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高考化学复习课件：化学反应原理综合题解题策略
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这是一份高考化学复习课件：化学反应原理综合题解题策略，共47页。PPT课件主要包含了控制变量法，表面积大小，浓度大小，温度高低，压强大小，催化剂，能量过程曲线，浓度时间曲线，温度时间曲线，催化剂时间曲线等内容，欢迎下载使用。
化学反应原理综合题涉及的内容主要包括化学反应过程中的焓变、化学能与电能的相互转化、电极反应式的书写、化学反应速率的定性分析与定量计算、化学平衡移动原理在生产中的应用、化学平衡常数的计算、反应条件的控制、弱酸弱碱的转化、pH 计算、离子浓度大小的比较、离子的共存、难溶物之间的转化等问题。试题常以选择、填空、读图、作图、计算等形式出现。高考一般以与生产、生活联系紧密的物质为背景材料出组合题，各小题之间有一定独立性。
广东高考31题 命题思路研究
思路1：以化学学科思想中的“控制变量法”为核心结合科学探究方法法、分类方法、归纳演绎法等中学化学必须掌握的学科方法，结合选修4四大块知识进行命题。
理解控制变量法的基本原理： 把多因素问题变成多个单因素的问题。每次只改变其中某一个因素，而控制其余因素不变，只研究被改变的这个因素对过程的影响，然后分别加以研究，最后综合解决问题。（三原则：控制变量、单一变量、对照性原则）
【例题】2012年广东高考第31题
思路2：以一个可逆的化学反应（熟悉的或陌生的；还可以是氧化还原反应），然后以这个化学反应方程式为核心向相关领域展开设问（如下图）
核心化学反应（可逆氧化还原）
由若干个已知推目标热化学方程式
氧化还原反应设计成原电池或电解池
陌生方程式又称信息反应方程式，大多取材于重大科技成果（如诺贝尔奖、新材料）、重大疾病、环境事件等，起点高落点低，主要有陌生方程式的配平、热化学方程式书写、氧化还原反应简单计算、化学反应速率大小比较、计算、化学平衡移动、化学平衡常数计算等。
【例题】2010/2011年广东高考第31题
1．化学反应速率题中应注意的问题
(1)对于可逆反应，温度变化对正、逆反应速率均产生影响，且影响趋势相同，但影响值不同。升温对吸热反应影响较大，对放热反应影响较小；反之，降温对吸热反应影响较小，对放热反应影响较大。
(2)计算反应速率时，要特别注意时间、体积、浓度单位的
2．化学反应焓变题中应注意的问题
(1)正确理解ΔH 正负号的意义及焓变与能量变化的关系。ΔH 为负值，反应物总能量高于生成物总能量，反应放热；ΔH为正值，反应物总能量低于生成物总能量。
(2)在原电池与电解池反应中，ΔH 值不等于电能值，化学
能与电能的转化过程中还有热能转化。
(3)运用盖斯定律计算多步反应的ΔH 时，要注意反应分子式前面的系数与ΔH 的对应关系，运用数学加减法和移项原理进行加减，在总反应式中没有的物质要用消元法除去，出现的物质要按照总反应式中的分子数保留。
3．化学平衡常数题中应注意的问题
(1)固体物质、纯液体、水溶液中进行的反应，H2O 不列入平衡常数的计算表达式中；气体反应、有机反应，H2O 的浓度要列入平衡常数的计算表达式中。
(2)平衡常数(K)式中的浓度是平衡状态时的物质的量浓度，而浓度商(Q)式中的浓度是任意时刻的物质的量浓度。
4．原电池与电解池题中应注意的问题
(1)原电池中负极发生氧化反应，常出现电极材料溶解、质量减轻等现象；正极发生还原反应，常出现质量不变或增重、有气体产生等现象。电解池中与电源负极连接的阴极材料不反应，与电源正极连接的阳极(除惰性电极外)材料发生氧化反应，可能出现电极溶解、质量减轻等现象。
(2)Fe 在原电池与电解池反应中发生氧化反应时失去 2 个电
(3)可充电电池的放电反应是原电池反应，充电反应是电解池反应。放电过程中原池的负极发生氧化反应，充电过程中电池的阴极发生还原反应。
5．电离平衡、水解平衡和溶解平衡应题中注意的问题(1)书写电离平衡、水解平衡、溶解平衡方程式时要用可逆
(2)分析离子的存在形式时要考虑弱酸弱碱的电离和离子
(3)分析离子浓度大小时要考虑酸碱盐对水电离的影响。(4)利用溶度积常数分析沉淀是否能完成转化时，要考虑溶解平衡式中阴阳离子系数与溶度积常数关系，溶度积大的其溶解度不一定大。
6．分析图表与作图时应注意的问题
(1)仔细分析和准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平
(2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。
(3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。(4)分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。
反应速率与化学平衡有关综合题
[例题1](2012年广东深圳模拟)已知CO2可以生产绿色燃料甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－187.4 kJ/ml。300 ℃时，在一定容积的密闭容器中，c(CO2)＝1.00 ml/L，c(H2)＝1.60 ml/L开始反应，结果如下图所示，回答下列问题：
(1)使用催化剂 I 时，反应在10小时内的平均反应速率：v(H2)
＝______ml/(L·h)。
(2)下列叙述正确的是________。
A．当容器内气体的密度不再改变时，反应不一定达到平
B．充入氩气增大压强有利于提高 CO2的转化率
