1、- 1 -专题 18 化学反应原理一、化学反应原理试题主要解决四个方面的问题：1、熟练掌握反应热、燃烧热、中和热的概念，热化学方程式表示的意义，能用键能、盖斯定律进行化学反应热的计算，对于较复杂的热化学方程式，能根据题目中的隐含条件构造出新的热化学方程式。2、化学平衡主要考查化学反应速率的计算、化学反应速率大小比较，有时可借助速率图像解答。化学平衡必考的是化学平衡常数，化学平衡常数只与温度有关，计算时必须用平衡时各物质的浓度计算，某一时刻化学反应进行方向的判断要通过浓度熵比较。3、化学理论综合题中最容易失分的是速率与平衡的陌生图象，在非选择题中的陌生图象打破了传统的速率平衡图象模式，反应体系不
2、再局限于气相反应，引入了更多的液相反应，纵坐标和横坐标不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等物理量，而是引入了更多的变量，如两种物质的物质的量之比、两种物质的物质的量之比的负对数等，使得图象更新颖、信息容量更大、题目难度更大。4、原电池和电解池（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。（2）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。（3）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 。（4）可充电
3、电池的放电反应是原电池反应，充电反应是电解池反应。放电过程中原电池的负极发生氧化反应，充电过程中电解池的阴极发生还原反应。二、考点突破1、反应热问题（1）从宏观角度分析： H H1(生成物的总能量) H2(反应物的总能量)（2）从微观角度分析： H E1(反应物的键能总和) E2(生成物的键能总和)（3）从活化能角度分析： H E1(正反应活化能) E2(逆反应活化能)（4）根据盖斯定律计算：计算步骤：- 2 -计算方法：例 1 NH3可用于生产硝酸和尿素。（1）生产硝酸： NH 3催化氧化是工业制硝酸的第一步反应，其化学方程式是_。 除此之外，还可能发生以下副反应：4NH3 (g)+ 4O2
4、 (g) = 2N2O (g) +6H2O (g) H=1105 kJ/mol4NH3 (g) + 3O2 (g) = 2N2 (g) +6H2 O(g) H=1269 kJ/mol两个副反应在理论上趋势均很大，但实际生产中影响并不大，原因是_。（2）生产尿素： 尿素的合成分两步进行：a2NH 3 (g)CO 2(g) NH2COONH4(l) H=117 kJ/mol bNH 2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) H=15 kJ/mol 写出总反应的热化学方程式：_。 右图为 n(NH3):n(CO2) = 4 : 1 时，温度对 CO2的转化率的影响。解释温度升高 C
5、O2- 3 -的平衡转化率增大的原因：_。 测定尿素样品含氮量的方法如下：取 a g 尿素样品，将所含氮完全转化为 NH3，所得NH3用过量的 v1 mL c1 molL1 H2SO4溶液吸收完全，剩余 H2SO4用 v2 mL c2 molL1 NaOH溶液恰好中和，则尿素样品中氮元素的质量分数是_。【答案】 4NH3+ 5O2 4NO +6H2O 使用催化剂提高氨的催化反应的选择性 2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) H= 102 kJ/mol 升高温度，反应 b正向移动 14（2c 1v1c 2v2）10 3 /a例 2 NOx会造成大气污染，在工
6、业上采用多种方法进行处理。I.氧化法：烟气中的 NO 经 O3预处理后转化为 NO2，再用 CaSO3悬浊液吸收 NO2。已知：常温下，CaSO 4的沉淀溶解平衡常数数值为 9.110-6，CaSO 3的沉淀溶解平衡常数数值为 3.110-7。- 4 -（1）NO 与 O3反应过程的能量变化如下：NO 被 O3氧化的总反应是化合反应，该反应的热化学方程式为 _。（2）将 CaSO3悬浊液静置，取上层清液，测得 pH 约为 8，用化学用语解释其原因为_。（3）用 CaSO3悬浊液吸收 NO2，将其转化为 HNO2，该反应的化学方程式为_。（4）在实际吸收 NO2的过程中，通过向 CaSO3悬浊液
7、中加入 Na2SO4固体，提高 NO2的吸收速率，从溶解平衡的角度解释其原因：_。II. 选择性非催化还原法：该反应不使用催化剂，但必须在高温有氧下利用 NH3做还原剂与 NOx 进行选择性反应：4NH 3 + 4NO + O2 3N2 + 6H2O，不同温度（T）下，反应时间（t）与 NO 浓度的关系如右图所示。（5）判断该反应为_（填“吸热”或“放热” ）反应，说明理由：_ 。【答案】 3NO(g) + O3(g) 3NO2(g) H= -317.3 kJmol1 SO32- + H2O HSO3- + OH- CaSO3 + 2NO2 + H2O 2HNO2 + CaSO4 CaSO3浊
