专题5 综合通关2 化学反应原理综合题-【备考最优解】2026版高考二轮专题复习·化学（教用课件）

综合通关2　化学反应原理综合题 1 题型概述 典型例题 (2025·四川卷)乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气(CO＋H2)为原料制备乙二醇，反应按如下两步进行： 返回首页 二轮专题复习 Ⅰ.HCHO(g)＋CO(g)＋H2(g)⇌HOCH2CHO(l) Ⅱ.HOCH2CHO(l)＋H2(g)⇌HOCH2CH2OH(l) 已知：ΔfHm为物质生成焓，反应焓变ΔH＝产物生成焓之和-反应物生成焓之和。相关物质的生成焓如下表所示。 物质 HCHO(g) CO(g) H2(g) HOCH2CH2OH(l) ΔfHm/(kJ·mol-1) -116 -111 0 -455 返回首页 二轮专题复习 回答下列问题： (1)生成乙二醇的总反应Ⅲ，其热化学方程式为 _____________________________________________________________， ΔS________(填“>”“<”或“＝”)0，反应在________(填“高温”或“低温”)自发进行。 (2)恒压时，合成气中n(H2)∶n(CO)增大，HOCH2CHO(羟基乙醛)单位时间产率降低，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。 HCHO(g)＋CO(g)＋2H2(g)⇌HOCH2CH2OH(l)　ΔH＝-228 kJ·mol-1 ＜ 低温 反应Ⅱ的速率大于反应Ⅰ的，使得单位时间内HOCH2CHO(羟基乙醛)产率降低 返回首页 二轮专题复习 ＜ 降低 反应Ⅱ的ln K增大的程度大于反应Ⅳ的ln K 返回首页 二轮专题复习 (4)若反应在恒容密闭容器中进行，溶剂中甲醛初始浓度为1.0 mol·L-1。 ①反应5 h后，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为38%、8%、10%，则甲醛的平均消耗速率v＝________mol·L-1·h-1。 ②溶剂中H2和CO浓度分别保持为1.0×10-4 mol·L-1、6.0×10-4 mol·L-1，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为18%、34%、14%，生成乙二醇的平衡常数K＝___________(科学记数，保留小数点后2位)。 0.112 1.67×1011 返回首页 二轮专题复习 命题立意 本题以甲醛和合成气(CO＋H2)为原料制备乙二醇为情境，试题呈现形式新颖，综合考查热化学方程式的书写、熵变与反应自发进行的条件以及反应速率、平衡移动的影响因素。通过盖斯定律、生成焓计算反应热，结合反应特征分析熵变与自发条件；从浓度影响理解速率变化，借助平衡常数与温度关系图判断反应热差异，进而分析温度对生产的调控，旨在考查学生对热化学、化学平衡及反应速率知识的综合运用与分析推理能力。 返回首页 二轮专题复习 思维过程 (1)根据盖斯定律，由反应Ⅰ＋反应Ⅱ可得生成乙二醇的总反应：HCHO(g)＋CO(g)＋2H2(g)⇌HOCH2CH2OH(l)，ΔH＝∑ΔfHm(产物)-∑ΔfHm(反应物)＝-455 kJ·mol-1-[(-116 kJ·mol-1)＋(-111 kJ·mol-1)＋0×2]＝-228 kJ·mol-1；反应中气体分子数减少，混乱度降低，故ΔS<0；根据ΔG＝ΔH-TΔS<0时反应自发可知，反应在低温自发进行。 (2)恒压时，合成气中n(H2)∶n(CO)增大，意味着H2的分压增大，CO的分压减小，反应速率与反应物浓度相关，CO分压减小的影响超过H2分压增大的影响，导致反应Ⅰ的速率比反应Ⅱ的小，故羟基乙醛单位时间产率降低。 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 名师指津 (1)分析化学反应图像时，首先要弄清横坐标和纵坐标的数学意义和化学意义，弄清公式中每个符号的意义，提高识别图像的能力；其次要看曲线的起点、变化趋势、转折点、终点；最后根据图像中的坐标数据进行相应计算。 (2)化学反应原理中的有关计算，要弄清分数平衡常数、浓度平衡常数、压强平衡常数、浓度商等概念与平衡三段式的关系，并进行相关计算。 返回首页 二轮专题复习 【模拟演练】 1．(2025·石家庄一模)环氧乙烷(C2H4O)是一种重要的化工原料。现代工业常用银作催化剂，氧化乙烯制备环氧乙烷。发生的主要反应如下： Ⅰ.2C2H4(g)＋O2(g)⇌2C2H4O(g)　ΔH1＝-210 kJ·mol-1 Ⅱ.C2H4(g)＋3O2(g)⇌2CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝-1 239 kJ·mol-1 回答下列问题： 返回首页 二轮专题复习 (1)已知银催化反应Ⅰ时存在如下转化过程： 据此计算焓变ΔH4＝_______________________________________________ (用含ΔH1、ΔH3、ΔH5的代数式表示)。 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 (2)反应Ⅰ的正、逆反应速率可分别表示为v正＝k正·p2(C2H4)·p(O2)、v逆＝k逆·p2(C2H4O)(k正、k逆分别为正、逆反应速率常数，p为物质的分压)。T ℃时，k正＝3k逆，向某恒容密闭容器中充入1 mol C2H4(g)和2 mol O2(g)发生反应Ⅰ和Ⅱ，一段时间后达到平衡。 返回首页 二轮专题复习 ①反应Ⅰ的压强平衡常数Kp＝________；仅降低温度，Kp将________(填“增大”“减小”或“不变”)，原因为________(填字母)。 A．k正、k逆均增大，且k正增大的程度更大 B．k正、k逆均减小，且k逆减小的程度更大 C．k正增大、k逆减小，平衡正向移动 D．k正、k逆均减小，且k正减小的程度更大 3 增大 B 返回首页 二轮专题复习 ②下列情况能表明体系达到平衡状态的是________(填字母)。 A．混合气体的密度不随时间变化 B．气体平均摩尔质量不随时间变化 C．碳的总物质的量n总＝2n(C2H4)＋n(CO2)＋2n(C2H4O)不随时间变化 D．2v正(C2H4)＝2v逆(C2H4O)＋v逆(CO2) BD 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 解析：②该容器为恒容密闭容器，且所有的反应物和生成物都是气体，则混合气体的密度是恒定不变的，则其不随时间变化时，不能证明反应达到平衡状态，A项错误； 反应物和生成物的质量不变，且反应Ⅰ是气体分子数减小的反应，则气体平均摩尔质量不随时间变化可以证明反应达到平衡状态，B项正确； 根据碳元素守恒可知，碳的总物质的量n总＝2n(C2H4)＋n(CO2)＋2n(C2H4O)始终不随时间变化，则碳的总物质的量不变不能证明反应达到平衡状态，C项错误； 平衡时，根据反应Ⅰ可知，2v1正(C2H4)＝2v逆(C2H4O)，根据反应Ⅱ可知，2v2正(C2H4)＝v逆(CO2)，两式相加可得2v正(C2H4)＝2v逆(C2H4O)＋v逆(CO2)，D项正确。 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 ①表示δ(CO2)随压强变化的曲线为________(填“ⅰ”“ⅱ”或“ⅲ”)。 ②当压强为100 kPa时，若O2的转化率为56%，则此时乙烯的转化率为________。 ⅲ 64% 反应Ⅰ、Ⅱ的ΔH<0，降低温度，两平衡均正向移动，但反应Ⅱ的热效应大，即降低温度时，反应Ⅱ平衡正向移动的程度比反应Ⅰ的大 返回首页 二轮专题复习 解析：①随着压强增大，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，则压强增大时，C2H4O的选择性增大，结合题意可知，δ(C2H4O)、δ(CO2)之和为100%，即ⅰ表示C2H4O的选择性，则表示δ(CO2)随压强变化的曲线为ⅲ；同时可知ⅱ表示C2H4转化率。 ②若O2的转化率为56%，则参加反应的O2的物质的量为1.12 mol，设反应Ⅰ生成2x mol C2H4O，反应Ⅱ生成2y mol CO2，结合反应Ⅰ、Ⅱ可知，反应Ⅰ消耗2x mol乙烯、x mol氧气，反应Ⅱ消耗y mol乙烯、3y mol氧气， 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 2．(2025·济宁一模)苯胺是制造药物的原料，硝基苯加氢制苯胺产率较高，相关反应如下： Ⅰ.C6H5—NO2(l)＋2H2(g)⇌C6H5—NHOH(l)＋H2O(l)　ΔH＝-150.7 kJ/mol(快) Ⅱ.C6H5—NHOH(l)＋H2(g)⇌C6H5—NH2(l)＋H2O(l)　ΔH＝-95.0 kJ/mol(慢) (1)硝基苯与氢气反应生成苯胺： Ⅲ.C6H5—NO2(l)＋3H2(g)⇌C6H5—NH2(l)＋2H2O(l)　ΔH＝________kJ/mol。 解析：根据盖斯定律，由反应Ⅰ＋反应Ⅱ可得反应Ⅲ，故ΔH＝(-150.7 kJ/mol)＋(-95.0 kJ/mol)＝-245.7 kJ/mol。 -245.7 返回首页 二轮专题复习 (2)室温下，向含有1 L 0.1 mol/L硝基苯的甲醇溶液的刚性容器中加入催化剂，通入H2并保持p(H2)＝0.18 MPa(氢气的浓度可用氢气压强代替且始终不变)，忽略反应过程中溶液体积变化。反应过程中硝基苯转化率、苯基羟胺和苯胺的选择性(S)随反应时间变化如下图所示： 返回首页 二轮专题复习 已知：S(苯胺)＝[n生成(苯胺)/n消耗(硝基苯)]×100%。图中代表S(苯胺)的曲线为______，提高硝基苯的平衡转化率，可采取的措施有____________________________________________________(任写一种)，0～34 min内v(苯胺)＝____________________；120 min时已达到平衡，该温度下反应Ⅱ的平衡常数K＝________mol/L/MPa。 C 适当降低温度、增大H2的压强、及时分离出水(任写一种) 1.25×10-3 mol/L/min 3.6 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 120 min时已达到平衡，硝基苯平衡转化率为90%，苯胺选择性为80%，列出各物质的变化量： 返回首页 二轮专题复习 返回首页 二轮专题复习 (3)相同投料下，298 K下硝基苯平衡转化率随压强的变化关系、0.18 MPa下硝基苯平衡转化率随温度的变化关系如下图所示，图中对应等压曲线的是________，a、b、c、d四个点中，处于相同化学平衡状态的点是________。 n a和b 返回首页 二轮专题复习 解析：当温度为298 K时，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，硝基苯平衡转化率增大，故曲线m表示等温条件下硝基苯平衡转化率随压强的变化曲线；当压强保持0.18 MPa不变时，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，硝基苯平衡转化率减小，故题图中对应等压曲线的是n；处于相同化学平衡状态，说明其温度和压强是相同的，a点的条件是0.18 MPa、298 K，同理，d点的条件是0.18 MPa、320 K，c点的条件是0.06 MPa、298 K，b点的条件是0.18 MPa、298 K，故题图中处于相同化学平衡状态的点是a和b。 返回首页 二轮专题复习 ③若将E点对应体系降温至200 ℃，重新达到平衡时，测得＜1，原因为______________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 且当压强为100 kPa时，C2H4O选择性、CO2选择性都是50%，则x＋3y＝1.12，y＝2x，解得x＝0.16，y＝0.32，此时乙烯的转化率为×100%＝64%。 ③由于反应Ⅰ、Ⅱ均为放热反应，因此降低温度时，两平衡均正向移动，但是反应Ⅱ的热效应大，即降低温度时，其平衡正向移动的程度大，CO2的选择性大，故＜1。 $