2023新教材高考化学二轮专题复习专题13化学反应原理综合考查

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专题十三 化学反应原理综合考查
真题研练·析考情
【真 题 研 练】
1.[2022·全国乙卷]油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题：
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①2H2S（g）＋3O2（g）===2SO2（g）＋2H2O（g）　ΔH1＝－1 036 kJ·mol－1
②4H2S（g）＋2SO2（g）===3S2（g）＋4H2O（g）　ΔH2＝94 kJ·mol－1
③2H2（g）＋O2（g）===2H2O（g）　ΔH3＝－484 kJ·mol－1
计算H2S热分解反应④2H2S（g）===S2（g）＋2H2（g）的ΔH4＝　　　　 kJ·mol－1。
（2）较普遍采用的H2S处理方法是克劳斯工艺，即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是，利用反应④高温热分解H2S。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是　　　　　　　　　　　，缺点是　　　　　　。
（3）在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n（H2S）∶n（Ar）＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为　　　　，平衡常数Kp＝　　　　 kPa。
（4）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H2S­Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如下图所示。

①n（H2S）∶n（Ar）越小，H2S平衡转化率　　　　，理由是　　　　　　　　　　　　　　　。
②n（H2S）∶n（Ar）＝1∶9对应图中曲线　　　　，计算其在0～0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为　　　　 kPa·s－1。
2．[2022·湖北卷]自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“CaO－Al－H2O”体系的发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值（ΔT）随时间（t）的变化曲线，如图所示。
实验编号
a
b
c
d
e
反应物组成
0.2 g CaO粉末，5.0 mL H2O
0.15 g Al粉，5.0 mL H2O
0.15 g Al粉，5.0 mL饱和石灰水
0.15 g Al粉，5.0 mL石灰乳
0.15 g Al粉，0.2 g CaO粉末，5.0 mL H2O

回答下列问题：
（1）已知：
①CaO（s）＋H2O（l）===Ca（OH）2（s）　ΔH1＝－65.17 kJ·mol－1
②Ca（OH）2（s）===Ca2＋（aq）＋2OH－（aq）　ΔH2＝－16.73 kJ·mol－1
③Al（s）＋OH－（aq）＋3H2O（l）===[Al（OH）4]－（aq）＋32H2（g）　ΔH3＝－415.0 kJ·mol－1
则CaO（s）＋2Al（s）＋7H2O（l）===Ca2＋（aq）＋2[Al（OH）4]－（aq）＋3H2（g）的ΔH4＝　　　　kJ·mol－1。
（2）温度为T时，Ksp[Ca（OH）2)]＝x，则Ca（OH）2 饱和溶液中c（OH－）＝　　　　（用含x的代数式表示）。
（3）实验a中，4 min后ΔT基本不变，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（4）实验b中，ΔT的变化说明Al粉与H2O在该条件下　　　　（填“反应”或“不反应”）。实验c中，前3 min的ΔT有变化，其原因是　　　　　　　　；3 min后ΔT基本不变，其原因是　　　　微粒的量有限。
（5）下列说法不能解释实验d在10 min内温度持续升高的是　　　　（填标号）。
A．反应②的发生促使反应①平衡右移
B．反应③的发生促使反应②平衡右移
C．气体的逸出促使反应③向右进行
D．温度升高导致反应速率加快
（6）归纳以上实验结果，根据实验e的特征，用文字简述其发热原理________________________________________________________________________。
3．[2022·山东卷]利用γ－丁内酯（BL）制备1，4-丁二醇（BD），反应过程中伴有生成四氢呋喃（THF）和1－丁醇（BuOH）的副反应，涉及反应如下：


已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压H2氛围下进行，故H2压强近似等于总压。回答下列问题：
（1）以5.0×10－3 mol BL或BD为初始原料，在493 K、3.0×103 kPa的高压H2氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热X kJ；以BD为原料，体系从环境吸热Y kJ。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变ΔH（493 K，3.0×103 kPa）＝________kJ·mol－1。
（2）初始条件同上。xi表示某物种i的物质的量与除H2外其它各物种总物质的量之比，xBL和xBD随时间t变化关系如图甲所示。实验测X”“＜”或“＝”）。


考向2平衡常数的计算与应用
例4[2021·全国乙卷节选]一氯化碘（ICl）是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
（2）氯铂酸钡（BaPtCl6）固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2，376.8 ℃时平衡常数K′p＝1.0×104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气（然后将支管封闭）。在376.8 ℃，碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时，测得烧瓶中压强为32.5 kPa，则pICl＝　　　　kPa，反应2ICl（g）===Cl2（g）＋I2（g）的平衡常数K＝________________________________________________________________________
（列出计算式即可）。
（3）McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp ：
2NO（g）＋2ICl（g）⇌2NOCl（g）＋I2（g）　Kp1
2NOCl（g）⇌2NO（g）＋Cl2（g）　Kp2
得到lg Kp1～1T和lg Kp2～1T均为线性关系，如下图所示：

①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH　　　　0（填“大于”或“小于”）。
②反应2ICl（g）===Cl2（g）＋I2（g）的K＝　　　　（用Kp1、Kp2表示）；该反应的ΔH_____________0（填“大于”或“小于”），写出推理过程________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
[题型分析]　关于平衡常数的有关计算是高考的必考点，就呈现形式而言，在经典题型的基础上又出现了多反应平衡体系和数形结合的图像题，在浓度常数的基础上又延伸出了压强常数和物质的量分数常数，常用“三段式”法和守恒法进行计算。


