關于化學反應原理綜合題解題策略

化學反應原理綜合題涉及的內容主要包括化學反應過程中的焓變、化學能與電能的相互轉化、電極反應式的書寫、化學反應速率的定性分析與定量計算、化學平衡移動原理在生產中的應用、化學平衡常數的計算、反應條件的控制、弱酸弱堿的轉化、pH計算、離子濃度大小的比較、離子的共存、難溶物之間的轉化等問題。試題常以選擇、填空、讀圖、作圖、計算等形式出現。高考一般以與生產、生活聯系緊密的物質為背景材料出組合題，各小題之間有一定獨立性。第2頁,共43頁，2024年2月25日，星期天1．化學反應速率題中應注意的問題

(1)對于可逆反應，溫度變化對正、逆反應速率均產生影響，且影響趨勢相同，但影響值不同。升溫對吸熱反應影響較大，對放熱反應影響較小；反之，降溫對吸熱反應影響較小，對放熱反應影響較大。(2)計算反應速率時，要特別注意時間、體積、濃度單位的換算。第3頁,共43頁，2024年2月25日，星期天2．化學反應焓變題中應注意的問題

(1)正確理解ΔH正負號的意義及焓變與能量變化的關系。ΔH為負值，反應物總能量高于生成物總能量，反應放熱；ΔH為正值，反應物總能量低于生成物總能量。

(2)運用蓋斯定律計算多步反應的ΔH時，要注意反應分子式前面的系數與ΔH的對應關系，運用數學加減法和移項原理進行加減，在總反應式中沒有的物質要用消元法除去，出現的物質要按照總反應式中的分子數保留。第4頁,共43頁，2024年2月25日，星期天3．化學平衡常數題中應注意的問題

(1)固體物質、純液體、水溶液中進行的反應，H2O不列入平衡常數的計算表達式中；氣體反應、有機反應，H2O的濃度要列入平衡常數的計算表達式中。

(2)平衡常數(K)式中的濃度是平衡狀態時的物質的量濃度，而濃度商(Q)式中的濃度是任意時刻的物質的量濃度。第5頁,共43頁，2024年2月25日，星期天4．原電池與電解池題中應注意的問題

(1)原電池中負極發生氧化反應，常出現電極材料溶解、質量減輕等現象；正極發生還原反應，常出現質量不變或增重、有氣體產生等現象。電解池中與電源負極連接的陰極材料不反應，與電源正極連接的陽極(除惰性電極外)材料發生氧化反應，可能出現電極溶解、質量減輕等現象。(2)Fe在原電池與電解池反應中發生氧化反應時失去2個電子生成Fe2＋。

(3)可充電電池的放電反應是原電池反應，充電反應是電解池反應。放電過程中原池的負極發生氧化反應，充電過程中電池的陰極發生還原反應。第6頁,共43頁，2024年2月25日，星期天5．電離平衡、水解平衡和溶解平衡應題中注意的問題(1)書寫電離平衡、水解平衡、溶解平衡方程式時要用可逆號連接。(2)分析離子的存在形式時要考慮弱酸弱堿的電離和離子能否發生水解。

(3)分析離子濃度大小時要考慮酸堿鹽對水電離的影響。

(4)利用溶度積常數分析沉淀是否能完成轉化時，要考慮溶解平衡式中陰陽離子系數與溶度積常數關系，溶度積大的其溶解度不一定大。第7頁,共43頁，2024年2月25日，星期天6．分析圖表與作圖時應注意的問題(1)仔細分析和準確畫出曲線的最高點、最低點、拐點和平衡點。(2)找準縱坐標與橫坐標的對應數據。(3)描繪曲線時注意點與點之間的連接關系。(4)分析表格數據時，找出數據大小的變化規律。第8頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

反應速率與化學平衡有關綜合題[例題1已知CO2可以生產綠色燃料甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＝－187.4kJ/mol。300℃時，在一定容積的密閉容器中，c(CO2)＝1.00mol/L，c(H2)＝1.60mol/L開始反應，結果如下圖所示，回答下列問題：第9頁,共43頁，2024年2月25日，星期天(1)使用催化劑I時，反應在10小時內的平均反應速率：v(H2)＝______mol/(L·h)。(2)下列敘述正確的是________。A．當容器內氣體的密度不再改變時，反應不一定達到平衡狀態B．充入氬氣增大壓強有利于提高CO2的轉化率C．CO2

