高考化學總復習 熱門考點分解透析 考點3 化學反應原理（含解析）

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化學反應原理 化學反應原理包括化學反應與能量（主要有氧化還原反 應、熱化學）、化學反應速率和化學平衡、水溶液中的離子平衡、電化學等知 識。近幾年新課標高考試題中該考點所占分值的比重一直較高，該考點同 時也是高考中的重點和難點。對氧化還原反應，高考中?？疾橄嚓P概念的辨析，涉及氧化性、還原性強弱比較；以具體物質的性質為載體，考查氧化還原反應方程 式中得失電子數(shù)目的簡單計算，以及氧化性、還原性強弱規(guī)律的應用等。從近幾年新課標地區(qū)高考試題分析來看，熱化學部分所考查內容仍以 傳統(tǒng)考點為主，在選擇題和填空題中均有涉及。具體形式如下：①考查熱化學方程式的書寫及正誤判斷;②考查蓋斯定律的應用；③考查有關反應熱的簡單計算。化學反應速率和化學平衡是高考的必考內容，其常規(guī)命題方向有：①化學反應速率的影響因素及計算；②化學平衡狀態(tài)的判斷及影響因素；③應用平衡移動原理判斷反應進行的方向；④化學反應速率和化學平衡的圖象分析；⑤轉化率、平衡常數(shù)的含義及簡單計算。綜合分析，預計將化學反應速率和化學平衡移動的原理與化工生產、生活實際相結合的題目將是2017年高考命題的熱點。水溶液中的離子平衡是高考考點分布較多的內容，在選擇題和非選擇 題中均有涉及。水溶液中的離子平衡的考查內容主要有：①離子反應；②弱 電解質的電離平衡；③酸、堿混合溶液酸堿性的判斷及pH的簡單計算；④鹽 類水解及其應用；⑤電解質溶液中離子濃度的大小比較；⑥難溶電解質的溶解平衡?；瘜W能與電能是歷年高考的熱點內容，考查的主要知識點有:原電池和 電解池的工作原理、電極反應式的書寫和判斷、電解產物的判斷、金屬的腐 蝕和防護。對本部分知識的考查仍以選擇題為主，在非選擇題中電化學知 識常與工業(yè)生產、環(huán)境保護、新科技、新能源知識相結合進行命題。 由以上分析可知，復習氧化還原反應要抓住以下三點。 ①理清兩條主線：升（化合價升高）一^失（失去電子）一^氧（發(fā)生氧化反 應)一^還（作還原劑）；降(化合價降低）一^得（得到電子）一^還（發(fā)生還 原反應)一^氧（作氧化劑）。②抓住兩個相等:氧化劑得>電子總數(shù)與還原劑 失電子總數(shù)相等，氧化劑化合價降低總數(shù)與還原劑化合價升高總數(shù)相等。 ③理解三個同時:氧化劑與還原劑同時存在，氧化反應與還原反應同時發(fā)生，氧化產物與還原產物同時生成。 例5 （2016年高考北京卷）K2Cr2O7溶液中存在平衡：Cr2O72-（橙色）+H2O2CrO42-（黃色）+2H+。用K2Cr2O7溶液進行下列實驗： 結合實驗，下列說法不正確的是 A．①中溶液橙色加深，③中溶液變黃 B．②中Cr2O72-被C2H5OH還原 C．對比②和④可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性強 D．若向④中加入70%H2SO4溶液至過量，溶液變?yōu)槌壬? 例6 （2016年高考上海卷）O2F2可以發(fā)生反應：H2S+4O2F2→SF6+2HF+4O2，下列說法正確的是（ ） A．氧氣是氧化產物 B．O2F2既是氧化劑又是還原劑 C．若生成4.48 L HF，則轉移0.8 mol電子 D．還原劑與氧化劑的物質的量之比為1：4 解析：A．O元素的化合價由反應前的+1價變?yōu)榉磻蟮?價，化合價降低，獲得電子，所以氧氣是還原產物，錯誤；B．在反應中O2F2中的O元素的化合價降低，獲得電子，所以該物質是氧化劑，而H2S中的S元素的化合價是-2價，反應后變?yōu)镾F6中的+6價，所以H2S是還原劑，錯誤；C．外界條件不明確，不能確定HF的物質的量，所以不能確定轉移電子的數(shù)目，錯誤；D．根據方程式可知還原劑H2S與氧化劑O2F2的物質的量的比是1:4，正確。答案：D 復習熱化學時應注意以下幾點：①準確掌握熱化學中的有關概念。如 反應熱、中和熱、燃燒熱等，加強對知識的理解和記憶；②明確熱化學方程式的意義及書寫規(guī)則;③能靈活運用蓋斯定律解答關于反應熱的計算。 例7 （1）（2016年高考天津卷)氫氣可用于制備H2O2。