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化学反应原理综合题解题策略 化学反应原理综合题涉及的内容主要包括化学反应过程中的焓变 化学能与电能的相互转化 电极反应式的书写 化学反应速率的定性分析与定量计算 化学平衡移动原理在生产中的应用 化学平衡常数的计算 反应条件的控制 弱酸弱碱的转化 pH计算 离子浓度大小的比较 离子的共存 难溶物之间的转化等问题 试题常以选择 填空 读图 作图 计算等形式出现 高考一般以与生产 生活联系紧密的物质为背景材料出组合题 各小题之间有一定独立性 1 化学反应速率题中应注意的问题 1 对于可逆反应 温度变化对正 逆反应速率均产生影响 且影响趋势相同 但影响值不同 升温对吸热反应影响较大 对放热反应影响较小 反之 降温对吸热反应影响较小 对放热反应影响较大 2 计算反应速率时 要特别注意时间 体积 浓度单位的 换算 2 化学反应焓变题中应注意的问题 1 正确理解 H正负号的意义及焓变与能量变化的关系 H为负值 反应物总能量高于生成物总能量 反应放热 H为正值 反应物总能量低于生成物总能量 2 运用盖斯定律计算多步反应的 H时 要注意反应分子式前面的系数与 H的对应关系 运用数学加减法和移项原理进行加减 在总反应式中没有的物质要用消元法除去 出现的物质要按照总反应式中的分子数保留 3 化学平衡常数题中应注意的问题 1 固体物质 纯液体 水溶液中进行的反应 H2O不列入平衡常数的计算表达式中 气体反应 有机反应 H2O的浓度要列入平衡常数的计算表达式中 2 平衡常数 K 式中的浓度是平衡状态时的物质的量浓度 而浓度商 Q 式中的浓度是任意时刻的物质的量浓度 4 原电池与电解池题中应注意的问题 1 原电池中负极发生氧化反应 常出现电极材料溶解 质量减轻等现象 正极发生还原反应 常出现质量不变或增重 有气体产生等现象 电解池中与电源负极连接的阴极材料不反应 与电源正极连接的阳极 除惰性电极外 材料发生氧化反应 可能出现电极溶解 质量减轻等现象 2 Fe在原电池与电解池反应中发生氧化反应时失去2个电 子生成Fe2 3 可充电电池的放电反应是原电池反应 充电反应是电解池反应 放电过程中原池的负极发生氧化反应 充电过程中电池的阴极发生还原反应 5 电离平衡 水解平衡和溶解平衡应题中注意的问题 1 书写电离平衡 水解平衡 溶解平衡方程式时要用可逆 号连接 2 分析离子的存在形式时要考虑弱酸弱碱的电离和离子 能否发生水解 3 分析离子浓度大小时要考虑酸碱盐对水电离的影响 4 利用溶度积常数分析沉淀是否能完成转化时 要考虑溶解平衡式中阴阳离子系数与溶度积常数关系 溶度积大的其溶解度不一定大 6 分析图表与作图时应注意的问题 1 仔细分析和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 反应速率与化学平衡有关综合题 例题1已知CO2可以生产绿色燃料甲醇 CO2 g 3H2 g CH3OH g H2O g H 187 4kJ mol 300 时 在一定容积的密闭容器中 c CO2 1 00mol L c H2 1 60mol L开始反应 结果如下图所示 回答下列问题 1 使用催化剂I时 反应在10小时内的平均反应速率 v H2 mol L h 2 下列叙述正确的是 A 当容器内气体的密度不再改变时 反应不一定达到平 衡状态 B 充入氩气增大压强有利于提高CO2的转化率 C CO2平衡转化率 在上述反应条件下 催化剂 比催 化剂 高 D 催化效率 在上述反应条件下 催化剂 比催化剂 高 3 根据图中数据 计算此反应在300 时的平衡常数 写出计算过程 4 将上述平衡体系升温至400 平衡常数 K 400 K 300 填 5 已知 2H2 g O2 g 2H2O g H 242 8kJ mol 则反应2CH3OH g 3O2 g 2CO2 g 4H2O g H kJ mol 解析 本题考查化学反应速率 化学平衡状态的建立 图像分析 化学平衡常数应用与计算等 1 从图读数知10小时内CO2消耗量为1 00mol L 18 0 18mol L 反应速率计算式v CO2 c CO2 t 0 18mol L 10h 0 018mol L h v H2 3v CO2 3 0 018mol L h 0 054mol L h 2 A项正确 该密闭容器的容积一定 无固体和液体参加反应 无论反应达到平衡与否 其气体密度均不变化 B项错误 氩气不参加反应 容器的容积一定 充入氩气不改变反应物 生成物的浓度 对平衡不产生影响 C项错误 催化剂的使用同等程度改变正 逆反应速率 不影响平衡移动 D项正确 据图知 使用催化剂 使反应达到平衡时间比使用催化剂 短 故催化效率更高 答案 1 0 054 2 AD 3 答 略 4 5 353 6 起始浓度 mol L 11 001 6000变化浓度 mol L 10 200 600 