题型12 化学反应原理综合运用题的解题策略-5-2024版高考完全解读 化学

题型12突破高考卷题型讲座

化学反应原理综合运用题的解题策略

1.(2022•浙江6月选考・29)主要成分为H2s的工业废气的回收利用有重要意义。

⑴回收单质硫。将三分之一的H2s燃烧,产生的S0?与其余乩S混合后反应：

2Hs(g)+S02(g)Ts8(s)+2t0(g)。

2o

在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为«=2.0X105mol

・3

c(S0j=5.OXIO%。1「6{H20M.0X10mol-L；计算该侬下的Wi常数

拉o

答案：8.0X10，

解析：由于工是固体，所以该温度下化学平衡常数

〜丁二_⑷蜜产畤.0X10\

2ss

C(H2S)-c(SO2)(2.0x10)x5.0xl0

⑵热解H2s制乩。根据文献将HzS和5的混合气体导入石英管反应器热解(一边

进料,另一边出料)，发生如下反应：

I2112s(g)12H2(g)+S2(g)A用=+170kJ-mof

IICHi(g)+S2(g)^C&(g)+2也(g)A"=+64kJ・mor1

总反应：H【2H2S(g)+CH<(g)^CS2(g)+4H2(g)

投料按体积之比HILS)：I(CH.)=2：1,并用N稀释;常压、不同温度下反应相同时

间后，测得“和C工的体积分数如表：

期/℃9501000105011001150

乩/(耀)0.51.53.65.58.5

工/(吃)0.00.00.10.41.8

请回答下列问题：

①反应III能自发进行的条件是。

②下列说法正确的是O

A.其他条件不变时，用Ar替代N/乍稀释气体，对实脸结果几乎无影响

B.其他条件不变时，温度越高川2s的转化率越高

C.由实验数据推出112s中的S—II键强于QL中的C—11键

D.恒温恒压下，增加M的体积分数,压的浓度升高

③若将反应w看成由反应【和反应n两步进行，画出由反应原料经两步生成产物

的反应过程能量示意图。

反应过程

④在1000°C、常压下，保持通入的H2s体积分数不变才是高投料比

[KH2s):KCHJLH2s的转化率不变，原因是

⑤在9501150C范围内(其他条件不变)，S®)的体积分数随温度升高发生变化,

写出该变化规律并分析原因:。

答案：①高温②AR

能量I八A

4H2(g)+CS2(g)

_/2H2(g)+S2(g)+CH4(g)

