专题03化学反应原理运用综合题（解析版）-高考化学备考复习重点资料归纳汇总.docx

专题03 化学反应原理运用综合题浙江省选考第19题为化学反应原理综合题，主要考查热化学、电化学、化学反应速率和化学平衡、电解质溶液等主干理论知识，主要命题点有盖斯定律的应用，反应速率和化学平衡的分析，化学平衡常数的表达式书写与计算，反应条件的分析选择、生产生活中的实际应用等，试题常以填空、读图、作图、计算等形式呈现试题一般以与生产、生活紧密联系的物质为背景材料命制组合题，各小题之间又有一定的独立性主要考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养在近几年的相关考题中，对单一因素影响的考查已经越来越少了，主要以“多因素影响”出现，考查考生的综合分析判断能力以实际情景(场景)为背景，更能体现核心素养的要求而在实际生产过程中，影响因素是多元化、多方位和多层次的例1】(2023·浙江省1月选考)“碳达峰•碳中和”是我国社会发展重大战略之一，CH4还原CO2是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 请回答：(1)有利于提高CO2平衡转化率的条件是___________。

A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压(2)反应CH4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)的∆H=_________kJ•mol-1，K=_________ (用K1、K2表示)3)恒压、750℃时，CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现CO2高效转化①下列说法正确的是__________A．Fe3O4可循环利用，CaO不可循环利用 B．过程ii，CaO吸收CO2可促进Fe3O4氧化CO的平衡正移C．过程ii产生的H2O最终未被CaO吸收，在过程iii被排出D．相比于反应I，该流程的总反应还原1mol CO2需吸收的能量更多②过程ii平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程iii，结合平衡移动原理，解释CO物质的量上升的原因______________________________4)CH4还原能力(R)可衡量CO2转化效率，R=∆n(CO2)/∆n(CH4)(同一时段内CO2与CH4的物质的量变化之比) ①常压下CH4和CO2按物质的量之比1：3投料，某一时段内CH4和CO2的转化率随温度变化如图1，请在图2中画出400~1000℃之间R的变化趋势，并标明1000℃时间R值。

②催化剂X可提高R值，另一时段内CH4转化率、R值随温度变化如下表：温度/℃480500520550CH4转化率/%7.911.520.234.8R2.62.42.11.8下列说法不正确的是___________A.R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应II的速率 B.温度越低，含氢产物中H2O占比越高 C.温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率降低，R值减小 D.改变催化剂提高CH4转化率，R值不一定增大【答案】(1)C (2)+329 K1•K22 (3)①BC ②通入He，CaCO3分解平衡正移，导致c(CO2)/c(CO)增大，促进Fe还原CO2平衡正移(4) ①       ②C【解析】(1)反应Ⅰ为气体体积增大的吸热反应，反应Ⅱ为气体体积不变的吸热反应，△H>0，升高温度，平衡右移，CH4平衡转化率增大；降低压强，平衡右移，CH4平衡转化率增大，故有利于提高CO2平衡转化率的条件是高温低压；故选C；(2)已知：I：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1= +247 kJ•mol-1 ，K1 II：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2= +41 kJ•mol-1 ， K2 根据盖斯定律，由Ⅰ+Ⅱ2得反应H4(g)+3CO2(g)4CO(g)+2H2O(g)；故△H=△H1+2△H2=+329 kJ•mol-1，K= K1•K22；(3)①A项，根据流程可知，Fe3O4转化为Fe，Fe又转化为Fe3O4，Fe3O4可循环利用；CaCO3受热分解生成CaO和CO2, CaO又与CO2反应生成CaCO3，CaO也可循环利用，A错误；B项，过程ⅱ，CaO吸收CO2使CO2浓度降低，促进Fe3O4氧化CO的平衡正移，B正确；C项，过程ⅱCaO吸收CO2而产生的H2O最终未被CaO吸收，在过程ⅲ被排出，C正确；D项，焓变只与起始物质的量有关，与过程无关，故相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原1 mol CO2需吸收的能量一样多，D错误；故选BC；②通入He，CaCO3分解平衡正移，导致增大，促进Fe还原CO2平衡正移，故过程ⅱ平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升；(4)①根据图1可知1000℃时，CH4转化率为100%，即∆n(CH4)=1mol, CO2转化率为60%,即∆n(CO2) =3mol60%=1.8mol，故R=∆n(CO2)/∆n(CH4)==1.8，故400~1000℃间R的变化趋势如图：；②A项，R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应Ⅱ的速率，使单位时间内反应Ⅱ中CO2的转化率增大，∆n(CO2)增大的倍数比∆n(CH4)大，则R提高，A正确；B项，根据表中数据可知，温度越低，CH4转化率越小，而R越大，∆n(CO2)增大的倍数比∆n(CH4)大，含氢产物中H2O占比越高，B正确；C项，温度升高，CH4转化率增加，CO2转化率也增大，且两个反应中的CO2转化率均增大，增大倍数多，故R值增大，C不正确；D项，改变催化剂使反应有选择性按反应Ⅰ而提高CH4转化率，若CO2转化率减小，则R值不一定增大，D正确；故选C。

