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微专题八　化学反应原理综合题的解题策略
第八章
水溶液中的离子反应与平衡
[专题精讲]
一、考情考法分析
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。
高考一般以与生产、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。
二、知识总结，深化拓展
(一)反应热问题
求反应热的几种方法
(1)从宏观角度分析
ΔH＝H1(生成物的总能量)－H2(反应物的总能量)
(2)从微观角度分析
ΔH＝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
ΔH＝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
计算方法
(二)外界条件对化学反应速率的影响
(1)纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化
学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化，
故影响反应速率。
(2)对于固体、液体物质，由于压强改变对它们的体积影响很
小，因而压强对它们浓度的影响可忽略，压强对无气体参加的化
学反应的速率无影响。
(3)升高温度，不论吸热反应还是放热反应，也不论正反应速
率还是逆反应速率都增大。
(4)使用催化剂催化的化学反应，由于催化剂只有在适宜的温
度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温
度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围。
(5)“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响。
①恒温恒容：充入“惰性气体”总压强增大―→物质浓度不
变(活化分子百分数不变)，反应速率不变。
②恒温恒压：充入“惰性气体”体积增大→物质浓度减小(活
化分子百分数减小)，反应速率减小。
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
(三)化学平衡问题
1.外界条件对化学平衡移动的影响规律
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
(1)化学平衡常数(K)与浓度商(Q)
(四)原电池与电解池问题
(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电子生成
Fe2+。
(4)可充电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。
(五)电离平衡、水解平衡和溶解平衡应用中注意的问题
(1)书写电离平衡、水解平衡、溶解平衡方程式时要用可逆号
连接。
(2)分析离子的存在形式时要考虑弱酸弱碱的电离和离子能否
发生水解。
(3)分析离子浓度大小时要考虑酸碱盐对水电离的影响。
(4)利用溶度积常数分析沉淀是否能完成转化时，要考虑溶解
平衡式中阴阳离子计量数与溶度积常数关系，溶度积大的其溶解
度不一定大。
[典例精析]
角度 1 以元素性质为主线串联反应原理
【典例1】氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。以太阳能为
热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。
其反应过程如下图所示：
(1)反应Ⅰ的化学方程式是_____________________________。
(2)反应Ⅰ得到的产物用 I2 进行分离。该产物的溶液在过量 I2
的存在下会分成两层——含低浓度 I2 的 H2SO4 层和含高浓度 I2 的
HI 层。
①根据上述事实，下列说法正确的是__________(填序号)。
a.两层溶液的密度存在差异
b.加 I2 前，H2SO4 溶液和 HI 溶液不互溶
c.I2 在 HI 溶液中比在 H2SO4 溶液中易溶
②辨别两层溶液的方法是____________________________。
于 2 的原因是____________________________________________
_______________________________________________________。
(3)反应Ⅱ：
2H2SO4(l)===2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝＋550 kJ·mol-1
它由两步反应组成：
ⅰ.H2SO4(l)===SO3(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋177 kJ·mol-1；
ⅱ.SO3(g)分解。
L(L1，L2)，X 可分别代表压强或温度。如图表示 L 一定时，
ⅱ中 SO3(g)的平衡转化率随 X 的变化关系。
①X 代表的物理量是______。
②判断 L1、L2 的大小关系，并简述理由：_______________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
解析：(1)由图知反应Ⅰ中的反应物为SO2、H2O、I2，生成物
为H2SO4、HI，故反应的化学方程式为SO2＋I2＋2H2O===H2SO4
＋2HI。(2)①H2SO4 和 HI 溶液是互溶的，加入 I2 后溶液才分成两
层；H2SO4 层含 I2 量低，HI 层含 I2 量高，则 I2 在 HI 溶液中比在
H2SO4溶液中易溶；溶液能分为两层，则两层溶液的密度一定不同，
故 a、c 正确。②I2 在两层溶液中的溶解能力差别较大，故可直接
用观察颜色的方法来进行辨别，颜色深的是 HI 层，颜色浅的是
