2020高考化学 冲刺核心素养微专题8 化学反应原理综合题解题策略练习（含解析）

化学反应原理综合题解题策略1.审题步骤(1)步骤1:浏览全题,明确已知和所求,挖掘解题切入点。(2)步骤2:对于化学反应速率和化学平衡图象类试题,读懂图象,明确纵横坐标的含义,理解起点、终点、拐点的意义,分析曲线的变化趋势。对于图表数据类试题,分析数据,研究数据间的内在联系,找出数据的变化规律,挖掘数据的隐含意义。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。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。(3)步骤3:针对题目中所设计的问题,联系相关理论进行逐个作答。2.答题模板【典例】2019年10月1日,中华人民共和国成立70周年阅兵中,由7个型号导弹方队组成的战略打击模块驶过天安门,东风-41导弹方队行进在地面受阅方队的最后。东风-41弹道导弹是中国研发的第四代战略导弹,也是最新的一代。导弹的推进剂分液体推进剂与固体推进剂,东风-41弹道导弹采用最新的固体推进剂。(1)液体推进剂主要含有液态肼(n2h4)。已知n2(g)+2o2(g)2no2(g)h=+67.7 kj mol-1,n2h4(g)+o2(g)n2(g)+2h2o(g)h=-534 kj mol-1,则肼与no2完全反应的热化学方程式为。(2)无色气体n2o4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一,n2o4与no2转换的热化学方程式为n2o4(g)2no2(g)h=+24.4 kj mol-1将一定量n2o4投入固定容积的真空容器中,下述现象能说明反应达到平衡的是_。a.v正(n2o4)=2v逆(no2)b.体系颜色不变c.气体平均相对分子质量不变d.气体密度不变达到平衡后,保持体积不变升高温度,再次到达平衡时,则混合气体颜色_(填“变深”“变浅”或“不变”),判断理由_。平衡常数k可用反应体系中气体物质分压表示,即k表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压=总压物质的量分数(例如:p(no2)=p总x(no2)。写出上述反应平衡常数kp表达式_(用p总、各气体物质的量分数x表示)。在一恒温恒容的容器中,发生反应n2o4(g)2no2(g),下列图象正确的是_。上述反应中,正反应速率v正=k正p(n2o4),逆反应速率v逆=k逆p2(no2),其中k正、k逆为速率常数,则kp为_(以k正、k逆表示)。若将一定量n2o4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 k、压强100 kpa),已知该条件下k正=4.8104 s-1,当n2o4分解10%时,v正=_kpas-1。真空密闭容器中放入一定量n2o4,维持总压强p0恒定,在温度为t时,平衡时n2o4分解百分率为a。保持温度不变,向密闭容器中充入等量n2o4,维持总压强在2p0条件下分解,则n2o4的平衡分解率的表达式为_。(3)一种以肼(n2h4)为燃料的电池装置如图所示。该燃料电池的电极材料采用多孔导电材料,以提高电极反应物在电极表面的吸附量,并使它们与电解质溶液充分接触,以空气中的氧气作为氧化剂,koh溶液作为电解质。负极上发生的电极反应为_;电池工作时产生的电流从_电极经过负载后流向_电极(填“左侧”或“右侧”)。【审题流程】明确目标套原理,应用基础准确答:【解析】(1)n2(g)+2o2(g)2no2(g)h1=+67.7 kj mol-1n2h4(g)+o2(g)n2(g)+2h2o(g)h2=-534 kj mol-1依据盖斯定律:2-得到:2n2h4(g)+2no2(g)3n2(g)+4h2o(g)h=-1 135.7 kj mol-1。(2)a.应是2v正(n2o4)=v逆(no2)时反应达到平衡状态,故a错误;b.体系颜色不变,说明二氧化氮浓度不变,反应到达平衡状态,故b正确;c.混合气体总质量不变,随反应进行混合气体总物质的量增大,平均相对分子质量减小,当气体平均相对分子质量不变时,反应到达平衡状态,故c正确;d.混合气体的总质量不变,容器的容积不变,气体密度始终不变,故d错误,正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动,c(no2)增加,颜色加深。