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(共29张PPT)
教材“源”题5
　化学反应原理综合题
1．(人教版选择性必修1)
火箭发射时可以用肼(N2H4，液态)作燃料，NO2作氧化剂，二者反应生成N2和水蒸气。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH1＝＋66.4 kJ/mol
②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－534 kJ/mol
请写出N2H4(l)与NO2反应的热化学方程式。
命题点一　以化工生产或新科技为原型，考查盖斯定律的应用
盖斯定律是热化学的核心知识，以盖斯定律的应用命题，以非选择题中某一问的形式考查热化学方程式的书写和反应热的计算，是常考的题型。
－566
ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
[解析]　已知三个反应：
Ⅰ．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
Ⅲ．CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)
设目标反应C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ＝Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJ·mol-1) －1 559.8 －1 411 －285.8
√
1．(人教版选择性必修1)
由γ-羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH)生成γ-丁内酯(　　　)的反应如下：
HOCH2CH2CH2COOH　　　　　　　　　＋H2O
在25 ℃时，溶液中γ-羟基丁酸的初始浓度为0.180 mol/L，随着反应的进行，测得γ-丁内酯的浓度随时间的变化如下表所示。
命题点二　以化工生产中的多重平衡为原型，考查化学平衡计算
t/min 21 50 80 100 120 160 220 ∞
0.024 0.050 0.071 0.081 0.090 0.104 0.116 0.132
2．(鲁科版选择性必修1)
化学反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是硫酸制造工业的基本反应。将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)注入体积为1.0 L的密闭反应器，并将反应器置于某较高温度下的恒温环境中；达到化学平衡后，测得反应器中有0.044 mol SO3(g)，求该温度下反应的平衡常数及SO2、O2的平衡转化率。
化学平衡的计算是高考的重点和难点，主要考查化学平衡常数与平衡转化率的计算、化学平衡常数与速率常数的关系等，除考查浓度平衡常数外，压强平衡常数、物质的量分数平衡常数也是命题的热点。

增大
(1)图中CH3Br的曲线是________(填“a”或“b”)。
(2)560 ℃时，CH4的转化率α＝________，n(HBr)＝________mmol。
(3)560 ℃时，反应CH3Br(g)＋Br2(g)===CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常数K＝________。
a
80%
7.8
10.92
降低温度、增大压强
小于
97.3%
9 000
1．(人教版选择性必修1)
火箭发射时可以用肼(N2H4，液态)作燃料，NO2作氧化剂，二者反应生成N2和水蒸气。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH1＝＋66.4 kJ/mol
②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－534 kJ/mol
请写出N2H4(l)与NO2反应的热化学方程式。
2．(鲁科版选择性必修1)
在298 K、100 kPa时，已知：
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJmol-1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－571.6 kJmol-1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－2 599 kJmol-1
根据盖斯定律，计算在298 K时由C(s，石墨)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的反应焓变。
3．(苏教版选择性必修1)
学以致用
请根据下列反应的焓变，计算C(s)与H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的焓变。
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJmol-1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－571.6 kJmol-1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－2 599.2 kJmol-1
盖斯定律是热化学的核心知识，以盖斯定律的应用命题，以非选择题中某一问的形式考查热化学方程式的书写和反应热的计算，是常考的题型。
1．(2024安徽卷，T17节选)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题：
C2H6氧化脱氢反应：
2C2H6(g)＋O2(g)===2C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－209.8 kJmol-1
C2H6(g)＋CO2(g)===C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)　ΔH2＝178.1 kJmol-1
计算：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝________ kJmol-1
2．(2024山东卷，T20节选)水煤气是H2的主要来源。研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　(Ⅰ)　ΔH1>0
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　(Ⅱ)　ΔH2<0
CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)　(Ⅲ)　ΔH3<0。
