2023版高三一轮总复习化学(苏教版)第四部分化学反应原理教案

时间:2022-11-01 09:00:02 浏览量:

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2023版高三一轮总复习化学(苏教版)第四部分化学反应原理教案

1 本阶段的化学反应原理的内容较多 , 难度较大 , 命题点多。主要包括化学反应与能量、化学反应速率与平衡和水溶液中的离子反 应与平衡。主要命题的方向有 ① 反应热和盖斯定律的有关计算 , ② 化学平衡常 数的有关计算与应用 ,③ 水溶液中的图像分析 , ④ 新型化学电源的分析。本阶段涉及的试题题型有选择题也有非选择题 , 试题的难度大 , 区分度高 , 复习时要注意方法的总结和领悟。

   算 反应热和盖斯定律的有关计算 【 典 例 1 】 】 (2021· 淄 博 模 拟 ) 我 国 学 者 研 究 反 应 C 6 H 6 (g) + +CH 3 OH(g)===C 7 H 8 (g) +H 2 O(g) 在固体酸催化剂 HB 表 表 面进行的反应历程如图所示 ,在 其中吸附在 HB 表面的物种用* 标注。下列说法正确的是( ) A. .的 总反应的 ΔH =+61.4 kJ·mol- 1 B. . 反应 ①的 的 ΔH 大于反应 ④的 的 ΔH C. . 反应历程中能量变化最 大的步骤为反应⑤ ⑤ D. .为 决速步骤的化学方程式为 HB +CH 3 OH * ===CH 3 B +H 2 O * D [ 根据图示 , 总 反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 , 为放热反应 ,Δ ΔH =-61.4 kJ·mol- 1 ,,A 项错误;反应 ①的 的 ΔH =-109.9 kJ·mol- 1 , 反应④的 的 ΔH =-66.4 kJ ·mol- 1 --25.5 kJ·mol- 1 =-91.9 kJ·mol- 1 , 反应 ①的 的 ΔH 小于反应 ④的 的 ΔH ,B 项错误;根据图示 , 反应历程中反应 ① 中反应物和生成物能 2 量相差最大 , 能量变化最大, ,C 项错误;决定反应速率的步骤为活化能最大的反应 , 即反应 ② ,为 化学方程式为 HB +CH 3 OH * ===CH 3 B +H 2 O * , ,D 项正确。] 例 【典例 2】 】 已知:① ①3CO(g) +6H 2 (g) CH 3 OCH 2 CH 3 (g) +2H 2 O(g) ΔH 1 = =a kJ ·mol- 1 ② ②CH 3 OCH 2 CH 3 (g) +CO(g) CH 3 COOCH 2 CH 3 (g) ΔH 2 = =b kJ ·mol- 1 ③ ③CH 3 COOCH 2 CH 3 (g) +2H 2 (g) 2CH 3 CH 2 OH(g) ΔH 3 = =c kJ ·mol- 1 则④ ④2CO(g) +4H 2 (g) CH 3 CH 2 OH(g) +H 2 O(g) ΔH = kJ·mol-1 ( 用含 a 、b 、c 的式子表示) 。

  [ 解析] 根据盖斯定律可知反应 ④ = ① + ② + ③2,则 则 ΔH = ΔH1 + +ΔH 2 + +ΔH 32= a +b +c2。

  。

  [ 答案] a +b +c2 1. . 催化剂的催化原理能量图 分析这两步反应可以看出 ,于 由于 E a1 >E a2 ,第 第 1 步反 应是慢反应,是决定整个反应快慢的步骤,称为 “ 决速步骤” ”第 ,第 1 步反应越快 , 则整体反应速率就越快。因此对总反应来说 ,第 第 1 步反应的活化能 E a1 就是在催化条件下总反应的活化能。

  2. . 盖斯定律的应用 (1) 实质 3 Δ ΔH =ΔH 1 + +ΔH 2 = =ΔH 3 + +ΔH 4 + +ΔH 5 (2) 应用盖斯定律进行简单计算的注意事项 ① 设计合理的反应过程。

