2025届高考化学二轮复习：专题三十 化学反应原理综合 教案

这是一份2025届高考化学二轮复习：专题三十 化学反应原理综合 教案，共84页。教案主要包含了考查方式，真题链接等内容，欢迎下载使用。
【考查方式】
热化学与能量变化
反应热的计算：运用盖斯定律，通过已知反应的热效应来计算目标反应的反应热。要求考生能根据方程式的加减、系数变化等正确处理反应热的数值，如给定多个热化学方程式，让考生通过组合计算出特定反应的.
热化学方程式的书写与正误判断：根据反应的吸放热情况、物质的状态、反应条件等准确书写热化学方程式，并判断所给热化学方程式的正误，包括物质的聚集状态标注是否正确、的数值与化学计量数是否对应等.
能量图像的分析：考查对反应过程中能量变化图像的理解，如反应物和生成物的总能量相对大小、活化能的含义、催化剂对反应热和活化能的影响等，通过图像分析反应的热效应、反应速率等信息.
化学反应速率与化学平衡
化学反应速率的计算与影响因素：根据给定的浓度变化、时间等数据计算化学反应速率，或分析温度、浓度、压强、催化剂等因素对反应速率的影响，并能运用有效碰撞理论等进行解释。例如，判断改变某一条件后反应速率的变化情况，或根据反应速率的变化推测可能改变的条件.
化学平衡状态的判断：依据化学平衡状态的特征，通过给定的反应体系中各物质的浓度、物质的量、百分含量等数据，判断反应是否达到平衡状态，或根据反应现象判断平衡状态的建立，如混合气体的颜色、密度、压强等是否不再变化.
化学平衡的移动与影响因素：分析温度、浓度、压强等因素变化时化学平衡的移动方向，以及平衡移动后各物质的浓度、转化率、百分含量等的变化情况。要求考生能够运用勒夏特列原理进行分析和判断，并能通过图像、数据等信息进行综合考查，如给出不同条件下的平衡转化率曲线，让考生分析条件变化对平衡的影响.
化学平衡常数的计算与应用：要求考生根据给定的反应方程式和平衡时各物质的浓度，计算化学平衡常数，并能利用平衡常数判断反应进行的程度、计算反应物的转化率，或根据平衡常数随温度的变化判断反应的热效应等。此外，还会涉及到平衡常数与反应速率常数之间的关系等较深层次的考查1.
水溶液中的离子平衡
弱电解质的电离平衡：考查弱电解质的电离方程式书写、电离平衡常数的计算与应用，以及温度、浓度等因素对电离平衡的影响，如比较不同浓度的弱酸溶液中氢离子浓度大小、判断加水稀释时弱电解质电离程度的变化等。
水的电离与溶液的酸碱性：涉及水的离子积常数的应用、溶液酸碱性的判断与 pH 计算，以及酸碱中和滴定实验及其误差分析等，如根据溶液的 pH 计算水电离出的氢离子或氢氧根离子浓度，或判断中和滴定过程中溶液 pH 的变化情况。
盐类的水解平衡：考察盐类水解的实质、规律和应用，包括盐类水解方程式的书写、水解平衡常数的计算，以及温度、浓度、酸碱度等因素对水解平衡的影响，如比较不同盐溶液的 pH 大小、判断在盐溶液中加入酸或碱后水解平衡的移动方向等。
离子浓度大小比较：要求考生根据电解质溶液中的电离平衡、水解平衡等，比较溶液中各种离子浓度的大小关系，如单一溶液中离子浓度大小比较、混合溶液中离子浓度大小比较等，这需要考生综合运用各种平衡知识和电荷守恒、物料守恒等原理进行分析判断。
电化学基础
原电池与电解池的工作原理：判断给定装置是原电池还是电解池，分析电极的名称、电极反应式的书写，以及电子、离子的移动方向等，如根据氧化还原反应设计原电池或电解池装置，并写出相应的电极反应式和总反应方程式
电化学腐蚀与防护：考查金属的电化学腐蚀原理、防护方法，以及析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别等，如解释在不同环境下金属腐蚀的主要类型和原因，或选择合适的防护措施防止金属腐蚀。
电化学计算与应用：根据电极反应式和电子守恒原理进行有关物质的量、质量、气体体积等的计算，或通过电化学原理解决实际问题，如计算电解池中某一电极上产生的物质的量，或根据电池的电动势判断反应的自发性等
综合应用与实际问题解决
化工生产中的化学反应原理：以化工生产流程为背景，考查化学反应原理在实际生产中的应用，如合成氨、硫酸工业、氯碱工业等，要求考生分析反应条件的选择、原料的转化率、产物的产率等问题，以及如何运用化学平衡、化学反应速率等原理优化生产工艺、降低成本、提高经济效益和环境效益
