【第一部分】

專題十四化學(xué)反應(yīng)原理綜合題型

【考情預(yù)雙！I】該綜合題主要考杳熱化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡等主干理論知識(shí)，主要命題點(diǎn)有蓋斯定律的

應(yīng)用、反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的分析?、化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式書(shū)寫與計(jì)算、反應(yīng)條件的分析選擇、生產(chǎn)生活中的實(shí)際

應(yīng)用等，試題常以填空、讀圖、作圖、計(jì)算等形式呈現(xiàn)。試題一般以與生產(chǎn)、生活緊密聯(lián)系的物質(zhì)為背景材料命制

組合題，各小題之間又有一定的獨(dú)立性。主要考查學(xué)生的信息處理能力、學(xué)科內(nèi)綜合分析能力，應(yīng)用反應(yīng)原理解決

生產(chǎn)實(shí)際中的具體問(wèn)題，體現(xiàn)「'變化觀念與平衡思想”的核心素養(yǎng)。在近幾年的相關(guān)考題中，對(duì)單一因素影響的考

查已經(jīng)越來(lái)越少了，主要以“多因素影響”出現(xiàn)，考查學(xué)生的綜合分析判斷能力。以實(shí)際情景(場(chǎng)景)為背景，更能體

現(xiàn)核心素養(yǎng)的要求。而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，影響因素是多元化、多方位和多層次的。

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】

1、了解焰變與反應(yīng)熱的含義，會(huì)利用鍵能計(jì)算焰變。

2、了解熱化學(xué)方程式的含義，能正確書(shū)寫熱化學(xué)方程式。

3.理解蓋斯定律，并能運(yùn)用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)焰變的計(jì)算。

4、掌握速率、平衡圖像的分析方法及類型，了解速率常數(shù)、平衡常數(shù)的關(guān)系。

5.掌握實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的陌生圖像的分析方法。

6.掌握電離平衡、水解平衡及沉淀溶解平衡的應(yīng)用，掌握化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算。

7.掌握電離常數(shù)、水解常數(shù)、溶度積常數(shù)的相關(guān)計(jì)算。

8、理解影響電離平衡、水解平衡及沉淀溶解平衡的因素。

9、理解電離常數(shù)、水解常數(shù)、溶度積常數(shù)的概念及影響因素、

【專題知識(shí)體系構(gòu)建】

【核心精講】

一、熱化學(xué)方程式的書(shū)寫及反應(yīng)熱計(jì)算

1.焙變的計(jì)算

2.熱化學(xué)方程式書(shū)寫易出現(xiàn)的錯(cuò)誤

(1)未標(biāo)明反應(yīng)物或生成物的狀態(tài)而造成錯(cuò)誤。

(2)反應(yīng)熱的符號(hào)使用不正確，即吸熱反應(yīng)未標(biāo)出號(hào)，放熱反應(yīng)未標(biāo)出“一”號(hào)，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤。

(3)漏寫△”的單位，或者將△”的單位寫為kJ,從而造成錯(cuò)誤。

(4)反應(yīng)熱的數(shù)值與方程式的計(jì)最數(shù)不對(duì)應(yīng)而造成錯(cuò)誤。

(5)對(duì)燃燒熱的概念理解不到位，忽略其標(biāo)準(zhǔn)是1mol可燃物而造成錯(cuò)誤。

(6)對(duì)中和反應(yīng)反應(yīng)熱理解不準(zhǔn)確。

①?gòu)?qiáng)酸與強(qiáng)堿中和反應(yīng)的反應(yīng)熱△〃=-57.3kJ-moF1,若用弱酸代替強(qiáng)酸(或用弱堿代替強(qiáng)堿)，因電離吸熱，

放出的熱量減少。

②若用濃硫酸(或NaOH固體)作反應(yīng)物，放出熱量增多。

③若是稀硫酸和Ba(OH>2反應(yīng)，生成1mol出0⑴時(shí)所釋放的熱量會(huì)比57.3kJ多，原因是H*與OK結(jié)合成1mol

七。⑴的同時(shí)，Ba2和SOF結(jié)合成BaSO4沉淀也會(huì)放熱。

【提醒】對(duì)于具有同素異形體的物質(zhì)，除了要注明聚集狀態(tài)之外，還要注明物質(zhì)的名稱。

如:①S(單斜，s)4-o2(g)=SO2(g)AHi=-297/6kJmo「

-1

②S(正交，s)+Ch(g)=S02(g)AH2=-296.83kJmol

③S(單斜，s)=S(正交，s)△〃3=-0.33kJmo「

3.蓋斯定律

【應(yīng)用建?！?/p>

【應(yīng)用口訣】同加異減成比例，觀察消去做標(biāo)記

(I)△，與蓋斯定律

利用蓋斯定律求熱化學(xué)方程式中的焰變

(2)蓋斯定律的答題模板一疊加法

步驟1“倒”

