有关化学反应原理试题的分析以及备考建议.docx

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有关化学反应原理试题的分析以及备考建议

有关化学反应原理试题的分析以及备考建议

武汉市黄陂六中王红胜

一、本题概述

化学反应原理综合题涉及的内容主要包括查氧化性、还原性相对强弱的比较；电子守恒的应用；氧化还原反应原理的综合应用；热化学方程式的书写及应用；盖斯定律；原电池原理的应用；电解原理的应用。

化学反应速率的表示方法及计算；化学平衡的标志；化学平衡常数的计算；化学平衡移动的判断与应用；化学平衡图象的认识。

强电解质和弱电解质的判断；离子共存问题；水的电离和溶液的pH；离子浓度的大小比较；沉淀溶解平衡等。

纵观近几年高考试题，试题常以选择、填空、读图、作图、计算等形式出现。

高考一般以与生产、生活联系紧密的物质为背景材料出组合题，各小题之间有一定独立性。

此类题的特点是：

1.知识覆盖面广、综合性较强、分值高。

2.涉及《化学反应原理》的试题的命题情景有两种；一是利用现行教材中学生熟悉的知识命题。

但更常见的是利用学生不熟悉的与生产、生活、科学实验相关联的情景材料命题，考查学生对《化学反应原理》各主干知识的掌握情况与各种能力。

这样更能体现化学科的价值，能更好的考察学生的科学素养。

二、试题分析

题型一：

以有机物或有机反应为载体，考查化学反应原理

【典型例题1】（2013年新课标Ⅰ，T28）二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源。

由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：

甲醇合成反应：

（i）CO（g）+2H2（g）==CH3OH（g）△H1=－90.1kJ·mol－1

（ii）CO2（g）+3H2（g）==CH3OH（g）+H2O（g）△H=－49.0kJ·mol－1

水煤气变换反应：

（iii）CO（g）+H2O（g）==CO2（g）+H2（g）△H=－41.1kJ·mol－1

二甲醚合成反应：

（iv）2CH3OH（g）==CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=－24.5kJ·mol－1

回答下列问题：

（1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一。

工业上从铅土矿制备较高纯度Al2O3的主要工艺流程是__________________________（以化学方程式表示）。

（2）分析二甲醚合成反应（iv）对于CO转化率的影响_______________________。

（3）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____________________。

（4）有研究者在催化剂（含Cu－Zn－Al－O和Al2O3）、压强为5.0MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如右图所示。

其中CO转化率随温度升高而降低的原因是__________。

（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池（5.93kw·h·kg－1）。

若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_________，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生______个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度E=______（列式计算。

能量密度=电池输出电能／燃料质量，lkW·h=3.6×106J）。

【分析】本题以有机物的制备为载体，考查Al2O3的制备（来源于教材必修2P93）、浓度对化学平衡的影响、热化学方程式、盖斯定律、压强对化学平衡、化学反应速率的影响、温度对化学平衡的影响、燃料电池、电极反应、能量密度等知识。

容量大，难度中等偏上，对学生综合知识的能力要求较高，具有很高的区分度。

对有机不太熟悉的学生，看到这类题就觉得难度很大，在理综的有限时间内要得高分就更难。

要求考生在审题时看清本质，有机物只是载体，就是平常练习中A或者B，真正考查是化学平衡、电化学等知识。

（1）来源于教材必修2P93的习题，Al2O3的性质，要求掌握由粗产品制备较纯物质的方法。

（2）分析消耗反应物对转化率的影响

（3）要求学生能熟练运用盖斯定律进行运算，即所求热方程式的反应物对反应物或生成物对生成物△H就用“+”，反应物对生成物就用“—”，再注意相应的系数。

（4）要求学生会分析图象看清横纵左边的意义，曲线的变化趋势，起点、拐点、终点等。

（5）涉及到原电池、能量的转化。

注意能量密度其实在教材中呈现过多次。

如选修4P9科学视野“太阳能能量巨大，取之不尽用之不竭，而且情节、无污染，不需要开采、运输。

但它的缺点是能量密度低【在北京夏季中午仅为0.946W/（cm2·min）】”，又如P78“这种电池的能量密度远高于传统充电电池”能量密度就是用来衡量电池优劣的物理量，在电池行业用得比较多。

答案：

（1）A12O3（铝土矿）+2NaOH+3H2O==2NaAl（OH）4

NaAl（OH）4+CO2==Al（OH）3↓+NaHCO32Al（OH）3

Al2O3+3H2O

（2）消耗甲醇，促进甲酵合成反应（i）平衡右移，CO转化率增大；生成的H2O，通过水煤气变换反应（iii）消耗部分CO

（3）2CO（g）+4H2（g）==CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=－204.7kJ·mol－1

