2020版名师导学一轮复习化学第二部分--大题突破-(二)-(5)

大题突破(一)化学反应原理综合应用(对应复习讲义第169页)[题型解读]1．呈现形式与考查内容试题一般以新信息为载体，结合图形、图表信息，围绕某种元素的化合物展开，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．题干特点与考查能力试题篇幅较长，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。3．设问方式与考查风格题目设问一般为4～5个小题，7～9个空，出题风格相对稳定。[解题指导]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错误!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，但内在要求或者核心知识考查不变，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。[典例示范](2017·全国卷Ⅱ，27)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＝－119kJ·mol－1③H2(g)＋12O2(g)===H2O(g)ΔH3＝－242kJ·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)。A．升高温度B．降低温度C．增大压强D．降低压强图(a)图(b)图(c)(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________________________________________________________________________________________________________________________________________________。信息提取①新情景、新信息：丁烯的制备原理：丁烷[C4H10(g)]催化脱氢得到丁烯[C4H8(g)]。②信息解读与理解：已知三个热化学方程式，可以利用盖斯定律解题。③识图像：图(a)是平衡转化率—温度—压强图像，图像表明随着温度的升高转化率增大；图(b)是丁烯产率—n(氢气)/n(丁烷)关系图像，图像表明随着n(氢气)/n(丁烷)增大，丁烯产率开始增大到一定程度趋于平稳；图(c)是丁烯产率—温度关系图像，一定温度时产率最大。想规律：增大压强平衡向气体体积减小的方向移动；得结论：反应①减小压强，平衡正向移动，平衡转化率升高。④考应用能力：结合已知图像解决实际问题；明确n(氢气)/n(丁烷)的含义，图像中的最大值的含义。⑤新情景：图(c)中副产物的产生原因：高温裂解生成的短碳链烃类化合物；图像中的关键点：温度值(590℃)时丁烯产率最高。典例解析(1)根据盖斯定律，由已知方程式得①＝②－③，则ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119kJ/mol－(－242kJ/mol)＝＋123kJ/mol。反应①是一个正向气体体积增大的反应，在相同温度下，减小压强平衡向正反应方向移动。图(a)中，温度相同时，压强为xMPa的转化率大于压强为0.1MPa的转化率，所以x0.1。反应①的正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，丁烯的平衡产率提高，A正确；降低温度，平衡逆向移动，丁烯的平衡产率降低，B错误；增大压强，反应①的平衡逆向移动，丁烯的平衡产率降低，C错误；降低压强，反应①的平衡正向移动，丁烯的平衡产率提高，D正确。(2)H2是反应①的生成物，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，H2的物质的量浓度增大，逆反应速率增大，从而导致平衡向逆反应方向移动，使丁烯产率下降。(3)590℃之前，温度升高时反应速率加快，生成的丁烯会更多，同时由于反应①是吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡体系中会含有更多的丁烯。而温度超过590℃时，由于丁烷高温会裂解生成短链烃类，所以参加反应①的丁烷也就相应减少，所以丁烯产率快速降低。[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[对点练习]1．(2018·全国卷Ⅱ，T27)CH4­CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题：(1)CH4­CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。已知：C(s)＋2H2(g)===CH4(g)ΔH＝－75kJ·mol－1C(s)＋O2(g)===CO2(g)ΔH＝－394kJ·mol－1C(s)＋12O2(g)===CO(g)ΔH＝－111kJ·mol－1该催化重整反应的ΔH＝________kJ·mol－1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是________(填标号)。A．高温低压B．低温高压C．高温高压D．低温低压某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________mol2·L－2。(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表：积碳反应CH4(g)===C(s)＋2H2(g)消碳反应CO2(g)＋C(s)===2CO(g)ΔH/(kJ·mol－1)75172活化能/(kJ·mol－1)催化剂X3391催化剂Y4372①由上表判断，催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”)，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图1所示，升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________(填标号)。A．K积、K消均增加B．v积减小、v消增加C．K积减小、K消增加D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大图1图2②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图2所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为________。[解析](1)将已知中3个反应依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，由③×2－①－②可得该催化重整反应的ΔH＝(－111×2＋75＋394)kJ·mol－1＝＋247kJ·mol－1。由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下有利于反应正向移动。根据平衡时消耗的CO2为1mol×50%＝0.5mol，则消耗的CH4为0.5mol，生成的CO和H2均为1mol，根据三段式法可知平衡时CH4、CO2、CO和H2的平衡浓度分别为0.75mol·L－1、0.25mol·L－1、0.5mol·L－1、0.5mol·L－1，则平衡常数K＝c2（CO）·c2（H2）c（CH4）·c（CO2）＝（0.5mol·L－1）2×（0.5mol·L－1）20.75mol·L－1×0.25mol·L－1＝13mol2·L－2。(2)①从表格中数据可看出相对于催化剂X，用催化剂Y催化时积碳反应的活化能大，则积碳反应的反应速率小，而消碳反应活化能相对小，则消碳反应的反应速率大，再根据题干信息“反应中催化剂活性会因积碳反应而降低”可知催化剂X劣于催化剂Y。由表格可知积炭反应、消碳反应都是吸热反应，温度升高，平衡右移，K积、K消均增加，温度升高，反应速率均增大。从图像上可知600～700℃随温度升高，催化剂表面的积碳量减小，所以v消增加的倍数要比v积增加的倍数大，故A、D正确。②由该图像可知在反应时间和p(CH4)相同时，图像中速率关系vavbvc，结合沉积碳的生成速率方程v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5，在p(CH4)相同时，随着p(CO2)增大，反应速率逐渐减慢，即可判断：pc(CO2)pb(CO2)pa(CO2)。[答案](1)247A13(2)①劣于相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大AD②pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)2．(2017·全国卷Ⅲ，28)砷(As)是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：(1)画出砷的原子结构示意图________。(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生反应的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。该反应需要在加压下进行，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)已知：As(s)＋32H2(g)＋2O2(g)===H3AsO4(s)ΔH1H2(g)＋12O2(g)===H2O(l)ΔH22As(s)＋52O2(g)===As2O5(s)ΔH3则反应As2O5(s)＋3H2O(l)===2H3AsO4(s)的ΔH＝________。(4)298K时，将20mL3xmol·L－1Na3AsO3、20mL3xmol·L－1I2和20mLNaOH溶液混合，发生反应：AsO3－3(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)AsO3－4(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO3－4)与反应时间(t)的关系如图所示。①下列可判断反应达到平衡的是________(填标号)。a．溶液