1、微专题八 化学反应原理综合 高考总复习大二轮 化 学 知识必备化学反应原理综合应用是高考全国卷必考题型之一，该类题目的一般特点是信息量大、综合性强，往往结合图形、图表信息进行命题，充分考查学生接受信息的能力、知识迁移运用解决实际问题的能力。化学反应原理综合类试题，一般以工业合成或某些元素及其化合物性质为背景，内容主要涉及盖斯定律、外界条件对化学反应速率和平衡移动的影响、速率、转化率、化学平衡常数的相关计算，以及电解原理等，出题风格稳定，但是具有常考常新的特点。解决该类试题的方法：根据题目所提供的信息，先对简单问题进行解答；然后提取图像图表中的重要数字信息并结合化学反应原理相关章节的基本原理，进
2、行归纳整合、规范解答。对点训练1(2016全国)元素铬(Cr)在溶液中主要以 Cr3(蓝紫色)、Cr(OH)4(绿色)、Cr2O27(橙红色)、CrO24(黄色)等形式存在。Cr(OH)3为难溶于水的灰蓝色固体。回答下列问题：(1)Cr3与 Al3的化学性质相似。在 Cr2(SO4)3 溶液中逐滴加入NaOH 溶液直至过量，可观察到的现象是_。(2)CrO24 和 Cr2O27 在溶液中可相互转化。室温下，初始浓度为1.0 molL1 的 Na2CrO4 溶液中 c(Cr2O27)随 c(H)的变化如图所示。用 离 子 方 程 式 表 示Na2CrO4 溶 液 中 的 转 化 反 应_。由图可
3、知，溶液酸性增大，CrO24 的平衡转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。根据 A 点数据，计算出该转化反应的平衡常数为_。升高温度，溶液中 CrO24 的平衡转化率减小，则该反应的H_0(填“大于”“小于”或“等于”)。(3)在化学分析中采用 K2CrO4 为指示剂，以 AgNO3 标准溶液滴定溶液中 Cl，利用 Ag与 CrO24 生成砖红色沉淀，指示到达滴定终点。当溶液中 Cl恰好沉淀完全(浓度等于 1.0105molL1)时，溶液 中 c(Ag)为 _molL 1，此 时 溶 液 中 c(CrO 24)等 于_molL1。(已知 Ag2CrO4、AgCl 的 Ksp 分别为 2.0
4、1012和 2.01010)。(4)6价铬的化合物毒性较大，常用NaHSO3将废液中的Cr2O27还原成 Cr3，该反应的离子方程式为_。解析：(1)Cr3与 Al3的化学性质相似，可知 Cr(OH)3 是两性氢氧化物，能溶解在强碱 NaOH 溶液中。在 Cr2(SO4)3 溶液中逐滴加入NaOH 溶液直至过量，首先发生反应产生 Cr(OH)3 灰蓝色固体，当碱过量时，可观察到沉淀消失。故观察到的现象是开始有灰蓝色固体生成，随后沉淀消失。(2)随着 H浓度的增大，CrO24 转化为 Cr2O27 的离子反应式为2CrO24 2HCr2O27 H2O。溶液酸性增大，平衡 2CrO24 2HCr2
5、O27 H2O 正向进行，CrO24 的平衡转化率增大；A 点 Cr2O27 的浓度为 0.25 molL1，根据 Cr 元素守恒可知 CrO24 的浓度为 0.5 molL1；H浓度为 110 7molL 1；此时该转化反应的平衡常数为cCr2O27 c2CrO24 c2H0.250.521071071014；升高温度，溶液中 CrO24 的平衡转化率减小，平衡逆向移动，说明正方向放热，则该反应的 H0；(3)当溶液中 Cl完全沉淀时，即 c(Cl)1.0105molL1，根据 Ksp(AgCl)2.01010，此时 c(Ag)Ksp(AgCl)/c(Cl)2.01010(1.0105mol
6、L1)2.0105molL1 此时溶液中 c(CrO24)Ksp(Ag2CrO4)/c2(Ag)2.01012(2.01055103molL1；(4)利用 NaHSO3 的还原性将废液中的 Cr2O27 还原成 Cr3，发生反应的离子方程式为：5HCr2O27 3HSO3=2Cr33SO24 4H2O答案：(1)蓝紫色溶液变浅，同时有灰蓝色沉淀生成，然后沉淀逐渐溶解形成绿色溶液(2)2CrO24 2HCr2O27 H2O 增大 1.01014 小于(3)2.0105 5103(4)5HCr2O27 3HSO3=2Cr33SO24 4H2O2当发动机工作时，反应产生的 NO 尾气是主要污染物之一
