精做02 化学反应原理(题型剖解)-备战2021年高考化学大题精做(全国通用)
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精做02 化学反应原理(题型剖解)-备战2021年高考化学大题精做(全国通用)

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资料简介
精做 02 化学反应原理 题型简介 化学反应原理主要考查热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液等主干理论知识,主 要命题点有盖斯定律的应用,反应速率和化学平衡的分析,化学平衡常数的表达式书写与计算,反应条件 的分析选择、生产生活中的实际应用等,试题常以填空、读图、作图、计算等形式呈现。试题一般以与生 产、生活紧密联系的物质为背景材料命制组合题,各小题之间又有一定的独立性。主要考查学生的信息处 理能力、学科内综合分析能力,应用反应原理解决生产实际中的具体问题,体现了“变化观念与平衡思想” 的核心素养。在近几年的相关考题中,对单一因素影响的考查已经越来越少了,主要以“多因素影响”出现, 考查考生的综合分析判断能力。以实际情景(场景)为背景,更能体现核心素养的要求。而在实际生产过程中, 影响因素是多元化、多方位和多层次的。 试题前沿 经典剖析 一、热化学方程式的书写或反应热计算 【例 1】下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。 通过计算,可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为________________、______________, 制得等量 H2 所需能量较少的是_____________。 【解析】①H2SO (aq)=SO2 (g)+H2O(1)+1/202(g) △ H1=+327 kJ/mo1 ②SO2(g)+I2(s)+ 2H2O(1)=2HI (aq)+ H2SO (aq) △ H2=- 151 kJ/mo ③2HI (aq)= H2(g)+ I2 (s) △ H3=+ 110 kJ/mo1 ④H2S(g)+ H2SO (aq)=S (s)+SO2(g)+ 2 H2O(1) △ H4=+61 kJ/mo1 ①+②+③,整理可得系统(I)的热化学方程式 H2O(l)=H2(g)+ O2(g) △ H=+286 kJ/mol; ②+③+④,整理可得系统(II)的热化学方程式 H2S (g)=H2(g)+S(s) △ H=+20 kJ/mol。 根据系统 I、系统 II 的热化学方程式可知:每反应产生 1mol 氢气,后者吸收的热量比前者少,所以制 取等量的 H2 所需能量较少的是系统 II。 【答案】H2O(l)=H2(g)+ O2(g) ΔH=+286 kJ/mol H2S(g)=H2(g)+S(s) ΔH=+20 kJ/mol 系统(II) 首先根据要求书写目标热化学方程式的反应物、产物并配平,其次在反应物和产物的后面括号内注明 其状态,再次将目标热化学方程式与已有的热化学方程式比对(主要是反应物和产物的位置、化学计量数), 最后根据盖斯定律进行适当运算得出目标热化学方程式的反应热ΔH,空一格写在热化学方程式右边即可。 具体过程如下: (1)计算步骤 (2)计算方法 二、外界因素对化学反应速率的影响 【例 2】一定温度下,向 1.0 L 密闭容器中加入 0.60 mol X(g),发生反应 X(g) Y(s)+2Z(g) ΔH>0, 测得反应物 X 浓度与反应时间的数据如下表: 反应时间(t/min) 0 1 2 3 4 6 8 c(X)/mol·L-1 0.60 0.42 0.30 0.21 0.15 a 0.037 5 (1)0~3 min 内用 Z 表示的平均反应速率 v(Z)=______。 (2)分析该反应中反应物的浓度与时间的规律,得出的结论是_________________;由此规律推出反应在 6 min 时反应物的浓度 a 为______ mol·L-1。 (3)反应的逆反应速率随时间变化的关系如图所示,t2 时改变的条件可能是____________或____________。 【解析】(1)0~3 min 内Δc(X)=0.39 mol·L-1,v(X)=0.39 mol·L-1 3 min =0.13 mol·L-1·min-1,而 v(Z)=2v(X) =0.26 mol·L-1·min-1。(2)根据题中数据,可知每间隔 2 min,X 的浓度减少为原来的一半;由此规律推出反 应在 6 min 时反应物的浓度 a 为 0.075 mol·L-1。