題型18化學(xué)反應(yīng)原理綜合

目錄

CT考向歸納

...............................................................................................38

【考向一】熱化學(xué)方程式及反應(yīng)熱的計(jì)算.................................................38

【考向二】有關(guān)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率、速率常數(shù)的計(jì)算..........................................41

【考向三】分壓平衡常數(shù)(Kp)計(jì)算............................................................46

【考向四】平衡圖像曲線受溫度、壓強(qiáng)影響的原因分析........................................49

【考向五】平衡圖像中最佳反應(yīng)條件選擇的原因分析..........................................53

【考向六】平衡圖像中轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率變化的原因分析..........................................55

【考向七】電解質(zhì)溶液中有關(guān)電離(水解)平衡常數(shù)的計(jì)算.......................................58

【考向八】溶度積(Ksp)的相關(guān)計(jì)算..........................................................63

【考向九】電極方程式書寫.................................................................67

高考練場(chǎng)

...................................................................................................................................................71

01散融

【考向一】熱化學(xué)方程式及反應(yīng)熱的計(jì)算

【典例1】(2023上?上海奉賢)回答下列問(wèn)題。

(1)?C(s)+O2(g)=CO2(g)AH=-437.3kJ/mol

@H2(g)+1o2(g)=H2O(g)AH=-285.8kJ/mol

@CO(g)+1o2(g)=CO2(g)AH=-283.0kJ/mol

固態(tài)碳和水蒸氣反應(yīng)生成co和H2的熱化學(xué)方程式為o

(2)根據(jù)鍵能數(shù)據(jù)估算CH4(g)+4F2(g)=CF4(g)+4HF(g)的反應(yīng)熱AW為

化學(xué)鍵C-HC-FH-FF-F

鍵能kJ/mol414489565155

(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，3.36L僅由C、H元素組成的某氣體質(zhì)量4.5g完全燃燒生成CC)2(g)和出0(1)時(shí)，放出233.97kJ

的熱量。該氣體的分子式為，熱值為kJ/g,該氣體燃燒熱的熱化學(xué)方程式為

提分秘

1.書寫熱化學(xué)方程式的“五環(huán)節(jié)”

一寫方程式寫出配平的化學(xué)方程式

二標(biāo)狀態(tài)用s、1、g>aq標(biāo)明物質(zhì)的聚集狀態(tài)

三定條件確定反應(yīng)的溫度和壓強(qiáng)并在后注明(lOlkPa、25℃時(shí)可不標(biāo)注)

四標(biāo)在方程式后寫出AH,并根據(jù)信息注明的“+”或“一”

五標(biāo)數(shù)值根據(jù)化學(xué)計(jì)量系數(shù)寫出A”的值

2.利用蓋斯定律書寫熱化學(xué)方程式的步驟和方法

對(duì)比分析目標(biāo)熱化學(xué)方程式和己知熱化學(xué)方程式，調(diào)整已知熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量

①對(duì)比：

(1)步系數(shù)與目標(biāo)熱化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量系數(shù)一致

驟②疊加：根據(jù)目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成物加減所調(diào)整的熱化學(xué)方程式

③計(jì)算：按照“疊加”步驟中的調(diào)整方法，婚變也隨之作相應(yīng)變化

為了將熱化學(xué)方程式相加得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式，可將熱化學(xué)方程式顛倒過(guò)來(lái)，反應(yīng)

事：熱的數(shù)值不變，但符號(hào)相反。這樣，就不用再做減法運(yùn)算了，實(shí)踐證明，方程式相減

時(shí)往往容易出錯(cuò)

(2)方

為了將熱化學(xué)方程式相加得到目標(biāo)熱化學(xué)方程式，可將方程式乘以某個(gè)倍數(shù)，反應(yīng)熱

法藤：

也要相乘

上面的兩個(gè)步驟做好了，只要將熱化學(xué)方程式相加即可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式，反應(yīng)熱

③口：

也要相加

3.常用關(guān)系式

熱化學(xué)方程式焰變之間的關(guān)系

aA=BAHi

AH2="AHI或AHi=aAH2

A——BAHa

a2

aA=BAHi

AH1=-AH2

B=aAAH2

AA"-B

AH=AHI+AH

A爪2

C

4.AH的三種計(jì)算式

(1)411=生成物總能量一反應(yīng)物總能量=H(生成物)一H(反應(yīng)物)

(2)AH=反應(yīng)物總鍵能之和一生成物總鍵能之和

常見(jiàn)物質(zhì)中的化學(xué)鍵數(shù)目

圄圜潢翻一j

【變式1-1]鐵觸媒催化合成氨經(jīng)歷下圖所示①⑧步基元反應(yīng)(從狀態(tài)I至狀態(tài)助:

