专题16化学反应原理原卷版

专题16化学反应原理【核心考点梳理】一、反应热与化学平衡的综合以能量变化、化学反应速率、化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段，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(浓度、压强、温度、催化剂)对化学反应速率的影响。(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。1．热化学方程式的书写及反应热计算技巧首先根据要求书写目标热化学方程式的反应物、产物并配平，其次在反应物和生成物的后面的括号内注明其状态，再次将目标热化学方程式与已有的热化学方程式比对(主要是反应物和生成物的位置、化学计量数)，最后根据盖斯定律进行适当运算得出目标热化学方程式的反应热ΔH，空一格写在热化学方程式右边即可。2．分析反应速率和化学平衡问题的注意点(1)熟练“三段式”，准确计算反应速率、转化率和平衡常数。①明确三种量的意义：一是起始量(物质的量或浓度)，二是变化量，三是平衡量；②用变化量求反应速率和转化率，用平衡浓度求平衡常数。(2)化学平衡状态的比较分析时，要审清两个条件：①恒温恒容；②恒温恒压。(3)平衡常数的计算①固体和纯液体的浓度视为常数(不出现在平衡常数表达式中)；②理解气体分压的意义(等于气体物质的量之比)以及气体压强平衡常数的计算。(4)对于可逆反应，温度变化对正、逆反应速率均产生影响，且影响趋势相同，但影响程度不同。①升温对吸热反应影响较大，对放热反应影响较小；②降温对吸热反应影响较小，对放热反应影响较大。3．分析图表时应注意的问题(1)仔细分析曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点，找准纵坐标与横坐标的对应数据。(2)分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。二、电解质溶液、电化学与化学平衡的综合1．题型特点主要以元素及其化合物的性质做素材，设计为溶液中进行的可逆反应。试题主要考查电化学、溶液中的电离平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的有关知识，同时往往涉及氧化还原反应的相关知识。2．解题指导(1)浏览全题根据题目提供的信息，结合相关基础知识，先对简单问题进行解答。(2)对于氧化还原反应①通过陌生物质的价态判断其氧化性与还原性。②氧化还原滴定的分析计算要正确利用“关系式”。(3)化学反应速率的影响因素的实验探究影响化学反应速率的探究实验中，控制变量是关键。(4)化学平衡常数及平衡转化率的计算平衡常数的计算可用三段式法找出浓度可变的反应物、产物在起始时、转化的、平衡时的浓度，然后代入平衡常数表达式(平衡时生成物浓度化学计量数次幂的乘积与反应物浓度化学计量数次幂的乘积的比值)进行计算。(5)对于电化学类试题，首先判断是原电池还是电解池，然后分析电极类别，书写电极反应式，最后按电极反应式进行相关计算。电化学中的电极反应式的书写要做到以下几点：(1)根据题意、装置图分清“原电池”“电解池”或“电镀池”。(2)定电极：阴极、阳极；正极、负极。(3)根据电极反应物和介质确定产物进而写出电极反应式。①配平(原子守恒、电荷守恒、电子守恒)；②产物粒子在介质中存在的形式；③得、失电子要表达准确，得电子写＋ne－，失电子写－ne－。(4)对电化学计算要利用各电极转移的电子数相等求未知量。(6)对于电解质溶液类试题，要明确溶液中的物质类型及其可能存在的平衡类型，然后进行解答。【点对点真题回顾】1.（2023·北京卷）尿素合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。（1）十九世纪初，用氰酸银与在一定条件下反应制得，实现了由无机物到有机物的合成。该反应的化学方程式是____________________。（2）二十世纪初，工业上以和为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：ⅰ．和生成；ⅱ．分解生成尿素。结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是__________(填序号)。a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱb．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应c．（3）近年研究发现，电催化和含氮物质(等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮废水污染问题。向一定浓度的溶液通至饱和，在电极上反应生成，电解原理如图所示。①电极是电解池的__________极。②电解过程中生成尿素的电极反应式是_____________。（4）尿素样品含氮量的测定方法如下。已知：溶液中不能直接用溶液准确滴定。①消化液中的含氮粒子是__________。②步骤ⅳ中标准溶液的浓度和消耗的体积分别为和，计算样品含氮量还需要的实验数据有__________。2.（2023·北京卷）煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫(、硫化物及微量单质硫等)。