C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)的焓变ΔH＝________(用代数式表示)。
3．(2023海南卷，T7)各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是(　　)
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJmol-1) －1 559.8 －1 411 －285.8
A．C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 411 kJmol-1
B．C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝－137 kJmol-1
C．H2O(l)===O2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋285.8 kJmol-1
D．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 559.8 kJmol-1
命题点二　以化工生产中的多重平衡为原型，考查化学平衡计算
1．(人教版选择性必修1)
由γ-羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH)生成γ-丁内酯()的反应如下：
HOCH2CH2CH2COOH ＋H2O
在25 ℃时，溶液中γ-羟基丁酸的初始浓度为0.180 mol/L，随着反应的进行，测得γ-丁内酯的浓度随时间的变化如下表所示。
t/min 21 50 80 100 120 160 220 ∞
L-1) 0.024 0.050 0.071 0.081 0.090 0.104 0.116 0.132
请填写下列空白。
(1)在50～80 min内，以γ-丁内酯的浓度变化表示的反应速率为________ mol/(Lmin)。
(2)在120 min时，γ-羟基丁酸的转化率为________。
(3)在25 ℃时，该反应的平衡常数为K＝________。
2．(鲁科版选择性必修1)
化学反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是硫酸制造工业的基本反应。将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)注入体积为1.0 L的密闭反应器，并将反应器置于某较高温度下的恒温环境中；达到化学平衡后，测得反应器中有0.044 mol SO3(g)，求该温度下反应的平衡常数及SO2、O2的平衡转化率。
3．(苏教版选择性必修1)
850 K时，在一密闭反应器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10-3 molL-1、8.0×10-3 molL-1和4.4×10-2 molL-1。
(1)计算该温度下反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的平衡常数。
(2)计算达平衡时SO2的转化率。
化学平衡的计算是高考的重点和难点，主要考查化学平衡常数与平衡转化率的计算、化学平衡常数与速率常数的关系等，除考查浓度平衡常数外，压强平衡常数、物质的量分数平衡常数也是命题的热点。
1．(2024安徽卷，T17节选)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题：
一定温度和压强下，反应ⅰ　C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　Kx1
反应ⅱ　C2H6(g)＋H2(g) 2CH4(g)　Kx2(Kx2远大于Kx1)
(Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)
(1)仅发生反应ⅰ时，C2H6的平衡转化率为25.0%，计算Kx1＝________。
(2)同时发生反应ⅰ和ⅱ时，与仅发生反应ⅰ相比，C2H4的平衡产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
2．(2024全国甲卷，T28节选)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题：已知热化学方程式：CH4(g)＋Br2(g)===CH3Br(g)＋HBr(g)　ΔH1＝－29 kJmol-1。CH4与Br2反应生成CH3Br，部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，平衡时，n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。
(1)图中CH3Br的曲线是________(填“a”或“b”)。
(2)560 ℃时，CH4的转化率α＝________，n(HBr)＝________mmol。
(3)560 ℃时，反应CH3Br(g)＋Br2(g)===CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常数K＝________。
3．(2024新课标全国卷，T10节选)Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43 ℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。
(1)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，________________有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α＝________，该温度下平衡常数Kp＝________(MPa)-3。
(2)对于同位素交换反应Ni(C16O)4＋C18O―→Ni(C16O)3C18O＋C16O，20 ℃时反应物浓度随时间的变化关系为ct[Ni(C16O)4]＝c0[Ni(C16O)4]e－kt(k为反应速率常数)，则Ni(C16O)4反应一半所需时间＝________(用k表示)。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)1．(人教版选择性必修1)
火箭发射时可以用肼(N2H4，液态)作燃料，NO2作氧化剂，二者反应生成N2和水蒸气。已知：
①N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH1＝＋66.4 kJ/mol
②N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－534 kJ/mol
请写出N2H4(l)与NO2反应的热化学方程式。
2．(鲁科版选择性必修1)
在298 K、100 kPa时，已知：