反應(yīng)歷程

上圖中"ad"表示吸附在催化劑表面的物質(zhì)。完成下列問(wèn)題：

(1)催化反應(yīng)往往經(jīng)過(guò)物質(zhì)在催化劑表面的“吸附"過(guò)程和脫離催化劑表面的“脫附’過(guò)程。其中，"吸附"過(guò)

程是上圖中的第步基元反應(yīng)，"脫附"過(guò)程是(填"吸熱"或"放熱")過(guò)程。

(2)根據(jù)上圖計(jì)算合成氨反應(yīng)的焰變：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)0H=。

【變式1-2](2023上?河南濮陽(yáng)?高二濮陽(yáng)一高校考)磷及其化合物應(yīng)用廣泛，磷元素有白磷、紅磷、黑磷

等單質(zhì)。

(1)一定條件下，紅磷在氯氣中燃燒的產(chǎn)物有兩種(PCL和PCk),反應(yīng)過(guò)程中的能量變化關(guān)系如圖所示。

回答下列問(wèn)題：

E/kJ

2molP(s)+5molCl2(g)

\2molPCl5(g)

反應(yīng)進(jìn)程

寫出固態(tài)紅磷在一定量的C12中完全燃燒生成氣態(tài)物質(zhì)（PC13）的熱化學(xué)方程式：

（AH用圖中字母表示）

（2）白磷（PQ在。2中燃燒有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系。

△%

其中AH2=（用含和公凡的代數(shù)式表示）。

1

（3）已知：P4（s,白磷）=P（s,黑磷）AH=-39.3kJmor；

1

P4（s,白磷）=P（s,紅磷）AH=-17.6kJmor；

由此推知，其中最穩(wěn)定的磷單質(zhì)是（填"白磷"、"黑磷"或"紅磷"）。

【考向二】有關(guān)反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率、速率常數(shù)的計(jì)算

回畫冏畫

【典例2】（2023?江蘇南通?統(tǒng)考二模）在催化劑作用下，以C2H6、CO?為原料合成C2H4,其主要反應(yīng)有:

反應(yīng)1C2Hf)(g)+CO2(g)=C2H4(g)+H2O(g)+CO(g)AW=+177kJmol'

1

反應(yīng)2C2H6(g)=CH4(g)+H2(g)+c(s)AH=+9kJ-mol-

將體積比為1回1的C2H6、CO?混合氣體按一定流速通過(guò)催化反應(yīng)管，測(cè)得C2H6、CO?的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化

溫度/℃

已知C2H4的選擇性=2速

n反應(yīng)

下列說(shuō)法正確的是

A.圖中曲線①表示COZ轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化

B.720?800回范圍內(nèi)，隨溫度的升高，出口處C2H&及CHa的量均增大

C.720?800團(tuán)范圍內(nèi)，隨溫度的升高，的選擇性不斷增大

D.其他條件不變，加入CaO(s)或選用高效催化劑，均能提高平衡時(shí)C2H母產(chǎn)率

1.有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算公式的理解

對(duì)于反應(yīng)機(jī)A(g)+〃B(g)^=cC(g)+<7D(g)

一、斗留八才...AC(A)An(A)

(1)計(jì)算公式：v(A)=---------=----------

MV-M

(2)同一反應(yīng)用不同的物質(zhì)表示反應(yīng)速率時(shí)，數(shù)值可能不同，但意義相同。不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，存

在如下關(guān)系：v(A)：v(B)：v(C):v(D)=m：n：c：d

(3)注意事項(xiàng)

①濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質(zhì)，不適用于固體和純液體

②化學(xué)反應(yīng)速率是某段時(shí)間內(nèi)的平均反應(yīng)速率，而不是瞬時(shí)速率，且計(jì)算時(shí)取正值

2.化學(xué)平衡計(jì)算中常用公式

對(duì)于可逆反應(yīng)：對(duì)以下反應(yīng)：〃zA(g)+wB(g)=^pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b,

達(dá)到平衡后，A的消耗量為:如mol,容器容積為VL

機(jī)A(g)+z/B(g),一TpC(g)+qD(g)

起始/molab00

變化/molmxnxpxqx

平衡/mola-nvcb-nxpxqx

(左y.(巧

平衡常數(shù)-K=｛口—⑼=一yy(固體和純液體的濃度為常數(shù)，不計(jì)入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)

~mxb-nx

(V)"'?(V)"