已知：H2(g)+A(l)=B(l) ΔH1 O2(g)+B(l)=A(l)+H2O2(l)ΔH2，其中A、B為有機物，兩反應均為自發(fā)反應，則H2(g)+ O2(g)= H2O2(l)的ΔH____0(填“>”、“<”或“=”)。 （2）（2016年高考新課標Ⅱ卷）聯(lián)氨（又稱聯(lián)肼，N2H4，無色液體）是一種應用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料。①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) △H1 ②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3④2 N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) △H4=-1048.9kJ/mol。上述反應熱效應之間的關系式為△H4=________________，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為_____________。 答案：（1）＜（2）△H4=2△H3-2△H2-△H1 ；反應放熱量大、產生大量氣體 例8 （1）（2016年高考新課標Ⅲ卷）已知下列反應：SO2(g)+2OH? (aq) =SO32? (aq)+H2O(l) ΔH1 ClO? (aq)+SO32? (aq) =SO42? (aq)+Cl? (aq) ΔH2 CaSO4(s) =Ca2+（aq）+SO42?（aq） ΔH3，則反應SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO? (aq) +2OH? (aq) =CaSO4(s) +H2O(l) +Cl? (aq)的ΔH=______。 （2）（2016年高考浙江卷）催化還原CO2是解決溫室效應及能源問題的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化劑存在下，CO2和H2可發(fā)生兩個平行反應，分別生成CH3OH和CO。反應的熱化學方程式如下：CO2（g）+3 H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）ΔH1=-53.7 kJmol-1 I CO2（g）+ H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2 II 某實驗室控制CO2和H2初始投料比為1:2.2，在相同壓強下，經過相同反應時間測得如下實驗數(shù)據： 【備注】Cat.1:Cu/ZnO納米棒；Cat.2:Cu/ZnO納米片；甲醇選擇性：轉化的CO2中生成甲醇的百分比 已知：①CO和H2的標準燃燒熱分別為-283.0 kJmol-1和-285.8 kJmol-1②H2O（l）= H2O（g） ΔH3=44.0 kJmol-1。請回答（不考慮溫度對ΔH的影響）：反應II的ΔH2= kJmol-1。 解析：（1）根據蓋斯定律可知a＋b－c即得到反應SO2(g)+ Ca2+（aq）+ ClO? (aq) +2OH? (aq) === CaSO4(s) +H2O(l) +Cl? (aq)的ΔH=△H1＋△H2－△H3。（2）已知熱化學方程式：a:CO（g）+O2（g）=CO2（g） △H= -283.0kJmol-1 b：H2（g）+O2（g）=H2O （l）△H=-285.8kJmol-1 c: H2O（l）=H2O（g） ΔH3=44.0kJmol-1根據蓋斯定律分析，b-a+c即可得熱化學方程式為：CO2（g）+ H2（g） CO（g）+H2O（g）ΔH2=-285.8+283.0+44=+41.2 kJmol-1。 答案：（1）△H1＋△H2－△H（2）+41.2 kJmol-1 復習化學反應速率和化學平衡時應注意以下三點：①弄懂化學反應速率和化學平衡的相關概念和原理；②能夠準確分析圖表、圖象，從中得到有 效信息，從而快速準確解題；③弄懂化學平衡的建立過程并能靈活運用“三段式”解題。預計將化學反應速率和化學平衡移動的原理與化工生產、生活實際相結合的題目將是2017年高考命題的熱點，復習時應加強這方面題目的訓練。 例9 （2016年高考新課標Ⅰ卷）元素鉻(Cr)在溶液中主要以Cr3+(藍紫色)、Cr(OH)4?(綠色)、Cr2O72?(橙紅色)、CrO42?