高考熱點專練(四)化學反應原理

執占工|反應熱和蓋斯定律的有關計算

1.活潑自由基與氧氣的反應一直是關注的熱點。HNO自由基與02反應過

程的能量變化如圖所示：

100

過渡態I

TOHNOIQJM?過渡態IV

-18.92

-mo中商物X；

-12.16?

a

/-1OO

s-2OO

w-3OO過繇E''產物Pl(H-O-O-N=O)

-20059x,_____-202.00

fe

輕中間產物Y中間產物z

-201.34-205.11

產物P2而餡)

-320.40

下列說法正確的是()

A.該反應為吸熱反應

B.產物的穩定性：P1>P2

C.該歷程中最大正反應的活化能E正=186.19kJmoF1

D.相同條件下，由中間產物Z轉化為產物的速率：磯P1)V磯P2)

C[A.由圖示可知，反應物所具有的能量之和比生成物所具有的能量之和

高，即該反應為放熱反應，故A錯；B.產物P2所具有的能量比產物P1所具有

的能量低118.4kJ,所以產物P2比產物Pl要穩定，故B錯；C.由圖示可知中

間產物Z到過渡態IV所需的活化能最大，貝"E正=186.19kJ-mori,故C正確；

D.由圖示可知，由Z到產物P1所需的活化能低于由Z到產物P2所需的活化能,

則由中間產物Z轉化為產物的速率：v(Pl)>v(P2),故D錯。]

2.工業上常用CO2和H2為原料合成甲醇(CH3OH),過程中發生如下兩個

反應：

1

反應I：CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)A/7i=-51kJ-mol-

1

反應n：CO2(g)+H2(g)^CO(g)+H2O(g)A772=+41.17kJmoF

(1)已知：幾種化學鍵的鍵能如表所示：

H—OH—O

化學鍵C—HC—OH—HC=O

(H2O中)(CH30H中)

鍵能

406351462.5465436a

/(kJ,mori)

貝！Ja=________

(2)若反應n逆反應活化能反(逆)為124kJ-mol1,則該反應的正反應活化能

Ea(正)為kJ-moF'o

［解析］⑴根據AH=反應物總鍵能一生成物總鍵能知，對于反應I,A//i

=(2。+436X3)kJ-mol-1-(406X3+351+465+462.5X2)k.Jmor^-51

kJ-mol_1,解得a=800。⑵根據八”=正反應的活化能一逆反應的活化能，知

以(正)-124kJ-moF^+41.17kJ-moF1,則后(正)=165.17kJmoF1,,

［答案］(1)800(2)165.17

3.利用FeO吸收CO2獲得H2的方案如下：

i.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)AH=-76.0kJmoF1

ii.C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)AH2=+113.4kJ-moF,

(l)3FeO(s)+H2O(g)=Fe3O4(s)+H2(g)AH3=。

⑵在反應i中，若放出38.0kJ熱量，則被氧化的FeO的物質的量為.

［解析］(1)i.6FeO(s)+CO2(g)=2Fe3O4(s)+C(s)AHi=-76.0

11

kJ-moF,ii.C(s)4-2H2O(g)==CO2(g)+2H2(g)A/72=+113.4kJ-moF,根據

蓋斯定律，將(i+ii)*；得：3FeO(s)+H2O(g)==Fe3O4⑸+H2(g)AH3=［-

76.0kJ-moF1+(+113.4kJ-moF1)］x1=+18.7kJ-moF^(2)在反應i中，每放

出38.0kJ熱量，有3moiFeO參與反應，其中2moiFeO被氧化。

［答案］(1)+18.7kJ-moF1(2)2mol

熱點②I化學平衡常數的有關計算

4.研究氮氧化物的性質對防治空氣污染有重要意義。溫度為。時，在三個

容積均為1L的恒容密閉容器中僅發生反應：2NO(g)+O2(g)=2N(h(g)

AW<0,數據如表所示。實驗測得：0正=AiEc2(NO)p(O2),。逆=女逆C2(NO2),k正、

A逆分別為正、逆反應速率常數，受溫度影響。

容器物質的起始濃度/(mol?Lr)物質的平衡濃度/(moH/i)

編號

c始(NO)C始(。2)c?(NO2)c平(O2)

I0.60.300.2

n0.5X0.3

m0.30.250.2

下列說法正確的是()