式中)

n

..4-+/I+(轉(zhuǎn)化)c(轉(zhuǎn)化)tnx

反應(yīng)物(A)的轉(zhuǎn)化率：a(A)=〃(起始)xl00%=c(起始)xl00%=—X100%

3.化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)及應(yīng)用

(1)速率常數(shù)含義：反應(yīng)速率常數(shù)%)是指在給定溫度下，反應(yīng)物濃度皆為1moLL」時(shí)的反應(yīng)速率。在相

同的濃度條件下，可用反應(yīng)速率常數(shù)大小來(lái)比較化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率

(2)速率常數(shù)的影響因素：與濃度無(wú)關(guān)，但受溫度、催化劑、固體表面性質(zhì)等因素的影響，但溫度對(duì)化學(xué)

反應(yīng)速率的影響是顯著的，速率常數(shù)是溫度的函數(shù)，同一反應(yīng)，溫度不同，速率常數(shù)將有不同的值，一

般溫度越高，反應(yīng)速率常數(shù)越大。通常反應(yīng)速率常數(shù)越大，反應(yīng)進(jìn)行得越快。不同反應(yīng)有不同的速率常

數(shù)

(3)速率方程

①定義：一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的募的乘積成正比

②表達(dá)式：對(duì)于反應(yīng)：aA(g)+6B(g)=^gG(g)+//H(g),則v正=上正^。>廿出)(其中左正為正反應(yīng)的反應(yīng)

速率常數(shù))，丫逆=左逆d(G)d(H)(其中左逆為逆反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù))

i

如：反應(yīng)：2NO2(g)^=2NO(g)+O2(g),v正=%正一(?402),丫逆=左逆/(NCOaCh)。

(4)速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)之間的關(guān)系

①K與左正、k逆的關(guān)系

對(duì)于反應(yīng)：aA(g)+bB(g)^^^pC(g)+^D(g),

貝U：v正3正d(A)d(B)(左正為正反應(yīng)速率常數(shù))

v?=^ffl-^(C)-c?(D)(左逆為逆反應(yīng)速率常數(shù))

反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)VJE=V逆，此時(shí)：k正-ca(A)a(B)=A逆d(C)d(D)nk正一。(C)?A(D)二/，即：長(zhǎng)=基

k逆~c?(A)?c"(B)k逆

②。與左正、左逆的關(guān)系

以2NC)2=^N2O4為例，V正=發(fā)正-p2(NO2),V逆=上逆加N2O4)

反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)VJE=V逆，此時(shí)：k-7?2(NC)2)=左逆72(N2C)4)%/Sc"?=Kp，即：Kp=f

kup-(NCh)"'kit

■————■

【變式2-1](2023上?江蘇鹽城?高三校聯(lián)考)一定條件下合成乙烯：6H2(g)+2C02(g)^CH2=CH2(g)+4H20(g)o

已知溫度對(duì)co2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示，下列說(shuō)法不正確的是

A.生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)

B.當(dāng)溫度高于250囿升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，催化劑的催化效率降低

C.平衡常數(shù):KM>KN

D.若投料比n(H2)：n(CO2)=3：1,則圖中M點(diǎn)乙烯的體積分?jǐn)?shù)為7.7%。

【變式2-2](2023?云南?校聯(lián)考模擬預(yù)測(cè))工業(yè)上可通過(guò)甲醇跋基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：

CH3OH(g)+CO(g)^^HCOOCH3(g),在容積固定的密閉容器中，投入等物質(zhì)的量CH30H和CO,測(cè)得

相同時(shí)間內(nèi)co的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖實(shí)線所示(圖中虛線表示相同條件下co的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變

化)。下列說(shuō)法不合理的是

96.0

95.5

皂95.0

壁94.5

§94.0

°93.5

93.0

溫度(。0

A.適當(dāng)增大壓強(qiáng)可增大甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率

B.c點(diǎn)反應(yīng)速率%＞丫逆

C.反應(yīng)速率2＜匕，平衡常數(shù)K(75,C)＜勺皿)

D.生產(chǎn)時(shí)反應(yīng)溫度控制在80?85團(tuán)為宜

【考向三】分壓平衡常數(shù)(Kp)計(jì)算

園廁冏面

【典例3](2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))用測(cè)壓法在剛性密閉容器中研究T團(tuán)時(shí)4N0(g)QN2(g)+2NO2(g)的分

解反應(yīng)，現(xiàn)將一定量的NO充入該密閉容器中，測(cè)得體系的總壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如下表所示：

反應(yīng)時(shí)間/min010203040

壓強(qiáng)/MPa15.0014.0213.2012.5012.50

(1)20min時(shí)，NO的轉(zhuǎn)化率a=________%

(2)TEI時(shí)，4N0(g)UN2(g)+2NO2(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp==(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))

———一

1.分壓平衡常數(shù)(%)