(3)t2 时刻,v(逆)瞬间增大,可能的因素为加入生成物 Z 或 增大体系的压强。 【答案】(1)0.26 mol·L-1·min-1 (2)每间隔 2 min,X 的浓度减少为原来的一半 0.075 (3)加入 Z 增大体系的压强 分析外界因素对化学反应速率的影响时要注意以下几点 1.对于固体和纯液体反应物,其浓度可视为常数,改变用量速率不变。但固体颗粒的大小决定反应物 接触面积的大小,会影响化学反应速率。 2.压强对速率的影响有以下几种情况: (1)恒温时:增大压强――→ 引起 体积缩小――→ 引起 浓度增大――→ 引起 化学反应速率加快。 (2)恒容时: ①充入气体反应物――→ 引起 压强增大――→ 引起 浓度增大――→ 引起 速率加快。 ②充入惰性气体――→ 引起 总压强增大,但各气体物质的量浓度不变,反应速率不变。 (3)恒压时:压强不变充入惰性气体――→ 引起 压强不变――→ 引起 体积增大――→ 引起 各物质浓度减小――→ 引起 反应速 率减慢。 3.温度改变对任何反应的速率都有影响。 4.加入催化剂可以同等程度的改变正逆化学反应速率。 三、化学平衡状态的建立 【例 3】苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上,苯乙烯可由乙苯和 CO2 催化脱氢 制得: 在温度为 T1 时,此反应的平衡常数 K=0.5。在 2 L 密闭容器中加入乙苯(g)与 CO2,反应到某时刻测得 混合物中各组分的物质的量均为 1.0 mol,请回答下列问题: (1)该时刻的化学反应________(填“已达到”或“未达到”)平衡状态。 (2)下列能说明乙苯与 CO2 在该条件下反应已达到平衡状态的是________(填字母)。 a.v 正(CO2)=v 逆(CO2) b.c(CO2)=c(CO)=0.5 mol/L c.混合气体的密度不变 d.CO2 的体积分数保持不变 (3)若将反应改为恒压绝热条件下进行,达到平衡状态时,则乙苯的物质的量浓度________(填字母)。 a.大于 0.5 mol/L B.小于 0.5 mol/L c.等于 0.5 mol/L D.无法确定 【解析】(1)各组分的浓度均为1.0 mol 2 L =0.5 mol/L,Q=0.5×0.5×0.5 0.5×0.5 =0.5=K,则该时刻反应达到平衡状 态。(2)a 项,对同一物质来说,正、逆反应速率相等,说明反应已达到平衡状态;b 项,结合(1)可知是平衡 状态;c 项,在恒容容器中,混合气体的总质量在反应过程中始终没有变化,即密度始终没有变化,与是否 达到平衡状态无关;d 项,随着反应进行,CO2 的体积分数逐渐减小,当 CO2 的体积分数保持不变时,即达 到平衡状态。(3)该反应为正向吸热、气体分子数增大的反应,若维持恒压绝热,相当于在原平衡的基础上 降温,同时增大容器的容积,二者对乙苯浓度的影响无法确定。 【答案】(1)已达到 (2)abd (3)d 判断化学平衡状态的两方法和两标志 1.两方法——逆向相等、变量不变 (1)“逆向相等”:反应速率必须一个是正反应的速率,一个是逆反应的速率,且经过换算后同一种物质 的减少速率和生成速率相等。 (2)“变量不变”:如果一个量是随反应进行而改变的,当不变时为平衡状态;一个随反应的进行保持不 变的量,不能作为是否是平衡状态的判断依据。 2.两标志——本质标志、等价标志 (1)本质标志:v(正)=v(逆)≠0。对于某一可逆反应来说,正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成 该反应物的速率。 (2)等价标志 ①全部是气体参加的非等体积反应,体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。例如,N2(g) +3H2(g) 2NH3(g)。 ②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。 ③对同一物质而言,断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。 ④对于有色物质参加或生成的可逆反应,体系的颜色不再随时间而变化。例如,2NO2(g) N2O4(g)。 ⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。 ⑥绝热体系的温度不变,说明反应处于平衡状态。 四、化学平衡的移动 【例 4】如图,甲容器有一个移动活塞,能使容器保持恒压。起始时,关闭活塞 K,向甲中充入 2mol SO2、 1mol O2,向乙中充入 4 mol SO2、2 mol O2。甲、乙的体积都为 1 L(连通管体积忽略不计)。