7、，NO 的脱除方法和转化机理是当前研究的热点。请回答下列问题：(1)已知：2NO(g)O2(g)=2NO2(g)H1113 kJmol16NO2(g)O3(g)=3N2O5(g)H2227 kJmol14NO2(g)O2(g)=2N2O5(g)H357 kJmol1则 2O3(g)=3O2(g)是_反应(填“放热”或“吸热”)，以上 O3 氧化脱除氮氧化物的总反应是 NO(g)O3(g)=NO2(g)O2(g)H4_kJmol1,最后将 NO2 与_剂反应转化为无污染的气体而脱除。(2)已知：2NO(g)O2(g)2NO2(g)的反应历程分两步：步骤反应活化能正反应速率方程逆反应速率方程2NO
8、(g)N2O2(g)(快)Ea1v1 正k1c2(NO)v1 逆k2c(N2O2)N2O2(g)O2(g)2NO2(g)(慢)Ea2v2 正k3c(N2O2)c(O2)v2 逆k4c2(NO2)表中 k1、k2、k3、k4 是只随温度变化的常数，温度升高将使其数值_(填“增大”或“减小”)。反应瞬间建立平衡，因此决定 2NO(g)O2(g)2NO2(g)反应速率快慢的是反应，则反应与反应的活化能的大小关系为 Ea1_Ea2(填“”“”“”或“”)。在一定温度和一定压强下的体积可变的密闭容器中充入 1 mol CH4 和 1 mol 的水蒸气充分反应达平衡后，测得起始时混合气的密度是平衡时混合气
9、密度的 1.4 倍，若此时容器的体积为 2 L，则该反应的平衡常数为_(结果保留 2 位有效数字)。.CO 变换：500 时，CO 进一步与水反应生成 CO2 和 H2。.H2 提纯：将 CO2 和 H2 分离得到 H2 的过程如示意图(4)吸收池中发生反应的离子方程式是_。解析：(1)由图可知，过程中 H2S 变成 S，S 元素化合价由2 价变成 0 价，Fe3被还原变成 Fe2，根据电子守恒，过程的离子反应方程式为 H2S2Fe3=2Fe2S2H；(2)由可知 Fe3在 pH1.9 时开始沉淀，会导致 Fe3浓度降低，则 Fe2和 Fe3浓度均会降低，速率降低，故 pH 应小于 1.9。由
10、可知，pH 在 1.5 的时的氧化速率较快，故 pH 的取值范围是 1.5pH1.9。(3)由图可知该反应为吸热反应，H2 582 kJmol12 378 kJmol1204 kJmol1，该过程的热化学方程式是 CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H204 kJmol1；由图可知，温度一定，压强增大，平衡逆向移动，则 CH4 的体积分数增大，则 p1p2。列出三行式，设转化的 CH4 的物质的量为 x，CH4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)起始(mol)1 1 0 0变化(mol)x x x 3x平衡(mol)1x 1x x 3x根据起始时混合气的密度是平衡时混合气密度
11、的 1.4 倍，气体的总质量不变，密度与气体的总物质的量成反比，则22x21.4，解得 x0.4，容器的容积为 2 L，则平衡时，CH4、H2O、CO、H2 的浓度分别为：0.3 molL1、0.3 molL1、0.2 molL1、0.6 molL1，则该反应的平衡常数为 K cCOc3H2cCH4cH2O0.20.630.30.3 0.48。(4)由图示已知吸收池中用的是 K2CO3 溶液，吸收 CO2，则离子方程式是 CO23 CO2H2O=2HCO3。答案：(1)H2S2Fe3=2Fe2S2H(2)1.5 1.9 此范围既保证了 Fe2有较快的氧化速率又防止生成的 Fe3形成沉淀(3)C
12、H4(g)H2O(g)=CO(g)3H2(g)H204 kJmol1 0.48(4)CO23 CO2H2O=2HCO34.已知：NaHCO3(s)=Na(aq)HCO3(aq)H18.81 kJmol1Na2CO3(s)=2Na(aq)CO23(aq)H16.44 kJmol12NaHCO3(s)=Na2CO3(s)CO2(g)H2O(l)H92.34 kJmol1请回答：(1)资料显示，NaHCO3 固体加热到 100 发生分解，但是加热NaHCO3 溶液不到 80 就有大量 CO2 气体放出，用反应热角度说明原因_。(2)NaHCO3 溶 液 中 主 要 存 在 2 种 化 学 平 衡：a
