专题十二-化学反应原理(考点考法剖析)(原卷版)

专题十二化学反应原理高考引领教学，基础知识必备1.化学能、热焓与电能2.化学反应速率方程和速率常数3.化学平衡的移动和影响因素4.K的应用和计算5.化学平衡的图像题考点解读（第二轮针对性复习方案）【考点1】化学能、热焓与电能1.盖斯定律的应用和书写热化学方程式（1）.盖斯定律概念:不管化学反应是一步完成,还是分几步完成,其反应热是相同的。即反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应途径无关。(2)应用:间接计算某些反应的反应热。如:,则ΔH=ΔH1+ΔH2。（2）.利用盖斯定律计算反应热EQ\o\ac(○,1)运用盖斯定律的技巧——“三调一加”一调:根据目标热化学方程式,调整已知热化学方程式中反应物和生成物的左右位置,改写已知的热化学方程式。二调:根据改写的热化学方程式调整相应ΔH的符号。三调:调整中间物质的化学计量数。一加:将调整好的热化学方程式及其ΔH相加。EQ\o\ac(○,2)运用盖斯定律的三个注意事项a.热化学方程式乘以某一个数时,反应热的数值必须也乘上该数。b.热化学方程式相加减时,物质之间相加减,反应热也必须相加减。c.将一个热化学方程式颠倒时,ΔH的“+”“-”随之改变,但数值不变。（2）热化学方程式及其书写EQ\o\ac(○,1)热化学方程式不仅表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化，系数代表物质的量。EQ\o\ac(○,2)书写如：高考实例剖析1（2020年新课标Ⅰ）（1）T高考实例剖析3（2021·全国高考甲卷试题）（1）T如：（2019年全国统一高考化学试卷（新课标Ⅲ））近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：（2）Deacon直接氧化法可按下列催化过程进行：CuCl2（s）═CuCl（s）+Cl2（g）△H1＝83kJ•mol﹣1CuCl（s）+O2（g）═CuO（s）+Cl2（g）△H2＝﹣20kJ•mol﹣1CuO（s）+2HCl（g）═CuCl2（s）+H2O（g）△H3＝﹣121kJ•mol﹣1则4HCl（g）+O2（g）═2Cl2（g）+2H2O（g）的△H＝kJ•mol﹣1。2.键能与反应热的计算化学反应热效应计算的三个角度从宏观角度分析ΔH=H1(生成物的总能量)-H2(反应物的总能量)从微观角度分析ΔH=E1(反应物的键能总和)-E2(生成物的键能总和)从活化能角度分析ΔH=E1(正反应活化能)-E2(逆反应活化能)如：（2021年湖南高考试题）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法I：氨热分解法制氢气相关化学键的键能数据化学键键能946436.0390.8一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题：(1)反应_______；3.电能--书写电极反应(1).原电池电极反应的书写方法：根据氧化还原反应原理写出电极反应式：EQ\o\ac(○,1).负极反应：负极上还原剂失去电子。可以发生反应的是：金属或还原性气体。负极失去电子发生氧化反应。负极失去多少个电子，依据反应前后化合价的变化来计算。注意：负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。如果要加H+或OH-使电荷平衡，负极左边加OH-，右边加H+。EQ\o\ac(○,2).正极反应：正极上氧化剂得到电子。在正极上发生反应的是：溶液中的氧化性离子或溶于其中的氧化性气体以及氧化性的金属氧化物。正极得到电子发生还原反应。正极得到电子的多少，也要依据反应前后化合价的变化来计算。注意：正极反应生成的阴离子（或阳离子）与电解质溶液中的阳离子（或阴离子）是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阳离子（或阴离子）应写入负极反应式。(2).电解池书写电极反应：EQ\o\ac(○,1).一看电极材料，若是金属(Au、Pt除外)作阳极，金属一定被氧化(注：Fe生成Fe2＋)。若是惰性电极，则看溶液中存在什么离子,按放电顺序进行放电反应。EQ\o\ac(○,2).二看介质，介质是否参与电极反应。其中的H+和OH-，要看是水电离的H+和OH-，还是酸或碱电离出的H+和OH-，电极反应书写方法不相同。电解产生的H+或OH-能否与溶液中的某些离子发生反应，如果能发生反应，则这个离子也要与入电极反应。EQ\o\ac(○,3).三看是否有特殊信息，如电解制取氧化铝，因而阳极产物不能是Al3＋；再如电镀AI的非水体系，且不产生其他离子，因而离子只能在Al2Cleq\o\al(－,7)和AlCleq\o\al(－,4)之间转化。EQ\o\ac(○,4).熟记放电顺序：阴极：阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。阳极：金属电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子(NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))>F－。如：（2021年湖南高考试题）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。方法Ⅱ：氨电解法制氢气利用电解原理，将氮转化为高纯氢气，其装置如图所示。(4)电解过程中的移动方向为_______(填“从左往右”或“从右往左”)；(5)阳极的电极反应式为_______。【考点2】化学反应速率方程和速率常数1．速率方程一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。对于反应：aA＋bB===gG＋hH则v＝kca(A)·cb(B)(其中k为速率常数)。如：①SO2Cl2SO2＋Cl2 v＝k1c(SO2Cl2)②2NO22NO＋O2 v＝k2c2(NO2)③2H2＋2NON2＋2H2O v＝k3c2(H2)·c2(NO)2．速率常数含义速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比，而速率常数是其比例常数，在恒温条件下，速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此，可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。3．速率常数的影响因素温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，但浓度不影响速率常数。