保持相同温度 和催化剂存在的条件下,使两容器中各自发生下述反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)。达平衡时,甲的体 积为 0.8 L。下列说法正确的是( ) A.乙容器中 SO2 的转化率小于 60% B.平衡时 SO3 的体积分数:甲>乙 C.打开 K 后一段时间,再次达到平衡,甲的体积为 1.4 L D.平衡后向甲中再充入 2 mol SO2、1 mol O2 和 3 mol SO3,平衡向正反应方向移动 【解析】A 项,根据阿伏加德罗定律(同温同容时,压强之比等于物质的量之比),达平衡后,混合气体 的物质的量是初始时物质的量的 0.8 倍,即 0.8×3mol=2.4mol,即减小了 0.6mol, 2 SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △ n 2 1 1.2mol 0.6mol 即达平衡后,反应掉 1.2molSO2,甲容器中 SO2 的转化率为1.2mol 2mol ×100%=60%,若乙容器也保持压强 不变,则平衡后体积为 1.6L,现体积不变,相当于甲平衡后增大压强,平衡正向移动,SO2 的转化率增大, 故 A 错误;B 项,根据上述分析,平衡时 SO3 的体积分数:甲<乙,故 B 错误;C 项,根据上述分析,打 开 K 后一段时间.再次达到平衡,总体积为 2.4L,因此甲的体积为 1.4 L,故 C 正确;D 项,根据上述分析, 甲平衡后,容器中有 0.8molSO2,0.4molO2,1.2molSO3,物质的量之比为 2:1:3,平衡后向甲中再充入 2mol SO2、1mol O2 和 3moLSO3,物质的量之比不变,平衡不移动,故 D 错误;故选 C。 【答案】C 解答化学平衡移动类试题的思维建模 五、化学平衡的计算 【例 5】已知可逆反应:M(g)+N(g) P(g)+Q(g) ΔH>0,请回答下列问题: (1)某温度下,反应物的起始浓度分别为 c(M)=1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1;达到平衡后,M 的转化 率为 60%,此时 N 的转化率为________。 (2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为 c(M)=4 mol·L-1,c(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P) =2 mol·L-1,a=________。 (3)若反应温度不变,反应物的起始浓度为 c(M)=c(N)=b mol·L-1,达到平衡后,M 的转化率为________。 【解析】用“平衡三段式法” ,借助平衡常数来串联计算: (1) M(g)+N(g) P(g)+Q(g) 起始/(mol·L-1) 1 2.4 0 0 变化/(mol·L-1) 0.6 0.6 0.6 0.6 平衡/(mol·L-1) 0.4 1.8 0.6 0.6 α(N)=0.6 2.4×100%=25%,K=0.6×0.6 0.4×1.8 =0.5。 由 K=错误!=0.5,解得 a=6。 (3)设 M 的转化率为 x。 由 K= bx 2 [b 1-x ]2 =0.5,解得 x≈0.414=41.4%。 【答案】(1)25% (2)6 (3)41.4% 化学平衡的计算解题思维路径: 1.计算模式 化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”。具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时 的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积), 再根据题意列式求解。 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) n(起始)/mol a b 0 0 n(转化)/mol mx nx px qx n(平衡)/mol a-mx b-nx px qx 起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”。 2.计算公式 (1)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q(未达到平衡时,用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。 (2) (Q 是任意时刻的 ,则有 Q>K,v 正

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