平衡轉化率，在上述反應條件下，催化劑Ⅱ比催化劑Ⅰ高D．催化效率：在上述反應條件下，催化劑Ⅱ比催化劑Ⅰ高第10頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

(3)根據圖中數據，計算此反應在300℃時的平衡常數(寫出計算過程)。

(4)將上述平衡體系升溫至400℃，平衡常數：K(400℃)______K(300℃)(填“<”、“＝”或“>”)。(5)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)ΔH＝－242.8kJ/mol，則反應2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)ΔH＝________kJ/mol。

解析：本題考查化學反應速率、化學平衡狀態的建立、圖像分析、化學平衡常數應用與計算等。第11頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

(1)從圖讀數知10小時內CO2消耗量為1.00mol/L×18%＝0.18mol/L，反應速率計算式v(CO2)＝Δc(CO2)/t＝0.18mol/L÷10h＝0.018mol/(L·h)，v(H2)＝3v(CO2)＝3×0.018mol/(L·h)＝0.054mol/(L·h)。

(2)A項正確，該密閉容器的容積一定，無固體和液體參加反應，無論反應達到平衡與否，其氣體密度均不變化；B項錯誤，氬氣不參加反應，容器的容積一定，充入氬氣不改變反應物、生成物的濃度，對平衡不產生影響；C項錯誤，催化劑的使用同等程度改變正、逆反應速率，不影響平衡移動；D項正確，據圖知，使用催化劑Ⅱ使反應達到平衡時間比使用催化劑Ⅰ短，故催化效率更高。第12頁,共43頁，2024年2月25日，星期天答案：(1)0.054(2)AD(3)

答：略。(4)<(5)－353.6起始濃度/mol·L－1

1.00

1.60

0

0變化濃度/mol·L－1

0.20

0.60

0.20

0.20平衡濃度/mol·L－1

0.80

1.0

0.20

0.20＝0.050(mol·L－1)－2第13頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

【變式訓練】1．尿素[CO(NH2)2]是首個由無機物人工合成的有機物。

(1)工業上尿素由CO2和NH3在一定條件下合成，其反應方程式為：____________________________。

(2)當氨碳比＝4時，CO2的轉化率隨時間的變化關系如下圖所示。①A點的逆反應速率v逆(CO2)__________B點的正反應速率v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。②NH3的平衡轉化率為__________。第14頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

解析：(1)利用CO(NH2)2中C∶N＝1∶2，用觀察法寫出化學方程式，同時圖像中t≥60min時達到平衡狀態，即該反應為可逆反應。

(2)①A點未達平衡，B點達到平衡，從圖像得v逆(CO2)<v正(CO2)。②平衡時CO2轉化率為60%，令n(NH3)＝4mol，n(CO2)＝1mol，則有n消耗(CO2)＝0.6mol，n消耗(NH3)＝1.2mol，NH3的轉化率＝×100%＝30%。第15頁,共43頁，2024年2月25日，星期天利用平衡原理的圖表分析與作圖綜合題

[例題2]甲烷自熱重整是先進的制氫方法，包含甲烷氧化和蒸氣重整。向反應系統同時通入甲烷、氧氣和水蒸氣，發生的主要化學反應如下：反應過程化學方程式焓變ΔH(kJ/mol)甲烷氧化CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)－802.6CH4(g)＋O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)－322.0蒸氣重整CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)＋206.2CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)＋165.0第16頁,共43頁，2024年2月25日，星期天回答下列問題：(1)反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝_____kJ/mol。

(2)對于氣相反應，用某組分(B)的平衡壓強(pB)代替物質的量濃度(cB)也可表示平衡常數(記作KP)，則反應CH4(g)＋H2O(g) CO(g)＋3H2

(g)的KP＝____________________；隨著溫度的升高，該平衡常數______(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(3)從能量的角度分析，甲烷自熱重整方法的先進之處在于____________________________。(4)在某一給定進料比的情況下，溫度、壓強對H2和CO物質的量分數的影響如下圖：第17頁,共43頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

①若要達到H2物質的量分數>65%、CO的物質的量分數<10%，以下條件中最合適的是______。A．600℃、0.9MPaC．800℃、1.5MPaB．700℃、0.9MPa D.1000℃、1.5MPa第19頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

②畫出600℃、0.1MPa條件下，系統中H2物質的量分數隨反應時間(從常溫進料開始計時)的變化趨勢示意圖。(5)如果進料中氧氣量過大，最終導致H2

物質的量分數降低，原因是______________。第20頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

