2020年高考化学三轮冲刺要点突破讲练 专题13 化学反应原理

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13 化学反应原理
【难点突破】
一、分析近几年全国卷可知,该题型考查的主要命题点如下:
1.利用盖斯定律计算ΔH;
2.化学反应速率的计算与比较;
3.化学平衡常数、转化率的计算;
4.化学平衡移动;
5.电极反应式的书写与计算。
二、知识导图
三、必备知识技巧
1. 计算反应热的四种方法
(1)宏观角度
ΔHH1(生成物的总能量)-H2(反应物的总能量)
(2)微观角度
ΔHE1(反应物的键能总和)-E2备长炭粉(生成物的键能总和)
(3)活化能角度
ΔHE1(正反应的活化能)-E2(逆反应的活化能)切筋
(4)根据盖斯定律
计算步骤
计算方法
2.化学反应速率常数及其应用
(1)速率常数含义
速率常数(k)是指在给定温度下,反应物浓度皆为1 mol·L-1时的反应速率。在相同的浓度条件下,可用速率常数大小来比较化学反应的反应速率。
化学反应速率与反应物浓度(或浓度的次方)成正比,而速率常数是其比例常数,在恒温条件下,速率常数不随反应物浓度的变化而改变。因此,可以应用速率方程求出该温度下任意浓度时的反应速率。
(2)速率方程
一定温度下,化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比。
对于反应:aA(g)+bB(g) gG(g)+hH(g)
vkca(A)·cb(B)(其中k为正反应的速率常数),vk·cg(G)·ch(H)(其中k为逆反应的速率常数)。如反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),再生胶生产设备
vk·c2钛合金热处理(NO2),vk·c2(NO)·c(O2)。
(3)速率常数与化学平衡常数之间的关系
一定温度下,可逆反应:aA(g)+bB(g) gG(g)+hH(g),达到平衡状态时,vk·ca(A)·cb(B),vk·cg(G)·ch(H),
因平衡时vv,则k·ca(A)·cb(B)=k·cg(G)·ch(H),K
3. 化学平衡的解题思维路径及图像题的解题技巧
(1)思维路径
(2)图像题的解题技巧
紧扣特征。弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热,体积增大、减小还是不变,有无固体、纯液体物质参与反应等。
先拐先平。在含量(转化率)—时间曲线中,先出现拐点的则先达到平衡,说明该曲线反应
速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
定一议二。当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要作辅助线。
三步分析法。一看反应速率是增大还是减小;二看v(正)、v(逆)的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
4.电极反应式的书写
(1)“三步”突破原电池电极反应式的书写:
(2)电解池电极反应式的书写模式:
【典例1】(2019年全国卷)水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程,主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题:
(1)Shibata曾做过下列实验:使纯H2缓慢地通过处于721 下的过量氧化钴CoO(s),氧化钴部分被还原为金属钴(Co),平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
在同一温度下用CO还原CoO(s),平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断,还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721 时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,采用适当的催化剂进行反应,则平衡时体系中H2的物质的量分数为_________(填标号)。
A.<0.25        B.0.25        C.0.25~0.50        D.0.50        E.>0.50
(3)我国学者结合实验与计算机模拟结果,研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程,如图所示,其中吸附在金催化剂表面上的物种用标注。
可知水煤气变换的ΔH________0(填“大于”“等于”或“小于”),该历程中最大能垒(活化能)E=_________eV,写出该步骤的化学方程式_______________________。
(4)Shoichi研究了467 、489 时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系(如下图所示),催化剂为氧化铁,实验初始时体系中的PH2OPCO相等、PCO2PH2相等。
计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率(a)=___________kPa·min1。467 PH2PCO随时间变化关系的曲线分别是______、_____。489 PH2PCO随时间变化关系的曲线分别是_______、_______。
【答案】(1)大于    (2)C   
(3)小于    2.02    COOH·+H·+H2O·=COOH·+2H·+OH·或H2O·=H·+OH· 
(4) 0.0047    b    c    a    d   
【解析】(1)H2还原氧化钴的方程式为:H2(g)+CoO(s)Co(s)+H2脱毛机胶棒O(g);CO还原氧化钴的方程式为:CO(g)+CoO(s)Co(s)+CO2(g),平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数()高于CO还原体系中CO的物质的量分数(),故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2
(2)721 时,在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合,可设其物质的量为1mol,则
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始(mol)  1      1        0      0
转化(mol)  x      x        x      x
平衡(mol)  1-x    1-x      x      x
则平衡时体系中H2的物质的量分数=,因该反应为可逆反应,故x<1,可假设二者的还原倾向相等,则x=0.5,由(1)可知CO的还原倾向大于H2,所以CO更易转化为H2,故x>0.5,由此可判断最终平衡时体系中H2的物质的量分数介于0.25~0.50,故答案为C;
(3)根据水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]并结合水煤气变换的反应历程相对能量可知,CO(g)+H2O(g)的能量(-0.32eV)高于CO2(g)+H2(g)的能量(-0.83eV),故水煤气变换的ΔH小于0;活化能即反应物状态达到活化状态所需能量,根据变换历程的相对能量可知,最大差值为:

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