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微專題八　化學反應原理綜合題的解題策略
第八章
水溶液中的離子反應與平衡
[專題精講]
一、考情考法分析
化學反應原理主要考查熱化學、電化學、化學反應速率和化
學平衡、電解質溶液等主干理論知識，主要命題點有蓋斯定律的
應用，反應速率和化學平衡的分析，化學平衡常數的表達式書寫
與計算，反應條件的分析選擇、生產生活中的實際應用等，試題
常以填空、讀圖、作圖、計算等形式呈現。
高考一般以與生產、生活緊密聯系的物質為背景材料命制組
合題，各小題之間又有一定的獨立性。主要考查學生的信息處理
能力、學科內綜合分析能力，應用反應原理解決生產實際中的具
體問題，體現了“變化觀念與平衡思想”的核心素養。
二、知識總結，深化拓展
(一)反應熱問題
求反應熱的幾種方法
(1)從宏觀角度分析
ΔH＝H1(生成物的總能量)－H2(反應物的總能量)
(2)從微觀角度分析
ΔH＝E1(反應物的鍵能總和)－E2(生成物的鍵能總和)
(3)從活化能角度分析
ΔH＝E1(正反應活化能)－E2(逆反應活化能)
(4)根據蓋斯定律計算
計算步驟
計算方法
(二)外界條件對化學反應速率的影響
(1)純液體和固體濃度視為常數，它們的量的改變不會影響化
學反應速率。但固體顆粒的大小導致接觸面積的大小發生變化，
故影響反應速率。
(2)對于固體、液體物質，由于壓強改變對它們的體積影響很
小，因而壓強對它們濃度的影響可忽略，壓強對無氣體參加的化
學反應的速率無影響。
(3)升高溫度，不論吸熱反應還是放熱反應，也不論正反應速
率還是逆反應速率都增大。
(4)使用催化劑催化的化學反應，由于催化劑只有在適宜的溫
度下活性最大，反應速率才能達到最大，故在許多工業生產中溫
度的選擇還需考慮催化劑的活性溫度范圍。
(5)“惰性氣體”(不參加反應的氣體)對反應速率的影響。
①恒溫恒容：充入“惰性氣體”總壓強增大―→物質濃度不
變(活化分子百分數不變)，反應速率不變。
②恒溫恒壓：充入“惰性氣體”體積增大→物質濃度減小(活
化分子百分數減小)，反應速率減小。
溫度的
影響 升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動；
降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動
濃度的
影響 增大反應物濃度或減小生成物濃度，化學平衡向正反應方
向移動；
減小反應物濃度或增大生成物濃度，化學平衡向逆反應方
向移動
壓強的
影響 增大壓強會使平衡向氣體體積減小的方向移動；
減小壓強會使平衡向氣體體積增大的方向移動
(三)化學平衡問題
1.外界條件對化學平衡移動的影響規律
2.化學平衡計算中兩組常用公式
在可逆反應 mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)中
(1)化學平衡常數(K)與濃度商(Q)
(四)原電池與電解池問題
(1)原電池中負極發生氧化反應，常出現電極材料溶解、質量
減輕等現象；正極發生還原反應，常出現質量不變或增重、有氣
體產生等現象。
(2)電解池中與電源負極連接的陰極材料不反應，與電源正極
連接的陽極(除惰性電極外)材料發生氧化反應，可能出現電極溶
解、質量減輕等現象。
(3)Fe 在原電池與電解池反應中發生氧化反應時失去電子生成
Fe2+。
(4)可充電電池的放電反應是原電池反應，充電反應是電解池
反應。放電過程中原電池的負極發生氧化反應，充電過程中電解
池的陰極發生還原反應。
(五)電離平衡、水解平衡和溶解平衡應用中注意的問題
(1)書寫電離平衡、水解平衡、溶解平衡方程式時要用可逆號
連接。
(2)分析離子的存在形式時要考慮弱酸弱堿的電離和離子能否
發生水解。
(3)分析離子濃度大小時要考慮酸堿鹽對水電離的影響。
(4)利用溶度積常數分析沉淀是否能完成轉化時，要考慮溶解
平衡式中陰陽離子計量數與溶度積常數關系，溶度積大的其溶解
度不一定大。
[典例精析]
角度 1 以元素性質為主線串聯反應原理
【典例1】氫能是一種極具發展潛力的清潔能源。以太陽能為
熱源，熱化學硫碘循環分解水是一種高效、無污染的制氫方法。
其反應過程如下圖所示：
(1)反應Ⅰ的化學方程式是_____________________________。
(2)反應Ⅰ得到的產物用 I2 進行分離。該產物的溶液在過量 I2
的存在下會分成兩層——含低濃度 I2 的 H2SO4 層和含高濃度 I2 的
HI 層。
①根據上述事實，下列說法正確的是__________(填序號)。
a.兩層溶液的密度存在差異
b.加 I2 前，H2SO4 溶液和 HI 溶液不互溶
c.I2 在 HI 溶液中比在 H2SO4 溶液中易溶
