高中化学总复习 原理综合题的应试策略.docx
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高中化学总复习原理综合题的应试策略
原理综合题的应试策略
【高考展望】
考纲要求考生能将与化学相关的实际问题分解,综合运用相关知识和科学方法,解决生产、生活实际和科学研究中的简单化学问题的能力。
在高考试题中,每年都有一道考查化学反应原理综合应用的高考试题。
该类题主要把热化学、电化学、化学反应速率及三大平衡知识融合在一起命题,有时有图像或图表形式,重点考查热化学(或离子、电极)方程式的书写、离子浓度大小比较、反应速率大小、平衡常数及转化率的计算、电化学装置、平衡曲线的识别与绘制等。
试题设问较多,考查的内容也就较多,导致思维转换角度较大;试题的难度较大,对思维能力的要求较高。
这类试题具有较大的综合性,能很好地考查同学们应用化学知识解决实际问题的能力。
【方法点拨】
一、化学反应原理综合题常考知识点
1、热化学方程式的书写或运用盖斯定律计算反应热
2、电解池或原电池方程式的书写或电极反应式书写、新情景下陌生氧化还原型的离子方程式书写
3、化学反应速率的影响因素的实验探究
4、化学平衡状态的标志以及化学平衡的影响因素
5、化学平衡常数及平衡转化率的计算
6、酸碱中和滴定的扩展应用(仪器使用、平行实验、空白试验、误差讨论)
7、Ksp的计算和应用
8、综合计算(混合物计算、化学式的确定、关系式法、守恒法在计算中的应用)
二、化学反应原理综合题的答题策略
这类试题考查的内容很基础,陌生度也不大,所以复习时一定要重视盖斯定律的应用与热化学方程式的书写技巧及注意事项;有关各类平衡移动的判断、常数的表达式、影响因素及相关计算;影响速率的因素及有关计算的关系式;电化学中两极的判断、离子移动方向、离子放电先后顺序、电极反应式的书写及有关利用电子守恒的计算;电离程度、水解程度的强弱判断及离子浓度大小比较技巧等基础知识,都是平时复习时应特别注意的重点。
在理解这些原理或实质时,也可以借用图表来直观理解,同时也有利于提高自己分析图表的能力与技巧。
该类题将许多化学基础知识整合在一起,思维空间大,设问较多,考查内容较多,但题目都是《考试大纲》要求的内容,不会出现偏、怪、难的问题,因此要充满信心,分析时要冷静,不能急于求成。
可采用各个击破的方法,搞清楚各步知识点所对应的化学反应原理,采取先分后合的方法,再根据题目要求,用简洁、准确、规范的化学用语答题即可。
再者该类题的各个小问题一般是相对独立设置、没有递进性,故答题时可扬长避短、跳跃式解答,千万不能放弃。
三、化学反应原理综合题中应注意的问题
1、化学反应速率题中应注意的问题
(1)对于可逆反应,温度变化对正、逆反应速率均产生影响,且影响趋势相同,但影响值不同。
升温对吸热反应影响较大,对放热反应影响较小;反之,降温对吸热反应影响较小,对放热反应影响较大。
(2)计算反应速率时,要特别注意时间、体积、浓度单位的换算。
2、化学反应焓变题中应注意的问题
(1)正确理解ΔH正负号的意义及焓变与能量变化的关系。
ΔH为负值,反应物总能量高于生成物总能量,反应放热;ΔH
为正值,反应物总能量低于生成物总能量。
(2)在原电池与电解池反应中,ΔH值不等于电能值,化学
能与电能的转化过程中还有热能转化。
(3)运用盖斯定律计算多步反应的ΔH时,要注意反应分子式前面的系数与ΔH的对应关系,运用数学加减法和移项原理进行加减,在总反应式中没有的物质要用消元法除去,出现的物
质要按照总反应式中的分子数保留。
3、化学平衡常数题中应注意的问题
(1)固体物质、纯液体、水溶液中进行的反应,H2O不列入平衡常数的计算表达式中;气体反应、有机反应,H2O的浓度要列入平衡常数的计算表达式中。
(2)平衡常数(K)式中的浓度是平衡状态时的物质的量浓度,而浓度商(Q)式中的浓度是任意时刻的物质的量浓度。
4、原电池与电解池题中应注意的问题
(1)原电池中负极发生氧化反应,常出现电极材料溶解、质量减轻等现象;正极发生还原反应,常出现质量不变或增重、有气体产生等现象。
电解池中与电源负极连接的阴极材料不反
应,与电源正极连接的阳极(除惰性电极外)材料发生氧化反应,可能出现电极溶解、质量减轻等现象。
(2)Fe在原电池与电解池反应中发生氧化反应时失去2个电子生成Fe2+。
(3)可充电电池的放电反应是原电池反应,充电反应是电解池反应。
放电过程中原池的负极发生氧化反应,充电过程中电池的阴极发生还原反应。
5、电离平衡、水解平衡和溶解平衡应题中注意的问题
(1)书写电离平衡、水解平衡、溶解平衡方程式时要用可逆号连接。
(2)分析离子的存在形式时要考虑弱酸弱碱的电离和离子
(3)分析离子浓度大小时要考虑酸碱盐对水电离的影响。
(4)利用溶度积常数分析沉淀是否能完成转化时,要考虑溶解平衡式中阴阳离子系数与溶度积常数关系,溶度积大的其溶解度不一定大。
6、分析图表与作图时应注意的问题
