1、题型三 化学反应原理综合,高考真题系统研究,近年真题展示,1.(2018全国卷,28)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术,在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题: (1)1840年Devil用干燥的氯气通过干燥的硝酸银,得到N2O5,该反应的氧化产物是一种气体,其分子式为 。,解析:(1)Cl2与AgNO3反应生成N2O5,还应该有AgCl,氧化产物是一种气体,则该气体为O2。,答案:(1)O2,(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了 25 时N2O5(g)分解 反应:其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所
2、示t=时,N2O5(g)完全分解:,答案:(2)53.1,温度提高,体积不变,总压强提高,NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高。,答案:30.0 6.010-2 大于 温度提高,体积不变,总压强提高;NO2二聚为放热反应,温度提高,平衡左移,体系物质的量增加,总压强提高,答案:13.4,解析:(3)第一步反应快速平衡,说明正、逆反应速率很大,极短时间内即可达到平衡,A正确;第二步反应慢,说明有效碰撞次数少,C正确;由题给三步反应可知,反应的中间产物有NO3和NO,B错误;反应快,说明反应的活化能较低,D错误。,答案:(3)AC,答案:(1)两个反应均为放热量大
3、的反应 降低温度、降低压强 催化剂,解析:(1)由热化学方程式可知,反应气体分子数增加,是一个熵增的放热反应,反应气体分子数不变,是一个熵变化不大的放热量较大的反应,在热力学上都属于自发进行的反应。由于反应是一个气体分子数增加的放热反应,降温、减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率。有机反应中要提高某反应的选择性,关键是选择合适的催化剂。,(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应的温度为460 。低于460 时,丙烯腈的产率 (填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率,判断理由是 ; 高于460 时,丙烯腈产率降低的可能原因是 (双选,填标号)。 A.催化剂活性降低 B.平衡常数
4、变大 C.副反应增多 D.反应活化能增大,解析:(2)因生产丙烯腈的反应为放热反应,随反应温度的升高,丙烯腈产率应随之降低,故低于460 时,丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率;高于460 时,丙烯腈产率降低有可能是催化剂活性降低,也有可能是副反应增多造成的;随着温度的升高,平衡左移,平衡常数应减小;反应活化能的高低与生成物产率无关。,答案:(2)不是 该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低 AC,(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为 ,理由是 。 进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为 。,解析:(3)在 n(氨)
5、/n(丙烯)约为1时,丙烯腈的产率最高,副产物丙烯醛的产率最低,故该比例应是最佳比例。理论上设 n(氨)=n(丙烯)=1 mol时,此时需要的氧气为1.5 mol,又空气中氧气的量约占20%,故进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为17.51。,答案:(3)1 该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低 17.51,(2)反应的化学平衡常数K表达式为 ;图1中能正确反映平衡常数K随温度变化关系的曲线为 (填曲线标记字母),其判断理由是 .。,(3)合成气组成n(H2)/n(CO+CO2)=2.60时,体系中的CO平衡转化率()与温度和压强的关系如图2所示。(CO)值随温度升高而 (填“增大”
6、或“减小”),其原因是 ; 图2中的压强由大到小为 , 其判断理由是 。,解析:(1)由反应热与键能的关系可得: H1=1 076 kJmol-1+2436 kJmol-1-3413 kJmol-1-343 kJmol-1- 465 kJmol-1=-99 kJmol-1;依据盖斯定律知,反应=-,则H3=H2-H1=-58 kJmol-1-(-99 kJmol-1)=+41 kJmol-1。,答案:(1)-99 +41,(3)减小 升高温度时,反应为放热反应,平衡向左移动,使得体系中CO的量增大;反应为吸热反应,平衡向右移动,又使产生CO的量增大;总结果,随温度升高,使CO的转化率降低 p3
