（全国通用版）2019版高考化学大一轮复习 第35讲 化学反应原理题的解题策略优选学案.doc

第35讲化学反应原理题的解题策略题型特点考情分析命题趋势化学反应原理题通常以元素化合物知识为载体，以工业生产为背景，综合考查化学反应速率、化学平衡及其影响因素、化学反应中的能量变化、原电池及电解池，电解质溶液等知识，有时还融合考查氧化还原反应、化学实验等，题目综合性强，化学信息多，设问角度灵活多变，侧重考查考生接受、整合信息的能力，应用化学知识解决实际问题的能力。2016，全国卷甲，27t2016，全国卷乙，27t2016，全国卷丙，27t2016，浙江卷，28t2016，江苏卷，16t化学反应原理是高考“主考”和“必考”的内容，预测2019年高考会继续加大考查力度，特别是结合图像分析、平衡常数的计算以及平衡移动原理在溶液中的应用。分值：1520分根据考查知识点的覆盖情况，可将反应原理主观题型分为两种类型：一类是单一的反应原理考查，此类试题考查内容单一，注重试题深度；另一类是综合的反应原理考查，此类试题往往综合考查不同原理的知识点，注重试题的广度。综合原理考查是新课标高考试题的特点，理综试题的主观题型较少，要顾全知识的覆盖面，必然要走综合原理考查的路线，这应引起我们的重视。该类试题因综合程度大，考查点常是原理知识的重难点，因而试题难度不言而喻。解答该类试题应采用各个击破法，即认真审读题干，找出已知信息要点；细读问题，弄清考查点，联想所学相关知识，找到该类问题的通法通解(如热化学方程式的叠加法，平衡计算的三段法、等效法、极限法、守恒法、图示分析法等)，有时也可另辟蹊径，巧思妙解。若问题是并列式提问时，可以先依据你的强项，做自己认为简单的问题，这样可以使解答更高效一些。1化学反应与能量：判断h的正、负与吸热反应、放热反应的关系，运用盖斯定律进行反应热的计算，热化学方程式的书写等。2化学反应速率：根据已知条件进行反应速率的计算，判断浓度、压强、温度、催化剂、固体表面积对反应速率的影响等。3化学平衡：根据化学方程式写出化学平衡常数的表达式，计算平衡常数，判断影响平衡常数的因素，化学平衡状态的判断，判断浓度、压强、温度对化学平衡的影响等。4电化学基础：原电池和电解池的电极名称的判断，电极反应式的书写，电子转移方向的判断等。5水溶液中的离子平衡：盐类水解后溶液酸碱性的判断，盐类水解离子方程式的书写，粒子浓度大小的比较，沉淀溶解平衡的判断及应用等。例1(2016上海卷)随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，co2的捕集利用技术成为研究的重点。完成下列填空：(1)目前国际空间站处理co2的一个重要方法是将co2还原，所涉及的反应方程式为：co2(g)4h2(g)ch4(g)2h2o(g)已知h2的体积分数随温度的升高而增加。若温度从300 升至400 ，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。(填“增大”“减小”或“不变”)v正v逆平衡常数k转化率_增大_增大_减小_减小_(2)相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：平衡平衡co2/(moll1)amh2/(moll1)bnch4/(moll1)cxh2o/(moll1)dya、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。(3)已知：h2co3，ki14.3107，ki25.61011；h2c2o4，ki15.9102，ki26.4105。01 mol/l na2co3溶液的ph_大于_0.1 mol/l na2c2o4溶液的ph(选填“大于”“小于”或“等于”)。等浓度的草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是_草酸_。若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_ac_(填字母)。