环境问题与化学反应原理：关注与环境相关的热点问题，如酸雨的形成与防治、温室气体的减排、水体污染的治理等，运用化学反应原理分析其中涉及的化学变化过程、反应的限度和速率等，以及如何通过化学方法解决这些环境问题，体现化学学科在环境保护中的重要作用。
能源问题与电化学：结合新能源的开发与利用，如燃料电池、太阳能电池等，考查电化学原理在能源领域的应用，包括电极材料的选择、电池性能的提高、能量转化效率的计算等，以及对传统能源与新能源的比较和评价，引导考生关注能源问题和可持续发展。
【真题链接】
1．[2024年河北高考真题]氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1，4-二（氯甲基）苯等可通过氯化反应制备。
（1）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：
①若正反应的活化能为，则逆反应的活化能___________（用含的代数式表示）。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入和，测定温度下体系达平衡时的（为体系初始压强，，p为体系平衡压强），结果如图1。
图1中温度由高到低的顺序为___________，判断依据为_________________________________。
M点的转化率为___________，温度下用分压表示的平衡常数___________。
③图2曲线中能准确表示温度下随进料比变化的是___________（填序号）。
（2）1，4-二（氯甲基）苯（D）是有机合成中的重要中间体，可由对二甲苯（X）的氯化反应合成。对二甲苯浅度氯化时反应过程为
以上各反应的速率方程均可表示为，其中分别为各反应中对应反应物的浓度，k为速率常数（分别对应反应①~⑤）。
某温度下，反应器中加入一定量的X，保持体系中氯气浓度恒定（反应体系体积变化忽略不计），测定不同时刻相关物质的浓度。
已知该温度下，。
①30 min时，，且30~60 min内，反应进行到60 min时，___________。
②60 min时，，若0~60 min产物T的含量可忽略不计，则此时___________；60 min后，随T的含量增加，___________（填“增大”“减小”或“不变”）。
2．[2024年广东高考真题]酸在多种反应中具有广泛应用，其性能通常与酸的强度密切相关。
（1）酸催化下与混合溶液的反应（反应a），可用于石油开采中油路解堵。
①基态N原子价层电子的轨道表示式为____。
②反应a：
已知：
则反应a的____。
③某小组研究了3种酸对反应a的催化作用。在相同条件下，向反应体系中滴加等物质的量的少量酸，测得体系的温度T随时间t的变化如图。
据图可知，在该过程中____。
A.催化剂酸性增强，可增大反应焓变
B.催化剂酸性增强，有利于提高反应速率
C.催化剂分子中含H越多，越有利于加速反应
D.反应速率并不始终随着反应物浓度下降而诚小
（2）在非水溶剂中，将转化为化合物ⅱ（一种重要的电子化学品）的催化机理示意图如图，其中的催化剂有____和____。
（3）在非水溶剂中研究弱酸的电离平衡具有重要科学价值。一定温度下，某研究组通过分光光度法测定了两种一元弱酸（X为A或B）在某非水溶剂中的。
a.选择合适的指示剂其钾盐为，；其钾盐为。
b.向溶液中加入，发生反应：。起始的物质的量为，加入的物质的量为，平衡时，测得随的变化曲线如图。
已知：该溶剂本身不电离，钾盐在该溶剂中完全电离。
①计算____。（写出计算过程，结果保留两位有效数字）
②在该溶剂中，____；____。（填“>”“1.0时，随着进料比增大，减小，排除A、B；结合②中计算可知，当，体系达到平衡时，体系中生成的的分压也应为60 kPa，即，对照图像可知，表示温度下随进料比变化的是D。