7、p2p1 相同温度下,由于反应为气体分子数减小的反应,加压有利于提升CO的转化率;而反应为气体分子数不变的反应,产生CO的量不受压强影响。故增大压强时,有利于CO的转化率升高,考情考法分析,化学反应原理综合题在近五年中每年必考,它主要担负着对化学反应原理板块的考查,内容囊括了热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡、溶液中的离子平衡这些基本的化学反应原理。通常会依据一定的元素化合物素材,以与生产、生活联系紧密的物质为背景材料出组合题,从不同角度进行设问来达到考查上述不同知识点的目的,各小题之间有一定独立性。纵观近几年的高考试题,我们会发现命题点主要有以下几点:反应热的计算(主要是盖斯定律的应用)
8、;化学反应速率和化学平衡的分析,化学平衡常数的表达式及计算、反应物转化率的分析及计算,反应条件的选择;溶液中的离子浓度关系、酸碱中和滴定、氧化还原滴定、沉淀滴定,以及五大平衡常数的关系、计算和应用等。,试题信息的呈现方式上,图像、图表是最常见的形式。图像的呈现变得原来越复杂,坐标从原来的温度、压强、速率、转化率,转变为向物质的量之比、气体分压或离子浓度的对数或负对数等的考查。这样的变化使试题新颖度、信息量增大的同时,也增大了试题的难度,对学生从图表中获取信息能力、计算能力、文字表述能力、对化学用语的应用能力提出更高的要求,同时还可以很好地联系生产生活实际,体现由理论到应用的转化过程,很好地体现
9、“宏观辨识和微观探析”“变化观念和平衡思想”的化学核心素养。,题型考点分类突破,考向1 能量变化与化学平衡相结合的综合考查,知能储备,在反应原理综合大题中有一类试题的考查点比较固定:能量变化(基本都是用盖斯定律计算H、热化学方程式书写);化学反应速率与化学平衡,以图像呈现解题信息,考查平衡常数计算、速率及平衡的其他计算;化学平衡状态的确定、化学反应速率与化学平衡的影响因素已成为该大题最常见的考查方式。 1.利用“盖斯定律”计算H做好:调方向、变系数、相加减 书写热化学方程式做到:注明状态;H的符号与单位;H与化学计量数的一致。,2.反应速率和化学平衡要注意 (1)熟练“三段式”,准确计算反应速
10、率、转化率和平衡常数。 明确三种量的意义:一是起始量(物质的量或浓度)二是变化量,三是平衡量; 用变化量求反应速率和转化率,用平衡浓度求平衡常数。 (2)化学平衡状态的比较分析时,要审清两个条件:恒温恒容;恒温恒压。 (3)平衡常数的计算时 固体和纯液体的浓度视为常数(不出现在平衡常数表达式中); 理解气体分压的意义(等于气体物质的量之比)以及气体分压平衡常数的 计算。 (4)对于可逆反应,温度变化对正、逆反应速率均产生影响,且影响趋势相同,但影响程度不同。 升温对吸热反应影响较大,对放热反应影响较小; 降温对吸热反应影响较小,对放热反应影响较大。,典例示范,(2)下图是通过热化学循环在较低温
11、度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。,【审题指导】 酸性强弱的根本表现就是酸提供H+的能力,据此进行判断。 要写的目标方程式中H2是产物,以此为依据进行调整已知方程式。 注意H与H2计量数成正比。 水的物质的量分数是对平衡状态的限制描述,用三段式计算后,据此列出表达式进行计算。 温度提高后,水的物质的量分数增加,平衡右移。 不但考虑平衡右移,还要考虑直接充入H2S,造成分母增大,转化率减小。 解析:(1)氢硫酸不能与NaHCO3溶液反应,而H2SO3可以,说明H2SO3酸性强于氢硫酸,此外同浓度溶液的导电性及同浓度溶液的pH大小均可用于判断酸性强弱,还原性强弱不能反映酸性的强弱,故选D
12、。,620 K时水的物质的量分数大于610 K时水的物质的量分数,说明升温化学平衡向右移动,H2S的转化率增大,即21,该反应为吸热反应,即H0。 恒容密闭容器,充入CO2可使H2S转化率增大,充入H2S、COS使H2S的转化率减小,充入N2无影响。 【规范作答】 (1)D,(3)2.5 2.810-3 B,方程式中硫的状态写成s与S无法区分,都视为正确。 液态的水的状态小写的l写成L,不扣分。 热量的问题:H没有+也可以,但写成-扣1分。 热量的单位为kJ/mol或者写为kJmol-1,k与K均给分(很难区分),将J写成j扣1分。,凡是方程式写错的,该空为0分。后面的热量正确也不给分。,(3
