1、2 逐空突破打造“精品组件”第二篇题型三化学反应原理综合题的研究常考题空1热化学方程式及反应热的计算常考题空2有关反应速率、平衡常数、转化率的计算栏目索引常考题空3电解质溶液中有关平衡常数的计算常考题空4读懂图像精准判断速率、平衡对实际生产的调控作用常考题空1热化学方程式及反应热的计算1.书写热化学方程式的“五环节”2.利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法(1)步骤(2)方法题组一热化学方程式的书写1.依据反应事实书写有关热化学方程式：(1)2017天津，7(3)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2xH2O的液态化合物，放热4.28 kJ
2、，该反应的热化学方程式为_。2Cl2(g)TiO2(s)2C(s)=TiCl4(l)2CO(g)H85.6 kJmol1对点集训1234(2)2014安徽，25(3)CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25 、101 kPa下，已知该反应每消耗1 mol CuCl(s)，放热44.4 kJ，该反应的热化学方程式是_。4CuCl(s)O2(g)=2CuCl2(s)2CuO(s) H177.6 kJmol1反应：2H2SO4(l)=2SO2(g)2H2O(g)O2(g) H1551 kJmol1反应：S(s)O2(g)=SO2(g) H3297 kJmol1反应的热化学方
3、程式：_。(3)2018北京，27(1)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。过程如下：3SO2(g)2H2O(g)=2H2SO4(l)S(s) H2254 kJmol112342.运用盖斯定律书写下列热化学方程式：(1)已知：25 、101 kPa时，Mn(s)O2(g)=MnO2(s)H520 kJmol1S(s)O2(g)=SO2(g)H297 kJmol1Mn(s)S(s)2O2(g)=MnSO4(s) H1 065 kJmol1则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是_MnO2(s)SO2(g)=MnSO4(s) 1234H248 kJmo
4、l1解析将题给三个热化学方程式依次编号为，根据盖斯定律，由可得SO2(g)MnO2(s)=MnSO4(s)H(1 065 kJmol1)(520 kJmol1)(297 kJmol1)248 kJmol1。通过计算，可知系统()和系统()制氢的热化学方程式分别为_、_，制得等量H2所需能量较少的是_。(2)2017全国卷，28(2)近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：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。H286 kJmol1H2S (g)=H2(g)S(s)H20
5、kJmol11234系统()解析令题干中的四个热化学方程式分别为1234SO2(g)I2(s)2H2O(l)=2HI(aq)H2SO4(aq)H2151 kJmol12HI(aq)=H2(g)I2(s)H3110 kJmol1H2S(g)H2SO4(aq)=S(s)SO2(g)2H2O(l)H461 kJmol1根据盖斯定律，将可得，系统()中的热化学方程式：同理，将可得，系统()中的热化学方程式：H2S(g)=H2(g)S(s)HH2H3H4151 kJmol1110 kJmol161 kJmol120 kJmol1由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统()。1234H_
6、kJmol1。题组二计算化学反应的焓变(H)3.二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)6H2(g) CH2=CH2(g)4H2O(g)H。(1)几种物质的能量(kJmol1)如表所示(在标准状态下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量)：1281234物质CO2(g)H2(g)CH2=CH2(g)H2O(g)能量/kJmol1394052242解析H生成物的总能量反应物的总能量(52242403942)kJmol1128 kJmol1。思路点拨从宏观的角度讲，反应热是生成物自身的总能量与反应物自身的总能量的差值，根
7、据第(1)问中所给出的各物质所具有的能量，可以计算反应的热效应。从微观的角度讲，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，已知反应的热效应和部分化学键的键能，可求某一化学键的键能。1234a_。(2)几种化学键的键能(kJmol1)。409.251234化学键C=OHHC=CHCHO键能/kJmol1803436615a463解析H断裂化学键的总键能形成化学键的总键能(803443666154a4638)kJmol1128 kJmol1，解得a409.25。4.(1)2016全国卷，26(3)联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下
8、列问题：2O2(g)N2(g)=N2O4(l)H1N2(g)2H2(g)=N2H4(l)H2O2(g)2H2(g)=2H2O(g)H32N2H4(l)N2O4(l)=3N2(g)4H2O(g) H41 048.9 kJmol1上述反应热效应之间的关系式为H4_，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_。2H32H2H1反应放热量大，产生大量的气体1234解析对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式2，减去热化学方程式2，再减去热化学方程式，即可得出热化学方程式，故H42H32H2H1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，
