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- 2021-08-23 发布
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题型九 化学反应原理综合
五年高考命题统计与
预测
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
反应热
计算与盖斯定律的应用
1
.(
高考题组编
)(1)(2015·
全国
Ⅱ
,27
节选
)
甲醇既是重要的化工原料
,
又可作为燃料。利用合成气
(
主要成分为
CO
、
CO
2
和
H
2
)
在催化剂作用下合成甲醇
,
发生的主要反应如下
:
已知反应
①
中相关的化学键键能数据如下
:
由此计算
Δ
H
1
=
kJ·mol
-1
;
已知
Δ
H
2
=-58 kJ·mol
-1
,
则
Δ
H
3
=
kJ·mol
-1
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(2)(2015·
新课标
Ⅰ
卷
,28
节选
)
已知反应
2HI(g)=H
2
(g)+I
2
(g)
的
Δ
H
=+11 kJ·mol
-1
,1 mol H
2
(g)
、
1 mol I
2
(g)
分子中化学键断裂时分别需要吸收
436 kJ
、
151 kJ
的能量
,
则
1 mol HI(g)
分子中化学键断裂时需吸收的能量为
kJ
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(4)(2018·
全国卷
Ⅲ
,28
节选
)SiHCl
3
在催化剂作用下发生反应
:
2SiHCl
3
(g)=SiH
2
Cl
2
(g)+SiCl
4
(g)
Δ
H
1
=48 kJ·mol
-1
3SiH
2
Cl
2
(g)=SiH
4
(g)+2SiHCl
3
(g)
Δ
H
2
=-30 kJ·mol
-1
则反应
4SiHCl
3
(g)=SiH
4
(g)+3SiCl
4
(g)
的
Δ
H
为
kJ·mol
-1
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(5)(2017·
全国
Ⅰ
卷
,28
节选
)
下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。
通过计算
,
可知系统
(
Ⅰ
)
和系统
(
Ⅱ
)
制氢的热化学方程式分别为
、
,
制得等量
H
2
所需能量较少的是
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(6)(2018·
全国卷
Ⅱ
,27
节选
)CH
4
-CO
2
催化重整
反应
该催化重整反应的
Δ
H
=
kJ·mol
-1
,
有利于提高
CH
4
平衡转化率的条件是
(
填标号
)
。
A.
高温低压
B.
低温高压
C.
高温高压
D.
低温低压
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
解析
:
(1)
根据反应热
=
断开旧键吸收的总能量
-
形成新键释放的总能量
,
可得
Δ
H
1
=(1
076+436×2)
kJ·mol
-1
-(413×3+343+465)
kJ·mol
-1
=-99
kJ·mol
-1
。
②
式
-
③
式可得
①
式
,
故
Δ
H
2
-Δ
H
3
=Δ
H
1
,Δ
H
3
=-58
kJ·mol
-1
-(-99
kJ·mol
-1
)=+41
kJ·mol
-1
。
(2)
由键能求反应热的公式为
Δ
H
=
反应物的键能总和
-
生成物的键能总和
,
则
Δ
H
=2
E
H—I
-436
kJ·mol
-1
-151
kJ·mol
-1
=11
kJ·mol
-1
,
则
E
H—I
=299
kJ·mol
-1
,
即
1
mol
HI(g)
分子中化学键断裂需要吸收的能量为
299
kJ
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(3)
按题中反应方程式先后顺序
,
编序号为
①②③
,
根据盖斯定律
,
将反应
①
+
②
-
③
即可得目标反应
,
故
Δ
H
=Δ
H
1
+Δ
H
2
-Δ
H
3
。
根据盖斯定律
:
①
×3+
②
即可得
4SiHCl
3
(g)=SiH
4
(g)+3SiCl
4
(g)
Δ
H
=114
kJ·mol
-1
。
(5)
热化学方程式的书写应注意标明各物质的聚集状态和
Δ
H
的单位。将题中热化学方程式依次编号为
①②③④
,
依据盖斯定律
,
①
+
②
+
③
可得
:
②
+
③
+
④
可得
:H
2
S(g)=H
2
(g)+S(s)Δ
H
=20
kJ·mol
-1
由两个热化学方程式比较可知
,
制得等量
H
2
系统
(
Ⅱ
)
所需热量较少。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(6)
将已知热化学方程式依次编号为
①②③
,
根据盖斯定律
,
③
×2-
①
-
②
,
得到
CH
4
-
CO
2
催化重整反应的
Δ
H
=+247
kJ·mol
-1
。由于该反应是正反应气体体积增大的吸热反应
,
所以有利于提高
CH
4
平衡转化率的条件是高温低压
,A
项正确
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
方法点拨求焓变的方法之一
——
热化学方程式叠加法
(1)
若目标热化学方程式中的某种反应物在某个已知热化学方程式中作生成物
(
或目标热化学方程式中的某种生成物在某个已知热化学方程式中作反应物
),
可把该热化学方程式的反应物和生成物颠倒
,
相应的
Δ
H
改变符号。
(2)
将每个已知热化学方程式两边同乘以某个合适的数
,
使已知热化学方程式中某种反应物或生成物的化学计量数与目标热化学方程式中的该反应物或生成物的化学计量数一致
,
热化学方程式中的
Δ
H
也要进行相应的换算。
(3)
将已知热化学方程式进行叠加
,
相应的热化学方程式中的
Δ
H
也进行叠加即得目标热化学方程式。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
生反应
③
,
起始总压为
10
5
Pa,
平衡时总压增加了
20%,
环戊烯的转化率为
,
该反应的平衡常数
K
p
=
Pa
。达到平衡后
,
欲增加环戊烯的平衡转化率
,
可采取的措施有
(
填标号
)
。
A.
