高考化学二轮复习 专项1 高考非选择题五大题型突破 题型1 化学反应原理综合应用学案

题型1化学反应原理综合应用(对应学生用书第98页)题型特点解读1试题一般以新信息为载体，围绕某种元素的化合物展开，结合图形、图表信息，综合考查化学原理的知识，涉及化学反应中的能量变化、化学反应速率和平衡、溶液中的离子平衡、电化学、化学计算等。2试题篇幅较长，文字较多，题干特征是图像和表格交替出现，以图像为主；题给信息一般是较新颖的工业合成，信息量大，难度大；充分考查学生的接受信息能力、知识迁移运用能力、解决实际问题的能力及计算能力。3题目设问一般为45个小题，79个填空，出题风格相对稳定。解题策略指导1审题“三读”明确有几个条件及求解的问题把握关键字、词和数量关系等要深入思考，挖掘隐含信息等注意：“向细心要分、向整洁规范要分”。2审题要点(1)准确分析题给信息，抓取有效信息。虽然题目在背景材料上呈现新(或陌生)内容，但对内在的要求或核心知识的考查不变，注意联系生产实际中的各类反应原理，融会贯通，就能解决所有问题。(2)熟练掌握相关的思想、知识细节、生产原理、工艺设计原理，还有新时期对化学工业原理的新要求(如循环经济、原子经济、节能环保等方面的要求)，在工业中的运用。(3)总结思维的技巧和方法，答题时注意规范细致。该类题的问题设计一般没有递进性，故答题时可跳跃式解答，千万不能放弃。典例剖析示范(2017全国卷)。回答下列问题：(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H1已知：C4H10(g)O2(g)=C4H8(g)H2O(g)H2119 kJmol1H2(g)O2(g)=H2O(g)H3242 kJmol1反应的_kJmol1。图(a)是反应，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降低压强图(a)图(b)图(c)(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。，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，主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在随温度升高而增大的原因可能是_、_；，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。新情景、新信息：丁烯的制备原理。信息解读与理解：已知热化学方程式，可以利用盖斯定律解题。识图像：产率、温度、压强图像，温度升高，转化率增大；想规律：增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；得结论：减小压强，转化率升高。考应用能力：结合图像解决实际问题，n(氢气)/n(丁烷)的含义，图像中的最大值。新情景：副产物的产生原因；关键点：温度值。【解析】(1)由盖斯定律可知，式式式，即H1H2H3119 kJ/mol(242 kJ/mol)123 kJ/mol。由图(a)可知，同温下，x MPa时丁烯的平衡产率高于0.1 MPa时的，根据压强减小平衡向右移动可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大的反应，因此可以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D选项正确。(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590 时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。【答案】(1)123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温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类即时应用体验1乙硼烷(B2H6)、甲烷(CH4)、甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)在化学工业上有广泛的用途。请回答下列问题： 【导学号：97184289】(1)乙硼烷与氧气反应的热化学方程式为B2H6(g)3O2(g)=B2O3(s)3H2O(g)H2 033.8 kJmol1。乙硼烷有望成为导弹和火箭燃料的主要原因是_。(2)我国科学家以甲烷为原料，在催化剂作用下一步高效生产重要化工原料苯，反应过程中碳原子的利用率为100%，写出该反应的化学方程式：_，该反应的原子利用率为_。(3)甲醇合成反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H190.1 kJmol1，一定温度时，该反应的平衡常数Kp4.80102，向容器中充入2 mol H2和1 mol CO，反应达到平衡状态时，甲醇的分压p(CH3OH)24.0 kPa，则平衡时，混合气体中CH3OH的物质的量分数约为_(Kp是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数，分压总压物质的量分数)。(4)二甲醚合成反应：.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)H2O(g)H223.9 kJmol1.2CH3OH(g) C2H4(g)2H2O(g)H329.1 kJmol1二甲醚合成反应过程中两反应的能量变化如图所示。反应速率较大的是_(填“”或“”)，原因是_。若在容器中加入催化剂，则E2E1将_(填“变大”“不变”或“变小”)。(5)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：_。