對兩道2022年高考化學反應原理試題的探析

董愛杰

(山東省華僑中學)

化學反應原理題是高考必考題,每年的考查中都會有一些“信息的接納與轉化”題作為亮點.以下是對2022年高考全國卷理綜試題中的兩道相關試題的探析.

(2)在1.0×105Pa,將TiO2、C、Cl2以物質的量比1∶2.2∶2進行反應.體系中氣體平衡組成比例(物質的量分數)隨溫度變化的理論計算結果如圖1所示.

圖1

①反應C(g)＋CO2(g)＝2CO(g)的平衡常數Kp(1400 ℃)＝Pa.

②碳氯化的反應趨勢遠大于直接氯化,因為碳氯化反應氣體分子數增加,ΔH＜0,是熵增、放熱的過程,熵判據與焓判據均是自發過程,而直接氯化的體系氣體分子數不變,且是吸熱過程.

③對于碳氯化反應(ⅱ),產物氣體計量數大,故增大壓強,平衡向左移動;該反應ΔH2＜0,正向放熱,溫度升高,平衡向左移動,平衡轉化率變小.

(2)①由圖可知,1400 ℃,體系中CO 占總量的0.6,CO2占總量的0.05,則

②實際生產中需要綜合考慮反應的速率、產率等,以達到最佳效益,實際反應溫度要遠高于200 ℃,就是為了提高反應速率,在相同時間內得到更多的TiCl4產品.

(3)固體顆粒越小,比表面積越大,反應接觸面積越大,越有利于TiO2-C“固—固”接觸.因此可將二者粉碎后混合,同時鼓入Cl2,使固體粉末“沸騰”,增大接觸面積.

原理對接 1)蓋斯定律不僅符合能量守恒,也符合質量守恒.所以,多元反應方程式可以加合,其反應的ΔH也同樣可以進行加合.

2)多元反應方程式加合時得出反應的平衡常數與各個單元反應的平衡常數是積、商的關系:若反應

例2 (2022年全國乙卷第28題,節選)(1)已知下列反應的熱化學方程式:

①2H2S(g)＋3O2(g)＝2SO2(g)＋2H2O(g)ΔH1＝－1036kJ·mol－1,

②4H2S(g)＋2SO2(g)＝3S2(g)＋4H2O(g)ΔH2＝94kJ·mol－1,

③2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(g) ΔH3＝－484kJ·mol－1.

計算H2S 熱分解反應④2H2S(g)＝S2(g)＋2H2(g)的ΔH4＝________kJ·mol－1.

(2)較普遍采用的H2S處理方法是克勞斯工藝,即利用反應①和②生成單質硫.另一種方法是:利用反應④高溫熱分解H2S.相比克勞斯工藝,高溫熱分解方法的優點是________;缺點是_________.

(3)在1470K、100kPa反應條件下,將n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合氣進行H2S熱分解反應.平衡時混合氣中H2S與H2的分壓相等,H2S平衡轉化率為.平衡常數Kp＝kPa.

(4)在1 373 K、100 Pa 反 應 條 件 下,對 于n(H2S)∶n(Ar)分別為4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19 的H2S-Ar混合氣,熱分解反應過程中H2S轉化率隨時間的變化如圖2所示.

圖2

①n(H2S)∶n(Ar)越小,H2S平衡轉化率______,理由是________.

②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9對應圖中曲線______,計算其在0～0.1s之間,H2S 分壓的平均變化率為______kPa·s－1.

(4)① 因為正反應是體積增大的可逆反應,n(H2S)∶n(Ar)越小,p(H2S)越小,越有利于平衡向正反應方向移動,H2S平衡轉化率越高.

②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9的比值與圖像同溫下的轉化率順序相反,即對應圖中曲線d.由圖像可知,0～0.1sH2S分解24%,根據三段式可知

試題不僅體現了變化觀念和平衡思想,而且體現了模型認知與證據推理.因此,在學習時一定要夯實基礎知識,在解決問題時學會舉一反三.