專題16化學(xué)反應(yīng)原理原卷版

專題16化學(xué)反應(yīng)原理【核心考點(diǎn)梳理】一、反應(yīng)熱與化學(xué)平衡的綜合以能量變化、化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)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(xué)方程式的書寫、應(yīng)用蓋斯定律計(jì)算ΔH。(2)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較，外因(濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑)對化學(xué)反應(yīng)速率的影響。(3)平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計(jì)算，溫度對平衡常數(shù)的影響；化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷，用化學(xué)平衡的影響因素進(jìn)行分析和解釋。(4)在多層次曲線圖中反映化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡與溫度、壓強(qiáng)、濃度的關(guān)系。1．熱化學(xué)方程式的書寫及反應(yīng)熱計(jì)算技巧首先根據(jù)要求書寫目標(biāo)熱化學(xué)方程式的反應(yīng)物、產(chǎn)物并配平，其次在反應(yīng)物和生成物的后面的括號內(nèi)注明其狀態(tài)，再次將目標(biāo)熱化學(xué)方程式與已有的熱化學(xué)方程式比對(主要是反應(yīng)物和生成物的位置、化學(xué)計(jì)量數(shù))，最后根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行適當(dāng)運(yùn)算得出目標(biāo)熱化學(xué)方程式的反應(yīng)熱ΔH，空一格寫在熱化學(xué)方程式右邊即可。2．分析反應(yīng)速率和化學(xué)平衡問題的注意點(diǎn)(1)熟練“三段式”，準(zhǔn)確計(jì)算反應(yīng)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(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，用平衡濃度求平衡常數(shù)。(2)化學(xué)平衡狀態(tài)的比較分析時(shí)，要審清兩個(gè)條件：①恒溫恒容；②恒溫恒壓。(3)平衡常數(shù)的計(jì)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(dá)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(qiáng)平衡常數(shù)的計(jì)算。(4)對于可逆反應(yīng)，溫度變化對正、逆反應(yīng)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(yīng)影響較大，對放熱反應(yīng)影響較??；②降溫對吸熱反應(yīng)影響較小，對放熱反應(yīng)影響較大。3．分析圖表時(shí)應(yīng)注意的問題(1)仔細(xì)分析曲線的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、拐點(diǎn)和平衡點(diǎn)，找準(zhǔn)縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的對應(yīng)數(shù)據(jù)。(2)分析表格數(shù)據(jù)時(shí)，找出數(shù)據(jù)大小的變化規(guī)律。二、電解質(zhì)溶液、電化學(xué)與化學(xué)平衡的綜合1．題型特點(diǎn)主要以元素及其化合物的性質(zhì)做素材，設(shè)計(jì)為溶液中進(jìn)行的可逆反應(yīng)。試題主要考查電化學(xué)、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(shí)往往涉及氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識。2．解題指導(dǎo)(1)瀏覽全題根據(jù)題目提供的信息，結(jié)合相關(guān)基礎(chǔ)知識，先對簡單問題進(jìn)行解答。(2)對于氧化還原反應(yīng)①通過陌生物質(zhì)的價(jià)態(tài)判斷其氧化性與還原性。②氧化還原滴定的分析計(jì)算要正確利用“關(guān)系式”。(3)化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素的實(shí)驗(yàn)探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的探究實(shí)驗(yàn)中，控制變量是關(guān)鍵。(4)化學(xué)平衡常數(shù)及平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算平衡常數(shù)的計(jì)算可用三段式法找出濃度可變的反應(yīng)物、產(chǎn)物在起始時(shí)、轉(zhuǎn)化的、平衡時(shí)的濃度，然后代入平衡常數(shù)表達(dá)式(平衡時(shí)生成物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次冪的乘積的比值)進(jìn)行計(jì)算。(5)對于電化學(xué)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(yīng)式，最后按電極反應(yīng)式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。電化學(xué)中的電極反應(yīng)式的書寫要做到以下幾點(diǎn)：(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(fù)極。(3)根據(jù)電極反應(yīng)物和介質(zhì)確定產(chǎn)物進(jìn)而寫出電極反應(yīng)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(dá)準(zhǔn)確，得電子寫＋ne－，失電子寫－ne－。(4)對電化學(xué)計(jì)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(jìn)行解答。【點(diǎn)對點(diǎn)真題回顧】1.（2023·北京卷）尿素合成的發(fā)展體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步。（1）十九世紀(jì)初，用氰酸銀與在一定條件下反應(yīng)制得，實(shí)現(xiàn)了由無機(jī)物到有機(jī)物的合成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是____________________。（2）二十世紀(jì)初，工業(yè)上以和為原料在一定溫度和壓強(qiáng)下合成尿素。反應(yīng)分兩步：?。蜕桑虎ⅲ纸馍赡蛩?。結(jié)合反應(yīng)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(yīng)ⅰ<反應(yīng)ⅱb．ⅰ為放熱反應(yīng)，ⅱ為吸熱反應(yīng)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(shí)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(yīng)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(yīng)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(zhǔn)確滴定。①消化液中的含氮粒子是__________。②步驟ⅳ中標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度和消耗的體積分別為和，計(jì)算樣品含氮量還需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有__________。2.（2023·北京卷）煤中硫的存在形態(tài)分為有機(jī)硫和無機(jī)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(xì)小粉末，其目的是___________。（2）高溫下，煤中完全轉(zhuǎn)化為，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。（3）通過干燥裝置后，待測氣體進(jìn)入庫侖測硫儀進(jìn)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(shí)，電解池不工作。待測氣體進(jìn)入電解池后，溶解并將還原，測硫儀便立即自動進(jìn)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(yīng)的離子方程式為___________。②測硫儀工作時(shí)電解池的陽極反應(yīng)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?jǐn)?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(dāng)時(shí)，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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”為可逆反應(yīng)并測定其平衡常數(shù)。（1）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)沉淀為Ag?，F(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(shí)驗(yàn)，證實(shí)“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”為可逆反應(yīng)。③小組同學(xué)采用電化學(xué)裝置從平衡移動角度進(jìn)行驗(yàn)證。補(bǔ)全電化學(xué)裝置示意圖,寫出操作及現(xiàn)象_______。（2）測定平衡常數(shù)實(shí)驗(yàn)Ⅲ：一定溫度下，待實(shí)驗(yàn)Ⅰ中反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，取vmL上層清液，用c1mol/LKSCN標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Ag+，至出現(xiàn)穩(wěn)定的淺紅色時(shí)消耗KSCN標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)II中清液測定K的原因是_______?！军c(diǎn)對點(diǎn)模擬仿真】1．（2023秋·北京海淀·高三101中學(xué)校考階段練習(xí)）近年來，研究人員提出利用含硫物質(zhì)熱化學(xué)循環(huán)實(shí)現(xiàn)太陽能的轉(zhuǎn)化與存儲。過程如圖：(1)反應(yīng)Ⅰ由兩步反應(yīng)組成，寫出②的化學(xué)方程式：①；②。(2)反應(yīng)Ⅱ：

