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化学反应原理综合题
核心考点
考情统计
考向预测
备考策略
气相中的化学平衡
2021·广东卷，19
考查气相中的化学反应原理，难点在于KP的考查；
考查液相中的化学反应原理，难点在于水溶液图像的解读和三大守恒的应用。
无论是哪种情况，热化学、氧化还原、物质结构、物质性质等都属于基础得分点。
1．重视热化学、氧化还原、物质结构、物质性质等于基础得分点，确保基础分。
2．关注KP、KC、三大守恒、图像分析等，实现难点突破。
液相中的化学平衡
2023·广东卷，19
2022·广东卷，19
1．（2023广东卷，19）配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着重要作用。
（1）某有机物能与形成橙红色的配离子，该配离子可被氧化成淡蓝色的配离子。
①基态的电子轨道表示式为 。
②完成反应的离子方程式：
（2）某研究小组对（1）中②的反应进行了研究。
用浓度分别为的溶液进行了三组实验，得到随时间t的变化曲线如图。
  
①时，在内，的平均消耗速率= 。
②下列有关说法中，正确的有 。
A．平衡后加水稀释，增大
B．平衡转化率：
C．三组实验中，反应速率都随反应进程一直减小
D．体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间：
（3）R的衍生物L可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用M表示)与L存在平衡：
   
   
研究组配制了L起始浓度与L起始浓度比不同的系列溶液，反应平衡后测定其核磁共振氢谱。配体L上的某个特征H在三个物种中的化学位移不同，该特征H对应吸收峰的相对峰面积S(体系中所有特征H的总峰面积计为1)如下表。
0

0
0
a
x

b


【注】核磁共振氢谱中相对峰面积S之比等于吸收峰对应H的原子数目之比；“”表示未检测到。
①时， 。
②时，平衡浓度比 。
（4）研究组用吸收光谱法研究了（3）中M与L反应体系。当时，测得平衡时各物种随的变化曲线如图。时，计算M的平衡转化率 (写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
  
