2018高考化学专题攻关之专题01+化学反应速率与化学平衡原理综合应用含解析

专题01化学反应速率与化学平衡原理综合应用1．【2017新课标2卷】丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。

回答下列问题：（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已知：②C4H10(g)+O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=−119 kJ·mol−1③H2(g)+ O2(g)= H2O(g) ΔH3=−242kJ·mol−1反应①的ΔH1为________kJ·mol−1。

图（a）是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，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（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应器（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，其降低的原因是___________。

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

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

【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，逆反应速率增大（3）升高温度有利于反应向吸热方向进行温度升高反应速率加快丁烯高温裂解生成短链烃类（2）因为通入丁烷和氢气，发生①，氢气是生成物，随着n(H2)/n(C4H10)增大，相当于增大氢气的量，反应向逆反应方向进行，逆反应速率增加。

（3）根据图(c)，590℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。

而温度超过590℃时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应①的丁烷也就相应减少。

【名师点睛】本题考查了化学反应原理的综合运用，此类题目往往涉及热化学反应方程式的计算、化学反应速率的计算、化学平衡的计算、化学反应条件的控制等等，综合性较强，本题难点是化学反应条件的控制，这部分知识往往以图像的形式给出，运用影响化学反应速率和化学平衡移动的因素进行考虑，需要平时复习时，多注意分析，强化训练，就可以解决，本题难度较大。

2．【2017新课标3卷】砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。

回答下列问题：（1）画出砷的原子结构示意图____________。

（2）工业上常将含砷废渣（主要成分为As2S3）制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。

写出发生反应的化学方程式________。

该反应需要在加压下进行，原因是________________________。

（3）已知：As(s)+H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) ΔH1H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH22As(s)+O2(g) =As2O5(s) ΔH3则反应As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH =_________。

（4）298 K时，将20 mL 3x mol·L−1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L−1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：(aq)+I2(aq)+2OH−(aq)(aq)+2I−(aq)+ H2O(l)。

溶液中c()与反应时间（t）的关系如图所示。

①下列可判断反应达到平衡的是__________（填标号）。

a．溶液的pH不再变化b．v(I−)=2v()c．c()/c()不再变化d．c(I−)=y mol·L−1②t m时，v正_____ v逆（填“大于”“小于”或“等于”）。

③t m时v逆_____ t n时v逆（填“大于”“小于”或“等于”），理由是_____________。

④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K为___________。

【答案】（1）（2）2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S增加反应物O2的浓度，提高As2S3的转化速率（3）2△H1-3△H2-△H3（4）①ac ②大于③小于t m时生成物浓度较低④【解析】（1）砷是33号元素，原子核外K、L、M电子层均已经排满，故其原子结构示意图为。

（2）根据提给信息可以得到As2S3+O2→H3AsO4+S，As2S3总共升高10价，根据得失电子守恒配平得2As2S3+5O2→4H3AsO4+6S，再考虑质量守恒，反应前少12个H和6个O，所以反应原理为2As2S3+5O2+6H2O=4H3AsO4+6S。

该反应加压时，能增加反应物O2的浓度，能够有效提高As2S3的转化开始进行，t m时反应继续正向进行，v正>v逆。

③t m时比t n时AsO43-浓度小，所以逆反应速率：t m<t n。

④反应前，三种溶液混合后，Na3AsO3浓度为3x mol/L×20/(20+20+20)= x mol/L，同理I2浓度为x mol/L，反应达到平衡时，生成c（AsO43-）为y mol/L，则反应生成I-浓度c(I-)=2y mol/L，消耗AsO33-、I2浓度均为y mol/L，平衡时c(AsO33-)为(x-y) mol/L，c（I2）为（x-y）mol/L，溶液中c(OH-)=1 mol/L，K=（mol·L －1）－1。

【名师点睛】考查盖斯定律的应用、化学平衡的计算及平衡状态的判断等，其中盖斯定律的基本使用方法：①写出目标方程式；②确定“过渡物质”(要消去的物质)；③用消元法逐一消去“过渡物质”。

另外反应到达平衡状态时，正逆反应速率相等，平衡时各物质的浓度、百分含量不变，以及由此衍生的一些量也不发生变化。

反应前后不改变的量不能作为判断化学平衡状态的依据，如本反应中随反应的进行AsO43−和I−的物质的量在变化，但二者浓度比始终是1:2，不能作用为判断平衡状态的依据。

