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- 2021-05-06 发布
题型三 化学反应原理的综合应用
高考
题型突破
重难考向剖析
题型强化训练
·
·
题型特点
本题型一般取材于能源、环境问题、化工生产等情景，题目围绕一个主题，以
“
拼盘
”
的形式呈现，将热化学、化学反应速率、电化学及三大平衡知识融合在一起进行考查，每个小题相对独立；题目中结合图像、表格、数据、装置等信息，考查考生的阅读、读图、分析归纳能力，试题的难度增加。考点主要涉及盖斯定律与热化学方程式、化学反应速率的计算及其影响因素的分析、平衡常数计算及其影响因素的分析、化学平衡移动及其影响因素的分析、电极反应方程式书写等。
重难考向剖析
解题策略
1
．图表类分析
①明义：明确图表所呈现的化学含义
(
图表的含义
)
，如物质的量浓度变化
[
质量分数变化
]
与时间二维关系。
②辨数：通过图表明确相应数学规律，即变化趋势等，如：正向或反向变化、极值点等。
③析理：结合题意及图表规律分析确定其对应的化学原理，并提炼出相应变化规律及原因。
2
．图像类分析
①明标：明晰横、纵坐标所表示的化学含义，这是理解题意和进行正确思维的前提。明晰坐标含义，也就是用变量的观点分析坐标，找出横、纵坐标的关系，再结合教材，联系相应的知识点。
②找点：找出曲线中的特殊点
(
起点、顶点、拐点、终点、交叉点、平衡点等
)
，分析这些点所表示
的化学意义以及影响这些点的主要因素及限制因素等，大多考题就落在这些点的含义分析上，因为这些点往往隐含着某些限制条件或某些特殊的化学含义。
③析线：正确分析曲线的走向、变化趋势
(
上升、下降、平缓、转折等
)
，同时对走势有转折变化的曲线，要分区段进行分析，研究找出各段曲线的变化趋势及其含义。
在绘制图像时通常题目会有参考的曲线，在分析新的条件与原曲线的关系的基础上进行绘制。
【
答案
】
(1)ⅰ.
氢气是产物之一，随着
n
(
氢气
)/
n
(
丁烷
)
增大，逆反应速率增大
ⅱ
.
升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类
(2)ⅰ.
两个反应均为放热量大的反应 降低温度降低压强 催化剂
ⅱ
.
不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低
AC
ⅲ
.1
该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低
1
∶
7.5
∶
1
【
解析
】 (1)ⅰ.
由题意可知
H
2
的作用是活化催化剂，同时是反应的产物，因此会促使平衡逆向移动，随着
n
(
氢气
)/
n
(
丁烷
)
增大，逆反应速率增大，丁烯产率下降。
ⅱ.
温度升高则反应速率加快，相同时间内生成的丁烯会更多，同时由于反应是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯；当温度高于
590 ℃
时，因丁烯高温会裂解生成短链烃类，导致丁烯的产率降低。
(2)ⅰ.
由题意可知，反应
①
、
②
都是放热反应，反应
①
、
②
中
1 mol
丙烯完全反应，分别放出
515 kJ
和
353 kJ
热量，两反应均符合化学反应自发进行的焓判据；反应
①
的正反应是气体体积增大的放热反应，由勒夏特列原理可知，降温、减压均能使反应
①
的化学平衡向正反应方向移动，提高丙烯腈平衡产率；催化剂具有高度的专一性，因此提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂，而非温度、
压强。
ⅱ.
反应
①
的正反应是放热反应，如果已经达到化学平衡状态，当投料、压强、浓度等变量不变时，升温能使平衡左移，丙烯腈的产率逐渐减小，读图可知，低于
460 ℃
时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡产率。温度高于
460 ℃
时，催化剂活性可能降低，导致丙烯腈产率降低，
A
项正确；反应
①
的正反应是放热反应，升温使平衡逆向移动，平衡常数逐渐变小，
B
项错误；温度高于
460
℃时，副反应进行程度可能增大，反应
①
进行程度减小，导致丙烯腈产率降低，
C
项正确；反应活化能与催化剂有关，与温度、压强、浓度等无关，升高温度，不能使反应活化能改变，
D
项错误。
ⅲ.