②辨別兩層溶液的方法是____________________________。
于 2 的原因是____________________________________________
_______________________________________________________。
(3)反應Ⅱ：
2H2SO4(l)===2SO2(g)＋O2(g)＋2H2O(g)
ΔH＝＋550 kJ·mol-1
它由兩步反應組成：
ⅰ.H2SO4(l)===SO3(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋177 kJ·mol-1；
ⅱ.SO3(g)分解。
L(L1，L2)，X 可分別代表壓強或溫度。如圖表示 L 一定時，
ⅱ中 SO3(g)的平衡轉化率隨 X 的變化關系。
①X 代表的物理量是______。
②判斷 L1、L2 的大小關系，并簡述理由：_______________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
解析：(1)由圖知反應Ⅰ中的反應物為SO2、H2O、I2，生成物
為H2SO4、HI，故反應的化學方程式為SO2＋I2＋2H2O===H2SO4
＋2HI。(2)①H2SO4 和 HI 溶液是互溶的，加入 I2 后溶液才分成兩
層；H2SO4 層含 I2 量低，HI 層含 I2 量高，則 I2 在 HI 溶液中比在
H2SO4溶液中易溶；溶液能分為兩層，則兩層溶液的密度一定不同，
故 a、c 正確。②I2 在兩層溶液中的溶解能力差別較大，故可直接
用觀察顏色的方法來進行辨別，顏色深的是 HI 層，顏色淺的是
H2SO4層。③H2SO4層中含有少量的HI，HI===H＋＋I－，使H2SO4
答案：(1)SO2＋I2＋2H2O===H2SO4＋2HI
(2)①a、c
②觀察顏色，顏色深的是 HI 層，顏色淺的是 H2SO4 層
③H2SO4 層中含有少量 HI
(3)①壓強　②L1＜L2；SO3(g)分解的熱化學方程式：2SO3(g)
ΔH＝＋196 kJ·mol-1，當壓強一定時，溫度升
===2SO2(g)＋O2(g)
高，平衡轉化率增大
[思維建模]“四步”突破元素性質與反應原理類試題
[變式訓練 1](2023 年湖北四校聯考)CO、SO2 是常見的大氣污
染物，應用化學原理變廢為寶，意義重大。
(1)CO與SO2用鋁礬土作催化劑、475 ℃條件下反應生成 CO2
和硫蒸氣，該反應可用于從煙道氣中回收硫，反應過程中各組分
的物質的量與反應時間的關系如圖所示，該反應的化學方程式為
__________________________________________________。
轉化率 溫度
50 ℃ 100 ℃ 200 ℃ 300 ℃ 400 ℃
壓強 p1 0.65 0.50 0.40 0.32 0.24
p2 0.80 0.70 0.65 0.50 0.41
(2)利用 CO 可以合成新能源物質——甲醇。其原理為 CO(g)
＋2H2(g)
CH3OH(g)
ΔH。在壓強分別為 p1、p2，體積均為
V L 的兩個容器中充入 a mol CO、2a mol H2，在催化劑作用下反
應生成甲醇，平衡時轉化率與溫度、壓強的關系有下表數據：
①ΔH________0，p1________p2。(填“>”“<”或“＝”)
②壓強為 p2，溫度為 300 ℃時，該反應的平衡常數 K＝
________。
③壓強為 p1，溫度為 100 ℃時，達到平衡后，繼續向其中通
入 0.5a mol CO、a mol H2、0.5a mol CH3OH，則平衡時CH3OH的
體積分數________(填“增大”“減小”或“不變”)。
④下列說法正確的是________(填序號)。
a.當 n(CO)∶n(H2)∶n(CH3OH)＝1∶2∶1 時，可逆反應達到
平衡狀態
b.平衡后向體積為 V L 的容器內繼續充入 He，平衡不移動
c.使用新型催化劑，可提高 CO 的平衡轉化率
(3)MnO2 懸濁液、NaOH 溶液都是 SO2 氣體常用的吸收劑。
①已知 MnO2＋SO2===MnSO4，吸收 SO2 的裝置如圖所示。
反應過程中，為使 SO2 盡可能轉化完全，可采取的合理措施有
________________、__________________。
②將標準狀況下4.48 L SO2氣體緩緩通入100 mL 3 mol·L-1
NaOH溶液中，充分反應后c(Na＋)＝_______________________
(填幾種粒子濃度之和)。
③取②中所得溶液10 mL，加水稀釋成1 L，向其中加入CaCl2固體至有沉淀CaSO3(Ksp＝3.1×10-7)生成，則所加CaCl2固體的質量為________mg。