C．CO2 平衡转化率，在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催
D．催化效率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ
(3)根据图中数据，计算此反应在 300 ℃时的平衡常数(写出计算过程)。(4) 将 上 述 平 衡 体 系升温至 400 ℃ ， 平衡常数 ： K(400℃)______K(300 ℃)(填“<”、“＝”或“>”)。
(5)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－242.8 kJ/ml，
则 反 应 2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)
________ kJ/ml。解析：本题考查化学反应速率、化学平衡状态的建立、图像分析、化学平衡常数应用与计算等。
(1)从图读数知 10 小时内 CO2消耗量为1.00 ml/L×18%＝0.18 ml/L ，反 应 速 率 计 算 式 v(CO2)＝Δc(CO2)/t＝0.18ml/L÷10 h ＝ 0.018 ml/(L·h)，v(H2)＝3v (CO2)＝ 3 × 0.018ml/(L·h)＝0.054 ml/(L·h)。
(2)A 项正确，该密闭容器的容积一定，无固体和液体参加反应，无论反应达到平衡与否，其气体密度均不变化；B 项错误，氩气不参加反应，容器的容积一定，充入氩气不改变反应物、生成物的浓度，对平衡不产生影响；C 项错误，催化剂的使用同等程度改变正、逆反应速率，不影响平衡移动；D 项正确，据图知，使用催化剂Ⅱ使反应达到平衡时间比使用催化剂Ⅰ短，故催化效率更高。
答案：(1)0.054 (2)AD
答：略。(4)< (5)－353.6
起始浓度/ml·L－1 1.00 1.60 0 0变化浓度/ml·L－1 0.20 0.60 0.20 0.20平衡浓度/ml·L－1 0.80 1.0 0.20 0.20
＝0.050 (ml·L－1)－2
1．(2012年重庆节选)尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。 (1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为：____________________________。 (2)当氨碳比 ＝4时，CO2的转化率随时间的变化关系如下图所示。 ①A点的逆反应速率v逆(CO2)__________B点的正反应速率v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②NH3的平衡转化率为__________。
解析：(1)利用CO(NH2)2中C∶N＝1∶2，用观察法写出化学方程式，同时图像中t≥60 min时达到平衡状态，即该反应为可逆反应。 (2)①A点未达平衡，B点达到平衡，从图像得v逆(CO2)
[例题2](2012 年浙江节选)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应如下：
(1)反应 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝_____kJ/ml。(2)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP)，则反应 CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2 (g)的 KP＝____________________；随着温度的升高，该平衡常数______(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)从能量的角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于
____________________________。
(4)在某一给定进料比的情况下，温度、压强对 H2和CO物
质的量分数的影响如下图：
①若要达到 H2物质的量分数>65%、CO 的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是______。
A．600 ℃、0.9 MPaC．800 ℃、1.5 MPa
B．700 ℃、0.9 MPaD. 1000 ℃、1.5 MPa
②画出 600 ℃、0.1 MPa 条件下，系统中 H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图。
(5)如果进料中氧气量过大，最终导致 H2 物质的量分数降
低，原因是______________。
解析：(1)[CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH1＝＋165.0 kJ·ml－1]－[CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋206.2kJ·ml－1]得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，ΔH＝－41.2 kJ·ml－1。 (2)反应式中水是气体，要列入计算平衡常数的表达式中，用压强代替浓度，其列式方法和用浓度列式相同。