ahhc2ohcocobhcohc2oc2ocochhc2oc2ocodh2co3hcohc2oco(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：hhcoh2co3。当有少量酸性或碱性物质进入血液中时，血液的ph变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。_当少量酸性物质进入血液中，平衡向右移动，使h浓度变化较小，血液中的ph基本不变；当少量碱性物质进入血液中，平衡向左移动使h浓度变化较小，血液的ph基本不变_。解析 (1)h2的体积分数随温度的升高而增加，这说明升高温度平衡向逆反应方向进行，即正反应是放热反应。升高温度正逆反应速率均增大，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，反应物的转化率减小。(2)相同温度时平衡常数不变，则a、b、c、d与m、n、x、y之间的关系式为。(3)根据电离常数可知草酸的酸性强于碳酸，则碳酸钠的水解程度大于草酸钠，所以0.1 mol/l na2co3溶液的ph大于0.1 mol/l na2c2o4溶液的ph。草酸的酸性强于碳酸，则等浓度草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是草酸。草酸的二级电离常数大于碳酸，所以草酸的电离程度大，因此溶液中：hhc2oc2ohcoco。1(2016天津卷)氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环节。回答下列问题：(1)与汽油相比，氢气作为燃料的优点是_污染小、可再生、来源广、资源丰富、燃烧热值高(任写其中两个)_(至少答出两点)。但是氢气直接燃烧的能量转换率远低于燃料电池，写出碱性氢氧燃料电池的负极反应式：_h22oh2e=2h2o_。(2)氢气可用于制备h2o2。已知：h2(g)a(l)=b(l)h1o2(g)b(l)=a(l)h2o2(l)h2其中a、b为有机物，两反应均为自发反应，则h2(g)o2(g)=h2o2(l)的h_”“”或“”)。(3)在恒温恒容的密闭容器中，某储氢反应：mhx(s)yh2(g)mhx2y(s)hv(吸氢)(4)利用太阳能直接分解水制氢，是最具吸引力的制氢途径，其能量转化形式为_光能转化为化学能_。(5)化工生产的副产氢也是氢气的来源。电解法制取有广泛用途的na2feo4，同时获得氢气：fe2h2o2ohfeo3h2，工作原理如图所示。装置通电后，铁电极附近生成紫红色feo，镍电极有气泡产生。已知：na2feo4只在强碱性条件下稳定，易被h2还原。电解一段时间后，c(oh)降低的区域在_阳极室_(填“阴极室”或“阳极室”)。电解过程中，须将阴极产生的气体及时排出，其原因为_防止na2feo4与h2反应使产率降低_。解析 (1)氢气的来源广且可再生，燃烧生成水，无污染，且单位质量的氢气燃烧放出的热量比汽油多。碱性氢氧燃料电池的负极发生氧化反应，在碱性条件下氢气放电生成h2o。(2)题中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以两个反应都是放热反应，即h10、h20。根据盖斯定律，将题中两个热化学方程式叠加得h2(g)o2(g)=h2o2(l)hh1h2v逆，即v(吸氢)v(放氢)，d项错误。(4)太阳能分解水制氢，是光能转化为化学能的过程。课时达标第32讲(见课时达标p51)1已知：25 时弱电解质的电离平衡常数：ka(ch3cooh)1.8105，ka(hscn)0.13；25 时，2.0103 moll1氢氟酸水溶液中，调节溶液的ph(忽略体积变化)，得到c(hf)、c(f)与溶液ph的变化关系如图所示(两条线交点处的ph3.45)。请根据以上信息回答下列问题：(1)25 时，将20 ml 0.10 moll1 ch3cooh溶液和20 ml 0.10 moll1 hscn溶液分别与20 ml 0.10 moll1 nahco3溶液混合，实验测得产生的气体体积(v)随时间(t)变化的示意图如图所示：反应初始阶段，两种溶液产生co2气体的速率存在明显差异的原因是_hscn的酸性比ch3cooh强，其溶液中c(h)较大，故hscn溶液较nahco3溶液的反应速率快_，反应结束后所得两溶液中，c(ch3coo)_”“”或“”)。