库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如下图所示。已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含。（1）煤样需研磨成细小粉末，其目的是___________。（2）高温下，煤中完全转化为，该反应的化学方程式为___________。（3）通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检测前，电解质溶液中保持定值时，电解池不工作。待测气体进入电解池后，溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束，通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。①在电解池中发生反应的离子方程式为___________。②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为___________。（4）煤样为，电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为___________。已知：电解中转移电子所消耗的电量为96500库仑。（5）条件控制和误差分析。①测定过程中，需控制电解质溶液，当时，非电解生成的使得测得的全硫含量偏小，生成的离子方程式为___________。②测定过程中，管式炉内壁上有残留，测得全硫量结果为___________。(填“偏大”或“偏小”)3.（2023·北京卷）某小组实验验证“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。（1）实验验证实验I：将0.0100mol/LAg2SO4溶液与0.0400mo/LFeSO4溶液(pH=1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。实验II：向少量Ag粉中加入0.0100mol/LFe2(SO4)3溶液(pH=1)，固体完全溶解。①取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象_______。②II中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是_______。综合上述实验，证实“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应。③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象_______。（2）测定平衡常数实验Ⅲ：一定温度下，待实验Ⅰ中反应达到平衡状态时，取vmL上层清液，用c1mol/LKSCN标准溶液滴定Ag+，至出现稳定的浅红色时消耗KSCN标准溶液v1mL。资料：Ag++SCNAgSCN↓（白色）K=1012Fe3++SCNFeSCN2+（红色）K=102.3①滴定过程中Fe3+的作用是_______。②测得平衡常数K=_______。（3）思考问题①取实验I的浊液测定c(Ag+)，会使所测K值_______(填“偏高”“偏低”或“不受影响”)。②不用实验II中清液测定K的原因是_______。【点对点模拟仿真】1．（2023秋·北京海淀·高三101中学校考阶段练习）近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如图：(1)反应Ⅰ由两步反应组成，写出②的化学方程式：①；②。(2)反应Ⅱ：

∆H①不同条件下，达到相同的平衡转化率，温度越高，所需的压强越大，说明∆H0。②一定压强下，与的投料比[]对平衡体系中转化率影响如图：时，解释平衡转化率随投料比增大而降低的原因：。(3)可以作为水溶液中歧化反应(歧化反应生成硫酸与硫沉淀)的催化剂，可能的催化过程如下。将ⅱ补充完整ⅰ.ⅱ._____________________(4)探究ⅰ、ⅱ反应速率与歧化反应速率的关系，实验如下：分别将18mL饱和溶液加入到2mL下列试剂中，密闭放置观察现象。(已知：易溶解在KI溶液中)序号ABCD试剂组成0.4KIaKI，0.20.20.2KI，0.0002mol实验现象溶液变黄，一段时间后出现浑浊溶液变黄，出现浑浊较A快无明显现象溶液由棕褐色很快褪色，变成黄色，出现浑浊较A快①B是A的对比实验，则a=。②比较A、B、C，可得出的结论是。③实验表明，的歧化反应速率D>A，结合ⅰ、ⅱ反应速率解释原因：。2．（2023秋·北京西城·高三校考期中）CH3OH是重要的基本有机原料，利用反应A可将CH4转化为CH3OH。反应A：2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)