H2SO4层。③H2SO4层中含有少量的HI，HI===H＋＋I－，使H2SO4
答案：(1)SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI
(2)①a、c
②观察颜色，颜色深的是 HI 层，颜色浅的是 H2SO4 层
③H2SO4 层中含有少量 HI
(3)①压强　②L1＜L2；SO3(g)分解的热化学方程式：2SO3(g)
ΔH＝＋196 kJ·mol-1，当压强一定时，温度升
===2SO2(g)＋O2(g)
高，平衡转化率增大
[思维建模]“四步”突破元素性质与反应原理类试题
[变式训练 1](2023 年湖北四校联考)CO、SO2 是常见的大气污
染物，应用化学原理变废为宝，意义重大。
(1)CO与SO2用铝矾土作催化剂、475 ℃条件下反应生成 CO2
和硫蒸气，该反应可用于从烟道气中回收硫，反应过程中各组分
的物质的量与反应时间的关系如图所示，该反应的化学方程式为
__________________________________________________。
转化率 温度
50 ℃ 100 ℃ 200 ℃ 300 ℃ 400 ℃
压强 p1 0.65 0.50 0.40 0.32 0.24
p2 0.80 0.70 0.65 0.50 0.41
(2)利用 CO 可以合成新能源物质——甲醇。其原理为 CO(g)
＋2H2(g)
CH3OH(g)
ΔH。在压强分别为 p1、p2，体积均为
V L 的两个容器中充入 a mol CO、2a mol H2，在催化剂作用下反
应生成甲醇，平衡时转化率与温度、压强的关系有下表数据：
①ΔH________0，p1________p2。(填“>”“<”或“＝”)
②压强为 p2，温度为 300 ℃时，该反应的平衡常数 K＝
________。
③压强为 p1，温度为 100 ℃时，达到平衡后，继续向其中通
入 0.5a mol CO、a mol H2、0.5a mol CH3OH，则平衡时CH3OH的
体积分数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
④下列说法正确的是________(填序号)。
a.当 n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝1∶2∶1 时，可逆反应达到
平衡状态
b.平衡后向体积为 V L 的容器内继续充入 He，平衡不移动
c.使用新型催化剂，可提高 CO 的平衡转化率
(3)MnO2 悬浊液、NaOH 溶液都是 SO2 气体常用的吸收剂。
①已知 MnO2＋SO2===MnSO4，吸收 SO2 的装置如图所示。
反应过程中，为使 SO2 尽可能转化完全，可采取的合理措施有
________________、__________________。
②将标准状况下4.48 L SO2气体缓缓通入100 mL 3 mol·L-1
NaOH溶液中，充分反应后c(Na＋)＝_______________________
(填几种粒子浓度之和)。
③取②中所得溶液10 mL，加水稀释成1 L，向其中加入CaCl2固体至有沉淀CaSO3(Ksp＝3.1×10-7)生成，则所加CaCl2固体的质量为________mg。
(2)①<　 <　②
答案：(1)4CO＋2SO2
4CO2＋S2
③增大　④b
(3)①缓慢通入 SO2 控制合适的温度
③3.441
角度2 以能量变化为主线串联反应原理
【典例2】丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制
备。回答下列问题：
反应①的ΔH1为_______kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率
与反应温度及压强的关系图，x________0.1( 填“大于”或“小
于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_______(填序
号)。
A.升高温度
C.增大压强
B.降低温度
D.降低压强
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反
应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气
等。图(b)为丁烯产率与进料气中 n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲
线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是____________
_______________________________________________________
________________________________________________________
________________。
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高
温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在 590 ℃之前随温度
升高而增大的原因可能是________________、________________；
590 ℃之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________
_________________________。
解析：(1)根据盖斯定律，可得①＝②－③，则ΔH1＝ΔH2－ΔH3
＝－119 kJ·mol-1＋242 kJ·mol-1＝123 kJ·mol-1。反应①为气体总体
积增大的反应，在温度相同时降低压强有利于提高平衡转化率，
故 x<0.1。反应①为吸热反应，升高温度有利于平衡正向移动，
A 正确；降低压强平衡向气体总体积增大的方向移动，D 正确。