(2)25 时，hf电离平衡常数的数值ka_103.45(或3.5104)_，列式并说明得出该常数的理由：ka，当c(f)c(hf)时，kac(h)，查图中的交点处为c(f)c(hf)，故所对应的ph即为ka的负对数，为3.45。解析 (1)两种酸的电离程度不同导致溶液中起始反应时h的浓度不同，引起反应速率的不同。反应结束后，溶质为ch3coona和nascn，因ch3cooh酸性弱于hscn，故ch3coona的水解程度大，c(ch3coo)c(mn2)c(h)c(oh)_。解析 (1)“浸出”过程中mno2与so2发生氧化还原反应，离子方程式为mno2so2=somn2。(2)第1步除杂中加入h2o2的目的是将溶液中的fe2氧化为fe3，以便于形成fe(oh)3沉淀，过滤将沉淀除去。(3)第1步除杂时调整溶液的ph在56，可以使溶液中的al3、fe3分别形成al(oh)3、fe(oh)3沉淀，所以形成滤渣1的主要成分为al(oh)3、fe(oh)3；在调ph至56时，为了不引入新的杂质离子，所加的试剂应该可以与酸发生反应，可选择含有ca2、mg2的化合物cao、mgo，a、b项正确。(4)第2步除杂，主要是将ca2、mg2转化为相应的氟化物沉淀除去，mnf2除去mg2的离子反应方程式是mnf2mg2mn2mgf2；该反应的平衡常数k7.2107。(5)由已知温度高于27 时，mnso4晶体的溶解度随温度的升高而逐渐降低，故采用“趁热过滤”操作可以减少mnso4h2o在水中的溶解，得到更多的产品。(6)mnso4是强酸弱碱盐，mn2发生水解反应：mn22h2omn(oh)22h，消耗水电离产生的oh，破坏了水的电离平衡，最终达到平衡时，c(h)c(oh)。根据物料守恒可得c(so)c(mn2)cmn(oh)2，所以c(so)c(mn2)，mn2水解使溶液显酸性，所以c(h)c(oh)。盐水解的程度是微弱的，溶液中主要以盐电离产生的离子形式存在，所以c(mn2)c(h)，故该溶液中所有离子的浓度由大到小的顺序为c(so)c(mn2)c(h)c(oh)。4水是最常用的溶剂，许多化学反应都需要在水溶液中进行。请仔细分析并回答下列各题。(1)用0.1 mol/l naoh溶液滴定体积均为20.00 ml、浓度均为0.1 mol/l的盐酸和醋酸溶液，得到如图所示的滴定曲线图如下：用naoh溶液滴定醋酸溶液通常所选择的指示剂为_酚酞_，符合其滴定曲线的是_(填“”或“”)。滴定前的上述三种溶液中，由水电离出的c(h)最大的是_ch3cooh_溶液(填化学式)。图中v1和v2大小的比较：v1_”“c(na)c(h)c(oh)_。(2)某同学为了研究难溶电解质的溶解平衡，设计了如下实验(相关数据测定温度及实验环境温度均为25 )：操作步骤现象步骤1：向20 ml 0.05 mol/l agno3溶液中加入20 ml 0.05 mol/l kscn溶液，充分反应后过滤出现白色沉淀步骤2：向滤液中加入少量2 mol/l fe(no3)3溶液溶液变红色步骤3：向步骤2所得溶液中，加入少量3 mol/l agno3溶液现象a步骤4：取步骤1所得少量滤渣加入到适量的3 mol/l ki溶液中出现黄色沉淀查阅资料：agscn是白色沉淀；ksp(agscn)1.01012；ksp(agi)8.51017。请结合化学用语和必要的文字解释步骤2现象出现的原因：_由于存在沉淀溶解平衡：agscn(s)ag(aq)scn(sq)，故溶液中仍有少量scn，fe3与scn结合生成fe(scn)3，从而溶液显红色_。该同学根据步骤3中现象a推知，加入的agno3与步骤2所得溶液发生了反应，则现象a为_出现白色沉淀(或溶液红色变浅)_(任写一点即可)。写出步骤4中沉淀转化反应平衡常数的表达式：k。