2021版高考化学二轮复习讲义： 第2部分 专项1 题型1 化学反应原理综合应用

高考非选择题五大题型突破
题型1化学反响原理综合应用
(对应学生用书第98页)
■题型特点解读·
1．试题一般以新信息为载体，围绕某种元素的化合物展开，结合图形、图表信息，综合考察化学原理的知识，涉及化学反响中的能量变化、化学反响速率和平衡、溶液中的离子平衡、电化学、化学计算等。

2．试题篇幅较长，文字较多，题干特征是图像和表格交替出现，以图像为主；
题给信息一般是较新颖的工业合成，信息量大，难度大；充分考察学生的承受信息能力、知识迁移运用能力、解决实际问题的能力及计算能力。

3．题目设问一般为4～5个小题，7～9个填空，出题风格相对稳定。

■解题策略指导·
1．审题“三读〞
泛读——明确有几个条件及求解的问题
↓
细读——把握关键字、词和数量关系等
↓
精读——要深入思考，挖掘隐含信息等
注意：“向细心要分、向整洁标准要分〞。

2．审题要点
(1)准确分析题给信息，抓取有效信息。

虽然题目在背景材料上呈现新(或陌生)
内容，但对内在的要求或核心知识的考察不变，注意联系生产实际中的各类反响原理，融会贯穿，就能解决所有问题。

(2)熟练掌握相关的思想、知识细节、生产原理、工艺设计原理，还有新时期
对化学工业原理的新要求(如循环经济、原子经济、节能环保等方面的要求)，在工业中的运用。

(3)总结思维的技巧和方法，答题时注意标准细致。

该类题的问题设计一般没
有递进性，故答题时可跳跃式解答，千万不能放弃。

■典例剖析示范·
(2021·全国Ⅱ卷)丁烯是一种重要的化工原
料，可由丁烷催化脱氢制备①。

答复以下问题：
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：
①C4H10(g)===C4H8(g)＋H2(g)ΔH1
：②C4H10(g)＋1
2O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)ΔH2＝－119 kJ·mol
－1
③H2(g)＋1
2O2(g)===H2O(g)
ΔH3＝－242 kJ·mol－1
反响①的ΔH1为②________kJ·mol－1。

图(a)是反响①平衡转化率与反响温度及压强的关系图③，x________0.1(填“大于〞或“小于〞)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是________(填标号)。

A．升高温度B．降低温度
C．增大压强D．降低压强
图(a)图(b)
图(c)
(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反响器(氢气的作
用是活化催化剂)，出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。

图(b)为丁烯产率与进料气中
n(氢气)/n(丁烷)的关系。

图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势④，其降低的原因是______________________________________________________。

(3)图(c)为反响产率和反响温度的关系曲线，副产物⑤主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。

丁烯产率在590 ℃之前⑤随温度升高而增大的原因可能是______________________________、________________________________；590 ℃之后⑤，丁烯产率快速降低的主要原因可能是
________________________________________________________________。

①新情景、新信息：丁烯的制备原理。

②信息解读与理解：热化学方程式，可以利用盖斯定律解题。

③识图像：产率、温度、压强图像，温度升高，转化率增大；想规律：增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；得结论：减小压强，转化率升高。

④考应用能力：结合图像解决实际问题，n(氢气)/n(丁烷)的含义，图像中的最大值。

⑤新情景：副产物的产生原因；关键点：温度值。

【解析】(1)由盖斯定律可知，①式＝②式－③式，即ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ/mol－(－242 kJ/mol)＝123 kJ/mol。

由图(a)可知，同温下，x MPa时丁烯的平衡产率高于0.1 MPa时的，根据压强减小平衡向右移动可知，x小于0.1。

欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反响的正反响为吸热反响，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反响为气体体积增大的反响，因此可以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D选项正确。

(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反响速率增大，所以丁烯产率降低。

(3)该反响的正反响为吸热反响，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反响速率也随温度的升高而增大。

由题意知，丁烯在高
温条件下能够发生裂解，因此当温度超过590 ℃时，参与裂解反响的丁烯增多，而使产率降低。

【答案】(1)123小于AD
(2)氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反响速率增大
(3)升高温度有利于反响向吸热方向进展温度升高反响速率加快丁烯高
温裂解生成短链烃类
■即时应用体验·
1．乙硼烷(B2H6)、甲烷(CH4)、甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)在化学工业上有广泛的用途。

