2022年高考化學大串講 專題18 化學反應原理教案

2022年高考化學大串講 專題18 化學反應原理教案一、化學反應原理試題主要解決四個方面的問題：1、熟練掌握反應熱、燃燒熱、中和熱的概念，熱化學方程式表示的意義，能用鍵能、蓋斯定律進行化學反應熱的計算，對于較復雜的熱化學方程式，能根據(jù)題目中的隱含條件構造出新的熱化學方程式。2、化學平衡主要考查化學反應速率的計算、化學反應速率大小比較，有時可借助速率圖像解答。化學平衡必考的是化學平衡常數(shù)，化學平衡常數(shù)只與溫度有關，計算時必須用平衡時各物質(zhì)的濃度計算，某一時刻化學反應進行方向的判斷要通過濃度熵比較。3、化學理論綜合題中最容易失分的是速率與平衡的陌生圖象，在非選擇題中的陌生圖象打破了傳統(tǒng)的速率平衡圖象模式，反應體系不再局限于氣相反應，引入了更多的液相反應，縱坐標和橫坐標不再局限于時間、溫度、壓強、速率、轉化率等物理量，而是引入了更多的變量，如兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比、兩種物質(zhì)的物質(zhì)的量之比的負對數(shù)等，使得圖象更新穎、信息容量更大、題目難度更大。4、原電池和電解池（1）原電池中負極發(fā)生氧化反應，常出現(xiàn)電極材料溶解、質(zhì)量減輕等現(xiàn)象；正極發(fā)生還原反應，常出現(xiàn)質(zhì)量不變或增重、有氣體產(chǎn)生等現(xiàn)象。（2）電解池中與電源負極連接的陰極材料不反應，與電源正極連接的陽極(除惰性電極外)材料發(fā)生氧化反應，可能出現(xiàn)電極溶解、質(zhì)量減輕等現(xiàn)象。（3）Fe在原電池與電解池反應中發(fā)生氧化反應時失去2個電子生成Fe2。（4）可充電電池的放電反應是原電池反應，充電反應是電解池反應。放電過程中原電池的負極發(fā)生氧化反應，充電過程中電解池的陰極發(fā)生還原反應。二、考點突破1、反應熱問題（1）從宏觀角度分析：HH1(生成物的總能量)H2(反應物的總能量)（2）從微觀角度分析：HE1(反應物的鍵能總和)E2(生成物的鍵能總和)（3）從活化能角度分析：HE1(正反應活化能)E2(逆反應活化能)（4）根據(jù)蓋斯定律計算：計算步驟：計算方法：例1 NH3可用于生產(chǎn)硝酸和尿素。（1）生產(chǎn)硝酸： NH3催化氧化是工業(yè)制硝酸的第一步反應，其化學方程式是_。 除此之外，還可能發(fā)生以下副反應：4NH3 (g)+ 4O2 (g) = 2N2O (g) +6H2O (g) H=1105 kJ/mol4NH3 (g) + 3O2 (g) = 2N2 (g) +6H2 O(g) H=1269 kJ/mol兩個副反應在理論上趨勢均很大，但實際生產(chǎn)中影響并不大，原因是_。（2）生產(chǎn)尿素： 尿素的合成分兩步進行：a2NH3 (g)CO2(g) NH2COONH4(l) H=117 kJ/mol bNH2COONH4(l) CO(NH2)2(l)+H2O(l) H=15 kJ/mol 寫出總反應的熱化學方程式：_。 右圖為n(NH3):n(CO2) = 4 : 1時，溫度對CO2的轉化率的影響。解釋溫度升高CO2的平衡轉化率增大的原因：_。 測定尿素樣品含氮量的方法如下：取a g尿素樣品，將所含氮完全轉化為NH3，所得NH3用過量的v1 mL c1 mol·L-1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 mol·L-1 NaOH溶液恰好中和，則尿素樣品中氮元素的質(zhì)量分數(shù)是_?！敬鸢浮?4NH3+ 5O2 4NO +6H2O 使用催化劑提高氨的催化反應的選擇性 2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) H= 102 kJ/mol 升高溫度，反應b正向移動 14（2c1v1c2v2）×103/a例2 NOx會造成大氣污染，在工業(yè)上采用多種方法進行處理。I.氧化法：煙氣中的NO經(jīng)O3預處理后轉化為NO2，再用CaSO3懸濁液吸收NO2。