為了將方程式相加得到目標(biāo)方程式，可將部分方程式顛倒過(guò)來(lái)，反應(yīng)熱的數(shù)值不變，但符號(hào)相反。這樣就不用

再做減法運(yùn)算了，實(shí)踐證明，方程式用減時(shí)往往容易出錯(cuò)。

步驟2“乘”

為了將方程式相加得到目標(biāo)方程式，可將方程式乘以某個(gè)倍數(shù)，反應(yīng)熱也要乘以相應(yīng)倍數(shù)。

步驟3“加”

上面的兩個(gè)步驟做好了，只要將方程式相加即可得目標(biāo)方程式，反應(yīng)熱也要相加。

【熱化學(xué)反應(yīng)方程式書(shū)寫步驟】

4.注意事項(xiàng)

【知識(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)】

(1)【2022?全國(guó)甲卷節(jié)選】金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等二業(yè)領(lǐng)域有著重要用途。目前生產(chǎn)鈦的方法之一

是將金紅石(TiCh)轉(zhuǎn)化為TiCL,再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鸩?列問(wèn)題：

TiOz轉(zhuǎn)化為TiCL有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：

(i)直接氯化：

12

TiO2(s)+2Ch(g)=TiCU(g)+O2(g)AM=+172kJmol,/Cpi=l.Ox10

(ii)碳氮化：

,2

TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2COtg)\H2=5\kJmol'Xp2=1.2x10Pa

①反應(yīng)2CXs)+C)2(g)=2co(g)的AH為kJmo「,Kp=Pa。

②碳氯化的反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)大于直接氯化，其原因是。

(2)(2022?福建卷)異丙醇(C3H8。)可由生物質(zhì)轉(zhuǎn)化得到，催化異丙醒脫水制取高值化學(xué)品丙烯(JH6)的工業(yè)化技術(shù)

已引起人們的關(guān)注，其主要反應(yīng)如下：

-1

I.C3HsO(g)=C3H“g)+H2O(g)△”1=+52kJmol

1

II.2C?H6(g)^C6Hi2(g)-97kJ-moF

已知2C3H8O(g)+9O2(g)=6CO2(g)+8H2O(g)\H=-3750kJ-mol',則C3H“g)燃燒生成CCh(g)和比0位)的熱化

學(xué)方程式為。

二、化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡常數(shù)

(一)化學(xué)反應(yīng)速率

1、定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)物質(zhì)濃度的變化量(反應(yīng)物濃度的減少晟或生成物濃度的增加量)

單位：mol/(L-min)或mol-L'-s1

△〃(B)

2、公式法：v(B)=氣抖=—o

☆注：①以分壓計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率為單位時(shí)間內(nèi)氣體物質(zhì)氣體玉強(qiáng)的變化量。v(B)=

②以質(zhì)量計(jì)算化學(xué)反應(yīng)速率為單位時(shí)間內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量的變化量。v(B)=滬

③常用的氣體定律”

同溫同體積：p(前)：p(后)=〃(前)：〃(后)

〃前M前y后〃后

同溫同壓強(qiáng)：罩====需=唱

〃后M后，詞

化學(xué)反應(yīng)速率的比值法:

同一化學(xué)反應(yīng)，各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。對(duì)于反應(yīng):〃，A(g)+〃B[g)予C(g)+qD(g)

v(A)v(B)v(C)v(D)

來(lái)說(shuō)，則有?

mnp

3.用圖像表示濃度、溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響

圖像圖像分析

1(1)其他反應(yīng)條件定，化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度增大而姐

0C(反應(yīng)物)

V

/

(2)其他反應(yīng)條件一定，化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而埴大

OT

V

(

(3)有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大而增大

OP

V

(4)有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著容器容積的增大而遮小

OV

U丁

(5)分別在較低溫度和較高溫度下反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大及溫度

C)P的升高而增大

⑴>7。

4、反應(yīng)速率常數(shù)

(1)含義：一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度以其計(jì)量數(shù)為指數(shù)的事的乘積成正比。

3、化學(xué)平衡常數(shù)及其關(guān)聯(lián)常數(shù)

（1）三段式

機(jī)A(g)+〃B(g)可C(g)+qD(g)

起始/（mol?L」）ab00

變化/(moI?L')mxnxPXqx

平衡/(molL')a-nixb-nxPXqx

（2）幾個(gè)公式

九（轉(zhuǎn)化）式轉(zhuǎn)化）

①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率=xl(X)%=xl()0%。

n（起始）c（起始）

②生成物的產(chǎn)率:實(shí)際產(chǎn)量（指生成物）占理論產(chǎn)量的百分?jǐn)?shù)。一般夾講，轉(zhuǎn)化率越大，原料利用率越高，產(chǎn)率越大。