该反应分子数减少，压强升高使平衡右移，CO和H2转化率增大，cH3OCH3产率增加。

压强升高使CO和H2浓度增加，反应速率增大。

（4）反应放热，温度升高。

平衡左移

（5）CH3OCH3+3H2O==2CO2+12H＋+12e－12

【同类典范】

（2014年武汉市二月调考理综T27）苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。

在工业上，苯乙烯可由乙苯和CO2催化脱氢制得。

总反应原理如下：

回答下列问题：

（1）乙苯在CO2气氛中的反应可分两步进行：

由乙苯制取苯乙烯反应的

。

（2）在温度为T1时，该反应的平衡常数K=0.5mol/L。

在2L的密闭容器中加入乙苯与CO2，反应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为1.0mol。

①该时刻化学反应（填“是”或“不是”）处于平衡状态；

②下列叙述能说明乙苯与CO2在该条件下反应已达到平衡状态的是（填正确答案编号）；

a、正、逆反应速率的比值恒定b、c（CO2）=c（CO）

c、混合气体的密度不变d、CO2的体积分数保持不变

③若将反应改为恒压绝热条件下进行，达到平衡时，则乙苯的物质的量浓度（填

正确答案编号）

a、大于0.5mol/Lb、小于0.5mol/L

c、等于0.5mol/Ld、不确定

（3）在温度为T2时的恒容器中，乙苯、CO2的起始浓度分别为2.0mol/L和3.0mol/L，设反应平衡后总压强为P、起始压强为

，则反应达到平衡时苯乙烯的浓度为，乙苯的转化率为（均用含

、P的表达式表示）。

（4）写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的化学方程式。

本题除最后一问，其它与2013年新课标Ⅰ，T28高度相似。

答案：

题型二：

化学反应原理与化学工艺、工艺流程相结合

【典型例题2】（2013·北京理综·26）（14分）

NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。

（1）NOx能形成酸雨，写出NO2转化为HNO3的化学方程式:

_.

（2）汽车发动机工作时会引发N2和02反应，其能量变化示意图如下:

①写出该反应的热化学方程式:

_.

②随温度升高，该反应化学平衡常数的变化趋势是_.。

（3）在汽车尾气系统中装置催化转化器，可有效降低NOX的排放。

①当尾气中空气不足时，NOX在催化转化器中被还原成N2排出。

写出NO被CO还原的化学方程式：

_.

②当尾气中空气过量时，催化转化器中的金属氧化物吸收NOX生成盐。

其吸收能力顺序如下：

12MgO<2oCaO<38SrO<56BaO.原因是.，元素的金属性逐渐增强，金属氧化物对NOX的吸收能力逐渐增强。

（4）通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下:

①Pt电极上发生的是反应（填“氧化”或“还原”）。

②写出NiO电极的电极反应式:

.

【分析】本题以化学工艺为载体，主要考查化学方程式、热化学方程式、电极反应式的书写、原电池原理、化学平衡常数等

（1）根据所学知识可快速解答：

NO2与H2O反应生成HNO3与NO；

（2）①反应物断裂键所需要吸收的总能量减去生成物形成化学键释放的总能量即为焓变：

△H=945kJ/mol+498kJ/mol-2×630KJ/mol=+183KJ/mol；

②、该反应正反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应移动，化学平衡常数增大；

（3）①利用氧化还原中得失电子守恒可得出NO被CO还原N2，CO被氧化为CO2；

②由Mg、Ca、Sr、Ba的质子数可知，它们均处于第ⅡA族，同一主族自上而下，原子半径增大，金属性增强；

（4）①、由工作原理示意图可知，O2在Pt电极发生还原反应生成O2-；

②、在O2-参加反应下，NO在NiO电极发生氧化反应生成NO2。

【答案】

（1）3NO2+2H2O=2HNO3+NO；

（2）①、N2（g）+O2（g）=2NO（g）△H=+183KJ/mol；

②、增大；

（3）①、2NO+2CO

N2+2CO2

②、由Mg、Ca、Sr、Ba的质子数可知，它们均处于第ⅡA族，同一主族自上而下，原子半径增大；

（4）①、还原；

②、NO+O2--2e-=NO2；

结合工艺流程图和所给信息分析解决问题的能力。

工艺流程图是三年课改以来首次（第27题）出现在我省考试题中，难度非常之大。

试题综合程度高，更加强调能力，摈弃了凭记忆靠题海就可以得高分的可能性。

题头一般是简单介绍该工艺生产的原材料和工艺生产的目的；题干部分主要用框图形式将原料到产品的主要生产工艺流程表示出来；题尾主要是根据生产过程中涉及的化学知识设置成系列问题，构成一道完整的化学试题。

