化学反应原理综合题解题策略

关于化学反应原理综合题解题策略

化学反应原理综合题涉及的内容主要包括化学反应过程中的焓变、化学能与电能的相互转化、电极反应式的书写、化学反应速率的定性分析与定量计算、化学平衡移动原理在生产中的应用、化学平衡常数的计算、反应条件的控制、弱酸弱碱的转化、pH计算、离子浓度大小的比较、离子的共存、难溶物之间的转化等问题。试题常以选择、填空、读图、作图、计算等形式出现。高考一般以与生产、生活联系紧密的物质为背景材料出组合题，各小题之间有一定独立性。第2页,共43页，2024年2月25日，星期天1．化学反应速率题中应注意的问题

(1)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，但影响值不同。升温对吸热反应影响较大，对放热反应影响较小；反之，降温对吸热反应影响较小，对放热反应影响较大。(2)计算反应速率时，要特别注意时间、体积、浓度单位的换算。第3页,共43页，2024年2月25日，星期天2．化学反应焓变题中应注意的问题

(1)正确理解ΔH正负号的意义及焓变与能量变化的关系。ΔH为负值，反应物总能量高于生成物总能量，反应放热；ΔH为正值，反应物总能量低于生成物总能量。

(2)运用盖斯定律计算多步反应的ΔH时，要注意反应分子式前面的系数与ΔH的对应关系，运用数学加减法和移项原理进行加减，在总反应式中没有的物质要用消元法除去，出现的物质要按照总反应式中的分子数保留。第4页,共43页，2024年2月25日，星期天3．化学平衡常数题中应注意的问题

(1)固体物质、纯液体、水溶液中进行的反应，H2O不列入平衡常数的计算表达式中；气体反应、有机反应，H2O的浓度要列入平衡常数的计算表达式中。

(2)平衡常数(K)式中的浓度是平衡状态时的物质的量浓度，而浓度商(Q)式中的浓度是任意时刻的物质的量浓度。第5页,共43页，2024年2月25日，星期天4．原电池与电解池题中应注意的问题

(1)原电池中负极发生氧化反应，常出现电极材料溶解、质量减轻等现象；正极发生还原反应，常出现质量不变或增重、有气体产生等现象。电解池中与电源负极连接的阴极材料不反应，与电源正极连接的阳极(除惰性电极外)材料发生氧化反应，可能出现电极溶解、质量减轻等现象。(2)Fe在原电池与电解池反应中发生氧化反应时失去2个电子生成Fe2＋。

(3)可充电电池的放电反应是原电池反应，充电反应是电解池反应。放电过程中原池的负极发生氧化反应，充电过程中电池的阴极发生还原反应。第6页,共43页，2024年2月25日，星期天5．电离平衡、水解平衡和溶解平衡应题中注意的问题(1)书写电离平衡、水解平衡、溶解平衡方程式时要用可逆号连接。(2)分析离子的存在形式时要考虑弱酸弱碱的电离和离子能否发生水解。

(3)分析离子浓度大小时要考虑酸碱盐对水电离的影响。

(4)利用溶度积常数分析沉淀是否能完成转化时，要考虑溶解平衡式中阴阳离子系数与溶度积常数关系，溶度积大的其溶解度不一定大。第7页,共43页，2024年2月25日，星期天6．分析图表与作图时应注意的问题(1)仔细分析和准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点。(2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。(3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。(4)分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。第8页,共43页，2024年2月25日，星期天

反应速率与化学平衡有关综合题[例题1已知CO2可以生产绿色燃料甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－187.4kJ/mol。300℃时，在一定容积的密闭容器中，c(CO2)＝1.00mol/L，c(H2)＝1.60mol/L开始反应，结果如下图所示，回答下列问题：第9页,共43页，2024年2月25日，星期天(1)使用催化剂I时，反应在10小时内的平均反应速率：v(H2)＝______mol/(L·h)。(2)下列叙述正确的是________。A．当容器内气体的密度不再改变时，反应不一定达到平衡状态B．充入氩气增大压强有利于提高CO2的转化率C．CO2

平衡转化率，在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高D．催化效率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高第10页,共43页，2024年2月25日，星期天

(3)根据图中数据，计算此反应在300℃时的平衡常数(写出计算过程)。

(4)将上述平衡体系升温至400℃，平衡常数：K(400℃)______K(300℃)(填“<”、“＝”或“>”)。(5)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－242.8kJ/mol，则反应2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝________kJ/mol。

解析：本题考查化学反应速率、化学平衡状态的建立、图像分析、化学平衡常数应用与计算等。第11页,共43页，2024年2月25日，星期天

(1)从图读数知10小时内CO2消耗量为1.00mol/L×18%＝0.18mol/L，反应速率计算式v(CO2)＝Δc(CO2)/t＝0.18mol/L÷10h＝0.018mol/(L·h)，v(H2)＝3v(CO2)＝3×0.018mol/(L·h)＝0.054mol/(L·h)。