由题目信息可知,用某组分(b)的平衡压强(pb)表示平衡常数为生成物分压的系数次幂乘积与反应物分压系数次幂乘积的比,n2o4(g)2no2(g)的平衡常数kp=p总x(no2)2p总x(n2o4)=p总x2(no2)x(n2o4)。a.平衡常数只与温度有关,温度不变,平衡常数不变,图象不符合,故a错误;b.n2o4的物质的量越大,压强越大,正反应方向进行的程度越小,n2o4的转化率越小,图象符合,故b正确;c.no2的物质的量越大,压强越大,逆反应方向进行的程度越大,则no2的百分含量越小,图象不符合,故c错误;d.h与反应方程式中化学计量数成正比,h不随no2的物质的量的变化而变化,故d错误。平衡时正逆反应速率相等,由v正=k正p(n2o4),v逆=k逆p2(no2),联立可得kp=k正k逆,当n2o4分解10%时,设投入的n2o4为1 mol,转化的n2o4为0.1 mol,则:n2o4(g)2no2(g)物质的量增大n12-1=10.1 mol0.1 mol故此时p(n2o4)=1mol-0.1mol1mol+0.1mol100 kpa=911100 kpa,则v正=4.8104 s-1911100 kpa3.9106 kpas-1。在温度为t时,平衡时n2o4分解百分率为a,设投入的n2o4为1 mol,转化的n2o4为a mol,则:n2o4(g)2no2(g)起始量(mol):10变化量(mol):a2a平衡量(mol):1-a2a故w(n2o4)=1-a1+a,w(no2)=2a1+a,则平衡常数kp=p总w(no2)2p总w(n2o4)=p总w2(no2)w(n2o4)=p0(2a1+a)21-a1+a保持温度不变,平衡常数不变,令n2o4的平衡分解率为y,则:p0(2a1+a)21-a1+a=2p0(2y1+y)21-y1+y,解得y=a22-a2。(3)通入燃料的电极为负极,负极上燃料失电子发生氧化反应,电极反应式为n2h4+4oh-4e-n2+4h2o。原电池工作时,电流由正极经导线流向负极,则由右侧流向左侧。答案:(1)2n2h4(g)+2no2(g)3n2(g)+4h2o(g)h=-1 135.7 kj mol-1(2)bc变深正反应是吸热反应,其他条件不变,温度升高平衡正向移动,c(no2)增加,颜色加深p总x2(no2)x(n2o4)bk正k逆3.9106a22-a2(3)n2h4+4oh-4e-n2+4h2o右侧左侧.据报道,我国在南海北部神狐海域进行的可燃冰(甲烷的水合物)试采获得成功。甲烷是一种重要的化工原料。(1)甲烷重整是提高甲烷利用率的重要方式,除部分氧化外还有以下两种:水蒸气重整:ch4(g)+h2o(g)co(g)+3h2(g)h1=+205.9 kjmol-1 co(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)h2=-41.2 kjmol-1二氧化碳重整:ch4(g)+co2(g)2co(g)+2h2(g)h3则反应自发进行的条件是_,h3=_kjmol-1。.氮的固定一直是科学家研究的重要课题,合成氨则是人工固氮比较成熟的技术,其原理为n2 (g)+3h2 (g)2nh3(g)。(2)在不同温度、压强和相同催化剂条件下,初始n2、h2 分别为0.1 mol、0.3 mol时,平衡后混合物中氨的体积分数()如图所示。 其中,p1、p2 和p3 由大到小的顺序是_,其原因是_。若分别用va(n2)和vb(n2)表示从反应开始至达平衡状态a、b时的化学反应速率,则va(n2)_vb(n2)(填“”“0、s0, h-tsp2p3;压强越大、温度越高,反应速率越快;a点压强、温度都低于b,所以va(n2) p2p3温度相同时,增大压强,化学平衡向正反应方向移动,故平衡混合物中氨的体积分数越大则对应压强越大 6.210-10,即cn-的水解常数大于hcn的电离常数,所以溶液呈碱性。(2)反应器中发生的主要反应的化学方程式为6nacn+feso4+cacl2na4fe(cn)6+caso4+2nacl,硫酸钙微溶于水,操作a是过滤,所得滤渣1的主要成分是硫酸钙;加入碳酸钠除去溶液中少量的钙离子,滤渣2的主要成分是碳酸钙。(3)经过滤后在滤液中加入kcl可转化成k4fe(cn)6,4kcl+na4fe(cn)6k4fe(cn)6+4nacl,说明相同温度下k4fe(cn)6溶解度小于na4fe(cn)6。(4)加入kcl得到k4fe(cn)6沉淀。将k4fe(cn)6沉淀分离出来需经过滤、洗涤、干燥等操作。