这些题中往往就含有化学反应原理知识，特别是氧化还原反应、电化学原理等。

【同类典范】（2013年新课标Ⅰ，T27）锂离子电池的应用很广，其正极材料可再生利用。

某锂离子电池正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等。

充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi＋+xe－==LixC6。

现欲利用以下工艺流程回收正极材料中的某些金属资源（部分条件未给出）。

（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为______。

（2）写出“正极碱浸”中发生反应的离子方程式____________________。

（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式____________；可用盐

酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是__________。

（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式__________________________。

（5）充放电过程中，发生LiCoO2与LixCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式___________________。

（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是________________________。

在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有_________________（填化学式）。

答案：

（1）+3

（2）2A1+20H－+6H2O==2Al（OH）4－+3H2↑

（3）2LiCoO2+3H2SO4+H2O2

Li2SO4+2CoSO4+O2↑+4H2O

2H2O2

2H2O+O2↑

有氯气生成，污染较大

（4）CoSO4+2NH4HCO3==CoCO3↓+（NH4）2SO4+H2O+CO2↑

（5）Li1－xCoO2+LixC6==LiCoO2+6C

（6）Li＋从负极中脱出，经由电解质向正极移动并进入正极材料中

Al（OH）3、CoCO3、Li2SO4

题型三：

通过数据表、图形表渗透化学反应原理

（2013·广东理综·31）（16分）大气中的部分碘源于O3对海水中Ⅰ-的氧化。

将O3持续通入NaⅠ溶液中进行模拟研究.

（1）O3将Ⅰ-氧化成Ⅰ2的过程由3步反应组成：

①Ⅰ-（aq）+O3（g）=ⅠO-（aq）+O2（g）△H1

②ⅠO-（aq）+H+（aq）

HOⅠ（aq）△H2

总反应的化学方程式为______，其反应△H=______

（2）在溶液中存在化学平衡：

，其平衡常数表达式为_______.

（3）为探究Fe2+对氧化Ⅰ-反应的影响（反应体如图13），某研究小组测定两组实验中Ⅰ3-浓度和体系pH，结果见图14和下表。

①Ⅰ组实验中，导致反应后pH升高的原因是_______.

②图13中的A为_____由Fe3+生成A的过程能显著提高Ⅰ-的转化率，原因是_______.

③第2组实验进行18s后，Ⅰ3-下降。

导致下降的直接原因有双选______.

A.C（H+）减小B.c（Ⅰ-）减小C.Ⅰ2（g）不断生成D.c（Fe3+）增加

（4）据图14，计算3-13s内第2组实验中生成l3-的平均反应速率（写出计算过程，结果保留两位有效数字）。

【分析】：

（1）将已知3个化学方程式连加可得O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+O2+H2O，由盖斯定律得△H=△H1+△H2+△H3。

（2）依据平衡常数的定义可得，K=

。

（3）由表格可以看出第一组溶液的pH由反应前的5.2变为反应后的11.0，其原因是反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大。

由于是持续通入O3，O2可以将Fe2+氧化为Fe3+：

O3+2Fe2++2H+=2Fe3++O2+H2O，Fe3+氧化Ⅰ—：

2Fe3++2Ⅰ—=Ⅰ2+2Fe2+，Ⅰ—消耗量增大，转化率增大，与Ⅰ2反应的量减少，Ⅰ3—浓度减小。

（4）由图给数据可知△c（Ⅰ3—）=（11.8×10—3mol/L-3.5×10—3mol/L）=8.3×10—3mol/L，由速率公式得：

v（Ⅰ3—）=△c（Ⅰ3—）/△t=8.3×10—3mol/L/（18—3）=5.5×10—4mol/L·s。

在此题中出现了表格数据、图形数据，这类题要求考生看清表格中数据的变化，坐标图中横纵坐标的意义、起点、拐点、重点的横纵坐标。

对考生对数据的处理能力要求较高，同时也考查学生的计算能力。

答案：

（1）O3+2Ⅰ—+2H+=Ⅰ2+O2+H2O，△H=△H1+△H2+△H3。

（2）

（3）反应过程中消耗氢离子，溶液酸性减弱，pH增大，水电离出氢离子参与反应破坏水的电离平衡，氢氧根浓度增大，溶液呈碱性，pH增大；Fe3+，BD（4）（计算过程略）5.5×10—4mol/L·s