(2)A项正确，该密闭容器的容积一定，无固体和液体参加反应，无论反应达到平衡与否，其气体密度均不变化；B项错误，氩气不参加反应，容器的容积一定，充入氩气不改变反应物、生成物的浓度，对平衡不产生影响；C项错误，催化剂的使用同等程度改变正、逆反应速率，不影响平衡移动；D项正确，据图知，使用催化剂Ⅱ使反应达到平衡时间比使用催化剂Ⅰ短，故催化效率更高。第12页,共43页，2024年2月25日，星期天答案：(1)0.054(2)AD(3)

答：略。(4)<(5)－353.6起始浓度/mol·L－1

1.00

1.60

0

0变化浓度/mol·L－1

0.20

0.60

0.20

0.20平衡浓度/mol·L－1

0.80

1.0

0.20

0.20＝0.050(mol·L－1)－2第13页,共43页，2024年2月25日，星期天

【变式训练】1．尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。

(1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为：____________________________。

(2)当氨碳比＝4时，CO2的转化率随时间的变化关系如下图所示。①A点的逆反应速率v逆(CO2)__________B点的正反应速率v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。②NH3的平衡转化率为__________。第14页,共43页，2024年2月25日，星期天

解析：(1)利用CO(NH2)2中C∶N＝1∶2，用观察法写出化学方程式，同时图像中t≥60min时达到平衡状态，即该反应为可逆反应。

(2)①A点未达平衡，B点达到平衡，从图像得v逆(CO2)<v正(CO2)。②平衡时CO2转化率为60%，令n(NH3)＝4mol，n(CO2)＝1mol，则有n消耗(CO2)＝0.6mol，n消耗(NH3)＝1.2mol，NH3的转化率＝×100%＝30%。第15页,共43页，2024年2月25日，星期天利用平衡原理的图表分析与作图综合题

[例题2]甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应如下：反应过程化学方程式焓变ΔH(kJ/mol)甲烷氧化CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)－802.6CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)－322.0蒸气重整CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋206.2CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)＋165.0第16页,共43页，2024年2月25日，星期天回答下列问题：(1)反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝_____kJ/mol。

(2)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP)，则反应CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2

(g)的KP＝____________________；随着温度的升高，该平衡常数______(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)从能量的角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于____________________________。(4)在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：第17页,共43页，2024年2月25日，星期天第18页,共43页，2024年2月25日，星期天

①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是______。A．600℃、0.9MPaC．800℃、1.5MPaB．700℃、0.9MPa D.1000℃、1.5MPa第19页,共43页，2024年2月25日，星期天

②画出600℃、0.1MPa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图。(5)如果进料中氧气量过大，最终导致H2

物质的量分数降低，原因是______________。第20页,共43页，2024年2月25日，星期天

解析：(1)[CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)

ΔH1＝＋165.0kJ·mol－1]－[CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)

ΔH2＝＋206.2kJ·mol－1]得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，ΔH＝－41.2kJ·mol－1。

(2)反应式中水是气体，要列入计算平衡常数的表达式中，用压强代替浓度，其列式方法和用浓度列式相同。第21页,共43页，2024年2月25日，星期天(4)①该读图题要注意比较不同要求下对应温度与质量分数关系，同时满足H2和CO的要求。根据图1，H2物质的量分数>65%，在0.1MPa时温度要接近550℃，在0.9MPa时温度要接近700℃，在1.5MPa时温度要接近750℃。根据图2，CO的物质的量分数<10%，在0.1MPa时温度低于650℃即可，在0.9MPa时温度低于700℃即可，在1.5MPa时温度低于725℃即可，选项B符合要求。

(5)氧气量过大时，H2会部分被O2氧化。第22页,共43页，2024年2月25日，星期天答案：(1)－41.2增大

(3)系统内甲烷的氧化反应放出热量，为甲烷蒸气的吸热重整反应提供了所需的能量

(4)①B②

(5)甲烷氧化程度过高，氢气和氧气反应(合理即可)第23页,共43页，2024年2月25日，星期天

【变式训练】

2．汽车尾气中的CO、NOx已经成为大气的主要污染物，使用稀土等催化剂能将CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋180.5kJ/mol；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－221.0kJ/mol；

ΔH＝－393.5kJ/mol。①尾气转化的反应之一：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2

(g)ΔH＝_______________。－746.5kJ/mol第24页,共43页，2024年2月25日，星期天②请在下面的坐标图中画出这个反应在反应过程中体系能量变化示意图，并进行必要的标注。

(2)在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)，分别充入同量的NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：第25页,共43页，2024年2月25日，星期天

并分别在t秒时测定其中NOx的转化率，绘得图像如下图所示： ①从图中可以得出的结论： 结论一：从测定NOx

转化数据中判断，相同温度下NO的转化效率比NO2的低；第26页,共43页，2024年2月25日，星期天

结论二：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②在上述NO2和C3H6反应中，提高NO2转化率的措施有__________(填字母)。A．加入催化剂C．分离出H2O(g)B．降低温度