已知：常溫下，CaSO4的沉淀溶解平衡常數(shù)數(shù)值為9.1×10-6，CaSO3的沉淀溶解平衡常數(shù)數(shù)值為3.1×10-7。（1）NO與O3反應過程的能量變化如下：NO被O3氧化的總反應是化合反應，該反應的熱化學方程式為 _。（2）將CaSO3懸濁液靜置，取上層清液，測得pH約為8，用化學用語解釋其原因為_。（3）用CaSO3懸濁液吸收NO2，將其轉化為HNO2，該反應的化學方程式為_。（4）在實際吸收NO2的過程中，通過向CaSO3懸濁液中加入Na2SO4固體，提高NO2的吸收速率，從溶解平衡的角度解釋其原因：_。II. 選擇性非催化還原法：該反應不使用催化劑，但必須在高溫有氧下利用NH3做還原劑與 NOx 進行選擇性反應：4NH3 + 4NO + O2 3N2 + 6H2O，不同溫度（T）下，反應時間（t）與NO濃度的關系如右圖所示。（5）判斷該反應為_（填“吸熱”或“放熱”）反應，說明理由：_ ?！敬鸢浮?3NO(g) + O3(g) 3NO2(g) H= -317.3 kJmol1 SO32- + H2O HSO3- + OH- CaSO3 + 2NO2 + H2O 2HNO2 + CaSO4 CaSO3濁液中存在：CaSO3(s) Ca2+(aq) + SO32-(aq)，加入Na2SO4固體，由于CaSO4的Ksp較小，SO42-與Ca2+結合生成CaSO4沉淀，c(Ca2+)減小，平衡正向移動，導致c(SO32-)增大，從而使NO2的吸收速率加快 放熱 由圖像中T1下反應先達平衡可推斷T1>T2，由T1（高溫）時NO的平衡濃度高可推斷正反應是放熱反應【解析】I. (1). 由左圖可知，NO和O3反應生成NO2和O2的熱化學方程式為：NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g) H=200.9kJ/mol ，由右圖可知，NO和O2反應生成NO2的熱化學方程式為：NO(g) 2、化學平衡問題（1）外界條件對化學平衡移動的影響規(guī)律溫度的影響升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動濃度的影響增大反應物濃度或減小生成物濃度，化學平衡向正反應方向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度，化學平衡向逆反應方向移動壓強的影響增大壓強會使平衡向氣體體積減小的方向移動；減小壓強會使平衡向氣體體積增大的方向移動（2）化學平衡計算中兩組常用公式：在可逆反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)中化學平衡常數(shù)(K)與濃度商(Q)，K(式中的濃度是指平衡狀態(tài)的濃度，固體物質(zhì)、純液體、水溶液中進行的反應，H2O不列入平衡常數(shù)的計算表達式中；氣體反應、有機反應，H2O的濃度要列入平衡常數(shù)的計算表達式中)，Q(式中的濃度是任意時刻的濃度)。轉化率。3、陌生平衡圖象的問題（1）投料比溫度圖像仔細分析所給圖像縱橫坐標表示的含義，圖中曲線表示的物質(zhì)量、變化趨勢，充分挖掘圖像信息中的隱含條件，如圖示中的最高點、最低點、交匯點、突變點都是提供解題信息的關鍵點。（2）氣體的物質(zhì)的量之比的對數(shù)溫度圖像此類試題圖像給出很多信息，要求我們要有很強的讀圖能力，如能根據(jù)等溫線分析圖像，并找到解題所需要的關鍵信息，一定要清楚氣體的物質(zhì)的量之比的含義。（3）脫除率溫度圖像利用化學反應可以除去有害物質(zhì)，如何提高除去效果，這是化學平衡中需要解決的問題，此類圖像曲線較復雜，變化趨勢隨溫度不同有時升高有時降低，解題時更要細心。例3NO2 與SO2能發(fā)生反應：NO2+SO2SO3+NO，某研究小組對此進行相關實驗探究。（1）已知：2NO(g)+O2(g)2NO2(g) H=-113.0kJmol-1 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H=-196.6kJmol-1則NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) H=_。