请答复以下问题：【导学号：97184289】
(1)乙硼烷与氧气反响的热化学方程式为B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(g)
ΔH＝－2 033.8 kJ·mol－1。

乙硼烷有望成为导弹和火箭燃料的主要原因是________________________ _______________________________________________________________。

(2)我国科学家以甲烷为原料，在催化剂作用下一步高效生产重要化工原料
苯，反响过程中碳原子的利用率为100%，写出该反响的化学方程式：________________________________________________________________，该反响的原子利用率为________。

(3)甲醇合成反响：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1，一
定温度时，该反响的平衡常数K p×10－2，向容器中充入2 mol H2和1 mol CO，反响到达平衡状态时，甲醇的分压p(CH3OH)＝24.0 kPa，那么平衡时，混合气体中CH3OH的物质的量分数约为________(K p是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。

(4)二甲醚合成反响：
Ⅰ.2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)
ΔH2＝－23.9 kJ·mol－1Ⅱ.2CH3OH(g)C2H4(g)＋2H2O(g)
ΔH3＝－29.1 kJ·mol－1二甲醚合成反响过程中两反响的能量变化如下图。

①反响速率较大的是________(填“Ⅰ〞或“Ⅱ〞)，原因是
_______________________________________________________________。

②假设在容器中参加催化剂，那么E2－E1将________(填“变大〞“不变〞或“变小〞)。

(5)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_______________________________________________________________。

根据化学反响原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反响的影响：_______________________________________________________________。

【解析】(1)分析题给热化学方程式可知，乙硼烷的摩尔质量较小
(28 g·mol－1)，且燃烧时放出大量的热[1 mol B2H6(g)完全反响时放出2 033.8 kJ 热量]，因此乙硼烷有望成为导弹和火箭的燃料。

(2)利用甲烷(CH4)为原料，在催化剂作用下生产苯，反响过程中碳原子的利用率为100%，结合原子守恒推知，反响中还产生H2，化学方程式为6CH4=====
催化剂
C6H6＋9H2，该反响的原子利用率为
78
6×16
×100%＝81.25%。

(3)起始时充入2 mol H2和1 mol CO，设开场时H2的压强为2p kPa，CO的压强为p kPa，那么有
CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)
起始量/kPa p2p0
转化量/kPa 24.0 48.0
平衡量/kPa p－24.0 2p－48.0
该温度下平衡常数K p ＝p (CH 3OH )p (CO )·p 2(H 2)＝24.0(p )×(2p )
2×10－2，解得p ＝29.0，那么平衡时，混合气体中CH 3OH 的物质的量分数为
p (CH 3OH )p (总压)×100%＝24.0 kPa 3×29.0 kPa －48.0 kPa
×100%≈61.5%。

(4)①由二甲醚合成反响的能量变化图可知，反响Ⅰ的活化能低于反响Ⅱ的活化能，而在其他条件一样时，反响的活化能越低，反响速率越大，故反响Ⅰ的速率较大。

②使用催化剂能降低反响的活化能，从而加快反响速率，但不能改变化学反响的反响热，故参加催化剂，E 2－E 1的值不变。

(5)将热化学方程式CO(g)＋2H 2(g) CH 3OH(g) ΔH 1＝－90.1 kJ·mol －1编号为Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅲ×2＋Ⅰ可得：2CO(g)＋4H 2(g)
CH 3OCH 3(g)＋H 2O(g)，那么有ΔH ＝2×(－90.1 kJ·mol －1)＋
(－23.9 kJ·mol －1)＝－204.1 kJ·mol －1。

该反响的正反响为气体总分子数减小的放热反响，增大压强，平衡正向移动，H 2和CO 的转化率升高，二甲醚的产率增加。

【答案】 (1)乙硼烷的摩尔质量较小且燃烧放出大量的热
(2)6CH 4=====催化剂C 6H 6＋9H 2 81.25%
(3)61.5%
(4)①Ⅰ 反响Ⅰ的活化能低，在一样条件下反响速率较大 ②不变
(5)2CO(g)＋4H 2(g) CH 3OCH 3(g)＋H 2O(g) ΔH ＝－204.1 kJ·mol －1 该反响的正反响为气体总分子数减小的反响，压强升高使平衡右移，CO 和H 2的转化率升高，CH 3OCH 3的产率增加；压强升高使CO 和H 2的浓度增加，反响速率增大
2．煤的气化可生产水煤气，液化可生产CH 3OH 。