解析：(1)[CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g)

ΔH1＝＋165.0kJ·mol－1]－[CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)

ΔH2＝＋206.2kJ·mol－1]得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，ΔH＝－41.2kJ·mol－1。

(2)反應式中水是氣體，要列入計算平衡常數的表達式中，用壓強代替濃度，其列式方法和用濃度列式相同。第21頁,共43頁，2024年2月25日，星期天(4)①該讀圖題要注意比較不同要求下對應溫度與質量分數關系，同時滿足H2和CO的要求。根據圖1，H2物質的量分數>65%，在0.1MPa時溫度要接近550℃，在0.9MPa時溫度要接近700℃，在1.5MPa時溫度要接近750℃。根據圖2，CO的物質的量分數<10%，在0.1MPa時溫度低于650℃即可，在0.9MPa時溫度低于700℃即可，在1.5MPa時溫度低于725℃即可，選項B符合要求。

(5)氧氣量過大時，H2會部分被O2氧化。第22頁,共43頁，2024年2月25日，星期天答案：(1)－41.2增大

(3)系統內甲烷的氧化反應放出熱量，為甲烷蒸氣的吸熱重整反應提供了所需的能量

(4)①B②

(5)甲烷氧化程度過高，氫氣和氧氣反應(合理即可)第23頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

【變式訓練】

2．汽車尾氣中的CO、NOx已經成為大氣的主要污染物，使用稀土等催化劑能將CO、NOx、碳氫化合物轉化成無毒物質，從而減少汽車尾氣污染。(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)ΔH＝＋180.5kJ/mol；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)C(s)＋O2(g)===CO2(g)

ΔH＝－221.0kJ/mol；

ΔH＝－393.5kJ/mol。①尾氣轉化的反應之一：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2

(g)ΔH＝_______________。－746.5kJ/mol第24頁,共43頁，2024年2月25日，星期天②請在下面的坐標圖中畫出這個反應在反應過程中體系能量變化示意圖，并進行必要的標注。

(2)在容積相同的兩個密閉容器內(裝有等量的某種催化劑)，分別充入同量的NOx及C3H6，在不同溫度下，同時發生以下反應：第25頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

并分別在t秒時測定其中NOx的轉化率，繪得圖像如下圖所示： ①從圖中可以得出的結論： 結論一：從測定NOx

轉化數據中判斷，相同溫度下NO的轉化效率比NO2的低；第26頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

結論二：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②在上述NO2和C3H6反應中，提高NO2轉化率的措施有__________(填字母)。A．加入催化劑C．分離出H2O(g)B．降低溫度

D．增大壓強BC在250℃～450℃時，NOx轉化率隨溫度升高而增大，450℃～600℃時NOx轉化率隨溫度升高而減小或450℃，

NOx與C3H6的反應達到平衡，且正反應是放熱反應第27頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

化學反應焓變、電化學基礎與化學平衡常數綜合題 [例題3]碳和碳的化合物在生產、生活中的應用非常廣泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一種理想，更是一種值得期待的新的生活方式。

(1)甲烷燃燒放出大量的熱，可作為能源用于人類的生產和生活。已知：①2CH4(g)＋3O2(g)===2CO(g)＋4H2O(l)

ΔH1＝－1214kJ/mol；②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)

ΔH2＝-566kJ/mol。則表示甲烷燃燒熱的熱化學方程式：_________________。第28頁,共43頁，2024年2月25日，星期天(2)①將兩個石墨電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構成甲烷燃料電池。其負極的電極反應式：____________________________________。②某同學利用甲烷燃料電池設計了一種電解法制取Fe(OH)2的實驗裝置(如下圖所示)，通電后，溶液中產生大量的白色沉淀，且較長時間不變色。下列說法中正確的是______(填序號)。

A．電源中的a一定為正極，b一定為負極

B．可以用NaCl溶液作電解液

C．A、B兩端都必須用鐵作電極

D．陰極發生的反應是2H＋＋2e－===H2↑第29頁,共43頁，2024年2月25日，星期天(3)將不同量的CO(g)和H2O(g)分別通入體積為2L的恒容密閉容器中，進行反應CO(g)＋H2O(g)CO2

(g)＋H2

(g)，得到如下三組數據：

②實驗1中，以v(H2)表示的平均反應速率為_________________________________。實驗組溫度/℃起始量/mol平衡量/mol達到平衡所需時間/minH2OCOCO21650241.652900120.433900120.41①該反應的正反應為_______(填“吸”或“放”)熱反應。第30頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

