知識(shí)點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)原理綜合題的解題策略
化學(xué)反應(yīng)原理綜合題涉及的內(nèi)容主要包括化學(xué)反應(yīng)過程中的焓變、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化、電極反應(yīng)式的書寫、化學(xué)反應(yīng)速率的定性分析與定量計(jì)算、化學(xué)平衡移動(dòng)原理在生產(chǎn)中的應(yīng)用、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算、反應(yīng)條件的控制、弱酸弱堿的轉(zhuǎn)化、pH計(jì)算、離子濃度大小的比較、離子的共存、難溶物之間的轉(zhuǎn)化等問題。
1．化學(xué)反應(yīng)速率題中應(yīng)注意的問題
（1）對(duì)于可逆反應(yīng)，溫度變化對(duì)正、逆反應(yīng)速率均產(chǎn)生影響， 且影響趨勢(shì)相同，但影響值不同。升溫對(duì)吸熱反應(yīng)影響較大，對(duì)放熱反應(yīng)影響較?。环粗?，降溫對(duì)吸熱反應(yīng)影響較小，對(duì)放熱反應(yīng)影響較大。
（2）計(jì)算反應(yīng)速率時(shí)，要特別注意時(shí)間、體積、濃度單位的換算。
2．化學(xué)反應(yīng)焓變題中應(yīng)注意的問題
（1）正確理解△H正負(fù)號(hào)的意義及焓變與能量變化的關(guān)系?！?em>H為負(fù)值，反應(yīng)物總能量高于生成物總能量，反應(yīng)放熱；△H為正值，反應(yīng)物總能量低于生成物總能量。
（2）運(yùn)用蓋斯定律計(jì)算多步反應(yīng)的△H時(shí)，要注意反應(yīng)分子式前面的系數(shù)與△H的對(duì)應(yīng)關(guān)系，運(yùn)用數(shù)學(xué)加減法和移項(xiàng)原理進(jìn)行加減，在總反應(yīng)式中沒有的物質(zhì)要用消元法除去，出現(xiàn)的物質(zhì)要按照總反應(yīng)式中的分子數(shù)保留。
3．化學(xué)平衡常數(shù)題中應(yīng)注意的問題
（1）固體物質(zhì)、純液體、水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，H2O不列入平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式中；氣體反應(yīng)、有機(jī)反應(yīng)，H2O的濃度要列入平衡常數(shù)的計(jì)算表達(dá)式中。
（2）平衡常數(shù)（K）式中的濃度是平衡狀態(tài)時(shí)的物質(zhì)的量濃度， 而濃度商（Q）式中的濃度是任意時(shí)刻的物質(zhì)的量濃度。
4．原電池與電解池題中應(yīng)注意的問題
（1）原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，常出現(xiàn)電極材料溶解、質(zhì)量減輕等現(xiàn)象；正極發(fā)生還原反應(yīng)，常出現(xiàn)質(zhì)量不變或增重、有氣體產(chǎn)生等現(xiàn)象。電解池中與電源負(fù)極連接的陰極材料不反應(yīng)，與電源正極連接的陽極(除惰性電極外)材料發(fā)生氧化反應(yīng)，可能出現(xiàn)電極溶解、質(zhì)量減輕等現(xiàn)象。
（2）Fe在原電池與電解池反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)時(shí)失去2個(gè)電子生成Fe2+。
（3）可充電電池的放電反應(yīng)是原電池反應(yīng)，充電反應(yīng)是電解池反應(yīng)。放電過程中原池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，充電過程中電池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)。
5．電離平衡、水解平衡和溶解平衡題中應(yīng)注意的問題
（1）書寫電離平衡、水解平衡、溶解平衡方程式時(shí)要用可逆號(hào)連接。
（2）分析離子的存在形式時(shí)要考慮弱酸弱堿的電離和離子能否發(fā)生水解。
（3）分析離子濃度大小時(shí)要考慮酸堿鹽對(duì)水電離的影響。
（4）利用溶度積常數(shù)分析沉淀是否能完成轉(zhuǎn)化時(shí)，要考慮溶解平衡式中陰陽離子系數(shù)與溶度積常數(shù)關(guān)系，溶度積大的其溶解度不一定大。
6．分析圖表與作圖時(shí)應(yīng)注意的問題
（1）仔細(xì)分析和準(zhǔn)確畫出曲線的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、拐點(diǎn)和平衡點(diǎn)。