  ② 当反应方程式乘以或除以某数时 ,ΔH 也 也 应乘以或除以该数。

  ③ 反应方程式进行加减运算时,ΔH 也要进行加减运算 , 且计算过程中要带 “ + ”“ - ”。

  。

  ④ 在设计的反应过程中常会遇到同一物质固、液、气三态的相互转化 , 状态由固 → 液 → 气变化时 , 会吸热;反之会放热。

   ⑤ 当设计的反应逆向进行时 , 其反应热与正反应的反应热数值相等 , 符号相反。

   1 .(2021· 济南模拟) 环己烷(C 6 H 12 ) 有椅型、半椅型、船型、扭船型等多种结构 , 不同结构的势能不同 , 它们的相对势能如图所示。下列说法错误的是( ) A. . 上述四种结构中 , 半椅型结构最稳定 B .C 6 H 12 ( 椅型, ,l)===C 6 H 12 ( 船型, ,l) ΔH =+28.9 kJ ·mol- 1 C. . 相同条件下 , 椅型转化成扭船型的速率比逆向转化的慢 D. . 加热有利于椅型转化成扭船型 A [ 题给四种结构中 , 椅型结构的能量最低 , 因此椅型结构最稳定, ,A 项 项得 错误;根据图示可得 C 6 H 12 ( 椅型, ,l)===C 6 H 12 ( 船型, ,l) ΔH =+28.9 kJ·mol- 1 ,B 项正确;根据图示 , 椅型转化为扭船型的活化能比逆向转化的活化能大 , 因此椅型转化为扭船型的速率比逆向转化的速率慢, ,C 项正 确;椅型转化为扭船型为吸热反应 , 升高温度 , 平衡正向移动 , 有利于椅型转化为扭船型, ,D 项正确。] 2. .用 利用 CO 2 为 制取甲醛的反应的热化学方程式为 CO 2 (g) +2H 2 (g)===CH 2 O(g) 4 + +H 2 O(g) ΔH 1 =-6 kJ·mol- 1 。。

  已知:

  :2H 2 (g) +O 2 (g)===2H 2 O(g) ΔH 2 相关化学键的键能数据如表所示。

  化学键 O===O H—H O—H 键能/(kJ·mol- 1 ) 498 436 464 (1)CH 2 O(g) +O 2 (g)===CO 2 (g) +H 2 O(g) ΔH = 。

   (2) 下列表示制取甲醛反应的能量变化示意图正确的是 ( 填字母) 。

   a b c d [ 解析] (1)据 根据 ΔH =反应物的总键能-生成物的总键能可知, ,2H 2 (g)+ +O 2 (g)===2H 2 O(g) ΔH 2 = =(2 ×436 kJ ·mol- 1 ++498 kJ·mol- 1 ) -(4 ×464 kJ·mol- 1 )=-486 kJ·mol- 1 ,,知 由盖斯定律知ΔH =ΔH 2 - -ΔH 1 =-486 kJ·mol- 1 --( -6 kJ·mol- 1 ) =-480 kJ·mol- 1 。。(2) 制取甲醛反应是放热反应 , 反应物总能量大于生成物总能量;物质越稳定 , 其能量越小 , 所以液态产物的能量小 于气态产物的 ,则 则 a正确。

  [ 答案] (1) -480 kJ·mol- 1 (2)a 化学平衡常数的有关计算 例 【典例 3 】 (2021· 青岛模拟)用 用 NH 3 除 可以消除 NO 污染:4NH 3 (g)+ +6NO(g) 5N 2 (g) +6H 2 O(l) ΔH<0 。

  (1) 某条件下该反应速率 v 正 = =k 正 · ·c 4 (NH 3 )·c 6 (NO), ,v 逆 = =k 逆 · ·c a (N 2 )·c b (H 2 O), , 5 数 该反应的平衡常数 K= = k正k 逆 ,则 则 a = ,b = 。

  (2) 一定温度下, ,为 在体积为1 L 的恒容密入 闭容器中加入4 mol NH 3 和 和6 mol NO发生上述反应 ,得 测得 NH 3 和 和 N 2 的物质的量浓度随时间变化如图。

   a 点的正反应速率 c 点的逆反应速率(填 填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于” ”) ;测得平衡时体系压强为 p 0 ,下 则该反应温度下 K p = = 。( 用含 p 0 的式子表示 , 只列式不用化简) [ 解 析 ] (1) 由 由 4NH 3 (g) + + 6NO(g) 5N 2 (g) + + 6H 2 O(l) 可 知 K =c 5 (N 2 )c 4 (NH 3 )·c 6 (NO) 率。某条件下该反应的反应速率 v 正 = =k 正 ·c 4 (NH 3 )·c 6 (NO) ,v 逆 = =k逆 · ·c a (N 2 )·c b (H 2 O), , 平衡时 ,v 正 =v 逆 ,数 该反应的平衡常数 K = k正k 逆 , 代入得 解得 a= =5 、b =0 。(2) 由于 a 点的反应物浓度大于 c 点 点, ,a 点的正反应速率大于 c 点的正反应速率, ,而 而 c 点即将达到平衡状态, ,时 但此时 v 正 >v 逆 , ,故 故 a 点的正反应速率>c点的逆反应速率。列三段式如下:

  :

   是 平衡时各物质的总物质的量是(2 +3 +2.5)mol =7.5 mol故 。故 K p =p 5 (N 2 )p 4 (NH 3 )·p 6 (NO) =( 2.57.5 p 0 )5(27.5 p 0 )4 ××(37.5 p 0 )6 。。