ΔH＜0(1)已知：破坏1mol化学键所需要的能量如下表所示。化学键C—HO=OO—HC—O能量/kJabcd①CH4的电子式是。②ΔH=kJ·mol1。③CH4难溶于水，而CH3OH能与水任意比互溶，原因是。(2)一定条件下将CH4与O2直接混合实现反应A，往往产生CO2等副产物。我国科研工作者利用FeCl3实现CH4的选择性氯化，使CH4转化为CH3Cl，并进一步水解得到CH3OH，流程示意如下。①反应i的化学方程式是。②物质b是。③由FeCl3溶液结晶得到FeCl3·6H2O晶体，在HCl的气流中加热FeCl3·6H2O晶体，能得到无水FeCl3，实现物质的循环利用。结合平衡移动原理解释HCl的作用：。3．（2023·北京海淀·高三统考专题练习）将地球储量丰富的小分子电催化转化为有高附加值的、、及(如图所示)等具有巨大的经济效益和环境效益。回答下列问题：(1)是一种绿色氧化剂，它的电子式为；目前工业上采用蒽醌法生产的原理为：。该总反应的原子利用率为%；测定的纯度可用酸性高锰酸钾溶液滴定法，该反应的离子方程式为。(2)还原制取X(方程式中部分物质的化学计量数已略)可表示为，则X为(填化学式)。(3)电催化制取有高附加值物质的方法有很多。①下列说法错误的是(填标号)。A．及电催化制时，在阴极区生成B．及电催化制时，在阳极区生成C．隔膜电解槽电解饱和食盐水制时，用阴离子交换膜②一种合成氨的装置如图所示，阴极的电极反应式为，电解总反应为。4．（2023秋·北京海淀·高三专题练习）I.如图为相互串联的甲、乙两个电解池。(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极电极反应式为。电解一段时间后，电解质溶液的浓度。(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)甲池若为铁制品上镀银的装置，A极材料是。(3)乙池中发生反应的离子方程式为。II.锂空气二次电池的探索和研发成为储能领域的研究热点。(4)锂空气电池工作和充电原理如图所示。下列说法正确的是___________(填标号)。①有机电解液②固体电解质③水性电解液④催化剂⑤纳米碳片⑥充电专用电板A．锂空气电池配置了充电专用电极，可防止充电时空气极(纳米碳片)发生腐蚀B．该电池放电时正极反应式为C．当有(标况)在纳米碳片上参加反应，金属锂电极会损失2.8gD．若用铅蓄电池给锂空气电池充电，Pb电极应与充电专用电极相接III.利用电化学方法可以将有效地转化为(其中C元素的化合价为价)，装置如下图所示。(5)若以碱性氢氧燃料电池为直流电源，则燃料电池中b极电极反应式为。(6)装置工作时，阴极除有生成外，还可能生成副产物降低电解效率。已知：电解效率=。①副产物可能是(写出一种即可)。②标准状况下，当阳极生成氧气体积为224mL时，测得整个阴极区内的，电解效率为(忽略电解前后溶液的体积变化)。5．（2023秋·北京东城·高三北京市第二十二中学校考期中）短程硝化－厌氧氨氧化工艺的目的是将氨氮(NH)废水中的氮元素转变为N2脱除，其机理如下：资料：氧气浓度过高时，NO会被氧化成NO。(1)该工艺中NH是被(填“氧化”或“还原”)的微粒。(2)参与Ⅰ中反应的n(NH)：n(O2)=(3)废水溶解氧浓度(DO)对氮的脱除率的影响如图所示。当DO＞2mg/L时，氮的脱除率为0，其原因可能是厌氧氨氧化菌被抑制，II中反应无法发生；还有可能是。(4)经上述工艺处理后，排出的水中含有一定量的NO，可以通过改进工艺提高氮的脱除率。①加入还原铁粉能有效除去NO。该过程涉及的三个反应(a、b和c)如下：在整个反应过程中几乎监测不到NH浓度的增加。请从化学反应速率的角度解释其原因：。②采用微生物电解工艺也可有效除去NO，其原理如图所示。A是电源极。结合电极反应式解释该工艺能提高氮的脱除率的原因：6．（2023·北京海淀·高三统考专题练习）双氧水(过氧化氢的水溶液)在工业生产和日常生活中应用广泛。(1)双氧水的强氧化性使其对大多数病菌和病毒具有消杀功能。用3%医用双氧水对不传染病房喷洒消毒时，地板上有气泡冒出，该气体是。(2)火箭推进器中盛有强还原剂液态肼(N2H4)和强氧化剂液态过氧化氢。知0.4mol液态肼与足量的液态过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，并放出256.652kJ的热量。该反应的热化学方程式为。(3)双氧水能将碱性废水中的CN转化成碳酸盐和一种对环境无污染的气体，CN的电子式为，写出该反应的离子方程式。(4)如图是工业上制备过氧化氢最常见的方法，写出实际发生反应的总方程式。(5)如图是一种用电解原理来制备H2O2，并用产生的H2O2处理废氨水的装置。①Ir—Ru惰性电极吸附O2生成H2O2，其电极反应式是。②处理废氨水中溶质(以NH3计)的质量是34g，理论上电路中转移电子数为mol。7．（2023·北京·模拟预测）电化学方法是化工生产及生活中常用的一种方法。回答下列问题：(1)二氧化氯(ClO2)为一种黄绿色气体，是国际上公认的高效、广谱、快速、安全的杀菌消毒剂。目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺如图所示：①图中用石墨作电极，在一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2。产生ClO2的电极应连接电源的(填“正极”或“负极”)，对应的电极反应式为。②a极区pH(填“增大”“减小”或“不变”)。③图中应使用(填“阴”或“阳”)离子交换膜。(2)电解K2MnO4溶液制备KMnO4。工业上，通常以软锰矿(主要成分是MnO2)与KOH的混合物在铁坩埚(熔融池)中混合均匀，小火加热至