(1)氣體的分壓p(B)：相同溫度下，當(dāng)某組分氣體B單獨(dú)存在且具有與混合氣體總體積相同的體積時(shí)，該

氣體B所具有的壓強(qiáng)，稱為氣體B的分壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱氣體B的分壓。符號(hào)為p(B),單位為Pa或kPa或MPa

(2)分壓定律

①分壓定律：混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和

p(A)+p(B)+p(C)+p(D)+...—p

②氣體的分壓之比等于其物質(zhì)的量之比：=與瞿

p(D)n(D)

③某氣體的分壓p(B)與總壓之比等于其物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)：2浮="詈=x(B)

則：氣體的分壓=氣體總壓X體積分?jǐn)?shù)=總壓X物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

(3)分壓平衡常數(shù)%(只受溫度影響)

一定溫度下，氣相反應(yīng)：機(jī)A(g)+〃B(g)==ipC(g)+qD(g)達(dá)平衡時(shí)，氣態(tài)生成物分壓幕之積與氣態(tài)反應(yīng)

物分壓

幕之積的比值為一個(gè)常數(shù)，稱為該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)，用符號(hào)Kp表示，&的表達(dá)式如下：

Kp=P：C)，P：⑷)其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分別為A、B、C、D各氣體的分壓

2.4計(jì)算的兩種方法：

方法1.根據(jù)“某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)x該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))”計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)

第一步根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度

第二步計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。

根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)X該氣體的體積分

第三步

(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如，N2(g)+3H2(g)-2NH3(g),壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)

第四步p2(NH3)

或?yàn)?p(N2)(H2)

方法2.直接根據(jù)分壓強(qiáng)計(jì)算壓強(qiáng)平衡常數(shù)

N2（g）+3H2(g『—2NH3（g）

P（始）:P03po0

Np：p3P2P

P(平)：po-p3PL3P2P

Qi

(0。一。)x(3p。-3P尸

一?

【變式3-1](2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))活性炭還原NO2的反應(yīng)為2NO2回+2C(s)^N2(g)+2CO2(g),在恒

溫條件下，1molNO2和足量活性炭發(fā)生該反應(yīng)，測(cè)得平衡時(shí)NO2和CO2的物質(zhì)的量濃度與平衡總壓的關(guān)系

如圖所示：

計(jì)算C點(diǎn)時(shí)該反應(yīng)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)KP=(Kp是用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓二總壓x物質(zhì)的量

分?jǐn)?shù))

【變式3-2](2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))在容積恒為2L的密閉容器中充入2molCH30H(g)和2molCO(g),

在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)CH30H(g)+CO(g)UHC00CH3(g),測(cè)得容器內(nèi)的壓強(qiáng)隨時(shí)間的變化如下表所示

t/min02468101214

p0.8P0.7P0.7P0.7P

p/kPa---

00000

-1

在此條件，0?4min的v(CH3OH)=kPa-min,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=(kPa尸(以分壓表示,

分壓二總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))

【考向四】平衡圖像曲線受溫度、壓強(qiáng)影響的原因分析

園蒯冏畫

【典例4】(2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))對(duì)于2A(g)+B(g)U2c(g)AH<0,且壓強(qiáng)PgZ。下列圖像中曲

線變化錯(cuò)誤的是

400℃

AB

500℃

時(shí)間

500汽

400℃D.

0壓強(qiáng)

MM

1.影響化學(xué)平衡的因素

(1)若其他條件不變，改變下列條件對(duì)化學(xué)平衡的影響

改變的條件(其他條件不變)化學(xué)平衡移動(dòng)的方向

增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度向正反應(yīng)方向移動(dòng)

濃度

減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

增大壓強(qiáng)向氣體分子總數(shù)減小的方向移動(dòng)

壓強(qiáng)(對(duì)有氣體反應(yīng)前后氣體體積改變

減小壓強(qiáng)向氣體分子總數(shù)增大的方向移動(dòng)

參加的反應(yīng))

反應(yīng)前后氣體體積不變改變壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)

升高溫度向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)

溫度

降低溫度向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)

催化劑同等程度改變VIE、V?,平衡不移動(dòng)

(2)“惰性氣體”對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響

①恒溫、恒容下：加入惰性氣體引起>體系總壓增大,但體積不變，各反應(yīng)物、生成物的濃度均未改變，

故反應(yīng)速率不變，V逆也不變，化學(xué)平衡也不發(fā)生移動(dòng)

②恒溫、恒壓下：加入惰性氣體引起k體積增大引起>各反應(yīng)物濃度減少引起>反應(yīng)速率減小,V

正、

V逆均減小，等效于降壓，故化學(xué)平衡向氣體總體積增大的方向移動(dòng)