  [ 答案] (1)5 0 (2) 大于 ( 2.57.5 p 0 )5(27.5 p 0 )4 ××(37.5 p 0 )6 6 “ 三段式 ” 突破化学平衡的有关计算 则有(1) 平衡常数 K= =( pxV) p · ·( qxV) q( a -mxV) m · ·( b -nxV) n。

  。

  (2) 平衡时 A 的物质的量浓度:

  c 平 (A)= = a -mxV mol ·L- 1 。。

  (3)A 的转化率:

  :α(A)= = mxa× ×100%, ,A、 、B 的转化率之比为 α(A) ∶α(B)= = mxa∶nxb。

  。

   3 .(2021· 枣庄模拟) 在一定温度下 ,向 向 2 L 恒容密闭容器中充入 1 mol A, , 发生反应:2A(g) B(g) +C(g) 。反应过程中 c(C) 随时间变化的曲线如图所示。下列说法不正确的是( ) A. .在 反应在 0 ~50 s 的平均反应速率 v(C) =1.6 ×10- 3 mol ·L- 1 ··s- 1 B. . 该温度下 ,数 反应的平衡常数 K =0.025 C. . 保持其他条件不变 , 升高温度 ,时 平衡时 c(B) =0.09 mol·L- 1 , 则该反应的 的 ΔH<0 D. . 反应达平衡后 ,入 再向容器中充入 1 mol A, , 该温度下再达到平衡时, ,A的转化率不变 B [在 反应在 0 ~50 s ,C 率 的平均反应速率 v(C)= = 0.08 mol·L- 150 s= =1.6 ×10- 3 7 mol ·L- 1 ··s- 1 ,,A 正确;A 的初始浓度 c(A)= = 1 mol2 L= =0.50 mol·L- 1 , 该温度下 ,反应达到平衡时, ,c(C) =0.10 mol· ·L- 1 ,,则 则 c(B) =0.10 mol· ·L- 1 ,,c(A) =0.50 mol·L- 1 --0.10 mol·L- 1 ××2 =0.30 mol ·L- 1 ,数 反应的平衡常数 K = 0.10 ×0.100.30 2≈ ≈0.11 ,B错误;升高温度 ,时 平衡时 c(B) =0.09 mol ·L- 1 <0.10 mol ·L- 1 , 则平衡逆向移动 ,该反应的ΔH<0 ,C 正确;反应达平衡后 ,入 再向容器中充入 1 mol A, , 相当于加压 , 平衡不发生移动, ,A 的转化率不变, ,D 正确。] 4 .(2021· 山东名校联考) 已知:CH 3 OH(g) +H 2 O(g)===CO 2 (g) +3H 2 (g) ΔH=+49 kJ·mol- 1 。为探究反应条件对反应平衡的影响 ,将 将 CH 3 OH 和 和 H 2 O 按物为 质的量之比为 1 ∶1 充入恒容密闭容器中进行实验, ,X 、Y 代表压强或温度。CH 3 OH(g) 的平衡转化率随 X 、Y 的变化关系如图所示。

   (1)X 代表的物理量是 。

  (2) 判断 Y 1 Y 2 ( 填“>” 或“<”) , 理由是 。

  (3)在 在 X 1 、 、Y 1 条件下 ,为 设平衡时容器内的总压强为 p kPa, , 该反应的平衡常数 数 K p = = [ 对于气相反应, ,分 用某组分 B 的平衡分压 p(B) 代替物质的量浓度c(B) 也可表示平衡常数 ,作 记作 K p ,中 其中 p(B) =p ·x(B) ,p 为平衡总压强, ,x(B)中 为平衡系统中 B 的物质的量分数 , 列出计算式即可] 。

  [ 解析] (1) 从图像看 ,在 在 Y 不变的情况下 ,着 随着 X 的增大 , 甲醇的平衡转化率逐渐增大。该反应的正反应是吸热反应且是气体分子数增大的反应 ,故 故 X应为温度。(2)Y 为压强 , 增大压强 , 平衡逆向移动 , 甲醇的平衡转化率减小 ,故 故 Y 1 >Y 2 。

  。(3) 假设起始时, ,CH 3 OH 和 和 H 2 O 的物质的量均为 1 mol, , 则列三段式有 有 8 CH 3 OH 、H 2 O 、CO 2 、 、H 2 气体的物质的量分数分别为 18 、 18 、316 、916 , 代入式 平衡常数表达式 K p =p(CO 2 ) ×p 3 (H 2 )p(CH 3 OH) ×p(H 2 O) =316 p ×(916 p)3p8 × p8。

