2021版新高考地区选考化学(人教版)一轮复习教师用书:热点题型8 化学反应速率与化学平衡图像题
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热点题型10滴定原理的简单拓展应用——氧化还原滴定及沉淀滴定——变化观念与平衡思想[热点精讲]一、氧化还原滴定1.原理:以氧化剂或还原剂为滴定剂,直接滴定一些具有还原性或氧化性的物质,或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性,但能与某些还原剂或氧化剂反应的物质。
2.试剂:常见用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等;常见用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等。
3.指示剂:氧化还原滴定的指示剂有三类。
(1)氧化还原指示剂。
(2)专用指示剂,如在碘量法滴定中,可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝。
(3)自身指示剂,如酸性高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点颜色变化为溶液由无色变为粉红色。
4.实例(1)Na2S2O3溶液滴定碘液原理:2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI。
指示剂:淀粉溶液。
滴定终点:当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色。
(2)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液原理:2MnO-4+6H++5H2C2O4===10CO2↑+2Mn2++8H2O。
指示剂:酸性KMnO4溶液。
因KMnO4溶液本身呈紫色,不用另外选择指示剂。
滴定终点:当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后,溶液由无色变为粉红色,且半分钟内不褪色。
二、沉淀滴定1.概念:沉淀滴定是利用沉淀反应进行滴定分析的方法。
生成沉淀的反应很多,但符合条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-的浓度。
2.原理:沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小,否则不能使用这种指示剂。
如用AgNO3溶液测定溶液中Cl-的含量时常用CrO2-4作为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶。
[热点精练]1.已知Ag2CrO4是砖红色沉淀。
下列滴定反应中,指示剂使用不正确的是() A.用标准FeCl3溶液滴定KI溶液,KSCN溶液做指示剂B.用I2溶液滴定Na2SO3溶液,淀粉做指示剂C.用AgNO3溶液滴定NaBr溶液,Na2CrO4做指示剂D.用H2O2溶液滴定KI溶液,淀粉做指示剂解析:选D。
热点题型7 物质结构与性质综合题突破策略——宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知[热点精讲]1.判断σ键和π键及其个数共价单键全为σ键,双键中有一个σ键和一个π键,三键中有一个σ键和两个π键。
2.判断中心原子的杂化轨道类型(1)根据价层电子对数判断价层电子对数杂化轨道类型2sp 3sp 24sp 3(2)有机物中、及上的C 原子都是sp 2杂化,—C ≡C—上的C 原子是sp 杂化,—C—上的C 原子是sp 3杂化。
3.判断分子或离子的立体构型(1)根据价层电子对互斥理论判断。
(2)根据中心原子的杂化方式判断,如①CH 4、CCl 4、SO 中的中心原子均为sp 3杂化,2-4它们均为正四面体形结构;②有机物CH 2==CH 2、、HCHO 中的中心原子均为sp 2杂化,这3种物质均为平面形结构;③HC ≡CH 、BeCl 2中碳原子、铍原子均为sp 杂化,二者均为直线形结构。
4.晶体结构中的有关计算(1)根据晶体晶胞的结构特点确定晶体的化学式。
晶胞中粒子数目的计算(均摊法):(1)当晶胞为六棱柱时,其顶点上的粒子被6个晶胞共用,每个粒子属于该晶胞的部分为,而不是。
1618(2)审题时一定要注意是“分子结构”还是“晶胞结构”,若是分子结构,其化学式由图中所有实际存在的原子个数决定,且原子个数可以不互质(即原子个数比可以不约简)。
(2)根据晶体晶胞的结构特点和有关数据,求算晶体的密度或晶体晶胞的体积或晶胞参数a (晶胞边长)。
对于立方晶胞,可建立如下求算途径:得关系式:ρ=(ρ表示密度,a 表示晶胞边长,N A 表示阿伏加德罗常数的值,n n ·Ma 3·N A 表示1 mol 晶胞所含基本粒子或特定组合的物质的量,M 表示摩尔质量)。