(2)结合图(b)可看出随着 n(氢气)/n(丁烷)增大，丁烯产率先升高后
降低，这是因为氢气是生成物，当 n(氢气)/n(丁烷)逐渐增大时，
逆反应速率加快，故丁烯的产率逐渐降低。(3)在 590 ℃之前随温
度升高丁烯产率逐渐增大，这是因为温度升高不仅能加快反应速
率，还能促使平衡正向移动；但温度高于 590 ℃时，丁烯高温裂
解生成短链烃类，导致丁烯产率快速降低。
答案：(1)123 小于　AD
(2)氢气是产物之一，随着 n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率
增大
温度升高反应速率
(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行
加快 丁烯高温裂解生成短链烃类
[思维建模]“四角度”突破反应能量与反应原理的综合题
[变式训练2](2023 年宝鸡质检)醋酸由于成本较低，在生产中
被广泛应用。
(1)写出醋酸在水溶液中的电离方程式：__________________。
若某温度下，CH3COOH(aq)与 NaOH(aq)反应的ΔH＝－46.8 kJ·mol-1，
HCl(aq)与 NaOH(aq)反应的ΔH＝－55.6 kJ·mol-1，则 CH3COOH 在
水溶液中电离的ΔH＝______kJ·mol-1。
(2) 某温度下，实验测得 0.1 mol·L-1 醋酸溶液的电离度约为
1.5%，则该温度下 CH3COOH 的电离常数 K＝________________
(列出计算式，已知电离度α＝
(3)近年来化学家研究开发出用乙烯和乙酸为原料、杂多酸作
催化剂合成乙酸乙酯的新工艺，不必生产乙醇或乙醛作中间体，
使产品成本降低，具有明显经济优势。其合成的基本反应如下：
CH2==CH2(g)＋CH3COOH(l)
CH3COOC2H5(l)
下列描述能说明乙烯与乙酸合成乙酸乙酯的反应已达化学平
衡的是________。
A.乙烯、乙酸、乙酸乙酯的浓度相同
B.酯合成反应的速率与酯分解反应的速率相等
C.乙烯断开 1 mol 碳碳双键的同时乙酸恰好消耗 1 mol
D.体系中乙烯的质量分数一定
(4)在 n(乙烯)与 n(乙酸)物料比为 1 的条件下，某研究小组在
不同压强下进行了在相同时间点乙酸乙酯的产率随温度的变化的
测定实验，实验结果如图所示。回答下列问题：
①温度在60～80 ℃范围内，乙烯与乙酸酯化合成反应速率由
大到小的顺序是_________________[用 v(p1)、v(p2)、v(p3)分别表
示不同压强下的反应速率]，分析其原因为___________________
________________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
②压强为p1MPa、温度为60 ℃时，若乙酸乙酯的产率为30%，
则此时乙烯的转化率为______________。
③在压强为 p1MPa、温度超过 80 ℃时，乙酸乙酯产率下降的
原因可能是______________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
④根据测定实验结果分析，较适宜的生产条件是__________
(填出合适的压强和温度)。为提高乙酸乙酯的合成速率和产率，
可以采取的措施有____________________(任写出一条)。
明反应达到平衡；乙烯断开 1 mol 碳碳双键与乙酸恰好消耗 1 mol
均表示正反应方向，C 不能说明反应达到平衡；体系中乙烯的质量
分数一定，说明乙烯的浓度不变，D 可以说明反应达到平衡。
(4)①该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，
乙酸乙酯的产率增大，故 p1>p2>p3，对于有气体参与的反应，其他
条件相同时，压强越大，反应速率越快。②乙烯与乙酸乙酯的化学
计量数相等，故乙烯的转化率与乙酸乙酯的产率相等。④根据题图，
p1 MPa、80 ℃时乙酸乙酯的产率最大，为较适宜的生产条件。根据
平衡移动原理，通入乙烯气体或增大压强，均可提高乙酸乙酯的合
成速率和产率。
CH3COO－＋H＋　＋8.8
答案：(1)CH3COOH
(4)①v(p1)>v(p2)>v(p3)
其他条件相同时，对于有气体参与
的反应，压强越大，化学反应速率越快 ②30% ③由图像可知，
p1MPa、80 ℃时反应已达平衡且正反应放热，故压强不变升高温
④p1 MPa、80 ℃　通入乙烯气体或
度平衡逆向移动，产率下降
增大压强
(3)BD
角度 3 以氧化还原反应为主线串联反应原理
【典例3】锂的化合物用途广泛。Li3N 是非常有前途的储氢
材料；LiFePO4、Li2FeSiO4 等可以作为电池的正极材料。
回答下列问题：
(1)将锂在纯氮气中燃烧可制得 Li3N，其反应的化学方程式为
_______________________________________________________。
(2)氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂(LiNH2)，其反应的化
学方程式为 Li3N＋2H2
LiNH2＋2LiH，氧化产物为_______(填
化学式)。在 270 ℃时，该反应可逆向进行放出 H2，因而氮化锂可
作为储氢材料，储存氢气最多可达 Li3N 质量的_______%(精确到
0.1)。
(3)将 Li2CO3、FeC2O4·2H2O 和 SiO2 粉末均匀混合，在 800 ℃
的氩气中烧结 6 小时制得 Li2FeSiO4，写出反应的化学方程式：
_______________________________________________________。
制备 Li2FeSiO4 的过程必须在惰性气体氛围中进行，其原因是
______________________。
(4)将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，