1、控制变量法探究影响化学反应速率的因素：影响化学反应速率的因素有多种，在探究相关规律时，需要控制其他条件不变，只改变某一个条件，探究这一条件对反应速率的影响。

变量探究实验因为能够考查学生对于图表的观察、分析以及处理实验数据归纳得出合理结论的能力，因而在这几年高考试题中有所考查。

解答此类题时，要认真审题，清楚实验目的，弄清要探究的外界条件有哪些。

然后分析题给图表，确定一个变化的量，弄清在其他几个量不变的情况下，这个变化量对实验结果的影响，进而总结出规律。

然后再确定另一个变量，重新进行相关分析。

但在分析相关数据时，要注意题给数据的有效性。

2、“惰性气体”对化学平衡的影响：①恒温、恒容条件：原平衡体系体系总压强增大→体系中各组分的浓度不变→平衡不移动。

②恒温、恒压条件：原平衡体系容器容积增大，各反应气体的分压减小→体系中各组分的浓度同倍数减小（等效于减压），平衡向气体体积增大的方向移动。

3、勒夏特列原理（平衡移动原理）：（1）不要把v正增大与化学平衡向正反应方向移动等同，只有v正＞v逆时，才使化学平衡向正反应方向移动。

（2）不要把化学平衡向正反应方向移动与反应物转化率的提高等同，当反应物总量不变时，化学平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动时，会使另一种反应物的转化率提高，而本身的转化率降低。

（3）对原理中“减弱这种改变”的正确理解是升高温度时，化学平衡向吸热反应的方向移动；增加反应物，化学平衡向反应物减少的方向移动；增大压强时，化学平衡向气体体积缩小的方向移动。

（4）结果只是减弱了外界条件的变化，而不能完全抵消外界条件的变化。

达到新化学平衡时，此物理量更靠近改变的方向。

如增大反应物A的浓度，化学平衡右移，但达到新化学平衡时，A的浓度比原化学平衡时大；同理，若改变的条件是温度或压强等，其变化也相似。

（5）平衡移动原理不仅能用于判断化学平衡的移动方向，也能用于判断溶解平衡等其他平衡移动的方向，可以说，平衡移动原理对所有的动态平衡都适用，如电离平衡、水解平衡等。

（6）平衡移动原理能用来判断平衡移动的方向，但不能用来判断建立新平衡所需要的时间。

4、化学反应速率和化学平衡图像类试题是高考的热点题型，该类试题经常涉及到的图像类型有物质的量(浓度)、速率—时间图像、含量—时间—温度(压强)图像、恒温、恒压曲线等，图像中蕴含着丰富的信息量，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图像充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。

2018年预计结合某个特定的工业生产过程，综合考查化学反应速率和化学平衡；从图像中获取有效信息，解答与化学反应速率和化学平衡有关的问题，如反应速率、反应转化率、产率，提高转化率的措施等；从图表或图像中获取信息，计算转化率、平衡常数等。

具体考点有：（1）化学反应速率、化学平衡的相关计算；（2）以图像、表格的形式考查影响化学反应速率的因素和化学平衡理论；（3）外界条件对化学平衡的影响，以及对知识整合能力、分析和解决问题的能力；（4）考查化学平衡常数，化学常数与温度、反应热的关系；利用物质的平衡浓度与温度判断化学平衡常数的大小，及用浓度商的关系判断是否达到平衡状态。

（5）用化学反应速率、化学平衡理论在化工生产中的应用，同时考虑生产成本和经济效益等。

总结如下：1．2017年11月联合国气候大会在德国波恩开幕，CO2的回收利用再一次提上了日程。

I利用CO2制取丙烯(C3H6)(1)用CO2催化加氢可制取丙烯的原理为:3CO2(g)+9H2(g) C3H6(g)+6H2O(g) △H。

已知热化学方程式如下①2C2H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) △H1;②2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ΔH2;③H2O(g)==H2O(l) △H3;则制取丙烯反应的△H= ______(用△H1、△H2、△H3表示)。

(2)以稀磷酸为电解质溶液，以石墨为电极，利用太阳能电池将CO2转化为丙烯的工作原理如下图所示。

①电解池中的交换膜为_______ :(填“阴”或“阳")离子交换膜，通过交换的离子是_______(填离子符号)。

②阴极的电极反应为_____________________________。