5.“原因解释”型试题解题模型[热点精练]1.A 、B 、C 、D 、E 为原子序数依次增大的五种前四周期元素。
A 的核外电子总数与其周期数相同;B 的价电子排布式为n s n n p n +2;C 、D 为同周期元素,C 是同周期元素中离子半径最小的元素,D 元素最外层有一个未成对电子;E 位于元素周期表的第四周期ⅣB 族,常用加热ED 4溶液的方法制备纳米材料。
课题18化学键与物质构成分子结构与性质学习任务1化学键与物质构成一、化学键1.化学键的定义及分类2.化学反应的本质:反应物中旧化学键的断裂与生成物中新化学键的形成。
二、离子键与共价键1.离子键与共价键的比较离子键共价键非极性键极性键概念带相反电荷离子之间的相互作用原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的相互作用成键粒子阴、阳离子原子成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对不偏向任何一方共用电子对偏向一方原子形成条件活泼金属元素与活泼非金属元素经电子得失,形成离子键同种元素原子之间成键不同种元素原子之间成键形成的物质离子化合物非金属单质;某些共价化合物或离子化合物共价化合物或某些离子化合物(1)极性键:共用电子对发生偏移的共价键。
其中它偏向非金属性较强的元素。
(2)非极性键:共用电子对不发生偏移的共价键。
它存在于同种元素的原子之间。
非金属单质、过氧化物、大多数有机物中均含有此类共价键。
三、化学键与物质类别1.化学键的存在2.化学键与物质类别的关系(1)只含有共价键的物质①同种非金属元素原子构成的单质,如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。
②不同非金属元素原子构成的共价化合物,如HCl、NH3、SiO2、CS2等。
(2)只含有离子键的物质活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物,如Na2S、CsCl、K2O、NaH等;但AlCl3内部含共价键。
(3)既含有离子键又含有共价键的物质如Na2O2、NH4Cl、NaOH、Na2SO4等。
(4)无化学键的物质稀有气体分子(单原子分子),如氩气、氦气等。
四、物质的溶解或熔化与化学键变化的关系1.离子化合物的溶解或熔化过程离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子,离子键被破坏。
2.共价化合物的溶解过程(1)有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内的共价键被破坏,如CO2和SO2等。
(2)有些共价化合物溶于水后,发生电离,其分子内的共价键被破坏,如HCl、H2SO4等。
热点题型3 信息型氧化还原反应方程式的书写——证据推理与模型认知[热点精讲]“四步法”突破新情景下氧化还原反应方程式的书写与配平[示例] KMnO 4与热的稀硫酸酸化的Na 2C 2O 4反应,生成Mn 2+和CO 2,写出并配平该反应的离子方程式。
[分析] 第一步:依题意,锰元素的化合价降低,故 KMnO 4是氧化剂,Mn 2+是还原产物;碳元素的化合价升高,故Na 2C 2O 4(碳元素化合价为+3价)是还原剂,CO 2是氧化产物。
第二步:按“氧化剂+还原剂→还原产物+氧化产物”把离子方程式初步写成MnO +C 2O ―→Mn 2++CO 2↑。
由MnO →Mn 2+,锰元素降了5价;由-42-4-4C 2O →CO 2,碳元素升了1价,1 mol C 2O 共失去2 mol e -,故在C 2O 前配5,在2-42-42-4氧化产物CO 2前配10;在MnO 前配2,在还原产物Mn 2+前配2,即2MnO +5C 2O -4-4―→2Mn 2++10CO 2↑。
2-4第三步:反应在硫酸中进行,故在左边补充H +,右边补充H 2O ,即2MnO +5C 2O -4+H +―→2Mn 2++10CO 2↑+H 2O 。
2-4第四步:依据电荷守恒及H 、O 原子守恒配平,即2MnO +5C 2O +16H +2Mn 2++10CO 2↑+8H 2O 。
-42-4=====△[热点精练](1)[2019·高考全国卷Ⅲ,26(1)]高纯硫酸锰作为合成镍钴锰三元正极材料的原料,工业上可由天然二氧化锰粉与硫化锰矿(还含Fe 、Al 、Mg 、Zn 、Ni 、Si 等元素)制备,工艺如图所示。
写出“溶浸”中二氧化锰与硫化锰反应的化学方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
本章必刷题——重要有机物间转化关系排查落实一、重要有机物间的转化关系二、重要有机反应排查落实1.脱水反应脱水①浓硫酸加热生成烯烃________________________________________________________________________;②浓硫酸加热生成醚________________________________________________________________________。
