资源简介

(共85张PPT)
大题突破三　化学反应原理综合
1.题型特点
这类试题往往以化学反应速率、化学平衡知识为主题,借助图像、图表的方式,综合考查关联知识,关联知识主要有:
(1)ΔH符号的判断、热化学方程式的书写、应用盖斯定律计算ΔH。
(2)化学反应速率的计算与比较,外因对化学反应速率的影响(浓度、压强、温度、催化剂)。
(3)平衡常数、转化率的计算,温度对平衡常数的影响;化学平衡状态的判断,用化学平衡的影响因素进行分析和解释。
(4)在多层次曲线图中反映化学反应速率、化学平衡与温度、压强、浓度的关系。
2.解答化学平衡移动问题的步骤
(1)正确分析反应特点:包括反应物、生成物的状态,气体体积变化,反应的热效应。
(2)明确外界反应条件:恒温恒容、恒温恒压、反应温度是否变化、反应物配料比是否变化。
(3)结合图像或K与Q的关系、平衡移动原理等,判断平衡移动的方向或结果。
3.分析图表与作图时应注意的问题
(1)仔细分析并准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点。
(2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。
(3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。
(4)分析表格数据时,找出数据大小的变化规律。
4.解答有关平衡常数的计算
(1)结合题意,运用“三段式”,分析计算、确定各物理量的变化。
(2)多重平衡体系的计算用好连续计算法(分设变量)、守恒法两种方法。
(3)多重平衡体系达到整体综合平衡后,每种平衡组分都只能有一个平衡浓度。
典例示范
题型1　反应热与化学平衡综合
-41.2
[审题指导]
①观察题干所给两个化学方程式和所求目标方程式的异同,利用盖斯定律求解。
【解析】 (1)根据盖斯定律,由②-①可以得到目标反应,则ΔH=ΔH2-ΔH1=
-14.9 kJ·mol-1-26.3 kJ·mol-1=-41.2 kJ·mol-1。
bc
[审题指导]
②根据平衡状态的标志来进行判断,即变量不变才能标志平衡,常量不变不能标志平衡。同时注意该反应处于恒容状态,且反应物与生成物均为气体,则气体密度一直不变。
【解析】(2)a.气体质量是定值,体积是恒定的,密度始终不变,所以气体密度不变,不能说明反应达到平衡状态;b.两个反应均为气体体积增大的反应,则随着反应进行,压强变大,所以气体压强不变,说明反应达到平衡状态;c.气体浓度不变是反应达到平衡状态的标志,则H2O(g)的浓度不变,说明反应达到平衡状态;d.CO和CO2的物质的量相等,不能说明其浓度不变,不能判断反应达到平衡状态。故选bc。
反应①的活化能低,反应②的活化能高,反应②的速率小
升温使催化剂
的活性降低或升温时催化剂对反应②更有利
[审题指导]
③观察题图可知,反应①的活化能低,可从活化能与反应速率的关系进行分析。
④反应①是吸热反应,升高温度平衡会正向移动,会有利于反应①,但反应①选择性下降,通常情况下要考虑催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利。
【解析】(3)反应①的选择性接近100%,原因是反应①的活化能低,反应②的活化能高,反应②的速率小;反应①是吸热反应,升高温度平衡会正向移动,故升温有利于反应①,但反应①选择性下降,可能原因是升温使催化剂的活性降低或升温时催化剂对反应②更有利。
(4)恒温恒容条件下,可提高CH4转化率的措施有　　　　(填字母)。
a.增加原料中CH4的量
b.增加原料中CO2的量
c.通入Ar气
b
【解析】(4)a.增加原料中CH4的量,CH4自身转化率降低;b.增加原料中CO2的量,CH4转化率增大;c.通入Ar,各物质浓度不变,平衡不移动,CH4转化率不变。故选b。
(5)恒温恒压密闭容器中,投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar混合气,投料组成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如图所示。
增大
0.675p2
[审题指导]
⑤观察三个反应可知,反应⑤=反应③-反应④,故③④⑤三个反应中只有两个独立的反应,可只考虑反应③和④,由图可知,恒压时,随着Ar含量下降,反应物分压增大,相当于增压,根据压强对反应③④平衡的影响,判断平衡体系中n(CO)∶n(H2)的变化。
【解析】 (5)ⅰ.因为反应⑤=反应③-反应④,所以③④⑤三个反应中只有两个独立的反应,可只考虑反应③和④。由题图乙可知,初始投料中n(CH4)=n(CO2),当n(Ar)很大时,CH4与CO2的平衡转化率相等,此时可认为只发生反应③,n(CO)∶n(H2)的值约为1,随着Ar含量下降,CH4的平衡转化率小于CO2的,则除发生反应③外还发生反应④,反应④消耗H2并生成CO,使n(CO)∶n(H2)的值增大。