（2）①30~60 min内X的转化浓度为，因此60 min时。②0~60 min产物T的含量可忽略不计，说明在此阶段D、G的消耗速率可忽略不计。D、G均由M生成，任意时刻两者的生成速率之比。D、G的初始浓度均为0，任意时刻生成的浓度之比等于其速率之比，因此60 min时。60 min后，D、G开始生成T，两者的消耗速率之比为。结合两者的生成速率知，D生成得快而消耗得慢，G生成得慢而消耗得快，因此会增大。
2．答案：（1）；；BD
（2）AcOH；KI
（3）；>；>
解析：（1）①N的原子序数为7，位于第二周期第ⅤA族，基态N原子价层电子的轨道表示式为；②由已知可得：Ⅰ.，；Ⅱ.，；Ⅲ.，；
Ⅳ.，；由盖斯定律可知，目标方程式可由方程式Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ＋Ⅳ得到，故反应；③A.催化剂不能改变反应的焓变，A项错误；B.由图示可知，酸性：硫酸>磷酸>乙酸，催化剂酸性增强，反应速率提高，B项正确；C.一个硫酸分子中含有2个H，一个磷酸分子中含有3个H，一个乙酸分子中含有4个H，但含H最少的硫酸催化时，最有利于加速反应，C项错误；D.由图示可知，反应开始一段时间，反应物浓度减小，但反应速率加快，反应速率并不始终随着反应物浓度下降而减小，D项正确；故选BD。
（2）催化剂参与化学反应，但反应前后质量和化学性质并未改变，由催化机理示意图可知，催化剂有AcOH和KI；
（3）由变化曲线图可知，当时，，设初始，则初始，转化的物质的量浓度为，可列出三段式如下：
由，即，解得，则该反应的平衡常数为
解得；
②根据图像可知，当时，设此时转化的物质的量浓度为，可列出三段式如下：
此时，即，则，则平衡常数，则；
由于，则，。
重难突破
1.铜及其化合物在生产及生活中应用广泛。
（1）铜-铁催化剂可用于电催化还原为，完成下列离子方程式：
（2）铜-铁催化剂还可以催化分解转化为燃料氢气，反应为。往容积为2 L的密闭容器中加入分解制。图甲中曲线分别表示在铜-铁催化剂Ⅰ的作用下，时及时随时间的变化；曲线c表示在铜-铁催化剂Ⅱ的作用下，时随时间的变化。
①_________（填“”或“=”）。
②在铜-铁催化剂Ⅰ的作用下，时，内平均反应速率__________。
③上述三种条件下，分解反应的平衡常数的大小关系为________。
（3）工业合成氨中，常用亚铜盐的氨水溶液除去原料气中的CO，反应的离子方程式为，该反应的。其他条件不变时，下列说法正确的有________（填序号）。
A.与的浓度相等时，反应达到平衡
B.平衡后增大的浓度，的转化率增大
C.平衡后加水稀释，与的浓度之比增大
D.可采用加热含的溶液的方法实现的再生
（4）工业生产中采用水解中和法（加入NaOH）处理含铜废水。常温下，水溶液中含铜微粒、、、和的分布系数（某含铜微粒占总含铜微粒的物质的量分数）随pH的变化曲线如图乙所示。
①曲线2代表的含铜微粒为____________。
②的平衡常数____________。
③若溶液起始浓度为，加入NaOH固体调节溶液pH（忽略加入固体后引起的溶液体积的变化），求M点混合溶液中的浓度（写出计算过程，结果用含a的式子表示）。
2.苯乙烯是重要的有机化工原料，可用乙苯为原料制备苯乙烯。制备方法有直接脱氢法和氧化脱氢法。在298 K时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
（ⅰ）直接脱氢：
，
（ⅱ）氧化脱氢：
，
回答下列问题：
（1）①反应的________，平衡常数________（用表示）。
②氧化脱氢的反应趋势远大于直接脱氢，其原因是_________。
③提高氧化脱氢反应平衡转化率的措施有_________。
（2）已知，忽略随温度的变化。当时，反应能自发进行。在100 kPa下，直接脱氢反应的和随温度变化的理论计算结果如图所示。
①直接脱氢反应在常温下________（选填“能”或“不能”）自发。
②随温度的变化曲线为________（选填“a”或“b”），判断的理由是
③在某温度、100 kPa下，向密闭容器中通入1 ml气态乙苯发生直接脱氢反应，达到平衡时，混合气体中乙苯和氢气的分压相等，该反应的平衡常数_______kPa（保留小数点后一位；分压=总压×物质的量分数）。