(1)仔细分析和准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点。
(2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。
(3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。
(4)分析表格数据时,找出数据大小的变化规律。
【典型例题】
类型一、热化学方程式的书写或反应热计算
例1、氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
已知:
CH4(g)+H2O(g)===CO(g)+3H2(g)△H=206.2kJ·mol-1①
CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g)△H=247.4kJ·mol-1②
2H2S(g)===2H2(g)+S2(g)△H=169.8kJ·mol-1③
(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。
CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为。
【思路点拨】根据盖斯定律进行适当运算得出目标热化学方程式的反应热△H。
注意:
并非所给的热化学方程式一定都用到。
【答案】CH4(g)+2H2O(g)==CO2(g)+4H2(g)
H=+165.0kJ·mol-1
【解析】写出目标热化学方程式的反应物和产物并标明状态:
CH4(g)+2H2O(g)==CO2(g)+4H2(g)。
然后与已有的热化学方程式比对,CH4(g)、H2O(g)在左边,CO2(g)、H2(g)在右边,但目标热化学方程式中无硫元素与③无关,无CO(g),所以①×2-②后再整理即可得到CH4(g)+2H2O(g)===CO2(g)+4H2(g)
H=+165.0kJ·mol-1。
【总结升华】首先根据要求书写目标热化学方程式的反应物、产物并配平,其次在反应物和产物的后面括号内注明其状态,再次将目标热化学方程式与已有的热化学方程式比对(主要是反应物和产物的位置、系数),最后根据盖斯定律进行适当运算得出目标热化学方程式的反应热△H,空一格写在热化学方程式右边即可。
举一反三:
【变式1】已知下列热化学方程式:
①Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25kJ·mol-1
②3Fe2O3(s)
+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47kJ·mol-1
则Fe3O4(s)被CO还原成Fe和CO2的热化学方程式为( )
A.Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 ΔH=-14kJ·mol-1
B.Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=-22kJ·mol-1
C.Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=+14kJ·mol-1
D.Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=-14kJ·mol-1
【答案】D
【解析】Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-25kJ·mol-1 ①,
3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g) ΔH=-47k
J·mol-1 ②,
将①式×3-②式得:
2Fe3O4(s)+8CO(g)=6Fe(s)+8CO2(g) ΔH=-25kJ·mol-1×3+47kJ·mol-1=-28kJ·mol-1,将方程式两边同除以2得:
Fe3O4(s)+4CO(g)=3Fe(s)+4CO2(g) ΔH=-14kJ·mol-1,所以A、B、C、D四个选项中,只有D项中的热化学方程式正确。
【变式2】(2016海淀期末)已知:
①2C(s)+O2(g)=2CO(g)ΔH=-220kJ·mol-1
②氢气燃烧的能量变化示意图:
下列说法正确的是
A.1molC(s)完全燃烧放出110kJ的热量
B.H2(g)+1/2O2(g)===H2O(g)ΔH=-480kJ·mol-1
C.C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)ΔH=+130kJ·mol-1
D.欲分解2molH2O(l),至少需要提供4×462kJ的热量
【答案】C
类型二、电极反应式书写、新情景下陌生氧化还原型的离子方程式书写
例2、银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式:
