第9題以速率 平衡為中心的原理綜合題復(fù)習(xí)建議 4課時 題型突破2課時習(xí)題2課時 1 2018 課標(biāo)全國 28 采用N2O5為硝化劑是一種新型的綠色硝化技術(shù) 在含能材料 醫(yī)藥等工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用 回答下列問題 1 1840年Devil用干燥的氯氣通過干燥的硝酸銀 得到N2O5 該反應(yīng)的氧化產(chǎn)物是一種氣體 其分子式為 2 F Daniels等曾利用測壓法在剛性反應(yīng)器中研究了25 時N2O5 g 分解反應(yīng) 答案 1 O2 2 53 1 30 06 0 10 2 大于溫度升高 體積不變 總壓強增大 NO2二聚為放熱反應(yīng) 溫度提高 平衡左移 體系物質(zhì)的量增加 總壓強增大 13 4 3 AC 2 2018 課標(biāo)全國 27 CH4 CO2催化重整不僅可以得到合成氣 CO和H2 還對溫室氣體的減排具有重要意義 回答下列問題 某溫度下 在體積為2L的容器中加入2molCH4 1molCO2以及催化劑進行重整反應(yīng) 達到平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率是50 其平衡常數(shù)為 mol2 L 2 2 反應(yīng)中催化劑活性會因積碳反應(yīng)而降低 同時存在的消碳反應(yīng)則使積碳量減少 相關(guān)數(shù)據(jù)如下表 由上表判斷 催化劑X Y 填 優(yōu)于 或 劣于 理由是 在反應(yīng)進料氣組成 壓強及反應(yīng)時間相同的情況下 某催化劑表面的積碳量隨溫度的變化關(guān)系如圖1所示 升高溫度時 下列關(guān)于積碳反應(yīng) 消碳反應(yīng)的平衡常數(shù) K 和速率 v 的敘述正確的是 填標(biāo)號 A K積 K消均增加B v積減小 v消增加C K積減小 K消增加D v消增加的倍數(shù)比v積增加的倍數(shù)大 在一定溫度下 測得某催化劑上沉積碳的生成速率方程為v k p CH4 p CO2 0 5 k為速率常數(shù) 在p CH4 一定時 不同p CO2 下積碳量隨時間的變化趨勢如圖2所示 則pa CO2 pb CO2 pc CO2 從大到小的順序為 3 2018 課標(biāo)全國 28 三氯氫硅 SiHCl3 是制備硅烷 多晶硅的重要原料 回答下列問題 1 SiHCl3在常溫常壓下為易揮發(fā)的無色透明液體 遇潮氣時發(fā)煙生成 HSiO 2O等 寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式 2 SiHCl3在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng) 2SiHCl3 g SiH2Cl2 g SiCl4 g H 48kJ mol 13SiH2Cl2 g SiH4 g 2SiHCl3 g H 30kJ mol 1則反應(yīng)4SiHCl3 g SiH4 g 3SiCl4 g 的 H為 kJ mol 1 3 對于反應(yīng)2SiHCl3 g SiH2Cl2 g SiCl4 g 采用大孔弱堿性陰離子交換樹脂催化劑 在323K和343K時SiHCl3的轉(zhuǎn)化率隨時間變化的結(jié)果如圖所示 化學(xué) 答案 1 2SiHCl3 3H2O HSiO 2O 6HCl 2 114 3 220 02 及時移去產(chǎn)物改良催化劑 提高反應(yīng)物壓強 濃度 大于1 3 4 2017 課標(biāo)全國 28 近期發(fā)現(xiàn) H2S是繼NO CO之后第三個生命體系氣體信號分子 它具有參與調(diào)解神經(jīng)信號傳遞 舒張血管減輕高血壓的功能 回答下列問題 1 下列事實中 不能比較氫硫酸與亞硫酸的酸性強弱的是 填標(biāo)號 A 氫硫酸不能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng) 而亞硫酸可以B 氫硫酸的導(dǎo)電能力低于相同濃度的亞硫酸C 0 10mol L 1的氫硫酸和亞硫酸的pH分別為4 5和2 1D 氫硫酸的還原性強于亞硫酸 2 下圖是通過熱化學(xué)循環(huán)在較低溫度下由水或硫化氫分解制備氫氣的反應(yīng)系統(tǒng)原理 通過計算 可知系統(tǒng) 和系統(tǒng) 制氫的熱化學(xué)方程式分別為 制得等量H2所需能量較少的是 命題調(diào)研 2014 2018五年大數(shù)據(jù) 化學(xué)反應(yīng)原理綜合題 是高考的固定題型 通常以速率 平衡知識為中心 