（3）乙苯脱氢制苯乙烯往往伴随副反应，生成苯和甲苯等芳香烃副产物。一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和苯乙烯选择性，应当________________________。
3.绿色能源是未来能源发展的方向，积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措，可以用以下方法制备氢气。
Ⅰ.甲烷和水蒸气催化制氢气。主要反应如下：
ⅰ.
ⅱ.
（1）反应的_______。
（2）在容积不变的绝热密闭容器中发生反应ⅰ，下列能说明反应达到平衡状态的是_______（填序号）。
A.气体混合物的密度不再变化
B.消耗速率和的生成速率相等
C.CO的浓度保持不变
D.气体平均相对分子质量不再变化
E.体系的温度不再发生变化
（3）恒定压强为时，将的混合气体投入反应器中发生反应ⅰ和ⅱ，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如图甲所示。
①图甲中表示的物质的量分数与温度的变化曲线是_________（填序号）。
②结合图甲中数据，其他条件不变，若要的产量最大，最适宜的反应温度是_________（填序号）。
A.B.C.
在其他条件不变的情况下，向体系中加入CaO可明显提高平衡体系中的含量，原因是__________________。
③时，反应ⅱ的平衡常数的计算式为_________（是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）。
Ⅱ.电解法制氢气。某科研小组设计如图乙所示电解池，利用和在碱性电解液中制备水煤气，产物中和CO的物质的量之比为1：1。
（4）电极B是____________极，生成水煤气的电极反应式为_____________。
4.“低碳经济”已成为全世界科学研究的重要课题，资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径。
方案一：以为原料合成乙烯
（1）以和催化合成乙烯：。在一定压强下，将和加入1 L容积不变的密闭容器中，已知温度对的平衡转化率、实际转化率和催化剂催化效率的影响如图甲所示，结合图像分析该反应实际反应温度定于的原因可能是_________________。
方案二：以为原料合成甲醇
（2）以合成甲醇涉及的反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
_______，反应Ⅲ能自发进行的条件是_________（填“高温”或“低温”）。
（3）催化剂活化：（无活性）还原（有活性），与在活化后的催化剂表面发生反应I，其反应历程如图乙所示。同时伴随反应Ⅱ：。
已知：
①对于以上制甲醇的过程，以下描述正确的是______（填序号）。
A.反应中经历了In-C、In-O键的形成和断裂
B.加压可以提高的平衡转化率
C.升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性
②与混合气体以不同的流速通过反应器，气体流速与转化率、选择性的关系如图丙所示。流速加快可减少产物中的积累，减少反应____________（用化学方程式表示）的发生，从而减少催化剂的失活，提高甲醇选择性。
（4）一定条件下，向容积为的恒容密闭容器中通入1 ml 和发生上述（2）中的反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，达到平衡时，容器中为，为，此时的浓度为__________，反应Ⅱ图的平衡常数为__________（用含a、b、V的代数式表示）。
5.利用二氧化碳氢化法合成二甲醚，可实现二氧化碳再利用。其中涉及的反应有
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
已知：生成物A的选择性
回答下列问题：
（1）写出与转化为和（反应Ⅳ）的热化学方程式：______________。
（2）在恒温（）恒容条件下，将一定量的通入密闭容器中（含催化剂）发生上述反应。下列不能够说明该反应体系已达到化学平衡状态的是_____________（填序号）。
A.