。
【思路点拨】先根据电子守恒配平氧化剂和还原剂、还原产物和氧化产物的系数,再根据质量守恒添加并配平其他未变价物质的系数。
【答案】
【解析】第一步:
一个氧化还原反应可以拆分为两个半反应即氧化反应和还原反应,根据原电池原理正极发生还原反应、负极发生氧化反应,把Ag2O2和Zn写在左边、Ag和K2Zn(OH)4写在右边得到Ag2O2+Zn--Ag+K2Zn(OH)4
第二步:
根据电子守恒即化合价升降总数相等原理,首先配平Ag2O2、Zn、Ag、K2Zn(OH)4等变价物质的系数。
在该反应中Ag2O2的Ag、O两种元素的化合价均降低,作为一个整体共下降4价,所以Zn的化合价应升高4价,其系数为2,在根据元素守恒配平产物系数。
Ag2O2+2Zn--2Ag+2K2Zn(OH)4
第三步:
根据质量守恒在方程式的两边添加其它未变价物质并配平,左边配4KOH和4H2O即可。
【总结升华】首先根据题意写出化学方程式的反应物、产物,其次根据氧化还原反应原理——电子守恒配平氧化剂和还原剂的系数,再次配平还原产物和氧化产物的系数,最后根据质量守恒添加并配平其他未变价物质的系数。
注意:
一般未变价物质是酸、碱或水。
举一反三:
【变式1】氨气在纯氧中燃烧,生成一种单质和水,试写出该反应的化学方程式____________________,科学家利用此原理,设计成氨气-氧气燃料电池,则通入氨气的电极是__________(填“正极”或“负极”);碱性条件下,该电极发生反应的电极反应式为_______________________。
【答案】4NH3+3O2
2N2+6H2O;负极;2NH3—6e-+6OH-=N2+6H2O
【变式2】反应Ⅳ(电解硫酸铵溶液)常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过二硫酸铵)并得到H2。
电解时均用惰性电极,阳极发生的电极反应可表示为。
【答案】2SO42--2e-=S2O82-
【解析】因为在硫酸铵溶液中铵根离子发生水解,溶液显酸性,氢氧根离子浓度很低,而硫酸根离子浓度大,造成阳极发生反应为:
2SO42--2e-=S2O82-,即生成过硫酸根离子,这也是工业生成过硫酸盐的方法;阴极生成氢气:
2H++2e-=H2↑。
类型三、反应速率与化学平衡有关综合题
例3、已知CO2可以生产绿色燃料甲醇:
CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-187.4kJ/mol。
300℃时,在一定容积的密闭容器中,c(CO2)=1.00mol/L,c(H2)=1.60mol/L开始反应,结果如下图所示,回答下列问题:
(1)使用催化剂I时,反应在10小时内的平均反应速率:
v(H2)=______mol/(L·h)。
(2)下列叙述正确的是________。
A.当容器内气体的密度不再改变时,反应不一定达到平衡状态
B.充入氩气增大压强有利于提高CO2的转化率
C.CO2平衡转化率,在上述反应条件下,催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高
D.催化效率:
在上述反应条件下,催化剂Ⅱ比催化剂Ⅰ高
(3)根据图中数据,计算此反应在300℃时的平衡常数(写出计算过程)。
(4)将上述平衡体系升温至400℃,平衡常数:
K(400℃)______K(300℃)(填“<”、“=”或“>”)。
(5)已知:
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)ΔH=-242.8kJ/mol,则反应2CH3OH(g)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(g)ΔH=________kJ/mol。
【思路点拨】
(1)从先由速率公式v(CO2)=Δc(CO2)/t求出v(CO2),再根据速率比等于系数比得v(H2)=3v(CO2),求出v(H2)。
【答案】
(1)0.054
(2)AD
(3)CO2+3H2===CH3OH+H2O
起始浓度/mol·L-1 1.00 1.60 0 0
变化浓度/mol·L-1 0.20 0.60 0.20 0.20
平衡浓度/mol·L-1 0.80 1.0 0.20 0.20
=0.050(mol·L-1)-2
(4)<(5)-353.6
【解析】
(1)从图读数知10小时内CO2消耗量为1.00mol/L×18%=0.18mol/L,反应速率计算式v(CO2)=Δc(CO2)/t=0.18mol/L÷10h=0.018mol/(L·h),v(H2)=3v(CO2)=3×0.018mol/(L·h)=0.054mol/(L·h)。