A.反應達平衡時，正、逆反應速率常數和平衡常數的關系為爪=上正XJI逆

B.若容器n中反應達到平衡時C平(NO2)/C平(NO)=L則x=0.85

C.容器ID中反應達到平衡時，c平(。2)<0.25molLi

D.當溫度升高為T2時，k正、k逆分別增大m倍和〃倍，則m>n

B［反應達平衡時0正=0迷，平衡常數反=2受父。27c、=■，A錯誤；根

據容器I中數據列三段式如下：

2NO(g)+O2(g)；u2NO2(g)

起始濃度/(mol?Lr)0.60.30

變化濃度/(mol?LF)0.20.10.2

平衡濃度/(mol-L-i)0.40.20.2

平幽空^H」3。2)(0.2mol-L_1)2

平衡常數A-4(NO)-C(O)-

+2_(0.4mol-L-1)2X0.2molL-,-±

K===

(molL')'?容器H中，達到平衡時c；(NO)f4(NO)-C+(O2)c+(O2)

-1-1-1

1.25(mol-L),c+(O2)=0.8molLo

列三段式如下：

2NO(g)+O2(g)^==2NO2(g)

起始濃度/

0.5X0.3

(mo1*L-1)

變化濃度/

2(x-0.8)x-0.82(x-0.8)

(mobL-1)

平衡濃度/

0.5—2(x—0.8)0.80.3+2(x-0.8)

(mobL-1)

則0.5-2(x-0.8)=0.3+2(x-0.8),解得x=0.85,B正確；容器S中Q=

C2(NO2)(0.2moI<L~~i)2

2--12-1仁L78(mol?L-i)-i>K=1.25

C(NO)-C(O2)(0.3mol-L)X0.25mol-L

(mol-L-1)-1,平衡向逆反應方向移動，cKO2)>0.25mol?L-i,C錯誤；該反應的

A"<0,溫度升高，平衡向逆反應方向移動，入增加幅度大，n>m,D錯誤。］

5.利用CO和H2制備CH4是一個研究熱點。向反應器中投入一定量的CO

和H2,發生如下反應:

i.CO(g)+3H2(g)^-CH4(g)+H2O(g)AHi

ii.CO(g)+H2O(g)-CO2(g)+H2(g)AH2

iii.C(s)+CO2(g)=2co(g)AH3

iv.CH4(g)^-C(s)+2H2(g)AH4

(l)iv為積炭反應，則A“4=(用AM、A“2、A”3表示)。

(2)向1L剛性密閉容器中充入0.1molCH4,在一定溫度下發生反應iv。欲

提高CHU平衡轉化率，可以采取的措施為;設體系起始

壓強為mkPa,平衡壓強為nkPa,用n表示出CHU平衡轉化率和平衡時氣

體分壓平衡常數：

a(CH4)=；4=kPao

［解析］(1)根據蓋斯定律，由一i-ii-iii可得iv,貝"A"4=-AHI-A“2

-AW3O(2)在1L剛性密閉容器中充入0.1molCH4,在一定溫度下發生反應

CH”g)=C(s)+2H2(g),因此不能通過改變壓強和溫度使平衡正向移動，則欲

提高CH4的平衡轉化率，可減小氫氣的濃度，使平衡右移。設平衡時CBU的轉

化量為xmol,運用三段式法計算：

CH4(g)=C(s)+2H2(g)

起始量/mol0.10

轉化量/molx2x

平衡量/mol0.1—x2x

0.1(〃一.)

則0丹+2*=停解得則CH4的平衡轉化率為消

2x

SkPaXE：

JI—//I4x2n

X100%=-^-X100%,壓強平衡常數Kp=

0.1-x(0,1+x)(0.1—x)

/lkPaXoI+^

0?l(〃一

41m1〃4(〃-液>

O.ln0.2/n-O.ln2機一〃

X

m

［答案］(1)-AHI-A“2-A”3

.n-m4(〃一加)2

⑵移走H2kXl。。％蕓二十

熱點囿水溶液中的圖像分析

6.(雙選)(2021?濟南模擬)常溫時，在H2c03溶液中逐滴加入NaOH溶液,

溶液中H2co3、HCO3和COT物種分布分數a(X)=

c平(X)

與pH的關系如圖所示。下列說法不正確的是

c平(H2co3)+C平(HCO3)+c平(COT)

)

A.反應H2cO3

B.pH=8的溶液中：c平(Na+)>cEHCO。

C.向NaHCXh溶液中滴入少量鹽酸至溶液顯中性：c平(Na+)=2c平(COT)

