2025届高考化学基础知识复习大单元整合 提能力验考情5

大单元整合提能力验考情五

I大单元网络I

能n提H

提升用惰性气体对化学平衡的影响

1.恒容时充入惰性气体，对于气体反应体系各组分的浓度不变，速率不变，

平衡不移动。

恒温、恒容

V充入He-v-4单痴求商魂

总压增大,分压不变

2.恒温、恒压，充入惰性气体。体积必增大，对于气体反应体系相当于减压

对平衡的影响。

恒温、恒压［1।

pn►v尸相当于减压的影响，

3.对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，无论是恒容时还是恒压下向平

衡体系中加入惰性气体，平衡都不会移动。

提升叫化率与温度

可逆反应的少含变AH升高温度

未达到平衡的转化率增大

吸热反应，AH>0

已达到平衡的平衡转化率增大

未达到平衡的转化率增大

放热反应，AH<0

已达到平衡的平衡转化率减小

提升目化工生产适宜条件选择的一般原则

条件原则

从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢

从化学平衡移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要

注意二者影响的矛盾性

增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从

从原料的利用率分析

而降低生产成本

从实际生产能力分析如设备承受高温'高压能力等

从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制

如工业合成氨条件：①压强：lOMpa〜30Mpa；②温度：400~500℃；③催

化剂：铁触媒。

弯题速递

类型II反应曲线分析

gT(2023・湖南卷)向一恒容密闭容器中加入lmolCH4和一定量的H2O,发

生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)oCH4的平衡转化率按不同投料比

T=Ji(So)随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是(B)

兴

^、

^

^

超

斗

2

^

3

A.XI<X2

B.反应速率：VbZ<vcz

C.点a、b、c对应的平衡常数：Ka<Kb=Kc

D.反应温度为Ti,当容器内压强不变时，反应达到平衡状态

【解析】相同温度下，喘瞿比值越大，甲烷转化率越小，图像分析可知

n[ri2U)

X1<X2,A正确；b、c点反应的温度相同，CH4初始投料为Imol,b点甲烷转化

率大，则b点的x值小于c点，即b点H20(g)浓度大，则反应速率：0b正>0<:正,

B错误；升高温度，甲烷转化率增大，说明反应为吸热反应，升高温度平衡常数

增大，则KaVKb=Kc,C正确；反应为气体物质的量变化的反应，相同温度下，

反应温度为Ti,当容器内压强不变时，说明反应达到平衡状态，D正确。

顺12(2023•深圳二模)恒温、恒压下，向密闭容器中充入少量正丁烷，可同

时发生反应:

反应1：/\/(g)/(g)+H?(g)AHi

反应2：/\,(g)、―\(g)+H2(g)AH2

反应3：/(g)、―\(g)AH3

已知：lnK=—篝+C,其中R、C均为常数。反应1和反应2的InK随聂

化关系曲线如图所示。下列说法正确的是(B)

A.AHi<0,AH2<0

B.稳定性：反一2一丁烯〉顺一2—丁烯

C.a为反应3中InK随/勺变化曲线

D.再向平衡体系中充入少量Ar,反应3的平衡常数增大

【解析】由图可知，反应1、2,随温度增大，K值均增大，AHi>0,AH2>0,

A错误；由图可知，反应1的斜率大，故AHI>AH2,反应3的AH3=AH2-AHI<0,

稳定性：反一2一丁烯〉顺一2一丁烯，B正确；AH3=AH2—AHi<0,反应3中InK

随点勺变化曲线斜率为正，C错误；平衡常数仅受温度影响，充入少量Ar平衡常

数不变，D错误。

画硼3(2023•江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为

CO2(g)+4H2(g)=CH4(g)+2H2O(g)\H=-164.7kJ/mol

CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g)AH=41.2kJ/mol

在密闭容器中，1.01X105pa、n起始(82)"起始(H2)=l：4时，CO2平衡转化

率'在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图

所示。CH4的选择性可表示为这脸瞿X100%。下列说法正确的是(D)

〃反应(CO2)

00

80co,平衡

%

/0

»6

cc>2实际］X?

