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(zhì)的量比1∶2.2∶2進行反應.體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分數(shù))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(shù)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(shù)增加,ΔH＜0,是熵增、放熱的過程,熵判據(jù)與焓判據(jù)均是自發(fā)過程,而直接氯化的體系氣體分子數(shù)不變,且是吸熱過程.

③對于碳氯化反應(ⅱ),產(chǎn)物氣體計量數(shù)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(chǎn)中需要綜合考慮反應的速率、產(chǎn)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(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)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(zhì)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(shù)與各個單元反應的平衡常數(shù)是積、商的關系:若反應

例2 (2022年全國乙卷第28題,節(jié)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(zhì)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(yōu)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(shù)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(jù)三段式可知

試題不僅體現(xiàn)了變化觀念和平衡思想,而且體現(xiàn)了模型認知與證據(jù)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.