2023版高三一轮总复习化学鲁科版教案：第7章 大阶段高考总结(四) 化学反应原理

1、PAGE PAGE 15本阶段的化学反应原理的内容较多，难度较大，命题点多。主要包括化学反应与能量、化学反应速率与平衡和水溶液中的离子反应与平衡。主要命题的方向有反应热和盖斯定律的有关计算，化学平衡常数的有关计算与应用，水溶液中的图像分析，新型化学电源的分析。本阶段涉及的试题题型有选择题也有非选择题，试题的难度大，区分度高，复习时要注意方法的总结和领悟。反应热和盖斯定律的有关计算【典例1】(双选)(2021淄博模拟)我国学者研究反应C6H6(g)CH3OH(g)=C7H8(g)H2O(g)在固体酸催化剂HB表面进行的反应历程如图所示，其中吸附在HB表面的物种用*标注。下列说法正确的是()A总反

2、应的H61.4 kJmol1B反应的H小于反应的HC反应历程中能量变化最大的步骤为反应D决速步骤的化学方程式为HBCH3OH*=CH3BH2O*BD根据图示，总反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，为放热反应，H61.4 kJmol1，A项错误；反应的H109.9 kJmol1，反应的H66.4 kJmol125.5 kJmol191.9 kJmol1，反应的H小于反应的H，B项正确；根据图示，反应历程中反应中反应物和生成物能量相差最大，能量变化最大，C项错误；决定反应速率的步骤为活化能最大的反应，即反应，化学方程式为HBCH3OH*=CH3BH2O*，D项正确。【典例2】已知：3CO(g)

3、6H2(g)CH3OCH2CH3(g)2H2O(g)H1a kJmol1CH3OCH2CH3(g)CO(g)CH3COOCH2CH3(g)H2b kJmol1CH3COOCH2CH3(g)2H2(g)2CH3CH2OH(g)H3c kJmol1则2CO(g)4H2(g)CH3CH2OH(g)H2O(g)H_kJmol1 (用含a、b、c的式子表示)。解析根据盖斯定律可知反应eq f(,2)，则Heq f(H1H2H3,2)eq f(abc,2)。答案eq f(abc,2)1催化剂的催化原理能量图分析这两步反应可以看出，由于Ea1Ea2，第1步反应是慢反应，是决定整个反应快慢的步骤，称为“决速步

4、骤”，第1步反应越快，则整体反应速率就越快。因此对总反应来说，第1步反应的活化能Ea1就是在催化条件下总反应的活化能。2盖斯定律的应用(1)实质HH1H2H3H4H5(2)应用盖斯定律进行简单计算的注意事项设计合理的反应过程。当反应方程式乘以或除以某数时，H也应乘以或除以该数。反应方程式进行加减运算时，H也要进行加减运算，且计算过程中要带“”“”。在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化，状态由固液气变化时，会吸热；反之会放热。 当设计的反应逆向进行时，其反应热与正反应的反应热数值相等，符号相反。1(双选)(2021济南模拟)环己烷(C6H12)有椅型、半椅型、船型、扭船型等

5、多种结构，不同结构的势能不同，它们的相对势能如图所示。下列说法错误的是()A上述四种结构中，半椅型结构最稳定BC6H12(椅型，l)=C6H12(船型，l)H28.9 kJmol1C相同条件下，椅型转化成扭船型的速率比逆向转化的快D加热有利于椅型转化成扭船型AC题给四种结构中，椅型结构的能量最低，因此椅型结构最稳定，A项错误；根据图示可得C6H12(椅型，l)=C6H12(船型，l)H28.9 kJmol1，B项正确；根据图示，椅型转化为扭船型的活化能比逆向转化的活化能大，因此椅型转化为扭船型的速率比逆向转化的速率慢，C项错误；椅型转化为扭船型为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，有利于椅型转化

