（通用版）2020高考化学二轮复习 题型三 化学反应原理综合题的研究逐空突破教案

化学反应原理综合题的研究常考题空1热化学方程式及反应热的计算1．书写热化学方程式的“五环节”2．利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法(1)步骤(2)方法题组一热化学方程式的书写1．依据反应事实书写有关热化学方程式：(1)[2017·天津，7(3)]0.1molCl2与焦炭、TiO2完全反应，生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物，放热4.28kJ，该反应的热化学方程式为________________________________________________________________________。(2)[2014·安徽，25(3)]CuCl(s)与O2反应生成CuCl2(s)和一种黑色固体。在25℃、101kPa下，已知该反应每消耗1molCuCl(s)，放热44.4kJ，该反应的热化学方程式是_____________________________________________________________________________________。(3)[2018·北京，27(1)]近年来，研究人员提出利用含硫物质热化学循环实现太阳能的转化与存储。过程如下：反应Ⅰ：2H2SO4(l)===2SO2(g)＋2H2O(g)＋O2(g)ΔH1＝＋551kJ·mol－1反应Ⅲ：S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH3＝－297kJ·mol－1反应Ⅱ的热化学方程式：_______________________________________________________。答案(1)2Cl2(g)＋TiO2(s)＋2C(s)===TiCl4(l)＋2CO(g)ΔH＝－85.6kJ·mol－1(2)4CuCl(s)＋O2(g)===2CuCl2(s)＋2CuO(s)ΔH＝－177.6kJ·mol－1(3)3SO2(g)＋2H2O(g)===2H2SO4(l)＋S(s)ΔH2＝－254kJ·mol－12．运用盖斯定律书写下列热化学方程式：(1)已知：25℃、101kPa时，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s)ΔH＝－520kJ·mol－1S(s)＋O2(g)===SO2(g)ΔH＝－297kJ·mol－1Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s)ΔH＝－1065kJ·mol－1则SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是________________________(2)[2017·全国卷Ⅰ，28(2)]近期发现，H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：下图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为___________________、________________________________________________________________________，制得等量H2所需能量较少的是________。答案(1)MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s)ΔH＝－248kJ·mol－1(2)H2O(l)===H2(g)＋12O2(g)ΔH＝286kJ·mol－1H2S(g)===H2(g)＋S(s)ΔH＝20kJ·mol－1系统(Ⅱ)解析(1)将题给三个热化学方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由③－①－②可得SO2(g)＋MnO2(s)===MnSO4(s)ΔH＝(－1065kJ·mol－1)－(－520kJ·mol－1)－(－297kJ·mol－1)＝－248kJ·mol－1。(2)令题干中的四个热化学方程式分别为①H2SO4(aq)===SO2(g)＋H2O(l)＋12O2(g)ΔH1＝327kJ·mol－1②SO2(g)＋I2(s)＋2H2O(l)===2HI(aq)＋H2SO4(aq)ΔH2＝－151kJ·mol－1③2HI(aq)===H2(g)＋I2(s)ΔH3＝110kJ·mol－1④H2S(g)＋H2SO4(aq)===S(s)＋SO2(g)＋2H2O(l)ΔH4＝61kJ·mol－1根据盖斯定律，将①＋②＋③可得，系统(Ⅰ)中的热化学方程式：H2O(l)===H2(g)＋12O2(g)ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3＝327kJ·mol－1－151kJ·mol－1＋110kJ·mol－1＝286kJ·mol－1同理，将②＋③＋④可得，系统(Ⅱ)中的热化学方程式：H2S(g)===H2(g)＋S(s)ΔH＝ΔH2＋ΔH3＋ΔH4＝－151kJ·mol－1＋110kJ·mol－1＋61kJ·mol－1＝20kJ·mol－1由所得两热化学方程式可知，制得等量H2所需能量较少的是系统(Ⅱ)。题组二计算化学反应的焓变(ΔH)3．二氧化碳回收利用是环保科学研究的热点课题。已知CO2经催化加氢可合成低碳烯烃：2CO2(g)＋6H2(g)CH2==CH2(g)＋4H2O(g)ΔH。(1)几种物质的能量(kJ·mol－1)如表所示(在标准状态下，规定单质的能量为0，测得其他物质生成时放出的热量为其具有的能量)：物质CO2(g)H2(g)CH2==CH2(g)H2O(g)能量/kJ·mol－1－394052－242ΔH＝____________________kJ·mol－1。(2)几种化学键的键能(kJ·mol－1)。化学键C==OH—HC==CH—CH—O键能/kJ·mol－1803436615a463a＝____________________。[思路点拨]从宏观的角度讲，反应热是生成物自身的总能量与反应物自身的总能量的差值，根据第(1)问中所给出的各物质所具有的能量，可以计算反应的热效应。从微观的角度讲，反应热是旧化学键断裂吸收的能量与新化学键形成放出的能量的差值，已知反应的热效应和部分化学键的键能，可求某一化学键的键能。