【答案】（1）   HNO2
（2） A、B
（3） 3：
（4）98%
【解析】（1）①基态的电子轨道表示式为  ；
②根据原子守恒可知离子方程式中需要增加HNO2。
（2）①浓度分别为的溶液，反应物浓度增加，反应速率增大，据此可知三者对应的曲线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；时，在内，观察图像可知的平均消耗速率为；
②A．对于反应HNO2，加水稀释，平衡往粒子数增加的方向移动，含量增加，含量减小，增大，A正确；
B．浓度增加，转化率增加，故，B正确；
C．观察图像可知，三组实验反应速率都是前期速率增加，后期速率减小，C错误；
D．硝酸浓度越高，反应速率越快，体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间越短，故，D错误；
故选AB。
（3）①时，，且=，得x=；
②相比于含有两个配体，则与的浓度比应为相对峰面积S的一半与的相对峰面积S之比，即。
（4）；，由L守恒可知
，则；则M的转化率为。
2．（2022广东卷，19）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
（1）催化剂可由加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式：______________。
②催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，过程的焓变为_______(列式表示)。
③可用于的催化氧化。设计从出发经过3步反应制备的路线_______(用“→”表示含氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为_______。
（2）溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)          
(ⅱ)            
①下列有关溶液的说法正确的有_______。
A．加入少量硫酸，溶液的pH不变
B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加
C．加入少量溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D．加入少量固体，平衡时与的比值保持不变
②25℃时，溶液中随pH的变化关系如图。当时，设、与的平衡浓度分别为x、y、，则x、y、z之间的关系式为_______；计算溶液中的平衡浓度_____(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A对应的波长()取决于物质的结构特征；浓度越高，A越大。混合溶液在某一波长的A是各组分吸收程度之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、不同的稀溶液，测得其A随的变化曲线如图，波长、和中，与的最接近的是_______；溶液从a变到b的过程中，的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（1）   N2↑     4H2O     (E1-E2)+ΔH+(E3-E4)    
     2NO+O2=2NO2
（2）  BD          当溶液pH=9时，，因此可忽略溶液中
即=
反应(ii)的平衡常数K2===×10-7
联立两个方程可得=×10-4mol/L     λ3     增大
【解析】（1）①分解过程中，生成Cr2O3和无污染气体，根据元素守恒可知，其余生成物为N2、H2O，根据原子守恒可知反应方程式为。
②设反应过程中第一步的产物为M，第二步的产物为N，则X→M   ΔH1=(E1-E2)，M→N   ΔH2=ΔH，N→Y   ΔH3=(E3-E4)1，根据盖斯定律可知，X(g)→Y(g)的焓变为ΔH1+ΔH2+ΔH3=(E1-E2)+ΔH+(E3-E4)。
③NH3在Cr2O3作催化剂条件下，能与O2反应生成NO，NO与O2反应生成红棕色气体NO2，NO2与H2O反应生成HNO3和NO，若同时通入O2，可将氮元素全部氧化为HNO3，因此从NH3出发经过3步反应制备HNO3的路线为；其中NO反应生成NO2过程中，气体颜色发生变化，其反应方程式为2NO+O2=2NO2。
（2）①K2Cr2O7溶液中存在平衡：(i)、(ii)。
A．向溶液中加入少量硫酸，溶液中c(H+)增大，(ii)平衡逆向移动，根据勒夏特列原理可知，平衡移动只是减弱改变量，平衡后，溶液中c(H+)依然增大，因此溶液的pH将减小，故A错误；
B．加水稀释过程中，根据“越稀越水解”、“越稀越电离”可知，(i)和(ii)的平衡都正向移动，两个平衡正向都是离子数增大的反应，因此稀释后，溶液中离子总数将增大，故B正确；
C．加入少量NaOH溶液，(ii)正向移动，溶液中将减小，(i)将正向移动，故C错误；
D．平衡(i)的平衡常数K1=，平衡常数只与温度和反应本身有关，因此加入少量K2Cr2O7溶液，不变，故D正确；
综上所述，答案为：BD。
② K2Cr2O7溶液中，，当溶液pH=，溶液中Cr原子总浓度为=，、与的平衡浓度分别为x、y、z mol/L，因此=；由图8可知，当溶液pH=9时，，因此可忽略溶液中，即=，反应(ii)的平衡常数K2===×10-7，联立两个方程可得=×10-4mol/L。
③根据反应(i)、(ii)是离子浓度增大的平衡可知，溶液pH越大，溶液中越大，混合溶液在某一波长的A越大，溶液的pH越大，溶液中越大，因此与的λmax最接近的是λ3；反应(i)的平衡常数K1= ，反应(ii)的平衡常数K2=，= = ，因此= ，由上述分析逆推可知，b>a，即溶液pH从a变到b的过程中，溶液中c(H+)减小，所以的值将增大。
3．（2021广东卷，19）我国力争于2030年前做到碳达峰，2060年前实现碳中和。CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
a)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ∆H1
b)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ∆H2
c)CH4(g)C(s)+2H2(g) ∆H3
d)2CO(g)CO2(g)+C(s) ∆H4
e)CO(g)+H2(g)H2O(g)+C(s) ∆H5
（1）根据盖斯定律，反应a的∆H1=_______(写出一个代数式即可)。
（2）上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有_______。
A．增大CO2与CH4的浓度，反应a、b、c的正反应速率都增加
B．移去部分C(s)，反应c、d、e的平衡均向右移动
C．加入反应a的催化剂，可提高CH4的平衡转化率
D．降低反应温度，反应a~e的正、逆反应速率都减小
（3）一定条件下，CH4分解形成碳的反应历程如图所示。该历程分_______步进行，其中，第_______步的正反应活化能最大。
（4）设K为相对压力平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中，用相对分压代替浓度。气体的相对分压等于其分压（单位为kPa）除以p0（p0=100kPa）。反应a、c、e的ln K随（温度的倒数）的变化如图所示。
①反应a、c、e中，属于吸热反应的有_______(填字母)。
②反应c的相对压力平衡常数表达式为K=_______。
③在图中A点对应温度下、原料组成为n(CO2):n(CH4)=1:1、初始总压为100kPa的恒容密闭容器中进行反应，体系达到平衡时H2的分压为40kPa。计算CH4的平衡转化率，写出计算过程_______。
（5）CO2用途广泛，写出基于其物理性质的一种用途：_______。
【答案】∆H2+∆H3-∆H5或∆H3-∆H4 AD 4 4 ac 68% 做冷冻剂
【分析】
根据盖斯定律计算未知反应的反应热；根据影响化学反应速率和化学平衡的因素判断反应速率的变化及转化率的变化；根据图像及曲线高低判断反应进程和活化能的相对大小；根据平衡时反应物的分压计算平衡转化率；根据CO2的物理性质推测CO2的用途。
【解析】
（1）根据题目所给出的反应方程式关系可知，a=b+c-e=c-d，根据盖斯定律则有∆H1=∆H2+∆H3-∆H5=∆H3-∆H4；
（2）A．增大CO2和CH4的浓度，对于反应a、b、c来说，均增大了反应物的浓度，反应的正反应速率增大，A正确；
B．移去部分C(s)，没有改变反应体系中的压强，反应的正逆反应速率均不变，平衡不移动，B错误；
C．催化剂可以同等条件下增大正逆反应速率，只能加快反应进程，不改变反应的平衡状态，平衡转化率不变，C错误；
D．降低温度，体系的总能量降低，正、逆反应速率均减小，D正确；
故答案选AD；
（3）由图可知，反应过程中能量变化出现了4个峰，即吸收了4次活化能，经历了4步反应；且从左往右看4次活化能吸收中，第4次对应的峰最高，即正反应方向第4步吸收的能量最多，对应的正反应活化能最大。
（4）①随着温度的升高，反应a和c的ln K增大，说明K的数值增大，反应向正反应方向进行，反应a和c为吸热反应，同理反应e的ln K减小，说明K的减小，反应向逆反应方向进行，反应e为放热反应，故答案为ac；
②用相对分压代替浓度，则反应c的平衡常数表达式K=；
③由图可知，A处对应反应c的ln K=0，即K==1，解方程的p2(H2)=p(CH4)，已知反应平衡时
p(H2)=40kPa，则有p(CH4)=16kPa，且初始状态时p(CH4)=×100kPa=50kPa，故CH4的平衡转化率为×100%=68%；
（5）固态CO2即为干冰，干冰用于制冷或人工降雨均是利用其物理性质。
命题热点1　化学平衡状态及移动方向的判断