6、为扭船型，D项正确。2利用CO2制取甲醛的反应的热化学方程式为CO2(g)2H2(g)=CH2O(g)H2O(g)H16 kJmol1。已知：2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2相关化学键的键能数据如表所示。化学键O=OHHOH键能/(kJmol1)498436464(1)CH2O(g)O2(g)=CO2(g)H2O(g)H_。(2)下列表示制取甲醛反应的能量变化示意图正确的是_(填字母)。 ab cd解析(1)根据H反应物的总键能生成物的总键能可知，2H2(g)O2(g)=2H2O(g)H2(2436 kJmol1498 kJmol1)(4464 kJmol1)486 kJmol1，由

7、盖斯定律知HH2H1486 kJmol1(6 kJmol1)480 kJmol1。(2)制取甲醛反应是放热反应，反应物总能量大于生成物总能量；物质越稳定，其能量越小，所以液态产物的能量小于气态产物的，则a正确。答案(1)480 kJmol1(2)a化学平衡常数的有关计算【典例3】(2021青岛模拟)用NH3可以消除NO污染：4NH3(g)6NO(g)5N2(g)6H2O(l)Hv逆，故a点的正反应速率c点的逆反应速率。列三段式如下： 4NH3(g)6NO(g)=5N2(g)6H2O(l)起始量/mol 4 6 0变化量/mol 2 3 2.5平衡量/mol 2 3 2.5平衡时各物质的总物质的

8、量是(232.5) mol7.5 mol。故Kpeq f(p5N2,p4NH3p6NO)eq f(f(2.5,7.5)p05,f(2,7.5)p04f(3,7.5)p06)。答案(1)50(2)大于eq f(f(2.5,7.5)p05,f(2,7.5)p04f(3,7.5)p06)“三段式”突破化学平衡的有关计算 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始/mol a b 0 0变化/mol mx nx px qx平衡/mol amx bnx px qx则有(1)平衡常数Keq f(f(px,V)pf(qx,V)q,f(amx,V)mf(bnx,V)n)。(2)平衡时A的物质的量浓度：c平(

9、A)eq f(amx,V) molL1。(3)A的转化率：(A)eq f(mx,a)100%，A、B的转化率之比为(A)(B)eq f(mx,a)eq f(nx,b)。3(2021枣庄模拟)在一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入1 mol A，发生反应：2A(g)B(g)C(g)。反应过程中c(C)随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是()A反应在050 s的平均反应速率v(C)1.6103 molL1s1B该温度下，反应的平衡常数K0.025C保持其他条件不变，升高温度，平衡时c平(B)0.09 molL1，则该反应的H0D反应达平衡后，再向容器中充入1 mol A，该温度下再达到平

10、衡时，A的转化率不变B反应在050 s，C的平均反应速率v(C)eq f(0.08 molL1,50 s)1.6103 molL1s1，A正确；A的初始浓度c始(A)eq f(1 mol,2 L)0.50 molL1，该温度下，反应达到平衡时，c平(C)0.10 molL1，则c平(B)0.10 molL1，c平(A)0.50 molL10.10 molL120.30 molL1，反应的平衡常数Keq f(0.100.10,0.302)0.11，B错误；升高温度，平衡时c平(B)0.09 molL10.10 molL1，则平衡逆向移动，该反应的H”或“Y2。(3)假设起始时，CH3OH和H2O

11、的物质的量均为1 mol，则列三段式有CH3OH(g)H2O(g)CO2(g)3H2(g)eq avs4al(起始量/mol) 1 1 0 0eq avs4al(转化量/mol) 0.6 0.6 0.6 1.8eq avs4al(平衡量/mol) 0.4 0.4 0.6 1.8CH3OH、H2O、CO2、H2气体的物质的量分数分别为eq f(1,8)、eq f(1,8)、eq f(3,16)、eq f(9,16)，代入平衡常数表达式Kpeq f(pCO2p3H2,pCH3OHpH2O)eq f(f(3,16)pf(9,16)p3,f(p,8)f(p,8)。答案(1)温度(2)该反应的正反应为气