通入惰性气体
B.
提高温度
C.
增加环戊烯浓度
D.
增加碘浓度
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(3)
环戊二烯容易发生聚合生成二聚体
,
该反应为可逆反应。不同温度下
,
溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示
,
下列说法正确的是
(
填标号
)
。
A.
T
1
>T
2
B.a
点的反应速率小于
c
点的反应速率
C.a
点的正反应速率大于
b
点的逆反应速率
D.b
点时二聚体的浓度为
0.45 mol·L
-1
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
答案
:
(1)89.3
(2)40%
3.56×10
4
BD
(
3)CD
解析
:
(1)
根据盖斯定律
,
将反应
①
和
②
叠加可得反应
③
,
故
Δ
H
3
=Δ
H
1
+Δ
H
2
=100.3
kJ·mol
-1
+(-11.0
kJ·mol
-1
)=89.3
kJ·mol
-1
。
(2)
温度、体积一定
,
压强与物质的量成正比
,
则起始状态碘和环戊烯的分压分别为
5×10
4
Pa,
设环戊烯的转化率为
x
,
根据反应
:
起始
/Pa
5×10
4
5×10
4
0
0
转化
/Pa
5×10
4
x
5×10
4
x
5×10
4
x
1×10
5
x
平衡
/Pa
5×10
4
(1-
x
)
5×10
4
(1-
x
)
5×10
4
x
1×10
5
x
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
根据
平衡时总压增加了
20%,
则
5×10
4
(1-
x
)
Pa+5×10
4
(1-
x
)
Pa+5×10
4
x
Pa+1×10
5
x
Pa=1.2×10
5
Pa,
解得
x
=0.4,
即环戊烯的转化率为
40%
。平衡时各物质的分压为
p
(
环戊烯
)=3×10
4
Pa,
p
(I
2
)=3×10
4
Pa,
p
(
环戊二烯
)=2×10
4
Pa,
p
(HI)=4×10
4
Pa,
则该反应的平衡常数
通入惰性气体
,
不会引起各物质的浓度的变化
,
反应速率不变
,
平衡不移动
,
环戊烯的平衡转化率不变
,A
项不符合题意
;
由于该反应为吸热反应
,
故升高温度使平衡向右移动
,
环戊烯的平衡转化率增大
,B
项符合题意
;
增加一种物质的量
,
自身的转化率减少
,
而另一种反应物的转化率增大
,
增加环戊烯浓度
,
环戊烯的平衡转化率减小
,
增加碘浓度
,
环戊烯的平衡转化率增大
,C
项不符合题意
,D
项符合题意。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(3)
根据曲线的变化趋势可知
,
T
2
温度下反应速率大
,
因此
T
2
大于
T
1
,A
项错误
;a
点、
c
点对应的反应物的浓度、温度都不同
,
无法比较
a
、
c
两点的反应速率的大小
,B
项错误
;a
点的正反应速率大于
b
点的正反应速率
,
而
b
点还没有达到平衡
,
因此
b
点的正反应速率大于其逆反应速率
,
则
a
点的正反应速率大于
b
点的逆反应速率
,C
项正确
;
根据曲线可知
,
环戊二烯的初始浓度为
1.5
mol·L
-1
,b
点环戊二烯的浓度为
0.6
mol·L
-1
,
环戊二烯的浓度变化量为
0.9
mol·L
-1
,
因此
b
点时二聚体的浓度为
0.45
mol·L
-1
,D
项正确。
审题关键
影响化学反应速率的因素有多种
,
比较化学反应速率的大小时要考虑多个因素的相互影响。例如本题
(3)
中的
C
项等。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
3
.(2019·
课标卷
Ⅲ
,28
节选
)
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
:
(1)Deacon
发明的直接氧化法为
:4HCl(g)+O
2
(g)=2Cl
2
(g)+2H
2
O(g)
。下图为刚性容器中
,
进料浓度比
c
(HCl)
∶
c
(O
2
)
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
:
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
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
c
0
,
根据进料浓度比
c
(HCl)
∶
c
(O
2
)=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
(O
2
)
过低、过高的不利影响分别是
。
(2)Deacon
直接氧化法可按下列催化过程进行
:
则
4HCl(g)+O
2
(g)=2Cl
2
(g)+2H
2
O(g)
的
Δ
H
=
kJ·mol
-1
。
(3)
在一定温度的条件下
,
进一步提高
HCl
的转化率的方法是
(
写出
2
种
)
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
答案
:
(1)
大于
过低时产品中混有
O
2
,
分离
O
2
和
Cl
2
能耗较高
;
过高时
HCl
转化率较低
(2)-116
(3)
增加反应体系压强、及时除去产物
解析
:
(1)
分析任意一条平衡曲线可知
,
在进料浓度比固定的条件下
,
随着温度的升高
,HCl
的平衡转化率降低
,
说明正反应为放热反应
,
由于
K
只与温度有关
,
升高温度
,
平衡逆向移动
,
平衡常数
K
减小
,
即
K
(300
℃
)
大于
K
(400
℃
)
。
根据进料浓度比及
HCl
的平衡转化率间的关系可知
,
c
(HCl)
∶
c
(O
2
)=1