實(shí)際產(chǎn)量

產(chǎn)率=X100%。

理論產(chǎn)量

平衡量

③平衡時(shí)混合物組分的百分含最=xl()0%。

平衡時(shí)各物質(zhì)的總量

某組分的物質(zhì)的量

④某組分的體枳分?jǐn)?shù)=xl00%o

混合氣體總的物質(zhì)的量

⑤常用的氣體定律

同溫同體積：p（前）:p（后）=〃（前）：〃（后）

2前—加前慟,前

同溫同壓強(qiáng):

P后而后'vS〃后

任（C）（D）〃⑹曲①）

⑶平衡常數(shù)表達(dá)通式：K=：或&，嘖UR"?為平衡時(shí)氣體。的分壓］

①化學(xué)平衡常數(shù)K的大小只與溫度有關(guān),*>1件時(shí)、可以認(rèn)為該反應(yīng)已經(jīng)進(jìn)行完全.

②同一可逆反應(yīng)中,長(zhǎng)正式逆=1。

板③同一方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)同時(shí)擴(kuò)大為原來(lái)的〃倍或縮小至原來(lái)的士則新平衡常數(shù)『與原平衡常數(shù)K間的

n

關(guān)系:K=K或《=。

④兒個(gè)可逆反應(yīng)方程式相加得總方程式，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步反應(yīng)平衡常數(shù)之積;兩個(gè)方程式相減所得反應(yīng)

的平衡常數(shù)為兩個(gè)平衡常數(shù)之比。

⑤水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，必須拆成禽子方程式再計(jì)算平衡常數(shù)。

（2）應(yīng)用

①利用K判斷化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)K值增大正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

升高溫度

K值減小正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

1值增大正反應(yīng)為放熱反應(yīng)

降低溫度值減小

VK正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)

②利用K判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向

若任意狀態(tài)下的生成物與反應(yīng)物的濃度幕之積的比值為2,若Qc>K,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行:a二K,反應(yīng)處于平衡狀

態(tài);Qc〈K,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。

4.小含義及計(jì)算

(1)含義

有氣體參與的反應(yīng)，在化學(xué)平衡體系中，各氣體物質(zhì)的分壓替代平衡濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。

(2)表達(dá)式

對(duì)于一般可逆反應(yīng)〃，A(g)+〃B(g)=〃C(g)+qD(g),當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)其壓強(qiáng)平衡常數(shù)勺可表示為

pP(C)(D)

Kp=p,n(A).p"(B)°

其中p(A)、〃(B)、“(C)、p(D)表示反應(yīng)物和生成物的分壓，用平衡分壓可以這樣計(jì)算：分壓二總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

工,“(A)〃(A)c(A)

〃(總戶〃(A)+p(B)+p(C)+p(D)；7而=77*=，7。

(3)計(jì)算技巧

①根據(jù)“三段式”法計(jì)算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度。

②計(jì)算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)。

③根據(jù)分壓計(jì)算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)x該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

④根據(jù)平衡常數(shù)計(jì)算公式代入計(jì)算。例如，N2(g)+3H2(g)=2NHKg),壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為勺=〃((；學(xué);生)。

5、多協(xié)同(多重)反應(yīng)平衡的相關(guān)計(jì)算

(1)多協(xié)同(多重)反應(yīng)平衡類型：包括連續(xù)平衡和同向平衡。

①連續(xù)平衡是指兩個(gè)連鎖可逆反應(yīng)，即第一個(gè)反應(yīng)的某一生成物是第二個(gè)反應(yīng)的反應(yīng)物，則在第一個(gè)反應(yīng)中，該物

質(zhì)的起始量為0,它的平衡量則為第二個(gè)反應(yīng)中該物質(zhì)的起始量。

②同向平衡指兩個(gè)平行的可逆反應(yīng)，它們有著某一共同的反應(yīng)物，該反應(yīng)物發(fā)生了兩種不同的反應(yīng)。如果一種物質(zhì)

是兩個(gè)平行反應(yīng)的生成物，則題目中所給平衡量是該物質(zhì)在這兩個(gè)反應(yīng)中的平衡量之和。

(2)解題關(guān)鍵是理清守恒關(guān)系

①反應(yīng)體系中，任何狀態(tài)均遵循原子守恒，利用原子守恒和“三段式”理清起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量之間的關(guān)系。