ⅱ.设初始投料n(CH4)=4 mol、n(CO2)=4 mol、n(Ar)=2 mol,平衡时,甲烷转化率为20%,二氧化碳的转化率为30%,则平衡时,n(CH4)=4 mol-4 mol×
20%=3.2 mol,n(CO2)=4 mol-4 mol×30%=2.8 mol。根据碳元素守恒可得,n(CO)=8 mol-n(CH4)-n(CO2)=8 mol-3.2 mol-2.8 mol=2 mol;根据氧元素守恒可得,n(H2O)=8 mol-n(CO)-2n(CO2)=8 mol-2 mol-2×2.8 mol=
0.4 mol;
典例示范
题型2　溶液、电化学与化学平衡综合
ΔH1+ΔH2+ΔH3
[审题指导]
①分析目标热化学方程式与已知热化学方程式的关系,利用盖斯定律求解。
⑤由已知信息可知,连续生产中,进料的流量恒定,反应温度恒定,反应11 h后各物质的流量逐渐降低,说明反应速率减小,根据已知信息可排除反应物浓度、压强及温度的影响因素,可考虑催化剂的影响因素。
[审题指导]
②分析整个反应体系可知,C2H5OH的投料最多,且是总反应的生成物,所以出料中四种物质的流量最高,根据总反应结合生成物的化学计量数的比值,可判断H2O与CH2 CHCN的流量大小关系。
c
[审题指导]
抑制酯类物质的水解
[审题指导]
反应ⅲ的速率远大于
反应ⅱ的速率
[审题指导]
⑤由已知信息可知,连续生产中,进料的流量恒定,反应温度恒定,反应11 h后各物质的流量逐渐降低,说明反应速率减小,根据已知信息可排除反应物浓度、压强及温度的影响因素,可考虑催化剂的影响因素。
催化剂
活性降低
【解析】 ④反应11 h后,a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是催化剂活性降低。
[审题指导]
⑥当Q>Kp时,碳酸氢铵不发生分解反应,代入数据,可求得NH3最低分压。
40
[审题指导]
⑦Sn作阴极,则Sn(CH2CH2CN)4在阴极生成,电解液显酸性,根据电荷守恒和元素守恒书写阴极的电极反应式。
题型验收
经典再现
1.(2025·黑吉辽内蒙古卷,18)乙二醇是一种重要化工原料,以合成气(CO、H2)为原料合成乙二醇具有重要意义。
温度 298 K 355 K 400 K
平衡常数 6.5×104 1.0 1.3×10-3
(1)该反应的ΔH　　　　(填“>”或“<”)0。
<
【解析】 (1)根据题表中的数据可知,温度升高,反应的平衡常数减小,说明平衡向逆反应方向移动,故逆反应为吸热反应,正反应为放热反应,则该反应的ΔH<0。
(2)已知CO(g)、H2(g)、HOCH2CH2OH(g)的燃烧热(ΔH)分别为-a kJ·mol-1、-b kJ·mol-1、-c kJ·mol-1,则上述合成反应的ΔH=　　　　　 　 kJ·mol-1
(用a、b和c表示)。
(c-2a-3b)　
(3)实验表明,在500 K时,即使压强(34 MPa)很高,乙二醇产率(7%)也很低,可能的原因是
　　　　(答出1条即可)。
【解析】 (3)该反应为放热反应,500 K时,平衡常数K<1.3×10-3,反应进行的程度很小,导致乙二醇的产率过低;或温度过高,催化剂的催化活性下降,导致乙二醇的产率过低。
500 K时,平衡常数K<1.3×10-3,反应进行的程度很小,导致乙二醇的产率过低(或温度过高,催化剂的催化活性下降,导致乙二醇的产率过低)
Ⅱ.间接合成法:用合成气和O2制备的DMO合成乙二醇,发生如下3个均放热的连续反应,其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。
①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性,则曲线　　　　　　　表示DMO的转化率,曲线　　　　表示MG的选择性。(填序号)
Ⅰ
Ⅳ
【解析】 (4)根据题图可知,随着反应的温度升高,曲线Ⅰ的变化趋势为先上升后逐渐平衡,故曲线Ⅰ为DMO的实际转化率曲线,又已知曲线Ⅱ为乙二醇的选择性曲线,观察曲线Ⅱ和曲线Ⅳ可知,随着反应的进行,MG逐渐转化为乙二醇,故曲线Ⅳ为MG的选择性曲线,则曲线Ⅲ为乙醇的选择性曲线。
①根据上述分析可知,曲线Ⅰ为DMO的实际转化率曲线;曲线Ⅳ为MG的选择性曲线。
②有利于提高A点DMO转化率的措施有　　　　(填字母)。
A.降低温度
B.增大压强
C.减小初始氢酯比
D.延长原料与催化剂的接触时间
BD
【解析】 ②根据题图可知,降低温度,DMO的转化率降低,A不符合题意;增大压强,反应体系中的活化分子数增加,化学反应速率增大,DMO的转化率增大,B符合题意;减小初始的氢酯比,导致体系中氢含量下降,DMO的转化率降低,C不符合题意;A点时DMO的转化率为80%,升高温度后转化率升高,说明A点时反应未平衡,延长原料和催化剂的接触时间可以促进反应继续进行,增大DMO的转化率,D符合题意。
1.98
0.025
①A、B、C三点中呈中性的是　　　　。
B
②T1　　　　T2(填“>”“<”或“=”)。