2HB(g)+CH4(g)_

③反应过程

④1000℃时,CH|不参与反应，相同分压的H2s经历相同的时间转化率相同

⑤先升后降。在低温段以反应I为主，随温度升高5(g)的体积分数增大;在高温段,

随温度升高，反应n消耗&(g)的速率大于反应I生成，优)的速率s(g)的体积分数

减小

解析：①反应in可由已知两反应直接相加得到，根据盖斯定律,△〃尸

+△〃=+170kJ•moL+(+64kJ-=+234kJ-moL>0,由化学方程式可知该

反应是气体分子数增大的反应，即△5>0,而当△田△从S<0时反应能自发进行,

所以反应川在高温下能自发进行。

②Ar和即都是不活泼气体,不参与体系中的反应，所以对实验结果几乎没有影响,A

正确;反应I正反应是吸热反应，所以高温有利于平衡正向移动凡S的转化率增

大,B正确;由于未知S—S键、C=S键和H—H键键能大小,所以无法比较S-H

键与C-I1键键能的强弱,C错误;恒温恒压下增大凡的体积分数，相当于向恒温恒

压容器内充入电容器容积变大，反应体系内所有物质的浓度均降低,D错误。

③由于两步反应均是吸热反应，反应物总能量低于生成物总能量，且中间态物质为

反应I生成物和反应n的反应物,结合两反应的婚变大小画出曲线。

④由题表数据可知950℃和1000℃时没有CS性成即CH"殳有参与反应，体系

中只发生反应I,而112s的体积分数即分压不变厕在相同时间内ILS转化率相同。

⑤由于在低温段不发生反应n,只发生反应I,所以S：的体积分数增大;而随着温

度的升高，反应IJ也正向进行，根据题表中高温段(1100^1150C)时也和CS二体积

分数的增大程度，可知反应II进行的程度大于反应I，即反应II消耗％的速率大于

反应I生成Sz的速率总的体积分数减小。

2.(2022•江苏卷・17)氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。

(1)"CuCl-HQ热电循环制氢〃经过溶解、电解、热水解和热分解4个步骤，其过

程如图1所示。

；---------------HCllg)----CuCl(s)

Heu)T溶解H电解H热水解H热分解I

H,值)O2(g)

图1

①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性CuCh溶液，阴极区为盐酸电解

过程中Qi。转化为CuClto电解时阳极发生的主要电极反应为

(用电极反应式表示)。

②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生

化合价变化的元素有(填元素符号)O

答案：①CuC12+2C「-e=_CuQf②Cu、0

解析:①电解在质子交换膜电解池中进行H可自由通过,阳极区为酸性Cud2溶液,

电解过程中CuC5转化为CuQf,电解时阳极发生的主要电极反应为CuC12+2Cr-c

---CuCl^o

②电解后，经热水解得到的HC1和热分解得到的CuCl等物质可循环使用,从题图1

中可知，热分解产物还有0工,从①中得知,进入热水解的物质有CuC甲，故发生化合价

变化的元素有Cu、0。

⑵"Fe-HCO3TM)热循环制氢和甲酸〃的原理为在密闭容器中，铁粉与吸收CO,制

得的NaHCOs溶液反应，生成H2SHCOONa和FeQ；Fe。再经生物柴油副产品转化为

Feo

①实验中发现，在300c时，密闭容器中NaHCO,溶液与铁粉反应，反应初期有FeCO；1

生成并放出也该反应的离子方程式为

②随着反应进行,FeCOm迅速转化为活性Fe。“活性Fe30,，是HCO?转化为HCOO的

催化剂。其可能反应机理如图2所示。根据元素电负性的变化规律，图2所示的

反应步骤I可描述为.

!

OyOo-

图2

③在其他条件相同时，测得Fe的转化率、HCOO的产率随C(HCO3)变化如图3所示。

HCOO的产率随C(HCO3)增加而增大的可能原因是_。

100

80

60

40

20

c(HCO；)/(mol-L'1)

图3

答案：①尸6+2e03=^吧上FcCOj+CO1+H"

②电负性：0>H>Fe,在活性FeO_表面,H?断裂为H原子,一个吸附在催化剂的铁离子

上，略带负电，一个吸附在催化剂的氧离子上，略带正电,前者与HCO3中略带正电的

碳结合，后者与HCO3中咯带负电的羟基氧结合生成H@HC03转化为HCOO③随

c(HC03)增加住成FcCO和乩的速率更快、产量增大从而生成了更多的活性FGO“

用于催化KO?转化HCOO的反应

解析：①在300°C时，密闭容器中NaHCO：,溶液与铁粉反应，反应初期有FeCO,生成

300"C

;

并放出L离子方程式为I'e+2HCO3-----IeC0.+II21+C0fo

②H的电负性大于1地小于0,在活性包0一表面上断裂为11原子，一个吸附在催化

剂的铁离子上，略带负电一个吸附在催化剂的氧离子上，略带正电前者与HCO3中

略带正电的碳结合,后者与HCO3中略带负电的羟基氧结合生成HOHCO3转化为

HC00o

③在其他条件相同时，随&HCO3)增加，其与铁粉反应加快，从题图3中得知Fe的转

化率也增大,即生成FeCQ和H1的速率更快，量更大厕得到活性FeQ-的速度更快,

量也更多，生成HCOO的速率更决,产率也更大。

⑶从物质转化与资源综合利用