13、)2.5得2分;2.810-3(2分) 注:0.002 8;0.003;310-3;2.8510-3;1/351得2分 (1分) (1分) B(1分),题组巩固,解析:(2)积碳反应中,由于催化剂X的活化能比催化剂Y的活化能要小,所以催化剂X更有利于积碳反应的进行;而消碳反应中,催化剂X的活化能大于催化剂Y,所以催化剂Y更有利于消碳反应的进行;综合分析,催化剂X劣于催化剂Y。 由表格可知积碳反应、消碳反应都是吸热反应,温度升高,平衡右移,K积、K消均增加,温度升高,反应速率均增大,从图像上可知,随着温度的升高,催化剂表面的积碳量是减小的,所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大。,答案:(2)劣
14、于 相对于催化剂X,催化剂Y积碳反应的活化能大,积碳反应的速率小;而消碳反应活化能相对小,消碳反应速率大 AD,在一定温度下,测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=kp(CH4) p(CO2)-0.5(k为速率常数)。在 p(CH4) 一定时,不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示,则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为 。,解析:由速率方程表达式v=kp(CH4)p(CO2)-0.5可知,v与p(CO2)成反比例关系,p(CO2)越大,反应速率越小,所以pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。,答案:pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2),现
15、将不同量的CO2(g)和H2(g)分别通入容积为2 L的恒容密闭容器中进行反应,得到如下两组数据:,实验2中,若平衡时,CO2(g)的转化率小于H2(g),则a、b必须满足的关系是 。 若在900 时,另做一组实验,在此容器中加入10 mol CO2,5 mol H2,2 mol CO, 5 mol H2O(g),则此时v正 (填“”“”或“=”)v逆。,从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看,工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 (填“3.5106 Pa”“4.0106 Pa”或“5.0106 Pa”)。 实际工业生产中采用的温度是80 ,其理由是 。,解析:(2)从反应压强对甲醇转化率的影响“效
16、率”看,图像中转化率变化最大的是4.0106 Pa。依据图像分析温度高于80 对反应速率影响不大,反应是放热反应,温度过高,平衡逆向移动,不利于提高转化率,故高于80 时,温度对反应速率影响较小;且反应放热,升高温度时平衡逆向移动,转化率降低。,答案:(2)4.0106 Pa 高于80 时,温度对反应速率影响较小,又因反应放热,升高温度时平衡逆向移动,转化率降低,(3)已知常温下NH3H2O的电离平衡常数K=1.7510-5,H2CO3的电离平衡常数K1= 4.410-7,K2=4.710-11。常温下,用氨水吸收CO2可得到NH4HCO3溶液,NH4HCO3溶液呈 (填“酸性”“中性”或“碱
17、性”),溶液中离子浓度由大到小的顺序为 。,考向2 元素性质与反应原理结合,知能储备,主要以元素及其化合物的性质作素材,设计为溶液中进行的可逆反应。试题主要考查电化学、溶液中的电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的有关知识点,同时往往要涉及氧化还原反应的相关知识。 1.对于氧化还原 (1)通过陌生物质的价态判断其氧化性与还原性。 (2)氧化还原滴定的分析计算要正确利用“关系式”。 2.电化学中的电极反应式的书写要做到 (1)根据题意、装置图分清“原电池”“电解池”或“电镀池”。 (2)定电极:阴极、阳极;正极、负极。,(3)根据电极反应物和介质确定产物进而写出电极反应式。 配平(原子守恒、电荷守恒
18、、电子守恒); 产物粒子在介质中存在形式; 得、失电子要表达准确,得电子写(+ne-),失电子写(-ne-)。 (4)对电化学计算要利用各电极转移的电子数相等求未知量。 3.电离平衡、水解平衡和沉淀溶解平衡 (1)对于溶液中水电离程度的判断时要做到: 明确酸、碱溶液(抑制水电离)还是水解呈酸性或碱性的盐溶液(促进水电离); 酸、碱电离出的c(H+)或c(OH-)越大,对水电离抑制越大;水解生成的c(H+)或c(OH-)越大,对水电离促进越大。,(2)对同一溶液中不同粒子浓度比较时 明确单一溶液还是混合液; 分析溶液中溶质粒子的电离和水解程度大小; 分析溶液中粒子的来源; 理解溶液中的两守恒(电