(4)①该读图题要注意比较不同要求下对应温度与质量分数关系，同时满足H2和CO的要求。根据图1，H2物质的量分数>65%，在0.1 MPa时温度要接近550 ℃， 在0.9 MPa时温度要接近700 ℃，在1.5 MPa时温度要接近750 ℃。 根据图2，CO的物质的量分数<10%，在0.1 MPa时温度低于650 ℃即可， 在0.9 MPa时温度低于700 ℃即可，在1.5 MPa时温度低于725℃即可，选项B符合要求。 (5)氧气量过大时，H2会部分被O2氧化。
答案：(1)－41.2
(3)系统内甲烷的氧化反应放出热量，为甲烷蒸气的吸热重整反应提供了所需的能量(4)①B ②(5)甲烷氧化程度过高，氢气和氧气反应(合理即可)
【变式训练】2．汽车尾气中的 CO、NOx已经成为大气的主要污染物，使用稀土等催化剂能将 CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。
(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)
ΔH＝＋180.5 kJ/ml；
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－221.0 kJ/ml； ΔH＝－393.5 kJ/ml。
① 尾气转化的反应 之 一 ： 2NO(g) ＋ 2CO(g) === N2(g) ＋
2CO2 (g) ΔH＝_______________。
－746.5 kJ/ml
②请在下面的坐标图中画出这个反应在反应过程中体系能
量变化示意图，并进行必要的标注。
(2) 在容积相同的两个密闭容器内( 装有等量的某种催化剂)，分别充入同量的 NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：
并分别在 t 秒时测定其中 NOx的转化率，绘得图像如下图所示：①从图中可以得出的结论：结论一：从测定 NOx 转化数据中判断，相同温度下 NO 的转化效率比 NO2的低；
结论二：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②在上述 NO2和C3H6 反应中，提高 NO2 转化率的措施有__________(填字母)。
A．加入催化剂C．分离出 H2O(g)
B．降低温度D．增大压强
在250 ℃～450 ℃时，NOx转化率随温度升高而
增大，450 ℃ ～ 600 ℃时 NOx 转化率随温度升高而减小或
450℃， NOx与C3H6的反应达到平衡，且正反应是放热反应
化学反应焓变、电化学基础与化学平衡常数综合题
[例题3](2012年广东湛江模拟)碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。 (1)甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。 已知：①2CH4(g)＋3O2(g)===2CO(g)＋4H2O(l) ΔH1＝－1214 kJ/ml； ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝-566 kJ/ml。 则表示甲烷燃烧热的热化学方程式：_________________。
(2)①将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。其负极的电极反应式：____________________________________。 ②某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是______(填序号)。 A．电源中的a一定为正极，b一定为负极 B．可以用NaCl溶液作电解液 C．A、B两端都必须用铁作电极 D．阴极发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑
(3)将不同量的 CO(g)和H2O(g) 分别通入体积为 2L 的恒容
密闭容器中，进行反应 CO(g)＋H2O(g)
CO2 (g)＋H2 (g)，得
到如下三组数据： ②实验 1 中，以 v(H2)表示的平均反应速率为_________________________________。
①该反应的正反应为_______(填“吸”或“放”)热反应。
③实验 2 中，达到平衡时 CO 的转化率为__________________________________________________________________。④实验 3 跟实验 2 相比，改变的条件可能是_________________________________________________(答一种情况即可)。(4) 将 2.4 g 碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入 100 mL3.0 ml/L 的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含溶质为____________________。
解析：(1)[①式－②式]/2，得CH4燃烧的热化学方程式，其中ΔH＝-890 kJ·ml－1。 (2)①该电池是燃料电池，还原剂CH4在负极失去电子被氧化，在碱性环境中生成碳酸根和水。 ②该装置没有说明是在A极附近，还是B极附近先产生白色沉淀，不能判断A、B是如何连接电源的正、负极。当用Fe作阳极时，可用NaCl溶液作电解液。该装置的阴极可以用其他不与电解质溶液反应的导电材料作阴极，不一定要Fe。