解析 (1)用naoh溶液滴定醋酸溶液，由于恰好完全反应时溶液显碱性，因此通常选择在碱性范围变色的指示剂酚酞；醋酸是弱酸，其电离产生的氢离子的浓度小于0.1 mol/l，即ph1，由图中未加naoh时的ph可知，图中酸的ph大于1，图中酸的ph1，说明曲线为naoh溶液滴定醋酸溶液过程，曲线为naoh溶液滴定盐酸溶液过程。0.1 mol/l naoh溶液、0.1 mol/l hcl都是强电解质，电离产生的氢氧根、氢离子的浓度等于电解质的浓度，而醋酸是弱酸，0.1 mol/l醋酸溶液中氢离子的浓度小于0.1 mol/l，氢离子或氢氧根离子的浓度越大，对水的电离平衡的抑制作用就越强，水的电离程度就越小，所以0.1 mol/l的醋酸对水的电离抑制程度较小，则由水电离出的c(h)最大。醋酸和氢氧化钠恰好完全反应时，得到的醋酸钠溶液显碱性，要使得溶液显中性即ph7，需要醋酸稍过量，则需加入的naoh的量比溶液中醋酸的量少；盐酸和氢氧化钠恰好完全反应时，两者的物质的量相同，得到的氯化钠溶液显中性，所以v1c(na)c(h)c(oh)。(2)向20 ml 0.05 mol/l agno3溶液中加入20 ml 0.05mol/l kscn溶液，充分反应，产生白色沉淀，发生反应：ag(aq)scn(aq)agscn(s)，该物质在溶液中存在沉淀溶解平衡：agscn(s) ag(aq)scn(aq)，溶液中仍有少量的scn，向该溶液中加入fe3，溶液中的scn与fe3发生显色反应，使溶液变为红色。向步骤2所得溶液中加入硝酸银，ag和scn发生反应得到agscn白色沉淀，使fe(scn)3的溶解平衡正向移动，导致溶液红色变浅。步骤1所得的滤渣中含agscn固体，将其加入到ki溶液中，由于溶解度：agic(n2h)c(h)c(oh)bc(so)c(n2h5h2o)c(h)c(oh)c2c(n2h)c(n2h5h2o)c(h)c(oh)dc(n2h)c(so)c(h)c(oh)解析 (1)依题意，碘化银难溶，结合cn可生成更稳定的ag(cn)，故离子方程式为agi(s)2cn(aq)ag(cn)(aq)i(aq)；根据平衡常数定义：kksp(agi)k稳ag(cn)1.5107。(4)硫酸肼溶液中，n2h水解使溶液呈酸性，而水解的程度很小，故c(so)c(n2h)c(h)c(n2h5h2o)c(oh)，根据电荷守恒可知：c(h)2c(n2h)c(n2h5h2o)2c(so)c(oh)。6工业碳酸钠(纯度约为98%)中含有ca2、mg2、fe3、cl和so等杂质，提纯工艺线路如图所示：.碳酸钠的饱和溶液在不同温度下析出的溶质如图所示：.有关物质的溶度积如表所示：物质caco3mgco3ca(oh)2mg(oh)2fe(oh)3ksp4.961096.821064.681065.6110122.641039回答下列问题：(1)写出加入naoh溶液时反应的离子方程式：_mgco32oh=mg(oh)2co_。向含有mg2、fe3的溶液中滴加naoh溶液，当两种沉淀共存且溶液的ph8时，c(mg2)(fe3)_2.1251021_。(2)“母液”中除了含有na、co外，还含有_cl、so_等离子。(3)有人从“绿色化学”角度设想将“母液”沿流程中虚线进行循环使用。请你分析在实际工业生产中是否可行？_不可行_(填“可行”或“不可行”)，并说明理由：_若将“母液”循环使用，则溶液中c(cl)和c(so)增大，最后所得产物na2co3混有杂质_。解析 由溶度积表知，mgco3的ksp最大，在溶液中溶解的最多，其他物质与mgco3相差的数量级较大，在溶液里可以忽略。(1)主要是mgco3与naoh反应生成ksp更小的沉淀mg(oh)2；ph8，c(oh)106 moll1，则kspc(mg2)c2(oh)c(mg2)10125.611012，得c(mg2)5.61 moll1；kspc(fe3)c3(oh)c(fe3)10182.641039，得c(fe3)2.641021 moll1，所以c(mg2)c(fe3)5.612.6410212.1251021。课时达标第33讲(见课时达标p53)1二氧化碳的回收利用是环保领域研究的热点课题。(1)在太阳能的作用下，以co2为原料制取炭黑的流程如图所示。