19、荷守恒和物料守恒)及应用。 (3)三大守恒的使用 在列电荷守恒式时,注意离子所带电荷的多少,不要简单地认为只是各离子浓度的相加; 在列物料守恒式时,离子浓度系数不能漏写或颠倒。如Na2S溶液中的物料守恒式中,“2”表示 c(Na+)是溶液中各种硫元素存在形式的硫原子总浓度的2倍。 (4)对酸式盐、酸及其盐、碱及其盐的溶液分析时要注意分析电离程度和水解程度的大小。,典例示范,【审题指导】 元素铬(Cr)的各种离子的颜色是解答(1)题时描述现象的重要核心词。 Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体,同样是简答现象时重要依据。 由此可以依托Al2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH的现象结合上述各离子颜
20、色作出准确的解答。,解析:(1)类比于Al3+与强碱的反应,可知Cr2(SO4)3溶液中逐滴加入NaOH溶液直到过量,会先生成 Cr(OH)3 灰蓝色沉淀,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液NaCr(OH)4。,【规范作答】 (1)蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液,增大 1.01014 小于 (3)2.010-5 5.010-3,【评分细则】 (1)蓝紫色溶液变浅,同时有灰蓝色沉淀生成,然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液(蓝紫色溶液变浅、灰蓝色沉淀、沉淀溶解形成绿色溶液三个得分点各1分,共3分) 分步给分,但沉淀逐渐溶解必须列最后.未写蓝紫色不扣分,但写错颜色0分,“变浅
21、”描述成“褪色”不扣分,“沉淀逐渐溶解”可描述“沉淀消失或浑浊变澄清”。,增大(1分) 1.01014(2分,写出单位且正确同样给分。“增大”写成“变大”“”0分下同,1.01014写成 1.001014或1014不扣分) 小于(1分,答“”不得分) (3)2.010-5(2分) 5.010-3(2分,2.010-5写成0.000 02或0.000 020不扣分,510-3同,多写单位且正确不扣分,写错误单位0分),题组巩固,1.(2017全国卷,28)砷(As)是第四周期A族元素,可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物,有着广泛的用途。回答下列问题: (1)画出砷
22、的原子结构示意图: 。,(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状,通入O2氧化,生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式: 。 该反应需要在加压下进行,原因是 。,解析:(3)对已知方程式依次编号为,由2-3-得:H=2H1 -3H2-H3。 答案:(3)2H1-3H2-H3,答案:(4)ac,tm时,v正 v逆(填“大于”“小于”或“等于”)。 tm时,v逆 tn时v逆(填“大于”“小于”或“等于”),理由是 。,解析:tm时,反应正在向正反应方向进行,所以v正大于v逆。 从tm到tn时,反应的正向反应已达平衡,故逆反应速率逐渐增大,所以tm时, v逆小于tn时的v
23、逆。,答案:大于 小于 tm时生成物浓度较低,若平衡时溶液的pH=14,则该反应的平衡常数K为 。,解析:(1)NaClO2中氯元素的化合价为+3,在次氯酸钠和氯酸钾氯元素的化合价+1和+5之间,故NaClO2的化学名称为亚氯酸钠。,2.(2016全国卷,27)煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx,形成酸雨、污染大气,采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。回答下列问题: (1)NaClO2的化学名称为 。,答案:(1)亚氯酸钠,(2)在鼓泡反应器中通入含有SO2和NO的烟气,反应温度323 K,NaClO2溶液浓度为510-3 molL-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表:,写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式 .。 增加压强,NO的转化率 (填“提高”“不变”或“降低”)。 随着吸收反应的进行,吸收剂溶液的pH逐渐 (填“增大”“不变”或“减小”)。 由实验结果可知,脱硫反应速率 脱硝反应速率(填“大于”或“小于”)。原因是除了SO2和NO在烟气中的初始浓度不同,还可能是 。,(3)在不同温度下,NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pe如图所示。,答案:(4)形成CaSO4沉淀,反应平衡向产物方向移动,SO2转化率提高 H1+H2-H3,