D．增大压强BC在250℃～450℃时，NOx转化率随温度升高而增大，450℃～600℃时NOx转化率随温度升高而减小或450℃，

NOx与C3H6的反应达到平衡，且正反应是放热反应第27页,共43页，2024年2月25日，星期天

化学反应焓变、电化学基础与化学平衡常数综合题 [例题3]碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。

(1)甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。已知：①2CH4(g)＋3O2(g)===2CO(g)＋4H2O(l)

ΔH1＝－1214kJ/mol；②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH2＝-566kJ/mol。则表示甲烷燃烧热的热化学方程式：_________________。第28页,共43页，2024年2月25日，星期天(2)①将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。其负极的电极反应式：____________________________________。②某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是______(填序号)。

A．电源中的a一定为正极，b一定为负极

B．可以用NaCl溶液作电解液

C．A、B两端都必须用铁作电极

D．阴极发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑第29页,共43页，2024年2月25日，星期天(3)将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)CO2

(g)＋H2

(g)，得到如下三组数据：

②实验1中，以v(H2)表示的平均反应速率为_________________________________。实验组温度/℃起始量/mol平衡量/mol达到平衡所需时间/minH2OCOCO21650241.652900120.433900120.41①该反应的正反应为_______(填“吸”或“放”)热反应。第30页,共43页，2024年2月25日，星期天

③实验2中，达到平衡时CO的转化率为__________________________________________________________________。 ④实验3跟实验2相比，改变的条件可能是_________________________________________________(答一种情况即可)。

(4)将2.4g碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入100mL3.0mol/L的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含溶质为____________________。第31页,共43页，2024年2月25日，星期天

解析：(1)[①式－②式]/2，得CH4燃烧的热化学方程式，其中ΔH＝-890kJ·mol－1。

(2)①该电池是燃料电池，还原剂CH4在负极失去电子被氧化，在碱性环境中生成碳酸根和水。②该装置没有说明是在A极附近，还是B极附近先产生白色沉淀，不能判断A、B是如何连接电源的正、负极。当用Fe作阳极时，可用NaCl溶液作电解液。该装置的阴极可以用其他不与电解质溶液反应的导电材料作阴极，不一定要Fe。

第32页,共43页，2024年2月25日，星期天(3)①从表格中数据看，低温时CO2的平衡量大于高温时CO2的平衡量，故判断该反应是放热反应。②v(H2)＝v(CO2)＝1.6mol/(2L×5min)＝0.16mol/(L·min)。③达到平衡时CO的转化率＝0.4mol/2mol×100%＝20%。答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝-890kJ·mol－1(2)①CH4－8e－＋10OH－===＋7H2O

②BD(3)①放②0.16mol/(L·min)

③20%

④使用了催化剂或增大了压强(4)NaHCO3、Na2CO3第33页,共43页，2024年2月25日，星期天【变式训练】3．德国人哈伯在1909年发明的合成氨的反应原理为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K时，ΔH＝－92.4kJ·mol－1，试回答下列问题：

(1)在298K时，将10molN2和30molH2放入合成塔中，为何放出的热量小于924kJ？__________________________________________________________________________________________________。因为该反应为可逆反应，10mol

N2和30molH2不可能完全转化，所以放出的热量小于924kJ第34页,共43页，2024年2月25日，星期天

(2)如右图在一定条件下，将1molN2与3molH2混合于一个10L密闭容器中，反应达到A平衡时，混合气体中氨占25%，试回答：①N2的转化率α(A)为________；

②在状态A时，平衡常数KA＝__________________(代入数值的表达式，不写出具体数值)；当温度由T1变化到T2时，KA_____KB(填“>”、“<”或“＝”)。

(3)下图是实验室模拟工业合成氨的简易装置。简述检验有氨气生成的方法：____________________________________________________________________________________________。40%>用湿润的红色石蕊试纸放在导管口处，若试纸变蓝，说明有氨气生成

第35页,共43页，2024年2月25日，星期天

在1998年希腊亚里士多德大学的Marmellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H＋)，实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨，其实验装置如图。阴极的电极反应式：_______________________________________________。N2＋6e－＋6H＋===2NH3第36页,共43页，2024年2月25日，星期天(3)能证明Na2SO3溶液中存在

和质子数均相同，则M的原子结构示意图为______________。

(2)硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为：________________________________________。水解平衡的事实是______(填序号)。

A．滴入酚酞溶液变红，再加入H2SO4溶液红色褪去

B．滴入酚酞溶液变红，再加入氯水后红色褪去

C．滴入酚酞溶液变红，在加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色褪去

(4)元素X、Y在周期表中位于同一主族，化合物Cu2X和Cu2Y可发生如下转化(其中D是纤维水解的最终产物)：电解质电离平衡与水解平衡综合题第37页,共43页，2024年2月25日，星期天

①非金属性：X______Y(填“>”或“<”)。 ②Cu2Y与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成，化学方程式为：_______________________________________________。

(5)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：____________。物质ABCD