【同类典范】（2013·新课标卷Ⅱ·28）

在1.0L密闭容器中放入0.10molA（g），在一定温度进行如下反应应:

A（g）

B（g）＋C（g）△H=+85.1kJ·mol－1

反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的数据见下表：

时间t/h

0

1

2

4

8

16

20

25

30

总压强p/100kPa

4.91

5.58

6.32

7.31

8.54

9.50

9.52

9.53

9.53

回答下列问题:

（1）欲提高A的平衡转化率，应采取的措施为。

（2）由总压强P和起始压强P0计算反应物A的转化率α（A）的表达式为。

平衡时A的转化率为_，列式并计算反应的平衡常数K。

（3）①由总压强p和起始压强p0表示反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n（A），n总=mol，n（A）=mol。

②下表为反应物A浓度与反应时间的数据，计算a=

反应时间t/h

0

4

8

16

C（A）/（mol·L-1）

0.10

a

0.026

0.0065

分析该反应中反应反应物的浓度c（A）变化与时间间隔（△t）的规律，得出的结论是由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c（A）为mol·L-1

解析：

考察化学平衡知识，涉及平衡移动，转化率、平衡常数、平衡计算、反应速率、表格

数据分析。

（1）根据反应是放热反应特征和是气体分子数增大的特征，要使A的转化率增大，平衡要正向移动，可以采用升高温度、降低压强的方法。

（2）反应前气体总物质的量为0.10mol，令A的转化率为α（A），改变量为0.10α（A）mol,根据差量法，气体增加0.10α（A）mol，由阿伏加德罗定律列出关系：

=

α（A）=（

－1）×100%；α（A）=（

－1）×100%=94.1%

平衡浓度C（C）=C（B）=0.1×94.1%=0.0941mol/L,C（A）=0.1-0.0941=0.0059mol/L,

K=

=1.5ks5u

（3）①

=

n=0.1×

；其中，n（A）=0.1－（0.1×

－0.1）=0.1×（2－

）

②n（A）=0.1×（2－

）=0.051C（A）=0.051/1=0.051mol/L

每间隔4小时，A的浓度为原来的一半。

当反应12小时时，C（A）=0.026/2=0.013mol/L

参考答案：

（1）升高温度、降低压强

（2）α（A）=（

－1）×100%；94.1%；K=

=1.5；

（3）①0.1×

；0.1×（2－

）；

②0.051；每间隔4小时，A的浓度为原来的一半。

0.013

题型四：

能源、高科技在化学反应原理中体现

（2014年武汉市二月调考理综T26）锂的化合物用途广泛。

Li3N是非常有前途的储氢材料；LiFePO4、Li2FeSiO4等可以作为电池的正级材料。

回答下列问题：

（1）将锂在纯氮气中燃烧可制得Li3N，其反应的化学方程为。

（2）氮化锂在氢气中加热时可得到氨基锂（LiNH2），其反应的化学方程式为：

Li3N+2H2

LiNH2+2LiH，氧化产物为（填化学式）。

在270℃时，该反应可逆向发生放出H2，因而氮化锂可作为储氢材料，储存氢气最多可达Li3N质量的%（精确到0.1）。

（3）将Li2CO3、FeC2O4·2H2O和SiO2粉末均匀混合，在800℃的氩气中烧结6小时制得

Li2FeSiO4，写出反应的化学方程式，

制备Li2FeSiO4的过程必须在惰性气体氛围中进行，其原因是。

（4）将一定浓度磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出LiFePO4沉淀，阳极的电极反应式为。

（5）磷酸亚铁锂电池充放电过程中，发生LiFePO4与Li

FePO4之间的转化，电池放电时负极发生的反应为Li

C6－

e—═xLi++6C，写出电池放电时反应的化学方程式

。

【分析】能源一直是高考命题的热点，在化学反应原理中就显得更突出。

特别是锂电池，近几年高考题都出现过，锂电池要抓住其核心负极其实质就是Li-e-=Li+只不过在不同的锂电池中Li单质镶嵌在不同的材料中，正极其实质就是Li++-e-=Li，同样Li+也镶嵌在不同的正极材料中。