答案(1)－128(2)409.25解析(1)ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量＝(52－242×4－0＋394×2)kJ·mol－1＝－128kJ·mol－1。(2)ΔH＝断裂化学键的总键能－形成化学键的总键能＝(803×4＋436×6－615－4a－463×8)kJ·mol－1＝－128kJ·mol－1，解得a＝409.25。4．(1)[2016·全国卷Ⅱ，26(3)]联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：①2O2(g)＋N2(g)===N2O4(l)ΔH1②N2(g)＋2H2(g)===N2H4(l)ΔH2③O2(g)＋2H2(g)===2H2O(g)ΔH3④2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)ΔH4＝－1048.9kJ·mol－1上述反应热效应之间的关系式为ΔH4＝____________________________________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为__________________________________。(2)CH4和CO2可以制造价值更高的化学产品。已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝akJ·mol－1CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)ΔH2＝bkJ·mol－12CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)ΔH3＝ckJ·mol－1反应CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝____kJ·mol－1(用含a、b、c的代数式表示)。答案(1)2ΔH3－2ΔH2－ΔH1反应放热量大，产生大量的气体(2)(a＋2b－2c)解析(1)对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；联氨具有强还原性，N2O4具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。(2)CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)ΔH＝akJ·mol－1，2CO(g)＋2H2O(g)===2CO2(g)＋2H2(g)ΔH＝2bkJ·mol－1,4CO2(g)===4CO(g)＋2O2(g)ΔH＝－2ckJ·mol－1。上述三式相加得：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)ΔH＝(a＋2b－2c)kJ·mol－1。常考题空2有关反应速率、平衡常数、转化率的计算1．有关化学反应速率计算公式的理解对于反应mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g)(1)计算公式：v(B)＝ΔcBΔt＝ΔnBVΔt。(2)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d。(3)注意事项①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体。②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值。2．化学平衡计算中常用公式(1)对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)在一定温度下达到化学平衡时，其化学平衡常数计算的表达式为K＝ccC·cdDcaA·cbB(式中的浓度是指平衡状态的浓度)Kp＝pcC·pdDpaA·pbB其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D各气体的分压，气体的分压＝气体总压×体积分数气体体积之比＝气体物质的量之比(2)同一化学反应，化学反应方程式写法不同，其平衡常数表达式亦不同。例如：N2O4(g)2NO2(g)K＝c2NO2cN2O412N2O4(g)NO2(g)K′＝21224(NO)(NO)cc＝K2NO2(g)N2O4(g)K″＝cN2O4c2NO2＝1K因此书写平衡常数表达式时，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。(3)转化率计算公式转化率(α)＝反应物转化的物质的量或质量、浓度反应物起始的物质的量或质量、浓度×100%题组一有关化学反应速率的计算1．[2015·广东理综，31(3)改编]一定条件下测得反应2HCl(g)＋12O2(g)Cl2(g)＋H2O(g)的反应过程中n(Cl2)的数据如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2计算2.0～6.0min内以HCl的物质的量变化表示的反应速率(以mol·min－1为单位，写出计算过程)。答案v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×ΔnCl2Δt＝2×5.4－1.8×10－3mol6.0－2.0min＝1.8×10－3mol·min－1。2．工业制硫酸的过程中，SO2(g)转化为SO3(g)是一步关键步骤。(1)550℃时，向一恒温恒容的容器内充入2molSO2(g)与1molO2(g)进行上述反应，测得SO2(g)浓度随时间变化如图甲所示，则该温度下反应从开始到平衡氧气的平均反应速率v(O2)＝____________。(2)改变温度，在1L的恒温容器中，反应过程中部分数据见下表：反应时间/minSO2(g)/molO2(g)/molSO3(g)/mol042051.5102151若在起始时总压为p0kPa，反应速率若用单位时间内分压的变化表示，而气态物质分压＝总压×气态物质的物质的量分数，则10min内SO2(g)的反应速率v(SO2)＝______kPa·min－1。答案(1)0.016mol·L－1·min－1(2)p030解析(1)v(O2)＝12×0.40mol·L－1－0.08mol·L－110min＝0.016mol·L－1·min－1。(2)通过“三段式”计算知道，10min时