∶
1
的曲线为最上面的那条曲线
,
由该曲线可知
:
温度为
400
℃
时
HCl
的平衡转化率为
84%
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
根据条件可列三段式如下
:
进料浓度比
c
(HCl)
∶
c
(O
2
)
过低
,
导致产品
Cl
2
中混有大量
O
2
,
分离两气体时能耗较高
;
而进料浓度比
c
(HCl)
∶
c
(O
2
)
过高
,
则导致
HCl
的转化率过低
,
浪费原料。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(
2)
由盖斯定律可知
,
将题给催化过程的三个反应直接相加
可
Δ
H
'=(83-20-121)kJ·mol
-1
=-58
kJ·mol
-1
,
则
Δ
H
=2Δ
H
'=-116
kJ·mol
-1
(3)
在温度一定时
,
要增大
HCl
的平衡转化率
,
可采取的措施有
:
及时移走部分产物、增大体系压强等。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
求反应热的几种
方法
1
.
从宏观角度分析计算
Δ
H
=
H
1
(
生成物的总能量
)-
H
2
(
反应物的总能量
)
2
.
从微观角度分析计算
Δ
H
=
E
1
(
反应物的键能总和
)-
E
2
(
生成物的键能总和
)
3
.
从活化能角度分析计算
Δ
H
=
E
1
(
正反应的活化能
)-
E
2
(
逆反应的活化能
)
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
4
.
根据盖斯定律计算
(1)
计算步骤
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(2)
计算方法
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(
模拟题节选组合
)(1)(2019·
河南郑州三模
)
运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
①
由以上数据可求得
NO
的键能为
kJ·mol
-1
。
②
写出两条有利于提高
NO
平衡转化率的措施
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(2)(2019·
河北张家口辛集、沧州一模
)
目前
,
对碳、氮及化合物的研究备受关注。已知
:
回答下列问题
:
①
N
2
的电子式为
。
②
表示碳的燃烧热的热化学方程式为
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(3)(2019·
广东肇庆第二次统一检测
)CO
2
的重整用
CO
2
和
H
2
为原料可得到
CH
4
燃料。
已知
:
①
CH
4
(g)+CO
2
(g)=2CO(g)+2H
2
(g)
Δ
H
1
=+247 kJ·mol
-1
②
CH
4
(g)+H
2
O(g)=CO(g)+3H
2
(g)
Δ
H
2
=+205 kJ·mol
-1
则
CO
2
重整的热化学方程式为
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
①
苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式为
。
②
根据上述信息
,
能否计算出
CO
的燃烧热
?
若不能计算
,
该空不用作答
;
若能计算
,
请写出
CO
的燃烧热
Δ
H
为
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
答案
:
(1)
①
513.5
②
降低温度、增大压强
(
或增大
CO
与
NO
的投料比等
)
Δ
H
=-393.5 kJ·
mol
-1
②
-275.6
kJ·mol
-1
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
解析
:
(1)
①
设
NO
的键能为
x
,
根据
Δ
H
=
反应物键能总和
-
生成物键能总和
,(1
076
kJ·mol
-1
×2+2
x
)-(745
kJ·mol
-1
×2×2+945
kJ·mol
-1
)=-746
kJ·mol
-1
,
解得
:
x
=513.5
kJ·mol
-1
。
②
该反应为气体体积缩小的放热反应
,
若提高
NO
平衡转化率
,
需要使平衡正向移动
,
采用的措施有
:
增大压强、降低温度、增大
CO
与
NO
的投料比等。
(2)
①
氮气分子内含共价三键
,
其电子式为
:
题点一
题点二
题点三
真题诊断
必备知识
对点演练
(3)
由已知
:
①
CH
4
(g)+CO
2
(g)=2CO(g)+2H
2
(g)
Δ
H
1
=+247
kJ·mol
-1
,
②
CH
4
(g)+H
2
O(g)=CO(g)+3H
2
(g)
Δ
H
2
=+205
kJ·mol
-1
,
根据盖斯定律
,
①
-
②
×2
得
CO
2
重整的热化学方程式为
:CO
2
(g)+4H
2
(g)=CH
4
(g)+2H
2
O(g)
Δ
H
=Δ
H
1
-2Δ
H
2
=-163
kJ·mol
-1
。
(4)
①
苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式为
n
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
电极反应式的书写与电化学计算
1
.(
高考题组编
)(1)(2019·
全国
Ⅲ
,28
节选
)
在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上
,
科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方案