9、两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。1234(2)CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。已知：CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g) H1a kJmol1CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g) H2b kJmol12CO(g)O2(g)=2CO2(g)H3c kJmol1反应CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H_ kJmol1(用含a、b、c的代数式表示)。(a2b2c)1234解析CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(g)Ha kJmol1，2CO(g)2H2O(g)=2CO2(
10、g)2H2(g)H2b kJmol1,4CO2(g)=4CO(g)2O2(g)H2c kJmol1。上述三式相加得：CH4(g)CO2(g)=2CO(g)2H2(g)H(a2b2c)kJmol1。常考题空2有关反应速率、平衡常数、转化率的计算1.有关化学反应速率计算公式的理解对于反应mA(g)nB(g)=cC(g)dD(g)(2)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)v(B)v(C)v(D)mncd。(3)注意事项浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率
11、，且计算时取正值。2.化学平衡计算中常用公式(1)对于可逆反应：aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)在一定温度下达到化学平衡时，其化学平衡常数计算的表达式为其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D各气体的分压，气体的分压气体总压体积分数气体体积之比气体物质的量之比(2)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。例如：因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。(3)转化率计算公式21224(NO )(N O )cc题组一有关化学反应速率的计算1.2015广东理综，31(3)改编一定条件下测得反应2HCl(g) Cl2(g
12、)H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下：对点集训12345t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/103 mol01.83.75.47.2计算2.06.0 min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以molmin1为单位，写出计算过程)。672.工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是一步关键步骤。(1)550 时，向一恒温恒容的容器内充入2 mol SO2(g)与1 mol O2(g)进行上述反应，测得SO2(g)浓度随时间变化如图甲所示，则该温度下反应从开始到平衡氧气的平均反应速率v(O2)_。0.016 molL1min11234567若在起始时总压为
13、p0 kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压总压气态物质的物质的量分数，则10 min内SO2(g)的反应速率v(SO2)_ kPamin1。(2)改变温度，在1 L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：反应时间/minSO2(g)/molO2(g)/molSO3(g)/mol04205 1.5102 15 1 12345671234567题组二有关平衡常数及转化率的计算3.2017全国卷，28(3)近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g
14、)CO2(g) COS(g) H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率1_%，反应平衡常数K_。2.52.81031234567解析设平衡时H2S转化的物质的量为x mol。12345 H2S(g)CO2(g) COS(g)H2O(g)初始/mol 0.40 0.10 0 0转化/mol x x x x平衡/mol 0.40 x 0.10 x x x解得：x0.01674.2017全国卷，28(4)砷(As)是第四周期A族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3
15、、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：298 K时，将20 mL 3x molL1Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应： 溶液中与反应时间(t)的关系如图所示。12345若平衡时溶液的pH14，则该反应的平衡常数K为_。6712345675.亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂，可由NO和Cl2反应得到，化学方程式为2NO(g)Cl2(g) 2NOCl(g)。(1)氮氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时会生成亚硝酰氯，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s) NaNO3(s)NOCl(g)4NO2(g)2NaCl
16、(s) 2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(g)2NO(g)Cl2(g) 2NOCl(g)设反应对应的平衡常数依次为K1、K2、K3，则K1、K2、K3之间的关系为_。12345解析根据2，从而可推知平衡常数之间的关系。67反应开始到10 min时NO的平均反应速率v(NO)_ molL1min1。(2)在1 L恒容密闭容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，在不同温度下测得c(NOCl)与时间t的关系如图A所示：0.11234567T2时该反应的平衡常数K为_。21234567T2时Cl2的平衡转化率为_。50%1234567(3)若按投料比n(NO)n(Cl2)21把