②原子守恒法解題基本思路

【知識(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)】

(2022.湖南卷節(jié)選)在一定溫度下，向體積固定的密閉容器中加入足量的C(s)和1molH2O(g),起始?jí)簭?qiáng)為0.2MPa

時(shí)，發(fā)生下列反應(yīng)生成水煤氣：

I.C(s)+H2O(g)EO(g)+H2(g)△//!=+131.4kJ-mol-1

II.CO(g)+H2O(g)KO2(g)+H2(g)AH2=—41.1kJ-mol1

反應(yīng)平衡時(shí)，H2O(g)的轉(zhuǎn)化率為50%,CO的物質(zhì)的量為0.1mol。此時(shí)，整個(gè)體系(填“吸收”或“放

出")熱量_____________kJ,反應(yīng)【的平衡常數(shù)Kp=(以分壓表示，分壓=總壓x物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

三、讀懂圖像一精準(zhǔn)判斷速率、平衡對(duì)實(shí)際生產(chǎn)的調(diào)控作用

(1)

(3)對(duì)于A(g)+2B(g)#C(g)

(4)①如圖，對(duì)于化學(xué)反應(yīng)：mA(g)+〃B(g)=〃C(g)+qD(g),M點(diǎn)以前，表示開(kāi)始反應(yīng)，uQv逆；M點(diǎn)為恰好達(dá)到

平衡點(diǎn)；M點(diǎn)以后化學(xué)平衡受溫度的影響，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故正反

應(yīng)A”<0。

②同類的模型有：

2、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控

3、化學(xué)平衡圖像信息的獲取

依據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理中反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)知識(shí)解讀圖像，關(guān)鍵在于對(duì)“數(shù)”“形”“義”“性”的綜合思考，包括:

(1)明標(biāo)

明確橫、縱坐標(biāo)所表示的化學(xué)含義，這是理解題意和進(jìn)行正確思考的前提。明確坐標(biāo)含義，也就是用變量的觀點(diǎn)

分析坐標(biāo)，找出橫、縱坐標(biāo)的關(guān)系，再結(jié)合教材，聯(lián)系相應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。

(2)找點(diǎn)

找出曲線中的特殊點(diǎn)(起點(diǎn)、頂點(diǎn)、拐點(diǎn)、終點(diǎn)、交叉點(diǎn)、平衡點(diǎn)等),分析這些點(diǎn)所表示的化學(xué)意義以及影響這

些點(diǎn)的主要因素及限制因素等，大多考題就落在這些點(diǎn)的含義分析上，因?yàn)檫@些點(diǎn)往往隱含著某些限制條件或某些特

殊的化學(xué)含義。

(3)析線

正確分析曲線的變化趨勢(shì)(上升、下降、平緩、轉(zhuǎn)折等)，同時(shí)對(duì)定勢(shì)有轉(zhuǎn)折變化的曲線，要分區(qū)段進(jìn)行分析，研究

各段曲線的變化趨勢(shì)及其含義。

4、化學(xué)平衡圖像信息的加工

在準(zhǔn)確解讀圖像信息的基礎(chǔ)上，對(duì)試題信息進(jìn)行加工處理，分析角度如圖所示。

^匕羽陶鵬

曲線關(guān)聯(lián)|溫度對(duì)化學(xué)

1平衡的影響

判斷A”正負(fù)

平衡常數(shù)K判斷氣體

分了數(shù)變化

反應(yīng)速率。

轉(zhuǎn)化率a

【知識(shí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)】壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)

平衡的影響

(1)(2022?全國(guó)甲卷)TiCh轉(zhuǎn)化為TiCL有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時(shí)反應(yīng)的方程式如下:

(i)直接氯化:TiO2(s)+2CI2(g)=TiCl4(g)+O2(g)

(ii)碳氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)

反應(yīng)C(s)+CO2(g)=2co(g)的平衡常數(shù)KP(\400℃)=Pa。

(2)(2021?湖南卷)氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲(chǔ)氫載體，且安全、易儲(chǔ)運(yùn).某興趣小組對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行

了實(shí)驗(yàn)探究。在一定溫度和催化劑的條件下，將0.1molNH3通入3L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)(此時(shí)容器內(nèi)總壓為200

kPa),各物質(zhì)的分壓隨時(shí)間的變化曲線如圖所示。

攵時(shí)將容器容枳迅速縮小至原來(lái)的一半并保持不變，圖中能正確表示壓縮后N2分壓變化趨勢(shì)的曲線是(用

圖中a、b、c>d表示)，理由是o

【典例剖析】

(2022?海南卷)某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實(shí)現(xiàn)氧循環(huán)，其中涉及反應(yīng)：

CO2(g)-l-4H2(g)=2H2O(g)+CH4(g)

回答問(wèn)題：

(1)已知：電解液態(tài)水制備1mol02(g)，電解反應(yīng)的A/7=+572kJ/molo由此計(jì)算+區(qū))的燃燒熱(焰)△"=kJmoL