70

还转化率i、

4

20

300400500600

温度/七

A.反应2co(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的熔变AH=-205.9kJ/mol

B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加

C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530℃

D.450c时，提高匹黑的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X

〃起始(CO2)

点的值

【解析】将已给的两个热方程式标为①、②，根据盖斯定律，①一2X②可

知2co(g)+2H2(g)==CO2(g)+CH4(g)AH=-247.1kJ/mol,A错误；生成CH4

为放热反应，随着温度的升高，CH4的选择性减小，B错误；从图中看出该催化

剂催化二氧化碳在400C左右为最佳温度，C错误；增大一种反应物的量可提高

另一种物质的转化率，增大压强第一个反应平衡正向移动，第二个反应平衡不移

动，D正确。

类型旧反应机理循环图

画蛇(2023•湖南卷)N2H4是一种强还原性的高能物质，在航天、能源等领域

有广泛应用。我国科学家合成的某Ru(H)催化剂｛用［L—Ru—NH3］+表示｝能高效

电催化氧化NH3合成N2H4,其反应机理如图所示。下列说法错误的是(B)

r/N-RU-LI-2[L—R；—NH/+

L-Ru—N1Z2NH3

Hz\/2NH：

++

2[L—Ru—NH2]2[L—Ru—NH2]

(M)、

A.Ru(H)被氧化至Ru(IH)后，配体NH3失去质子能力增强

B.M中Ru的化合价为+3

C.该过程有非极性键的形成

D.该过程的总反应：4NH3—21===N2H4+2NH]

【解析】[L—Ru—NH3]+失去电子生成[L—Ru—NH3]2+,[L—Ru—NH3]2+

与氨气反应生成NH：和[L—RU—NH2]+,说明配体NH3失去质子能力增强，A正

确；[L—Ru—NH2]+-[L—Ru—NH2]+得到一个电子，Ru化合价不变，仍为+2

价，B错误；2个M生成产物中形成了N—N共价键，为非极性共价键，C正确；

-

分析转化过程得到，该过程的总反应：4NH3-2e==N2H4+2NH4,D正确。

崛5（2023・新课标卷）“肺合成酶”以其中的Fe2+配合物为催化中心，可将

NH20H与NH3转化为月井（NH2NH2）,其反应历程如图所示。

NH,

HH-0-H

HAT°'H

H—N©

下列说法错误的是（D）

A.NH2OH、NH3和H2O均为极性分子

B.反应涉及N—HxN—O断裂和N—N生成

C.催化中心的Fe2+被氧化为Fe3+,后又被还原为Fe?+

D.将NH20H替换为ND2OD,反应可得ND2ND2

【解析】NH2OH,NH3,H2O的电荷分布都不均匀、不对称，为极性分子,

A正确；由反应历程可知，有N—H、N—0断裂，还有N—N的生成，B正确；

由反应历程可知，反应过程中，Fe2+先失去电子后又得到电子生成Fe2+,C正确;

