知识点整理9化学反应原理高三二轮复习

11．计算反应热解题模板[示例1]甲醇既是重要的化工原料，又可作为燃料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇。发生的主要反应如下：①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1②CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH2③CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH3回答下列问题：已知反应①中相关的化学键键能数据如下：化学键H—HC—OC≡OH—OC—HE/(kJ·mol－1)4363431076465413由此计算ΔH1＝________kJ·mol－1；已知ΔH2＝－58kJ·mol－1，则ΔH3＝________kJ·mol－1。[模型应用]答案－99＋41[示例2]工业生产中可用苯乙烷生产苯乙烯已知：2ΔH1＝＋117.6kJ·mol－1H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.2kJ·mol－1则(g)＋CO2(g)(g)＋CO(g)＋H2O(g)的ΔH为________。答案＋158.8kJ·mol－1(将已知的两个热化学方程式依次编号为①、②，根据盖斯定律，由①＋②可得)2．利用盖斯定律书写热化学方程式[解题模板]应对雾霾污染、改善空气质量需要从多方面入手，如开发利用清洁能源。甲醇是一种可再生的清洁能源，具有广阔的开发和应用前景。已知：①CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋93.0kJ·mol－1②CH3OH(g)＋12O2(g)===CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝－192.9kJ·mol－1③CH3OH(g)===CH3OH(l)ΔH＝－38.19kJ·mol－1则表示CH3OH燃烧热的热化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________________________________________。3[示例3][2017·江苏化学，26(1)]TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO和CO2可使反应得以进行。已知：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)ΔH1＝＋175.4kJ·mol－12C(s)＋O2(g)===2CO(g)ΔH2＝－220.9kJ·mol－1沸腾炉中加碳氯化生成TiCl4(g)和CO(g)的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________________________________。答案TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)ΔH＝－45.5kJ/mol说明：对于平衡状态的判断，不断出现新的判断形式，如绝热过程中的热量变化，化学平衡常数，有关图像等，判断时紧紧抓住反应过程中对应物理量是否变化，如果在反应过程中在变，达到平衡时不变，则能说明。[示例4]汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)催化剂2CO2(g)＋N2(g)ΔH＜0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________(填编号)。4答案②④⑤分析：在研究平衡移动时，常用构造模型的方法，比如在一定温度下，2molSO2和1molO2在容器甲中建立的平衡体系中，再加入2molSO2和1molO2的混合气体，你可以在另一个相同体积的容器乙中先建立平衡如图，此时这两个平衡体系完全一致，此时如果把甲、乙之间的隔板抽去，各物质的量增倍，百分含量不变，然后再把它压成此时体积的12，压强增大，平衡右移，所以通过这样的虚拟过程，可以看出，在体积不变时，成比例加入反应物相当于增大压强。[示例5]在温度、容积相同的3个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下[已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1]容器甲乙丙反应物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的浓度mol·L－1c1c2c3体系压强(Pa)p1p2p3反应物转化率α1α2α3判断：2c1________c32p2________p3α1＋α3________1(填“”“＜”“＝”)答案＜＜1．根据图像选择合适条件[示例6]氨气制取尿素[CO(NH2)2]的合成塔中发生反应：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)。下图为合成塔中不同氨碳比a[n（NH3）n（CO2）]和水碳比b[n（H2O）n（CO2）]时二氧化碳转化率(α)。b宜控制在________(填字母)范围内。5A．0.6～0.7B．1～1.1C．1.5～1.6a宜控制在4.0左右，理由是____________________________________________________________________________。[图像分析]控制变量，作垂直于横轴的一条直线交三条曲线于三点，转化率越高越好，所以选择A。