(2)已知：CO2(g)+4H2(g)=2H2O(g)+CH4(g)的平衡常數(shù)(K)與反應(yīng)溫度⑺之間的關(guān)系如圖1所示。

①若反應(yīng)為一步完成的，且反應(yīng)的△月與活化能(E)的關(guān)系為&，補(bǔ)充完成該反應(yīng)過(guò)程的能量變化示意圖(圖2)。

②某研究小組模擬該反應(yīng)，溫度f(wàn)下，向容積為10L的抽空的密閉容器中通入0.1molCO2和()4molFh，反應(yīng)平衡

后測(cè)得容器中〃(CH4)=0.05molo則CO2的轉(zhuǎn)化率為,反應(yīng)溫度/約為

℃o

(3)在相同條件下，CCh(g)與Hz(g)還會(huì)發(fā)生不利于氧循環(huán)的副反應(yīng)：CO2(g)+3H2(g)=H20(g)+CH-QH(g),在反應(yīng)

器中按〃(CO?)：〃(H2)=1：4通入反應(yīng)物，在不同溫度、不同催化劑條件下，反應(yīng)進(jìn)行到2min肌，測(cè)得反應(yīng)器中

CH3OH、CH』濃度([imolL-1)如下表所示。

1=350℃7=400℃

催化劑

C(CH3OH)C(CH4)C(CH3OH)C(CH4)

催化劑I10.812722345.242780

催化劑n9.2107753438932

在選擇使用催化劑I和350°C條件下反應(yīng)，0?2min生成CH.OH的平均反應(yīng)速率為pmo卜；若

某空間站的生命保障系統(tǒng)實(shí)際選擇使用催化劑II和400°C的反應(yīng)條件，原因是

【思維流程】

應(yīng)原理某空間站的生命保障系統(tǒng)功能之一是實(shí)現(xiàn)氧循環(huán)，其中涉及反應(yīng)：

CO2(g)+4H2(g)#2H2O(g)4-CH4(g)o

反應(yīng)熱電解液態(tài)水制備1mol02(g)，電解反應(yīng)的△〃=+572kJ/mol,由此可以判斷，2mol&(g)完全燃

燒消耗1molCh(g),生成液態(tài)水的同時(shí)放出的熱量為572kJ,故1molH?(g)完全燃燒生成液態(tài)

的計(jì)算

水放出的熱量為286kJ,因此，Hz(g)的燃燒熱(燧)A”=-286kJ/mol

能量變由CO2(g)+4H2(g)=2H2O(g)+CH4(g)的平衡常數(shù)(幻與反應(yīng)溫度⑺之間的關(guān)系圖可知，K隨著溫

圖像化示意度升高而減小，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。反應(yīng)為一步完成，由于反應(yīng)的A”與活化能(EJ的關(guān)系為

信息圖的繪|△叩反，由圖2信息可知Ea=akJ/moL則|AH|>akJ/mol,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，生成物的總能量