B.反应Ⅰ中
C.混合气体的平均相对分子质量不变
D.混合气体的密度不变
E.的转化率不变
（3）在3.0 MPa下，研究人员在恒压密闭容器中充入和发生反应，平衡时的转化率和生成物的选择性随温度变化如图甲。所示（不考虑其他因素影响）：
①在条件下，平衡时_________，计算反应在下的平衡常数为_________（结果保留三位有效数字）。
（2）温度高于，平衡转化率随温度升高而上升的原因是________________。
（4）某二甲醚/双氧水燃料电池的工作原理如图乙所示。电池工作时，A电极附近溶液的pH______（填“减小”“增大”或“不变”）；B电极的电极反应式为____________。
6.甲烷不仅是一种燃料，还可以作化工原料用来生产氢气、乙炔、碳黑等物质。回答下列问题：
（1）一种甲烷催化氧化的反应历程如图甲所示，*表示微粒吸附在催化剂表面。下列叙述错误的是_________（填序号）。
A.的过程中C被氧化，吸收能量
B.产物从催化剂表面脱附的速率慢会降低总反应速率
C.适当提高分压会降低的反应速率
D.与反应生成涉及极性键、非极性键的断裂和生成
（2）向一恒容密闭容器中加入1 ml 和一定量的，发生反应。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图乙所示。
①_________（填“>”或“”“”或“”“=”或“AgI。
①写出步骤2中溶液变红色的离子方程式：___________________。
②步骤3中现象a是___________________。
③用化学平衡原理解释步骤4的实验现象：___________________。
12.通过捕捉空气中的和电解水产生的可以合成“零碳甲醇”，实现“碳中和”。回答下列问题：
（1）已知的燃烧热为，甲醇的燃烧热为，则反应的______。
（2）采用绿色光伏发电电解溶液可制备，同时获得和NaOH，其工作原理如图甲所示。已知a、b均为惰性电极，气体甲和气体乙的体积比为2：1，b极的电极反应式为______。
（3）在2L恒温恒容、有某催化剂的密闭容器中充入和，发生如下反应：
主反应①：
副反应②：
副反应③：
某温度下反应均达到平衡后，测得的物质的量为的物质的量为0.4 ml、CO的物质的量为0.2 ml，则的选择性为__________选择性=）。反应②的平衡常数为________（只列出计算式）。
（4）若测得上述反应在不同温度下的平衡转化率和甲醇的选择性如图乙所示：
通过图乙分析，更适合生产甲醅的温度为_________（填字母）。温度高于时，转化率增大的主要原因是_________。
A.B.C.D.
（5）利用电喷雾电离等方法可得，与反应能高选择性地生成甲醇，反应机理如图丙所示：
已知参与化学键变化的元素替换成更重的同位素时，反应速率会变慢，则与反应的能量变化曲线为_____（填“c”或“d”）；写出与反应生成的気代甲醇的结构简式：_________。
13.TiN具有良好的导电和导热性，可用作高温结构材料和超导材料。可利用化学气相沉积技术来制备氮化钛。请回答下列问题：
（1）已知下，三种制备氮化铁反应的热化学方程式：
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
利用反应ⅰ和ⅱ两种方式制备TiN时，反应ⅱ的反应趋势远大于反应ⅰ，其原因是______________。
（2）在反应条件下，将、、以物质的量之比为1：1：2加入反应容器中进行反应ⅲ。20 min后反应达到平衡状态，平衡时混合气体中与的分压相等，则的平衡转化率为_______________（保留三位有效数字），内，以分压表示的平均反应速率为________。
（3）在某刚性容器中合成原料氨气。将0.10 ml 和投入反应容器中，测得反应过程中的体积分数和反应体系的总压强p随着温度的升高而变化的曲线如图：
①对于该可逆反应过程，下列有关说法正确的是_____（填序号）。
A.a、b、c三点时，该反应均处于平衡状态
B.过程中，该反应平衡逆向移动
C.混合气体的平均摩尔质量：
D.混合气体的密度：
②x、y、z三点对应温度下的平衡常数由大到小的顺序为__________。
③当温度为时，该反应达到平衡，以气体分压表示的该反应的平衡常数_____（列出计算式即可）。
14.等是地球大气中主要的温室气体，高效处理过剩的温室气体已成为当前世界研究的重要课题。
Ⅰ.偶联重整，其核心反应如下：
如主反应：
副反应1：
副反应2：
（1）和转化为的热化学方程式为___________________。
（2）将通入起始容积为1 L的恒温、恒压（p=100 kPa）密闭容器中发生上述反应，400℃时容器内的转化率和的物质的量随时间的变化如表所示：
①0~11 min内，消耗的平均反应速率为__________（保留3位有效数字）。
②能说明体系已达到平衡状态的是________（填序号）。
a.
