2019年高考化學(xué)大串講 專題18 化學(xué)反應(yīng)原理教案.doc

專題18 化學(xué)反應(yīng)原理一、化學(xué)反應(yīng)原理試題主要解決四個(gè)方面的問題：1、熟練掌握反應(yīng)熱、燃燒熱、中和熱的概念，熱化學(xué)方程式表示的意義，能用鍵能、蓋斯定律進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)熱的計(jì)算，對于較復(fù)雜的熱化學(xué)方程式，能根據(jù)題目中的隱含條件構(gòu)造出新的熱化學(xué)方程式。2、化學(xué)平衡主要考查化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算、化學(xué)反應(yīng)速率大小比較，有時(shí)可借助速率圖像解答。化學(xué)平衡必考的是化學(xué)平衡常數(shù)，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，計(jì)算時(shí)必須用平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度計(jì)算，某一時(shí)刻化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的判斷要通過濃度熵比較。3、化學(xué)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(yīng)體系不再局限于氣相反應(yīng)，引入了更多的液相反應(yīng)，縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)不再局限于時(shí)間、溫度、壓強(qiáng)、速率、轉(zhuǎn)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(fù)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(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，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(yīng)，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(fù)極連接的陰極材料不反應(yīng)，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(yīng)，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(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)失去2個(gè)電子生成Fe2。（4）可充電電池的放電反應(yīng)是原電池反應(yīng)，充電反應(yīng)是電解池反應(yīng)。放電過程中原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電過程中電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)。二、考點(diǎn)突破1、反應(yīng)熱問題（1）從宏觀角度分析：HH1(生成物的總能量)H2(反應(yīng)物的總能量)（2）從微觀角度分析：HE1(反應(yīng)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(yīng)活化能)E2(逆反應(yīng)活化能)（4）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算：計(jì)算步驟：計(jì)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(yīng)，其化學(xué)方程式是_。 除此之外，還可能發(fā)生以下副反應(yīng)：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(gè)副反應(yīng)在理論上趨勢均很大，但實(shí)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(jìn)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(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。 右圖為n(NH3):n(CO2) = 4 : 1時(shí)，溫度對CO2的轉(zhuǎn)化率的影響。解釋溫度升高CO2的平衡轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為NH3，所得NH3用過量的v1 mL c1 molL-1 H2SO4溶液吸收完全，剩余H2SO4用v2 mL c2 molL-1 NaOH溶液恰好中和，則尿素樣品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_。【答案】 4NH3+ 5O2 4NO +6H2O 使用催化劑提高氨的催化反應(yīng)的選擇性 2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(l) + H2O(l) H= 102 kJ/mol 升高溫度，反應(yīng)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(jìn)行處理。I.氧化法：煙氣中的NO經(jīng)O3預(yù)處理后轉(zhuǎn)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9.110-6，CaSO3的沉淀溶解平衡常數(shù)數(shù)值為3.110-7。（1）NO與O3反應(yīng)過程的能量變化如下：NO被O3氧化的總反應(yīng)是化合反應(yīng)，該反應(yīng)的熱化學(xué)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(xué)用語解釋其原因?yàn)開。（3）用CaSO3懸濁液吸收NO2，將其轉(zhuǎn)化為HNO2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。（4）在實(shí)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(yīng)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(jìn)行選擇性反應(yīng)：4NH3 + 4NO + O2 3N2 + 6H2O，不同溫度（T）下，反應(yīng)時(shí)間（t）與NO濃度的關(guān)系如右圖所示。