其总反应的化学方程式为_co2co2_。(2)co2经过催化加氢合成低碳烯烃。其合成乙烯的反应为2co2(g)6h2(g)ch2=ch2(g)4h2o(g)h几种物质的能量(在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时所放出或吸收的热量)如表所示：物质h2(g)co2(g)ch2=ch2(g)h2o(g)能量/(kjmol1)039452242则h_128 kjmol1_。(3)在2 l恒容密闭容器中充入2 mol co2和n mol h2，在一定条件下发生(2)中的反应，co2的转化率与温度、投料比x的关系如图所示。x1_x2(填“”“_kb。若b点的投料比为3，且从反应开始到b点需要10 min，则v(h2)_0.225 mol(lmin)1_。(4)以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将co2转化为低碳烯烃，工作原理如图：b电极的名称是_正极_。产生丙烯的电极反应式为_3co218h18e= ch3ch=ch26h2o_。解析 (1)由图示可知co2在feo的催化下分解生成c和o2。(2)h52 kj/mol4(242 kj/mol)2(394 kj/mol)128 kj/mol。(3)其他条件相同时，投料比越大，h2的转化率越低、co2的转化率越高，所以x1x2；由(2)可知，正反应为放热反应，且takb；v(h2)3v(co2)30.225 mol/(lmin)。(4)与a电极相连的电极上co2得到电子发生还原反应生成乙烯、丙烯等，所以该电极是电解池的阴极，与电源的负极相连，即a极是负极，b极是正极；丙烯是由co2在酸性条件下得电子发生还原反应得到的。2氮的氧化物(如no2、n2o4、n2o5等)应用很广，在一定条件下可以相互转化。(1)n2o5可通过电解或臭氧氧化n2o4的方法制备。电解装置如图甲所示(隔膜用于阻止水分子通过)，其阳极反应式为_n2o42hno32e=2n2o52h_。已知：2no(g)o2(g)=2no2(g)h1no(g)o3(g)=no2(g)o2(g)h22no2(g)n2o4(g)h32n2o5(g)=4no2(g)o2(g)h4则反应n2o4(g)o3(g)=n2o5(g)o2(g)的hh1h2h3h4。(2)n2o5在一定条件下发生分解：2n2o5(g)=4no2(g)o2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中n2o5浓度随时间的变化如下表：t/min012345c(n2o5)/(moll1)1.000.710.500.350.250.17设反应开始时体系压强为p0，第2 min时体系压强为p，则pp0_1.75_；13 min内，o2的平均反应速率为_0.09 moll1 min1_。(3)n2o4与no2之间存在反应为n2o4(g)2no2(g)。将一定量的n2o4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率(n2o4) 随温度变化如图乙所示。图乙中a点对应温度下，已知n2o4的起始压强p0为108 kpa，列式计算该温度下反应的平衡常数kpp0108 kpa115 kpa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。由图乙推测n2o4(g)2no2(g)是吸热反应还是放热反应，并说明理由：_吸热反应，温度升高，(n2o4)增加，说明平衡向正反应方向移动_。若要提高(n2o4)，除改变反应温度外，其他措施有_减小体系压强，移出no2_(要求写出两条)。对于可逆反应n2o4(g)2no2(g)，在一定条件下n2o4与no2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(n2o4)k1p(n2o4)，v(no2)k2p(no2)2，其中，k1、k2是与反应及温度有关的常数。