4．速率常数与化学平衡常数之间的关系一定温度下，可逆反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，达到平衡状态时，v正＝k正ca(A)·cb(B)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)，由于平衡时v正＝v逆，则k正ca(A)·cb(B)＝k逆·cg(G)·ch(H)，所以eq\f(k正,k逆)＝eq\f(cg（G）·ch（H）,ca（A）·cb（B）)＝K。例．（2018年全国统一高考试卷（新课标Ⅲ））三氯氢硅（SiHCl3）是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：（3）对于反应2SiHCl3（g）＝SiH2Cl2（g）+SiCl4（g），采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率α＝%．平衡常数K343K＝（保留2位小数）。②在343K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有、。③比较a、b处反应速率大小：vavb（填“大于”“小于”或“等于”）。反应速率v＝v正﹣v逆＝k正x﹣k逆xx，k正、k逆分别为正、逆向反应速率常数，x为物质的量分数，计算a处的＝（保留1位小数）【考点3】化学平衡的移动和影响因素1.平衡原理（勒夏特列原理）的应用如果改变影响化学平衡的条件(浓度、压强、温度等)之一，平衡将向着减弱这种改变的方向移动。[注意]“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”，即平衡移动不能将外界影响完全消除，而只能减弱。2.平衡的影响因素aA（g）+bB（g）mM（s）+nN（g）；∆H化学反应平衡的特点压强对平衡的影响：要比较系数a+b和n的大小温度对平衡的影响：要看∆H的正负起始量对平衡的影响：在VL的容器中，加入Pmol的A和qmol的B，要看投料比值λ=p:q的大小K=eq\f(cnN,caA·cbB)转化率a移动方向N的浓度起始量(投料比λ=p:q)λ=p:q增大不变增A，B的转化率a增大，A的减少——————λ=p:q减少不变增B，A的转化率a增大，B的减少——————温度（T)∆H>0吸热升T增大转化率a增大正向增大降T减少转化率a减少逆向减少∆H<0放热升T减少转化率a减少逆向减少降T增大转化率a增大正向增大压强(P)a+b=n不变加P、不变不变不变增大减P不变不变不变减少a+b>n减少加P不变转化率a增大正向增大减P转化率a减少逆向减少a+b<n增大加P不变转化率a减少逆向增大减P转化率a增大正向减少催化剂催化剂的选择性决定产物无影响平衡转化率a不变无影响无影响某时段的转化率a增大【考点4】K的应用和计算1.K值表达式和两个K值之间的关系（1）对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=cp(C)·cq（2)化学平衡常数表达式与化学方程式书写形式的关系化学方程式平衡常数关系式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1=cK2=K(或K1K3=112N2(g)+32H2(g)NH3K2=c2NH3(g)N2(g)+3H2(g)K3=c例如：甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________(用K1、K2表示)。(2)反应③的ΔH________(填“>”或“＜”)0。2.化学平衡常数的两大应用(1)判断平衡移动的方向：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商Q＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)表示，则：eq\a\vs4\al(Q)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(＜K反应向正反应方向进行，v正＞v逆,＝K反应处于化学平衡状态，v正＝v逆,＞K反应向逆反应方向进行，v正＜v逆))(2)判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。3.Kc和Kp的计算（1）抓住一个模板——“三段式”如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L-1、bmol·L-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L-1。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)c始/(mol·L-1) a b 0 0c转/(mol·L-1) mx nx px qxc平/(mol·L-1) a-mx b-nx px qxK=(px（2）.明确三个量的关系三个量:起始量、变化量、平衡量。关系:①对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。②对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。③各物质转化量之比等于各物质的化学计量数之比。（3）Kp的运用计算技巧4.转化率的计算反应物的转化率=n(转化)n(起始【考点5】图像题1.能量图理解反应历程与反应热的关系图示意义a表示正反应的活化能；b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热。ΔH图1：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝－ckJ·mol－1，表示放热反应图2：ΔH＝(a－b)kJ·mol－1＝ckJ·mol－1，表示吸热反应如：见高考实例剖析1（2020年新课标Ⅰ）（1）T见高考实例剖析3（2021·全国高考甲卷试题）（1）T平衡图（1）.含量—时间—温度(压强)图像常见形式有如图几种。(C%指生成物的质量分数;B%指某反应物的质量分数)（2）.恒压(温)的图像分析该类图像的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(α),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如图所示:如图2所示曲线是其他条件不变时,某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线,图中标出的1、2、3、4四个点,表示v正>v逆的点是3,表示v正<v逆的点是1,而2、4点表示v正=v逆。