(3)①从表格中数据看，低温时CO2的平衡量大于高温时CO2的平衡量，故判断该反应是放热反应。 ②v(H2)＝v(CO2)＝1.6 ml/(2 L×5 min)＝0.16ml/(L·min)。 ③达到平衡时CO的转化率＝0.4 ml/2 ml×100%＝ 20%。
答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝-890 kJ·ml－1(2)①CH4－8e－＋10OH－=== ＋7H2O ②BD (3)①放 ②0.16 ml/(L·min) ③20% ④使用了催化剂或增大了压强(4)NaHCO3、Na2CO3
3．德国人哈伯在1909年发明的合成氨的反应原理为：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。 已知298 K时，ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，试回答下列问题： (1)在298 K时，将10 ml N2和30 mlH2放入合成塔中，为何放出的热量小于924 kJ？__________________________________________________________________________________________________。
因为该反应为可逆反应， 10 ml
N2和30 ml H2不可能完全转化，所以放
出的热量小于924 kJ
(2)如右图在一定条件下，将 1 ml N2与3 ml H2 混合于一个10 L密闭容器中，反应达到 A 平衡时，混合气体中氨占 25%，试回答：
①N2的转化率α(A)为________；
②在状态 A 时，平衡常数 KA＝__________________(代入数值的表达式 ，不写出具体数值) ；当温度由 T1变化到 T2 时，KA_____KB(填“>”、“<”或“＝”)。
(3)下图是实验室模拟工业合成氨的简易装置。简述检验有氨气生成的方法：____________________________________________________________________________________________。
用湿润的红色石蕊试纸放在导管口处，若试
纸变蓝，说明有氨气生成
在 1998 年希腊亚里士多德大学的 Marmells 和 Stukides采用高质子导电性的 SCY 陶瓷(能传递 H＋)，实现了高温常压
下高转化率的电化学合成氨，其实验装置如图。阴极的电极反应式：_______________________________________________。
N2＋6e－＋6H＋===2NH3
(3)能证明 Na2SO3溶液中存在
和质子数均相同，则 M 的原子结构示意图为______________。(2)硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为：________________________________________。
水解平衡的事实是______(填序号)。A．滴入酚酞溶液变红，再加入 H2SO4溶液红色褪去B．滴入酚酞溶液变红，再加入氯水后红色褪去C．滴入酚酞溶液变红，在加入 BaCl2 溶液后产生沉淀且红色褪去(4)元素 X、Y 在周期表中位于同一主族，化合物 Cu2X 和Cu2Y 可发生如下转化(其中 D 是纤维水解的最终产物)：
电解质电离平衡与水解平衡综合题
①非金属性：X______Y(填“>”或“<”)。②Cu2Y 与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成，化学方程式为：_______________________________________________。(5) 在恒容绝热( 不与外界交换能量) 条件下进行 2A(g) ＋
2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状
态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：____________。
解析：(1) 含有10个电子、11个质子，与它有相同电子数和质子数的单核离子有Na＋。 (2)硫酸铝溶液与过量氨水反应生成的氢氧化铝不能溶于过量的氨水中。 (3)此题关键是亚硫酸离子水解生成的OH－使得酚酞溶液变红，还有可能是亚硫酸离子本身能使得酚酞溶液变红，所以要排除亚硫酸离子干扰，C正确。 (4)悬浊液与D溶液(葡萄糖溶液)生成砖红色沉淀氧化亚铜，则Y为O，X，Y同主族，则X为S。
(5)测得反应后，体系压强增大，则达到平衡前，反应逆向进行。如果正反应是放热反应，则升高温度，反应逆向进行，因此平衡常数随温度的升高而减小。
答案：(1)(2)3NH 3 ·H2O＋Al3＋===A(OH)3↓＋3 (3)C(4)①< Cu2O＋6HNO3(浓)===2Cu(NO3)2＋2NO2↑＋3H2O(5)平衡常数随温度的升高而减小
【变式训练】4．(双选)25 ℃，有 c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.1 ml·L
的 一 组 醋 酸 和 醋 酸 钠 混合溶液 ， 溶液中 c(CH3COOH)、
c(CH3COO－)与pH的关系如下图所示。下列有关离子浓度关系
