化學

大一輪復習第十章熱點強化17化學反應原理歸因分析文字描述代表一種開放性思維與能力，一般從速率、平衡(轉化率)、安全、節能減排等角度作答(考查前兩個角度居多)，實際上就是效益最大化的問題。1.條件選擇類(1)實驗最佳條件的選擇或控制就是為了又“快”又“好”地生產，即主要是從反應速率與轉化率(化學平衡)兩個角度來分析。“快”就是提高反應速率，“好”就是提高轉化率，原料利用率高，而影響速率與轉化率的主要因素就是濃度、溫度、壓強與催化劑，其中溫度與壓強是試題中經常考查的因素。(2)從速率、轉化率、產率、純度等角度分析，選擇最佳條件。如針對反應速率時，思考方向為如何提高浸出速率、如何提高反應速率等；針對平衡轉化率、產率時，可運用平衡移動原理解釋(其他條件不變的情況下，改變××條件，可逆反應平衡向××方向移動，導致××發生變化)；針對綜合生產效益時，可從原料成本，原料來源是否廣泛、是否可再生，能源成本，對設備的要求，環境保護，綠色化學等方面作答。(3)選擇當前條件的優勢，其他條件的不足，往往不足的描述比較容易疏忽，如溫度過高或過低，壓強過小或過大，也要進行分析。2.原因分析類(1)依據化學反應速率和平衡移動原理，分析造成圖像曲線變化的原因。(2)催化劑對反應的影響、不同反應的選擇性問題是這類題目的難點，解題時要多加關注，不同的條件會有不同的選擇性。(3)這類題目一般都是多因素影響，需要多角度分析原因。熱點專練一、文字信息類歸因分析1.[2023·海南，16(3)]磷酸二氫鉀在工農業生產及國防工業等領域都有廣泛的應用。某研究小組用質量分數為85%的磷酸與KCl(s)反應制備KH2PO4(s)，反應方程式為H3PO4(aq)+KCl(s)

KH2PO4(s)+HCl(g)。該小組為提高轉化率采用的措施中有：使用濃磷酸作反應物、向系統中不斷通入水蒸氣等。它們能提高轉化率的原因是：不使用稀磷酸_________

；通入水蒸氣

。

酸作反應物可以提高磷酸的濃度，促使反應正向進行使用濃磷使得氣體中氯化氫的分壓減小，促使反應正向進行2.[2021·遼寧，17(4)]苯催化加氫制備環己烷是化工生產中的重要工藝，一定條件下，發生如下反應：Ⅰ.主反應：(g)+3H2(g)

(g)

ΔH1<0Ⅱ.副反應：(g)

(g)

ΔH2>0氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時，才能發生反應，機理如圖。當H2中混有微量H2S或CO等雜質時，會導致反應Ⅰ的產率降低，推測其可能原因為

。

金屬催化劑會與H2S或CO反應從而失去催化活性二、曲線上特殊點的歸因分析3.用(NH4)2CO3捕碳的反應：(NH4)2CO3(aq)+H2O(l)+CO2(g)

2NH4HCO3(aq)。為研究溫度對(NH4)2CO3捕獲CO2效率的影響，將一定量的(NH4)2CO3溶液置于密閉容器中，并充入一定量的CO2氣體，保持其他初始實驗條件不變，分別在不同溫度下，經過相同時間測得CO2氣體濃度，得到趨勢圖如圖。(1)c點的逆反應速率和d點的正反應速率的大小關系為v逆(c)

(填“>”“=”或“<”)v正(d)。

<溫度越高，反應速率越快，d點溫度高，則c點的逆反應速率和d點的正反應速率的大小關系為v逆(c)<v正(d)。(2)b、c、d三點的平衡常數Kb、Kc、Kd從大到小的順序為

。

Kb>Kc>Kd根據圖像，溫度為T3時反應達平衡，此后溫度升高，c(CO2)增大，平衡逆向移動，說明正反應是放熱反應。升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數減小，故Kb>Kc>Kd。(3)T3~T4溫度區間，容器內CO2氣體濃度呈現增大的變化趨勢，其原因是_____________________________________________________________________________________________________

。

T3~T4溫度區間，化學反應已達到平衡，由于正反應是放熱反應，溫度升高平衡向逆反應方向移動，不利于CO2的捕獲4.[2020·天津，16(4)]用H2還原CO2可以在一定條件下合成CH3OH(不考慮副反應)：CO2(g)+3H2(g)

CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0。恒壓下，CO2和H2的起始物質的量之比為1∶3時，該反應在無分子篩膜時甲醇的平衡產率和有分子篩膜時甲醇的產率隨溫度的變化如圖所示，其中分子篩膜能選擇性分離出H2O。①甲醇平衡產率隨溫度升高而降低的原因為______________________________________