读图可知，最佳
n
(
氨
)/
n
(
丙烯
)
约为
1
，因为该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低。由反应
①
的热化学方程式可知，进料气中氨、氧气、丙烯气体的理论体积之比为
1∶1.5∶1
，空气中氧气的体积分数约为
1/5(
氮气约占
4/5)
，则进料气中氨、空气、丙烯的理论体积比约为
1∶
（
1.5
÷
1/5
）∶
1
＝
1
∶
7.5
∶
1
。
解题策略
(1)
通读全题：明确题中有哪些考点，并弄清相关考点的上下文联系，如：盖斯定律与平衡移动间的关系等。
(2)
准确定位：即准确判断该题中针对文字表达的知识点。通过题中所给信息确定文字表达知识点所涉及的化学原理、化学规律，如针对：速率变化、平衡移动、主副反应间关系等。该点是解决此类题目的重中之重，若能准确判断所考查的原理，则文字表述便是水到渠成。
(3)
文字表述：先讲普遍原理，再结合本题论述。如：某反应正向吸热，因此升温有利于该反应正向进行。
1
．碳及其化合物在有机合成、能源开发等方面具有十分广泛的应用。
Ⅰ
.
工业生产精细化工产品乙二醛
(OHC—CHO)
(1)
乙醛
(CH
3
CHO)
液相硝酸氧化法
在
Cu(NO
3
)
2
催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，此反应的化学方程式为
__________
，该法具有原料易得、反应条件温和等优点，但也存在比较明显的缺点：
___________
。
(2)
乙二醇
(HOCH
2
CH
2
OH)
气相氧化法
①已知：
2H
2
(g)
＋
O
2
(g)
⇌
2H
2
O(g)
Δ
H
＝－
484
kJ·mol
－
1
，化学平衡常数为
K
1
。
OHC
—
CHO(g)
＋
2H
2
(g)
⇌
HOCH
2
CH
2
OH(g)
Δ
H
＝－
78
kJ·mol
－
1
，化学平衡常数为
K
2
。
则乙二醇气相氧化反应
HOCH
2
CH
2
OH(g)
＋
O
2
(g)
⇌
OHC
—
CHO(g)
＋
2H
2
O(g)
的
Δ
H
＝
______
。相同温度下，该反应的化学平衡常数
K
＝
________(
用含
K
1
、
K
2
的代数式表示
)
。
专题强化训练
②当原料气中氧醇比为
4∶3
时，乙二醛和副产物
CO
2
的产率与反应温度的关系如图
G36
所示。反应温度在
450
～
495 ℃
之间和超过
495 ℃
时，乙二醛产率降低的主要原因分别是
____________
、
___________
。
Ⅱ
.
副产物
CO
2
的再利用
(3)
一定量的
CO
2
与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中发生反应
C(s)
＋
CO
2
(g)
⇌
2CO(g)
，平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图
G37
所示，则下列说法正确的是
______(
填字母
)
。
A
．
550
℃时，若充入氢气，则
v
正
、
v
逆
均减小，平衡不移动
B
．
650
℃时，反应达平衡后
CO
2
的转化率为
25%
C
．
T
℃时，若再充入等物质的量的
CO
2
和
CO
，平衡向逆反应方向移动
D
．
925
℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数
K
p
＝
24.0
p
总
已知：计算用平衡分压代替平衡浓度，气体分压
(
p
分
)
＝气体总压
(
p
总
)×
体积分数。
图
G36
图
G37
2
．工农业废水以及生活污水的大量排放造成水体污染。工业上处理水体中
NO
3
-
的一种方法是零价铁化学还原法。某化学小组用废铁屑和硝酸盐溶液模拟此过程，实验如下：
(1)
先用稀硫酸洗去废铁屑表面的铁锈，然后用蒸馏水将铁屑洗净。
①除锈反应的离子方程式是
______________________
。
②判断铁屑洗净的方法是
___________________________
。
(2)
将
KNO
3
溶液的
pH
调至
2.5
。
①从氧化还原的角度分析调节溶液
pH
的原因是
______________
。
②研究发现，若
pH
偏低将会导致
NO
3
-
的去除率下降，其原因是
___________________
。
(3)
将上述处理过的足量铁屑投入
(2)
的溶液中。图
G38
表示该反应过程中，体系内相关离子浓度、
pH
随时间变化关系。
t
1
时刻前该反应的离子方程式是
____________________
。
图
G38
(4)
工业上可用纳米铁粉处理地下水中的污染物。一定条件下，向
FeSO
4
溶液中滴加碱性
NaBH
4
溶液，溶液中
BH
4
-
(B
元素的化合价为＋
3)
与
Fe
2
＋
反应生成纳米铁粉、
H
2
和
B(OH)
4
-
，其离子方程式为
_______________
。
(5)
铁炭混合物
(
铁屑和活性炭的混合物
)
也可用于处理水中污染物。在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中
Cu
2
＋
和
Pb
2
＋
的去除率，结果
如图
G39
所示：
①当铁炭混合物中铁的质量分数为
0
时，也能去除少量的
Cu
2
＋
和
Pb
2
＋
，其原因是
______
。
②当铁炭混合物中铁的质量分数大于
50%
时，随着铁的质量分数
的增加，
Cu
2
＋
和
Pb
2
＋
的去除率不升反降，其主要原因是
________
___________
。
图
G39