由反应历程可知，反应过程中，生成的NH2NH2有2个氢原子来源于NH3,所以

将NH20H替换为ND2OD得至ljND2NH2和HDO,D错误。

类型回化学反应原理综合

国班6（2023•全国甲卷）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方

法。回答下列问题：

（1）已知下列反应的热化学方程式：

①3O2（g）=2O3（g）KiAHi=285kJ/mol

②2cH4（g）+O2（g）=2CH30H⑴KiAH2=-329kJ/mol

反应③CH4（g）+O3（g）===CH30H（l）+02（g）的AH3=-307kJ/mol,平衡常数

Kz=（用Ki\Ki表ZF）。

+

（2）电喷雾电离等方法得到的M+（Fe+、Co+、Ni+等）与。3反应可得MOoMO

+与CH4反应能高选择性地生成甲醇。分别在300K和310K下（其他反应条件相同）

+

进行反应MO++CH4==M+CH3OH,结果如图所示。图中300K的曲线是（填

“a”或"b”）。300K、60s时MO+的转化率为（列出算式）。

0.7

+(0.6

(工

+)0.5

0。+

工(

)0+0.4

D5

)0.3

。0.2

70.1

0

0306090120150

时间/s

（3）MO+分别与CH4、CD4反应，体系的能量随反应进程的变化如图所示（二者

历程相似，图中以CH4示例）。

（i）步骤I和n中涉及氢原子成键变化的是步骤（填“I”或

“n”）。

（ii）直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢,

则MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线（填“c”或"d”）。

（iii）MO+与CH2D2反应，气代甲醇的产量CHzDODCHD20H（填

”或"V"）。若MO+与CHD3反应，生成的气代甲醇有种。

【答案】⑴（2）b（l-10-01）X100%⑶（i）I（ii）c（iii）＜2

【解析】（1）根据盖斯定律，反应③=；X（反应②一反应①），则平衡常数K3

=\悟。（2）温度越高，反应速率越快，单位时间内消耗的MO+越多，剩余的

M0+越少，贝肚匕值：越小）负对数值就越大，即310K曲线在300K

对应的曲线上方，所以300K的曲线是b,310K的曲线是a,由图可知，300K、60s

.一4MO*）_一则c（MO+）

时'lgc（MO+）+c（M+）°」，叫“c（MO+）+c（M+）

=10-01,转化的MO+的量与M+的量是一致的，所以MO+的转化率为

（+）（+）

c（McoMl+；（M+）X1。。%=一c（MOc+M）+Oc；M+）X1。。%=（-1。。」）义1。。%。⑶（】.）

由图可知，步骤I中涉及C—H的断裂和H—O的形成，步骤n中涉及O—M的

断裂和C—O的形成，所以涉及氢原子成键变化的是步骤I。（ii）直接参与化学

键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，即反应的活化能变大,

所以MO+与CD4反应的能量变化应为图中曲线c。（iii）根据ii中信息可知，MO+

与CH2D2反应，生成气代甲醇的反应速率较慢，单位时间内的产量较低，所以产

量：CH2DOD<CHD2OH,若MO卡与CHD3反应，根据反应机理图可知，生成的

气代甲醇可能为CD30H和CHD2OD,共2种。

的（2023•新课标卷）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位

居世界首位。回答下列问题：

13

（1）根据图1数据计算反应］N2（g）+2H2（g）NH3（g）的AH=

________kJ/molo

N(g)+3H(g)

(i)N2(g)+*QN2*

(ii)N2*+*=2N*

(寸E

O9(iii)H(g)+*1H*

U322

VN(g)+yH(g)

32(iv)H*+*Q2H*

NH(g)+H(g)2

诵2

(v)N*+H*QNH*+*

髭cn

jN2(g)+1H2(g)g

NH'(g)(...)NH3*QNH3(g)+*

图1能量转换关系图2反应机理

（2）研究表明，合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行（*表示催化剂

表面吸附位，N：表示被吸附于催化剂表面的N2）O判断上述反应机理中，速率控

制步骤（即速率最慢步骤）为.（填步骤前的标号），理由是

（3）合成氨催化剂前驱体（主要成分为Fe3O4）使用前经H2还原，生成a-Fe包

裹的Fe3O4。已知a—Fe属于立方晶系，晶胞参数a=287pm,密度为7.8g/cm3°

则a-Fe晶胞中含有Fe的原子数为（列出计算式，设阿伏加德罗常数

的值为NA）。

（4）在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度

的计算结果如图所示。其中一种进料组成为汨2=0.75、XN2=0.25,另一种为XH2

=0.675\xN2=0.225\XAr=0.10（物质i的摩尔分数：方=言）。

5006007008009001000

图3

5006007008009001000

77K

图4

①图中压强由小到大的顺序为,判断的依据

②进料组成中含有惰性气体Ar的图是

________________________________________________________________________________________________________________________O

③图3中，当p2=20MPa、xNH3=0.20时，氮的转化率a=。该温

13_

度时，反应/2（g）+理2（g）NH3（g）的平衡常数KP=MPa-1（化为最简

式）。

【答案】（1）—45（2）ii氮气分子中含有氮氮三键，断裂氮氮三键所需能

量最高，该步反应速率最慢（3）73*（287）10-JNA（书①？＜0＜夕3此反应

为气体分子数目减小的反应，在相同温度下，增大压强，平衡正向移动，氨的物

质的量增大②图4③33.3%变

13

【解析】⑴由图可知，反应]N2(g)+]H2(g)NH3(g)的AH=(473+654—

339-397-436)kJ/mol=-45kJ/molo(2)断键吸热，成键放热，氮气分子中含有

氮氮三键，断裂氮氮三键所需能量较高，该步反应速率较慢，影响整个反应的反

应速率，所以上述反应机理中，速率控制步骤为ii。(3)a-Fe晶胞中含有Fe的原

子数为x,则晶胞的质量加=裁g,晶胞的体积V=(287X10roem)3,晶胞质量相

56x

=/)F=(287X10-10cm)3X7.8g/cm3=7.8X(287XW10)3g,即访=7.8X(287XW

(())

