专题8反应原理主观题型应对策略

1、 热点题型模块专案突破名师诊断【考情报告】【考向预测】预计2013年高考新课标全国卷中仍会以工业生产为载体,综合考查化学反应速率与化学平衡(尤其是有关平衡的计算)、有关热化学方程式的计算(尤其是利用盖斯定律的计算)、电化学知识的综合应用(尤其是原电池原理与电极反应式的书写和有关电解的计算)。 【应对策略】一、反应原理主观题型的特点该题型是实行新课标高考以来最为稳定的一种题型,再现率达到了100%。该题型有如下两个特点:1.“题型常规,但得高分不易。”该题型小题多,计算多,而很多同学计算能力较差,因此该题得分率并不高,平常训练时遇到计算不要使用计算器,计算结果要注意有效数字的保留。2.“形式单一

2、,但考查内容多。”该题型每年基本上都以生产、环境、实验为载体,但考查的内容却包罗万象,涉及计算、图像、数据处理、化学用语(主要是各类方程式的书写)、化学反应原理、元素化合物的性质等。二、反应原理主观题型的解题方法及思路平常训练提高计算能力,该能力的提高贵在平时,掌握解题技巧,如平衡计算的基本思路是“三行式”法,电化学重点掌握电极反应式的书写技巧,应用盖斯定律解题时先确定方程式的组合关系,再确定H间的计算关系。1.盖斯定律的应用技巧盖斯定律主要是利用给定的热化学方程式求某热化学方程式的反应热,技巧如下:(1)确定要消掉的物质:凡是待求的方程式中没有而给定的方程式中有的物质,都属于要消掉的物质。消

3、物质时利用“同侧相减,异侧相加”的原则,从而快速确定给定的方程式的反应热是用加法还是用减法。(2)调整化学计量数:如果要消掉的物质的化学计量数不同,则要调整热化学方程式的化学计量数,使要消掉的物质的化学计量数相等(其余物质的化学计量数也做同倍数的变化),从而可快速确定给定方程式的反应热需要乘的倍数。三、相关知识储备(3)注意检查核对:得到计算反应热的计算式后,一定要核对一下求得的反应热是不是与所求方程式的化学计量数相对应。2.平衡计算的应用技巧(1)平衡常数的应用:反应的化学方程式确定后,该反应的平衡常数只与温度有关,温度不变,该反应的平衡常数就不变,所以利用平衡常数常可以处理多次投料问题。(

4、2)常用的计算思路:涉及平衡的计算常利用“三行式”法,要注意几个关系的应用,反应物的c(平)=c(初)-c(转);生成物的c(平)=c(初)+c(转);反应物的c(初)=反应物的c(转);不同物质的c(转)之比等于它们对应的化学计量数之比。3.原电池电极反应式的直接书写技巧原电池的电极反应式是离子方程式,其本质是一个氧化还原反应的某个半反应,即氧化反应(在原电池的负极上发生)或还原反应(在原电池的正极上发生),因此在书写电极反应式时,首先找到两对物质“氧化剂+ne-还原产物”、“还原剂-ne-氧化产物”,然后结合电解质溶液中存在的微粒、电极反应式两边电荷守恒以及原子守恒,确定应该添加的其他物质

5、,最后再配平。如写出“Pb-PbO2-稀H2SO4”构成的电池的负极和正极的电极反应式:负极Pb失去电子成为Pb2+,而Pb2+能与电解质溶液中的S生成难溶物PbSO4,因此依据离子方程式的保留原则,得到电极反应式:Pb+S24O24O-2e- PbSO4。正极PbO2得电子生成Pb2+, Pb2+能与电解质溶液中的S生成难溶物PbSO4,化合价不变的氧离子与氢离子结合成水,结合离子方程式的书写原则,应为PbO2+S+4H+2e- PbSO4+2H2O(注意PbO2不溶于水,写离子方程式时不能拆,左侧PbO2得2e-,相当于左侧带上了2个负电荷,加上一个S带2e-,左侧共带4个负电荷,故为了使

6、两侧电荷守恒,H+的化学计量数应为4,根据氢原子守恒,水的化学计量数应为2)。【题型示例】一、关注生产以生产中的某些重要反应为命题素材,综合考查对化学反应原理知识的应用。24O24O24O 工业上由甲烷制取氢气的过程中存在多个反应,如以下两个反应:CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) H =+206.2 kJmol-1 CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g) H =-247.4 kJmol-1 请回答下列问题:(1)写出甲烷和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气的热化学方程式: 。(2)将等物质的量的甲烷和水蒸气充入1 L恒容密闭容器中,控制反应条件只发生反应,某温度下

7、反应达到平衡,平衡常数K=27,此时测得CO的物质的量为0.10 mol,求CH4的平衡转化率,并写出计算过程。(3)在恒容密闭容器中进行反应,测得甲烷的物质的量浓度变化如下图所示,则前5 min内,v(H2)= ,10 min时改变的外界条件可能是 (任填两个)。【解析】(1)甲烷和水蒸气反应的化学方程式为CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g),与给出的反应比较,需要消掉CO,即2-可得到要求的反应,相应的H也做这样的运算即可得到要求的热化学方程式的H。(3)v(H2)=3 v(CH4)=3 =0.30 molL-1min-1;浓度从原平衡线开始降低,说明改变条件的瞬间浓度

8、没有发生变化,升温或充入水蒸气该反应均正向移动,且甲烷浓度从原平衡线开始降低。(4)甲电极O2+2e-H2O2,此时由于得电子左侧带上了2个单位负电荷,结合电解质溶液是酸性环境,为使两边电荷守恒,左侧应添加2H+,然后配平。(5) 484 kJmol-1=0.968 kJ。111.00mol L0.50mol L5min0.00400mol2(2) CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)初始浓度/molL-1 c c00转化浓度/molL-10.100.10 0.100.30平衡浓度/molL-1 c-0.10 c-0.100.100.30 =27解得c=0.11 molL-1

