2018届二轮复习化学反应原理综合应用教案（全国通用）

2018届二轮复习化学反应原理综合应用教案（全国通用）

‎　　　　　　　　　　高考非选择题五大题型突破 题型1　化学反应原理综合应用 ‎(对应学生用书第98页)‎ ‎■题型特点解读·‎ ‎1．试题一般以新信息为载体，围绕某种元素的化合物展开，结合图形、图表信息，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．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．题目设问一般为4～5个小题，7～9个填空，出题风格相对稳定。‎ ‎■解题策略指导·‎ ‎1．审题“三读”‎ ——明确有几个条件及求解的问题 ‎　↓‎ ——把握关键字、词和数量关系等 ‎　↓‎ ——要深入思考，挖掘隐含信息等 注意：“向细心要分、向整洁规范要分”。‎ ‎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，但对内在的要求或核心知识的考查不变，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。‎ ‎■典例剖析示范·‎ ‎　 (2017·全国Ⅱ卷)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)＋O2(g)===C4H8(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－119 kJ·mol－1‎ ‎③H2(g)＋O2(g)===H2O(g)　‎ ΔH3＝－242 kJ·mol－1‎ 反应①的②________kJ·mol－1。图(a)是反应①③，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。‎ 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，⑤主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在⑤随温度升高而增大的原因可能是______________________________、________________________________；⑤，丁烯产率快速降低的主要原因可能是　‎ ‎________________________________________________________________。‎ ‎ 　①新情景、新信息：丁烯的制备原理。‎ ‎ ②信息解读与理解：已知热化学方程式，可以利用盖斯定律解题。‎ ‎ ③识图像：产率、温度、压强图像，温度升高，转化率增大；想规律：增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；得结论：减小压强，转化率升高。‎ ‎ ④考应用能力：结合图像解决实际问题，n(氢气)/n(丁烷)的含义，图像中的最大值。‎ ‎ ⑤新情景：副产物的产生原因；关键点：温度值。‎ ‎【解析】　(1)由盖斯定律可知，①式＝②式－③式，即ΔH1＝ΔH2－ΔH3＝－119 kJ/mol－(－242 kJ/mol)＝123 kJ/mol。由图(a)可知，同温下，x MPa时丁烯的平衡产率高于0.1 MPa时的，根据压强减小平衡向右移动可知，x小于0.1。欲提高丁烯的平衡产率，应使平衡向右移动，该反应的正反应为吸热反应，因此可以通过升高温度的方法使平衡向右移动；该反应为气体体积增大的反应，因此可以通过降低压强的方法使平衡向右移动，所以A、D选项正确。‎ ‎(2)由于氢气是产物之一，随着n(氢气)/n(丁烷)增大，逆反应速率增大，所以丁烯产率降低。‎ ‎(3)该反应的正反应为吸热反应，因此升高温度可以使平衡向右移动，使丁烯的产率增大，另外，反应速率也随温度的升高而增大。由题意知，丁烯在高温条件下能够发生裂解，因此当温度超过‎590 ℃‎时，参与裂解反应的丁烯增多，而使产率降低。‎ ‎【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 ‎■即时应用体验·‎ ‎1．乙硼烷(B2H6)、甲烷(CH4)、甲醇(CH3OH)、二甲醚(CH3OCH3)在化学工业上有广泛的用途。‎ 请回答下列问题： 【导学号：97184289】‎ ‎(1)乙硼烷与氧气反应的热化学方程式为B2H6(g)＋3O2(g)===B2O3(s)＋3H2O(g)　ΔH＝－2 033.8 kJ·mol－1。‎ 乙硼烷有望成为导弹和火箭燃料的主要原因是________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)我国科学家以甲烷为原料，在催化剂作用下一步高效生产重要化工原料苯，反应过程中碳原子的利用率为100%，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________，‎ 该反应的原子利用率为________。