專題16化學反應原理原卷版

專題16化學反應原理【核心考點梳理】一、反應熱與化學平衡的綜合以能量變化、化學反應速率、化學平衡知識為主題，借助圖像、圖表的手段，綜合考查關(guān)聯(lián)知識。關(guān)聯(lián)知識主要有：(1)ΔH符號的判斷、熱化學方程式的書寫、應用蓋斯定律計算ΔH。(2)化學反應速率的計算與比較，外因(濃度、壓強、溫度、催化劑)對化學反應速率的影響。(3)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計算，溫度對平衡常數(shù)的影響；化學平衡狀態(tài)的判斷，用化學平衡的影響因素進行分析和解釋。(4)在多層次曲線圖中反映化學反應速率、化學平衡與溫度、壓強、濃度的關(guān)系。1．熱化學方程式的書寫及反應熱計算技巧首先根據(jù)要求書寫目標熱化學方程式的反應物、產(chǎn)物并配平，其次在反應物和生成物的后面的括號內(nèi)注明其狀態(tài)，再次將目標熱化學方程式與已有的熱化學方程式比對(主要是反應物和生成物的位置、化學計量數(shù))，最后根據(jù)蓋斯定律進行適當運算得出目標熱化學方程式的反應熱ΔH，空一格寫在熱化學方程式右邊即可。2．分析反應速率和化學平衡問題的注意點(1)熟練“三段式”，準確計算反應速率、轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)。①明確三種量的意義：一是起始量(物質(zhì)的量或濃度)，二是變化量，三是平衡量；②用變化量求反應速率和轉(zhuǎn)化率，用平衡濃度求平衡常數(shù)。(2)化學平衡狀態(tài)的比較分析時，要審清兩個條件：①恒溫恒容；②恒溫恒壓。(3)平衡常數(shù)的計算①固體和純液體的濃度視為常數(shù)(不出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中)；②理解氣體分壓的意義(等于氣體物質(zhì)的量之比)以及氣體壓強平衡常數(shù)的計算。(4)對于可逆反應，溫度變化對正、逆反應速率均產(chǎn)生影響，且影響趨勢相同，但影響程度不同。①升溫對吸熱反應影響較大，對放熱反應影響較??；②降溫對吸熱反應影響較小，對放熱反應影響較大。3．分析圖表時應注意的問題(1)仔細分析曲線的最高點、最低點、拐點和平衡點，找準縱坐標與橫坐標的對應數(shù)據(jù)。(2)分析表格數(shù)據(jù)時，找出數(shù)據(jù)大小的變化規(guī)律。二、電解質(zhì)溶液、電化學與化學平衡的綜合1．題型特點主要以元素及其化合物的性質(zhì)做素材，設計為溶液中進行的可逆反應。試題主要考查電化學、溶液中的電離平衡、水解平衡、沉淀溶解平衡的有關(guān)知識，同時往往涉及氧化還原反應的相關(guān)知識。2．解題指導(1)瀏覽全題根據(jù)題目提供的信息，結(jié)合相關(guān)基礎知識，先對簡單問題進行解答。(2)對于氧化還原反應①通過陌生物質(zhì)的價態(tài)判斷其氧化性與還原性。②氧化還原滴定的分析計算要正確利用“關(guān)系式”。(3)化學反應速率的影響因素的實驗探究影響化學反應速率的探究實驗中，控制變量是關(guān)鍵。(4)化學平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)的計算可用三段式法找出濃度可變的反應物、產(chǎn)物在起始時、轉(zhuǎn)化的、平衡時的濃度，然后代入平衡常數(shù)表達式(平衡時生成物濃度化學計量數(shù)次冪的乘積與反應物濃度化學計量數(shù)次冪的乘積的比值)進行計算。(5)對于電化學類試題，首先判斷是原電池還是電解池，然后分析電極類別，書寫電極反應式，最后按電極反應式進行相關(guān)計算。電化學中的電極反應式的書寫要做到以下幾點：(1)根據(jù)題意、裝置圖分清“原電池”“電解池”或“電鍍池”。(2)定電極：陰極、陽極；正極、負極。(3)根據(jù)電極反應物和介質(zhì)確定產(chǎn)物進而寫出電極反應式。①配平(原子守恒、電荷守恒、電子守恒)；②產(chǎn)物粒子在介質(zhì)中存在的形式；③得、失電子要表達準確，得電子寫＋ne－，失電子寫－ne－。(4)對電化學計算要利用各電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等求未知量。