以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出 LiFePO4 沉淀，阳极的电
极反应为____________________________________。
(5)磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO4与Li1－xFePO4之间的转化，电池放电时负极发生的反应为LixC6－xe－===xLi＋＋6C，写出电池放电时反应的化学方程式：_____________________
______________________________________________________。
解析：(1)反应物为金属锂和氮气，生成物为 Li3N，因此其反
应的化学方程式为 6Li＋N2
2Li3N。(2)分析给出的化学方程式
中三种元素的化合价，N、Li 两种元素在反应前后化合价不变，
而 H 从 H2 中的 0 价转化为 LiNH2 中的＋1 价和 LiH 中的－1 价，
故 LiNH2 为氧化产物。由给出的化学方程式知，35 g(1 mol)Li3N
最多可储存氢气 4 g(2 mol) ，故储存氢气最多可达 Li3N 质量的
11.4%。(3)根据给出的反应物 Li2CO3、FeC2O4·2H2O、SiO2，生成
物之一 Li2FeSiO4 及反应条件，结合化学反应中的元素守恒可知生
成物还有 H2O、CO2 及 CO，由此可写出反应的化学方程式。对比
反应物 FeC2O4·2H2O 和生成物 Li2FeSiO4 可知反应前后 Fe 的化合
价没有变化，且为＋2 价，故在惰性气体氛围中进行的目的是防
止＋2 价铁被氧化。(4)铁作阳极，Fe 发生氧化反应，电极反应为
生成物，故 Li1－xFePO4 为反应物，因此放电时电池反应的化学方
程式为Li1－xFePO4＋LixC6===LiFePO4＋6C。
Fe－2e－===Fe2+，然后发生离子反应：Fe2+＋Li＋＋H2PO===
LiFePO4↓＋2H＋。(5)分析题给信息可知LiFePO4为电池放电时的
[思维建模]“四步”突破氧化还原反应与反应原理类试题
[变式训练3]氮、硫、氯及其化合物是中学化学重要的组成部
分。
(1)氨气燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液，电池反应为
4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。该电池负极的电极反应式为________
_________________________；用该电池进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、
Pt、Au 等杂质)的电解精炼，以CuSO4溶液为电解质溶液，下列说
法正确的是________(填序号)。
a.电能全部转化为化学能
b.Cu2+的物质的量浓度不变(不考虑溶液体积变化)
c.溶液中 Cu2+向阳极移动
d.利用阳极泥可回收 Ag、Pt、Au 等金属
e.若阳极质量减少 64 g，则转移电子数为 2NA 个
(2)①将 SO2 通入 BaCl2 溶液中，出现了异常现象，看到了明
显的白色沉淀，为探究该白色沉淀的成分，设计了实验流程：所
得悬浊液
白色沉淀
观察现象并判断。则试剂 A
的化学式为____________。实验表明，加入试剂 A 后，白色沉淀
未见溶解，产生该白色沉淀的离子方程式为_________________
_______________________________。
②利用如图所示电化学装置吸收工业尾气中的 SO2，阴极上
生成 Cu。该装置中阳极的电极反应式为_____________________
___________________________________________。
是氨气失电子生成氮气，反应的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－
解析：(1)电池反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。该电池负极
===N2＋6H2O。电解精炼铜时利用了电解原理，电能转化为化学
能，也有少量转化为热能，a 错误；电解精炼时粗铜作阳极，发生
氧化反应，精铜作阴极，阴极上发生还原反应，阳极上铝、锌、
铜失电子发生氧化反应，溶液中铜离子在阴极得到电子发生还原
反应，溶液中铜离子浓度减小，b 错误；电解时，溶液中的阳离子
向阴极移动，在阴极上得电子，溶液中 Cu2+向阴极移动，c 错误；
粗铜中的不活泼金属不能失电子，以阳极泥的形式沉积在阳极附
近，利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属，d正确；若阳极质量减少64 g，铝、锌也失电子发生氧化反应，转移电子数不是0.2 mol，e错误。(2)①实现固体和液体的分离可以采用过滤的方法，将SO2通入BaCl2溶液中，出现的白色浑浊可能是硫酸钡还可能是亚硫酸钡，硫酸钡和盐酸不反应，但是亚硫酸钡可以和盐酸反应而溶解，可以用盐酸来鉴别沉淀成分，实验表明，加入试剂A后，白色沉淀未见溶解，产生该白色沉淀的离子方程式是2SO2＋2Ba2+＋O2＋2H2O===2BaSO4↓＋4H＋。②电解池中吸收工业尾气中的SO2，阴极上生成Cu，阳极是二氧化硫失电子发生氧化反应生成硫酸根离子，电极反应为SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO 。
答案：(1) 2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O　d
(2)①HCl　2SO2＋2Ba2+＋O2＋2H2O===2BaSO4↓＋4H＋
②SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO

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