‎ ‎(3)甲醇合成反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1，一定温度时，该反应的平衡常数Kp＝4.80×10－2，向容器中充入2 mol H2和1 mol CO，反应达到平衡状态时，甲醇的分压p(CH3OH)＝24.0 kPa，则平衡时，混合气体中CH3OH的物质的量分数约为________(Kp是用平衡分压代替平衡浓度所得的平衡常数，分压＝总压×物质的量分数)。‎ ‎(4)二甲醚合成反应：‎ Ⅰ.2CH3OH(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　‎ ΔH2＝－23.9 kJ·mol－1‎ Ⅱ.2CH3OH(g) C2H4(g)＋2H2O(g)　‎ ΔH3＝－29.1 kJ·mol－1‎ 二甲醚合成反应过程中两反应的能量变化如图所示。‎ ‎①反应速率较大的是________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)，原因是 ‎_______________________________________________________________。‎ ‎②若在容器中加入催化剂，则E2－E1将________(填“变大”“不变”或“变小”)。‎ ‎(5)由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式为_______________________________________________________________。‎ 根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响：_______________________________________________________________。‎ ‎【解析】　(1)分析题给热化学方程式可知，乙硼烷的摩尔质量较小 ‎(‎28 g·mol－1)，且燃烧时放出大量的热[1 mol B2H6(g)完全反应时放出2 033.8 kJ热量]，因此乙硼烷有望成为导弹和火箭的燃料。‎ ‎(2)利用甲烷(CH4)为原料，在催化剂作用下生产苯，反应过程中碳原子的利用率为100%，结合原子守恒推知，反应中还产生H2，化学方程式为6CH‎4‎C6H6＋9H2，该反应的原子利用率为×100%＝81.25%。‎ ‎(3)起始时充入2 mol H2和1 mol CO，设开始时H2的压强为2p kPa，CO的压强为p kPa，则有 ‎　　　　CO(g)＋　2H2(g)　 　CH3OH(g)‎ 起始量/kPa p 2p 0‎ 转化量/kPa 24.0 48.0 24.0‎ 平衡量/kPa p－24.0 2p－48.0 24.0‎ 该温度下平衡常数Kp＝＝＝4.80×10－2，解得p＝29.0，则平衡时，混合气体中CH3OH的物质的量分数为×‎ ‎100%＝×100%≈61.5%。‎ ‎(4)①由二甲醚合成反应的能量变化图可知，反应Ⅰ的活化能低于反应Ⅱ的活化能，而在其他条件相同时，反应的活化能越低，反应速率越大，故反应Ⅰ的速率较大。‎ ‎②使用催化剂能降低反应的活化能，从而加快反应速率，但不能改变化学反应的反应热，故加入催化剂，E2－E1的值不变。‎ ‎(5)将热化学方程式CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH1＝－90.1 kJ·mol－1编号为Ⅲ，根据盖斯定律，由Ⅲ×2＋Ⅰ可得：2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)，则有ΔH＝2×(－90.1 kJ·mol－1)＋‎ ‎(－23.9 kJ·mol－1)＝－204.1 kJ·mol－1。该反应的正反应为气体总分子数减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，H2和CO的转化率升高，二甲醚的产率增加。‎ ‎【答案】　(1)乙硼烷的摩尔质量较小且燃烧放出大量的热 ‎(2)6CH‎4‎C6H6＋9H2　81.25%‎ ‎(3)61.5%‎ ‎(4)①Ⅰ　反应Ⅰ的活化能低，在相同条件下反应速率较大　②不变 ‎(5)2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH＝－204.1 kJ·mol－1　该反应的正反应为气体总分子数减小的反应，压强升高使平衡右移，CO和H2的转化率升高，CH3OCH3的产率增加；压强升高使CO和H2的浓度增加，反应速率增大 ‎2．煤的气化可生产水煤气，液化可生产CH3OH。