高考化学二轮复习化学反应原理综合应用课件

物质 浓度/(mol·L－1)
H2 CO2 CH3OH H2O
0.2 0.2
0.4
0.4
①该时间段内的平均反应速率 v(H2)＝________。 ②比较此时正、逆反应速率的大小：v 正________v 逆(填“＞”“＜”或 “＝”)。
③反应达到平衡后，保持其他条件不变，若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 等物质的量投料进行反应Ⅰ，测得 CO 在不同温度下的平衡转 化率与压强的关系如图所示。
下列说法正确的是________(填字母序号)。 A．平均摩尔质量：M(a)＞M(c)、M(b)＞M(d) B．正反应速率：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 的密闭容器中进行反应Ⅱ，同时充入 1.0 mol CO、 3.0 mol H2O、1.0 mol CO2 和 n mol H2，若要使上述反应开始时向正反应方向 进行，则 n 应满足的条件是________。
(3)起始时充入 2 mol H2 和 1 mol CO，设开始时 H2 的压强为 2p kPa，CO 的压 强为 p kPa，则有
CO(g)＋ 2H2(g)
起始量/kPa p
2p
CH3OH(g) 0
转化量/kPa 24.0
48.0
24.0
平衡量/kPa p－24.0 2p－48.0 24.0
该温度下平衡常数 Kp＝ppCCOH·3pO2HH2＝p－24.0×24.02p－48.02＝4.80×10－2，
解得 p＝29.0，则平衡时，混合气体中 CH3OH 的物质的量分数为ppC总H3压OH
×100%＝3×29.024k.P0ak－P4a8.0 kPa×100%≈61.5%。
(4)①由二甲醚合成反应的能量变化图可知，反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ的活 化能，而在其他条件相同时，反应的活化能越低，反应速率越大，故反应Ⅰ 的速率较大。 ②使用催化剂能降低反应的活化能，从而加快反应速率，但不能改变化学反 应的反应热，故加入催化剂，E2－E1 的值不变。 (5)将热化学方程式 CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1 编号 为Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅲ×2＋Ⅰ可得：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g) ＋H2O(g)，则有 ΔH＝2×(－90.1 kJ·mol－1)＋(－23.9 kJ·mol－1)＝ －204.1 kJ·mol－1。该反应的正反应为气体总分子数减小的放热反应，增大压 强，平衡正向移动，H2 和 CO 的转化率升高，二甲醚的产率增加。
①新情景、新信息：丁烯的制备原理。 ②信息解读与理解：已知热化学方程式，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。
(3)该反应的正反应为吸热反应，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，反应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，参与裂解反应的丁烯增 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)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，反应过程中碳原子的利用率为 100%，写出该反应的化学方程式： ________________________________________________________________， 该反应的原子利用率为________。 (3)甲醇合成反应：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1，一 定温度时，该反应的平衡常数 Kp＝4.80×10－2，向容器中充入 2 mol H2 和 1 mol CO，反应达到平衡状态时，甲醇的分压 p(CH3OH)＝24.0 kPa，则平衡时，混 合气体中 CH3OH 的物质的量分数约为________(Kp 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)。
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(4)二甲醚合成反应： Ⅰ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)
Ⅱ.2CH3OH(g) C2H4(g)＋2H2O(g)
ΔH2＝－23.9 kJ·mol－1 ΔH3＝－29.1 kJ·mol－1
①反应速率较大的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，原因是 _______________________________________________________________。 ②若在容器中加入催化剂，则 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 _______________________________________________________________。 根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响： _______________________________________________________________。
【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，该反应的正反应为吸热反 应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大 的反应，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，逆反应速率增大，所以 丁烯产率降低。
【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)完全反应时放出 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，反应过程中碳原子的利 用率为 100%，结合 原子守 恒 推知， 反 应中还 产 生 H2， 化 学方程 式为 6CH4催==化==剂= C6H6＋9H2，该反应的原子利用率为6×7816×100%＝81.25%。
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④，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 ________________________________________________________________。
【答案】 (1)乙硼烷的摩尔质量较小且燃烧放出大量的热 催化剂
(2)6CH4 ===== C6H6＋9H2 81.25% (3)61.5% (4)①Ⅰ 反应Ⅰ的活化能低，在相同条件下反应速率较大 ②不变 (5)2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH＝－204.1 kJ·mol－1 该反 应的正反应为气体总分子数减小的反应，压强升高使平衡右移，CO 和 H2 的 转化率升高，CH3OCH3 的产率增加；压强升高使 CO 和 H2 的浓度增加，反 应速率增大
高考非选择题五大题型突破 题型 1 化学反应原理综合应用
(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，综合考查化学原理的知识，涉及化学反应中的能量变化、化学反应速率 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；充分考查学生的接 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。
2．煤的气化可生产水煤气，液化可生产 CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应 以及化学平衡常数如下表所示：
化学反应
平衡常数 (850 ℃)
反应热 (25 ℃、101 kPa)
Ⅰ.CO(g)＋2H2(g) Ⅱ.H2(g)＋CO2(g) Ⅲ.3H2(g)＋CO2(g) H2O(g)
CH3OH(g) H2O(g)＋CO(g)
CH3OH(g)＋
K1＝160 K2
ΔH1＝－90.8 kJ·mol－1 ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1
K3＝160
ΔH3
请回答下列问题：
(1)ΔH3＝________，K2＝________。 (2)850 ℃时，在密闭容器中进行反应Ⅲ，开始时只加入 CO2、H2，反应 10 min 后测得各组分的浓度如下：
■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。 请回答下列问题： (1) 乙 硼 烷 与 氧 气 反 应 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________________________ _______________________________________________________________。
■典例剖析示范· (2017·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。 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)＋12O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g) ΔH2＝－119 kJ·mol－1
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、向整洁规范要分”。
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查不变，注意联系生产实际中的各 类反应原理，融会贯通，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，答题时注意规范细致。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。
③H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)
ΔH3＝－242 kJ·mol－1 反 应 ① 的 ΔH1为 ②________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 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)。