必备,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
3、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CO2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钌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_ _。,甲醇
4、与水互溶且甲醇的,对点集训,1,2,3,沸点比水低30 以上,解析 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30 的互溶液体。,(2)如图所示转化中，由第1步至第4步的反应热(H)依次是a kJmol1、b kJmol1、c kJmol1、d kJmol1，则该转化总反应的热化学方程式是_ _。,CH3OH(l)H2O(l) H(abcd) kJmol1,1,2,3,1,2,3,X的电子式是_，判断的理由是_ _ _。,(3)一定温度下，利用金属钌作催化剂，在容积为2 L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：,X随反应进行浓
5、度减小，,1,2,3,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CO2,1,2,3,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) _。,0.375 0 molL1min1,1,2,3,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1 mol CO2的同时生成1 mol CH3OH C.混合气体的平均相对分子质量不再变化 D.CH3OH的体积分数不再变化,CD,1,2,3,解析 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1 mol CO2为逆反应
6、，生成1 mol CH3OH为正反应，生成1 mol CO2的同时生成1 mol CH3OH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，CH3OH的体积分数不再变化不能作为反应达到平衡状态的标志。,若起始时只有反应物且反应物Z的起始浓度为3.400 molL1，则该条件下该反应的平衡常数K_。,156.25,1,2,3,解析 根据题中数据，列“三段式”：,下列说法正确的是_(填字母)。 a.金属钌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
7、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,bd,1,2,3,解析 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a错误；,1,2,3,其他条件不变时，将起始投料增大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
8、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(CHCH)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) C2H2(g)3H2(g)。甲烷裂解时还发生副反应：2CH4(g) C2H4(g) 2H2(g)。甲烷裂解时，几种气体平衡时分压(Pa)的对数即lg p与温度()之间的关系如图所示。,1,2,3,1 725 时，向恒容密闭容器中充入CH4，达到平衡时CH4生成C2H2的平衡转化率为_。,62.5%,1,2,3,1 725 时，若图中H2的lg p5, 则反应2CH4(g) C2H2(g)3H2(g)的平衡常数Kp_(用平衡分压代替
9、平衡浓度进行计算)。,11013,1,2,3,根据图判断，2CH4(g) C2H2(g)3H2(g)的H_(填“”或“”)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_。,充入适量乙烯或使用选择性更高的催化剂等,1,2,3,解析 根据图可知，C2H2的平衡分压随温度升高而增大，平衡正向移动，所以反应2CH4(g) C2H2(g)3H2(g)为吸热反应，H0。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。,图中a、b、c、d四条
10、曲线中的两条代表压强分别为1 MPa、 2 MPa时甲烷含量曲线，其中表示1 MPa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_ _。,(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(CO、H2)，发生反应：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g) H0。,a,与2 MPa时相比，1 MPa,1,2,3,条件下CH4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700 时CH4的平衡转化率已经较高，再升高温度，平衡转化
11、率变化不大；700 时催化剂活性高，反应的速率快,解析 CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g) H0，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1 MPa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2 MPa时相比，1 MPa条件下CH4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700 时CH4的平衡转化率已经较高，再升高温度，平衡转化率变化不大；700 时催化剂活性高，反应的