+c平(HCO。

D.向pH=6.4的溶液中滴加NaOH溶液至pH=8,主要發生離子反應：

HCO^+OH==COr+H2O

+-64_1

CD［根據圖示知，pH=6.4,c+(H)=10-mol-LBf,c平(HCO］)=c斗

(H2co3),反應H2cO30H++HCO3的K==10-6-4mol-L-1,

C+(H2CO3)

lgK=~6A,A項正確；pH=8時，溶液呈堿性，CMH+)<C￡OH-),根據電荷

++

守恒cMNa+)+c+(H)=2c+(COD+c+(HCOj)+c+(OH),知c+(Na)>2c平

(COD+c+(HCO?),故cMNa+)>c*(HCO。，B項正確；向NaHCOj溶液中滴

入少量鹽酸至溶液顯中性，CMH+)=CNOIT),根據電荷守恒cMNa+)+c千(H+)

+

=c+(Cr)+c+(HCO7)4-2c+(COD+c+(OH),可得c+(Na)=c+(CF)+c斗

(HCO?)+2c+(COD,C項錯誤；pH=6.4的溶液中含有等物質的量的HCO,和

H2c。3,pH=8的溶液中主栗含HCOj,故該反應過程中主栗發生的離子反應

為H2co3+OH==HCO5+H2O,D項錯誤。］

7.TC,三種鹽的沉淀溶解平衡曲線如圖，已知pM為陽離子濃度的負對

數，pR為陰離子濃度的負對數，下列說法正確的是()

PR

A.A點的c平(X2+)：c平(SO的)大于C點的c平(丫2+)：cXCOF)

B.TC時，XSO4的溶度積常數的數量級為IO-

C.B點對應的YCO3溶液為不飽和溶液，對應的XSO4溶液為過飽和溶液

D.TC時，若沉淀中YCO3與XCO3共存，則溶液中c氧X2+)：c平(丫2+)=

10

2+-3-2

B[A點溶液中pM=3、pR=2,貝"c+(X)：c+(SOF)=10：10=0.1,

2+-46

C點溶液中pM=4、pR=6,c+(Y)：c+(COD=10：10-=100,A錯誤；

T℃時，根據A點數據計算，XSO4的溶度積常數Kp(XSO4)=10-3x10-2

2-2-52251022

mol-L=10mol-L-,數量級為10-,B正確；^sp(YCO3)=10-mol-L-,

B點。(YCO3)=C(Y2+)?C(CO3-)=1(F6mol2.L-2>Ksp(YCO3),為過飽和溶液，同

理計算知，XSO4為不飽和溶液，C錯誤；T℃時，若沉淀中YCO3與XCO3共

存，則溶液中的c"COF)相等，取pR=5,則有c*(X2+)：c￥(Y2+)=10-3：

10-5=100,D錯誤。]

8.(雙選)(2020?山東等級考，「5)25℃時，某

混合溶液中C(CH3COOH)+c(CH3COO)=0.1

_1

molL,1gc(CH3coOH)、1gc(CH3COO~)>1g

c(H+)和1gc(OlT)隨pH變化的關系如圖所示。及為CH3COOH的電離常數，

下列說法正確的是()

A.O點時，C(CH3COOH)=C(CH3COO")

B.N點時，pH=-lgKa

C.該體系中，c(CH3co0H)=「+；(H，)mol?L1

D.pH由7到14的變化過程中，CH3co0一的水解程度始終增大

BC[結合題圖可知當pH最小時，溶液呈酸性，溶液中c(CH3COOH)最大，

對應lgc(H+)最大，隨著pH逐漸增大，當溶液中c(CH3CO(T)最大時，對應1g

c(OKF)最大。則4條曲線分別對應的lgc(x)如下：

Igc(OH-)

經上述分析可知N點時，C(CH3COOH)=C(CH3COO-),&=c(H+),即pH=

-lgKa,A項錯誤，B項正確；該體系中，0.1c(H+)=[c(CH3coOH)+

C(CHCOO),

-++3

C(CH3COO)]XC(H)=C(CH3COOH)Xc(H

C(CH3COOH)

+

c(CH3COOH)X[^a+c(H)],C項正確；pH由7到14的過程中先促進

CH3COCT的水解，后抑制CH3COCT的水解，D項錯誤。]

熱點?新型化學電源的分析

9.中科院深圳研究院研究員成功研發出一種基于二硫化鋁/碳納米復合材料

的鈉型雙離子電池，可充放電。其放電時工作原理如圖所示。下列說法錯誤的

是()

A.石墨為該電池的正極材