>
【解析】 ②水的电离平衡为吸热过程,温度升高,电离程度增大,c(D+)、c(OD-)均增大,Kw也增大,由题图可知,T1时Kw更大,所以T1>T2。
(2)用如图所示电化学装置进行如下实验。
①用H2进行实验,在左侧通入H2,产物为H2O,盐桥中K+移向　　　　(填“左侧”或“右侧”),总反应的化学方程式为　　　　　　　　　　。
右侧
②用O2进行实验,在一侧通入O2,电池总反应化学方程式不变,该侧的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
1.8×10-16
②下列能正确表示瞬时升温后反应建立新平衡的过程示意图为　　　　(填字母)。
D
【解析】 ②瞬时升温后,促进水的电离,正、逆反应速率瞬时增大,水的浓度是定值,k在一定温度下为常数,所以正反应速率增大为定值,逆反应速率逐渐增大,建立新平衡的过程示意图为D。
A B C D
③25 ℃时,计算得k2=　 　　　L/(mol·s)。
1.25×1011
模拟预测
1.(2025·宁夏银川二模)二氧化碳与氢气在一定条件下可制备甲醛(HCHO)、甲酸(HCOOH)和甲醇(CH3OH)等有机物。回答下列问题。
(1)制备甲醛:反应机理如图所示。
d
【解析】②CO2的物质的量保持不变,能说明该反应达到平衡状态,a不符合题意;单位时间内,断裂2 mol H—H的同时断裂2 mol C—H,说明正、逆反应速率相等,能说明该反应达到平衡状态,b不符合题意;由质量守恒定律可知,反应前后气体的质量不变,正反应是反应前后气体体积减小的反应,反应中容器内混合气体的平衡摩尔质量增大,容器内混合气体的平均摩尔质量不变,能说明该反应达到平衡状态,c不符合题意;混合气体总质量不变,容器容积不变,因此气体密度始终不变,故容器内混合气体的密度保持不变,不能说明该反应达到平衡状态,d符合题意。
若温度升高,则k逆　　　　(填“增大”“减小”或“不变”);该反应的ΔH
　　　　(填“>”“<”或“=”)0。
增大
<
【解析】 (2)由题图可知,若温度升高,则k逆增大,k正也增大,且温度改变对k逆的影响更大,故逆反应为吸热反应,则该反应的ΔH<0。
(3)CO2催化加氢制甲醇也是碳循环的重要途径。CO2在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如图所示。催化循环中产生的中间体粒子共　　　　种。
6
【解析】 (3)由题给反应机理图可知,催化循环中产生了H*、COOH*、COHOH*、HCO*、HCOH*、H2COH*,共6种中间体粒子。
温度T ℃时,状态Ⅰ中,0～1 min内的平均速率v(CH3OH)=　　　　(保留三位有效数字)mol·L-1·min-1,该反应的压强平衡常数Kp=　　　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
0.167
2.(2025·云南曲靖二模)研究二氧化碳的利用对实现碳中和有重要意义。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的反应如下:
回答下列问题。
(1)部分化学键的键能如下表所示:
化学键 H—H C—H C—O O—H
键能/(kJ/mol) 436 414 326 464
1 070
①曲线b代表　　　 　(填“CH3OH”或“CO”)的选择性。
【解析】 (2)①主反应是生成CH3OH的反应,该反应是放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CH3OH的选择性减小,副反应是生成CO的反应,该反应是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,则CO的选择性增大,因此曲线a、b表示CH3OH的选择性。
CH3OH
②p1　　　(填“>”或“<”)p2,理由是
　 　 。
【解析】 ②主反应是反应前后气体分子数减小的反应,温度不变时,p增大,平衡正向移动,CH3OH的选择性增大,所以p1>p2。
>
主反应是反应前后气体分子数减小的
反应,p增大,平衡正向移动,CH3OH的选择性增大
③温度高于250 ℃,曲线c上升的原因是
　。
【解析】 ③温度高于250 ℃,曲线c上升即CO2的平衡转化率增大的原因是主反应是一个放热反应,升高温度平衡逆向移动,副反应是一个吸热反应,升高温度平衡正向移动,温度高于250 ℃,温度对副反应的影响大于对主反应的影响。
主反应是一个放热反应,升高温度平衡逆向移动,副反应是一个吸热反应,升高温度平衡正向移动,温度高于250 ℃,温度对副反应的影响大于对主反应的影响　
④在230 ℃和压强为p1时,主反应达到平衡时的分压平衡常数Kp=
(用含p1的计算式表示)。
(3)我国科学家设计了一种利用活性催化电极吸收二氧化碳制备甲酸(甲酸盐)的装置,其原理如图所示。
电解过程中,阴极的电极反应式为 　　　　　　　　　　　。

展开更多......

收起↑