在写电极反应式时把正负极的电极材料加上去即可。

三：

备考建议：

一、化学反应与能量：

1.对化学反应中能量变化的有关概念的复习，一是从能量的角度，二是从化学键键能的角度。

化学反应的能量变化不一定是热量变化，热量只是其中一种，还有光能、电能等其他形式的能量变化。

2.对热化学方程式的复习，一要抓住热化学方程式的书写规则，二是要注意题目定量限制条件的设置。

理解物质状态不同所具有的能量不一样，注意ΔH的“+”“-”、单位及数值与化学计量数的对应关系，燃烧热的热化学方程式是否为1mol的可燃物，是否生成稳定的氧化物等。

3.对盖斯定律有关问题的复习，要理解盖斯定律的本质，熟悉历年高考考查类型（图像型、字母型、数值型），加强学生的计算能力。

二：

电化学：

原电池中的新型电池、二次电池、燃料电池考查较多，主要考查电极的判断、电极反应式的书写、电子或电流的流向、溶液中离子的流向、盐桥电池离子运动的方向及盐桥电池电极与溶液的选择、产物的计算等。

对电池优劣的衡量要注意复习，要让学生知道比能量、比功率是什么。

电解原理中要注意阴阳极的判断、电极反应式的书写、溶液中离子的定量计算以及电解后加入物质复原的问题。

考题中通常会把原电池和电解池结合在一起综合考查，一般均会选用比较新的载体形式，一种形式是对电解池和原电池进行对比，另一种形式是利用可充电池对充放电过程进行对比。

对原电池的复习要针对以下几点：

一是理解原电池的基本原理；二是重点复习一下知识点1、正、负极的判断

2、电极的反应类型

3、电极反应式，特别是新型的燃料电池，一定要注意氧化产物或还原产物是否与电解质溶液反应

4、电子或电流的流向

5、衡量电池的优劣比能量或比功率的计算，即单位质量的电池输出的电能多少（w·h）/kg或单位体积输出的电能多少（w·h）/L

6、盐桥电池中盐桥的作用、盐桥电池离子运动的方向及盐桥电池电极与溶液的选择。

7、有关电极产物的计算要找到电子转移的量和电极产物的量之间的关系。

对电化学知识综合应用的复习应针对以下几点：

一是训练电化学知识与工业生产、环境保护、新科技、新能源知识相结合的题目。

二是训练陌生电极反应式的书写。

三：

化学反应速率和化学平衡

对化学反应速率的复习要注意以下几点：

一是理解化学反应速率的概念和计算，注意速率的单位的写法，一般是mol/（L·s）或mol/（L·min）。

但也可以用其他的量的变化表示，不一定都要用浓度。

如选修4第18页实验2-1就是用单位时间收集氢气的体积来表示化学反应速率的。

“与其任何一种化学物质的浓度（或质量）相关的性质在测量反应速率时都可以加以利用，包括能直接观察的某些性质（如释放出气体的体积和体系压强），也包括必须依靠科学仪器才能测量的性质（如颜色的深浅、光的吸收、光的发射、导电能力等）”。

对化学平衡的复习要注意一下几点：

一是理解化学平衡状态的概念，掌握不同的判断方法。

二是掌握等效平衡，即全等等效和等比等效。

要注意区分两种等效的条件是恒温恒压还是恒温恒容，是反应前后气体体积相等还是不等的反应等等。

三是掌握利用图像分析速率的变化，平衡移动的方法。

注意图像中的横纵坐标、曲线的起点、拐点、终点、斜率等等。

四是加强化学平衡的计算，包括三段式的应用、化学平衡常数的计算、反应物转化率的计算、生成物产率的计算，生成物原子利用率的计算等等。

五是理解勒夏特列原理在平衡体系中的应用。

六是化学反应进行的方向判断，掌握ΔG=ΔH—TΔS。

四：

电解质溶液：

本知识块类容较多，是高考的热点和难点。

对于溶液酸碱性的判断和pH的计算主要注意以下几点：

一是掌握电离、水解和反应等不同情况下溶液的酸碱性的判断方法，掌握盐的类型是属于强酸弱碱盐还是强碱弱酸盐。

二是加强pH的计算，特别注意混合后溶液的体积变化。

三是对水的离子积的理解，注意温度是不是室温下。

对于溶液中离子浓度的复习，注意三个守恒：

电荷守恒、物料守恒、质子守恒。

浓度的大小关系主要考虑水解、电离或者水解、电离程度的大小比较。

对于难溶电解质的溶解平衡的复习，一定要重视。

应从本质入手，重点复习沉淀溶解平衡的移动，溶度积的表达式、沉淀的生成与转化。

要理解沉淀溶解平衡