,
主要包括电化学过程和化学过程
,
如下图所示
:
负极区发生的反应有
(
写反应方程式
)
。电路中转移
1 mol
电子
,
需消耗氧气
L(
标准状况
)
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
(2)(2019·
全国
Ⅱ
,27
节选
)
环戊二烯可用于制备二茂铁
[Fe(C
5
H
5
)
2
],
结构简式
为
,
后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示
,
其中电解液为溶解有溴化钠
(
电解质
)
和环戊二烯的
DMF
溶液
(DMF
为惰性有机溶剂
)
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
该电解池的阳极为
,
总反应为
。电解制备需要在无水条件下进行
,
原因为
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
(3)(2018·
全国
Ⅰ
,27
节选
)
制备
Na
2
S
2
O
5
也可采用三室膜电解技术
,
装置如图所示
,
其中
SO
2
碱吸收液中含有
NaHSO
3
和
Na
2
SO
3
。阳极的电极反应式为
。电解后
,
室的
NaHSO
3
浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水
,
可得到
Na
2
S
2
O
5
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
解析
:
(1)
根据图示可知
,
负极区
(
指电解池的阴极区
)
发生的电极反应
(
还原反应
)
为
Fe
3+
+e
-
=Fe
2+
,
随之发生的化学过程为
4Fe
2+
+O
2
+4H
+
=4Fe
3+
+2H
2
O
。根据电子守恒可知
,
电路中每转移
1
mol
电子消耗
0.25
mol
O
2
,
在标准状况下的体积为
5.6
L
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
(
2)
根据
Fe
的化合价升高为
+2
价可知
,Fe
发生氧化反应
,
故
Fe
作阳极
;
根据二茂铁的分子式可知
,
两分子环戊二烯去掉
2
个
H
原子
,
Fe+2C
5
H
6
=Fe(C
5
H
5
)
2
+H
2
↑]
。有水存在的条件下
,Na
+
不能得到电子生成
Na,
而是
H
2
O
得电子生成
H
2
和
OH
-
,OH
-
会与
Fe
2+
反应生成
Fe(OH)
2
。
(3)
根据电解目的
——
得到更多的
NaHSO
3
,
因此阳极是水电离出的
OH
-
放电
,
留下的氢离子通过阳离子交换膜进入
a
室
,
使
a
室中的
NaHSO
3
浓度增大。
特别提醒
发生氧化反应的电极为阳极
,
连接电源的正极
;
发生还原反应的为阴极
,
连接电源的负极。注意电解质的性质对书写电极反应式的影响。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
2
.(2018·
全国
Ⅲ
,27)KIO
3
是一种重要的无机化合物
,
可作为食盐中的补碘剂。回答下列问题
:
(1)KIO
3
的化学名称是
。
(2)
利用
“KClO
3
氧化法
”
制备
KIO
3
工艺流程如下图所示
:
“
酸化反应
”
所得产物有
KH(IO
3
)
2
、
Cl
2
和
KCl
。
“
逐
Cl
2
”
采用的方法是
。
“
滤液
”
中的溶质主要是
。
“
调
pH”
中发生反应的化学方程式为
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
(3)KIO
3
也可采用
“
电解法
”
制备
,
装置如图所示
。
①
写出电解时阴极的电极反应式
。
②
电解过程中通过阳离子交换膜的离子主要为
,
其迁移方向是
。
③
与
“
电解法
”
相比
,“KClO
3
氧化法
”
的主要不足之处有
(
写出一点
)
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
答案
:
(1)
碘酸钾
(2)
加热
KCl
KH(IO
3
)
2
+KOH=2KIO
3
+H
2
O(
或
HIO
3
+KOH=KIO
3
+H
2
O)
(3)
①
2H
2
O+2e
-
=2OH
-
+H
2
↑
②
K
+
由
a
到
b
③
产生的
Cl
2
易污染环境
解析
:
(2)
温度升高气体溶解度减小
;Cl
2
被逐出
;KH(IO
3
)
2
结晶析出
,“
滤液
”
中溶质主要是
KCl;“
调
pH”
目的是生成
KIO
3
,
所以选用
KOH
溶液
,
发生反应的化学方程式为
KH(IO
3
)
2
+KOH=2KIO
3
+H
2
O(
或
HIO
3
+KOH=KIO
3
+H
2
O)
。
(3)
①
阴极区电解质是
KOH,
被电解的是
H
2
O:2H
2
O+2e
-
=2OH
-
+H
2
↑;
②
电解时
,
阳离子向阴极区移动
,
故
K
+
由
a
向
b
迁移
;
③
“KClO
3
氧化法
”
中产生有毒气体
Cl
2
,
易污染环境。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
1
.
电极反应式的书写
(1)
原电池电极反应式的书写
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
(2)
电解池电极反应式的
书写
特别提醒
一般情况下
,
电解质溶液为酸性溶液时
,
电极反应式中不出现
OH
-
;
电解质溶液为碱性溶液时
,
电极反应式中不出现
H
+
;
只要是水溶液
,
电极反应式中不能出现
O
2-
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
2
.