13、.HCO3 H2OH2CO3OH，b.2HCO3CO23 H2OCO2。根据理论计算0.10 molL1 NaHCO3溶液中2个反应的转化率随温度变化如图所示(不考虑相互影响)。计算 25 0.10 molL1 NaHCO3 溶液中 CO2 与 H2CO3 的总浓度最大可能为_molL1。加热蒸干 NaHCO3 溶液最后得到的固体是_。25 时 0.10 molL1 的 NaHCO3 溶液 pH8.3，加热到 4 分钟溶液沸腾，后保温到 7 分钟。已知常温下 Na2CO3 溶液浓度和 pH的关系如下表(忽略温度对 Kw 的影响)：c(molL1)饱和0.200.10 0.010 0.0010p
14、H12.111.811.511.110.6请在图中作出 NaHCO3 溶液 pH 随时间变化曲线.研究得出当甲烷分解时，几种气体平衡时分压(Pa)与温度()的关系如图(1)T 时，向 1 L 恒容密闭容器中充入 0.3 mol CH4，只发生反应 2CH4(g)C2H4(g)2H2(g)，达到平衡时，c(C2H4)c(CH4)，CH4的平衡转化率为_；上述平衡状态某一时刻，若改变温度至T2，CH4 以 0.01 mol(Ls)1 的平均速率增多，经 t s 后再次达到平衡，且平衡时，c(CH4)2c(C2H4)，则 t_s；(2)列式计算反应 2CH4(g)C2H2(g)3H2(g)在图中 A
15、 点温度时的平衡常数 K_(用平衡分压代替平衡浓度计算，lg 0.051.3)(3)由图可知，甲烷裂解制乙炔有副产物乙烯生成，为提高甲烷制乙炔的转化率，除改变温度外，还可采取的措施有_。解析：(1)根据所给热化学方程式结合盖斯定律可得 2HCO3(aq)=CO23(aq)CO2(g)H2O(l)H38.28 kJmol1，所以加热 NaHCO3 溶液需要的能量比固体小；(2)根据图像可知，25 时，HCO3 的转化率为 0.2%，即生成H2CO3 的浓度为：0.10 molL10.2%2104 molL1,25 时，反应 b 中 HCO3 的转化率为 3.0%，即生成 CO2 的浓度为：0.1
16、0 molL13.0%121.5103 molL1，所以 25 0.10 molL1 NaHCO3溶液中 CO2 与 H2CO3 的总浓度最大可能为：2104 molL11.5103 molL11.7103molL1；加热蒸干 NaHCO3 溶液，NaHCO3 受热分解生成 Na2CO3、CO2 溶液和水，所以最后得到的固体是 Na2CO3;根据已知条件，碳酸钠溶液的起始 pH 应该为 8.3，所以起点从 8.3 出发，由表格中碳酸钠的浓度是 0.10 molL1 时，pH为 11.5，即 4 分钟时，碳酸钠溶液的 pH 为 11.5，保温 7 分钟内，pH变化不大；.(1)根据方程式 2CH
17、4(g)C2H4(g)2H2(g)，假设达到平衡时，生成 n(C2H4)为 x mol，CH4(g)C2H4(g)2H2(g)起始(n)0.3 mol 0 mol 0 mol反应(n)2x mol x mol 2x mol平衡(n)(0.32x)mol xmol 2xmol由于恒容密闭容器体积不变，所以达到平衡时，c(C2H4)c(CH4)，即 n(C2H4)n(CH4)x0.32x，计算得 x0.1 mol，甲烷的转化率为：0.1 mol0.3 mol100%66.7%，从图像可知，温度升高，各气体的分压减小，即反应向逆反应方向移动，所以甲烷的物质的量增加，则 T2T，假设再次平衡时乙烯的物
18、质的量是 y mol，则根据方程式可知生成甲烷的物质的量是 2y mol，因此 0.12y2(0.1y)，解得 y0.025 mol，这说明甲烷的物质的量增加了 0.025 mol20.05 mol，所以时间 t 0.05 molL10.01 molL1s15 s；(2)根据图像可知，平衡时甲烷、氢气、乙炔的平衡分压分别是103、104、120，所以 A 点温度时的平衡常数为：KpC2H2p3H2p2CH45.0104；(3)根据方程式可知，增大乙烯的浓度可以增大甲烷的浓度，进而提高乙炔的转化率。答案：.(1)2HCO3(aq)=CO23(aq)CO2(g)H2O(l)H38.28 kJmol 1，反应需要的能量比固体小 (2)1.710 3 Na2CO3.(1)66.7%5(2)5.0104(3)充入适量的乙烯