  。

   [ 答案] (1) 温度 (2)> 该反应的正反应为气体分子数增大的反应, , 当温度一定时, , 压强增大 ,平衡逆向移动 , 甲醇的平衡转化率减小 (3)316 p ×(916 p)3p8 × p8 水溶液中的图像分析 例 【典例 4 】 (2021· 烟台模拟) 常温下 ,的 将等浓度的 NaOH 溶液分别滴加到HA 、HB 两种弱酸溶液中 ,的 溶液的 pH 与粒子浓度比 值的对数关系如图所示。下列说法不正确的是( ) A .HA 的电离常数 K a = =1 ×10- 4 B .c 点水的电离程度大于 d 点 C .b 点向 c 点变化过程中 ,c(B- )c(HB)·c(OH- ) 减小 D. .的 相同浓度的 NaA 、NaB 混合溶液中:c(Na+ )>c(A - )>c(B - )>c(OH - )>c(H+ ) 9 C [lg c(A- )c(HA) ==0, ,即 即 c(A- ) =c(HA) ,K a = =c(H+ ) =1 ×10- 4 ,,A 正确;c 点溶液呈中性, ,HB 的电离和 B- 的水解相互抵消 , 水的电离 “ 不受 影响 ”, ,d 点溶液呈酸性, ,HA 于 的电离程度大于 A- 的水解程度 , 水的电离受到抑制, ,B 正确;c(B- )c(HB)·c(OH- ) 以 分子、分母同时乘以 c(H+ ) 得出其值等于 Ka (HB)K w, 温度不变 , 比值保持不变, ,C 错误;

  ;HB 的电离常数为 1 ×10- 5 ,即 即 HA 的酸性比 HB 强 强 ,则 则 A-比 的水解能力比 B- 弱, ,NaA 、NaB 溶液均呈碱性 ,的 则相同浓度的 NaA 、NaB 混合溶液中 , 离子浓度:c(Na+ )>c(A - )>c(B - )>c(OH - )>c(H + ) ,D 正确。] 对数图像中的离子浓度关系 将溶液中某一微粒的浓度[如 如 c(A)] 或某些微粒浓度的比值 c(A)c(B) 取常用对数 ,即 即 lg c(A)或 或 lg c(A)c(B) , 得到离子浓度对数图像。

  1. . 破解对数图像的数据 (1) 运算法则:lg ab =lg a +lg b 、lg ab ==lg a -lg b 、lg 1 =0 。

  (2) 运算突破点:如 lg c(A)c(B) ==0 的点有 c(A) =c(B) ;lg c(D) =0 的点有 c(D)= =1 mol·L- 1 。。

  2. . 破解对数图像的步骤 (1) 识图像:观察横坐标、纵坐标的含义 , 看清每条曲线代表的离子种类以及曲线的变化趋势, , 计算电离常数时应利用两种离子浓度相等的点, ,如 如 lg c(A)c(B) =0 。

  (2) 找联系:根据图像中的坐标含义和曲线的交点 , 分析所给电解质的电离或 平衡常数或 pH 与纵、横坐标之间的联系。

  (3) 想原理:涉及电离平衡常数 , 写出平衡常数表达式 , 在识图像、想原理的基础上 , 将图像与原理结合起来思考。

  (4) 用公式:运用对数计算公式分析。

   10 5. . 常温下 ,酸 二元弱酸 H 2 Y 溶液中滴加 KOH 溶液 ,的 所得混合溶液的 pH 与 与离子浓度变化的关系如图所示 , 下列说法错误的是 ( ) A. .线 曲线 M 表示 pH 与 与 lg c(HY- )c(H 2 Y) 的变化关系 B .K a2 (H 2 Y) =10- 4.3 C .a 点溶液中:c(H+ ) -c(OH- ) =2c(Y 2- ) +c(HY- ) -c(K+ ) D. .点 交点 c 的溶液中:c(H 2 Y) =c(Y 2- )>c(HY - )>c(H + ) D [K a1 (H 2 Y)= = c(H+ )·c(HY - )c(H 2 Y),着 随着 pH 增大, ,c(H+ ) 减小 ,c(HY- )c(H 2 Y) 增大 , 故线 曲线M 表示pH 与lg c(HY- )c(H 2 Y) 的变化关系, ,A 项正确;曲线N 表示pH 与lg c(HY- )c(Y 2- )的变化关系 ,当 当 pH =3 时 时, ,c(H+ ) =10- 3 mol ·L- 1 ,,lg c(HY- )c(Y 2- ) = =1.3, ,c(Y 2- )c(HY- ) =10- 1.3 ,,K a2 (H 2 Y)= = c(H+ )·c(Y 2 - )c(HY- ) = =10- 1.3 ××10- 3 ==10- 4.3 ,,B 项正确;a 点溶液中存在电荷守恒:c(H+ ) +c(K+ ) =2c(Y 2- ) +c(HY- ) +c(OH- ),,故 故 c(H+ ) -c(OH- )==2c(Y 2- ) +c(HY- ) -c(...

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