9、(CH4)= 100%=91%(3)0.30 molL-1min-1;升高温度或充入水蒸气 (4)2H+O2+2e- H2O2 1 3111 2(0.30)0.10(0.10)mol Lmol Lcmol Lmol L110.10mol L0.11mol L【答案】 (1)CH4(g)+2H2O(g) CO2(g)+4H2(g) H =+659.8 kJmol-1 (5)0.968二、关注环保以污染物的处理为命题素材,考查方程式的书写、反应原理等知识的综合应用。 把CO、NOx、SO2等污染物变废为宝是科技工作者一直在追寻的梦想。下面是常见污染物的处理方法,据此回答下列问题:.一氧化碳的利用和

10、吸收(1)采用催化转化器,可使一氧化氮和一氧化碳反应转化为氮气和二氧化碳,根据下列三个反应求算一氧化氮和一氧化碳反应生成1 mol N2对应的反应热H= 。N2(g)+O2(g) 2NO(g) H=+180.5 kJmol-1 2C(g)+O2(g) 2CO(g) H=-221.0 kJmol-1 C(g)+O2(g) CO2(g) H=-393.5 kJmol-1 (2)以废气一氧化碳为原料可设计成熔融盐燃料电池,该电池的电解质为熔融的Li2CO3 和Na2CO3,以空气和二氧化碳的混合气为正极助燃气,写出负极的电极反应式: 。(3)工业上常用Cu(NH3)2Ac来吸收CO,反应为Cu(NH

11、3)2Ac(aq)+CO(g)+NH3(g) Cu(NH3)3AcCO(aq)H0,为了提高一氧化碳的转化率,从温度和压强角度分析Cu(NH3)2Ac(aq)吸收CO的适宜条件是 。.氮的氧化物的利用和吸收(4)一定条件下二氧化氮可以把二氧化硫转化为SO3(g)。参加反应的二氧化氮和二氧化硫的物质的量之比为1 1,则二氧化氮的还原产物为 。某条件下1 mol NO2(g)和1 mol SO2(g)完全反应放出的热量为41.8 kJ,计算当2.3 kg NO2在该条件下参加反应放出的热量为 kJ。在一定温度下,将物质的量之比为1 2的NO2和SO2置于固定容积的密闭容器中,发生上述反应,平衡时测

12、得NO2和SO2的物质的量之比为1 6,则该温度下的平衡常数为 。【解析】(1)观察给出的反应,需要消去的有C和O2,先消去一种,再消去另外一种,即2-消去C,得到反应2CO+O2 2CO2,然后-,得到反应:2CO+2NO N2+2CO2,相应的H也做这样运算可得答案。(2)负极上CO失电子生成CO2,CO-2e- CO2,为了使两边电荷守恒,结合电解质中可以提供的微粒,左边应添加1个阴离子C,得到CO+C-2e- CO2,但两边原子不守恒,然后再调整化学计量数,最终得到CO+C-2e- 2CO2。23O23O23O(3)因为只是从提高转化率角度考虑,所以改变温度或压强有利于反应正向移动,即

13、低温或高压。(4)1 mol SO2失电子2 mol,根据得失电子守恒,1 mol NO2应该得电子2 mol,故氮元素应由+4价变为+2价,二氧化氮的还原产物为NO。NO2(g)+SO2(g) NO(g)+SO3(g)H=-41.8 kJmol-1,2.3 kg NO2参加反应放出的热量为 41.8 kJmol-1=2090 kJ。NO2(g)+SO2(g) NO(g)+SO3(g)初始浓度/molL-1 c2c00转化浓度/molL-1 x x x x12300g46g mol平衡浓度/molL-1 c-x2c-x x x0.80.80.21.2cccc83根据题意:(c-x) (2c-x

14、)=1 6,解得x=0.8c。故K= =2.67(或)。【答案】(1)-746.5 kJmol-1 (2)CO+C-2e- 2CO2 (3)低温、高压(4)NO20902.67(或)23O83三、关注探究主要考查有多个变量存在时,如何控制变量的问题。如影响反应速率的因素有多种,当我们探究某一外界条件对反应速率的影响时,其他影响因素应该保持不变。 高锰酸钾是中学化学中常用的试剂,完成下面有关问题:(1)合成高锰酸钾的某工艺流程如下:MnO2和KOH的熔融混合物与氧气反应先制得锰酸钾(K2MnO4),然后锰酸钾再经过如下过程制取高锰酸钾(KMnO4)。上图中B物质的化学式为 。阳极的电极反应式为

15、。(2)下表是某同学探究草酸(H2C2O4)溶液与高锰酸钾溶液在某些条件下的反应情况,回答下列问题:实验1和实验2对比可得出的结论是 。第3组实验KMnO4的平均反应速率是第2组实验KMnO4的平均反应速率的 倍。MnSO4固体在反应中所起的作用是 ,为了完成该探究任务,能不能把MnSO4固体换成MnCl2固体? (填“能”或“不能”),理由是 。【解析】(1)由题干中的信息可知O2、MnO2、KOH能够反应生成K2MnO4,再结合题中的转化框图,可知C是K2MnO4,D是KOH,阴极室中有KOH产生,故阴极H+放电有H2产生。阳极上Mn 失电子转化为Mn ,电极反应式为Mn -e- Mn。(2)实验1和实验2对比,不同的地方在于有没有滴加稀硫酸,实验2因为加了稀硫酸,褪色所用时间缩短了,说明速率快了,因此稀硫酸可以使上