(黃色)等形式存在，Cr(OH)3為難溶于水的灰藍色固體。CrO42?和Cr2O72?在溶液中可相互轉化。室溫下，初始濃度為1.0 molL?1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O72?)隨c(H+)的變化如圖所示。 ①離子方程式表示Na2CrO4溶液中的轉化反應____________。 ②由圖可知，溶液酸性增大，CrO42?的平衡轉化率__________(填“增大“減小”或“不變”)。根據A點數(shù)據，計算出該轉化反應的平衡常數(shù)為__________。 ③升高溫度，溶液中CrO42?的平衡轉化率減小，則該反應的ΔH_________(填“大于”“小于”或“等于”)。 c(Cr2O72-)=0.25mol/L，由于開始時c(CrO42?)=1.0mol/L，根據Cr元素守恒可知A點的溶液中CrO42-的濃度c(CrO42?)=0.5mol/L；H+濃度為110-7mol/L；此時該轉化反應的平衡常數(shù)為；③由于升高溫度，溶液中CrO42?的平衡轉化率減小，說明升高溫度，化學平衡逆向移動，導致溶液中CrO42?的平衡轉化率減小，根據平衡移動原理，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動，逆反應方向是吸熱反應，所以該反應的正反應是放熱反應，故該反應的ΔH＜0。 答案：①2CrO42-+2H＋Cr2O72-+H2O； ② 增大；1.01014 ；③小于 例10 （2016年高考新課標Ⅱ卷）丙烯腈（CH2=CHCN）是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產，主要副產物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等，回答下列問題： （1）以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副產物丙烯醛（C3H4O）的熱化學方程式如下：①C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH =-515kJ/mol②C3H6(g)+ O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) ΔH =-353kJ/mol，兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件是________；提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是________。 （2）圖（a）為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線，最高產率對應溫度為460℃。低于460℃時，丙烯腈的產率________（填“是”或者“不是”）對應溫度下的平衡產率，判斷理由是________；高于460℃時，丙烯腈產率降低的可能原因是________（雙選，填標號） A．催化劑活性降低 B．平衡常數(shù)變大 C．副反應增多 D．反應活化能增大 （3）丙烯腈和丙烯醛的產率與n（氨）/n（丙烯）的關系如圖（b）所示。由圖可知，最佳n（氨）/n（丙烯）約為，理由是_______________。進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為________。 460 ℃以前是建立平衡的過程，所以低于460 ℃時，丙烯腈的產率不是對應溫度下的平衡產率；高于460 ℃時，丙烯腈產率降低，A．催化劑在一定溫度范圍內活性較高，若溫度過高，活性降低，正確；B．平衡常數(shù)變大，對產率的影響是提高產率才對，錯誤；C．根據題意，副產物有丙烯醛，副反應增多導致產率下降，正確；D．反應活化能的大小不影響平衡，錯誤；答案選AC。（3）根據圖像可知，當n（氨）/n（丙烯）約為1時，該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低；根據化學反應C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙烯按1：1.5：1的體積比加入反應達到最佳狀態(tài)，而空氣中氧氣約占20%，所以進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為1：7.5：1。 