2025年下學(xué)期高三化學(xué)化學(xué)反應(yīng)原理綜合題專項(xiàng)訓(xùn)練（一）一、化學(xué)反應(yīng)與能量變化綜合題例題1（2025年模擬改編）工業(yè)合成氨反應(yīng)為：N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)ΔH=-92.4kJ/mol，其反應(yīng)歷程包含吸附、解離、化合等步驟。回答下列問題：（1）已知部分化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表：化學(xué)鍵N≡NH-HN-H鍵能(kJ/mol)946436x①計(jì)算x=，判斷該反應(yīng)在（填“高溫”或“低溫”）下能自發(fā)進(jìn)行。②實(shí)際生產(chǎn)中采用400~500℃、20~50MPa的條件，解釋溫度選擇的原因：______。（2）在恒溫恒容體系中，按n(N?):n(H?)=1:3投料，達(dá)平衡時(shí)NH?體積分?jǐn)?shù)為25%。①列式計(jì)算平衡常數(shù)K=（用平衡分壓表示，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）。②若向平衡體系中充入惰性氣體Ar，NH?的體積分?jǐn)?shù)（填“增大”“減小”或“不變”）。（3）電催化還原N?制NH?是綠色合成技術(shù)。某課題組設(shè)計(jì)的電極反應(yīng)機(jī)理如下：步驟Ⅰ：N?+→N?-（表示活性位點(diǎn)）步驟Ⅱ：N?-+H?O+e?→*N?H+OH?步驟Ⅲ：N?H+3H?O+3e?→2NH?+3OH?①寫出總反應(yīng)方程式：______。②若步驟Ⅱ?yàn)闆Q速步，畫出該反應(yīng)的能量變化示意圖（標(biāo)明反應(yīng)物、產(chǎn)物及決速步）。解析（1）①根據(jù)ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和，得：946+3×436-6x=-92.4→x=391.0。反應(yīng)ΔH<0，ΔS<0，由ΔG=ΔH-TΔS<0可知，需低溫條件自發(fā)。②高溫雖加快反應(yīng)速率，但平衡逆向移動(dòng)；400~500℃兼顧催化劑活性與轉(zhuǎn)化率。（2）①設(shè)起始n(N?)=1mol，n(H?)=3mol，轉(zhuǎn)化n(N?)=amol：平衡時(shí)n(N?)=1-a，n(H?)=3-3a，n(NH?)=2a，總物質(zhì)的量=4-2a。由2a/(4-2a)=0.25→a=0.4。分壓：p(N?)=(0.6P)/3.2，p(H?)=(1.8P)/3.2，p(NH?)=(0.8P)/3.2。K=(p(NH?)2)/(p(N?)·p(H?)3)=(0.82)/(0.6×1.83)·(3.22)/P2≈0.15/P2。②恒容充Ar，分壓不變，平衡不移動(dòng)，NH?體積分?jǐn)?shù)不變。（3）①總反應(yīng)：N?+3H?O+4e?=2NH?+3OH?（疊加步驟Ⅰ~Ⅲ，消去*）。②能量示意圖需體現(xiàn)三步反應(yīng)，其中步驟Ⅱ活化能最高。變式訓(xùn)練（1）用CaO吸收CO?可制備CaCO?，已知：CaO(s)+CO?(g)=CaCO?(s)ΔH=-178.3kJ/molCaCO?(s)=Ca2?(aq)+CO?2?(aq)ΔH=+13.1kJ/molCO?(g)+H?O(l)=H?CO?(aq)ΔH=-1.2kJ/molH?CO?(aq)?H?(aq)+HCO??(aq)ΔH=+1.7kJ/molHCO??(aq)?H?(aq)+CO?2?(aq)ΔH=+38.1kJ/mol計(jì)算CaO(s)與H?O(l)反應(yīng)生成Ca2?(aq)和OH?(aq)的ΔH=______。二、化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡綜合題例題2（2025年高考預(yù)測(cè)）甲醇是重要的化工原料，CO?加氫制甲醇的反應(yīng)體系涉及以下反應(yīng)：主反應(yīng)：CO?(g)+3H?(g)?CH?OH(g)+H?O(g)ΔH?=-49.0kJ/mol副反應(yīng)：CO?(g)+H?(g)?CO(g)+H?O(g)ΔH?=+41.2kJ/mol在恒溫恒壓反應(yīng)器中，按n(CO?):n(H?)=1:3投料，測(cè)得CO?轉(zhuǎn)化率及CH?OH選擇性隨溫度變化如圖1所示。（1）分析220℃后CH?OH選擇性下降的原因：。（2）在260℃、10MPa條件下，達(dá)平衡時(shí)CO?轉(zhuǎn)化率為20%，CH?OH選擇性為75%。①計(jì)算主反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=（保留兩位有效數(shù)字）。②若副反應(yīng)速率v=k·p(CO?)·p(H?)，主反應(yīng)速率v'=k'·p(CO?)·p(H?)3，升高溫度k增大的倍數(shù)______k'（填“大于”或“小于”）。（3）某研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了“光催化CO?還原-電解水”耦合系統(tǒng)（圖2），其中光催化電極發(fā)生反應(yīng)：2H?O+4h?=O?↑+4H?，電解池陰極生成CH?OH。①寫出電解池總反應(yīng)：______。②若電路中轉(zhuǎn)移4mole?，理論上生成CH?OH的質(zhì)量為______g。三、水溶液中的離子平衡綜合題例題3（2025年真題預(yù)測(cè)）磷酸（H?PO?）是三元中強(qiáng)酸，25℃時(shí)Ka?