A．pH＝5.5溶液中：c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)＞c(OH－)B．W点表示溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)C．pH＝3.5溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)＋c(CH3COOH)＝0.1 ml·L－1D．向W点所表示溶液中通入0.05 ml HCl气体(溶液体c(H＋)＝c(CH3COOH)＋c(OH－)
化学反应原理综合题涉及的内容主要包括化学反应过程中的焓变、化学能与电能的相互转化、电极反应式的书写、化学反应速率的定性分析与定量计算、化学平衡移动原理在生产中的应用、化学平衡常数的计算、反应条件的控制、弱酸弱碱的转化、pH 计算、离子浓度大小的比较、离子的共存、难溶物之间的转化等问题。试题常以选择、填空、读图、作图、计算等形式出现。高考一般以与生产、生活联系紧密的物质为背景材料出组合题，各小题之间有一定独立性。
广东高考31题 命题思路研究
思路1：以化学学科思想中的“控制变量法”为核心结合科学探究方法法、分类方法、归纳演绎法等中学化学必须掌握的学科方法，结合选修4四大块知识进行命题。
理解控制变量法的基本原理： 把多因素问题变成多个单因素的问题。每次只改变其中某一个因素，而控制其余因素不变，只研究被改变的这个因素对过程的影响，然后分别加以研究，最后综合解决问题。（三原则：控制变量、单一变量、对照性原则）
【例题】2012年广东高考第31题
思路2：以一个可逆的化学反应（熟悉的或陌生的；还可以是氧化还原反应），然后以这个化学反应方程式为核心向相关领域展开设问（如下图）
核心化学反应（可逆氧化还原）
由若干个已知推目标热化学方程式
氧化还原反应设计成原电池或电解池
陌生方程式又称信息反应方程式，大多取材于重大科技成果（如诺贝尔奖、新材料）、重大疾病、环境事件等，起点高落点低，主要有陌生方程式的配平、热化学方程式书写、氧化还原反应简单计算、化学反应速率大小比较、计算、化学平衡移动、化学平衡常数计算等。
【例题】2010/2011年广东高考第31题
1．化学反应速率题中应注意的问题
(1)对于可逆反应，温度变化对正、逆反应速率均产生影响，且影响趋势相同，但影响值不同。升温对吸热反应影响较大，对放热反应影响较小；反之，降温对吸热反应影响较小，对放热反应影响较大。
(2)计算反应速率时，要特别注意时间、体积、浓度单位的
2．化学反应焓变题中应注意的问题
(1)正确理解ΔH 正负号的意义及焓变与能量变化的关系。ΔH 为负值，反应物总能量高于生成物总能量，反应放热；ΔH为正值，反应物总能量低于生成物总能量。
(2)在原电池与电解池反应中，ΔH 值不等于电能值，化学
能与电能的转化过程中还有热能转化。
(3)运用盖斯定律计算多步反应的ΔH 时，要注意反应分子式前面的系数与ΔH 的对应关系，运用数学加减法和移项原理进行加减，在总反应式中没有的物质要用消元法除去，出现的物质要按照总反应式中的分子数保留。
3．化学平衡常数题中应注意的问题
(1)固体物质、纯液体、水溶液中进行的反应，H2O 不列入平衡常数的计算表达式中；气体反应、有机反应，H2O 的浓度要列入平衡常数的计算表达式中。
(2)平衡常数(K)式中的浓度是平衡状态时的物质的量浓度，而浓度商(Q)式中的浓度是任意时刻的物质的量浓度。
4．原电池与电解池题中应注意的问题
(1)原电池中负极发生氧化反应，常出现电极材料溶解、质量减轻等现象；正极发生还原反应，常出现质量不变或增重、有气体产生等现象。电解池中与电源负极连接的阴极材料不反应，与电源正极连接的阳极(除惰性电极外)材料发生氧化反应，可能出现电极溶解、质量减轻等现象。
(2)Fe 在原电池与电解池反应中发生氧化反应时失去 2 个电
(3)可充电电池的放电反应是原电池反应，充电反应是电解池反应。放电过程中原池的负极发生氧化反应，充电过程中电池的阴极发生还原反应。
5．电离平衡、水解平衡和溶解平衡应题中注意的问题(1)书写电离平衡、水解平衡、溶解平衡方程式时要用可逆
(2)分析离子的存在形式时要考虑弱酸弱碱的电离和离子
(3)分析离子浓度大小时要考虑酸碱盐对水电离的影响。(4)利用溶度积常数分析沉淀是否能完成转化时，要考虑溶解平衡式中阴阳离子系数与溶度积常数关系，溶度积大的其溶解度不一定大。
6．分析图表与作图时应注意的问题
(1)仔细分析和准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平
(2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。
(3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。(4)分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。
反应速率与化学平衡有关综合题
[例题1](2012年广东深圳模拟)已知CO2可以生产绿色燃料甲醇：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－187.4 kJ/ml。300 ℃时，在一定容积的密闭容器中，c(CO2)＝1.00 ml/L，c(H2)＝1.60 ml/L开始反应，结果如下图所示，回答下列问题：
(1)使用催化剂 I 时，反应在10小时内的平均反应速率：v(H2)
＝______ml/(L·h)。
(2)下列叙述正确的是________。
A．当容器内气体的密度不再改变时，反应不一定达到平
B．充入氩气增大压强有利于提高 CO2的转化率
C．CO2 平衡转化率，在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催
