《2023届新教材高考化学一轮复习原理解释类突破学案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023届新教材高考化学一轮复习原理解释类突破学案.docx（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、原理解释类突破1原理解释类设问答题的一般思维(1)阅读题目情境的信息，找出核心问题的分析对象，即平衡体系；(2)找出题目信息中与平衡体系有关变化的因素；(3)利用平衡移动原理分析变化的因素对化学平衡移动的影响，即平衡移动方向的判断；(4)说明平衡发生移动后对实际问题体系产生的影响，得出结论。分析变化因素时要充分考虑条件改变对化学反应速率的影响、对化学平衡的影响、对催化剂活性的影响、对副反应的影响等因素。2原理解释类设问答题程序(1)答题要求组织答案时，一般应将前提条件、前因后果表述清楚，其中的化学原理做到用词准确、书写规范。(2)答题模板叙特点(反应特点或容器特点)变条件定方向得结论(或结果)
2、。1(2021全国甲卷)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：CO2(g)3H2(g)=CH3OH(g)H2O(g) H49 kJmol1合成总反应在起始物n(H2)/n(CO2)3时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为x(CH3OH)，在t250 下的x(CH3OH)p、在p5105 Pa下的x(CH3OH)t如图所示。图中对应等压过程的曲线是_，判断的理由是_。【解析】该反应正向为放热反应，升高温度时平衡逆向移动，体系中x(CH3OH)将减小，因此图中对应等压过程的曲线是b。答案：b总反应H0进行了实验探究。在
3、一定温度和催化剂的条件下，将0.1 mol NH3通入3 L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200 kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。t2时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后N2分压变化趋势的曲线是_(用图中a、b、c、d表示)，理由是_。【解析】t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合。答案：b开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小1丙烷氧化脱氢法制备丙烯的主要反应如下：C3H8(g)O2(g) C3H6(g)H2
4、O(g)H2118 kJmol1在催化剂作用下，C3H8氧化脱氢除生成C3H6外，还生成CO、CO2等物质。C3H8的转化率和C3H6的产率随温度变化关系如图所示。(1)图中C3H8的转化率随温度升高而上升的原因是_。(2)基于本研究结果，能提高C3H6选择性的措施是_。(C3H6的选择性100%)【解析】(1)该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，C3H8的转化率应该降低，但实际上C3H8的转化率随温度升高而上升，可能是升高温度，催化剂的活性增大导致的。(2)根据图像，535 时，C3H6的选择性100%66.7%，550 时，C3H6的选择性100%61.5%，575 时，C3H6的选
5、择性100%51.5%，故选择相对较低的温度能够提高C3H6选择性。答案：(1)温度升高，催化剂的活性增大(2)选择相对较低的温度2(2022南昌模拟)恒压下将CO2和H2按体积比13混合，在不同催化剂作用下发生反应和反应，在相同的时间段内CH3OH的产率、选择性随温度的变化如图所示。反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)H149.1 kJmol1反应：2CO2(g)6H2(g) CH3OCH3(g)3H2O(g)H3122.7 kJmol1其中的CH3OH选择性100%当温度高于230时，CH3OH产率下降的可能原因是_。【解析】温度逐渐升高，化学反应速率逐渐增大，因此甲
6、醇的产率逐渐升高，当温度高于230 后，由于反应的H10，230 以后升高温度，平衡逆向移动使CH3OH的产率下降。答案：反应的H10，230 以后升高温度，平衡逆向移动使CH3OH的产率下降中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉人工合成方面取得突破性进展，在国际上首次实现二氧化碳到淀粉的合成。相关成果于2021年9月24日在线发表在国际学术期刊科学上。研究团队采用一种类似“搭积木”的方式，联合中科院大连化学物理研究所，利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一(C1)化合物，然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三(C3)化合物，最后通过生物途