吗3,x=7,8X287^10132VAO(4)①温度一定，增大压强，平衡正向移动，氨的

物质的量和摩尔分数均增大，即其他条件相同时，压强越大，氨的摩尔分数越大，

所以图中压强由小到大的顺序为pi<P2<p3,此反应为气体分子数目减小的反应，

在相同温度下，增大压强，平衡正向移动，氨的物质的量增大。②惰性气体Ar

不参与反应，起始混合气体总量相同、温度和压强一定时，进料组成为XH2=0.75、

XN2=0.25的反应体系中“(NH3)较大，并且反应达平衡时氨的摩尔分数也较大，

对比图3、4中压强“、温度700K时氨的摩尔分数大小可知，图3是进料组成中

不含有惰性气体Ar的图，图4是进料组成中含有惰性气体Ar的图。③图3是进

料组成中不含有惰性气体Ar的图，xH?=0.75、XN2=0.25,设起始时〃(H2)=3mol,

n(N2)=lmol,反应达平衡时°2=20MPa、xNH3=0.20,反应三段式为

；N2(g)+|H2(g)

NH3(g)

起始/(mol)130

变化/(mol)x3x2x

平衡/(mol)1~x3~3x2x

1^mol

^-4-2x-°-20-解得・-y则氮的转化率a—imo[X100%q33.3%；物

—13

质分压：/?(NH3)=0.20X20MPa=4MPa,p(H2)=3p(N2)=12MPa,反应]N2(g)+]

H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp=3以NH;)_=__J_yjpa-=^MPa，。

/(H2)/(N2)(4)X12)，

丽(2023•广东卷)配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着

重要作用。

⑴某有机物R能与Fe2+形成橙红色的配离子[FeR3]2+,该配离子可被HNO3

氧化成淡蓝色的配离子[FeR3p+。

①基态Fe2+的3d电子轨道表示式为。

②完成反应的离子方程式：NO?+2[FeRa]2++3H++

3+

2[FeR3]+H2Oo

(2)某研究小组对⑴中②的反应进行了研究。用浓度分别为2.0mol/Lx

2.5mol/Lx3.0mol/L的HNCh溶液进行了三组实验，得到c([FeR3p+)随时间t的变

化曲线如图lo

1.6

O

W

Y1.2

2

X

S

+0.8

J

0⑪?

P巴0.4

图1

@C(HNO3)=3.0moVL时，在0〜Imin内，[FeR3p+的平均消耗速率=

____________________________________________________________O

②下列有关说法正确的有(填字母)。

A.平衡后加水稀释，*增大

B.[FeR3p+平衡转化率：ain>an>ai

C.三组实验中，反应速率都随反应进程一直减小

D.体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间：fm>tn>4

(3)R的衍生物L可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用M表示)与L存在平

衡：

M+LMLKi

ML+LML2K2

研究组配制了L起始浓度co(L)=0.02mol/LxM与L起始浓度比co(M)：co(L)

不同的系列溶液，反应平衡后测定其核磁共振氢谱。配体L上的某个特征H在三

个物种L、ML、ML2中的化学位移不同，该特征H对应吸收峰的相对峰面积S(体

系中所有特征H的总峰面积计为1)如下表。

co(M)：co(L)S(L)S(ML)S(ML2)

01.0000

aX<0.010.64

b<0.010.400.60

已知：核磁共振氢谱中相对峰面积S之比等于吸收峰对应H的原子数目之比;

“V0.01”表示未检测到。

①co(M)：co(L)=a时，x=。

②co(M)：co(L)=6时，平衡浓度之比c平(ML2)：c平(ML)=。

(4)研究组用吸收光谱法研究了(3)中M与L反应体系。当co(L)=LOXl(T

5mol/L时，测得平衡时各物种c平：co(L)随co(M)：co(L)的变化曲线如图2。

co(M)：co(L)=O.51时，计算M的平衡转化率(写出计算过程，结果保留两位有效

数

3

Y

W

0.40

0.51c()(M):c()(L)

图2

-ItIfItIt

【答案】⑴①3d②HNO2(2