C(s，石墨)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJmol-1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－571.6 kJmol-1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－2 599 kJmol-1
根据盖斯定律，计算在298 K时由C(s，石墨)和H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的反应焓变。
3．(苏教版选择性必修1)
学以致用
请根据下列反应的焓变，计算C(s)与H2(g)反应生成1 mol C2H2(g)的焓变。
C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH1＝－393.5 kJmol-1
2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH2＝－571.6 kJmol-1
2C2H2(g)＋5O2(g)===4CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH3＝－2 599.2 kJmol-1
盖斯定律是热化学的核心知识，以盖斯定律的应用命题，以非选择题中某一问的形式考查热化学方程式的书写和反应热的计算，是常考的题型。
1．(2024安徽卷，T17节选)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题：
C2H6氧化脱氢反应：
2C2H6(g)＋O2(g)===2C2H4(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－209.8 kJmol-1
C2H6(g)＋CO2(g)===C2H4(g)＋H2O(g)＋CO(g)　ΔH2＝178.1 kJmol-1
计算：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH3＝________ kJmol-1
[解析]　将两个反应依次标号为反应①和反应②，反应①－反应②×2可得目标反应，则ΔH3＝ΔH1－2ΔH2＝(－209.8－178.1×2)kJmol-1＝－566 kJmol-1。
[答案]　－566　
2．(2024山东卷，T20节选)水煤气是H2的主要来源。研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下：
C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　(Ⅰ)　ΔH1>0
CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　(Ⅱ)　ΔH2<0
CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)　(Ⅲ)　ΔH3<0。
C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)的焓变ΔH＝________(用代数式表示)。
[解析]　已知三个反应：
Ⅰ．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
Ⅲ．CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)
设目标反应C(s)＋CaO(s)＋2H2O(g) CaCO3(s)＋2H2(g)为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ＝Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。
[答案]　ΔH1＋ΔH2＋ΔH3
3．(2023海南卷，T7)各相关物质的燃烧热数据如下表。下列热化学方程式正确的是(　　)
物质 C2H6(g) C2H4(g) H2(g)
ΔH/(kJmol-1) －1 559.8 －1 411 －285.8
A．C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－1 411 kJmol-1
B．C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝－137 kJmol-1
C．H2O(l)===O2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋285.8 kJmol-1
D．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 559.8 kJmol-1
D　[A．H2O应该为液态，A错误；B．C2H6(g)===C2H4(g)＋H2(g)　ΔH＝＋137 kJmol-1，B错误；C．氢气的燃烧热为－285.8 kJmol-1，则H2O(l)===O2(g)＋H2(g)　ΔH＝＋285.8 kJmol-1，C错误；D．C2H6(g)＋O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l)　ΔH＝－1 559.8 kJmol-1，D正确。]
命题点二　以化工生产中的多重平衡为原型，考查化学平衡计算
1．(人教版选择性必修1)
由γ-羟基丁酸(HOCH2CH2CH2COOH)生成γ-丁内酯()的反应如下：
HOCH2CH2CH2COOH ＋H2O
在25 ℃时，溶液中γ-羟基丁酸的初始浓度为0.180 mol/L，随着反应的进行，测得γ-丁内酯的浓度随时间的变化如下表所示。
t/min 21 50 80 100 120 160 220 ∞
L-1) 0.024 0.050 0.071 0.081 0.090 0.104 0.116 0.132
请填写下列空白。
(1)在50～80 min内，以γ-丁内酯的浓度变化表示的反应速率为________ mol/(Lmin)。
(2)在120 min时，γ-羟基丁酸的转化率为________。
(3)在25 ℃时，该反应的平衡常数为K＝________。
2．(鲁科版选择性必修1)
化学反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是硫酸制造工业的基本反应。将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)注入体积为1.0 L的密闭反应器，并将反应器置于某较高温度下的恒温环境中；达到化学平衡后，测得反应器中有0.044 mol SO3(g)，求该温度下反应的平衡常数及SO2、O2的平衡转化率。
3．(苏教版选择性必修1)
850 K时，在一密闭反应器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10-3 molL-1、8.0×10-3 molL-1和4.4×10-2 molL-1。