D．催化效率：在上述反应条件下，催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ
(3)根据图中数据，计算此反应在 300 ℃时的平衡常数(写出计算过程)。(4) 将 上 述 平 衡 体 系升温至 400 ℃ ， 平衡常数 ： K(400℃)______K(300 ℃)(填“<”、“＝”或“>”)。
(5)已知：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)
ΔH＝－242.8 kJ/ml，
则 反 应 2CH3OH(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g)
________ kJ/ml。解析：本题考查化学反应速率、化学平衡状态的建立、图像分析、化学平衡常数应用与计算等。
(1)从图读数知 10 小时内 CO2消耗量为1.00 ml/L×18%＝0.18 ml/L ，反 应 速 率 计 算 式 v(CO2)＝Δc(CO2)/t＝0.18ml/L÷10 h ＝ 0.018 ml/(L·h)，v(H2)＝3v (CO2)＝ 3 × 0.018ml/(L·h)＝0.054 ml/(L·h)。
(2)A 项正确，该密闭容器的容积一定，无固体和液体参加反应，无论反应达到平衡与否，其气体密度均不变化；B 项错误，氩气不参加反应，容器的容积一定，充入氩气不改变反应物、生成物的浓度，对平衡不产生影响；C 项错误，催化剂的使用同等程度改变正、逆反应速率，不影响平衡移动；D 项正确，据图知，使用催化剂Ⅱ使反应达到平衡时间比使用催化剂Ⅰ短，故催化效率更高。
答案：(1)0.054 (2)AD
答：略。(4)< (5)－353.6
起始浓度/ml·L－1 1.00 1.60 0 0变化浓度/ml·L－1 0.20 0.60 0.20 0.20平衡浓度/ml·L－1 0.80 1.0 0.20 0.20
＝0.050 (ml·L－1)－2
1．(2012年重庆节选)尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。 (1)工业上尿素由CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式为：____________________________。 (2)当氨碳比 ＝4时，CO2的转化率随时间的变化关系如下图所示。 ①A点的逆反应速率v逆(CO2)__________B点的正反应速率v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②NH3的平衡转化率为__________。
解析：(1)利用CO(NH2)2中C∶N＝1∶2，用观察法写出化学方程式，同时图像中t≥60 min时达到平衡状态，即该反应为可逆反应。 (2)①A点未达平衡，B点达到平衡，从图像得v逆(CO2)
[例题2](2012 年浙江节选)甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸气重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应如下：
(1)反应 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝_____kJ/ml。(2)对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作KP)，则反应 CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2 (g)的 KP＝____________________；随着温度的升高，该平衡常数______(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)从能量的角度分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于
____________________________。
(4)在某一给定进料比的情况下，温度、压强对 H2和CO物
质的量分数的影响如下图：
①若要达到 H2物质的量分数>65%、CO 的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是______。
A．600 ℃、0.9 MPaC．800 ℃、1.5 MPa
B．700 ℃、0.9 MPaD. 1000 ℃、1.5 MPa
②画出 600 ℃、0.1 MPa 条件下，系统中 H2物质的量分数随反应时间(从常温进料开始计时)的变化趋势示意图。
(5)如果进料中氧气量过大，最终导致 H2 物质的量分数降
低，原因是______________。
解析：(1)[CH4(g)＋2H2O(g)===CO2(g)＋4H2(g) ΔH1＝＋165.0 kJ·ml－1]－[CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋206.2kJ·ml－1]得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)，ΔH＝－41.2 kJ·ml－1。 (2)反应式中水是气体，要列入计算平衡常数的表达式中，用压强代替浓度，其列式方法和用浓度列式相同。