。

該反應為放熱反應，溫度升高，平衡逆向移動(或平衡常數減小)②P點甲醇產率高于T點的原因為________________________________________________________________________。

分子篩膜從反應體系中不斷分離出H2O，有利于反應正向進行，甲醇產率升高③根據如圖，在此條件下采用該分子篩膜時的最佳反應溫度為

℃。

210(1)對于化學反應mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)，M點前，表示從反應物開始，v正>v逆；M點為剛達到平衡點(如圖)；M點后為平衡受溫度的影響情況，即升溫，A的百分含量增加或C的百分含量減少，平衡左移，故ΔH<0。(2)對于化學反應mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)，L線上所有的點都是平衡點(如圖)。L線的左上方(如E點)，A的百分含量大于此壓強時平衡體系的A的百分含量，所以，E點：v正>v逆；則L線的右下方(如F點)：v正

<v逆。三、曲線變化趨勢的歸因分析5.乙烯氣相水合反應的熱化學方程式為C2H4(g)+H2O(g)

C2H5OH(g)

ΔH=-45.5kJ·mol-1，如圖是乙烯氣相水合法制乙醇中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。圖中壓強(p1、p2、p3、p4)的大小順序為

，理由是__________________________

。

p4>p3>p2>p1該反應正向是氣體分子數減小的反應，相同溫度下，壓強升高乙烯平衡轉化率升高6.[2024·山東，20(2)]水煤氣是H2的主要來源，研究CaO對C-H2O體系制H2的影響，涉及主要反應如下：C(s)+H2O(g)

CO(g)+H2(g)(Ⅰ)

ΔH1>0CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)(Ⅱ)

ΔH2<0CaO(s)+CO2(g)

CaCO3(s)(Ⅲ)

ΔH3<0壓力p下，C-H2O-CaO體系達平衡后，圖示溫度范圍內C(s)已完全反應，CaCO3(s)在T1溫度時完全分解。氣相中CO、CO2和H2摩爾分數隨溫度的變化關系如圖所示，則a線對應物種為

(填化學式)。當溫度高于T1時，隨溫度升高c線對應物種摩爾分數逐漸降低的原因是_________________________________

。H2當溫度高于T1，CaCO3(s)已完全分解，只發生反應Ⅱ，溫度升高，反應Ⅱ逆向移動，所以CO2的摩爾分數減小圖示溫度范圍內C(s)已完全反應，則反應Ⅰ已經進行完全，反應Ⅱ和Ⅲ均為放熱反應，從開始到T1，溫度不斷升高，反應Ⅱ和Ⅲ逆向移動，依據反應Ⅱ，H2摩爾分數減小，CO摩爾分數增大，所以a線代表H2的摩爾分數的變化，b線代表CO的摩爾分數的變化。T1時，CaCO3(s)已完全分解，當溫度高于T1，相當于只發生反應Ⅱ，CO2的摩爾分數減小，則c線代表CO2的摩爾分數隨溫度的變化。

(2)若不使用CO，溫度超過775K，發現NO的分解率降低，其可能的原因為

。

870K(860~880K范圍內都可以)該反應放熱，升高溫度，反應向逆反應方向進行(3)用平衡移動原理解釋為什么加入CO后NO轉化為N2的轉化率增大：_________________________________________________________________________________________________。

加入的CO會與NO的分解產物O2發生反應，促進NO分解平衡向生成N2的方向移動，導致NO的轉化率增大8.如圖是在一定時間內，使用不同催化劑Mn和Cr在不同溫度下對應的脫氮率，由圖可知工業使用的最佳催化劑為

，相應溫度為

；使用Mn作催化劑時，脫氮率在b~a段呈現如圖變化的可能原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________

。

Mn200℃b~a段，開始溫度較低，催化劑活性較低，脫氮反應速率較慢，反應還沒達到化學平衡，隨著溫度升高反應速率變大，一定時間參與反應的氮氧化物變多，導致脫氮率逐漸增大

pH升高，反應(i)平衡正移，導致反應(ii)平衡逆移，平衡分配比下降

維持壓強、投料比和反應時間不變，將CO2和H2按一定流速通過反應器，CO2的轉化率α(CO2)和甲醇的選擇性x(CH3OH)隨溫度變化的關系如圖所示。已知催化劑活性隨溫度影響變化不大，結合反應ⅰ和反應ⅱ，分析下列問題：(1)235℃后甲醇的選擇性隨溫度升高而下降的原因是_______________________________________________________________________________

；CO2的轉化率隨溫度升高也下降的可能原因是___________