(6)對于電解質(zhì)溶液類試題，要明確溶液中的物質(zhì)類型及其可能存在的平衡類型，然后進行解答?！军c對點真題回顧】1.（2023·北京卷）尿素合成的發(fā)展體現(xiàn)了化學科學與技術(shù)的不斷進步。（1）十九世紀初，用氰酸銀與在一定條件下反應制得，實現(xiàn)了由無機物到有機物的合成。該反應的化學方程式是____________________。（2）二十世紀初，工業(yè)上以和為原料在一定溫度和壓強下合成尿素。反應分兩步：?。蜕桑虎ⅲ纸馍赡蛩亍＝Y(jié)合反應過程中能量變化示意圖，下列說法正確的是__________(填序號)。a．活化能：反應ⅰ<反應ⅱb．ⅰ為放熱反應，ⅱ為吸熱反應c．（3）近年研究發(fā)現(xiàn)，電催化和含氮物質(zhì)(等)在常溫常壓下合成尿素，有助于實現(xiàn)碳中和及解決含氮廢水污染問題。向一定濃度的溶液通至飽和，在電極上反應生成，電解原理如圖所示。①電極是電解池的__________極。②電解過程中生成尿素的電極反應式是_____________。（4）尿素樣品含氮量的測定方法如下。已知：溶液中不能直接用溶液準確滴定。①消化液中的含氮粒子是__________。②步驟ⅳ中標準溶液的濃度和消耗的體積分別為和，計算樣品含氮量還需要的實驗數(shù)據(jù)有__________。2.（2023·北京卷）煤中硫的存在形態(tài)分為有機硫和無機硫(、硫化物及微量單質(zhì)硫等)。庫侖滴定法是常用的快捷檢測煤中全硫含量的方法。其主要過程如下圖所示。已知：在催化劑作用下，煤在管式爐中燃燒，出口氣體主要含。（1）煤樣需研磨成細小粉末，其目的是___________。（2）高溫下，煤中完全轉(zhuǎn)化為，該反應的化學方程式為___________。（3）通過干燥裝置后，待測氣體進入庫侖測硫儀進行測定。已知：庫侖測硫儀中電解原理示意圖如下。檢測前，電解質(zhì)溶液中保持定值時，電解池不工作。待測氣體進入電解池后，溶解并將還原，測硫儀便立即自動進行電解到又回到原定值，測定結(jié)束，通過測定電解消耗的電量可以求得煤中含硫量。①在電解池中發(fā)生反應的離子方程式為___________。②測硫儀工作時電解池的陽極反應式為___________。（4）煤樣為，電解消耗的電量為x庫侖，煤樣中硫的質(zhì)量分數(shù)為___________。已知：電解中轉(zhuǎn)移電子所消耗的電量為96500庫侖。（5）條件控制和誤差分析。①測定過程中，需控制電解質(zhì)溶液，當時，非電解生成的使得測得的全硫含量偏小，生成的離子方程式為___________。②測定過程中，管式爐內(nèi)壁上有殘留，測得全硫量結(jié)果為___________。(填“偏大”或“偏小”)3.（2023·北京卷）某小組實驗驗證“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”為可逆反應并測定其平衡常數(shù)。（1）實驗驗證實驗I：將0.0100mol/LAg2SO4溶液與0.0400mo/LFeSO4溶液(pH=1)等體積混合，產(chǎn)生灰黑色沉淀，溶液呈黃色。實驗II：向少量Ag粉中加入0.0100mol/LFe2(SO4)3溶液(pH=1)，固體完全溶解。①取I中沉淀，加入濃硝酸，證實沉淀為Ag。現(xiàn)象_______。②II中溶液選用Fe2(SO4)3，不選用Fe(NO3)3的原因是_______。綜合上述實驗，證實“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”為可逆反應。③小組同學采用電化學裝置從平衡移動角度進行驗證。補全電化學裝置示意圖,寫出操作及現(xiàn)象_______。（2）測定平衡常數(shù)實驗Ⅲ：一定溫度下，待實驗Ⅰ中反應達到平衡狀態(tài)時，取vmL上層清液，用c1mol/LKSCN標準溶液滴定Ag+，至出現(xiàn)穩(wěn)定的淺紅色時消耗KSCN標準溶液v1mL。資料：Ag++SCNAgSCN↓（白色）K=1012Fe3++SCNFeSCN2+（紅色）K=102.3①滴定過程中Fe3+的作用是_______。②測得平衡常數(shù)K=_______。（3）思考問題①取實驗I的濁液測定c(Ag+)，會使所測K值_______(填“偏高”“偏低”或“不受影響”)。②不用實驗II中清液測定K的原因是_______?！军c對點模擬仿真】1．（2023秋·北京海淀·高三101中學校考階段練習）近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學循環(huán)實現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如圖：(1)反應Ⅰ由兩步反應組成，寫出②的化學方程式：①；②。(2)反應Ⅱ：

