2023届高三化学二轮复习非选择题突破题型(三)　化学反应原理综合题课件

这是一份2023届高三化学二轮复习非选择题突破题型(三)　化学反应原理综合题课件
题型(三)　化学反应原理综合题命题视角一　化学平衡图像化学平衡图像的认知模型a400～700 ℃之间，随温度的升高，平衡逆向移动，氨气的转化率逐渐减小；700～900 ℃，催化剂失活，反应速率急剧下降，导致氨气的转化率迅速减小解析　(2)图解过程：解答化学平衡图像题的思维模型1.(2022·湖南六校联考)甲烷转化为合成气主要是在催化剂的作用下发生如下反应：c反应Ⅰ气体体积增加，反应Ⅱ气体体积不变，其他条件一定，恒压充惰性气体相当于减压，反应Ⅰ平衡右移，CO的平衡百分含量增大(答案合理即可)解析　随着温度升高，反应Ⅱ平衡逆向移动，二氧化碳的选择性降低，故c为表示CO2选择性的曲线。(1)曲线b代表________(填化学式)。(2)A点时，H2O的产率为________(用c、c0表示，化为最简整数比)。命题视角二　原因解释类简答题的规范答题(一)温度、压强对平衡影响类简答题[解题模板](1)图中压强(p1、p2、p3)的大小顺序为________，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该反应平衡常数大小：K(T1)________(填“＞”“＜”或“＝”)K(T2)，理由是_____________________________________________________________。答案　(1)p1＜p2＜p3　该反应的正反应是气体分子数增大的反应，其他条件不变时，减小压强使平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大，由图像上看，相同温度，p1条件下H2S的平衡转化率最大，p3条件下，H2S的平衡转化率最小(2)＜　该反应正向是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大解析　a正反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，负对数减小，曲线a满足解析　4.(2022·全国乙卷)在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S－Ar混合气，H2S热分解反应：2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋170 kJ·mol－1，反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率________(填“越高”、“越低”或“不变”)，理由是______________________________________________________________________________________________________________。答案　越高　n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高解析　由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，相当于降低压强，平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高。(二)化学平衡中的转化率变化的判断化学平衡移动与转化率的关系其他情况下，一般来说，平衡正向移动，反应物转化率增大。转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响。正反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，转化率降低5.乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：ΔH＝＋124 kJ·mol－1工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600 ℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)变化如图：(1)掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：_____________________________________________________________。(2)控制反应温度为600 ℃的理由是______________________________________________________________________________________________。答案　(1)正反应方向气体分子数增加，压强不变，加入水蒸气相当于起减压的效果(2)600 ℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，苯乙烯的选择性下降；高温还可能使催化剂失活，且能耗大(1)T2 ℃时使用催化剂Ⅰ，能否使CO2转化率高于a%？________(填“能”或“不能”)，如果能请写出提高CO2转化率的具体措施；如果不能，请说明理由，_____________________________________________________________。(2)催化剂Ⅱ条件下，当温度低于T5 ℃时，CO2转化率随温度升高而升高的原因可能是_____________________________________________________________。答案　(1)能　延长反应时间或提高H2与CO2投料比或及时分离出反应产物　(2)反应未达到平衡，温度越高，反应速率越快，相同时间内消耗的CO2越多解析　(1)该反应为放热反应，升高温度，CO2的平衡转化率降低，若a%为CO2的平衡转化率，根据催化剂不改变物质的平衡转化率知，使用催化剂Ⅱ时，α(CO2)应始终小于a%，与图像不符，故T2 ℃使用催化剂Ⅰ时，反应未达平衡，则延长反应时间或提高H2与CO2的投料比或及时分离出反应产物，都能使CO2转化率高于a%。在一定条件下，CH4与S2反应中CH4的平衡转化率、S8分解产生S2的体积分数随温度的变化曲线如图所示。据图分析，生成CS2的反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。工业上通常采用在600～650 ℃的条件下进行此反应，不采用低于600 ℃的原因是___________________________________________。答案　放热　600 ℃时甲烷平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率慢解析　据图分析，CH4的平衡转化率随温度升高而降低，说明生成CS2的反应为放热反应；600 ℃时CH4平衡转化率高达99%，低于600 ℃时，S2浓度明显偏小，且反应速率慢，因此，工业上通常采用在600～650 ℃的条件下进行此反应。命题视角三　化学反应速率常数的计算与应用1.化学反应速率常数及应用(1)速率常数含义反应速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用反应速率常数大小来比较化学反应的反应速率。(2)速率常数的影响因素反应速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，反应速率常数将有不同的值，一般温度越高，反应速率常数越大。