选择最佳氨碳比，可看最上面曲线的走势，整体增加，曲线先陡后平(略上升)，依然选择拐点，当氨碳比大于4.0时，增大氨气的量CO2转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比太小，CO2转化率低。答案A氨碳比等于4，CO2转化率较高当氨碳比大于4.0时，增大NH3的量CO2的转化率增加不大，但生产成本提高了；氨碳比小于4.0时，CO2的转化率低。2.根据图像解释产生某种现象的原因[示例7]以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如下图所示。250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是：___________________________________________________________。[图像分析]两根曲线注意看清每个曲线对应的条件，分析两个量之间内在的联系。这里涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度，弄清影响因素即可。所以，250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低。答案温度超过250℃时，催化剂的催化效率降低3．根据图像推断ΔH变化[示例8]为了减少空气中的CO2，目前捕碳技术在降低温室气体排放中具有重要的作用，捕碳剂常6用(NH4)2CO3，反应为(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)===2NH4HCO3(aq)ΔH。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，在某温度T1下，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体(用氮气作为稀释剂)，在t时刻，测得容器中CO2气体的浓度。然后分别在温度为T2、T3、T4、T5下，保持其他初始实验条件不变，重复上述实验，经过相同时间测得CO2气体浓度，其关系如图，则ΔH________(填“”、“＝”或“”)0。[图像分析]根据可逆反应的特征，准确确定平衡点。温度越高反应速率越快，达到平衡所需的时间越短，在相等时间内，CO2浓度最低的点应该是平衡点。T3往后，温度升高，CO2浓度增大，平衡逆向移动，逆反应吸热，正反应放热。答案1．化学平衡常数表达式(1)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。如：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)K＝c(CO2)Cr2O2－7(aq)＋H2O(l)2CrO2－4(aq)＋2H＋(aq)K＝c2（CrO2－4）·c2（H＋）c（Cr2O2－7）但在非水溶液中，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数表达式中。如：C2H5OH＋CH3COOH浓H2SO4△CH3COOC2H5＋H2OK＝c（CH3COOC2H5）·c（H2O）c（C2H5OH）·c（CH3COOH）C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)K＝c（CO）·c（H2）c（H2O）(2)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：7N2O4(g)2NO2(g)K＝c2（NO2）c（N2O4）12N2O4(g)NO2(g)K′＝c（NO2）c12（N2O4）＝K(3)有气体参与的反应，用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。如：2A(g)＋B(s)C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1、n(C)＝n2密闭体系的压强为p，则K＝p·n2n1＋n2p·n1n1＋n22＝n2（n1＋n2）pn21。2．悟透化学平衡常数及转化率计算题解题模式根据反应进行(或移动)的方向，设定某反应物消耗的量，然后列式求解。例：mA＋nBpC＋qD起始量：ab00变化量：mxnxpxqx平衡量：a－mxb－nxpxqx注意：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例；②这里a、b可指：物质的量、浓度、体积等；③弄清起始浓度、平衡浓度、平衡转化率三者之间的互换关系；④在使用平衡常数时，要注意反应物或生成物的状态。[示例9]顺­1，2­二甲基环丙烷和反­1，2­二甲基环丙烷可发生如下转化：该反应的速率方程可表示为：v(正)＝k(正)c(顺)和v(逆)＝k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)＝0.006s－1，k(逆)＝0.002s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。答案3小于1．题型特点8此类试题以元素及化合物、化学平衡知识为主题，借助图像、图表的手段考查相关联的知识。主要考查点：(1)反应现象的描述。(2)氧化还原反应、原电池与电解池、陌生离子方程式的书写。(3)化学键与反应的热效应计算、信息条件下速率计算、平衡常数的计算、Ksp的计算。(4)平衡的影响因素、平衡移动与图像及相关原因的分析。2．解题思路：四步突破物质性质与化学平衡综合题分析：2016·课标全国卷Ⅰ27题(题目见“考情解码”第5题)就是借助元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3＋(蓝紫色)、[Cr(OH)4]－(绿色)、Cr2O2－7(橙红色)、CrO2－4(黄色)等形式存在，根据Cr3＋与Al3＋的化学性质相似，写实验现象及转化的离子反应，进一步根据图像考查化学平衡常数及转化率。