第一步　析特点
第二步　作判断
根据参加反应的体系的特点,通过推理作出判断,如v正=v逆,则处于平衡状态,否则反应未达到平衡状态。

依据勒夏特列原理判断
如果改变影响平衡的一个条件(如温度、浓度、压强等),平衡就向能使这种改变减弱的方向移动
依据图像中正、逆反应速率相对大小判断
若v正>v逆,则平衡向正反应方向移动;反之向逆反应方向移动
依据变化过程中速率变化的性质判断
若平衡移动的过程中,正反应速率增大(减小),则平衡向逆(正)反应方向移动
依据浓度商(Q)规则判断
若某温度下Q<K,反应向正反应方向进行;Q>K,反应向逆反应方向进行
命题热点2　速率、转化率及平衡常数的计算
、转化率及平衡常数的计算方法——三段式法
　　　　　　mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始量/(mol/L) a b 0 0
变化量/(mol/L) mx nx px qx
平衡量/(mol/L) a-mx b-nx px qx
（1）平衡转化率=某反应物转化的量某反应物起始的量×100%,如α(A)平=mxa×100%。
（2）平衡常数:K=(px)p·(qx)q(a-mx)m·(b-nx)n。
（3）百分含量:(A)=a-mx(a-mx)+(b-nx)+px+qx×100%。
（4）平衡前后的压强之比(物质的量之比):p平p始=(a-mx)+(b-nx)+px+qxa+b。
（5）平均摩尔质量:M=a·M(A)+b·M(B)(a-mx)+(b-nx)+px+qx g/mol。
（6）某气体组分的体积分数=某气体组分的物质的量混合气体总的物质的量×100%。
(7)生成物的产率:产率=实际产量理论产量×100%。
(Kp)与速率常数(k正、k逆)
（1）Kp的两种计算模板。
①平衡总压为p0。
　　　 　N2(g)　+　3H2(g) 2NH3(g)
n(平) a b c
p(分压) aa+b+c p0 ba+b+c p0 ca+b+c p0
Kp=(ca+b+c p0) 2(aa+b+c p0)·(ba+b+c p0) 3。
②刚性容器起始压强为p0,平衡转化率为α。
　　　　2NO2(g)N2O4(g)
p(始) p0 0
Δp p0α 12p0α
p(平) p0-p0α 12p0α
Kp=12p0α(p0-p0α)2。
（2）Kp与k正、k逆的关系。
以2NO2(g)N2O4(g)为例:
v正=k正·p2(NO2)v逆=k逆·p(N2O4)k正·p2(NO2)=k逆·p(N2O4)k正k逆=p(N2O4)p2(NO2)=Kp。

对于基元反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),v正=k正·ca(A)·cb(B),v逆=k逆·cc(C)·cd(D),平衡常数K=cc(C)·cd(D)ca(A)·cb(B)=k正·v逆k逆·v正,反应达到平衡时v正=v逆,故K=k正k逆。
命题热点3　速率、平衡图像题的综合分析
、平衡图像题的特点
（1）图像的形式。
①直接呈现平衡体系中变量的变化:物质的量浓度-时间、组分百分含量-温度、压强-温度。
②平衡体系变量延伸出的变量的变化:分压(物质的量)-时间、转化率-原料物质的量分数、平衡常数K(ln K)-温度倒数(