2025年高中化学第2章章末复习课课件新人教版选择性必修1

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第二章 章末复习课知识整合 体系构建综合提升 高考体验☞考点一　化学反应速率及影响因素例1 (2022·浙江6月选考卷)恒温恒容的密闭容器中,在某催化剂表面上发生氨的分解反应:2NH3(g) N2(g)+3H2(g),测得不同起始浓度和催化剂表面积不同的条件下氨浓度随时间的变化如下表所示,下列说法不正确的是(　　)A.实验①,0~20 min,v(N2)=1.00×10-5 mol·L-1·min-1B.实验②,60 min时处于平衡状态,x≠0.40C.相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率增大D.相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大答案 C 解析 实验①中,0~20 min,Δc(NH3)=4.00×10-4 mol·L-1,则有 反应速率,不影响化学平衡移动,实验③中NH3初始浓度与实验①中相同,实验③达到平衡时,氨气的浓度为4.00×10-4 mol·L-1,则实验①达平衡时氨气的浓度也为4.00×10-4 mol·L-1,而恒温恒容条件下,实验②相对于实验①为减小压强,平衡正向移动,因此实验②在60 min达到平衡时,x<0.40,即x≠0.40,B正确;实验①、实验②中0~20 min、20~40 min氨气浓度变化量都是4.00×10-4 mol·L-1,实验②中60 min时反应达到平衡状态,实验①和实验②催化剂表面积相同,实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍,实验①中60 min时反应未达到平衡状态,相同条件下,增加氨气的浓度,反应速率并没有增大,C错误;对比实验①和③,氨气初始浓度相同,实验③中催化剂表面积大,实验③先达到平衡状态,实验③的反应速率大,说明相同条件下,增加催化剂的表面积,反应速率增大,D正确。解题指导　(1)关键信息获取:实验①中0~20 min,c(NH3)由2.40×10-3 mol·L-1变为2.00×10-3 mol·L-1;实验①和②催化剂表面积相同,①中起始时c(NH3)大于②,前20 min内Δc(NH3)相同。实验①和③起始时c(NH3)相同,③中催化剂表面积大,前40 min内Δc(NH3)大。☞考点二　化学平衡移动及分析例2 (2022·海南卷)某温度下,反应CH2==CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g) 在密闭容器中达到平衡。下列说法正确的是(　　)A.增大压强,v(正)>v(逆),平衡常数增大B.加入催化剂,平衡时CH3CH2OH(g)的浓度增大C.恒容下,充入一定量的H2O(g),平衡向正反应方向移动D.恒容下,充入一定量的CH2==CH2(g),CH2==CH2(g)的平衡转化率增大C解析 增大压强,平衡正向移动,则有v(正)>v(逆),由于温度不变,则平衡常数不变,A错误;加入催化剂,v(正)、v(逆)同等程度地增大,平衡不移动,故平衡时CH3CH2OH(g)的浓度不变,B错误;恒容下,充入一定量的H2O(g),增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动,C正确;恒容下,充入一定量的CH2==CH2(g),平衡正向移动,但CH2==CH2(g)的平衡转化率减小,D错误。解题指导　(1)分析反应特点:反应CH2==CH2(g)+H2O(g) CH3CH2OH(g)中各物质都是气体,正反应是气体总体积减小的反应。(2)结合理论分析:结合勒夏特列原理,分析压强、催化剂、反应物浓度对化学平衡的影响,判断平衡常数、平衡转化率、生成物浓度的变化及平衡移动的方向。☞考点三　化学平衡常数和转化率的计算例3 (1)(2023·浙江6月选考卷,19节选)水煤气变换反应是工业上的重要反应,可用于制氢。水煤气变换反应为CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。恒定总压1.70 MPa和水碳比[n(H2O)∶n(CO)=12∶5]投料,在不同条件下达到平衡时CO2和H2的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表:在条件1下,水煤气变换反应的平衡常数K=　　　　　。  2 解析 该反应是气体分子数不变的反应,水碳比n(H2O)∶n(CO)=12∶5,设在条件1下平衡时容器的总体积为V L,水蒸气和CO的投料分别为12 mol和5 mol,参加反应的CO为x mol,列出“三段式”:　　　　 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)开始/mol 5 12 0 0转化/mol x x x x平衡/mol 5-x 12-x x x(2)(2023·全国新课标卷,29节选)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中进料组成为 33.33% 解析 设起始时N2的物质的量为0.25 mol,H2的物质的量为0.75 mol,反应达平衡时N2的转化量为x mol,根据题意列出“三段式”:开始/mol 0.25 0.75 0转化/mol x 3x 2x平衡/mol 0.25-x 0.75-3x 2x☞考点四　化学反应速率和平衡图像及分析例4 (2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为:①CO2(g)+4H2(g) ===CH4(g)+2H2O(g)　ΔH=-164.7 kJ·mol-1②CO2(g)+H2(g) ===CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.2 kJ·mol-1在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶4时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如图所示。