=7.5×10?3，Ka?=6.2×10??，Ka?=4.8×10?13。（1）常溫下，0.1mol/LNa?HPO?溶液的pH______7（填“>”“<”或“=”），用離子方程式表示原因：。（2）用0.1mol/LNaOH溶液滴定20mL0.1mol/LH?PO?溶液：①滴定終點(diǎn)1（pH≈4.7）的產(chǎn)物為，可選用______指示劑。②當(dāng)?shù)稳?0mLNaOH溶液時(shí)，溶液中離子濃度大小關(guān)系：______。（3）磷酸鈣鹽的溶度積如下：物質(zhì)Ca?(PO?)?CaHPO?Ca(H?PO?)?Ksp2.0×10?2?7.0×10??可溶①向0.1mol/LCaCl?溶液中滴加Na?PO?溶液至c(PO?3?)=1.0×10??mol/L，是否有沉淀生成？（通過計(jì)算說明）。②牙齒表面的釉質(zhì)主要成分為Ca?(PO?)?OH（羥基磷灰石），其溶解平衡為：Ca?(PO?)?OH(s)?5Ca2?(aq)+3PO?3?(aq)+OH?(aq)Ksp=6.8×10?3?含氟牙膏中的F?可將其轉(zhuǎn)化為更難溶的Ca?(PO?)?F（Ksp=1.0×10???），寫出轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式并計(jì)算平衡常數(shù)：。解析（1）HPO?2?的水解常數(shù)Kh=Kw/Ka?=10?1?/6.2×10??≈1.6×10??>Ka?，故溶液顯堿性，pH>7，HPO?2?+H?O?H?PO??+OH?。（2）②30mLNaOH時(shí)，溶質(zhì)為等物質(zhì)的量NaH?PO?和Na?HPO?，因H?PO??電離強(qiáng)于HPO?2?水解，故c(Na?)>c(HPO?2?)>c(H?PO??)>c(OH?)>c(H?)。（3）①Q(mào)c=c(Ca2?)3·c(PO?3?)2=0.13×(10??)2=10?13>Ksp[Ca?(PO?)?]，有沉淀。四、電化學(xué)原理綜合題例題4（2025年新課標(biāo)預(yù)測(cè)）全釩液流電池是大規(guī)模儲(chǔ)能的關(guān)鍵技術(shù)，其工作原理如圖所示：（示意圖：左側(cè)為V3?/V2?極（負(fù)極），右側(cè)為VO??/VO2?極（正極），中間為質(zhì)子交換膜）放電時(shí)總反應(yīng)：VO??+V2?+2H?=VO2?+V3?+H?O（1）放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為______，質(zhì)子移動(dòng)方向?yàn)開_____（填“左→右”或“右→左”）。（2）充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mole?，陽極區(qū)溶液質(zhì)量變化為______g（忽略氣體生成）。（3）該電池的能量密度與電解質(zhì)濃度密切相關(guān)。25℃時(shí)，VO??/VO2?電對(duì)的電極電勢(shì)：E=E°+0.059V·lg[c(VO??)·c(H?)2/c(VO2?)]①當(dāng)c(H?)從1mol/L降至0.01mol/L時(shí)，E______（填“增大”“減小”或“不變”）。②若E°(VO??/VO2?)=1.00V，E°(V3?/V2?)=-0.26V，計(jì)算該電池的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)E°=______V。答案與提示（1）VO??+2H?+e?=VO2?+H?O；左→右（2）充電時(shí)陽極反應(yīng)：VO2?-e?+H?O=VO??+2H?，每轉(zhuǎn)移1mole?，陽極區(qū)減少1molVO2?（83g），生成1molVO??（99g），同時(shí)H?遷移出2mol（2g），凈變化：99-83-2=14g。五、綜合應(yīng)用題例題5（工藝流程與反應(yīng)原理結(jié)合）以廢舊鋰電池正極材料（含LiCoO?、Al、C等）為原料回收鈷和鋰的工藝如下：步驟1：堿浸除Al：Al+2NaOH+2H?O=2NaAlO?+3H?↑步驟2：酸浸氧化：LiCoO?+H?SO?+H?O?→Li?SO?+CoSO?+O?↑+H?O（未配平）步驟3：調(diào)pH沉淀Co2?，過濾后用(NH?)?C?O?沉淀Li?（1）配平步驟2的化學(xué)方程式：。（2）步驟2中H?O?的作用是，若用NaClO?代替H?O?，缺點(diǎn)是______。（3）25℃時(shí)，用氨水調(diào)pH使Co2?沉淀完全[c(Co2?)≤10??mol/L]，需控制pH≥（已知Ksp[Co(OH)?]=1.0×10?1?）。（4）Li?C?O?在水中的溶解度隨溫度升高而降低，步驟3中沉鋰的操作是。解析（1）2LiCoO?+3H?SO?+H?O?=Li?SO?+2CoSO?+O?↑+4H?O（Co從+3→+2，O從-1→0，電子守恒配平）。（2）H?O?作還原劑，將Co3?還原為Co2?；NaClO?會(huì)引入Cl?雜質(zhì)，且可能生成Cl?污染環(huán)境。專項(xiàng)訓(xùn)練總結(jié)化學(xué)反應(yīng)原理綜合題需融合熱化學(xué)、動(dòng)力學(xué)、平衡理論及電化學(xué)知識(shí)，解題關(guān)鍵在于：圖表信息轉(zhuǎn)化：從能量圖、滴定曲線中提取關(guān)鍵數(shù)據(jù)（如活化能、平衡點(diǎn)）。公式靈活應(yīng)用：Ksp、K?/Kb、電極電勢(shì)等計(jì)算需注意單位統(tǒng)一與近似處理。實(shí)際情境關(guān)聯(lián)：工業(yè)條件選擇需兼顧速率、