12、体分子数增大的反应，当温度一定时，压强增大，平衡逆向移动，甲醇的平衡转化率减小(3)eq f(f(3,16)pf(9,16)p3,f(p,8)f(p,8)水溶液中的图像分析【典例4】(双选)(2021烟台模拟)常温下，将等浓度的NaOH溶液分别滴加到HA、HB两种弱酸溶液中，溶液的pH与粒子浓度比值的对数关系如图所示。下列说法正确的是()AHA的电离常数Ka1104 molL1Bc点水的电离程度小于d点Cb点向c点变化过程中，eq f(c平B,c平HBc平OH)减小D相同浓度的NaA、NaB混合溶液中：c平(Na)c平(A)c平(B)c平(OH)c平(H)ADlg eq f(c平A,c平HA)

13、0，即c平(A)c平(HA)，Kac平(H)1104 molL1，A正确；c点溶液呈中性，HB的电离和B的水解相互抵消，水的电离“不受影响”，d点溶液呈酸性，HA的电离程度大于A的水解程度，水的电离受到抑制，B错误；eq f(c平B,c平HBc平OH)分子、分母同时乘以c平(H)得出其值等于eq f(KaHB,KW)，温度不变，比值保持不变，C错误；HB的电离常数为1105 molL1，即HA的酸性比HB强，则A的水解能力比B弱，NaA、NaB溶液均呈碱性，则相同浓度的NaA、NaB混合溶液中，离子浓度：c平(Na)c平(A)c平(B)c平(OH)c平(H)，D正确。对数图像中的离子浓度关系将

14、溶液中某一微粒的浓度如c平(A)或某些微粒浓度的比值eq f(c平A,c平B)取常用对数，即lg c平(A)或lg eq f(c平A,c平B)，得到离子浓度对数图像。1破解对数图像的数据(1)运算法则：lg ablg alg b、lg eq f(a,b)lg alg b、lg 10。(2)运算突破点：如lg eq f(c平A,c平B)0的点有c平(A)c平(B)；lg c平(D)0的点有c平(D)1 molL1。2破解对数图像的步骤(1)识图像：观察横坐标、纵坐标的含义，看清每条曲线代表的离子种类以及曲线的变化趋势，计算电离常数时应利用两种离子浓度相等的点，如lg eq f(c平A,c平B)0

15、。(2)找联系：根据图像中的坐标含义和曲线的交点，分析所给电解质的电离平衡常数或pH与纵、横坐标之间的联系。(3)想原理：涉及电离平衡常数，写出平衡常数表达式，在识图像、想原理的基础上，将图像与原理结合起来思考。(4)用公式：运用对数计算公式分析。5常温下，二元弱酸H2Y溶液中滴加KOH溶液，所得混合溶液的pH与离子浓度变化的关系如图所示，下列说法错误的是 ()A曲线M表示pH与lg eq f(c平HY,c平H2Y)的变化关系BKa2(H2Y)104.3 molL1Ca点溶液中：c平(H)c平(OH)2c平(Y2)c平(HY)c平(K)D交点c的溶液中：c平(H2Y)c平(Y2)c平(HY)c

16、平(H)DKa1(H2Y)eq f(c平Hc平HY,c平H2Y)，随着pH增大，c平(H)减小，eq f(c平HY,c平H2Y)增大，故曲线M表示pH与lg eq f(c平HY,c平H2Y)的变化关系，A项正确；曲线N表示pH与lg eq f(c平HY,c平Y2)的变化关系，当pH3时，c平(H)103 molL1，lg eq f(c平HY,c平Y2)1.3，eq f(c平Y2,c平HY)101.3，Ka2(H2Y)eq f(c平Hc平Y2,c平HY)101.3103 molL1104.3 molL1，B项正确；a点溶液中存在电荷守恒：c平(H)c平(K)2c平(Y2)c平(HY)c平(OH)