电化学综合计算的三种常用
方法
如以通过
4 mol e
-
为桥梁可构建如下关系式
:
(
式中
M
为金属
,
n
为其离子的化合价数值
)
该关系式具有总揽电化学计算的作用。熟记电极反应式
,
灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
(
模拟组合题节选
)(1)(2019·
河南郑州三模
)
用间接电化学法去除烟气中
NO
的原理如图所示。已知阴极室溶液呈酸性
,
则阴极的电极反应式为
。
反应过程中通过质子交换膜
(ab)
的
H
+
为
2 mol
时
,
吸收柱中生成的气体在标准状况下的体积为
L
。
题点一
题点二
题点三
真题诊断
方法技巧
对点演练
(2)(2019·
湖南怀化二模
)
工业上常用电解法制备、精炼金属
Ga
。
①
用惰性电极电解
NaGaO
2
溶液即可制得金属镓
,
阴极电极反应式为
。
②
电解法精炼金属镓
(
粗镓含
Zn
、
Fe
、
Cu
等杂质
),
已知氧化性
:Zn
2+
p
b
(CO
2
)>
p
a
(CO
2
)
。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
方法点拨
积碳与消碳是
CH
4
-
CO
2
催化重整过程中的一对竞争反应
,
二者发生的难易程度与各自的活化能有关
,
而其处于
“
优势
”
还是
“
劣势
”
还与反应的温度、压强有关。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
2
.(2018·
全国卷
Ⅲ
,28
节选
)
三氯氢硅
(SiHCl
3
)
是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题
:
对于反应
2SiHCl
3
(g)=SiH
2
Cl
2
(g)+SiCl
4
(g),
采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂
,
在
323 K
和
343 K
时
SiHCl
3
的转化率随时间变化的结果如图所示。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
(1)343 K
时反应的平衡转化率
α
=
%
。平衡常数
K
343 K
=
(
保留
2
位小数
)
。
(2)
在
343 K
下
:
要提高
SiHCl
3
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
:
v
a
v
b
(
填
“
大于
”“
小于
”
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
答案
:
(1)22
0.02
(2)
及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强
(
浓度
)
(3)
大于
1.3
解析
:
(1)
由图根据
“
先拐先平速率大
”
可知
a
曲线温度较高
(343
K),
平衡转化率为
22%;
设
SiHCl
3
起始物质的量为
1
mol,
则有
2SiHCl
3
(g
)=SiH
2
Cl
2
(g)+SiCl
4
(g)
起始物质
的量
/mol
1
0
0
转化物质
的量
/mol
0.22
0.11
0.11
平衡物质
的量
/mol
0.78
0.11
0.11
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
(3)a
处反应相当于在
b
处反应的基础上升高温度
,
反应速率
v
a
大于
v
b
;
a
处
SiHCl
3
转化率为
20%,
设起始时
SiHCl
3
物质的量为
1
mol,
则有
:
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
起始物质
的量
/mol
1
0
0
转化物质
的量
/mol
0.2
0.1
0.1
a
点物质的
量
/mol
0.8
0.1
0.1
此时
SiHCl
3
、
SiH
2
Cl
2
、
SiCl
4
的物质的量分数分别为
0.8
、
0.1
、
0.1,
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
特别提醒
本题的反应速率公式说明
,
可逆反应的
“
瞬时
”
速率是
“
瞬时
”
正反应速率与逆反应速率之差
;
在温度一定时
“
瞬时
”
速率与各自
“
反应物
”
浓度有关。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
3
.(2018·
全国
Ⅰ
,28)
采用
N
2
O
5
为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术
,
在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题
:
(1)1840
年
Devil
用干燥的氯气通过干燥的硝酸银
,
得到
N
2
O
5
。该反应的氧化产物是一种气体
,
其分子式为
。
(2)F.Daniels
等曾利用测压法在刚性反应器中研究了
25
℃
时
N
2
O
5
(g)
分解反应
:
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
其中
NO
2
二聚为
N
2
O
4
的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强
p
随时间
t
的变化如下表所示
[
t
=∞
时
,N
2
O
5
(g)
完全分解
]:
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
③
若提高反应温度至
35
℃
,
则
N
2
O
5
(g)
完全分解后体系压强
p
∞
(35
℃
)
63.1 kPa(
填
“
大于
”“
等于
”
或
“
小于
”),
原因是
。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是
(
填标号
)
。
A.
v
(
第一步的逆反应
)>
v
(
第二步反应
)
B.
反应的中间产物只有
NO
3
C.
第二步中
NO
2
与
NO
3
的碰撞仅部分有效
D.