7、径优化，将碳三化合物聚合成碳六(C6)化合物，再进一步合成直链和支链淀粉(Cn化合物)。这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍，向设计自然、超越自然目标的实现迈进了一大步，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。命题视角1：外界因素对化学平衡的影响合成技术中，利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成碳一(C1)化合物，发生反应CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H0，为增加甲醇的产率，理论上可采用何种条件？提示：可适当增大压强，降低温度，将CH3OH从体系中分离等。命题视角2：转化率的相关判断250 在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成C
8、H3OH(g)，如图为不同投料比n(H2)/n(CO2)时某反应物X平衡转化率变化曲线，判断反应物X是CO2还是H2。提示：观察图中的横坐标，其物理量为，若假设n(CO2)为定值，则X的转化率随n(H2)的增大而增大，则X为CO2。命题视角3：思维拓展催化剂和反应条件与反应物转化率和产物的选择性有高度相关。控制相同投料比和相同反应时间，有如下四组实验数据：实验编号温度(K)催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)A543Cu/ZnO纳米棒12.342.3B543Cu/ZnO纳米片11.972.7C553Cu/ZnO纳米棒15.339.1D553Cu/ZnO纳米片12.070.6根据表中所给数据
9、，判断用CO2生产甲醇的最佳选项。提示：选择性是指产物的专一性，在一个化学反应中若有多个产物，其中某一产物是目标产物，若这个物质的产率越高，说明该反应的选择性越好。观察四组数据，相比之下，BD的选择性很高，且B的CO2转化率比D稍低些，但是B的CH3OH的选择性高出了不少，故最佳选项为B。命题视角4：社会担当这一研究成果对社会发展有何意义？提示：这一研究成果使淀粉生产的传统农业种植模式向工业车间生产模式转变成为可能。为二氧化碳原料合成复杂分子开辟了新的技术路线。提高人类粮食安全水平，促进碳中和，推动社会的可持续发展。1“源”来如此(2019江苏高考)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分
10、利用碳资源。CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：反应：CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)H41.2 kJmol1反应：2CO2(g)6H2(g)=CH3OCH3(g)3H2O(g)H 122.5 kJmol1在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。其中：CH3OCH3的选择性100%温度高于300 ，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是_。220 时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3
11、OCH3选择性的措施有_。【解析】反应为吸热反应，反应为放热反应，当升高温度时，反应正向移动，CO2的转化率上升，反应逆向移动，生成CH3OCH3的量变小。高于300 时，从图像看，CO2的平衡转化率在生成CH3OCH3的上方，说明CO2的转化率的上升幅度超过下降幅度。反应是体积减小的反应，所以可以通过加压使得平衡正向移动，或者加入有利于反应进行的催化剂。答案：反应的H0，反应的H0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度增大压强、使用对反应催化活性更高的催化剂2变换有道(2020全国卷节选)二氧化碳催化加氢合成乙烯是综
12、合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)_。当反应达到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)_(填“变大”“变小”或“不变”)。理论计算表明，原料初始组成n(CO2)n(H2)13，在体系压强为0.1 MPa，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数x随温度T的变化如图所示。图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是_、_。CO2催化加氢合成C2H4反应的H_0(填“大于”或“小于”)。【解析】二氧化碳催化加氢合成乙烯的反应方程式为2CO26H2C2H44H2O，所以产物的物质的量之比n(C2H4)n(H2O)14，
13、由于该反应是气体分子总数减少的反应，根据勒夏特列原理可知加压平衡向正反应方向移动，所以增大压强，则n(C2H4)变大。由于原料初始组成n(CO2)n(H2)13，且温度升高时二者变化趋势相同(即均增大或均减小)，而生成的n(C2H4)n(H2O)14，且温度升高时二者变化趋势相同(即均增大或均减小)，所以根据390 K平衡时各物质的质量分数之间的关系可知：c、a分别表示的是CO2和H2，b、d分别表示H2O与C2H4，所以表示C2H4、CO2变化的曲线分别是d和c；由图可知升高温度CO2和H2的物质的量分数增大，即平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理可知该反应为放热反应，即H小于0。答案：1