畫小于反應(yīng)物的總能量。

轉(zhuǎn)化率溫度/下，向容積為10L的抽空的密閉容器中通入0.1molCO2和0.4molH2,反應(yīng)平衡后測(cè)得

容器中則的轉(zhuǎn)化率為*。

的計(jì)算H(CH4)-0.()5mol,CO2%—0.5xl00%—50%

V7?111I

根據(jù)C元素守恒可知，CO2的平衡量為0.05mol,CO2和H2是按化學(xué)計(jì)量數(shù)之比投料的，則H2

反應(yīng)條

圖像的平衡量為0.2mol,H2O?的平衡量是CH4(g)的2倍,則〃(&0)=0.1mol,82(g)、H2(g)s

件的判

信息H2O(g)xCH4g)的立衡濃度分別為0.005mol.L)、0.02molL」、0.01kJ/mol,0.005kJ/mol,則

斷

該反應(yīng)的平衡常數(shù)K—盥一625,根據(jù)圖1中的信息可知，反應(yīng)溫度/約為660.2

在選擇使用催化劑I和350'C條件下反應(yīng)，由表中信息可知，0-2minCH30H的濃度由0增加

表格反應(yīng)速

到10.8pmol/L,因此，0?2min生成CH30H的平均反應(yīng)速率為一土而-5.4pmolL'min

信息率計(jì)算

-I

由表中信息可知，在選擇使用催化劑I和350℃條件下反應(yīng)，0?2minCH3OH的濃度由0增

加到lO.Mmol/L,C(CH4)：C(CH3OH)=12722：10.8-1178；在選擇使用催化劑H和350℃的反

應(yīng)條件下,0?2minCH3OH的濃度由0增加到9.2pmol/L,c(CH4)：c(CH3OH)=l()775：9.2日

反應(yīng)條件

171；在選擇使用催化劑I和400C條件下反應(yīng),0?2minCH3OH的濃度由0增加到345.2

的確定gmol/L,C(CH4)：d：CH3OH)=42780：345.2R24；在選擇使用催化劑H和400℃的反應(yīng)條件下，

-

。?2minCH3OH的濃度由0增加到34nmolL',c(CH4):c(CH.QH)=38932：34=1145。因

此，若某空間站的生命保障系統(tǒng)實(shí)際選擇使用催化劑n和400℃的反應(yīng)條件的原因是相同催化

劑，400C的反應(yīng)速率更快，相同溫度，催化劑I］副產(chǎn)物濃度低，甲烷與甲醇比例高。

【題后歸納】

【典例剖析】

(2022?全國(guó)甲卷，28)金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途，H前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅

石(TiO二)轉(zhuǎn)化為TiCL，再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉?wèn)題：

(l)TiO?轉(zhuǎn)化為TiCL有直接氯化法和碳氯化法。在I()()()℃時(shí)反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：

-2

(i)宜按氯化：TiCh⑸+2c12(g)=TiCL(g)+Ch(g)=+172kJmoL,^pi=1.0x10

12

(ii)碳氯化：TiO2(s)+2C12(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)A/72=-51kJ-moF,/Cp2=1.2x1O'Pa

1

①反應(yīng)2c(s)+Ch(g)=2CO(g)的bH為kJ-moF,Kp=Pa。

②碳氯化的反應(yīng)趨勢(shì)遠(yuǎn)大于直接氯化，其原因是o

③對(duì)于碳氯化反應(yīng)：增大壓強(qiáng)，平衡移動(dòng)(填“向左”“向右”或“不》溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率(填”變

大”“變小”或“不變

(2)在1.0xl05Pa,將TiCh、C、Cb以物質(zhì)的量比1：2.2：2進(jìn)行反應(yīng)，體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫

度變化的理論計(jì)算結(jié)果如圖所示。

①反應(yīng)C⑸+CCh(g)=2CO(g)的平衡常數(shù)勺(140()℃)=Pa。

②圖中顯示，在200℃平衡時(shí)TiCh幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCLi，但實(shí)際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度，其原因是

(3)TQ碳氯化是一個(gè)“氣固固”反應(yīng)，有利于TiO2c“固固”接觸的措施是o

【總結(jié)歸納】

有關(guān)多重平衡及選擇性的問(wèn)題

在多重平衡中，幾個(gè)可逆反應(yīng)是相互影響的。

(1)如果主反應(yīng)的生成物又與主反應(yīng)的某一反應(yīng)物發(fā)生另一個(gè)可逆反應(yīng)，那么該反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率就會(huì)增大。

(2)在一定溫度下，特定的混合體系，多重平衡選擇性為定值。因?yàn)槠胶獬?shù)只與溫度有關(guān)，且催化劑不能改變某一

物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率。

(3)如果在同?條件下，兩個(gè)物質(zhì)同時(shí)可以發(fā)生幾個(gè)可逆反應(yīng)，那么催化劑的選用就可以使其中某一反應(yīng)的選擇性提

高。

四、水溶液中的平衡移動(dòng)

1.對(duì)比剖析“三大”平衡

電離平衡CH3co0H=水解平衡CH3coeT+沉淀溶解平衡AgCI(s>Ag+

平衡類型

CH3coCT+H+HQIHaCOOH+OH-(aq)+C「(aq)

研究對(duì)象弱電解質(zhì)溶液能水解的鹽溶液難溶電解質(zhì)

若難溶物的若難溶物的

溶解度與溫

溶解度與溫

度成正比，促

升溫促進(jìn)電離尤增大促進(jìn)水解國(guó)增大度成正比，Kp

進(jìn)溶解；反

增大；反之，

之，則抑制溶

解則Ksp減小

影

響加水促進(jìn)電離及不變促進(jìn)水解降不變促進(jìn)溶解Kp不變

因

加入相加入

加AgNO3

素加入CH3COOH或

應(yīng)離子CHsCOONa或"不變Kh不變或NaCl,抑Kp不變

NaOH,抑制水解

（或物質(zhì)）HCL抑制電離制溶解

加入反應(yīng)