已知制备甲醇的有关化学反应以及化学平衡常数如下表所示：‎ 化学反应 平衡常数 ‎(‎850 ℃‎)‎ 反应热 ‎(‎25 ℃‎、101 kPa)‎ Ⅰ.CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)‎ K1＝160‎ ΔH1＝－90.8 kJ·mol－1‎ Ⅱ.H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)‎ K2‎ ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1‎ Ⅲ.3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)‎ K3＝160‎ ΔH3‎ 请回答下列问题： 【导学号：97184290】‎ ‎(1)ΔH3＝________，K2＝________。‎ ‎(2)‎850 ℃‎时，在密闭容器中进行反应Ⅲ，开始时只加入CO2、H2，反应10 min后测得各组分的浓度如下：‎ 物质 H2‎ CO2‎ CH3OH H2O 浓度/(mol·L－1)‎ ‎0.2‎ ‎0.2‎ ‎0.4‎ ‎0.4‎ ‎①该时间段内的平均反应速率v(H2)＝________。‎ ‎②比较此时正、逆反应速率的大小：v正________v逆(填“＞”“＜”或“＝”)。‎ ‎③反应达到平衡后，保持其他条件不变，若只把容器的容积缩小一半，平衡________(填“逆向”“正向”或“不”)移动，平衡常数K3________(填“增大”“减小”或“不变”)。‎ ‎(3)将CO与H2等物质的量投料进行反应Ⅰ，测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。‎ 下列说法正确的是________(填字母序号)。‎ A．平均摩尔质量：M(a)＞M(c)、M(b)＞M(d)‎ B．正反应速率：v(a)＞v(c)、v(b)＞v(d)‎ C．平衡常数：K(a)＞K(c)、K(b)＝K(d)‎ D．温度：T1＞T2＞T3‎ ‎(4)‎850 ℃‎时，在容积为‎2 L的密闭容器中进行反应Ⅱ，同时充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和n mol H2，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则n应满足的条件是________。‎ ‎【解析】　(1)根据盖斯定律，由Ⅰ＋Ⅱ可得反应Ⅲ：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，则有ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(－90.8 kJ·mol－1)＋(－41.2 kJ·mol－1)＝－132.0 kJ·mol－1。由于反应Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，则有K3＝‎ K1·K2，从而可得K2＝＝1。‎ ‎(2)①反应Ⅲ为3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)，开始时，只加入CO2、H2,10 min时c(CH3OH)＝0.4 mol·L－1，则有v(CH3OH)＝‎ ‎0.04 mol·L－1·min－1，v(H2)＝3v(CH3OH)＝0.12 mol·L－1·min－1。‎ ‎②10 min时反应的浓度商Qc＝＝＝100＜K3＝160，此时反应正向移动，则有v正＞v逆。‎ ‎③反应3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)的正反应为气体总分子数减小的放热反应，将容器的容积缩小一半，压强增大，平衡正向移动；由于温度不变，则平衡常数K3不变。‎ ‎(3)反应Ⅰ的正反应为气体总分子数减小的放热反应，压强一定时，升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，由题图可知，温度：T1＜T2＜T3，D错误；温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，则有平衡常数：K(a)＞K(c)、K(b)＝K(d)，C正确；温度升高，反应速率加快，则有v(a)＜v(c)，B错误；平衡正向移动时，气体总物质的量减小，由于气体的总质量不变，则混合气体的平均摩尔质量增大，则有平均摩尔质量：M(a)＞M(c)、M(b)＞M(d)，A正确。‎ ‎(4)反应Ⅱ在‎2 L的密闭容器中进行，充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和n mol H2，此时c(H2O)＝‎ ‎1．5 mol·L－1、c(CO)＝c(CO2)＝0.5 mol·L－1、c(H2)＝0.5n mol·L－1，此时浓度商为Qc＝＝＝；若要使反应开始时向正反应方向进行，应满足条件：K2＞Qc，即＜1，从而可得n＞3。‎ ‎【答案】　(1)－132.0 kJ·mol－1　1‎ ‎(2)①0.12 mol·L－1·min－1‎ ‎②＞‎ ‎③正向　不变 ‎(3)AC　(4)n＞3‎