例2】(2022·浙江省6月选考)主要成分为H2S的工业废气的回收利用有重要意义1)回收单质硫将三分之一的H2S燃烧，产生的SO2与其余H2S混合后反应：在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)=2.0×10-5mol·L－1、c(SO2)= 5.0×10-5mol·L－1、c(H2O)=4.0×10-3mol·L－1，计算该温度下的平衡常数_______2)热解H2S制H2根据文献，将H2S和CH4的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：Ⅰ   2H2S(g)2H2(g)+ S2(g) ΔH1＝170kJ·mol−1 Ⅱ   CH4(g)+ S2(g)CS2(g)+2H2(g) ΔH2＝64kJ·mol−1总反应：Ⅲ    2H2S(g)+CH4(g)CS2(g)+4H2(g)投料按体积之比V(H2S)：V(CH4)=2：1，并用N2稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得H2和CS2体积分数如下表：温度/℃9501000105011001150H2/V(%)0.51.53.65.58.5CS2/V(%)0.00.00.10.41.8请回答：①反应Ⅲ能自发进行的条件是_______。

②下列说法正确的是_______A．其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果几乎无影响B．其他条件不变时，温度越高，H2S的转化率越高C．由实验数据推出H2S中的S-H键强于CH4中的键D．恒温恒压下，增加N2的体积分数，H2的浓度升高③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图_______④在1000℃，常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比[V(H2S)：V(CH4)]，H2S的转化率不变，原因是_______⑤在950℃~1150℃范围内(其他条件不变)，S2(g)的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因_______答案】(1)8×108 L·mol－1(2) 高温     AB          1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同     先升后降；在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小【解析】(1)根据方程式可知该温度下平衡常数K＝=；(2)①根据盖斯定律可知Ⅰ+Ⅱ即得到反应Ⅲ的ΔH＝234kJ/mol，这说明反应Ⅲ是吸热的体积增大(即ΔS＞0)的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可自发进行可知反应Ⅲ自发进行的条件是高温下自发进行；②A项，Ar是稀有气体，与体系中物质不反应，所以其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果几乎无影响，A正确；B项，正反应吸热，升高温度平衡正向进行，温度越高，H2S的转化率越高，B正确；C项，根据表中数据无法得出H2S中S-H键和CH4中C-H键的相对强弱，事实上C-H键的键能大于S-H键键能，C错误；D项，恒温恒压下，增加N2的体积分数，相当于减压，平衡正向进行，H2的物质的量增加，容器容积增加，H2浓度减小，D错误；故选AB；③反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均是吸热反应，则反应过程能量示意图可表示为；④根据表中数据可知1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同，所以在1000℃常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比时H2S的转化率不变；⑤由于在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小，因此变化规律是先升后降。

1．化学反应原理题答题“五要素”2．速率与化学平衡的计算模式化学平衡计算的最基本的方法模式是“平衡三段式法”具体步骤是在化学方程式下写出有关物质起始时的物质的量、发生转化的物质的量、平衡时的物质的量(也可以是物质的量浓度或同温同压下气体的体积)，再根据题意列式求解　　　　　 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)n(起始)/mol a b 0 0n(转化)/mol mx nx px qxn(平衡)/mol a－mx b－nx px qx起始、转化、平衡是化学平衡计算的“三步曲”变式1】氨气是一种重要的化工原料请回答：(1)已知：化学键H-HN-H键能/( kJ·mol－1)945436390.8写出由氢气和氮气合成氨气的热化学方程式___________2)下列关于工业合成氨的说法不正确的是___________A．反应温度控制在400~500℃左右，主是为了提高NH3的产率B．为了防止混有杂质的原料气使催化剂“中毒”，必须对原料气净化处理C．采用高压的目的只是为了提高反应的速率D．工业上为了提高H2的转化率，可适当增大H2的浓度E．生产过程中将NH3液化分离，并及时补充N2和H2，有利于氨的合成(3)在其他条件相同时，某同学研究该氨气合成反应在不同催化剂I或II作用下，反应相同时间时，N2的转化率随反应温度的变化情况。

请在图中补充后的变化情况____________4)在25℃下，将NH3溶于水制成氨水，取a mol·L-1的氨水与0.01mol·L-1的盐酸等体积混合，反应后溶液中c(N。