(1)计算该温度下反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的平衡常数。
(2)计算达平衡时SO2的转化率。
化学平衡的计算是高考的重点和难点，主要考查化学平衡常数与平衡转化率的计算、化学平衡常数与速率常数的关系等，除考查浓度平衡常数外，压强平衡常数、物质的量分数平衡常数也是命题的热点。
1．(2024安徽卷，T17节选)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题：
一定温度和压强下，反应ⅰ　C2H6(g) C2H4(g)＋H2(g)　Kx1
反应ⅱ　C2H6(g)＋H2(g) 2CH4(g)　Kx2(Kx2远大于Kx1)
(Kx是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)
(1)仅发生反应ⅰ时，C2H6的平衡转化率为25.0%，计算Kx1＝________。
(2)同时发生反应ⅰ和ⅱ时，与仅发生反应ⅰ相比，C2H4的平衡产率________(填“增大”“减小”或“不变”)。
[解析]　(1)仅发生反应ⅰ，设初始时C2H6物质的量为1 mol，平衡时C2H6转化率为25%，则消耗C2H6的物质的量为0.25 mol，生成C2H4的物质的量为0.25 mol，生成H2的物质的量为0.25 mol，平衡时体系中总物质的量为(0.75＋0.25＋0.25)mol＝1.25 mol，Kx1＝＝。(2)同时发生反应ⅰ和ⅱ，可看作反应ⅰ平衡之后，再开始反应ⅱ，最终两者均达到平衡。反应ⅱ按1∶1消耗了反应ⅰ的反应物C2H6、产物H2，设最终消耗量均为m mol(m>0)，则C2H6、H2分别剩余(0.75－m)mol、(0.25－m)mol。由于反应ⅱ是一个反应前后气体分子数不变的反应，平衡时总物质的量仍为1.25 mol，则C2H6、H2的物质的量分数分别为、。假设平衡时C2H4仍为0.25 mol，则其物质的量分数仍为。将三者的物质的量分数代入浓度商表达式：Qx1＝。由于＝＝1－<1－＝，因此Qx1＝<＝Kx1，则反应ⅰ的平衡正向移动，生成更多的C2H4，因此C2H4的平衡产率会增大。
[答案]　(1)　(2)增大
2．(2024全国甲卷，T28节选)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(C3H6)的研究所获得的部分数据如下。回答下列问题：已知热化学方程式：CH4(g)＋Br2(g)===CH3Br(g)＋HBr(g)　ΔH1＝－29 kJmol-1。CH4与Br2反应生成CH3Br，部分CH3Br会进一步溴化。将8 mmol CH4和8 mmol Br2通入密闭容器，平衡时，n(CH4)、n(CH3Br)与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有CH4、CH3Br和CH2Br2)。
(1)图中CH3Br的曲线是________(填“a”或“b”)。
(2)560 ℃时，CH4的转化率α＝________，n(HBr)＝________mmol。
(3)560 ℃时，反应CH3Br(g)＋Br2(g)===CH2Br2(g)＋HBr(g)的平衡常数K＝________。
[解析]　(1)根据已知热化学方程式，升高温度，反应向吸热反应方向移动，升高温度，平衡逆向移动，CH4(g)的含量增多，CH3Br(g)的含量减少，故CH3Br的曲线为a。(2)560 ℃时反应达平衡，剩余的CH4(g)的物质的量为1.6 mmol，其转化率α＝×100%＝80%；若只发生一步反应，则生成6.4 mmol CH3Br，但此时剩余CH3Br的物质的量为5.0 mmol，说明还有1.4 mmol CH3Br发生反应生成CH2Br2，则此时生成的HBr的物质的量n＝6.4 mmol＋1.4 mmol＝7.8 mmol。(3)平衡时，反应中各组分的物质的量分别为n(CH3Br)＝5.0 mmol、n(Br2)＝0.2 mmol、n(CH2Br2)＝1.4 mmol、n(HBr)＝7.8 mmol，设密闭容器体积为V mL，故该反应的平衡常数K＝＝＝10.92。
[答案]　(1)a　(2)80%　7.8　(3)10.92
3．(2024新课标全国卷，T10节选)Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43 ℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化剂。
(1)在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0 MPa下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，Ni(CO)4体积分数x与温度的关系如图所示。反应Ni(s)＋4CO(g)===Ni(CO)4(g)的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。从热力学角度考虑，________________有利于Ni(CO)4的生成(写出两点)。p3、100 ℃时CO的平衡转化率α＝________，该温度下平衡常数Kp＝________(MPa)-3。
(2)对于同位素交换反应Ni(C16O)4＋C18O―→Ni(C16O)3C18O＋C16O，20 ℃时反应物浓度随时间的变化关系为ct[Ni(C16O)4]＝c0[Ni(C16O)4]e－kt(k为反应速率常数)，则Ni(C16O)4反应一半所需时间＝________(用k表示)。
[解析]　(1)随着温度升高，平衡时Ni(CO)4的体积分数减小，说明温度升高平衡逆向移动，因此该反应的ΔH<0。该反应的正反应是气体总分子数减小的放热反应，因此降低温度和增大压强均有利于的生成。由上述分析知，温度相同时，增大压强平衡正向移动，对应的平衡体系中Ni(CO)4的体积分数增大，则压强：p4>p3>p2>p1，即p3对应的压强是1.0 MPa。由题图可知，p3、100 ℃条件下达到平衡时，CO和Ni(CO)4的物质的量分数分别为0.1、0.9，设初始投入的CO为4 mol，反应生成的Ni(CO)4为x mol，可得三段式：
　　　　　　　Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)
起始/mol 　4 　0
转化/mol 4x 　x
平衡/mol 4－4x x
反应后总物质的量为(4－3x)mol，根据阿伏加德罗定律，其他条件相同时，气体的体积分数即为其物质的量分数，因此有＝0.9，解得x＝，因此达到平衡时n转化(CO)＝4× mol，CO的平衡转化率α＝×100%≈97.3%；气体的分压＝总压强×该气体的物质的量分数，则该温度下的压强平衡常数Kp＝＝＝ (2)由题给关系式可得＝＝＝。
[答案]　(1)小于　降低温度、增大压强　97.3%　9 000　(2)
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