(5)实验室中k4fe(cn)6可用于检验fe3+,检验fe3+反应的离子方程式为k+fe(cn)64-+fe3+kfefe(cn)6;难溶盐kfefe(cn)6可用于治疗tl2so4中毒,离子反应方程式为kfefe(cn)6+tl+tlfefe(cn)6+k+。(6)由图可知,电子从负极流向正极,则a为负极,b为正极,则k+移向催化剂b;a为负极,发生氧化反应,则催化剂a表面发生反应:fe(cn)64-e-fe(cn)63-。答案:(1)抑制cn-水解 碱 kh=c(hcn)c(oh-)c(cn-)=c(hcn)c(oh-)c(h+)c(cn-)c(h+)=kwka=1.010-146.210-10=1.610-56.210-10,即cn-的水解常数大于hcn的电离常数,所以溶液呈碱性(2)caso4 (3)相同温度下k4fe(cn)6的溶解度小于na4fe(cn)6(4)过滤、洗涤、干燥(5)kfefe(cn)6+tl+tlfefe(cn)6+k+ (6)b fe(cn)64-e-fe(cn)63-2.中科院一项最新成果实现了甲烷高效生产乙烯,甲烷在催化作用下脱氢,在气相中经自由基偶联反应生成乙烯,其反应如下:2ch4(g)c2h4(g)+2h2(g)h0化学键hhchcccce(kjmol-1)abcd(1)已知相关化学键的键能如上表,甲烷制备乙烯反应的h=_(用含a、b、c、d的代数式表示)。(2)t1温度时,向1 l的恒容反应器中充入2 mol ch4,仅发生上述反应,反应过程中015 min ch4的物质的量随时间变化如图1,测得1015 min时h2的浓度为1.6 moll-1010 min内ch4表示的反应速率为_moll-1min-1)。若图1中曲线a、曲线b分别表示在温度t1时,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n (ch4)的变化曲线,其中表示催化剂表面积较大的曲线是_(填“a”或“b”)。15 min时,若改变外界反应条件,导致n(ch4)发生图中所示变化,则改变的条件可能是_(任答一条即可)。(3)实验测得:v(正)=k正c2(ch4),v(逆)=k逆c(c2h4)c2(h2)其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关,t1温度时k正与k逆的比值为_(填数值)。若将温度由t1升高到t2,则反应速率增大的倍数v(正)_v(逆)(选填“”“=”或“0,反应为吸热反应,焓变为正值,反应焓变h=反应物总键能-生成物总键能=(8b-c-4b-2a)kjmol-1=+(4b-c-2a) kjmol-1;(2)t1温度时,向1 l的恒容反应器中充入2 mol ch4,仅发生上述反应,测得1015 min时h2的浓度为1.6 moll-1,物质的量为1.6 mol,反应达到平衡状态,此时消耗甲烷物质的量1.6 mol,010 min内ch4表示的反应速率v=ct=1.6mol1 l10min=0.16 moll-1min-1;若图1中曲线a、曲线b分别表示在温度t1时,使用质量相同但表面积不同的催化剂时,达到平衡过程中n(ch4)的变化曲线,催化剂表面积越大反应速率越快,达到平衡所需时间越短,其中表示催化剂表面积较大的曲线是b;15 min时,若改变外界反应条件,导致n( ch4)发生图中所示变化,物质的量随时间变化减小,说明平衡正向进行,反应为气体体积增大的吸热反应,升高温度或减小压强,平衡正向进行,符合图象变化;(3)v(正)=k正c2(ch4),v(逆)=k逆c(c2h4)c2(h2)其中k正、k逆为速率常数仅与温度有关,温度不变平衡常数不变,反应达到平衡状态时,正逆反应速率相同得到,t1温度时k正与k逆的比值=k,测得1015 min时h2的浓度为1.6 moll-1,2ch4(g)c2h4(g)+2h2(g)起始量(moll-1)20 0变化量(moll-1) 1.60.8 1.6平衡量(moll-1) 0.40.8 1.6k=1.620.80.42=12.8,反应为吸热反应,升温平衡正向进行,正逆反应速率增大,正反应增大的倍数大于逆反应增大的倍数v(正)v(逆);(4)甲烷燃料电池用于电解,通入甲烷的电极为原电池负极,通入氧气的电极为原电池的正极,d电极为阴极,c为阳极;原电池负极电极反应是甲烷失电子生成二氧化碳,传导离子是o2-,该电池工作时负极反应方程式为ch4-8e-+4o2-co2+2h2o;用该电池电解饱和食盐水,一段时间后收集到标准状况下气体总体积为112 ml,