(4)①该读图题要注意比较不同要求下对应温度与质量分数关系，同时满足H2和CO的要求。根据图1，H2物质的量分数>65%，在0.1 MPa时温度要接近550 ℃， 在0.9 MPa时温度要接近700 ℃，在1.5 MPa时温度要接近750 ℃。 根据图2，CO的物质的量分数<10%，在0.1 MPa时温度低于650 ℃即可， 在0.9 MPa时温度低于700 ℃即可，在1.5 MPa时温度低于725℃即可，选项B符合要求。 (5)氧气量过大时，H2会部分被O2氧化。
答案：(1)－41.2
(3)系统内甲烷的氧化反应放出热量，为甲烷蒸气的吸热重整反应提供了所需的能量(4)①B ②(5)甲烷氧化程度过高，氢气和氧气反应(合理即可)
【变式训练】2．汽车尾气中的 CO、NOx已经成为大气的主要污染物，使用稀土等催化剂能将 CO、NOx、碳氢化合物转化成无毒物质，从而减少汽车尾气污染。
(1)已知：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)
ΔH＝＋180.5 kJ/ml；
2C(s)＋O2(g)===2CO(g)C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH＝－221.0 kJ/ml； ΔH＝－393.5 kJ/ml。
① 尾气转化的反应 之 一 ： 2NO(g) ＋ 2CO(g) === N2(g) ＋
2CO2 (g) ΔH＝_______________。
－746.5 kJ/ml
②请在下面的坐标图中画出这个反应在反应过程中体系能
量变化示意图，并进行必要的标注。
(2) 在容积相同的两个密闭容器内( 装有等量的某种催化剂)，分别充入同量的 NOx及C3H6，在不同温度下，同时发生以下反应：
并分别在 t 秒时测定其中 NOx的转化率，绘得图像如下图所示：①从图中可以得出的结论：结论一：从测定 NOx 转化数据中判断，相同温度下 NO 的转化效率比 NO2的低；
结论二：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②在上述 NO2和C3H6 反应中，提高 NO2 转化率的措施有__________(填字母)。
A．加入催化剂C．分离出 H2O(g)
B．降低温度D．增大压强
在250 ℃～450 ℃时，NOx转化率随温度升高而
增大，450 ℃ ～ 600 ℃时 NOx 转化率随温度升高而减小或
450℃， NOx与C3H6的反应达到平衡，且正反应是放热反应
化学反应焓变、电化学基础与化学平衡常数综合题
[例题3](2012年广东湛江模拟)碳和碳的化合物在生产、生活中的应用非常广泛，在提倡健康生活已成潮流的今天，“低碳生活”不再只是一种理想，更是一种值得期待的新的生活方式。 (1)甲烷燃烧放出大量的热，可作为能源用于人类的生产和生活。 已知：①2CH4(g)＋3O2(g)===2CO(g)＋4H2O(l) ΔH1＝－1214 kJ/ml； ②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH2＝-566 kJ/ml。 则表示甲烷燃烧热的热化学方程式：_________________。
(2)①将两个石墨电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。其负极的电极反应式：____________________________________。 ②某同学利用甲烷燃料电池设计了一种电解法制取Fe(OH)2的实验装置(如下图所示)，通电后，溶液中产生大量的白色沉淀，且较长时间不变色。下列说法中正确的是______(填序号)。 A．电源中的a一定为正极，b一定为负极 B．可以用NaCl溶液作电解液 C．A、B两端都必须用铁作电极 D．阴极发生的反应是2H＋＋2e－===H2↑
(3)将不同量的 CO(g)和H2O(g) 分别通入体积为 2L 的恒容
密闭容器中，进行反应 CO(g)＋H2O(g)
CO2 (g)＋H2 (g)，得
到如下三组数据： ②实验 1 中，以 v(H2)表示的平均反应速率为_________________________________。
①该反应的正反应为_______(填“吸”或“放”)热反应。
③实验 2 中，达到平衡时 CO 的转化率为__________________________________________________________________。④实验 3 跟实验 2 相比，改变的条件可能是_________________________________________________(答一种情况即可)。(4) 将 2.4 g 碳在足量氧气中燃烧，所得气体通入 100 mL3.0 ml/L 的氢氧化钠溶液中，完全吸收后，溶液中所含溶质为____________________。
解析：(1)[①式－②式]/2，得CH4燃烧的热化学方程式，其中ΔH＝-890 kJ·ml－1。 (2)①该电池是燃料电池，还原剂CH4在负极失去电子被氧化，在碱性环境中生成碳酸根和水。 ②该装置没有说明是在A极附近，还是B极附近先产生白色沉淀，不能判断A、B是如何连接电源的正、负极。当用Fe作阳极时，可用NaCl溶液作电解液。该装置的阴极可以用其他不与电解质溶液反应的导电材料作阴极，不一定要Fe。
(3)①从表格中数据看，低温时CO2的平衡量大于高温时CO2的平衡量，故判断该反应是放热反应。 ②v(H2)＝v(CO2)＝1.6 ml/(2 L×5 min)＝0.16ml/(L·min)。 ③达到平衡时CO的转化率＝0.4 ml/2 ml×100%＝ 20%。