(2)A项正确,该密闭容器的容积一定,无固体和液体参加反应,无论反应达到平衡与否,其气体密度均不变化;B项错误,氩气不参加反应,容器的容积一定,充入氩气不改变反应物、生成物的浓度,对平衡不产生影响;C项错误,催化剂的使用同等程度改变正、逆反应速率,不影响平衡移动;D项正确,据图知,使用催化剂Ⅱ使反应达到平衡时间比使用催化剂Ⅰ短,故催化效率更高。
【总结升华】本题考查化学反应速率、化学平衡状态的建立、图像分析、化学平衡常数应用与计算等。
举一反三:
【变式1】在一定体积的密闭容器中,进行化学反应CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=____________。
(2)正反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________(多选扣分)。
A.容器中压强不变B.混合气体中c(CO)不变
C.v正(H2)=v逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:
c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)。
可判断此时的温度为________℃。
【答案】
(1)
(2)吸热(3)B、C(4)830
【解析】K随温度的升高而增大,说明正反应为“吸热”反应。
正逆反应速率相等,浓度保持不变是平衡状态,而容器中压强不变,及两物质浓度相等都不能判断是否为平衡状态,应选B、C。
由于c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),
,查表知为830℃。
【变式2】(2016东城期末)用O2将HCl转化为Cl2,反应方程式为:
4HCl(g)+O2(g)
2H2O(g)+2Cl2(g)△H<0。
一定条件下测得反应过程中n(Cl2)的实验数据如下。
下列说法正确的是
t/min
0
2
4
6
n(Cl2)/10-3mol
0
1.8
3.7
5.4
A.0~2min的反应速率小于4~6min的反应速率
B.2~6min用Cl2表示的反应速率为0.9mol/(L·min)
C.增大压强可以提高HCl转化率
D.平衡常数K(200℃)<K(400℃)
【答案】C
类型四、化学反应原理综合题
例4、
(1)元素M的离子与NH4+所含电子数和质子数均相同,则M的原子结构示意图为
(2)硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为。
(3)能证明Na2SO3溶液中存在SO32—+H2O
HSO3—+OH—水解平衡的事实是(填序号)。
A.滴入酚酞溶液变红,再加入H2SO4溶液红色退去
B.滴入酚酞溶液变红,再加入氯水后红色退去
C.滴入酚酞溶液变红,再加入BaCl2溶液后产生沉淀且红色退去
(4)元素X、Y在周期表中位于同一主族,化合物Cu2X和Cu2Y可发生如下转化(其中D是纤维素水解的最终产物):
①非金属XY(填“>”或“<”)
②Cu2Y与过量浓硝酸反应有红棕色气体生成,化学方程式为。
(5)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)+B(g)
2C(g)+D(s)反应,按下表数据投料,反应达到平衡状态,测得体系压强升高,简述该反应的平衡常数与温度的变化关系:
。
物质
A
B
C
D
起始投料/mol
2
1
2
0
【思路点拨】
(1)铵根离子含有10个电子、11个质子。
(2)硫酸铝溶液与过量氨水反应生成的氢氧化铝不能溶于过量的氨水中。
(3)此题关键是亚硫酸离子水解生成的OH-使得酚酞溶液变红。
(4)悬浊液与D溶液(葡萄糖溶液)生成砖红色沉淀氧化亚铜,则Y为O,X、Y同主族,则X为S。
(5)测得反应后,体系压强增大,则达到平衡前,反应逆向进行。
如果正反应是放热反应,则升高温度,反应逆向进行,因此平衡常数随温度的升高而减小。
【答案】
(1)
(2)3NH3·H2O+Al3+===A(OH)3↓+3NH4+
(3)C
(4)①<
Cu2O+6HNO3(浓)===2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O
(5)平衡常数随温度的升高而减小
【解析】
(1)铵根离子中含有10个电子,11个质子,与之相同的单核离子为钠离子。
(2)硫酸铝溶液与过量氨水反应的离子方程式为:
Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+
(3)选C,ABC三个选项描述都是正确的,但要说明亚硫酸钠显碱性是亚硫酸离子水解造成的,存在水解平衡这一事实。
比如说向氢氧化钠这样的碱溶液中加入酚酞后变红,用AB两项中的试剂都可褪色,但用C中的试剂就不行。
选择试剂最好是中性,并与亚硫酸根离子反应,使水解平衡移动,这样一比较C可以充分说明亚硫酸钠显碱性是亚硫酸离子水解造成的。
(4)先推断元素,悬浊液与D的溶液(葡萄糖溶液)生成砖红色沉淀是氧化亚铜,则Y为O元素,X,Y同主族,则X为S元素。