14、4变大dc小于两道试题均以CO2的资源化利用为背景，与反应热相结合，考查了化学平衡移动的外界条件，但两题有明显的不同：第1小题是通过热反应方程式提供信息，判断温度、压强的改变对平衡移动的影响，可借助图中转化率的相关信息综合判断；第2小题是根据图中组分的物质的量分数的变化判断平衡移动的方向，进而推断反应的焓变。【加固训练】1(2018全国卷节选)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K和343 K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是_；要缩短反应达到平衡
15、的时间，可采取的措施有_、_。【解析】在343 K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物等；要缩短反应达到平衡的时间，可采取加压 、增大反应物浓度、使用催化剂等加快化学反应速率的措施。答案：及时移去产物使用催化剂增大反应物压强(合理即可)2(2019天津高考节选)不同温度下反应3SiCl4(g)2H2(g)Si(s) 4SiHCl3(g) H0中SiCl4转化率如图所示。下列叙述正确的是_(填序号)。a.B点：v正v逆bv正：A点E点c反应适宜温度：480520【解析】根据图像分析，B点反应没有达到平衡状态，正反应速率大于逆反应速率，a正确；E点的温度高于A点，E点的反应速率
16、大，b错误；反应在480520时转化率最高，该温度段是适宜的温度，c正确。答案：a、c【知识点避坑】平衡正向移动，反应物的转化率不一定增大，对于反应mA(g) nB(g)qC(g)，若mnq，在T、V不变时，增加A的量，A的转化率不变。1.(2021广东选择考)反应X=2Z经历两步：X Y；Y 2Z。反应体系中X、Y、Z的浓度c随时间t的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是()Aa为c(X) 随t的变化曲线Bt1时，c(X)c(Y)c(Z) Ct2时，Y的消耗速率大于生成速率Dt3后，c(Z) 2c0c(Y) 【解析】选D。由题中信息可知，反应X=2Z经历两步：XY；Y2Z。因此，图中呈不断减
17、小趋势的a线为X的浓度c随时间t的变化曲线，呈不断增加趋势的线为Z的浓度c随时间t的变化曲线，先增加后减小的线为Y的浓度c随时间t的变化曲线。X是唯一的反应物，随着反应的发生，其浓度不断减小，因此，由图可知，a为c(X)随t的变化曲线，A正确；由图可知，分别代表3种不同物质的曲线相交于t1时刻，因此，t1时c(X)c(Y)c(Z)，B正确；由图中信息可知，t2时刻以后，Y的浓度仍在不断减小，说明t2时刻反应两步仍在向正反应方向发生，而且反应生成Y的速率小于反应消耗Y的速率，即t2时Y的消耗速率大于生成速率，C正确；由图可知，t3时刻反应完成，X完全转化为Y，若无反应发生，则c(Y)c0，由于反
18、应Y2Z的发生，t3时刻Y浓度的变化量为c0c(Y)，变化量之比等于化学计量数之比，所以Z的浓度的变化量为2c0c(Y)，这种关系在t3后仍成立， 因此，D不正确。2(2021湖南选择考改编)已知：A(g)2B(g) 3C(g)H0，向一恒温恒容的密闭容器中充入1 mol A和3 mol B发生反应，t1时达到平衡状态，在t2时改变某一条件，t3时重新达到平衡状态，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是()A容器内压强不变，表明反应达到平衡Bt2时改变的条件：向容器中加入CC平衡时A的体积分数：()()，C错误；平衡常数K与温度有关，因该反应在恒温条件下进行，所以K保持不变，D错误。
19、3(2020山东等级考)探究CH3OH合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH的产率。以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：.CO2(g)3H2(g) CH3OH(g)H2O(g)H149.5 kJmol1.CO(g)2H2(g) CH3OH(g)H290.4 kJmol1.CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)H3回答下列问题：(1)不同压强下，按照n(CO2)n(H2)13投料，实验测定CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率随温度的变化关系如下图所示。已知：CO2的平衡转化率100%CH3OH的平衡产率100%其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图_(填“甲