③實驗2中，達到平衡時CO的轉化率為__________________________________________________________________。 ④實驗3跟實驗2相比，改變的條件可能是_________________________________________________(答一種情況即可)。

(4)將2.4g碳在足量氧氣中燃燒，所得氣體通入100mL3.0mol/L的氫氧化鈉溶液中，完全吸收后，溶液中所含溶質為____________________。第31頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

解析：(1)[①式－②式]/2，得CH4燃燒的熱化學方程式，其中ΔH＝-890kJ·mol－1。

(2)①該電池是燃料電池，還原劑CH4在負極失去電子被氧化，在堿性環境中生成碳酸根和水。②該裝置沒有說明是在A極附近，還是B極附近先產生白色沉淀，不能判斷A、B是如何連接電源的正、負極。當用Fe作陽極時，可用NaCl溶液作電解液。該裝置的陰極可以用其他不與電解質溶液反應的導電材料作陰極，不一定要Fe。

第32頁,共43頁，2024年2月25日，星期天(3)①從表格中數據看，低溫時CO2的平衡量大于高溫時CO2的平衡量，故判斷該反應是放熱反應。②v(H2)＝v(CO2)＝1.6mol/(2L×5min)＝0.16mol/(L·min)。③達到平衡時CO的轉化率＝0.4mol/2mol×100%＝20%。答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)

ΔH＝-890kJ·mol－1(2)①CH4－8e－＋10OH－===＋7H2O

②BD(3)①放②0.16mol/(L·min)

③20%

④使用了催化劑或增大了壓強(4)NaHCO3、Na2CO3第33頁,共43頁，2024年2月25日，星期天【變式訓練】3．德國人哈伯在1909年發明的合成氨的反應原理為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K時，ΔH＝－92.4kJ·mol－1，試回答下列問題：

(1)在298K時，將10molN2和30molH2放入合成塔中，為何放出的熱量小于924kJ？__________________________________________________________________________________________________。因為該反應為可逆反應，10mol

N2和30molH2不可能完全轉化，所以放出的熱量小于924kJ第34頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

(2)如右圖在一定條件下，將1molN2與3molH2混合于一個10L密閉容器中，反應達到A平衡時，混合氣體中氨占25%，試回答：①N2的轉化率α(A)為________；

②在狀態A時，平衡常數KA＝__________________(代入數值的表達式，不寫出具體數值)；當溫度由T1變化到T2時，KA_____KB(填“>”、“<”或“＝”)。

(3)下圖是實驗室模擬工業合成氨的簡易裝置。簡述檢驗有氨氣生成的方法：____________________________________________________________________________________________。40%>用濕潤的紅色石蕊試紙放在導管口處，若試紙變藍，說明有氨氣生成

第35頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

在1998年希臘亞里士多德大學的Marmellos和Stoukides采用高質子導電性的SCY陶瓷(能傳遞H＋)，實現了高溫常壓下高轉化率的電化學合成氨，其實驗裝置如圖。陰極的電極反應式：_______________________________________________。N2＋6e－＋6H＋===2NH3第36頁,共43頁，2024年2月25日，星期天(3)能證明Na2SO3溶液中存在

和質子數均相同，則M的原子結構示意圖為______________。

(2)硫酸鋁溶液與過量氨水反應的離子方程式為：________________________________________。水解平衡的事實是______(填序號)。

A．滴入酚酞溶液變紅，再加入H2SO4溶液紅色褪去

B．滴入酚酞溶液變紅，再加入氯水后紅色褪去

C．滴入酚酞溶液變紅，在加入BaCl2溶液后產生沉淀且紅色褪去

(4)元素X、Y在周期表中位于同一主族，化合物Cu2X和Cu2Y可發生如下轉化(其中D是纖維水解的最終產物)：電解質電離平衡與水解平衡綜合題第37頁,共43頁，2024年2月25日，星期天

①非金屬性：X______Y(填“>”或“<”)。 ②Cu2Y與過量濃硝酸反應有紅棕色氣體生成，化學方程式為：_______________________________________________。

(5)在恒容絕熱(不與外界交換能量)條件下進行2A(g)＋B(g)2C(g)＋D(s)反應，按下表數據投料，反應達到平衡狀態，測得體系壓強升高。簡述該反應的平衡常數與溫度的變化關系：____________。物質ABCD