（5）判斷該反應(yīng)為_（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)，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(jié)合生成CaSO4沉淀，c(Ca2+)減小，平衡正向移動，導(dǎo)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(yīng)先達(dá)平衡可推斷T1>T2，由T1（高溫）時(shí)NO的平衡濃度高可推斷正反應(yīng)是放熱反應(yīng)【解析】I. (1). 由左圖可知，NO和O3反應(yīng)生成NO2和O2的熱化學(xué)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(yīng)生成NO2的熱化學(xué)方程式為：NO(g) 2、化學(xué)平衡問題（1）外界條件對化學(xué)平衡移動的影響規(guī)律溫度的影響升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動；降低溫度，化學(xué)平衡向放熱反應(yīng)方向移動濃度的影響增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動；減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動壓強(qiáng)的影響增大壓強(qiáng)會使平衡向氣體體積減小的方向移動；減小壓強(qiáng)會使平衡向氣體體積增大的方向移動（2）化學(xué)平衡計(jì)算中兩組常用公式：在可逆反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)中化學(xué)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(jìn)行的反應(yīng)，H2O不列入平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式中；氣體反應(yīng)、有機(jī)反應(yīng)，H2O的濃度要列入平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式中)，Q(式中的濃度是任意時(shí)刻的濃度)。轉(zhuǎn)化率。3、陌生平衡圖象的問題（1）投料比溫度圖像仔細(xì)分析所給圖像縱橫坐標(biāo)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(diǎn)、最低點(diǎn)、交匯點(diǎn)、突變點(diǎn)都是提供解題信息的關(guān)鍵點(diǎn)。（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(qiáng)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(guān)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(xué)反應(yīng)可以除去有害物質(zhì)，如何提高除去效果，這是化學(xué)平衡中需要解決的問題，此類圖像曲線較復(fù)雜，變化趨勢隨溫度不同有時(shí)升高有時(shí)降低，解題時(shí)更要細(xì)心。例3NO2 與SO2能發(fā)生反應(yīng)：NO2+SO2SO3+NO，某研究小組對此進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中，尾氣可以用堿溶液吸收。NaOH 溶液吸收NO2時(shí)，發(fā)生的反應(yīng)為：2NO2+2OH-=NO2-+NO3-+H2O，反應(yīng)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(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)（各次實(shí)驗(yàn)的溫度可能相同，也可能不同），測定NO2的平衡轉(zhuǎn)化率a(NO2)。部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：當(dāng)容器內(nèi)_（填標(biāo)號）不再隨時(shí)間的變化而改變時(shí)，可以判斷反應(yīng)達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。a.氣體的壓強(qiáng) b.氣體的平均摩爾質(zhì)量c.氣體的密度 d.NO2的體積分?jǐn)?shù)如果要將圖中C點(diǎn)的平衡狀態(tài)改變?yōu)锽點(diǎn)的平衡狀態(tài),應(yīng)采取的措施是_。若A 點(diǎn)對應(yīng)實(shí)驗(yàn)中，SO2(g)的起始濃度為c0 molL-1，經(jīng)過t min達(dá)到平衡狀態(tài)，該時(shí)段化學(xué)反應(yīng)速率v(NO2)=_molL-1min-1。圖中C、D 兩點(diǎn)對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)溫度分別為Tc和Td，通過計(jì)算判斷：Tc_Td（填 “>”、“=”或“<”）。【答案】 -41.8kJmo1-1 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=-175.4kJmol-1.2C(s)+O2(g)2CO(g) H2= -220.9kJmol-1 請回答下列問題：（1）TiCl4(g)與CO(g)反應(yīng)生成TiO2(s)、C(s)和氯氣的熱化學(xué)方程式為_。升高溫度，對該反應(yīng)的影響為_。（2）若反應(yīng)的逆反應(yīng)活化能表示為EkJmol-1，則E_220.9(填“>”“<”或“=”)。（3）t時(shí)，向10 L恒容密閉容器中充入1molTiCl4和2 molO2，發(fā)生反應(yīng)。5min達(dá)到平衡時(shí)測得TiO2的物質(zhì)的量為0.2 mol。05 min 內(nèi)，用Cl2表示的反應(yīng)速率v(Cl2)=_。TiCl4的平衡轉(zhuǎn)化率a=_。下列措施，既能加快逆反應(yīng)速率又能增大TiCl4的平衡轉(zhuǎn)化率的是_（填選項(xiàng)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(shí)，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(yīng)，兩種氣體的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與起始的物質(zhì)的量之比()的關(guān)系如圖所示：能表示TiCl4平衡轉(zhuǎn)化率的曲線為_(填“L1”或“L2”)；M點(diǎn)的坐標(biāo)為_?！