2023年高考可能这样考
4．[2022·重庆市模拟]（1）一定条件下，向容积恒定为2 L的密闭容器中加入0.10 mol CO2和0.40 mol NH3，发生反应2NH3（g）＋CO2（g）⇌CO（NH2）2（l）＋H2O（g），60 min开始达到平衡。反应中CO2的物质的量随时间变化如下表所示：
时间/min
0
20
60
80
n（CO2）/mol
0.10
0.06
0.04
0.04
①60 min时，上述反应的平均反应速率v（CO2）＝　　　　　　　　。
②NH3的平衡转化率为　　　　。
（2）一定条件下，恒容容器中，若原料气中的NH3和CO2的物质的量之比nNH3nCO2＝x，发生反应2NH3（g）＋CO2（g）⇌CO（NH2）2（l）＋H2O（g），x与CO2的平衡转化率（α）的关系如图所示：

①α随着x增大而增大的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②A点平衡时容器内总压强为p0 kPa，则上述反应的平衡常数Kp＝　　　　。（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）





模考精练·抓落实
1.[2022·天津市津南区一模]我国研发了一种新型催化剂，可以通过反应2NO（g）＋2H2（g）⇌N2（g）＋2H2O（g）　ΔH达到消除NO污染的效果。
已知：Ⅰ.4NH3（g）＋6NO（g）⇌5N2（g）＋6H2O（g）　ΔH1＝－1 808 kJ·mol－1；
Ⅱ.N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g）　ΔH2＝－92.4 kJ·mol－1。
回答下列问题：
（1）若在密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，反应Ⅱ对反应Ⅰ中NO的平衡转化率的影响为　　　　（填“增大”“减小”或“无影响”）。
（2）2NO（g）＋2H2（g）⇌N2（g）＋2H2O（g）的ΔH＝　　　　（保留四位有效数字）。
（3）T1℃时，向填充催化剂的10 L恒容密闭容器甲中充入2 mol NO和2 mol H2，发生反应2NO（g）＋2H2（g）⇌N2（g）＋2H2O（g）。10 min末反应达到平衡时测得N2的物质的量为0.8 mol。
①0～10 min内，用NO的浓度变化表示的平均反应速率v（NO）＝　　　　　　　　。
②反应的平衡常数Kc＝　　　　L·mol－1。
③若起始向填充催化剂的10 L恒容密闭容器乙中充入1 mol NO（g）、1 mol H2（g）、2 mol N2（g）、2 mol H2O（g）。甲、乙容器中平衡时气体压强之比　　　　815（填“>”“”“lg [Kp2(T)·Kp1(T)]，K(T′)>K(T)
4．解析：(1)①根据表中数据可知，60 min时，上述反应的平均反应速率v(CO2)＝0.10-0.04mol2 L60 min＝5.00×10－4 mol·L－1·min－1；②平衡时CO2的物质的量减少0.10 mol－0.04 mol＝0.06 mol，根据反应2NH3(g)＋CO2(g)⇌CO(NH2)2(l)＋H2O(g)可知NH3应该减少0.12 mol，故NH3的平衡转化率为0.12 mol0.40 mol×100%＝30%；
(2)①如果c(CO2)不变，原料气中的NH3和CO2的物质的量之比x越大即nNH3nCO2越大，则c(NH3)越大，平衡正向移动CO2平衡转化率α增大；②A点平衡时容器内总压强为p0 kPa，nNH3nCO2＝x＝3.0，α＝0.50，设NH3和CO2的物质的量分别为3.0 mol和1.0 mol，根据三段式有：
2NH3g+CO2g⇌H2Og+ CONH22l
初始量(mol) 3 1 0
转化量(mol) 1 0.5 0.5
平衡量(mol) 2 0.5 0.5
则上述反应的平衡常数Kp＝0.53×p0kPa0.53×p0 kPa×23×p0 kPa2＝94p02(kPa)－2。
答案：(1) ① 5.00×10－4mol·L－1·min－1　②30%
(2)①如果c(CO2)不变，x越大，则c(NH3)越大，平衡正向移动CO2平衡转化率增大　②94p02(kPa)－2
模考精练·抓落实
1．解析：(1)反应Ⅱ可以减小N2(g)浓度，同时增大NH3(g)浓度，使反应Ⅰ平衡正向移动，增大NO的平衡转化率。
(2)根据盖斯定律，(Ⅰ＋Ⅱ×2)÷3得，2NO(g)＋2H2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)的ΔH≈－664.3 kJ·mol－1。
(3)由题意可得三段式：
2NOg+ 2H2g⇌N2g+2H2Og
起始(mol) 2 2 0 0
变化(mol) 1.6 1.6 0.8 1.6
终止(mol) 0.4 0.4 0.8 1.6
①0～10 min内，用NO的浓度变化表示的平均反应速率v(NO)＝1.6 mol10 L10 min＝0.016 mol·L－1·min－1。
②反应的平衡常数Kc＝1.6 mol10 L2×0.8 mol10 L0.4 mol10 L2×0.4 mol10 L2＝800 L·mol-1。
③甲中平衡时气体总物质的量为3.2 mol，乙中起始气体总物质的量为6 mol，物质的量之比等于压强之比，则甲中平衡时气体压强与乙中起始气体压强之比为815。乙中浓度商Qc＝2 mol10 L2×2 mol10 L1 mol10 L2×1 mol10 L2＝80 L·mol－1　甲中平衡气体压强与乙中起始气体压强之比为815，乙中浓度商Qc