(2)①<　 <　②
答案：(1)4CO＋2SO2
4CO2＋S2
③增大　④b
(3)①緩慢通入 SO2 控制合適的溫度
③3.441
角度2 以能量變化為主線串聯反應原理
【典例2】丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制
備。回答下列問題：
反應①的ΔH1為_______kJ·mol-1。圖(a)是反應①平衡轉化率
與反應溫度及壓強的關系圖，x________0.1( 填“大于”或“小
于”)；欲使丁烯的平衡產率提高，應采取的措施是_______(填序
號)。
A.升高溫度
C.增大壓強
B.降低溫度
D.降低壓強
(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反
應器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣
等。圖(b)為丁烯產率與進料氣中 n(氫氣)/n(丁烷)的關系。圖中曲
線呈現先升高后降低的變化趨勢，其降低的原因是____________
_______________________________________________________
________________________________________________________
________________。
(3)圖(c)為反應產率和反應溫度的關系曲線，副產物主要是高
溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產率在 590 ℃之前隨溫度
升高而增大的原因可能是________________、________________；
590 ℃之后，丁烯產率快速降低的主要原因可能是_____________
_________________________。
解析：(1)根據蓋斯定律，可得①＝②－③，則ΔH1＝ΔH2－ΔH3
＝－119 kJ·mol-1＋242 kJ·mol-1＝123 kJ·mol-1。反應①為氣體總體
積增大的反應，在溫度相同時降低壓強有利于提高平衡轉化率，
故 x<0.1。反應①為吸熱反應，升高溫度有利于平衡正向移動，
A 正確；降低壓強平衡向氣體總體積增大的方向移動，D 正確。
(2)結合圖(b)可看出隨著 n(氫氣)/n(丁烷)增大，丁烯產率先升高后
降低，這是因為氫氣是生成物，當 n(氫氣)/n(丁烷)逐漸增大時，
逆反應速率加快，故丁烯的產率逐漸降低。(3)在 590 ℃之前隨溫
度升高丁烯產率逐漸增大，這是因為溫度升高不僅能加快反應速
率，還能促使平衡正向移動；但溫度高于 590 ℃時，丁烯高溫裂
解生成短鏈烴類，導致丁烯產率快速降低。
答案：(1)123 小于　AD
(2)氫氣是產物之一，隨著 n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應速率
增大
溫度升高反應速率
(3)升高溫度有利于反應向吸熱方向進行
加快 丁烯高溫裂解生成短鏈烴類
[思維建模]“四角度”突破反應能量與反應原理的綜合題
[變式訓練2](2023 年寶雞質檢)醋酸由于成本較低，在生產中
被廣泛應用。
(1)寫出醋酸在水溶液中的電離方程式：__________________。
若某溫度下，CH3COOH(aq)與 NaOH(aq)反應的ΔH＝－46.8 kJ·mol-1，
HCl(aq)與 NaOH(aq)反應的ΔH＝－55.6 kJ·mol-1，則 CH3COOH 在
水溶液中電離的ΔH＝______kJ·mol-1。
(2) 某溫度下，實驗測得 0.1 mol·L-1 醋酸溶液的電離度約為
1.5%，則該溫度下 CH3COOH 的電離常數 K＝________________
(列出計算式，已知電離度α＝
(3)近年來化學家研究開發出用乙烯和乙酸為原料、雜多酸作
催化劑合成乙酸乙酯的新工藝，不必生產乙醇或乙醛作中間體，
使產品成本降低，具有明顯經濟優勢。其合成的基本反應如下：
CH2==CH2(g)＋CH3COOH(l)
CH3COOC2H5(l)
下列描述能說明乙烯與乙酸合成乙酸乙酯的反應已達化學平
衡的是________。
A.乙烯、乙酸、乙酸乙酯的濃度相同
B.酯合成反應的速率與酯分解反應的速率相等
C.乙烯斷開 1 mol 碳碳雙鍵的同時乙酸恰好消耗 1 mol
D.體系中乙烯的質量分數一定
(4)在 n(乙烯)與 n(乙酸)物料比為 1 的條件下，某研究小組在
不同壓強下進行了在相同時間點乙酸乙酯的產率隨溫度的變化的
測定實驗，實驗結果如圖所示。回答下列問題：