?H①不同條件下，達到相同的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高，所需的壓強越大，說明?H0。②一定壓強下，與的投料比[]對平衡體系中轉(zhuǎn)化率影響如圖：時，解釋平衡轉(zhuǎn)化率隨投料比增大而降低的原因：。(3)可以作為水溶液中歧化反應(歧化反應生成硫酸與硫沉淀)的催化劑，可能的催化過程如下。將ⅱ補充完整ⅰ.ⅱ._____________________(4)探究ⅰ、ⅱ反應速率與歧化反應速率的關(guān)系，實驗如下：分別將18mL飽和溶液加入到2mL下列試劑中，密閉放置觀察現(xiàn)象。(已知：易溶解在KI溶液中)序號ABCD試劑組成0.4KIaKI，0.20.20.2KI，0.0002mol實驗現(xiàn)象溶液變黃，一段時間后出現(xiàn)渾濁溶液變黃，出現(xiàn)渾濁較A快無明顯現(xiàn)象溶液由棕褐色很快褪色，變成黃色，出現(xiàn)渾濁較A快①B是A的對比實驗，則a=。②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是。③實驗表明，的歧化反應速率D>A，結(jié)合ⅰ、ⅱ反應速率解釋原因：。2．（2023秋·北京西城·高三?？计谥校〤H3OH是重要的基本有機原料，利用反應A可將CH4轉(zhuǎn)化為CH3OH。反應A：2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)

ΔH＜0(1)已知：破壞1mol化學鍵所需要的能量如下表所示。化學鍵C—HO=OO—HC—O能量/kJabcd①CH4的電子式是。②ΔH=kJ·mol1。③CH4難溶于水，而CH3OH能與水任意比互溶，原因是。(2)一定條件下將CH4與O2直接混合實現(xiàn)反應A，往往產(chǎn)生CO2等副產(chǎn)物。我國科研工作者利用FeCl3實現(xiàn)CH4的選擇性氯化，使CH4轉(zhuǎn)化為CH3Cl，并進一步水解得到CH3OH，流程示意如下。①反應i的化學方程式是。②物質(zhì)b是。③由FeCl3溶液結(jié)晶得到FeCl3·6H2O晶體，在HCl的氣流中加熱FeCl3·6H2O晶體，能得到無水FeCl3，實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用。結(jié)合平衡移動原理解釋HCl的作用：。3．（2023·北京海淀·高三統(tǒng)考專題練習）將地球儲量豐富的小分子電催化轉(zhuǎn)化為有高附加值的、、及(如圖所示)等具有巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益?；卮鹣铝袉栴}：(1)是一種綠色氧化劑，它的電子式為；目前工業(yè)上采用蒽醌法生產(chǎn)的原理為：。該總反應的原子利用率為%；測定的純度可用酸性高錳酸鉀溶液滴定法，該反應的離子方程式為。(2)還原制取X(方程式中部分物質(zhì)的化學計量數(shù)已略)可表示為，則X為(填化學式)。(3)電催化制取有高附加值物質(zhì)的方法有很多。①下列說法錯誤的是(填標號)。A．及電催化制時，在陰極區(qū)生成B．及電催化制時，在陽極區(qū)生成C．隔膜電解槽電解飽和食鹽水制時，用陰離子交換膜②一種合成氨的裝置如圖所示，陰極的電極反應式為，電解總反應為。4．（2023秋·北京海淀·高三專題練習）I.如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個電解池。(1)甲池若為用電解原理精煉銅的裝置，A極電極反應式為。電解一段時間后，電解質(zhì)溶液的濃度。