答案：(1)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l) ΔH＝-890 kJ·ml－1(2)①CH4－8e－＋10OH－=== ＋7H2O ②BD (3)①放 ②0.16 ml/(L·min) ③20% ④使用了催化剂或增大了压强(4)NaHCO3、Na2CO3
3．德国人哈伯在1909年发明的合成氨的反应原理为：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。 已知298 K时，ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，试回答下列问题： (1)在298 K时，将10 ml N2和30 mlH2放入合成塔中，为何放出的热量小于924 kJ？__________________________________________________________________________________________________。
因为该反应为可逆反应， 10 ml
N2和30 ml H2不可能完全转化，所以放
出的热量小于924 kJ
(2)如右图在一定条件下，将 1 ml N2与3 ml H2 混合于一个10 L密闭容器中，反应达到 A 平衡时，混合气体中氨占 25%，试回答：
①N2的转化率α(A)为________；
②在状态 A 时，平衡常数 KA＝__________________(代入数值的表达式 ，不写出具体数值) ；当温度由 T1变化到 T2 时，KA_____KB(填“>”、“<”或“＝”)。
(3)下图是实验室模拟工业合成氨的简易装置。简述检验有氨气生成的方法：____________________________________________________________________________________________。
用湿润的红色石蕊试纸放在导管口处，若试
纸变蓝，说明有氨气生成
在 1998 年希腊亚里士多德大学的 Marmells 和 Stukides采用高质子导电性的 SCY 陶瓷(能传递 H＋)，实现了高温常压
下高转化率的电化学合成氨，其实验装置如图。阴极的电极反应式：_______________________________________________。
N2＋6e－＋6H＋===2NH3
(3)能证明 Na2SO3溶液中存在
和质子数均相同，则 M 的原子结构示意图为______________。(2)硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为：________________________________________。
水解平衡的事实是______(填序号)。A．滴入酚酞溶液变红，再加入 H2SO4溶液红色褪去B．滴入酚酞溶液变红，再加入氯水后红色褪去C．滴入酚酞溶液变红，在加入 BaCl2 溶液后产生沉淀且红色褪去(4)元素 X、Y 在周期表中位于同一主族，化合物 Cu2X 和Cu2Y 可发生如下转化(其中 D 是纤维水解的最终产物)：
电解质电离平衡与水解平衡综合题
①非金属性：X______Y(填“>”或“<”)。②Cu2Y 与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成，化学方程式为：_______________________________________________。(5) 在恒容绝热( 不与外界交换能量) 条件下进行 2A(g) ＋
2C(g)＋D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状
态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：____________。
解析：(1) 含有10个电子、11个质子，与它有相同电子数和质子数的单核离子有Na＋。 (2)硫酸铝溶液与过量氨水反应生成的氢氧化铝不能溶于过量的氨水中。 (3)此题关键是亚硫酸离子水解生成的OH－使得酚酞溶液变红，还有可能是亚硫酸离子本身能使得酚酞溶液变红，所以要排除亚硫酸离子干扰，C正确。 (4)悬浊液与D溶液(葡萄糖溶液)生成砖红色沉淀氧化亚铜，则Y为O，X，Y同主族，则X为S。
(5)测得反应后，体系压强增大，则达到平衡前，反应逆向进行。如果正反应是放热反应，则升高温度，反应逆向进行，因此平衡常数随温度的升高而减小。
答案：(1)(2)3NH 3 ·H2O＋Al3＋===A(OH)3↓＋3 (3)C(4)①< Cu2O＋6HNO3(浓)===2Cu(NO3)2＋2NO2↑＋3H2O(5)平衡常数随温度的升高而减小
【变式训练】4．(双选)25 ℃，有 c(CH3COOH)＋c(CH3COO－)＝0.1 ml·L
的 一 组 醋 酸 和 醋 酸 钠 混合溶液 ， 溶液中 c(CH3COOH)、
c(CH3COO－)与pH的关系如下图所示。下列有关离子浓度关系
A．pH＝5.5溶液中：c(CH3COOH)＞c(CH3COO－)＞c(H＋)＞c(OH－)B．W点表示溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)＝c(CH3COO－)＋c(OH－)C．pH＝3.5溶液中：c(Na＋)＋c(H＋)－c(OH－)＋c(CH3COOH)＝0.1 ml·L－1D．向W点所表示溶液中通入0.05 ml HCl气体(溶液体c(H＋)＝c(CH3COOH)＋c(OH－)
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