(2)乙二酸与乙二醇酯化脱水①生成链状酯________________________________________________________________________;②生成环状酯________________________________________________________________________;③生成聚酯________________________________________________________________________。
(3)6-羟基己酸一定条件下发生缩聚反应生成聚酯________________________________________________________________________。
________________________________________________________________________。
分子间脱水①生成环状酯________________________________________________________________________;②生成聚酯________________________________________________________________________。
答案:2.水解反应(1)淀粉水解生成葡萄糖________________________________________________________________________。
课题25 化学平衡常数 化学反应进行的方向学习任务1 化学平衡常数及相关计算一、化学平衡常数 1.概念在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,称为化学平衡常数,用符号K 表示。
2.表达式对于反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),K =c p (C)·c q (D)c m (A)·c n (B)。
固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中。
例如:(1)C(s)+H 2O(g)CO(g)+H 2(g)的平衡常数表达式K =c (CO)·c (H 2)c (H 2O)。
(2)Fe 3+(aq)+3H 2O(l)Fe(OH)3(s)+3H +(aq)的平衡常数表达式K =c 3(H +)c (Fe )。
在利用多个方程式求算K 时,要注意K 与焓变(ΔH )的区别:方程式相加减,焓变相加减,平衡常数相乘除;方程式乘以某个系数x ,焓变也需乘以该系数,平衡常数变为原来的x 次方。
例如:写出下列反应的平衡常数的表达式,并归纳K 1、K 2与K 3,K 4、K 5与K 6之间的关系。
①C(s)+H 2O(g)CO(g)+H 2(g) K 1 ΔH 1 ②CO(g)+H 2O(g)CO 2(g)+H 2(g) K 2 ΔH 2 ③C(s)+2H 2O(g)CO 2(g)+2H 2(g) K 3 ΔH 3 ④N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g) K 4 ΔH 4⑤2NH 3(g)N 2(g)+3H 2(g) K 5 ΔH 5 ⑥NH 3(g)12N 2(g)+32H 2(g) K 6 ΔH 6) 分析:反应①②③的平衡常数表达式分别为K 1=c (CO)·c (H 2)c (H 2O)、K 2=c (CO 2)·c (H 2)c (CO)·c (H 2O)、K 3=c (CO 2)·c 2(H 2)c 2(H 2O);反应③=反应①+反应②,则K 3=K 1·K 2(注意:焓变ΔH 3=ΔH 1+ΔH 2)。
热点题型8化学反应速率与化学平衡图像题——变化观念与平衡思想突破一利用速率-时间图像的“断点”探究外因对化学反应速率和化学平衡的影响[热点精讲]1.当可逆反应达到一种平衡后,若某一时刻外界条件发生改变,都可能使速率-时间图像的曲线出现不连续的情况,根据出现“断点”前后的速率大小,即可对外界条件的变化情况做出判断。
2.速率-时间图像(1)改变反应物的浓度(无断点)(2)改变生成物的浓度(无断点)(3)改变气体体系的压强(有断点)①对于正反应方向为气体体积增大(或减小)的反应②对于反应前后气体体积不变的反应(4)改变温度(有断点)对于正反应放热(或吸热)的反应(5)加催化剂(有断点)(1)条件增强,曲线在原图像的上方;条件减弱,曲线在原图像的下方。
(2)浓度改变时,图像曲线一条无断点,一条有断点;其他条件改变时,图像曲线均有断点。