2.掌握三類平衡移動(dòng)圖像：反應(yīng)mA(g)+nB(g)=^pC(g)+qD(g),m+n>p+q,JLAH>0

(1)速率一時(shí)間圖

'11/

7^正

!..m-

!”正V逆

,逆出“逆『

—八逆

0%增大c(A)0升高溫度4減小壓強(qiáng)加催化劑t

A時(shí)增大反應(yīng)物的濃度，正反應(yīng)速率瞬間增大，然后逐漸減小，而逆反應(yīng)速率逐漸增大；打時(shí)升高溫度,

對(duì)任何反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率均增大，吸熱反應(yīng)的正反應(yīng)速率增大較快；為時(shí)減小壓強(qiáng)，容器容積增

大，濃度變小，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均減小；以時(shí)使用催化劑，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均瞬間增大

(2)轉(zhuǎn)化率(或含量)一時(shí)間圖

A的轉(zhuǎn)化率A的轉(zhuǎn)化率A的轉(zhuǎn)化率

500c

1.01X107Pa加催化劑

200c

1.01X106Pa

不加催化劑

OOO

甲乙丙

甲表示壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于氣體反應(yīng)物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和大于氣體生成物化學(xué)計(jì)量數(shù)之和的

反應(yīng)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；乙表示溫度對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，對(duì)于吸熱反應(yīng)，溫度越高,

反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；丙表示催化劑對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響，催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變

反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率

（3恒壓（溫）線

「C的產(chǎn)率7

1.01X107Pa

1.01X106Pa

1.01X105Pa

O溫度

分析時(shí)可沿橫軸作一條平行于縱軸的虛線，即：為等壓線或等溫線，然后分析另一條件變化對(duì)該反應(yīng)的

影響

【答題模板及剖析】

恒壓線（恒溫線）

答題策略敘特點(diǎn)（反應(yīng)特點(diǎn)或容器特點(diǎn)）一變條件一定方向一得結(jié)論（或結(jié)果）

該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小（或增大）的反應(yīng)，當(dāng)溫度一定時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡正向移

答題模板

動(dòng)，因此XXX（得結(jié)論）

乙烯氣相水合反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為C2H4（g）+H2O（g）==C2H50H（g）AH=—45.5下

圖是乙烯氣相水合法制乙醇中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系［其中H（H2O）：H（C2H4）

=1：l］o圖中壓強(qiáng)。1、夕2、而、/4）的大小順序?yàn)椋碛墒?/p>

。

經(jīng)典例題烯

平

野

化

免

20025030035077t

標(biāo)注答案P1<P2<P3<P4,反應(yīng)正方向是分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度下，壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高

【變式4-1］（2023上?重慶北陪）在某一恒溫、恒容的密閉容器中通入ImoINz和3m。舊2發(fā)生反應(yīng)：3H2（g）+N2（g）

U2NH3（g）AH<0o〃時(shí)刻反應(yīng)達(dá)到平衡，在四時(shí)刻改變某一條件，其反應(yīng)過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法正確的

是

B.回、回兩過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)：ffl<0

C.該反應(yīng)正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能

D.f2時(shí)刻改變的條件可以是向密閉容器中加H2和N2的混合氣

【變式4-2］（2022上?山東煙臺(tái)?高三統(tǒng)考期中）某密閉容器中充入等物質(zhì)的量的A和B,一定溫度下發(fā)生反

應(yīng)A（g）+xB（g）U2c（g）,達(dá)到平衡后，在不同的時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)物的濃度隨時(shí)間的變化如甲圖所示，正逆

反應(yīng)速率隨時(shí)間的變化如乙圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.前20minB的平均反應(yīng)速率為0.05mol-Lj'?mirT,

B.30?40min間該反應(yīng)使用了催化劑

C.化學(xué)方程式中的x=l,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

D.30min>40min時(shí)分別改變的條件是減小壓強(qiáng)、升高溫度

【考向五】平衡圖像中最佳反應(yīng)條件選擇的原因分析

——?

【典例5】（2023?海南?模擬預(yù)測(cè)）工業(yè)合成甲醇的反應(yīng)為CO2（g）+3H2（g）?CH3OH（g）+H2O（g）AH<0?