制备甲醇的有关化学反响以及
化学平衡常数如下表所示：
化学反响 平衡常数 反响热
(850 ℃) (25 ℃、101 kPa)
Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) K1＝160
ΔH1＝－90.8
kJ·mol－1
Ⅱ.H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2
ΔH2＝－41.2
kJ·mol－1
Ⅲ.3H2(g)＋CO2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)
K3＝160 ΔH3
请答复以下问题：【导学号：97184290】
(1)ΔH3＝________，K2＝________。

(2)850 ℃时，在密闭容器中进展反响Ⅲ，开场时只参加CO2、H2，反响10 min后测得各组分的浓度如下：
物质H2CO2CH3OH H2O 浓度/(mol·L－1)
①该时间段内的平均反响速率v(H2)＝________。

②比拟此时正、逆反响速率的大小：v
正________v
逆
(填“＞〞“＜〞或
“＝〞)。

③反响到达平衡后，保持其他条件不变，假设只把容器的容积缩小一半，平衡________(填“逆向〞“正向〞或“不〞)移动，平衡常数K3________(填“增大〞“减小〞或“不变〞)。

(3)将CO与H2等物质的量投料进展反响Ⅰ，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图。

以下说法正确的选项是________(填字母序号)。

A．平均摩尔质量：M(a)＞M(c)、M(b)＞M(d)
B．正反响速率：v(a)＞v(c)、v(b)＞v(d)
C．平衡常数：K(a)＞K(c)、K(b)＝K(d)
D．温度：T1＞T2＞T3
(4)850 ℃时，在容积为2 L的密闭容器中进展反响Ⅱ，同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和n mol H2，假设要使上述反响开场时向正反响方向进展，那么n应满足的条件是________。

【解析】(1)根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ可得反响Ⅲ：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，那么有ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(－90.8 kJ·mol－1)＋(－41.2 kJ·mol－1)＝－132.0 kJ·mol－1。

由于反响Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，那么有K3
＝K1·K2，从而可得K2＝K3
K1
＝1。

(2)①反响Ⅲ为3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，开场时，只参加CO2、H2,10 min时c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1，那么有v(CH3OH)＝
0.04 mol·L－1·min－1，v(H2)＝3v(CH3OH)＝0.12 mol·L－1·min－1。

②10 min时反响的浓度商Q c＝c(CH3OH)·c(H2O)
c3(H2)·c(CO2)
＝＝100＜K3＝160，此时
反响正向移动，那么有v正＞v逆。

③反响3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)的正反响为气体总分子数减小的放热反响，将容器的容积缩小一半，压强增大，平衡正向移动；由于温度不变，那么平衡常数K3不变。

(3)反响Ⅰ的正反响为气体总分子数减小的放热反响，压强一定时，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，由题图可知，温度：T1＜T2＜T3，D错误；温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，那么有平衡常数：K(a)＞K(c)、K(b)＝K(d)，C正确；温度升高，反响速率加快，那么有v(a)＜v(c)，B错误；平衡正向移动时，气体总物质的量减小，由于气体的总质量不变，那么混合气体的平均摩尔质量增大，那么有平均摩尔质量：M(a)＞M(c)、M(b)＞M(d)，A正确。

(4)反响Ⅱ在2 L的密闭容器中进展，充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0
mol CO2和n mol H2，此时c(H2O)＝
1．5 mol·L－1、c(CO)＝c(CO2)＝0.5 mol·L－1、c(H2n mol·L－1，此时浓度
商为Q c＝c(H2O)·c(CO)
c(H2)·c(CO2)＝＝3
n
；假设要使反响开场时向正反响方向进展，
应满足条件：K2＞Q c，即3
n
＜1，从而可得n＞3。

【答案】(1)－132.0 kJ·mol－1 1
(2)①0.12 mol·L－1·min－1
②＞
③正向不变
(3)AC(4)n＞3。