敬鸢浮?TiCl4(g)+2CO(g)=TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) H=+45.5kJmol-1 反應(yīng)速率加快，平衡正向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大 0.008 molL-1min-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(yīng)式的書寫由反應(yīng)和生成物的化合價(jià)判斷正負(fù)極。元素化合價(jià)升高的物質(zhì)被氧化，作原電池的負(fù)極；元素化合價(jià)降低的物質(zhì)被還原，作原電池的正極?；蟽r(jià)變化的數(shù)值就是原子得失電子數(shù)目。同時(shí)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(yīng)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(dǎo)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(yīng)式時(shí)，反應(yīng)物中要避免出現(xiàn)H+或OH-。從題圖中信息突破電極反應(yīng)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(jié)合示意圖，特別是圖中箭頭指示的方向，什么微粒進(jìn)去，在電極上轉(zhuǎn)化成什么微粒離開，從微粒中元素化合價(jià)，判斷電極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)，進(jìn)而判斷電極反應(yīng)式。如果示意圖中標(biāo)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(yīng)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(yīng)用，明確陽極發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極發(fā)生還原反應(yīng)，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(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，通過電解的方法，可以把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)或轉(zhuǎn)化為人們可以利用的物質(zhì)。如何處理廢水再利用是當(dāng)今社會普遍關(guān)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(shí)還可以轉(zhuǎn)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(guān)離子的進(jìn)出方向。例5合成氣(CO+H2) 廣泛用于合成有機(jī)物，工業(yè)上常采用天然氣與水蒸氣反應(yīng)等方法來制取合成氣，(1)已知標(biāo)況下，5.6LCH4與水蒸氣完全反應(yīng)時(shí)吸收51.5kJ的熱量，請寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_；(2)在150時(shí)2L 的密閉容器中，將2molCH4和2mol H2O(g)混合，經(jīng)過15min達(dá)到平衡，此時(shí)CH4的轉(zhuǎn)化率為60%。回答下列問題：從反應(yīng)開始至平衡，用氫氣的變化量來表示該反應(yīng)速率v(H2)=_。在該溫度下，計(jì)算該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_。下列選項(xiàng)中能表示該反應(yīng)已達(dá)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(qiáng)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(gè)容器中建立平衡的相關(guān)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(shí)NH3的物質(zhì)的量平衡時(shí)N2 的體積分?jǐn)?shù)反應(yīng)開始時(shí)的速率平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)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(yīng)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”)。【答案】 CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) H= +206kJ/mol 0.12molL-1min-1 21.87 AC BD O2+4e-+4H+=2H2O 減小例6近年科學(xué)家提出“綠色自由”構(gòu)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(yīng)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(jìn)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(yīng)，生成氣態(tài)的H2O和CH3OH，可放出5370kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：_。(2)該工藝在哪些方面體現(xiàn)了“綠色自由”構(gòu)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(shí)間內(nèi)CO2的轉(zhuǎn)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(diǎn)v（正）_v（逆）（填“>”，“<”，“=”）。此反應(yīng)在a點(diǎn)時(shí)已達(dá)平衡狀態(tài)，a點(diǎn)的轉(zhuǎn)化率比c點(diǎn)高的原因是_。c點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_。(4)科學(xué)家還研究了其它轉(zhuǎn)化溫室氣體的方法，利用下圖所示裝置可以將CO2轉(zhuǎn)化為氣體燃料CO。該裝置工作時(shí)的總反應(yīng)方程式為_。(5)己知25時(shí)H2CO3的電離平衡常數(shù)為：Kal=4.410-7、Ka2=4.7l0-ll，則反應(yīng)：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(jì)等 催化劑I > 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度開高，平衡逆向移動 2.1 2CO22CO+O2 2.310-8