12、速率快。,1,2,3,已知：CH4(g)H2O(g) CO(g)3H2(g) H206.2 kJmol1 CH4(g)2H2O(g) CO2(g)4H2(g) H165.0 kJmol1,(3)利用CH4、CO2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。,1,2,3,过程中第二步反应的化学方程式为_。,1,2,3,只有过程投料比n(CH4)n(CO2)_，过程中催化剂组成才会保持不变。,13,1,2,3,该技术总反应的热化学方程式为_ _。,CH4(g)3CO2(g) 2H2O(g)4CO(g),H329.8 kJmol
13、1,1,2,3,3.“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.SO2具有漂白性而CO2没有 B.少量H2SO3可与Na2CO3反应生成NaHCO3 C.SO2能使酸性KMnO4溶液褪色而CO2不能 D.Na2CO3溶液显碱性，而Na2SO4溶液显中性,D,1,2,3,解析 SO2具有漂白性，其原因为SO2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H2SO3可与Na2CO3反应生成NaHCO3，证明H2SO3的酸性强于 的酸性，但不
14、能比较碳元素与硫元素的非金属性强弱，B错误； SO2能使酸性KMnO4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； Na2CO3溶液显碱性说明H2CO3为弱酸，Na2SO4溶液显中性说明H2SO4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。,1,2,3,系统()制取氢气的热化学方程式为_ _；两个系统制得等量的H2时所需能量较少的是_。,(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。,H158.8 kJmol1,系统(),1,2,3,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“L1”或“L2”)
15、。,(3)向10 L恒容密闭容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，发生反应2CO(g)SO2(g) S(g)2CO2(g)。CO和CO2的平衡体积分数()与温度(T)的变化关系如下图所示。,L2,1,2,3,解析 该反应为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO的平衡体积分数减小，CO2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L2。,T1 时，SO2的平衡转化率1_，反应的平衡常数K1_。,50%,1,解析 由图中信息，T1 时，M点对应体系中CO和CO2的平衡体积分数相等，则平衡时CO和CO2的物质的量相等，设参与反应的SO2的物质的量为x，根据“三段
16、式”法可得2 mol2x2x，解得x0.5 mol，故SO2的平衡转化率1 100%50%。同时计算得CO(g)、SO2(g)、S(g)、CO2(g)的平衡浓度分别为0.1 molL1、0.05 molL1、0.05 molL1、0.1 molL1，故该反应的平衡常数K11。,1,2,3,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SO2 D.加入适当催化剂,C,1,2,3,向起始温度为T1 的10 L绝热容器中充入2 mol CO和1 mol SO2，重复实验，该反应的平衡常数K2_(填“”“”
17、或“”)K1，理由为_ _。,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,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。 (4)平衡的影响因素、平衡移动与图像及相关原因的分析。,高考必备,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
18、)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幂的乘积与反应物浓度化学计量数次幂乘积的比值)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
19、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SO2一直是环境污染的主要原因之一，工业上常采用氨水将SO2转化为NH4HSO3，再氧化为(NH4)2SO4的方法降低尾气中的含硫量。 实验测得NH4HSO3溶液中 1 500，则溶液的pH为_。(已知：H2SO3的 Ka11.5102，Ka21.0107),对点集训,1,2,3,6,(2)煤制得的化工原料气中含有羰基硫(O=C=S)，该物质可转化为H2S，反应为COS(g)H2(g) H2S(g)CO(g) H0。 恒温、恒容条件下，密闭容器中发生上
20、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.COS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 d.形成2 mol HS键的同时形成1 mol HH键,bc,1,2,3,解析 a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；,1,2,3,d项，形成2 mol HS键的同时形成1 mol HH键，说明正、逆反应速率相等，故可以作为判断平衡的标志。,T1 时，在恒容的密闭容器中，将定量的CO和H2S混合加热并达到平衡：H2S(g)CO(g) COS(g)H2