问题就很好回答,非金属性X<Y,Cu2O与浓硝酸反应生成红棕色的气体NO2,利用氧化还原反应原理并配平可写出方程式:
Cu2O+6HNO3(浓)=2Cu(NO3)2+2NO2↑+3H2O
(5)在恒容绝热的情况下,反应达到平衡后,体系压强升高,可推知气体体积变大,说明反应是向左移(注意D为固态)。
另外压强与温度成正比,压强升高,温度升高,如果正反应是放热的情况下,则是升高温度,平衡向左移,符合题目情况。
因此推出正反应是放热反应,那平衡常数与温度成反比。
【总结升华】本题考查得都是主干知识,只是觉得拼盘得太明显,5个小问各不相干,独立成题,是否可用10电子,18电子微粒把它们串起来,比如Na+,Al3+,O2—,S2—。
其中第4问涉及有机化学知识,把知识很好的揉合在一起,第3问,第5问要求思维推理能力较高。
举一反三:
【高清课堂:
408781例5】
【变式1】常温下,浓度均为0.1mol/L的6种溶液pH如下:
溶质
Na2CO3
NaHCO3
Na2SiO3
Na2SO3
NaHSO3
NaClO
pH
11.6
9.7
12.3
10.0
4.0
10.3
请由上表数据回答:
(1)非金属性SiC(填“>”或“<”),用原子结构解释其原因:
同主族元素由上到下。
(2)常温下,相同物质的量浓度的下列稀溶液,其酸性由强到弱的顺序是(填序号)。
a.H2SiO3b.H2SO3c.H2CO3
(3)用离子方程式说明Na2CO3溶液pH>7的原因。
(4)6种溶液中,水的电离程度最小的是(填化学式)。
(5)若增大氯水中次氯酸的浓度,可向氯水中加入上表中的物质是(填化学式),
用化学平衡移动的原理解释其原因:
。
【答案】
(1)<原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐减弱
(2)bca
(3)CO32-+H2O
HCO3-+OH-
(4)NaHSO3
(5)NaHCO3(或NaClO)因为Cl2+H2O
H++Cl-+HClO,NaHCO3(或NaClO)消耗H+,平衡正向移动,使溶液中次氯酸浓度增大。
【变式2】氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用,回答下列问题:
(1)氮元素原子的L层电子数为;
(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4),该反应的化学方程式为;
(3)肼可作为火箭发动机的燃料,与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。
已知:
①N2(g)+2O2(g)=N2O4
(1)△H1=-19.5kJ·mol-1
②N2H4
(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O△H2=-534.2kJ·mol-1
写出肼和N2O4反应的热化学方程式;
(4)肼一空气燃料电池是一种碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为
。
【答案】
(1)5
(2)2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O
(3)2N2H4
(1)+N2O4
(1)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.9kJ·mol-1
(4)N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O
【解析】
(1)N原子的原子结构示意图为:
,故其L层上有5个电子;
(2)NH3+NaClO——N2H4,根据元素守恒还应生成NaCl和H2O,观察法可配平方程式为2NH3+NaClO==N2H4+NaCl+H2O;
(3)肼与N2O4反应生成N2和水蒸气:
2N2H4+N2O4==3N2+4H2O,观察已知的两个热方程式可知,②×2-①得:
2N2H4
(1)+N2O4
(1)==3N2(g)+4H2O(g)△H=△H2×2-△H1==-1048.9kJ·mol-1
(4)“肼—空气燃料电池是一种碱性电池”中O2在正极反应,故负极是肼发生反应:
N2H4-4e-+4OH-=N2+4H2O。
【巩固练习】
1.(2016东城期末)CO2是自然界中碳循环的主要载体,维持大气中CO2的平衡对生态环境有重要意义。
(1)举一例说明CO2在自然界碳循环过程中的作用。
(2)CO2加氢合成低碳烯烃技术在环境保护等方面具有重要意义。
以合成C2H4为例,该转化分为两步进行:
第一步:
CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g
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