反應(yīng)相同時(shí)間，實(shí)驗(yàn)測(cè)得甲醇的產(chǎn)率與壓強(qiáng)，溫度的關(guān)系分別如圖1,圖2所示。下列敘述正確的是

|^(CH3OH)/%

20

8:X

6

4

11_

.52.53.54.55.5p/MPa

圖1圖2

A.合成甲醇時(shí)壓強(qiáng)越大越好B.增大壓強(qiáng)，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小

C.合成甲醇的最佳溫度為520KD.520K之前升高溫度單位時(shí)間內(nèi)甲醇的產(chǎn)率減小

化工生產(chǎn)適宜條贏餐的一般原則

1.既不能過(guò)快，又不能太慢

2.既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性

3.增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本

4.如設(shè)備承受高溫、高壓能力等

5.注意催化劑的活性對(duì)溫度的限制

一■■■—

【變式5-1](2023?全國(guó)?高三專題練習(xí))已知萃取劑A、B中pH對(duì)鉆離子、鎰離子萃取率的影響如圖所示,

為了除去Mr)2+,應(yīng)選擇萃取劑(填"A"或"B")。

10—o

%_萃取劑AMn2+「c2+

、8o

郴-

展6O-

4o

#$_

2O_

012345pH

【變式5-2](2023?北京順義?統(tǒng)考二模)工業(yè)上可用“氨催化氧化法"生產(chǎn)NO,以氨氣、氧氣為原料，在Pt

-Rh合金催化劑存在下生成NO和副產(chǎn)物N2,兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)化學(xué)方程式如下：

0.4NH3(g)+5O2(g)$診4NO(g)+6H2O(g)

0.4NH3(g)+3O2(g)<?>2N2(g)+6H2O(g)

現(xiàn)將lmoINFU、1.45molC)2充入：LL恒容密閉容器中，在上述催化劑作用下反應(yīng)，相同時(shí)間內(nèi)有關(guān)生成物物質(zhì)

的量隨溫度變化曲線如圖所示：

制備目標(biāo)物質(zhì)消耗原料的量

已知：有效轉(zhuǎn)化率=xlOO%

原料總的轉(zhuǎn)化量

下列說(shuō)法不正確的是

A.400回時(shí)，主要發(fā)生反應(yīng)國(guó)

B.由圖分析工業(yè)上用氨催化氧化制備HN03,最佳溫度約為840回

C.520回時(shí)，NH3的有效轉(zhuǎn)化率約為66.7%

D.840團(tuán)后，N。的物質(zhì)的量下降，可能是反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)所致

【考向六】平衡圖像中轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率變化的原因分析

園畫附畫

【典例6】（2023?江蘇鹽城?統(tǒng)考三模）焦?fàn)t煤氣（主要成分：CH4、CO2、也、CO）在炭催化下，使CH4與CCh

重整生成出和C。。其主要反應(yīng)為

1

反應(yīng)I：CH4（g）+CO2（g）=2CO（g）+2H2（g）AH,=247.1kJ-mor

1

反應(yīng)":H2（g）+CO2（g）=CO（g）+H2O（g）AH2=41.2kJmor

1

反應(yīng)III：C（s）+CO2（g）=2CO（g）AH3=172kJ-mor

1

反應(yīng)IV：C（s）+H2O（g）=CO（g）+H2（g）AH4=131.29kJmor

在lxlCPPa、將焦?fàn)t煤氣以一定流速通過(guò)裝有炭催化劑的反應(yīng)管，CH4、CO、H2的相對(duì)體積和CO2的轉(zhuǎn)化率

隨溫度變化的曲線如圖所示。

25o

20o

%

、

5楙15o

名1

運(yùn)0o

監(jiān)

及5o

蕓

要O

-50

700800900100011001200

T/℃

產(chǎn)品氣V（CHj

相對(duì)體積（

VCHJ=原料氣V（CHJ'

產(chǎn)品氣V（c。或％廣原料氣V（c。或H2）

相對(duì)體積V（CO或Hj=

原料氣V（陽(yáng)）

下列說(shuō)法不正確的是

A.溫度低于900回，反應(yīng)I基本不發(fā)生

B.8500?900回時(shí)，主要發(fā)生反應(yīng)回

C.增大焦?fàn)t煤氣流速一定能提高CO的相對(duì)體積

D.工業(yè)生產(chǎn)上需要研發(fā)低溫下CH4轉(zhuǎn)化率高的催化劑

答題要領(lǐng)

轉(zhuǎn)化率問(wèn)題首先看是否是平衡轉(zhuǎn)化率，若為非平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)化率，則側(cè)重分析溫度、壓強(qiáng)、濃度對(duì)反應(yīng)快

慢、催化劑對(duì)反應(yīng)快慢及選擇性（主副反應(yīng)）的影響；若為平衡轉(zhuǎn)化率，則側(cè)重分析溫度、壓強(qiáng)、濃度對(duì)化學(xué)

平衡的影響，有時(shí)也涉及溫度對(duì)催化活性的影響

"圃或潢闡

【變式6-1］（2023上?廣東）氨的催化氧化是工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ)，其反應(yīng)機(jī)理如圖1；在1L密閉容器中充入

ImolNW和2moi。2,測(cè)得有關(guān)產(chǎn)物的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖2。

N0H

。2普

KO-NH3

mOAVHN0叵*岷＞

oU

20HNH20埋

o?O-?