(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)甲池若為鐵制品上鍍銀的裝置，A極材料是。(3)乙池中發(fā)生反應的離子方程式為。II.鋰空氣二次電池的探索和研發(fā)成為儲能領域的研究熱點。(4)鋰空氣電池工作和充電原理如圖所示。下列說法正確的是___________(填標號)。①有機電解液②固體電解質(zhì)③水性電解液④催化劑⑤納米碳片⑥充電專用電板A．鋰空氣電池配置了充電專用電極，可防止充電時空氣極(納米碳片)發(fā)生腐蝕B．該電池放電時正極反應式為C．當有(標況)在納米碳片上參加反應，金屬鋰電極會損失2.8gD．若用鉛蓄電池給鋰空氣電池充電，Pb電極應與充電專用電極相接III.利用電化學方法可以將有效地轉(zhuǎn)化為(其中C元素的化合價為價)，裝置如下圖所示。(5)若以堿性氫氧燃料電池為直流電源，則燃料電池中b極電極反應式為。(6)裝置工作時，陰極除有生成外，還可能生成副產(chǎn)物降低電解效率。已知：電解效率=。①副產(chǎn)物可能是(寫出一種即可)。②標準狀況下，當陽極生成氧氣體積為224mL時，測得整個陰極區(qū)內(nèi)的，電解效率為(忽略電解前后溶液的體積變化)。5．（2023秋·北京東城·高三北京市第二十二中學?？计谥校┒坛滔趸瓍捬醢毖趸に嚨哪康氖菍钡?NH)廢水中的氮元素轉(zhuǎn)變?yōu)镹2脫除，其機理如下：資料：氧氣濃度過高時，NO會被氧化成NO。(1)該工藝中NH是被(填“氧化”或“還原”)的微粒。(2)參與Ⅰ中反應的n(NH)：n(O2)=(3)廢水溶解氧濃度(DO)對氮的脫除率的影響如圖所示。當DO＞2mg/L時，氮的脫除率為0，其原因可能是厭氧氨氧化菌被抑制，II中反應無法發(fā)生；還有可能是。(4)經(jīng)上述工藝處理后，排出的水中含有一定量的NO，可以通過改進工藝提高氮的脫除率。①加入還原鐵粉能有效除去NO。該過程涉及的三個反應(a、b和c)如下：在整個反應過程中幾乎監(jiān)測不到NH濃度的增加。請從化學反應速率的角度解釋其原因：。②采用微生物電解工藝也可有效除去NO，其原理如圖所示。A是電源極。結(jié)合電極反應式解釋該工藝能提高氮的脫除率的原因：6．（2023·北京海淀·高三統(tǒng)考專題練習）雙氧水(過氧化氫的水溶液)在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中應用廣泛。(1)雙氧水的強氧化性使其對大多數(shù)病菌和病毒具有消殺功能。用3%醫(yī)用雙氧水對不傳染病房噴灑消毒時，地板上有氣泡冒出，該氣體是。(2)火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強氧化劑液態(tài)過氧化氫。知0.4mol液態(tài)肼與足量的液態(tài)過氧化氫反應，生成氮氣和水蒸氣，并放出256.652kJ的熱量。該反應的熱化學方程式為。(3)雙氧水能將堿性廢水中的CN轉(zhuǎn)化成碳酸鹽和一種對環(huán)境無污染的氣體，CN的電子式為，寫出該反應的離子方程式。(4)如圖是工業(yè)上制備過氧化氫最常見的方法，寫出實際發(fā)生反應的總方程式。(5)如圖是一種用電解原理來制備H2O2，并用產(chǎn)生的H2O2處理廢氨水的裝置。①Ir—Ru惰性電極吸附O2生成H2O2，其電極反應式是。②處理廢氨水中溶質(zhì)(以NH3計)的質(zhì)量是34g，理論上電路中轉(zhuǎn)移電子數(shù)為mol。7．（2023·北京·模擬預測）電化學方法是化工生產(chǎn)及生活中常用的一種方法?；卮鹣铝袉栴}：(1)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認的高效、廣譜、快速、安全的殺菌消毒劑。目前已開發(fā)出用電解法制取ClO2的新工藝如圖所示：①圖中用石墨作電極，在一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO2。產(chǎn)生ClO2的電極應連接電源的(填“正極”或“負極”)，對應的電極反應式為。②a極區(qū)pH(填“增大”“減小”或“不變”)。③圖中應使用(填“陰”或“陽”)離子交換膜。(2)電解K2MnO4溶液制備KMnO4。工業(yè)上，通常以軟錳礦(主要成分是MnO2)與KOH的混合物在鐵坩堝(熔融池)中混合均勻，小火加熱至