（2）實驗中，尾氣可以用堿溶液吸收。NaOH 溶液吸收NO2時，發(fā)生的反應為：2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O，反應中的還原劑是_；用NaOH 溶液吸收少量SO2的離子方程式為_。（3）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n0(NO2)n0(SO2)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的平衡轉化率a(NO2)。部分實驗結果如圖所示：當容器內(nèi)_（填標號）不再隨時間的變化而改變時，可以判斷反應達到了化學平衡狀態(tài)。a.氣體的壓強 b.氣體的平均摩爾質(zhì)量c.氣體的密度 d.NO2的體積分數(shù)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),應采取的措施是_。若A 點對應實驗中，SO2(g)的起始濃度為c0 molL-1，經(jīng)過t min達到平衡狀態(tài)，該時段化學反應速率v(NO2)=_mol·L-1·min-1。圖中C、D 兩點對應的實驗溫度分別為Tc和Td，通過計算判斷：Tc_Td（填 “>”、“=”或“<”）?！敬鸢浮?-41.8kJ·mo1-1 NO2 SO2+2OH-=SO32-+H2O d 降低溫度 c0/5t =例4 TiO2和TiCl4均為重要的工業(yè)原料。已知：.TiCl4(g)+O2(g)TiO2(s)+2Cl2(g) H1=-175.4kJ·mol-1.2C(s)+O2(g)2CO(g) H2= -220.9kJ·mol-1 請回答下列問題：（1）TiCl4(g)與CO(g)反應生成TiO2(s)、C(s)和氯氣的熱化學方程式為_。升高溫度，對該反應的影響為_。（2）若反應的逆反應活化能表示為EkJ·mol-1，則E_220.9(填“>”“<”或“=”)。（3）t時，向10 L恒容密閉容器中充入1molTiCl4和2 molO2，發(fā)生反應。5min達到平衡時測得TiO2的物質(zhì)的量為0.2 mol。05 min 內(nèi)，用Cl2表示的反應速率v(Cl2)=_。TiCl4的平衡轉化率a=_。下列措施，既能加快逆反應速率又能增大TiCl4的平衡轉化率的是_（填選項字母）。A縮小容器容積 B加入催化劑 C分離出部分TiO2 D增大O2濃度t時，向10 L恒容密閉容器中充入3 mol TiCl4和一定量O2的混合氣體，發(fā)生反應，兩種氣體的平衡轉化率(a)與起始的物質(zhì)的量之比()的關系如圖所示：能表示TiCl4平衡轉化率的曲線為_(填“L1”或“L2”)；M點的坐標為_。【答案】 TiCl4(g)+2CO(g)=TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) H=+45.5kJ·mol-1 反應速率加快，平衡正向移動，反應物的轉化率增大 0.008 mol·L-1·min-1 20% D L2 (1， ) 4、原電池與電解池問題（1）原電池考查電解質(zhì)溶液中電極反應式的書寫由反應和生成物的化合價判斷正負極。元素化合價升高的物質(zhì)被氧化，作原電池的負極；元素化合價降低的物質(zhì)被還原，作原電池的正極?；蟽r變化的數(shù)值就是原子得失電子數(shù)目。同時要注意溶液的酸堿性，即酸性溶液中不能出現(xiàn)OH-，堿性溶液中不能出現(xiàn)H+。熔融鹽（或氧化物）電池中電極反應式的書寫熔融鹽（或氧化物）電池中是以熔融態(tài)的鹽（或氧化物）為電解質(zhì)，通過熔融的鹽（或氧化物）電離的離子導電，也就是說熔融鹽（或氧化物）電池中沒有水溶液，寫電極反應式時，反應物中要避免出現(xiàn)H+或OH-。從題圖中信息突破電極反應式的書寫對于題目中給出示意圖的，要根據(jù)題目中的敘述結合示意圖，特別是圖中箭頭指示的方向，什么微粒進去，在電極上轉化成什么微粒離開，從微粒中元素化合價，判斷電極上發(fā)生的是氧化反應還是還原反應，進而判斷電極反應式。