【解析】(1)分析题给热化学方程式可知，乙硼烷的摩尔质量较小(28 gmol1)，且燃烧时放出大量的热1 mol B2H6(g)完全反应时放出2 033.8 kJ热量，因此乙硼烷有望成为导弹和火箭的燃料。(2)利用甲烷(CH4)为原料，在催化剂作用下生产苯，反应过程中碳原子的利用率为100%，结合原子守恒推知，反应中还产生H2，化学方程式为6CH4C6H69H2，该反应的原子利用率为100%81.25%。(3)起始时充入2 mol H2和1 mol CO，设开始时H2的压强为2p kPa，CO的压强为p kPa，则有CO(g)2H2(g) CH3OH(g)起始量/kPa p 2p 0转化量/kPa 24.0 48.0 24.0平衡量/kPa p24.0 2p48.0 24.0该温度下平衡常数Kp4.80102，解得p29.0，则平衡时，混合气体中CH3OH的物质的量分数为100%100%61.5%。(4)由二甲醚合成反应的能量变化图可知，反应的活化能低于反应的活化能，而在其他条件相同时，反应的活化能越低，反应速率越大，故反应的速率较大。使用催化剂能降低反应的活化能，从而加快反应速率，但不能改变化学反应的反应热，故加入催化剂，E2E1的值不变。(5)将热化学方程式CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H190.1 kJmol1编号为，根据盖斯定律，由2可得：2CO(g)4H2(g) CH3OCH3(g)H2O(g)，则有H2(90.1 kJmol1)(23.9 kJmol1)204.1 kJmol1。该反应的正反应为气体总分子数减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，H2和CO的转化率升高，二甲醚的产率增加。【答案】(1)乙硼烷的摩尔质量较小且燃烧放出大量的热(2)6CH4C6H69H281.25%(3)61.5%(4)反应的活化能低，在相同条件下反应速率较大不变(5)2CO(g)4H2(g) CH3OCH3(g)H2O(g)H204.1 kJmol1该反应的正反应为气体总分子数减小的反应，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率升高，CH3OCH3的产率增加；压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大2煤的气化可生产水煤气，液化可生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应以及化学平衡常数如下表所示：化学反应平衡常数(850 )反应热(25 、101 kPa).CO(g)2H2(g) CH3OH(g)K1160H190.8 kJmol1.H2(g)CO2(g) H2O(g)CO(g)K2H241.2 kJmol1.3H2(g)CO2(g) CH3OH(g)H2O(g)K3160H3请回答下列问题： 【导学号：97184290】(1)H3_，K2_。(2)850 时，在密闭容器中进行反应，开始时只加入CO2、H2，反应10 min后测得各组分的浓度如下：物质H2CO2CH3OHH2O浓度/(molL1)0.20.20.40.4该时间段内的平均反应速率v(H2)_。比较此时正、逆反应速率的大小：v正_v逆(填“”“”或“”)。反应达到平衡后，保持其他条件不变，若只把容器的容积缩小一半，平衡_(填“逆向”“正向”或“不”)移动，平衡常数K3_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)将CO与H2等物质的量投料进行反应，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是_(填字母序号)。A平均摩尔质量：M(a)M(c)、M(b)M(d)B正反应速率：v(a)v(c)、v(b)v(d)C平衡常数：K(a)K(c)、K(b)K(d)D温度：T1T2T3(4)850 时，在容积为2 L的密闭容器中进行反应，同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和n mol H2，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则n应满足的条件是_。【解析】(1)根据盖斯定律，由可得反应：3H2(g)CO2(g) CH3OH(g)H2O(g)，则有H3H1H2(90.8 kJmol1)(41.2 kJmol1)132.0 kJmol1。由于反应，则有K3K1K2，从而可得K21。(2)反应为3H2(g)CO2(g) CH3OH(g)H2O(g)，开始时，只加入CO2、H2,10 min时c(CH3OH)0.4 molL1，则有v(CH3OH)0.04 molL1min1，v(H2)3v(CH3OH)0.12 molL1min1。10 min时反应的浓度商Qc100K3160，此时反应正向移动，则有v正v逆。反应3H2(g)CO2(g) CH3OH(g)H2O(g)的正反应为气体总分子数减小的放热反应，将容器的容积缩小一半，压强增大，平衡正向移动；由于温度不变，则平衡常数K3不变。(3)反应的正反应为气体总分子数减小的放热反应，压强一定时，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，由题图可知，温度：T1T2T3，D错误；温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，则有平衡常数：K(a)K(c)、K(b)K(d)，C正确；温度升高，反应速率加快，则有v(a)v(c)，B错误；平衡正向移动时，气体总物质的量减小，由于气体的总质量不变，则混合气体的平均摩尔质量增大，则有平均摩尔质量：M(a)M(c)、M(b)M(d)，A正确。(4)反应在2 L的密闭容器中进行，充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和n