[热点精练]1.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0已达平衡,如果其他条件不变时,分别改变下列条件,对化学反应速率和化学平衡产生影响,下列条件与图像不相符的是(O~t1:v正=v逆;t1时改变条件,t2时重新建立平衡)()解析:选C。
分析时要注意改变条件瞬间v正、v逆的变化。
增加O2的浓度,v正瞬间增大,v逆瞬间不变,A正确;增大压强,v正、v逆都瞬间增大,v正增大的倍数大于v逆,B正确;升高温度,v正、v逆都瞬间增大,速率曲线是不连续的,C错误;加入催化剂,v正、v逆同时同倍数增大,D正确。
2.在一密闭容器中发生反应N2+3H22NH3ΔH<0,达到平衡后,只改变某一个条件时,反应速率与反应时间的关系如图所示。
回答下列问题:(1)处于平衡状态的时间段是________(填字母,下同)。
A.t0~t1B.t1~t2C.t2~t3D.t3~t4E.t4~t5F.t5~t6(2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。
A.增大压强B.减小压强C.升高温度D.降低温度E.加催化剂F.充入氮气t1时刻________;t3时刻________;t4时刻________。
(3)依据(2)中的结论,下列时间段中,氨的百分含量最高的是________。
A.t0~t1B.t2~t3C.t3~t4D.t5~t6(4)如果在t6时刻,从反应体系中分离出部分氨,t7时刻反应达到平衡状态,请在图中画出反应速率的变化曲线。
解析:(1)根据图示可知,t0~t1、t2~t3、t3~t4、t5~t6时间段内,v正、v逆相等,反应处于平衡状态。
(2)t1时,v正、v逆同时增大,且v逆增大得更多,平衡向逆反应方向移动,所以t1时改变的条件是升高温度。
t3时,v正、v逆同时增大且增大量相同,平衡不移动,所以t3时改变的条件是加催化剂。
t4时,v正、v逆同时减小,平衡向逆反应方向移动,所以t4时改变的条件是减小压强。
(3)根据图示知,t1~t2、t4~t5时间段内平衡均向逆反应方向移动,NH3的含量均比t0~t1时间段的低,所以t0~t1时间段内NH3的百分含量最高。
(4)t6时刻分离出部分NH3,v逆瞬间减小,然后逐渐增大,而v正在原来基础上逐渐减小,在t7时刻二者相等,反应重新达到平衡,据此可画出反应速率的变化曲线。
答案:(1)ACDF(2)C E B(3)A(4)突破二常规图像分类突破[热点精讲]1.图像类型(1)浓度-时间如A(g)+B(g)AB(g)(2)含量-时间-温度(压强)(C%指某产物的气体体积分数,B%指某反应物的气体体积分数)(3)恒压(或恒温)线(α表示某反应物的转化率,表示某反应物的气体体积分数)图①,若p1>p2>p3,则正反应为气体体积减小的反应,ΔH<0;图②,若T1>T2,则正反应为气体体积增大的反应,ΔH<0。
(4)几种特殊图像①如下图,对于化学反应:m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>v逆;M点为刚达到的平衡点;M点后为平衡受温度的影响情况,即升温,A的百分含量增加或C的百分含量减少,平衡左移,故正反应ΔH<0。
②如下图,对于化学反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),L线上所有的点都是平衡点。
L线左上方的点(E点),A的百分含量大于此压强时平衡体系中的A的百分含量,所以,E 点v正>v逆;则L线右下方的点(F点),v正<v逆。
2.解题步骤3.解题技巧(1)先拐先平在含量(转化率)-时间曲线中,先出现拐点的先达到平衡,说明该曲线反应速率快,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。
(2)定一议二当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个量的关系,有时还需要做辅助线。
(3)三步分析法一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小;三看化学平衡移动的方向。
[热点精练]3.有一化学平衡m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),如图表示的是A的转化率与压强、温度的关系。
下列叙述正确的是()A.正反应是放热反应;m+n>p+qB .正反应是吸热反应;m +n <p +qC .正反应是放热反应;m +n <p +qD .正反应是吸热反应;m +n >p +q解析:选D 。
图像中有三个变量,应先确定一个量不变来分别讨论另外两个量之间的关系。
确定压强不变,讨论T 与A 的转化率的关系:同一压强下,温度越高,A 的转化率越大,说明正反应是吸热反应;确定温度不变,讨论压强与A 的转化率的关系:同一温度下,压强越大,A 的转化率越大,说明正反应是气体体积缩小的反应,即m +n >p +q 。
4.(双选)(2020·德州高三模拟)T 0时,在 2 L 的密闭容器中发生反应:X(g)+Y(g)Z(g)(未配平),各物质的物质的量随时间变化的关系如图a 所示。
其他条件相同,温度分别为T 1、T 2时发生反应,X 的物质的量随时间变化的关系如图b 所示。
下列叙述中正确的是( )A .该反应的正反应是放热反应B .T 0时,从反应开始到平衡时:v (X)=0.083 mol·L -1·min -1 C .图a 中反应达到平衡时,Y 的转化率为37.5% D .T 1时,若该反应的平衡常数K 为50,则T 1<T 0解析:选AD 。
根据“先拐先平,数值大”的原则可推知,T 1>T 2,温度越高,X 的物质的量越大,则平衡向左移动,正反应是放热反应,A 项正确;v (X)=0.3 mol -0.05 mol 2 L ×3 min ≈0.042mol·L -1·min -1,B 项不正确;Y 的转化率为0.4 mol -0.15 mol 0.4 mol ×100%=62.5%,C 项不正确;由图a 可知,X 、Y 、Z 的物质的量变化之比为1∶1∶2,则反应为X(g)+Y(g)2Z(g),则T 0时平衡常数为⎝⎛⎭⎫0.522⎝⎛⎭⎫0.052×⎝⎛⎭⎫0.152≈33.3<50,由A 项分析可知,该反应为放热反应,故平衡常数越小,温度越高,D 项正确。
5.臭氧在烟气脱硝中的反应为2NO 2(g)+O 3(g)N 2O 5(g)+O 2(g)。
若此反应在恒容密闭容器中进行,相关图像如下,其中对应分析结论正确的是( )AB平衡后升温,NO 2含量降低0~2 s 内,v (O 3)=0.2 mol ·L -1·s -1CDv 正:b 点>a 点 b 点:v 逆>v 正恒温,t 1时再充入O 3NO 2含量升高,错误;B 项,0~2 s 内,v (O 3)=12v (NO 2)=12×0.4 mol·L -12 s =0.1 mol·L -1·s -1,错误;C 项,升高温度,NO 2含量升高,速率增大,v 正:b 点>a 点,b 点反应逆向进行,故v 逆>v 正,正确;D 项,t 1时再充入O 3,平衡正向移动,v 正>v 逆,错误。
突破三 新型图像突破[热点精讲]新型图像往往根据实际工业生产,结合图像,分析投料比、转化率、产率的变化。
此类题目信息量较大,能充分考查学生读图、提取信息、解决问题的能力,在高考中受到命题者的青睐。
1.转化率-投料比-温度图像将燃煤废气中的CO 2转化为甲醚的反应原理为2CO 2(g)+6H 2(g)催化剂CH 3OCH 3(g)+3H 2O(g)。
已知在压强为a MPa 下,该反应在不同温度、不同投料比时,CO 2的转化率如图:此反应________(填“放热”或“吸热”);若温度不变,增大投料比[n (H 2)/n (CO 2)],则平衡常数K 将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【解析】 当投料比一定时,温度越高,CO 2的转化率越小,所以升温,平衡左移,正反应为放热反应。
平衡常数只与温度有关,不随投料比的变化而变化。
【答案】放热不变2.根据图像判断投料比采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金),利用CO和H2制备二甲醚(DME)。
主反应:2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)副反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。
则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。
【解析】由题图可知,当催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为2.0时,CO的转化率最大,生成的二甲醚最多,同时副产物的产率相对较小。
【答案】 2.03.废物回收及污染处理图像(1)一定条件下,用Fe2O3、NiO或Cr2O3做催化剂对燃煤烟气进行回收,反应为2CO(g)+SO2(g)催化剂2CO2(g)+S(l)ΔH=-270 kJ·mol-1。
①其他条件相同、催化剂不同,SO2的转化率随反应温度的变化如图1,Fe2O3和NiO 做催化剂均能使SO2的转化率达到最高,不考虑催化剂价格因素,选择Fe2O3的主要优点是________________________________________________________________________。
②某科研小组用Fe2O3做催化剂,在380 ℃时,分别研究了n(CO)∶n(SO2)为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。
则图2中表示n(CO)∶n(SO2)=3∶1的变化曲线为________。
(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NO x的排放,这使NO x的有效消除成为环保领域的重要研究课题。