如果示意圖中標出了使用的是質(zhì)子交換膜，則說明該原電池是酸式電池，那么電極反應式中就不能出現(xiàn)OH-。（2）電解原理考查電解原理的考查主要是電解原理的應用，明確陽極發(fā)生氧化反應、陰極發(fā)生還原反應，從電池中離子的移動方向也可判斷電解池的陰陽極。電解原理在消除環(huán)境污染領域有廣泛的應用，通過電解的方法，可以把有毒物質(zhì)轉化為無毒物質(zhì)或轉化為人們可以利用的物質(zhì)。如何處理廢水再利用是當今社會普遍關心的問題，通過電解法也可以消除污水中的有毒物質(zhì)，同時還可以轉化為人們可利用的物質(zhì)。解題中一定要看清示意圖中有關離子的進出方向。例5合成氣(CO+H2) 廣泛用于合成有機物，工業(yè)上常采用天然氣與水蒸氣反應等方法來制取合成氣，(1)已知標況下，5.6LCH4與水蒸氣完全反應時吸收51.5kJ的熱量，請寫出該反應的熱化學方程式_；(2)在150時2L 的密閉容器中，將2molCH4和2mol H2O(g)混合，經(jīng)過15min達到平衡，此時CH4的轉化率為60%?；卮鹣铝袉栴}：從反應開始至平衡，用氫氣的變化量來表示該反應速率v(H2)=_。在該溫度下，計算該反應的平衡常數(shù)K=_。下列選項中能表示該反應已達到平衡狀態(tài)的是_。AV(H2)逆=3v (CO)正 B密閉容器中混合氣體的密度不變C密閉容器中總壓強不變 DC(CH4)=C(CO)(3)合成氣中的氫氣也用于合成氨氣：N2+3H22NH3。保持溫度和體積不變，在甲、乙、丙三個容器中建立平衡的相關信息如下表。則下列說法正確的是_；容器體積起始物質(zhì)平衡時NH3的物質(zhì)的量平衡時N2 的體積分數(shù)反應開始時的速率平衡時容器內(nèi)壓強甲1L1molN2+3molH21.6mol甲v甲P甲乙1L2molN2+6molH2n1 mol乙v乙P乙丙2L2molN2+6molH2n2 mol丙v丙P丙An1=n2=3.2 B甲=丙>乙 Cv乙 >v丙>v甲 DP乙>P甲=P丙(4)合成氣可以制取甲醚，綠色電源“二甲醚-氧氣燃料電池”工作原理如下圖所示 電極Y 上發(fā)生的反應式為_ ；電池在放電過程中，電極X周圍溶液的pH_(填“增大、減小、不變”)?！敬鸢浮?CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H= +206kJ/mol 0.12mol·L-1·min-1 21.87 AC BD O2+4e-+4H+=2H2O 減小例6近年科學家提出“綠色自由”構想。把含有大量CO2的空氣吹入K2CO3溶液中，再把CO2從溶液中提取出來，并使之與H2反應生成可再生能源甲醇。其工藝流程如下圖所示：回答下列問題：(1)進入分解池中主要物質(zhì)是_；在合成塔中，若有4.4kgCO2與足量H2反應，生成氣態(tài)的H2O和CH3OH，可放出5370kJ的熱量，寫出該反應的熱化學方程式：_。(2)該工藝在哪些方面體現(xiàn)了“綠色自由”構想中的“綠色”：_；_。(3)一定條件下，往2L恒容密閉容器中充入1.0molCO2和3.0 mol H2，在不同催化劑作用下，相同時間內(nèi)CO2的轉化率隨溫度變化如下圖所示：催化劑效果最佳的是_（填“催化劑I”“催化劑”，“催化劑”）。b點v（正）_v（逆）（填“>”，“<”，“=”）。此反應在a點時已達平衡狀態(tài)，a點的轉化率比c點高的原因是_。c點時該反應的平衡常數(shù)K=_。(4)科學家還研究了其它轉化溫室氣體的方法，利用下圖所示裝置可以將CO2轉化為氣體燃料CO。該裝置工作時的總反應方程式為_。(5)己知25時H2CO3的電離平衡常數(shù)為：Kal=4.4×10-7、Ka2=4.7×l0-ll，則反應：HCO3- +H2OH2CO3+ OH-的平衡常數(shù)K=_?！敬鸢浮?KHCO3（或碳酸氫鉀） CO2(g)+3H2(g)H2O(g)+CH3OH(g) H=-53.7kJ/mol 減少大氣中CO2；產(chǎn)生清潔能源甲醇； K2CO3可循環(huán)使用；能量可以循環(huán)利用，低碳經(jīng)濟等 催化劑I > 該反應為放熱反應，溫度開高，平衡逆向移動 2.1 2CO22CO+O2 2.3×10-8