CH4的选择性可表示为 ×100%。下列说法正确的是(　　)A.反应2CO(g)+2H2(g) ===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃D.450 ℃时,提高 的值或增大压强,均能使CO2的平衡转化率达到X点的值答案 D 解析 由盖斯定律,由①-②×2可得2CO(g)+2H2(g) ===CO2(g)+CH4(g),其反应热ΔH=-2×41.2 kJ·mol-1-164.7 kJ·mol-1=-247.1 kJ·mol-1,A错误;生成CH4的反应为放热反应,升高温度,反应①平衡逆向移动,CH4的含量降低,故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低,B错误;由图可知,温度范围约为350~400 ℃时二氧化碳实际转化率最高,为最佳温度范围,C错误;450 ℃时,提高 的值可提高二氧化碳的平衡转化率,增大压强反应①平衡正向移动,可提高二氧化碳的平衡转化率,均能使CO2的平衡转化率达到X点的值,D正确。解题指导　(1)反应①是放热反应,反应②是吸热反应 升高温度,判断平衡移动的方向及CH4平衡选择性。(2)图中随温度升高,CO2的实际转化率先升高后降低,350~450 ℃时CO2的实际转化率较大。(3)图中X点CO2的平衡转化率高于平衡曲线中对应CO2平衡转化率。☞考点五　化学反应的方向及判断例5 (2022·浙江1月选考卷)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s) ===An+(aq)+Bn-(aq),其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质,下列说法正确的是(　　)A.ΔH和ΔS均大于零B.ΔH和ΔS均小于零C.ΔH可能大于零或小于零,ΔS大于零D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零D 解析 强电解质溶于水有的放热,如硫酸铜等,有的吸热,如NaHCO3等,故在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。体系越混乱,则熵越大。AB型强电解质固体溶于水,固体转化为离子,体系的混乱度增加,但离子在水中存在水合过程,这样会引发水的混乱度的变化,让水分子会更加规则,即水的混乱度下降,故整个溶解过程的熵变ΔS取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导,则整个溶解过程熵增,即ΔS>0,反之,熵减,即ΔS<0。综上所述,D项符合题意。☞考点六　化学反应的调控例6 (2022·辽宁卷,18节选)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-200 J·K-1·mol-1。回答下列问题:(1)合成氨反应在常温下　　　　　(填“能”或“不能”)自发。 (2)　　　　　(填“高”或“低”,下同)温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,我国科学家提出了以下解决方案。能 高低(3)M-LiH复合催化剂。 下列说法正确的是　　　　　。 a.300 ℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率c.温度越高,复合催化剂活性一定越高a(4)某合成氨速率方程为v=kcα(N2)cβ(H2)·cγ(NH3),根据表中数据,γ=　　。 在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为　　　　　。 a.有利于平衡正向移动b.防止催化剂中毒c.提高正反应速率-1a解析 (1)对于合成氨反应,常温下,ΔG=ΔH-TΔS=-92.4 kJ·mol-1-298 K×(-0.2 kJ·K-1·mol-1)=-32.8 kJ·mol-1<0,故合成氨反应在常温下能自发进行。(2)其他条件不变,升高温度,活化分子百分数增大,反应速率加快;合成氨反应是放热反应,要提高平衡转化率,即使反应平衡正向移动,应降低温度。(3)300 ℃时,复合催化剂催化时反应速率比单一催化剂催化时大很多,说明复合催化剂比单一催化剂效率更高,a正确;同温同压下,复合催化剂能提高反应速率,但不能使平衡发生移动,故不能提高氨的平衡产率,b错误;温度过高,复合催化剂可能会失去活性,催化效率反而降低,c错误。(4)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得:①q=k·mα·nβ·pγ,③10q=k·mα·nβ·(0.1p)γ,联立可得γ=-1。合成氨过程中,不断分离出氨,降低体系中c(NH3),生成物浓度下降,平衡向正反应方向移动,但不会提高正反应速率,a正确,c错误;反应主产物(即氨)不能使催化剂中毒,b错误。