高考中的图像EQ\o\ac(○,1)转化率—时间如:（2018全国高考Ⅲ）（3）对于反应2SiHCl3（g）＝SiH2Cl2（g）+SiCl4（g），采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。①343K时反应的平衡转化率α＝%．平衡常数K343K＝（保留2位小数）。EQ\o\ac(○,2)各组分的分压—时间如：（2019全国高考Ⅰ）（4）Shoichi研究了467℃、489℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如图所示）。催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和pCO相等、和相等。计算曲线a的反应在30～90min内的平均速率（a）＝kPa•min﹣1．467℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是、。489℃时和pCO随时间变化关系的曲线分别是、。EQ\o\ac(○,3)转化率—温度如：(2019全国高考Ⅲ）（1）Deacon发明的直接氧化法为：4HCl（g）+O2（g）═2Cl2（g）+2H2O（g）。如图为刚性容器中，进料浓度比c（HCl）：c（O2）分别等于1：1、4：1、7：1时HCl平衡转化率随温度变化的关系：可知反应平衡常数K（300℃）K（400℃）（填“大于”或“小于”）。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c（HCl）：c（O2）＝1：1的数据计算K（400℃）＝（列出计算式）。按化学计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c（HCl）：c（O2）过低、过高的不利影响分别是。又如：（2020全国高考Ⅰ）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=−98kJ·mol−1。回答下列问题：【解析】见高考实例剖析1EQ\o\ac(○,4)各组分的物质的量分数——温度如：例4（2020全国高考Ⅲ）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：（2）理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是______、______。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH______0(填“大于”或“小于”)。【解析】见高考实例剖析4（2）(3)EQ\o\ac(○,5)和如:高考实例剖析2．（2021年全国高考乙卷试题）第（3）TEQ\o\ac(○,6)物质的量分数—温度—压强如：（2021·全国高考甲卷试题）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：(2)合成总反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在℃下的、在下的如图所示。①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式_______；②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；③当时，的平衡转化率____，反应条件可能为___或___。考法剖析高考实例剖析--高考怎么考《化学反应原理》，根据高考指挥棒来学习《化学反应原理》1．（2020年新课标Ⅰ）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=−98kJ·mol−1。回答下列问题：(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为：_________。(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=__________，判断的依据是__________。影响α的因素有__________。(3)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为___________，平衡常数Kp=___________(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v=k(−1)0.8(1−nα')。式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α'为某时刻SO2转化率，n为常数。在α'=0.90时，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v~t曲线，如图所示。曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v逐渐提高；t>tm后，v逐渐下降。原因是__________________________。2．（2021年全国高考乙卷试题）一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现，该元素是_______。(2)氯铂酸钡()固体加热时部分分解为、和，376.8℃时平衡常数，在一硬质玻璃烧瓶中加入过量，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在376.8℃，碘蒸气初始压强为。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为，则_______，反应的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。(3)McMorris测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数。得到和均为线性关系，如下图所示：①由图可知，NOCl分解为NO和反应的_______0(填“大于”或“小于”)②反应的K=_______(用、表示)：该反应的_______0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程_______。(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应