還常涉及到化學(xué)反應(yīng)與能量變化及電解質(zhì)溶液等內(nèi)容 對于化學(xué)反應(yīng)與能量變化的考查 一方面涉及到氧化還原反應(yīng)分析及電化學(xué)電極書寫 但最為常見的題型還是蓋斯定律的應(yīng)用 根據(jù)已知熱化學(xué)方程式書寫待求熱化學(xué)方程式或直接計算其反應(yīng)熱 難度不大 是高考熱點 對于化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡的考查主要有以下方面 化學(xué)反應(yīng)速率的定量計算 外界條件對速率 平衡的影響 新情境下平衡狀態(tài)的判定 平衡常數(shù)的表達式及平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的計算 以及其速率平衡圖像 數(shù)據(jù)表格分析等 預(yù)計在2019年的高考中 化學(xué)反應(yīng)原理的綜合仍會以創(chuàng)新考查為主 特別是在情境 取材上創(chuàng)新 在圖像上創(chuàng)新 同時聯(lián)系生產(chǎn)生活實際考查學(xué)生選擇溫度 壓強 酸堿性環(huán)境等適宜的反應(yīng)條件 體現(xiàn)學(xué)生知識運用能力 另外化學(xué)平衡常數(shù)的多種表達形式 通過圖像信息獲取解題數(shù)據(jù) 完成平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的計算 也是高考考查的重點內(nèi)容之一 應(yīng)給予關(guān)注 1 計算反應(yīng)熱 解題模板 示例1 甲醇既是重要的化工原料 又可作為燃料 利用合成氣 主要成分為CO CO2和H2 在催化劑作用下合成甲醇 發(fā)生的主要反應(yīng)如下 由此計算 H1 kJ mol 1 已知 H2 58kJ mol 1 則 H3 kJ mol 1 模型應(yīng)用 答案 99 41 示例2 工業(yè)生產(chǎn)中可用苯乙烷生產(chǎn)苯乙烯 答案 158 8kJ mol 1 將已知的兩個熱化學(xué)方程式依次編號為 根據(jù)蓋斯定律 由 可得 2 利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式 解題模板 示例3 2017 江蘇化學(xué) 26 1 TiO2與Cl2難以直接反應(yīng) 加碳生成CO和CO2可使反應(yīng)得以進行 已知 TiO2 s 2Cl2 g TiCl4 g O2 g H1 175 4kJ mol 12C s O2 g 2CO g H2 220 9kJ mol 1沸騰爐中加碳氯化生成TiCl4 g 和CO g 的熱化學(xué)方程式 答案TiO2 s 2Cl2 g 2C s TiCl4 g 2CO g H 45 5kJ mol 說明 對于平衡狀態(tài)的判斷 不斷出現(xiàn)新的判斷形式 如絕熱過程中的熱量變化 化學(xué)平衡常數(shù) 有關(guān)圖像等 判斷時緊緊抓住反應(yīng)過程中對應(yīng)物理量是否變化 如果在反應(yīng)過程中在變 達到平衡時不變 則能說明 示例4 汽車尾氣凈化的主要原理為2NO g 2CO g 2CO2 g N2 g H 0 若該反應(yīng)在絕熱 恒容的密閉體系中進行 下列示意圖正確且能說明反應(yīng)在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是 填編號 答案 2 2018 課標(biāo)全國 7 化學(xué)與生活密切相關(guān) 下列說法錯誤的是 判斷 2c1 c32p2 p3 1 3 1 填 答案 1 根據(jù)圖像選擇合適條件 圖像分析 控制變量 作垂直于橫軸的一條直線交三條曲線于三點 轉(zhuǎn)化率越高越好 所以選擇A 選擇最佳氨碳比 可看最上面曲線的走勢 整體增加 曲線先陡后平 略上升 依然選擇拐點 當(dāng)氨碳比大于4 0時 增大氨氣的量CO2轉(zhuǎn)化率增加不大 但生產(chǎn)成本提高了 氨碳比太小 CO2轉(zhuǎn)化率低 答案A氨碳比等于4 CO2轉(zhuǎn)化率較高當(dāng)氨碳比大于4 0時 增大NH3的量CO2的轉(zhuǎn)化率增加不大 但生產(chǎn)成本提高了 氨碳比小于4 0時 CO2的轉(zhuǎn)化率低 2 根據(jù)圖像解釋產(chǎn)生某種現(xiàn)象的原因 示例7 以二氧化鈦表面覆蓋Cu2Al2O4為催化劑 可以將CO2和CH4直接轉(zhuǎn)化成乙酸 在不同溫度下催化劑的催化效率與乙酸的生成速率如下圖所示 250 300 時 溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是 圖像分析 兩根曲線注意看清每個曲線對應(yīng)的條件 分析兩個量之間內(nèi)在的聯(lián)系 這里涉及影響反應(yīng)速率的兩個因素 催化劑和溫度 弄清影響因素即可 所以 250 300 時 溫度升高而乙酸的生成速率降低的原因是溫度超過250 時 催化劑的催化效率降低 答案溫度超過250 時 催化劑的催化效率降低 3 根據(jù)圖像推斷 H變化 示例8 為了減少空氣中的CO2 目前捕碳技術(shù)在降低溫室氣體排放中具有重要的作用 捕碳劑常用 NH4 2CO3 反應(yīng)為 NH4 2CO3 aq H2O l CO2 g 2NH4HCO3 aq H 為研究溫度對 NH4 2CO3捕獲CO2效率的影響 在某溫度T1下 將一定量的 NH4 2CO3溶液置于密閉容器中 并充入一定量的CO2氣體 用氮氣作為稀釋劑 在t時刻 測得容器中CO2氣體的濃度 然后分別在溫度為T2 T3 T4 T5下 保持其他初始實驗條件不變 重復(fù)上述實驗 經(jīng)過相同時間測得CO2氣體濃度 其關(guān)系如圖 則 H 填 或 0 圖像分析 根據(jù)可逆反應(yīng)的特征 準(zhǔn)確確定平衡點 溫度越高反應(yīng)速率越快 達到平衡所需的時間越短 在相等時間內(nèi) CO2濃度最低的點應(yīng)該是平衡點 T3往后 溫度升高 CO2濃度增大 平衡逆向移動 逆反應(yīng)吸熱 正反應(yīng)放熱 答案 1 化學(xué)平衡常數(shù)表達式 2 悟透化學(xué)平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率計算題解題模式 示例9 順 1 2 二甲基環(huán)丙烷和反 1 2 二甲基環(huán)丙烷可發(fā)生如下轉(zhuǎn)化 該反應(yīng)的速率方程可表示為 v 正 k 正 c 順 和v 逆 k 逆 c 反 k 正 和k 逆 在一定溫度時為常數(shù) 分別稱作正 逆反應(yīng)速率常數(shù) 回答下列問題 1 已知 t1溫度下 k 正 0 006s 1 k 逆 0 002s 1 該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)值K1 該反應(yīng)的活化能Ea 正 小于Ea 逆 則 H 0 填 小于 等于 或 大于 答案3小于 1 題型特點 此類試題以元素及化合物 化學(xué)平衡知識為主題 借助圖像 圖表的手段考查相關(guān)聯(lián)的知識 主要考查點 1 反應(yīng)現(xiàn)象的描述 2 氧化還原反應(yīng) 原電池與電解池 陌生離子方程式的書寫 3 化學(xué)鍵與反應(yīng)的熱效應(yīng)計算 信息條件下速率計算 平衡常數(shù)的計算 Ksp的計算 4 平衡的影響因素 平衡移動與圖像及相關(guān)原因的分析 2 解題思路 四步突破物質(zhì)性質(zhì)與化學(xué)平衡綜合題 典例演示1 2017 課標(biāo)全國 27 丁烯是一種重要的化工原料 可由丁烷催化脫氫制備 回答下列問題 2 丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器 氫氣的作用是活化催化劑 出口氣中含有丁烯 丁烷 氫氣等 圖 b 為丁烯產(chǎn)率與進料氣中n 氫氣 n 丁烷 的關(guān)系 圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢 其降低的原因是 3 圖 c 為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線 副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物 丁烯產(chǎn)率在590 之前隨溫度升高而增大的原因可能是 590 之后 丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是 解析 1 根據(jù)蓋斯定律 用 式 式可得 式 因此 H1 H2 H3 119kJ mol 242kJ mol 123kJ mol 由a圖可以看出 溫度相同時 由0 1MPa變化到xMPa 丁烷的轉(zhuǎn)化率增大 即平衡正向移動 所以x的壓強更小 x 0 1 由于反應(yīng) 為吸熱反應(yīng) 所以溫度升高時 平衡正向移動 丁烯的平衡產(chǎn)率增大 因此A正確 B錯誤 反應(yīng) 正向進行時體積增大 加壓時平衡逆向移動 丁烯的平衡產(chǎn)率減小 因此C錯誤 D正確 2 反應(yīng)初期 H2可以活化催化劑 進料氣中n 氫氣 n 丁烷 