8、液中存在：CaSO 3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入 Na2SO4固体，由于 CaSO4的 Ksp 较小，SO 42-与 Ca2+结合生成 CaSO4沉淀，c(Ca 2+)减小，平衡正向移动，导致 c(SO32-)增大，从而使 NO2的吸收速率加快 放热 由图像中 T1下反应先达平衡可推断 T1T2，由 T1（高温）时 NO 的平衡浓度高可推断正反应是放热反应- 5 -【解析】I. (1). 由左图可知，NO 和 O3反应生成 NO2和 O2的热化学方程式为：NO(g)O 3(g)=NO2(g)O 2(g) H=200.9kJ/mol ，由右图可知，NO 和 O2反应生
9、成 NO2的热化学方程式为：NO(g)2、化学平衡问题（1）外界条件对化学平衡移动的影响规律温度的影响升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动浓度的影响增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动压强的影响增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动（2）化学平衡计算中两组常用公式：在可逆反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)中化学平衡常数( K)与浓度商( Q)， K (式中的浓度是指平衡状态的浓度，固体物质、- 6 -纯液体、水溶液中进
10、行的反应，H 2O 不列入平衡常数的计算表达式中；气体反应、有机反应，H 2O 的浓度要列入平衡常数的计算表达式中)， Q (式中的浓度是任意时刻的浓度)。转化率 。3、陌生平衡图象的问题（1）投料比温度图像仔细分析所给图像纵横坐标表示的含义，图中曲线表示的物质量、变化趋势，充分挖掘图像信息中的隐含条件，如图示中的最高点、最低点、交汇点、突变点都是提供解题信息的关键点。（2）气体的物质的量之比的对数温度图像此类试题图像给出很多信息，要求我们要有很强的读图能力，如能根据等温线分析图像，并找到解题所需要的关键信息，一定要清楚气体的物质的量之比的含义。（3）脱除率温度图像利用化学反应可以除去有害物质
11、，如何提高除去效果，这是化学平衡中需要解决的问题，此类图像曲线较复杂，变化趋势随温度不同有时升高有时降低，解题时更要细心。例 3NO2 与 SO2能发生反应：NO 2+SO2 SO3+NO，某研究小组对此进行相关实验探究。（1）已知：2NO(g)+O 2(g) 2NO2(g) H=-113.0kJmol -1 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) H=-196.6kJmol -1则 NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g) H=_。（2）实验中，尾气可以用碱溶液吸收。NaOH 溶液吸收 NO2时，发生的反应为：2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O，反应中的还原剂是_
12、；用 NaOH 溶液吸收少量 SO2的离子方程式为_。（3）在固定体积的密闭容器中，使用某种催化剂，改变原料气配比n 0(NO2)n 0(SO2)进行多组实验（各次实验的温度可能相同，也可能不同） ，测定 NO2的平衡转化率a(NO 2)。部分实验结果如图所示：- 7 -当容器内_（填标号）不再随时间的变化而改变时，可以判断反应达到了化学平衡状态。a.气体的压强 b.气体的平均摩尔质量c.气体的密度 d.NO 2的体积分数如果要将图中 C 点的平衡状态改变为 B 点的平衡状态,应采取的措施是_。若 A 点对应实验中， SO2(g)的起始浓度为 c0 molL-1，经过 t min 达到平衡状态
13、，该时段化学反应速率 v(NO2)=_molL-1min-1。图中 C、D 两点对应的实验温度分别为 Tc 和 Td，通过计算判断：Tc_Td（填 “” 、“=”或“” “ 乙 Cv 乙 v 丙 v 甲 DP 乙 P 甲 =P丙(4)合成气可以制取甲醚，绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”工作原理如下图所示- 12 - 电极 Y 上发生的反应式为_ ；电池在放电过程中，电极 X 周围溶液的 pH_(填“增大、减小、不变”)。【答案】 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H= +206kJ/mol 0.12molL-1min-1 21.87 AC BD O2+4e-+4H+=2H2
14、O 减小例 6 近年科学家提出“绿色自由”构想。把含有大量 CO2的空气吹入 K2CO3溶液中，再把CO2从溶液中提取出来，并使之与 H2反应生成可再生能源甲醇。其工艺流程如下图所示：- 13 -回答下列问题：(1)进入分解池中主要物质是_；在合成塔中，若有 4.4kgCO2与足量 H2反应，生成气态的 H2O 和 CH3OH，可放出 5370kJ 的热量，写出该反应的热化学方程式：_。(2)该工艺在哪些方面体现了“绿色自由”构想中的“绿色”：_；_。(3)一定条件下，往 2L 恒容密闭容器中充入 1.0molCO2和 3.0 mol H2，在不同催化剂作用下，相同时间内 CO2的转化率随温度变化如下图所示：催化剂效果最佳的是_（填“催化剂 I” “催化剂” ， “催化剂” ） 。b 点v（正）_v（逆） （填“” ， “ 该反应为放热反应，温度开高，平衡逆向移动 2.1 2CO2 2CO+O2 2.310-8