200 20平衡浓度 mol L 10 801 00 200 20 0 050 mol L 1 2 变式训练 1 尿素 CO NH2 2 是首个由无机物人工合成的有机物 1 工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成 其反应方程式为 2 当氨碳比 4时 CO2的转化率随时间的变化关系如下图所示 A点的逆反应速率v逆 CO2 B点的正反应速率v正 CO2 填 大于 小于 或 等于 NH3的平衡转化率为 解析 1 利用CO NH2 2中C N 1 2 用观察法写出化学方程式 同时图像中t 60min时达到平衡状态 即该反应为可逆反应 2 A点未达平衡 B点达到平衡 从图像得v逆 CO2 v正 CO2 平衡时CO2转化率为60 令n NH3 4mol n CO2 1mol 则有n消耗 CO2 0 6mol n消耗 NH3 1 2mol NH3的转化率 100 30 利用平衡原理的图表分析与作图综合题 例题2 甲烷自热重整是先进的制氢方法 包含甲烷氧化和蒸气重整 向反应系统同时通入甲烷 氧气和水蒸气 发生的主要化学反应如下 回答下列问题 1 反应CO g H2O g CO2 g H2 g 的 H kJ mol 2 对于气相反应 用某组分 B 的平衡压强 pB 代替物质的量浓度 cB 也可表示平衡常数 记作KP 则反应CH4 g H2O g CO g 3H2 g 的KP 随着温度的升高 该平衡常数 填 增大 减小 或 不变 3 从能量的角度分析 甲烷自热重整方法的先进之处在于 4 在某一给定进料比的情况下 温度 压强对H2和CO物 质的量分数的影响如下图 若要达到H2物质的量分数 65 CO的物质的量分数 10 以下条件中最合适的是 A 600 0 9MPaC 800 1 5MPa B 700 0 9MPaD 1000 1 5MPa 画出600 0 1MPa条件下 系统中H2物质的量分数随反应时间 从常温进料开始计时 的变化趋势示意图 5 如果进料中氧气量过大 最终导致H2物质的量分数降 低 原因是 解析 1 CH4 g 2H2O g CO2 g 4H2 g H1 165 0kJ mol 1 CH4 g H2O g CO g 3H2 g H2 206 2kJ mol 1 得CO g H2O g CO2 g H2 g H 41 2kJ mol 1 2 反应式中水是气体 要列入计算平衡常数的表达式中 用压强代替浓度 其列式方法和用浓度列式相同 4 该读图题要注意比较不同要求下对应温度与质量分数关系 同时满足H2和CO的要求 根据图1 H2物质的量分数 65 在0 1MPa时温度要接近550 在0 9MPa时温度要接近700 在1 5MPa时温度要接近750 根据图2 CO的物质的量分数 10 在0 1MPa时温度低于650 即可 在0 9MPa时温度低于700 即可 在1 5MPa时温度低于725 即可 选项B符合要求 5 氧气量过大时 H2会部分被O2氧化 2019 12 20 23 可编辑 2019 12 20 24 可编辑 答案 1 41 2 增大 3 系统内甲烷的氧化反应放出热量 为甲烷蒸气的吸热重整反应提供了所需的能量 4 B 5 甲烷氧化程度过高 氢气和氧气反应 合理即可 变式训练 2 汽车尾气中的CO NOx已经成为大气的主要污染物 使用稀土等催化剂能将CO NOx 碳氢化合物转化成无毒物质 从而减少汽车尾气污染 1 已知 N2 g O2 g 2NO g H 180 5kJ mol 2C s O2 g 2CO g C s O2 g CO2 g H 221 0kJ mol H 393 5kJ mol 尾气转化的反应之一 2NO g 2CO g N2 g 2CO2 g H 746 5kJ mol 请在下面的坐标图中画出这个反应在反应过程中体系能 量变化示意图 并进行必要的标注 2 在容积相同的两个密闭容器内 装有等量的某种催化剂 分别充入同量的NOx及C3H6 在不同温度下 同时发生以下反应 并分别在t秒时测定其中NOx的转化率 绘得图像如下图所示 从图中可以得出的结论 结论一 从测定NOx转化数据中判断 相同温度下NO的转化效率比NO2的低 结论二 在上述NO2和C3H6反应中 提高NO2转化率的措施有 填字母 A 加入催化剂C 分离出H2O g B 降低温度D 增大压强 BC 在250 450 时 NOx转化率随温度升高而 增大 450 600 时NOx转化率随温度升高而减小或 450 NOx与C3H6的反应达到平衡 且正反应是放热反应 化学反应焓变 电化学基础与化学平衡常数综合题 例题3 碳和碳的化合物在生产 生活中的应用非常广泛 在提倡健康生活已成潮流的今天 低碳生活 不再只是一种理想 更是一种值得期待的新的生活方式 1 甲烷燃烧放出大量的热 可作为能源用于人类的生产和生活 已知 2CH4 g 3O2 g 2CO g 4H2O l H1 1214kJ mol 2CO g O2 g 2CO2 g H2 566kJ mol 则表示甲烷燃烧热的热化学方程式 2 将两个石墨电极插入KOH溶液中 向两极分别通入CH4和O2 构成甲烷燃料电池 其负极的电极反应式 某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe OH 2的实验装置 如下图所示 通电后 溶液中产生大量的白色沉淀 且较长时间不变色 下列说法中正确的是 填序号 A 电源中的a一定为正极 b一定为负极B 可以用NaCl溶液作电解液C A B两端都必须用铁作电极D 阴极发生的反应是2H 2e H2 3 将不同量的CO g 和H2O g 分别通入体积为2L的恒容 密闭容器中 进行反应CO g H2O g CO2 g H2 g 得 到如下三组数据 实验1中 以v H2 表示的平均反应速率为 该反应的正反应为 填 吸 或 放 热反应 实验2中 达到平衡时CO的转化率为 实验3跟实验2相比 改变的条件可能是 答一种情况即可 4 将2 4g碳在足量氧气中燃烧 所得气体通入100mL3 0mol L的氢氧化钠溶液中 完全吸收后 溶液中所含溶质为 解析 1 式 式 2 得CH4燃烧的热化学方程式 其中 H 890kJ mol 1 2 该电池是燃料电池 还原剂CH4在负极失去电子被氧化 在碱性环境中生成碳酸根和水 该装置没有说明是在A极附近 还是B极附近先产生白色沉淀 不能判断A B是如何连接电源的正 负极 当用Fe作阳极时 可用NaCl溶液作电解液 该装置的阴极可以用其他不与电解质溶液反应的导电材料作阴极 不一定要Fe 3 从表格中数据看 低温时CO2的平衡量大于高温时CO2的平衡量 故判断该反应是放热反应 v H2 v CO2 1 6mol 2L 5min 0 16mol L min 达到平衡时CO的转化率 0 4mol 2mol 100 20 答案 1 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l H 890kJ mol 1 2 CH4 8e 10OH 7H2O BD 3 放 0 16mol L min 20 使用了催化剂或增大了压强 4 NaHCO3 Na2CO3 变式训练 3 德国人哈伯在1909年发明的合成氨的反应原理为 N2 g 3H2 g 2NH3 g 已知298K时 H 92 4kJ mol 1 试回答下列问题 1 在298K时 将10molN2和30molH2放入合成塔中 为何放出的热量小于924kJ 因为该反应为可逆反应 10mol N2和30molH2不可能完全转化 所以放 出的热量小于924kJ 2 如右图在一定条件下 将1molN2与3molH2混合于一个10L密闭容器中 反应达到A平衡时 混合气体中氨占25 试回答 N2的转化率 A 为 在状态A时 平衡常数KA 代入数值的表达式 不写出具体数值 当温度由T1变化到T2时 KA KB 填 或 3 下图是实验室模拟工业合成氨的简易装置 简述检验有氨气生成的方法 40 用湿润的红色石蕊试纸放在导管口处 若试 纸变蓝 说明有氨气生成 在1998年希腊亚里士多德大学的Marmellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷 能传递H 实现了高温常压 下高转化率的电化学合成氨 其实验装置如图 阴极的电极反应式 N2 6e 6H 2NH3 3 能证明Na2SO3溶液中存在 和质子数均相同 则M的原子结构示意图为 2 硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为 水解平衡的事实是 填序号 A 滴入酚酞溶液变红 再加入H2SO4溶液红色褪去B 滴入酚酞溶液变红 再加入氯水后红色褪去C 滴入酚酞溶液变红 在加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色褪去 4 元素X Y在周期表中位于同一主族 化合物Cu2X和Cu2Y可发生如下转化 其中D是纤维水解的最终产物 电解质电离平衡与水解平衡综合题 非金属性 X Y 填 或 Cu2Y与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成 化学方程式为 5 在恒容绝热 不与外界交换能量 条件下进行2A g B g 2C g D s 反应 按下表数据投料 反应达到平衡状 态 测得体系压强升高 简述该反应的平衡常数与温度的变化关系 解析 1 含有10个电子 11个质子 与它有相同电子数和质子数的单核离子有Na 2 硫酸铝溶液与过量氨水反应生成的氢氧化铝不能溶于过量的氨水中 3 此题关键是亚硫酸离子水解生成的OH 使得酚酞溶液变红 还有可能是亚硫酸离子本身能使得酚酞溶液变红 所以要排除亚硫酸离子干扰 C正确 4 悬浊液与D溶液 葡萄糖溶液 生成砖红色沉淀氧化亚铜 则