加入0H，促進(jìn)加入氨水，

離子（或K不變加入H,促進(jìn)水解心不變Ksp不變

電離促進(jìn)溶解

物質(zhì)）

2.外界條件對(duì)水的電離平衡的影響

+

H2O^H+OH~AH>0

條件平衡移動(dòng)方向水的電離程度

Kwc(OH-)c(H。

酸向左不變減小減小增大

堿向左不變減小增大減小

可水解向右不變?cè)龃笤龃鬁p小

Na2CO3

的鹽向右不變?cè)龃鬁p小增大

NH4C1

升溫向右增大增大增大增大

溫度

降溫向左減小減小減小減小

其他：如加入Na向右不變?cè)龃笤龃鬁p小

3.E也離常數(shù)（K電弱）與電離度（a）的關(guān)系（以一元弱酸HA為例）

HA=H，+A-

起始濃度：c酸00

平衡濃度：C修?（1一Q）CK-CCC般?〃

CIIV-?2Cfd-a2

K電所CK-1-a1-a°

很小，可認(rèn)為1一g1,則K電離=「眥。2（或弓=、/槍工

若?

4.電離常數(shù)與水解常數(shù)的關(guān)系

（1）對(duì)于一元弱酸HA,K與心的關(guān)系

._cFTcA-

HA=H++A，Ka(HA)=-(,［從；

八___cOH_cHA

A+H?O=HA+OH,Kh(A尸----=-o

c/\

則KKh=c(H+)c(OK);Kw,故K專。

-人…LOxIO_14

常溫時(shí)/降=降=1.0x1014,"~R—“

(2)對(duì)于二元弱酸HzB,KagB)、Q(H2B)與Kh(HB.)、心①?gòu)S)的關(guān)系

_+-

_tOHcH2BCHCOHCH2BK、

HB4-H2O^H2B+OH，((HR)=—7^—=—八川)~=77

cOH?cHB-CH+COKcHB-K”

B2-4HO^HB+OH，降吸)=

2cHcB

【拓展】常溫時(shí)，對(duì)于一元弱酸HA,當(dāng)《>1.0x10-7時(shí)，KhVl.OxlO?此時(shí)將等物質(zhì)的量濃度的HA溶液與NaA

溶液等體積混合,HA的電離程度大于A-的水解程度,溶液呈酸性；同理，當(dāng)KaVl.Oxlor時(shí),場(chǎng)>1610-7,A-

的水解程度大于HA的電離程度，溶液呈堿性。對(duì)于多元弱酸，小韋尤是其陰離子結(jié)合一個(gè)H所形成的粒子的

電離常數(shù)。

5、走出溶液稀釋、混合的誤區(qū)

誤區(qū)一：不能正確理解酸、堿的無(wú)限稀釋規(guī)律

常溫下任何酸或堿溶液無(wú)限稀釋時(shí)，溶液的pH都不可能大于7或小于7,只能接近7。

誤區(qū)二：不能正確理解弱酸、弱堿的稀釋規(guī)律

稀釋前稀釋后

溶液

溶液pH溶液pH

加水稀釋

強(qiáng)酸pH-

酸pH=a到原來(lái)體

弱酸a<pH<a~\~n

積的10"倍

強(qiáng)堿pH=b-〃

堿pH=〃

弱堿b-n<pH<b

誤區(qū)三：不能正確掌握混合溶液的定性規(guī)律

常溫~pH=〃(〃<7)的強(qiáng)酸和pH=14一〃的強(qiáng)堿溶液等體枳混合，混合溶液pH=7：pH=〃(〃<7)的醋酸和pH=14—/?

的氫氧化鈉溶液等體積混合，混合溶液pH<7；pH=〃(〃<7)的鹽酸和pH=14—〃的氨水等體積混合，混合溶液pH>7。

6、溶液中粒子濃度關(guān)系

(l)Na2s溶液

水解方程式：：

離子濃度大小關(guān)系：______________________________________

電荷守恒：：

元素質(zhì)量守恒：：

質(zhì)子守恒：。

(2)NaHS溶液

水解方程式：;

離子濃愛(ài)大小關(guān)系：;

電荷守恒：:

元素質(zhì)量守恒：:

質(zhì)子守恒：<-

(3)1：1的CH3coOH、CH3coONa溶液

水解方程式：：

離子濃度大小關(guān)系：：

電荷守恒：______________________________________

元素質(zhì)量守恒：：

質(zhì)子守恒：O

(4)CH3COOH,CH3coONa混合呈中性溶液

離子濃度大小關(guān)系：：

電荷守恒；；

元素質(zhì)量守恒：。

(5)常溫下pH=2的CH3coOH與pH=12的NaOH等體積混合的溶液

離子濃度大小關(guān)系：:

電荷守恒：0

【解題建?！?/p>

【真題演練】.