b.
c.混合气体的平均摩尔质量保持不变
d.反应容器的容积恒定为V L
③实验中，缓慢升高温度时发现平衡时甲醇的选择性[]逐步降低，请简述原因：________________________。
Ⅱ.直接合成燃料
主反应：
副反应1：
副反应2：‘’
在不同压强下，平衡转化率随温度变化如图所示：
（3）当温度高于600 ℃后，不同压强下的平衡转化率趋于相等，原因是_________________。
（4）假设在600 ℃时反应容器中只进行副反应1，该温度下，若起始时以投料比进行该反应，则副反应1的平衡常数_______，反应达到平衡时，的转化率_________。
15.二甲醚作为一种新兴的基本有机化工原料，具有良好的易压缩、冷凝、气化特性，使得其在制药、燃料、农药等化学工业中有许多独特的用途。二氧化碳催化加氢合成二甲醚（）是一条有效利用的途径，兼有化工、能源以及环保等多重意义。制取过程如下：
①
②
③
已知各物质的相对能量如下：
（1）由大到小的顺序为______________。
（2）起始压强为，恒压条件下，向一密闭的容器中充入和16 ml 制取，发生上述三个反应，10 min时达到平衡，在不同的温度下的平衡转化率和产物的选择性S（）如图所示：
①如图所示，200~290 ℃，的平衡转化率随温度的升高而降低的原因是______________。
②如图所示，在200 ℃时，若经过10 min该体系即达到平衡。计算从开始到平衡时，分压的平均变化速率为___________；该温度下，对于反应①的标准平衡常数_______（已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、为各组分的平衡分压）。
③采用选择性膜技术（可选择地让某气体通过而离开体系）可提高的选择性，在260 ℃时，保持温度和其他条件不变，采用选择性膜技术，可以提高的平衡转化率。结合具体反应说明选择性膜吸附提高的选择性的可能原因______________。
（3）在T℃时，将0.40 ml 与0.10 ml 充入5 L的刚性密闭容器中，若只发生反应③，达到平衡时，的物质的量分数为。
①的平衡转化率______________。
②由T℃时上述实验数据计算得到和的关系如图所示。降低温度，反应重新达到平衡，对应的点分别为________、________。
16.甲烷化反应能够大量回收利用，对于实现“碳达峰、碳中和”具有重要意义。甲烷化主反应为。
副反应：①；
②；
③；
（1）已知，298 K时，由稳定态单质生成1 ml化合物的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓。几种物质的标准摩尔生成焓和标准摩尔熵如下表所示，据此计算__________，甲烷化主反应在常温下________（填“能”或“不能”）自发。
（2）原料气中碳氢比对副反应有影响，实际生成中η值越小越能有效防止积碳的原因是___________________。
（3）以和为初始原料，在催化剂（）作用下保持总压为发生反应，在不同温度下相同时间10 min内测得的转化率如图。
（1）A点的反应速率：__________（填“>”“=”或“”“”“