第三步反应活化能较高
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
答案
:
(1)O
2
(2)
①
53.1
②
30.0
6.0×10
-2
③
大于 温度提高
,
体积不变
,
总压强提高
;NO
2
二聚为放热反应
,
温度提高
,
平衡左移
,
体系物质的量增加
,
总压强提高
④
13.4
(3)AC
解析
:
(1)
干燥的氯气与干燥的
AgNO
3
之间发生氧化还原反应时
,
氯气作氧化剂
,
而
AgNO
3
中
Ag
、
N
元素都处于最高价
,
所以被氧化的只能为氧元素
,
则得到的气体为氧气。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
2
1
1
26.4
kPa
26.4
kPa
则平衡时
NO
2
的分压为
:63.1
kPa-
p
(O
2
)-
p
(N
2
O
4
)=18.8
kPa
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
4
.(2019·
全国
Ⅰ
,28)
水煤气变换
[CO(g)+H
2
O(g
) CO
2
(g
)+H
2
(g)]
是重要的化工过程
,
主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题
:
(1)Shibata
曾做过下列实验
:
①
使纯
H
2
缓慢地通过处于
721
℃
下的过量氧化钴
CoO(s),
氧化钴部分被还原为金属钴
Co(s),
平衡后气体中
H
2
的物质的量分数为
0.025 0
。
②
在同一温度下用
CO
还原
CoO(s),
平衡后气体中
CO
的物质的量分数为
0.019 2
。
根据上述实验结果判断
,
还原
CoO(s)
为
Co(s)
的倾向是
CO
H
2
(
填
“
大于
”
或
“
小于
”)
。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
(2)721
℃
时
,
在密闭容器中将等物质的量的
CO(g)
和
H
2
O(g)
混合
,
采用适当的催化剂进行反应
,
则平衡时体系中
H
2
的物质的量分数为
(
填标号
)
。
A.<0.25 B.0.25
C.0.25~0.50 D.0.50
E.>0.50
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
(3)
我国学者结合实验与计算机模拟结果
,
研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程
,
如图所示
,
其中吸附在金催化剂表面上的物种用
*
标注。
可知水煤气变换的
Δ
H
0(
填
“
大于
”“
等于
”
或
“
小于
”),
该历程中最大能垒
(
活化能
)
E
正
=
eV,
写出该步骤的化学方程式
。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
(
4)Shoichi
研究了
467
℃
、
489
℃
时水煤气变换中
CO
和
H
2
分压随时间变化关系
(
如下图所示
),
催化剂为氧化铁
,
实验初始时体系
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
答案
:
(1)
大于
(2)C
(3)
小于
2.02
COOH
*
+H
*
+H
2
O
*
=COOH
*
+2H
*
+OH
*
(
或
H
2
O
*
=H
*
+OH
*
)
(4)0.004 7
b
c
d
a
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
解析
:
(1)
因平衡后气体
CO
的物质的量分数小于氢气的物质的量分数
,
因此
CO
还原
CoO(s)
为
Co(s)
的能力强于氢气还原
CoO(s)
为
Co(s)
的能力。
均为
1
mol,
反应转化的
CO
的物质的量为
x
,
则
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
起始
/mol
1
1
0
0
转化
/mol
x
x
x
x
平衡
/mol
1
-x
1
-x
x
x
当
x
=0.5
mol
时
,
氢气的物质的量分数为
0.25,
当完全反应时
,
氢气的物质的量分数为
0.5,
因此平衡时氢气的物质的量分数应介于
0.25
和
0.5
之间
,
所以
C
项正确。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
(3)
由图示可知
,
最终生成物的相对能量低于反应物的相对能量
,
所以该反应为放热反应
,
即
Δ
H
<0
。由图示可知
,
该历程中最大相对能量差为
2.02
eV,
即最大能垒为
2.02
eV
。由图示给出参加反应的微粒和生成的微粒可知
,
该步骤的化学方程式为
COOH
*
+H
*
+H
2
O
*
=COOH
*
+2H
*
+OH
*
(
或
H
2
O
*
=H
*
+OH
*
)
。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
1
.
外界条件对化学反应速率的影响
(1)
纯液体和固体浓度视为常数
,
它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化
,
能影响反应速率。
(2)
对于固体、液体物质
,
由于压强改变对它们的体积影响很小
,
一般认为压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。
(3)
升高温度
,
不论吸热反应还是放热反应
,
也不论正反应速率还是逆反应速率都增大。
(4)
使用催化剂的化学反应
,
由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大
,
反应速率才能达到最大
,
故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂活性的适宜温度。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
(5)“
惰性气体
”(
不参加反应的气体
)
对反应速率的影响
。
物质浓度不变
(
活化分子浓度不变
),
反应速率不变。
②
恒温恒压
:
充入
“
惰性气体
”,
体积增大导致反应体系中各物质浓度减小
(
活化分子浓度减小
),
反应速率减小。
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
2
.
化学平衡状态的判定
标志
(2)
间接判断
依据
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
3
.
外界条件对化学平衡移动的影响
规律
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
1
.
化学平衡图像题的突破方法
化学平衡图像中蕴含着丰富的信息
,
具有简明、直观、形象的特点
,
命题形式灵活。解题的关键是根据反应特点和反应条件
,
认真分析图像、充分挖掘图像蕴含的信息
,
紧扣化学原理
,
找准切入点解决问题。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
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真题诊断
2
.