17、，故c平(H)c平(OH)2c平(Y2)c平(HY)c平(K)，C项正确；交点c的溶液中：lg eq f(c平HY,c平H2Y)lg eq f(c平HY,c平Y2)1.5，则c平(H2Y)c平(Y2)c平(HY)，D项错误。6(双选)(2021烟台模拟)室温下，向Na2CO3和NaHCO3的混合溶液中逐滴加入BaCl2溶液，溶液中lg c平(Ba2)与lg eq f(c平HCOoal(,3),c平COoal(2,3)的关系如图所示(已知：H2CO3的Ka1、Ka2分别为4.2107 molL1、5.61011 molL1；BaCO3的Ksp为5109 mol2L2)。下列说法正确的是()Aa点

18、对应溶液中水的电离程度小于bBb点对应溶液的c平(HCOeq oal(,3)0.05 molL1Cab的过程中，溶液中eq f(c平COoal(2,3)c平H,c平H2CO3)一直减小Da点对应的溶液中一定存在：c平(Na)2c平(Ba2)b，A错误；b点时，c平(HCOeq oal(,3)102c平(COeq oal(2,3)，c平(COeq oal(2,3)eq f(Ksp,c平Ba2)eq f(5109,105) molL15104 molL1，所以c平(HCOeq oal(,3)102c平(COeq oal(2,3)0.05 molL1，B正确；ab的过程中，COeq oal(2,3)

19、浓度减小，c平(H)增大，溶液中eq f(c平COoal(2,3)c平H,c平H2CO3)eq f(c平COoal(2,3)c平HCOoal(,3)c2H,c平H2CO3c平HCOoal(,3)c平H)eq f(Ka1Ka2,c平H)，Ka1、Ka2不变，c平(H)增大，所以eq f(c平COoal(2,3)c平H,c平H2CO3)一直减小，C正确；a点溶液中c平(HCOeq oal(,3)c平(COeq oal(2,3)，根据电荷守恒：c平(Na)2c平(Ba2)c平(H)2c平(COeq oal(2,3)c平(HCOeq oal(,3)c平(Cl)c平(OH)，所以此时有：c平(Na)2c

20、平(Ba2)c平(H)3c平(HCOeq oal(,3)c平(Cl)c平(OH)，又因为溶液显碱性，则c平(H)3c平(HCOeq oal(,3)c平(Cl)，D错误。新型化学电源的分析【典例5】(双选)新型光能电池的原理是光照在表面涂有钌(Ru)基配合物的纳米层TiO2上，这些涂层上的分子的电子受激发跃迁到激发态，失电子后，自身变为氧化态，而对电极(又称光阴极)起到催化还原Ieq oal(,3)、再生I的作用。下列关于该电池的叙述错误的是()A该电池在光照射下，将化学能转化为电能B用该电池电解饱和食盐水，与对电极相连的一极生成氢气C电池总反应：Ieq oal(,3)2Ru2=2Ru33ID电

21、池工作时，电解质溶液中I和Ieq oal(,3)的浓度减小BD由图可知，该装置为原电池。在光照下，发生化学反应产生能量，最终转化为电能，A正确；由图可知，该装置工作时，对电极上Ieq oal(,3)被还原为I，则对电极为正极，用该电池电解饱和食盐水时，与之相连的电极为阳极，阳极上不会产生氢气，B错误；该电池负极反应式为Ru2e=Ru3，正极反应式为Ieq oal(,3)2e=3I，总反应为Ru2和Ieq oal(,3)发生氧化还原反应生成Ru3与I，C正确；电池工作时，电解质溶液中I和Ieq oal(,3)发生循环转化，浓度不会减小，D错误。1原电池的工作原理2分析新型化学电源的一般思路7Science报道了一篇电化学合成卤代烃的研究，该研究以石墨为电极材料，HFIPEt4