①溫度在60～80 ℃范圍內，乙烯與乙酸酯化合成反應速率由
大到小的順序是_________________[用 v(p1)、v(p2)、v(p3)分別表
示不同壓強下的反應速率]，分析其原因為___________________
________________________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
②壓強為p1MPa、溫度為60 ℃時，若乙酸乙酯的產率為30%，
則此時乙烯的轉化率為______________。
③在壓強為 p1MPa、溫度超過 80 ℃時，乙酸乙酯產率下降的
原因可能是______________________________________________
________________________________________________________
_______________________________________________________。
④根據測定實驗結果分析，較適宜的生產條件是__________
(填出合適的壓強和溫度)。為提高乙酸乙酯的合成速率和產率，
可以采取的措施有____________________(任寫出一條)。
明反應達到平衡；乙烯斷開 1 mol 碳碳雙鍵與乙酸恰好消耗 1 mol
均表示正反應方向，C 不能說明反應達到平衡；體系中乙烯的質量
分數一定，說明乙烯的濃度不變，D 可以說明反應達到平衡。
(4)①該反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強，平衡正向移動，
乙酸乙酯的產率增大，故 p1>p2>p3，對于有氣體參與的反應，其他
條件相同時，壓強越大，反應速率越快。②乙烯與乙酸乙酯的化學
計量數相等，故乙烯的轉化率與乙酸乙酯的產率相等。④根據題圖，
p1 MPa、80 ℃時乙酸乙酯的產率最大，為較適宜的生產條件。根據
平衡移動原理，通入乙烯氣體或增大壓強，均可提高乙酸乙酯的合
成速率和產率。
CH3COO－＋H＋　＋8.8
答案：(1)CH3COOH
(4)①v(p1)>v(p2)>v(p3)
其他條件相同時，對于有氣體參與
的反應，壓強越大，化學反應速率越快 ②30% ③由圖像可知，
p1MPa、80 ℃時反應已達平衡且正反應放熱，故壓強不變升高溫
④p1 MPa、80 ℃　通入乙烯氣體或
度平衡逆向移動，產率下降
增大壓強
(3)BD
角度 3 以氧化還原反應為主線串聯反應原理
【典例3】鋰的化合物用途廣泛。Li3N 是非常有前途的儲氫
材料；LiFePO4、Li2FeSiO4 等可以作為電池的正極材料。
回答下列問題：
(1)將鋰在純氮氣中燃燒可制得 Li3N，其反應的化學方程式為
_______________________________________________________。
(2)氮化鋰在氫氣中加熱時可得到氨基鋰(LiNH2)，其反應的化
學方程式為 Li3N＋2H2
LiNH2＋2LiH，氧化產物為_______(填
化學式)。在 270 ℃時，該反應可逆向進行放出 H2，因而氮化鋰可
作為儲氫材料，儲存氫氣最多可達 Li3N 質量的_______%(精確到
0.1)。
(3)將 Li2CO3、FeC2O4·2H2O 和 SiO2 粉末均勻混合，在 800 ℃
的氬氣中燒結 6 小時制得 Li2FeSiO4，寫出反應的化學方程式：
_______________________________________________________。
制備 Li2FeSiO4 的過程必須在惰性氣體氛圍中進行，其原因是
______________________。
(4)將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液作為電解液，
以鐵棒為陽極，石墨為陰極，電解析出 LiFePO4 沉淀，陽極的電
極反應為____________________________________。
(5)磷酸亞鐵鋰電池充放電過程中，發生LiFePO4與Li1－xFePO4之間的轉化，電池放電時負極發生的反應為LixC6－xe－===xLi＋＋6C，寫出電池放電時反應的化學方程式：_____________________
______________________________________________________。
解析：(1)反應物為金屬鋰和氮氣，生成物為 Li3N，因此其反
應的化學方程式為 6Li＋N2
2Li3N。(2)分析給出的化學方程式
中三種元素的化合價，N、Li 兩種元素在反應前后化合價不變，
而 H 從 H2 中的 0 價轉化為 LiNH2 中的＋1 價和 LiH 中的－1 價，