?H①不同條件下，達(dá)到相同的平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高，所需的壓強(qiáng)越大，說明?H0。②一定壓強(qiáng)下，與的投料比[]對平衡體系中轉(zhuǎn)化率影響如圖：時(shí)，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(yīng)(歧化反應(yīng)生成硫酸與硫沉淀)的催化劑，可能的催化過程如下。將ⅱ補(bǔ)充完整ⅰ.ⅱ._____________________(4)探究ⅰ、ⅱ反應(yīng)速率與歧化反應(yīng)速率的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液變黃，一段時(shí)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(shí)驗(yàn)，則a=。②比較A、B、C，可得出的結(jié)論是。③實(shí)驗(yàn)表明，的歧化反應(yīng)速率D>A，結(jié)合ⅰ、ⅱ反應(yīng)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(jī)原料，利用反應(yīng)A可將CH4轉(zhuǎn)化為CH3OH。反應(yīng)A：2CH4(g)+O2(g)=2CH3OH(g)

ΔH＜0(1)已知：破壞1mol化學(xué)鍵所需要的能量如下表所示?；瘜W(xué)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(shí)現(xiàn)反應(yīng)A，往往產(chǎn)生CO2等副產(chǎn)物。我國科研工作者利用FeCl3實(shí)現(xiàn)CH4的選擇性氯化，使CH4轉(zhuǎn)化為CH3Cl，并進(jìn)一步水解得到CH3OH，流程示意如下。①反應(yīng)i的化學(xué)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(shí)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(xí)）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(jì)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(yīng)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(yīng)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(xué)計(jì)量數(shù)已略)可表示為，則X為(填化學(xué)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(cuò)誤的是(填標(biāo)號)。A．及電催化制時(shí)，在陰極區(qū)生成B．及電催化制時(shí)，在陽極區(qū)生成C．隔膜電解槽電解飽和食鹽水制時(shí)，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(yīng)式為，電解總反應(yīng)為。4．（2023秋·北京海淀·高三專題練習(xí)）I.如圖為相互串聯(lián)的甲、乙兩個(gè)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(yīng)式為。電解一段時(shí)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(yīng)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(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。(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(biāo)號)。①有機(jī)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(shí)空氣極(納米碳片)發(fā)生腐蝕B．該電池放電時(shí)正極反應(yīng)式為C．當(dāng)有(標(biāo)況)在納米碳片上參加反應(yīng)，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(yīng)與充電專用電極相接III.利用電化學(xué)方法可以將有效地轉(zhuǎn)化為(其中C元素的化合價(jià)為價(jià))，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(yīng)式為。(6)裝置工作時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)狀況下，當(dāng)陽極生成氧氣體積為224mL時(shí)，測得整個(gè)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(xué)?？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(jī)理如下：資料：氧氣濃度過高時(shí)，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(yīng)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(dāng)DO＞2mg/L時(shí)，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(yīng)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(jìn)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(gè)反應(yīng)(a、b和c)如下：在整個(gè)反應(yīng)過程中幾乎監(jiān)測不到NH濃度的增加。請從化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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(xí)）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(yīng)用廣泛。(1)雙氧水的強(qiáng)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(shí)，地板上有氣泡冒出，該氣體是。(2)火箭推進(jìn)器中盛有強(qiáng)還原劑液態(tài)肼(N2H4)和強(qiáng)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(yīng)，生成氮?dú)夂退魵?，并放?56.652kJ的熱量。該反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)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(shí)際發(fā)生反應(yīng)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(yīng)式是。②處理廢氨水中溶質(zhì)(以NH3計(jì))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(yù)測）電化學(xué)方法是化工生產(chǎn)及生活中常用的一種方法。回答下列問題：(1)二氧化氯(ClO2)為一種黃綠色氣體，是國際上公認(rèn)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(yīng)連接電源的(填“正極”或“負(fù)極”)，對應(yīng)的電極反應(yīng)式為。②a極區(qū)pH(填“增大”“減小”或“不變”)。③圖中應(yīng)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