利用
“
三段式
”
模板进行相关
计算
起始
/mol
a
b
0
0
变化
/mol
mx
nx
px
qx
平衡
/mol
a-mx
b-nx
px
qx
(2)
反应物
:
n
(
平
)=
n
(
始
)-
n
(
变
);
生成物
:
n
(
平
)=
n
(
始
)+
n
(
变
)
。
题点一
题点二
题点三
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真题诊断
题点一
题点二
题点三
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方法技巧
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真题诊断
1
.(2019·
河南郑州三模
)(1)
用焦炭还原
NO
的反应为
:
2NO(g
)+C(s
) N
2
(g
)+CO
2
(g)
Δ
H
,
恒温恒容条件下
,
向体积相同的甲、乙、丙三个容器中分别加入足量的焦炭和一定量的
NO,
测得各容器中
NO
的物质的量
[
n
(NO)]
随反应时间
(
t
)
的变化情况如下表所示
:
①
Δ
H
0(
填
“>”
或
“<”)
。
②
乙容器在
160 min
时
,
v
正
v
逆
(
填
“>”“<”
或
“=”)
。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
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真题诊断
(2)
某温度下
,
向体积为
2 L
的恒容真空容器中通入
2.00 mol NO
2
,
发生反应
:2NO
2
(g
) N
2
O
4
(g
)
Δ
H
=-57.0 kJ·mol
-1
已知
:
v
正
(NO
2
)=
k
1
·
c
2
(NO
2
),
v
逆
(N
2
O
4
)=
k
2
·
c
(N
2
O
4
),
其中
k
1
、
k
2
为速率常数。测得
NO
2
的体积分数
[
φ
(NO
2
)]
与反应时间
(
t
)
的关系如下表所示
:
②
已知速率常数
k
随温度升高而增大
,
则升高温度后
k
1
增大的值
k
2
增大的值
(
填
“>”“<”
或
“=”)
。
答案
:
(1)
①
<
②
>
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
解析
:
(1)
①
容器甲和丙中
NO
的初始量相同
,
丙优先达到平衡
,
说明丙的温度较高
;
达到平衡时丙中
NO
的物质的量大于甲
,
说明升高温度平衡逆向移动
,
则该反应的正反应为放热反应
,
即
Δ
H
<0
。
题点一
题点二
题点三
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方法技巧
对点演练
真题诊断
初始
/(mol·L
-1
)
1.0
0
转化
/(mol·L
-1
)
x
0.5
x
平衡
/(mol·L
-1
)
1.0-
x
0.5
x
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
2
.(2019·
河北石家庄教学质量检测
)
甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源
,
研究其再生及合理利用有重要意义。
请回答
:
(1)
已知一定条件下发生如下反应
:CO
2
(g)+2H
2
O(g
) CH
4
(g
)+2O
2
(g)
Δ
H
=+802 kJ· mol
-1
。
将一定量的
CO
2
(g)
和
H
2
O(g)
充入
10 L
密闭容器中
,
分别在催化剂
M
、
N
的作用下发生上述反应
,CH
4
(g)
的产量
(
n
)
与光照时间
(
t
)
和温度
(
T
)
变化的关系如图
1
所示。
①
若甲烷的燃烧热
(Δ
H
')
为
-890 kJ· mol
-1
,
则水的汽化热
Δ
H
″
=
(
汽化热指
1 mol
液体转化为气体时吸收的热量
)
。
②
T
1
℃
、催化剂
M
作用下
,0~20 h
内该反应速率
v
(H
2
O)=
。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
③
根据图
1
判断
,
T
1
T
2
(
填
“>”“<”
或
“=”),
理由为
。催化剂的催化效果
:M
N(
填
“
优于
”
或
“
劣于
”)
。
题点一
题点二
题点三
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方法技巧
对点演练
真题诊断
(2)
甲烷可用于制备合成气
:CH
4
(g)+H
2
O(g
) CO(g
)+3H
2
(g)
Δ
H
。将
CH
4
(g)
和
H
2
O(g)
以物质的量之比为
1
∶
3
充入盛有催化剂的刚性容器中发生该反应。相同时间段内测得
CO
的体积分数
(
φ
)
与温度
(
T
)
的关系如图
2
所示。
①
T
0
℃
时
,CO
的体积分数最大的原因为
。
②
若
T
0
℃
时
,
容器内起始压强为
p
0
,CO
的平衡体积分数为
10%,
则反应的平衡常数
K
p
=
(
用平衡分压代替平衡浓度计算
,
分压
=
总压
×
物质的量分数
)
。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
答案
:
(1)
①
+44 kJ·mol
-1
②
0.006 mol·L
-1
·h
-1
③
>
该反应为吸热反应
,
温度升高
,CH
4
的产量增大
劣于
(2)
①
低于
T
0
℃
时
,
相同时间段内温度越高反应速率越大