故 LiNH2 為氧化產物。由給出的化學方程式知，35 g(1 mol)Li3N
最多可儲存氫氣 4 g(2 mol) ，故儲存氫氣最多可達 Li3N 質量的
11.4%。(3)根據給出的反應物 Li2CO3、FeC2O4·2H2O、SiO2，生成
物之一 Li2FeSiO4 及反應條件，結合化學反應中的元素守恒可知生
成物還有 H2O、CO2 及 CO，由此可寫出反應的化學方程式。對比
反應物 FeC2O4·2H2O 和生成物 Li2FeSiO4 可知反應前后 Fe 的化合
價沒有變化，且為＋2 價，故在惰性氣體氛圍中進行的目的是防
止＋2 價鐵被氧化。(4)鐵作陽極，Fe 發生氧化反應，電極反應為
生成物，故 Li1－xFePO4 為反應物，因此放電時電池反應的化學方
程式為Li1－xFePO4＋LixC6===LiFePO4＋6C。
Fe－2e－===Fe2+，然后發生離子反應：Fe2+＋Li＋＋H2PO===
LiFePO4↓＋2H＋。(5)分析題給信息可知LiFePO4為電池放電時的
[思維建模]“四步”突破氧化還原反應與反應原理類試題
[變式訓練3]氮、硫、氯及其化合物是中學化學重要的組成部
分。
(1)氨氣燃料電池使用的電解質溶液是KOH溶液，電池反應為
4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。該電池負極的電極反應式為________
_________________________；用該電池進行粗銅(含 Al、Zn、Ag、
Pt、Au 等雜質)的電解精煉，以CuSO4溶液為電解質溶液，下列說
法正確的是________(填序號)。
a.電能全部轉化為化學能
b.Cu2+的物質的量濃度不變(不考慮溶液體積變化)
c.溶液中 Cu2+向陽極移動
d.利用陽極泥可回收 Ag、Pt、Au 等金屬
e.若陽極質量減少 64 g，則轉移電子數為 2NA 個
(2)①將 SO2 通入 BaCl2 溶液中，出現了異常現象，看到了明
顯的白色沉淀，為探究該白色沉淀的成分，設計了實驗流程：所
得懸濁液
白色沉淀
觀察現象并判斷。則試劑 A
的化學式為____________。實驗表明，加入試劑 A 后，白色沉淀
未見溶解，產生該白色沉淀的離子方程式為_________________
_______________________________。
②利用如圖所示電化學裝置吸收工業尾氣中的 SO2，陰極上
生成 Cu。該裝置中陽極的電極反應式為_____________________
___________________________________________。
是氨氣失電子生成氮氣，反應的電極反應式為2NH3＋6OH－－6e－
解析：(1)電池反應為4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。該電池負極
===N2＋6H2O。電解精煉銅時利用了電解原理，電能轉化為化學
能，也有少量轉化為熱能，a 錯誤；電解精煉時粗銅作陽極，發生
氧化反應，精銅作陰極，陰極上發生還原反應，陽極上鋁、鋅、
銅失電子發生氧化反應，溶液中銅離子在陰極得到電子發生還原
反應，溶液中銅離子濃度減小，b 錯誤；電解時，溶液中的陽離子
向陰極移動，在陰極上得電子，溶液中 Cu2+向陰極移動，c 錯誤；
粗銅中的不活潑金屬不能失電子，以陽極泥的形式沉積在陽極附
近，利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬，d正確；若陽極質量減少64 g，鋁、鋅也失電子發生氧化反應，轉移電子數不是0.2 mol，e錯誤。(2)①實現固體和液體的分離可以采用過濾的方法，將SO2通入BaCl2溶液中，出現的白色渾濁可能是硫酸鋇還可能是亞硫酸鋇，硫酸鋇和鹽酸不反應，但是亞硫酸鋇可以和鹽酸反應而溶解，可以用鹽酸來鑒別沉淀成分，實驗表明，加入試劑A后，白色沉淀未見溶解，產生該白色沉淀的離子方程式是2SO2＋2Ba2+＋O2＋2H2O===2BaSO4↓＋4H＋。②電解池中吸收工業尾氣中的SO2，陰極上生成Cu，陽極是二氧化硫失電子發生氧化反應生成硫酸根離子，電極反應為SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO 。
答案：(1) 2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O　d
(2)①HCl　2SO2＋2Ba2+＋O2＋2H2O===2BaSO4↓＋4H＋
②SO2＋2H2O－2e－===4H＋＋SO

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