較小 丁烷濃度大 反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行的程度大 丁烯轉(zhuǎn)化率升高 然后進料氣中n 氫氣 n 丁烷 增大 原料中過量的H2會使反應(yīng) 平衡逆向移動 所以丁烯轉(zhuǎn)化率下降 3 590 之前 溫度升高時反應(yīng)速率加快 生成的丁烯會更多 同時由于反應(yīng) 是吸熱反應(yīng) 升高溫度平衡正向移動 平衡體系中會含有更多的丁烯 而溫度超過590 時 由于丁烷高溫會裂解生成短鏈烴類 所以參加反應(yīng) 的丁烷也就相應(yīng)減少 答案 1 123小于AD 2 原料中過量H2會使反應(yīng) 平衡逆向移動 所以丁烯轉(zhuǎn)化率下降 3 590 前升高溫度 反應(yīng) 平衡正向移動升高溫度時 反應(yīng)速率加快 單位時間產(chǎn)生丁烯更多高于590 時則有更多的C4H10裂解導(dǎo)致產(chǎn)率降低 題型訓(xùn)練1 2018 天津理綜 10 CO2是一種廉價的碳資源 其綜合利用具有重要意義 回答下列問題 已知上述反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下 則該反應(yīng)的 H 分別在VL恒溫密閉容器A 恒容 B 恒壓 容積可變 中 加入CH4和CO2各1mol的混合氣體 兩容器中反應(yīng)達平衡后放出或吸收的熱量較多的是 填 A 或 B 按一定體積比加入CH4和CO2 在恒壓下發(fā)生反應(yīng) 溫度對CO和H2產(chǎn)率的影響如圖1所示 此反應(yīng)優(yōu)選溫度為900 的原因是 1 硝酸廠向大氣中排放NO2造成的環(huán)境問題是 2 為了減少SO2的排放 將含SO2的煙氣通過洗滌劑X 充分吸收后再向吸收后的溶液中加入稀硫酸 既可以回收SO2 同時又可得到化肥 上述洗滌劑X可以是 填序號 a Ca OH 2b K2CO3c Na2SO3d NH3 H2O 5 在固定體積的密閉容器中 使用某種催化劑 改變原料氣配比進行多組實驗 各次實驗的溫度可能相同 也可能不同 測定NO2的平衡轉(zhuǎn)化率 部分實驗結(jié)果如圖所示 如果要將圖中C點的平衡狀態(tài)改變?yōu)锽點的平衡狀態(tài) 應(yīng)采取的措施是 若A點對應(yīng)實驗中 SO2 g 的起始濃度為c0mol L 1 經(jīng)過tmin達到平衡狀態(tài) 該時段化學(xué)反應(yīng)速率v NO2 mol L 1 min 1 圖中C D兩點對應(yīng)的實驗溫度分別為TC和TD 通過計算判斷TC TD 填 或 典例演示2 氮及其化合物對生產(chǎn) 生活有重要的意義 1 合成氨的原理如圖1所示 該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為 實驗測得的不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)如表所示 題型訓(xùn)練3 氫能是理想的清潔能源 資源豐富 以太陽能為熱源分解Fe3O4 經(jīng)由熱化學(xué)鐵氧化合物循環(huán)分解水制H2的過程如圖1 在壓強p1下 Fe3O4的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線如圖2所示 若將壓強由p1增大到p2 在圖2中畫出p2下的 Fe3O4 T曲線示意圖 2 已知H2的燃燒熱是285 8kJ mol 1 則液態(tài)水通過過程 轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式為 3 其他條件不變時 過程 在不同溫度下 H2O的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化 H2O t 曲線如圖3所示 溫度T1 T2 T3由大到小的關(guān)系是 判斷依據(jù)是 4 科研人員研制出透氧膜 OTM 它允許電子和O2 同時透過 可實現(xiàn)水連續(xù)分解制H2 工作時CO H2O分別在透氧膜的兩側(cè)反應(yīng) 工作原理如圖所示 CO在 填 a 或 b 側(cè)反應(yīng) 另一側(cè)的電極反應(yīng)式為 答案 1 提高Fe3O4的轉(zhuǎn)化率 a 如圖所示 2 3FeO s H2O l H2 g Fe3O4 s H 129 2kJ mol 1 3 T1 T2 T3其他條件相同時 因為該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) 升高溫度平衡右移 所以T1 T2 T3 4 bH2O 2e H2 O2