,CO
的体积分数越大
;
高于
T
0
℃
时
,
反应达到平衡
;
由于该反应为放热反应
,
平衡后随温度升高平衡逆向移动
,CO
的体积分数减小
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
③
该反应为吸热反应
,
温度升高
,
平衡右移
,CH
4
的产量增大
,
根据图像可知
,
温度为
T
1
条件下
,
平衡时甲烷的物质的量较大
,
则
T
1
>T
2
;
已知温度
T
1
>T
2
,
若不使用催化剂
,
应该在温度
T
1
条件下优先达到平衡状态
,
根据图像可知
,
使用催化剂
N
的曲线优先达到平衡状态
,
说明催化剂的催化效果
:M
劣于
N
。
(2)
①
在温度低于
T
0
℃
时
,
反应未达平衡
,
随温度升高反应速率增大
,
导致
CO
的体积分数增大
;
在温度为
T
0
℃
时
,
反应达到平衡
,
由于该反应为放热反应
,
温度升高使平衡逆向移动
,
故
CO
的体积分数减小。
②
CH
4
(g)
和
H
2
O(g)
的物质的量之比为
1
∶
3,
设
CH
4
物质的量为
1
mol,H
2
O
为
3
mol,
平衡时生成的
CO
物质的量为
y
mol,CO
的平衡体积分数为
10%
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
初始
/mol
1
3
0
0
转化
/mol
y
y
y
3
y
平衡
/mol
1
-y
3
-y
y
3
y
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
3
.(2019·
湖北黄冈质量检测
)
近年来环境问题突出
,
大气污染更为严重。回答下面问题
:
(1)
下列选项中属于重点城市空气质量日报主要污染物的是
。
A.CO
2
B.SO
2
C.
可吸入颗粒物
D.H
2
S
(2)
汽车尾气常含有
CO
、
NO
等有毒气体
,
汽车气缸中生成
NO
的化学方程式是
。
(3)
汽车排气管安装三元催化装置
,
可以消除
CO
、
NO
的污染
,
反应机理如下
(
以
Pt
催化剂为例
):
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
尾气中反应物及生成物浓度随温度的变化关系如下图
。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
[EXP]:
指数
曲线
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
回答
下面问题
:
①
消除汽车尾气污染反应最适宜的温度是
。
A.250
℃
B.300
℃
C.330
℃
D.400
℃
②
330
℃
以下的低温区发生的主要反应的化学方程式是
。
③
低温区
N
2
O
选择性高于
N
2
,
由此可推断出
:
Ⅴ
反应的活化能
Ⅵ
反应的活化能
(
填
“<”“>”
或
“=”),
理由是
。
④
结合反应机理和图像分析
,
温度位于
330~400
℃
时
,
升高温度
,
反应
Ⅴ
的反应速率
(
填
“
增大
”“
减小
”
或
“
不变
”,
下同
),
反应
Ⅳ
的反应速率
。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
③
>
反应的活化能小
,
化学反应速率大
,
选择性高
④
增大 增大
解析
:
(1)
属于重点城市空气质量日报主要污染物的有硫的氧化物、氮的氧化物、可吸入颗粒物。
(2)
在汽车气缸中高温高压条件下
,
空气中的氧气与氮气反应生
(3)
①
根据图中曲线变化可知
,
消除汽车尾气污染反应最适宜的温度是
400
℃
。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
④
不管是哪一种化学反应
,
升高温度化学反应速率均增大。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
4
.(2019·
湖北四地七校联盟
2
月联考
)
氢气作为清洁能源有着广泛的应用前景
,
利用含硫天然气制备氢气的流程如下
:
请回答下列问题
:
Ⅰ
.
转化脱硫
:
将天然气压入吸收塔
,30
℃
时
,
在
T.F
菌作用下
,
酸性环境中脱硫过程示意图如下。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
(1)
过程
ⅰ
的离子反应方程式为
。
(2)
已知
:
①
Fe
3+
在
pH=1.9
时开始沉淀
,pH=3.2
时沉淀完全。
②
30
℃
时
,
在
T.F
菌作用下
,
不同
pH
的
FeSO
4
溶液中
Fe
2+
的氧化速率如下表
:
在转化脱硫中
,
最佳
pH
范围是
”“<”
或
“=”)
。
③
在一定温度和一定压强下的体积可变的密闭容器中充入
1 mol CH
4
和
1 mol
的水蒸气
,
充分反应达平衡后
,
测得起始时混合气的密度是平衡时混合气密度的
1.4
倍
,
若此时容器的体积为
2 L,
则该反应的平衡常数为
(
结果保留
2
位有效数字
)
。
Ⅲ
.CO
变换
:500
℃
时
,CO
进一步与水反应生成
CO
2
和
H
2
。
Ⅳ
.H
2
提纯
:
将
CO
2
和
H
2
分离得到
H
2
的过程如下图所示
。
(4)
吸收池中发生反应的离子方程式是
。
题点一
题点二
题点三
必备知识
方法技巧
对点演练
真题诊断
(2)
由已知
①
可知
,Fe
3+
在
pH=1.9
时开始沉淀
,
故
pH
应小于
1.9;
由已知
②
可知
,pH
在
1.5
的时候的氧化速率较大
,
故
pH
的取值范围是
1.5