1.(2023?全國(guó)甲卷)甲烷選擇性氧化制備甲醇是一種原子利用率高的方法?；卮鹣铝袉?wèn)題:

(1)已知下列反應(yīng)的熱化學(xué)方程式；

①3Ch(g)=2OKg)Ki+285kJ?mo「

1

②2cH4（g）+O2（g）=2CH.QH⑴K2A/72=~329kJ-moF

反應(yīng)③CHMg）十O3（g）=CH3OH⑴十Oz（g）的=kJ-moF',平衡常數(shù)的=（用"上表示）。

（2）電噴霧電離等方法得到的M-（Fe+、Co\Ni十等）與O3反應(yīng)可得MO,MO+與CH4反應(yīng)能高選擇性地生成甲醇。

，，

分別在300K和310K下（其他反應(yīng)條件相同）進(jìn)行反應(yīng)MO+CH4=M+CH3OH,結(jié)果如下圖所示。圖中3（X）K的

曲線是_______（填“a”或"b”）。300K、60s時(shí)MCT的轉(zhuǎn)化率為（列出算式）。

（3）MO+分別與CFh、CD,反應(yīng)，體系的能量隨反應(yīng)進(jìn)程的變化如下圖所示（兩者歷程相似，圖中以CM示例）。

（i）步驟I和II中涉及氫原子成鍵變化的是（填"I”或"H"）,

（ii）直接參與化學(xué)鍵變化的元素被替換為更重的同位素時(shí)，反應(yīng)速率會(huì)變慢，則MCT與CD4反應(yīng)的能量變化應(yīng)為圖

中曲線_______（填“c”或"d”）。

（iii）MO卜與CH2D2反應(yīng)，笊代甲醇的產(chǎn)量CH2DODCHD20H（填或“="）。若MO,與CHD3反應(yīng)，

生成的笊代甲醇有種。

2.（2023?全國(guó)乙卷）硫酸亞鐵在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有許多用途，如可用作農(nóng)藥防治小麥黑穗病，制造磁性氧化鐵、鐵催化

劑等?；卮鹣铝袉?wèn)題：

⑴在N2氣氛中，F(xiàn)eSO4-7H2O的脫水熱分解過(guò)程如圖所示：

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可知，），=0

（2）已知卜列熱化學(xué)方程式：

FeSO4?H2O（s）=FeSO*）+7H2O（g）XHi=akJ-moF1

FeSO4-jH2O（s）=FeSO4（s）+xH2O（g）AW2=/?kJmol1

FeSO4-.yH2O（s）=FeSO4（s）+yH2O（g）AH3=ckJmol1

則FeSO47H2O（s）+FeSO”H2O（s）=2（FeSO4xH2O）（s）的△”=kJ-moF

（3）將FeSO』置入抽空的剛性容器中，升高溫度發(fā)生分解反應(yīng)：2FeSO4（s）Fe2O3（s）+SO2（g）+SO3（g）（I）o平衡時(shí)

pSQa-T的關(guān)系如下圖所示。660K時(shí)，該反應(yīng)的平衡總壓kPa、平衡常數(shù)Kp（I）=（kPa）2o

Kp（I）隨反應(yīng)溫度升高而（填，,增大x減小”或“不變”）。

（4）提高溫度，上述容器中進(jìn)一步發(fā)生反應(yīng)2sO3（g）2SO2（g）+O2（g）（H）,平衡時(shí)〃。2=（用pSO3、pSO2

表示）。在929K時(shí)，pg=84.6kPa、pSO3=35.7kPa,則pS02=kPa,Kp（H）=kPa（列出計(jì)算式）。

3.（2023?新課標(biāo)卷）氨是最重要的化學(xué)品之一，我國(guó)目前氨的生產(chǎn)能力位居世界首位?；卮鹣铝袉?wèn)題：

（2）研究表明，合成氨反應(yīng)在Fe催化劑上可能通過(guò)圖2機(jī)理進(jìn)行（*表示催化劑表面吸附位，N2*表示被吸附于催

化劑表面的N2）。判斷上述反應(yīng)機(jī)理中，速率控制步驟（即速率最慢步驟）為（填步驟前的標(biāo)號(hào)），理由是

①圖中壓強(qiáng)由小到大的順序?yàn)?判斷的依據(jù)是O

②進(jìn)料組成中含有惰性氣體Ar的圖是o

4.（2023?北京卷）尿素［CO（NH2）2］合成的發(fā)展體現(xiàn)了化學(xué)科學(xué)與技術(shù)的不斷進(jìn)步。

(1)十九世紀(jì)初，用^酸銀(AgOCN)與NHaCl在一定條件下反應(yīng)制得CO(NH2)2,實(shí)現(xiàn)了由無(wú)機(jī)物到有機(jī)物的

合成。該反應(yīng)的化學(xué)方程式是o

(2)二十世紀(jì)初，工業(yè)上以CO?和NH3為原料在一定溫度和壓強(qiáng)下合成尿素。反應(yīng)分兩步：

i.