（2）找準(zhǔn)縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。
（3）描繪曲線時(shí)注意點(diǎn)與點(diǎn)之間的連接關(guān)系。
（4）分析表格數(shù)據(jù)時(shí)，找出數(shù)據(jù)大小的變化規(guī)律。
例：氫能源是最具應(yīng)用前景的能源之一，高純氫的制備是目前的研究熱點(diǎn)。
（1）甲烷水蒸氣催化重整是制高純氫的方法之一。
①反應(yīng)器中初始反應(yīng)的生成物為H2和CO2，其物質(zhì)的量之比為4∶1，甲烷和水蒸氣反應(yīng)的方程式是______________。
②已知反應(yīng)器中還存在如下反應(yīng)：
i.CH4(g)+H2O(g)==CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)==CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)==C(s)+2H2(g) ΔH3
……
iii為積炭反應(yīng)，利用ΔH1和ΔH2計(jì)算ΔH3時(shí)，還需要利用__________反應(yīng)的ΔH。
③反應(yīng)物投料比采用n（H2O）∶n（CH4）=4∶1，大于初始反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，目的是________________（選填字母序號(hào)）。
a.促進(jìn)CH4轉(zhuǎn)化 b.促進(jìn)CO轉(zhuǎn)化為CO2 c.減少積炭生成
④用CaO可以去除CO2。H2體積分?jǐn)?shù)和CaO消耗率隨時(shí)間變化關(guān)系如下圖所示。從t1時(shí)開始，H2體積分?jǐn)?shù)顯著降低，單位時(shí)間CaO消耗率_______（填“升高”“降低”或“不變”）。此時(shí)CaO消耗率約為35%，但已失效，結(jié)合化學(xué)方程式解釋原因：____________________________。
（2）可利用太陽能光伏電池電解水制高純氫，工作示意圖如下。通過控制開關(guān)連接K1或K2，可交替得到H2和O2。
①制H2時(shí)，連接_______________。
產(chǎn)生H2的電極反應(yīng)式是_______________。
②改變開關(guān)連接方式，可得O2。
③結(jié)合①和②中電極3的電極反應(yīng)式，說明電極3的作用：________________________。
【答案】（1）①CH4+2H2O
②C(s)+2H2O(g)==CO2(g)+2H2(g)或C(s)+ CO2(g)==2CO(g)
③a b c
④降低 CaO+ CO2==CaCO3，CaCO3覆蓋在CaO表面，減少了CO2與CaO的接觸面積
（2）①K1 2H2O+2e-==H2↑+2OH-
③制H2時(shí)，電極3發(fā)生反應(yīng)：Ni(OH)2+ OH--e-==NiOOH+H2O。制O2時(shí)，上述電極反應(yīng)逆向進(jìn)行，使電極3得以循環(huán)使用
【解析】
【詳解】（1）①由于生成物為H2和CO2，其物質(zhì)的量之比為4：1，反應(yīng)物是甲烷和水蒸氣，因而反應(yīng)方程式為CH4+2H2O==4H2+CO2。
②ⅰ-ⅱ可得CH4(g)+CO2(g)==2CO(g)+2H2(g)，設(shè)為ⅳ，用ⅳ-ⅲ可得C(s)+CO2(g)==2CO(g)，因?yàn)檫€需利用C(s)+CO2(g)==2CO(g)反應(yīng)的焓變。
③初始反應(yīng)n(H2O):n(CH4)=2：1，說明加入的水蒸氣過量，又反應(yīng)器中反應(yīng)都存在一定可逆性，根據(jù)反應(yīng)ⅰ知水蒸氣濃度越大，甲烷的轉(zhuǎn)化率越高，a正確；根據(jù)反應(yīng)ⅱ知水蒸氣濃度越大，CO的轉(zhuǎn)化率越高，b正確；ⅰ和ⅱ產(chǎn)生氫氣，使得氫氣濃度變大，抑制反應(yīng)ⅲ，積炭生成量減少，c正確。
④t1時(shí)CaO消耗率曲線斜率減小，因而單位時(shí)間內(nèi)CaO的消耗率降低。CaO+ CO2==CaCO3，CaCO3覆蓋在CaO表面，減少了CO2與CaO的接觸面積，因而失效。
（2）①電極生成H2時(shí)，根據(jù)電極放電規(guī)律可知H+得到電子變?yōu)闅錃猓蚨姌O須連接負(fù)極，因而制H2時(shí)，連接K1，該電池在堿性溶液中，由H2O提供H+，電極反應(yīng)式為2H2O+2e-=H2↑+2OH-。
③電極3上NiOOH和Ni(OH)2相互轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)式為NiOOH+e-+H2O
聯(lián)系客服