答案：（1）兩個反應均為放熱量大的反應 降低溫度降低壓強 催化劑 （2）不是 該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低 AC（3）1 該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低 1：7.5：1 復習水溶液中的離子平衡時應強化對一系列概念的認識，把握其中的 內在聯(lián)系，能夠根據勒夏特列原理分析弱電解質的電離平衡、鹽類水解平衡 以及難溶電解質的溶解平衡的影響因素和移動方向。把握相關知識點的命題規(guī)律，掌握主要題型的解題思路。 例11 （2016年高考新課標Ⅰ卷）298K時，在20.0mL 0.10mol氨水中滴入0.10 mol/L的鹽酸，溶液的pH與所加鹽酸的體積關系如圖所示。已知0.10 mol/L氨水的電離度為1.32%，下列有關敘述正確的是（ ） A．該滴定過程應該選擇酚酞作為指示劑B．M點對應的鹽酸體積為20.0 mL C．M點處的溶液中c(NH4＋)＝c(Cl－)＝c(H＋)＝c(OH－) D．N點處的溶液中pH<12 C. 根據電荷守恒可得：c(NH4＋)+ c(H＋)＝c(Cl－)+c(OH－)。由于M點處的溶液顯中性，c(H＋)＝c(OH－)，所以c(NH4＋)＝c(Cl－)。鹽是強電解質，電離遠遠大于弱電解質水的電離程度，所以溶液中離子濃度關系是：c(NH4＋)＝c(Cl－)＞c(H＋)＝c(OH－)，錯誤；D.N點氨水溶液中已經電離的一水合氨濃度等于溶液中氫氧根離子的濃度，c(OH-)=0.1mol/L1.32%=1.3210－3mol/L，根據水的離子積常數(shù)可知：N處的溶液中氫離子濃度＝＝7.610－12mol/L，根據pH=-lgc(H+)可知此時溶液中pH<12，正確。答案：D 例12 （2016年高考新課標Ⅲ卷）下列有關電解質溶液的說法正確的是（ ） A．向0.1molCH3COOH溶液中加入少量水，溶液中減小 B．將CH3COONa溶液從20℃升溫至30℃，溶液中增大 C．向鹽酸中加入氨水至中性，溶液中 D．向AgCl、AgBr的飽和溶液中加入少量AgNO3，溶液中不變 復習電化學時應注意：①扎實掌握基礎知識，如電極反應式的書寫、電池原理的分析等；②電化學問題的探究設計、實物圖分析及新型電池的分析是近年來高考中的熱點，通過在練習中總結和反思，提高在新情境下運用電 化學原理分析解決實際問題的能力。 例13 （2016年高考新課標Ⅰ卷）三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na+和SO42－可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進入中間隔室。 下列敘述正確的是（ ） A．通電后中間隔室的SO42－離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大 B．該法在處理含Na2SO4廢水時可以得到NaOH和H2SO4產品 C．負極反應為2 H2O–4e–=O2+4H+，負極區(qū)溶液pH降低 D．當電路中通過1mol電子的電量時，會有0.5mol的O2生成 例14 （2016年高考新課標Ⅲ卷）鋅–空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質溶液為KOH溶液，反應為2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)。下列說法正確的是（ ） A．充電時，電解質溶液中K+向陽極移動 B．充電時，電解質溶液中逐漸減小 C．放電時，負極反應為：Zn+4OH–-2e–===Zn(OH) D．放電時，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L（標準狀況） 解析：A、充電時陽離子向陰極移動，故錯誤；B、放電時總反應為：2Zn+O2+4KOH+2H2O= 2K2Zn(OH)4,，則充電時生成氫氧化鉀，溶液中的氫氧根離子濃度增大，故錯誤；C、放電時，鋅在負極失去電子，故正確； D、標準狀況下22.4L氧氣的物質的量為1摩爾，對應轉移4摩爾電子，故錯誤。答案：C