圖1

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

A.加入Pt—Rh合金的目的是提圖反應(yīng)的速率

B.氨的催化氧化最佳溫度應(yīng)控制在840回左右

C.520團(tuán)時(shí)，NW的轉(zhuǎn)化率為40%

D.840回以上，發(fā)生了反應(yīng)：2NO（g）^O2（g）+N2（g）AH>0

【變式6-2］（2023?廣東?惠州一中校聯(lián)考三模）向一恒容密閉容器中加入ImolCH,和一定量的HQ,發(fā)生

反應(yīng)：CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）oCH,的平衡轉(zhuǎn)化率按不同投料比xx=-^號(hào)隨溫度的變

化曲線如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是

%

、

7爵

〉

群

遂

s詳

x

u

A.平衡時(shí)H2O（g）的濃度：a>c

B.b、c兩點(diǎn)的正反應(yīng)速率：vb>vc

C.此反應(yīng)在任意溫度下都可自發(fā)進(jìn)行

D.當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)

【考向七】電解質(zhì)溶液中有關(guān)電離（水解）平衡常數(shù)的計(jì)算

————

【典例7】（2024上?山東荷澤?高三山東省鄴城縣第一中學(xué)校考）常溫下，二元弱酸H2A的Ka】=1.0x10-6,

心"Oxi。"，用NaOH固體調(diào)整O.Olmol?廠的H2A溶液的pH（設(shè)體積不發(fā)生改變）。下列說(shuō)法正確的是

是

A.0.01mol-LT1H2A溶液中H2A的電離度約為10%

+2

B.NaHA溶液：c（Na）>c（HA-）>c（H2A）>c（A-）

C.Na2A溶液：c（0H）=c（HA）+c（H2A）+c（H+）

D.當(dāng)溶液的pH>7時(shí)：c（Na+）<c（HA-）+2c（A2+）

1.電離常數(shù)與水解常數(shù)的關(guān)系

(1)電離常數(shù)表達(dá)式

+

①一元弱酸(HA)：HAT——-H+AKa=cg.cA)

c(HA)

+_?

②二元弱酸(H2A)：H2A^=iH+HAKa二c(H+)c(HAD

LC(H2A)

+2

HA~^=^H+AKa,c(H+).c(A/

2c(HAT)

+-

③一元弱堿(BOH)：BOH^=iB+OHK=c(B?c(OfT)

bc(BOH)

(2)電離常數(shù)(K電離)與電離度(a)的關(guān)系——以一元弱酸HA為例

25℃,cmoLL-i的弱酸HA,設(shè)電離度為a

HAH++A-

起始濃度/mol]—1c00

變化濃度/mol1-1C酸:c酸.c酸

平衡濃度/moLL-ic酸一c酸。酸c酸以

2

(C酸以)2C酸.Qr-rzpr

電離平衡常數(shù)1，由于a很小,可認(rèn)為l—a心I

+

則Ka=Cfra2,(越稀越電離)，則：c(H)=c?-a=Ka?c8

(3)電離常數(shù)與水解常數(shù)的關(guān)系

①對(duì)于一元弱酸HA,居與Kh的關(guān)系：國(guó)=等

Ka

如：CH3coONa：CH3COO+H20^^CH3COOH+OH

_c(CH3co0田?式0丁)_c(CH3co0H)?c(0『)?c(/T)____________________跖

h+

~c(CH3co0一)一C(CH3COO~)?C(H)-c(陋CO。—)?c(/T)-K.(CH3coOH)

c(CH3coOH)

②對(duì)于二元弱酸H2B,Kai(H2B)＞先2(郵)與Kh(HB-)、口停一)的關(guān)系:

c(OH->c(HB)C(H+)C(OH->C(HB)KW

B2-+HO^^HB"+OH',Khi(B2-)=

2c?-)c(H+)-c(B2-)—Q

C(OIT>C(H2B)C(H+>C(O1T>C(H2B)KW

HB—H20M2H2B+OH，&2(聽(tīng))=c(HB-)--c(H+)c(HB)-=焉

③強(qiáng)酸弱堿鹽：F

++

如：NH4CI：NH4+H2O^=INH3-H2O+H

K,(凡小?凡0)?0(尸)c(N”3?凡O)?c(”+)?c。”一)跖K“

+

Lc(NH；)一c(NH；)?c(OH-)~c(^H4)?c(OH^)-Kb(NH3?H2O)