21、(g) K0.25。则该温度下反应COS(g)H2(g) H2S(g)CO(g)的平衡常数K_。 T1 时，向容积为10 L的恒容密闭容器中充入1 mol COS(g)和1 mol H2(g)，达到平衡时COS的转化率为_。,4,66.7%,1,2,3,T1 时，设平衡时COS的变化浓度为x molL1，,1,2,3,COS(g)H2(g)=H2S(g)CO(g) 初始浓度/molL1 0.1 0.1 0 0 变化浓度/molL1 x x x x 平衡浓度/molL1 0.1x 0.1x x x,x0.4。,(3)过二硫酸(H2S2O8)是一种强氧化性酸，其结构式为,1,2,3,0.4,工业上
22、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_。,1,2,3,2.砷酸H3AsO4、亚砷酸H3AsO3是两种弱酸。回答下列问题： (1)已知：4As(s)5O2(g)=2As2O5(s) H1 As(s) H2(g)2O2(g)=H3AsO4(s) H2 氢气的燃烧热 H3 则As2O5(s)3H2O(l)=2H3AsO4(s) H4_。,1,2,3,(2)常温下，向x mL 0.1 molL1 H3AsO4溶液中滴加0.1 molL1 KOH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。 D点对应溶液的pH_(填“”“”或“”)7。,
23、1,2,3,解析 由图1知，C点时水的电离程度最大，说明H3AsO4和KOH恰好完全反应生成了K3AsO4和H2O，溶液呈碱性。在C点之后，继续滴加KOH溶液，则D点一定呈碱性。,x_。,10,1,2,3,解析 根据H3AsO4与KOH以物质的量之比为13反应知V(H3AsO4溶液)10 mL。,(3)在一定温度下，向某容器中加入一定量的Na3AsO3、I2和NaOH溶液，发生反应： 的转化率( )与时间的关系如 图2所示，测得F点对应溶液中c(I2)0.2 molL1、c(I)0.4 molL1，且溶液pH13。 E点：v正_(填“”“”或“”，下同)v逆；E点的v正_G点的v逆。,1,2,
24、3,解析 E点对应的反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率。,下列情况表明该反应达到平衡状态的是_(填字母)。 a.2v正(I)v逆( ) b.溶液颜色不再变化 c.溶液的pH不再变化 d.溶液中 不再变化,bc,1,2,3,产物浓度之比始终是定值，d错误。,在该条件下，上述反应的平衡常数K_(用含m的代数式表示)。,1,2,3,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： _。为了证明上述反应存在平衡，操作方法是 _。,(4)为了证明 2IH2O存在化学平衡，设计如图3所示 实验。,1,2,3,向右侧烧杯中加入KI(或向左侧烧杯中滴加适量的稀硫酸等其他合理答案),1
25、,2,3,3.对废(尾)气中的氮氧化物、二氧化硫等进行必要处理，减少它们的排放，让空气更加清洁是环境科学的重要课题之一，也是“打赢蓝天保卫战”的重要举措。分析有关氮氧化物、二氧化硫的反应，并回答相关问题： (1)已知：N2(g)O2(g)=2NO(g) H1180.5 kJmol1 C(s)O2(g)=CO2(g) H2393.5 kJmol1 2C(s)O2(g)=2CO(g) H3221.0 kJmol1 若某反应的平衡常数表达式为K ，请写出此反应的热化学方程式： _。,1,2,3,1,2,3,(2)利用汽油中挥发出来的烃类物质(CxHy)催化还原汽车尾气中的NO气体可消除由此 产生的污
26、染，该过程的化学方程式为_ _。,(4xy)N22yH2O,1,2,3,解析 用烃催化还原NO气体以消除由此产生的污染，可知反应生成无污染的N2、CO2和H2O，根据得失电子守恒、原子守恒可写出并配平化学方程式。,图中A点处SO2的转化率为_。,(3)废气中的SO2经过净化后与空气混合进行催化氧化等一系列反应后可制取硫酸，其中SO2发生催化氧化的反应为2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)。往一固定体积的密闭容器中通入SO2和O2其中n(SO2)n(O2)21，在不同温度下测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。,45%,1,2,3,解析 设起始通入的SO2为2a mol，O2为a mol
27、，在A点时，O2转化了x mol，根据三段式法进行计算：,1,2,3,2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 起始/mol 2a a 0 转化/mol 2x x 2x A点时/mol 2a2x ax 2x,C点的正反应速率vC(正)与A点的逆反应速率vA(逆)的大小关系为vC(正)_(填“”“”或“”)vA(逆)。,1,2,3,解析 T1条件下，由A到B，反应趋向平衡，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，B点时反应处于平衡状态，故vA(逆)vB(逆)vB(正)。又由题图知，T2条件下反应先达到平衡，则T2T1，由B到C，温度升高，反应速率加快，故vC(正)vB(正)vB(逆)vA(逆)。
28、,图中B点用压强表示的平衡常数Kp_(用平衡分压代表平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。,24 300,1,2,3,解析 设起始通入2b mol SO2，b mol O2，在B点反应达到平衡时O2转化了y mol，根据三段式法进行计算：,1,2,3,2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) 起始/mol 2b b 0 转化/mol 2y y 2y 平衡/mol 2b2y by 2y,(4)工业上常用氨水吸收二氧化硫，可生成(NH4)2SO3。判断常温下(NH4)2SO3溶液的酸碱性并说明判断依据_ _。(已知常温下NH3H2O的Kb1.8105；H2SO3的Ka11.3102，Ka26.3108),溶液显碱性，Kb(NH3H2O)大于Ka2(H2SO3)，,的水解程,1,2,3,