20、”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序为_；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是_。(2)为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，应选择的反应条件为_(填标号)。A低温、高压B高温、低压C低温、低压 D高温、高压【解析】(1)反应和为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则CH3OH的平衡产率减少，所以图甲表示CH3OH的平衡产率，图乙中，开始升高温度，由于反应和为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO2的平衡转化率降低，反应为吸热反应，升高温度反应向正反应方向移动，升高一定温度后以反应为主，CO2的平衡转化率又升高，所以图乙表示CO2的平衡转化率；压强增大，反应和
21、是气体体积减小的反应，反应和平衡正向移动，反应气体体积不变化，平衡不移动，故压强增大CH3OH的平衡产率增大，根据图可知压强关系为p1p2p3；温度升高，反应和平衡逆向移动，反应向正反应方向移动，所以T1温度时，三条曲线交于一点的原因为T1时以反应为主，反应前后分子数相等，压强改变对平衡没有影响；(2)根据图示可知，温度越低，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，压强越大，CO2的平衡转化率越大，CH3OH的平衡产率越大，所以选择低温和高压，答案选A。答案：(1)乙p1、p2、p3T1时以反应为主，反应前后气体分子数相等，压强改变对平衡没有影响(2)A【加固训练】1(2020江苏高
22、考改编)CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应：CH4(g)CO2(g)=2H2(g)2CO(g)H247.1 kJmol1H2(g)CO2(g)=H2O(g)CO(g)H41.2 kJmol1在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)n(CO2)11条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法不正确的是()A升高温度有利于提高CH4的平衡转化率B曲线B表示CH4的平衡转化率随温度的变化C相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D恒压、800 K、n(CH4)n(CO2)11条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续
23、反应，CH4转化率能达到Y点的值【解析】选C。A项，从图像看，温度升高，曲线A、B均上升，说明升温，CH4的转化率提高，正确；B项，给出的两个反应均为吸热反应，升温时，两反应均正向移动，所以CO2的转化率大于CH4的转化率，由图像知，曲线A表示CO2的平衡转化率，曲线B表示CH4的平衡转化率，正确；C项，曲线A和曲线B均为平衡时物质的转化率，加入催化剂，不会影响平衡时物质的转化率，故曲线A和曲线B不可能重合，错误；D项，可以通过移走H2或CO来提高CH4的平衡转化率，正确。2(2018天津高考)室温下，向圆底烧瓶中加入1 mol C2H5OH和含1 mol HBr的氢溴酸，溶液中发生反应：C2
24、H5OHHBrC2H5BrH2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br和C2H5OH的沸点分别为38.4 和78.5 。下列有关叙述错误的是()A加入NaOH，可增大乙醇的物质的量B增大HBr浓度，有利于生成C2H5BrC若反应物均增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变D若起始温度提高至60 ，可缩短反应达到平衡的时间【解析】选D。加入NaOH后，NaOH能与HBr反应，使平衡向逆方向移动，增大乙醇的物质的量，A正确；增大HBr浓度，使平衡向正方向移动，有利于生成C2H5Br，B正确；加入反应物的物质的量之比与反应物的化学计量数之比相等，两种反应物平衡转化率之比不变，C正确；
25、温度提高到60 ，反应速率加快，而C2H5Br挥发，导致C2H5Br浓度减小，反应速率减慢，不能判断反应达到平衡的时间与原平衡时间的长短，D错误。【典例】2NO2(红棕色) N2O4(无色)H0。将一定量的NO2充入注射器中并密封，改变活塞位置的过程中，气体透光率随时间的变化如图所示(气体颜色越深，透光率越小)。下列说法不正确的是()Ab点达到了平衡状态Bb点对应的时刻改变的条件是将注射器的活塞向外拉Cd点：v(正)v(逆)D若在c点将温度降低，其透光率将增大【解析】选B。A项，b点透光率不再发生变化，则b点达到平衡状态，正确；B项，颜色越深，透光率越小，可知，b点时c(NO2)增大，则b点对应的时刻改变的条件不可能是将注射器的活塞向外拉，错误；C项，d点透光率减小，平衡逆向移动，则v(正)H2。总结归纳比较H大小的方法。提示：(1)看物质状态。同一反应物质的状态不同时，可通过能量变化示意图比较。(2)看H符号。比较反应热大小时不要只比较H数值的大小，还要考虑其符号。(3)看化学计量数。当反应物与生成物的状态相同时，化学计量数越大，放热反应的H越小，吸热反应的H越大。(4)看反应的程度。对于可逆反应，参加反应的物质的量和状态相同时，反应的程度越大，热量变化越大。