2.K与k正、k逆的一般定量关系9.三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)　ΔH＝＋48 kJ·mol－1，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。答案　大于　1.3答案　①减小　②0.8命题视角四　压强平衡常数与多平衡体系中K的计算(一)压强平衡常数1.Kp的含义及计算技巧(1)Kp的含义在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。2.Kp计算的两种模板根据图中点A(440 K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp＝________(MPa)－3(列出计算式，以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。计算Kp的思维流程①由图可知：压强p1________p2(选填“＞”“＜”或“＝”)，理由是_____________________________________________________________。②Y点：v(正)________v(逆)(选填“＞”“＜”或“＝”)；已知气体分压(p分)＝气体总压(p总)×气体的物质的量分数。用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数Kp，已知p2＝a Pa，求X点对应温度下反应的平衡常数Kp＝________。12.CO2和H2在催化剂作用下可发生以下两个反应：(二)多平衡体系中平衡常数的计算[典例6]　探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：一定条件下，向体积为V L的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH(g)为a mol，CO为b mol，此时H2O(g)的浓度为________ mol·L－1(用含a、b、V的代数式表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为________。利用原子守恒法计算平衡常数K的思维流程13.在1 L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t ℃时发生如下反应：14.(2022·湖南卷)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa时，发生下列反应生成水煤气：答案　0.02 MPa实验过程中测得容器内有机物浓度随时间的变化关系如下图所示，十氢萘的平衡转化率为________，十氢萘催化脱氢得萘的平衡常数K＝________(结果保留两位有效数字)。答案　50%　8.8×104回答问题：(1)已知：电解液态水制备1 mol O2(g)，电解反应的ΔH＝＋572 kJ·mol－1。由此计算H2(g)的燃烧热(焓)ΔH＝________ kJ·mol－1。－286①若反应为基元反应，且反应的ΔH与活化能(Ea)的关系为|ΔH|>Ea。补充完成该反应过程的能量变化示意图(图2)。②某研究小组模拟该反应，温度t下，向容积为10 L的抽空的密闭容器中通入0.1 mol CO2和0.4 mol H2，反应平衡后测得容器中n(CH4)＝0.05 mol。则CO2的转化率为______________，反应温度t约为_________________________________________ ℃。50%或0.5660.2(或660.1或660.3，其他答案酌情给分)在选择使用催化剂Ⅰ和350 ℃条件下反应，0～2 min生成CH3OH的平均反应速率为________ μmol·L－1·min－1；若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400 ℃的反应条件，原因是______________________________________________________________________________________________。5.4相同催化剂，400 ℃的反应速率更快，相同温度，催化剂Ⅱ副产物浓度低2.(2022·汕头一模)绿色能源是未来能源发展的重要方向，氢能是重要的绿色能源。(1)氢气是一种环保的气体，不会污染大气且热值高。相关化学键的键能表示如下：则氢气燃烧热的ΔH＝______________________________________ kJ/mol(用含a、b、c代数式表示)。400.074或7.4×10－2增加n(H2O)、减小进气比[n(CO)∶n(H2O)]、分离出CO2或H2③由T1 ℃时上述实验数据计算得到v正～x(CO)和v逆～x(H2)的关系可用如图表示。当升高到某一温度时，反应重新达到平衡，相应的点分别为________。(填字母)E、B减小Kp减小对v的降低大于k增大对v的提高回答下列问题：(1)合成氨反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发。(2)________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，________温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。能高低(3)方案二：M－LiH复合催化剂。a－1a2.(2022·梅州一模)神舟十三号载人飞船把3名航天员送入中国空间站。空间站一种处理CO2的重要方法是对CO2进行收集和再生处理，重新生成可供人体呼吸的氧气。其技术路线可分为以下三步：(1)固态胺吸收与浓缩CO2在水蒸气存在下固态胺吸收CO2反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应)，再解吸出CO2的简单方法是___________________________________________。加热－205 kJ·mol－1适当降低温度(或适当增大压强)③科学家研究在催化剂表面上CO2与H2的反应，前三步历程如图1所示，吸附在催化剂表面上的物种用“·”标注，Ts表示过渡态。下列说法中一定正确的是________。A.第一步历程中只发生了非极性共价键的断裂B.该转化反应的速率取决于Ts1的能垒C.·HOCO转化为·CO和·OH的反应ΔHp2>p150%4.(2022·深圳一模)N2O是《联合国气候变化框架公约》所列六种温室气体之一。目前，直接催化分解法是消除N2O的主要方法，该过程中发生的反应如下：ΔH3－ΔH1－ΔH2放热(3)反应i的势能曲线示意图如图(…表示吸附作用，A表示催化剂，TS表示过渡态分子)：82.17C960减压(或升温、将废气缓慢通过催化剂等)197.1%500p05.(2022·湖北十一校联考)乙烷裂解制乙烯具有成本低、收率高、投资少、污染小等优点。目前裂解方法有电催化裂解、光催化裂解、直接裂解、氧气或二氧化碳氧化乙烷裂解等。(1)乙烷直接裂解时温度、压强及平衡转化率的关系如图1所示：＞＜ΔH3－2ΔH2氧气过量，乙烷发生了深度氧化，生成CO等物质＋9.125a16(3)为研究不同温度下催化剂的反应活性，保持其他条件不变，测得在相同时间内，上述反应的转化率和选择性与温度的关系如图1所示。30A①曲线B在T1温度下恰好达到平衡时的点的坐标为(m，n)，则m________2(填“>” “” “