相应的速率压强关系如图丙所示：一定温度下，k1、k2与平衡常数kp间的关系是k1k2kp；在图丙标出的点中，指出能表示反应达到平衡状态的点并说明理由：_b点与d点，满足平衡条件v(no2)2v(n2o4)_。解析 (1)根据图示，阳极上n2o4失电子发生氧化反应，转化为n2o5。由可得目标反应，根据盖斯定律，hh1h2h3h4。(2)起始时c(n2o5)1 mol/l，第2 min时c(n2o5)0.5 mol/l，根据化学方程式可知，第2 min时c(no2)(10.5)21 mol/l，c(o2)(10.5)0.25 mol/l，则pp0(0.510.25)11.75；13 min内，v(o2)v(n2o5)0.09 moll1min1。(3)设起始时n2o4为1 mol，则平衡时n2o4为1(n2o4) mol，no2为2(n2o4) mol，则平衡时压强为1(n2o4)p0，平衡时n2o4的物质的量分数为，no2的物质的量分数为，故平衡常数kp21(n2o4)p0p0108 kpa115 kpa。由图可知，升高温度，n2o4的转化率增大，说明平衡向正反应方向移动，则正反应为吸热反应；减小压强、移出no2均可以使平衡正向移动，n2o4的转化率提高。达到平衡2v(n2o4)v(no2)，即2k1p(n2o4)k2p(no2)2，故kp，k1k2kp；根据图示，b点与d点，v(no2)2v(n2o4)，反应达到平衡。3消除氮氧化物污染对优化空气质量至关重要。(1)用ch4催化还原nox消除氮氧化物污染发生的反应有：ch4(g)4no2(g)=4no(g)co2(g)2h2o(g)h574 kjmol1ch4(g)4no(g)=2n2(g)co2(g)2h2o(g)h1 160 kjmol1若用0.2 mol ch4将no2还原为n2，则整个过程中放出的热量为_173.4_kj(假设水全部以气态形式存在)。(2)用活性炭可处理大气污染物no。在2 l密闭容器中加入no和活性炭(无杂质)，生成气体e和f。当温度分别为t1 和t2 时，测得反应达到平衡时各物质的物质的量如表所示：物质n/molt/活性炭noef初始2.0300.10000t12.0000.0400.0300.030t22.0050.0500.0250.025请结合表中数据，写出no与活性炭反应的化学方程式：_c2non2co2_。t1 时，上述反应的平衡常数的值为_0.562 5_。如果已知t2t1，则该反应正反应的h_0.01_。(4)某课题组利用如图所示装置，探究no2和o2化合生成n2o5形成原电池的过程。物质y的名称为_五氧化二氮_，该电池正极的电极反应式为_o22n2o54e=4no_。解析 (1)根据盖斯定律，将题给的两个热化学方程式相加得2ch4(g)4no2(g)=2co2(g)2n2(g)4h2o(g)h1 734 kjmol1，则用0.2 mol ch4将no2还原为n2，放出热量173.4 kj。(2)根据各物质的物质的量的变化量之比等于系数之比及质量守恒，可知发生的反应为c2non2co2。t1 达到平衡时，c(no)0.020 moll1，c(n2)c(co2)0.015 moll1，故平衡常数k0.562 5；根据题表中数据可知，温度由t1 升高到t2 时，平衡逆向移动，所以h0。该反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，no的转化率增大；该反应为气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动，故no的转化率不变；增大no浓度，no的转化率不变；移去部分生成物，生成物浓度减小，平衡正向移动，no的转化率增大，故选bc项。(3)v(no)0.016 mol(ls)1。该温度下平衡常数k1 600，若使反应向正反应方向进行，则0.01。(4)由题意和装置图可知，物质y为n2o5，正极发生还原反应，故通入o2的一极为正极，正极的电极反应式为o22n2o54e=4no。4目前，燃煤脱硫是科研工作者研究的重要课题之一，主要脱硫方法有以下几种。.co还原法原理为2co(g)so2(g)s(g)2co2