17、NO和Cl2加入到一恒压的密闭容器中发生反应，平衡时NO的转化率与温度T、压强p(总压)的关系如图B所示：该反应的H_(填“”“”或“”)0。”“”或“”)K(T2)，理由是_。(3)如果要进一步提高H2S的平衡转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有_。p1p2p3该反应的正反应是气体分子数增大的反应，其他条件不变时，减小压强使平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大，由图像上看，相同温度，p1条件下H2S的平衡转化率最大，p3条件下H2S的平衡转化率最小该反应正向是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大及时分离出产物解题思路2.图像中转化率变化分析答题要领：转化率问题首先看是否是
18、平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响。例2(2017全国卷，27改编)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。C4H10(g)=C4H8(g)H2(g)H123 kJmol1回答下列问题：(1)图(a)是该反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图，x_0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是_(填标号)。A.升高温度 B.降低温度C.增大压强 D.降低压强小于AD审题要领抓关键词，“平衡产
19、率”。解析由图(a)可以看出，温度相同时，由0.1 MPa变化到x MPa，丁烷的转化率增大，即平衡正向移动，所以x0.1。由于反应为吸热反应，所以温度升高时，平衡正向移动，丁烯的平衡产率增大，因此A正确，B错误；反应正向进行时体积增大，加压时平衡逆向移动，丁烯的平衡产率减小，因此C错误，D正确。(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势，其降低的原因是_。氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大审题要领
20、抓关键词，“产率”，“氢气的作用”。解析反应初期，H2可以活化催化剂，进料气中n(氢气)/n(丁烷)较小，丁烷浓度大，反应向正反应方向进行的程度大，丁烯产率升高；随着进料气中n(氢气)/n(丁烷)增大，原料中过量的H2会使反应平衡逆向移动，所以丁烯产率下降。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 之前随温度升高而增大的原因可能是_、_；590 之后，丁烯产率快速降低的主要原因可能是_。升高温度有利于反应向吸热方向进行升高温度时，反应速率加快丁烯高温裂解生成短碳链烃类审题要领抓关键词，“副产物”产生的原因。解析590 之前，温度
21、升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590 时，丁烯高温会裂解生成短碳链烃类，使产率降低。3.依据图像，优选生产条件解题模型要从以下几个层面依次分析其中的“物理量”：例32017天津理综，10(2)已知：生物脱H2S的原理：H2SFe2(SO4)3=S2FeSO4H2SO44FeSO4O22H2SO4 2Fe2(SO4)32H2O由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为_。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是_。30 、pH2.0蛋白质变性(或硫杆菌失去活性)解析由图1可知，温度在30 左右时，Fe2氧化速率
22、最快；由图2可知，反应混合液的pH2.0左右时，Fe2氧化速率最快。由此可推断使用硫杆菌的最佳条件为温度为30 、混合液的pH2.0。硫杆菌属于蛋白质，若反应温度过高，受热变性失活，导致反应速率下降。1.已知H2S高温热分解制H2的反应如下：2H2S(g) 2H2(g)S2(g)。在恒容密闭容器中，控制不同温度进行H2S的分解实验。温度升高，反应速率加快，达到平衡所需的时间缩短，故曲线b向曲线a靠近123对点集训以H2S的起始浓度均为c molL1测定H2S的转化率，结果如图所示。图中曲线a为H2S的平衡转化率与温度关系曲线，曲线b表示不同温度下反应经过相同时间且未达到化学平衡时H2S的转化率
23、。请说明随温度的升高，曲线b向曲线a逼近的原因：_。解析弄清两条曲线表示的含义，温度低时，H2S转化率相差较大，温度高时，H2S转化率几乎相等，说明温度高时，在该段时间里已经达到平衡。1232.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：123H2(g)H124 kJmol1工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19)，控制反应温度600 ，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)变化如图：(1)掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：_。正反应方向气体分子数增
24、加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果123(2)控制反应温度为600 的理由是_。600 ，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降，高温还可能使催化剂失活，且能耗大3.已知CO2催化加氢合成乙醇的反应原理为：2CO2(g)6H2(g) C2H5OH(g) 3H2O(g)HT2T1m1m2m3123 正反应放热，升高温度平衡逆向移动，温度越高，CO2的平衡转化率越小，所以T3T2T1保持n(CO2)不变，增大n(H2)，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，所以m1m2m3(2)图3表示在总压为5 MPa的恒压条件下，且m3时，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系。则曲线d代表的物质为_(填化学式)，T4温度时，该反应的平衡常数Kp_(提示：用平衡分压代替平衡浓度来计算，某组分平衡分压总压该组分的物质的量分数，结果保留小数点后三位)。C2H5OH0.243123