C(NH3?H2O)

KM

(4)水解常數(shù)(Kh)與溶度積常數(shù)(&p)的關(guān)系一一強(qiáng)酸多元弱堿鹽：Kh=~

Ksp

3++

如：A1C13：A1+3H2O^^A1(OH)3+3H

C3("+)°3("+)1(0"-)KM

h~c("+)-c(AZ3+)-c3(O7f)-~Ksp

2.計(jì)算電離常數(shù)的常見(jiàn)類型

(1)起點(diǎn)時(shí)刻：巧用三段式

例1.HR是一元酸。室溫時(shí)，用0.250mol.L-lNaOH溶液滴定25.0mLHR溶液時(shí)，溶液的pH變化情況

如圖所示。其中，b點(diǎn)表示兩種物質(zhì)恰好完全反應(yīng)。計(jì)算的電離常數(shù)乂=5x點(diǎn)一6

方法探究：此題根據(jù)縱坐標(biāo)所給的數(shù)據(jù)，起點(diǎn)時(shí)刻pH=3,HR中和一半時(shí)的pH=4.7,

可以優(yōu)先考慮起點(diǎn)時(shí)刻計(jì)算電離常數(shù)，常用方法：三段式

解析：根據(jù)題意，b點(diǎn)時(shí)酸堿恰好完全反應(yīng)，則c(HR)=0.250moLL-xOSL-0.025L

11

pH|=0.2mol-L^,即0.2mol-L的HR溶液的pH=3

HRH++R-

起始：0.200

0102030

V(NaOH)/mL轉(zhuǎn)化：io-IO-io-3

平衡：0210-310-310-3

皿c(〃+>c(7T)10^3xl0-3+

HR的電禺吊數(shù)Ka-no1n_35x10

c(HR)0.2T0

(2)遇中性時(shí)刻：電荷守恒配合物料守恒兩步搞定

例2.在25℃下，amol-L1的氨水與O.OlmolL1的鹽酸以體積比3:4混合，此時(shí)溶液中c(NfK)=c(C「)，

_9

則溶液顯中性(填“酸”、“堿”或“中”)；用含a的代數(shù)式表示NH3-H2。的電離常數(shù)Kb=±^—

—3a-0.04

方法探究：中性時(shí)刻采取電荷守恒和物料守恒，解題時(shí)建議用物質(zhì)的量守恒去寫，因?yàn)樵诜磻?yīng)過(guò)程中

體積已經(jīng)發(fā)生了變化

解析：根據(jù)電荷守恒得C(H+)+C(NH[)=C(C1-)+C(0H-),因?yàn)镃(NH[)=C(C「)，所以C(H+)=C(OIT),故

溶液顯中性。

電荷守恒得："(H+)+“(NHl)="(Cr)+"(Oir),貝l|：H(NHt)=H(Cr)=0.01x4=0.04mol

物料守恒得：3a=?(NHt)+n(NH3-H2O),則：n(NH3-H2O)=(3o—0.04)mol

0.04_7

-----xlOn9

y_c(NH：)xc(OH)__4x10

、一4+3

Kb3a-0.04

C(NH3?H2O)3a-0.04

4+3

(3)恰好完全反應(yīng)時(shí)刻：水解三段式法或利用水解常數(shù)和電離常數(shù)的關(guān)系

例3、25℃時(shí)，0.1mol-L1的HCOONa溶液的pH=10,則HCOOH的電離常數(shù)W,

方法探究：方法I、直接列水解三段式求解

方法n、先求出水解常數(shù)，再利用水解常數(shù)和電離常數(shù)的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算

方法I、直接列水解三段式求解方法n、先求出水解常數(shù)，再利用水解常數(shù)和電離常數(shù)

-的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算

HCOO-+H2O^^^HCOOH+OH

起始：0.100利用左邊的三段式，先求出HCOO-的水解常數(shù)

轉(zhuǎn)化：10-410~410~4_c(HCOOH)c(OH-)_10-4.10-4

Kh—10

平衡：0.1-10-410-410-4c(HCOO)0.1—10-4A

+4

rc(H)c(R-)lO^-CO.l-lO-)m.7砥=區(qū)=里=1。-7

Ka——.=10

4

c(HR)10-KhKT’

【變式7-1](2023上?河北邯鄲?高三磁縣第一中學(xué)校考)25國(guó)時(shí)，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)醋酸溶液的pH,實(shí)

驗(yàn)測(cè)得溶液中CH3coOH、CHsCOCT的分布系數(shù)3與pH的關(guān)系如圖所示。其中

c(X)

8(X)=-下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是