化學反應(yīng)原理綜合題考點剖析及復習建議

林增輝

化學反應(yīng)原理綜合題是高考的基本題型，分值占15%左右，主要考查化學反應(yīng)過程中能量、速率、限度和方向的問題，是化學核心概念和核心理論考查的重要載體。從近幾年的高考得分率來看，該題的得分率是比較低的，這應(yīng)引我們的重視，應(yīng)多思考復習備考的方向性和有效性。筆者對比分析了近年來全國卷的高考真題，探求其考查方式，統(tǒng)計和剖析高頻考點，力圖能幫助同學們提高復習的有效性。

一、2019～2020年全國卷真題考點統(tǒng)計

2019～2020年全國卷化學反應(yīng)原理綜合題核心考點統(tǒng)計如下：

統(tǒng)計顯示，2019～2020年的全國卷化學反應(yīng)原理綜合題的考點是比較集中的，也比較相似，基本上都考查了熱化學方程式的書寫或焓變的計算、化學反應(yīng)速率及化學平衡移動的分析和化學計算，有部分試題還考查了文字分析和電解的內(nèi)容。其中，運用蓋斯定律計算焓變、分析平衡曲線（等溫線、等壓線、原料比曲線等）及書寫平衡常數(shù)是熱門考點，而轉(zhuǎn)化率的控制、速率的計算、電極反應(yīng)式的書寫是出現(xiàn)頻率較高的考點，此外，在有些題目中還涉及催化劑選擇性的考點。此外，和2018年之前的全國卷化學反應(yīng)原理綜合題相比，也有一些大的變化，例如題目的圖表信息有所增加，文字信息則相對減少，更加注重考查同學們的讀圖能力;又如，在題目的難度上，也有所增加，例如在計算焓變時，需要同學們通過讀圖獲取信息或者進行方程式篩選，才能寫出目標方程式;又如在書寫化學平衡常數(shù)時，除了2019年全國？芋卷外，其他試題均要求寫成同學們比較陌生的分壓式平衡常數(shù)……總體上來講，對同學們捕捉信息和處理信息的能力提出了較高的要求，但由于其考點相對穩(wěn)定，只要我們對各考點熟練掌握，一定能順利攻克這類題目。下面，筆者將各核心考點進行梳理剖析，希望對同學們有所幫助。

二、核心考點剖析

結(jié)合化學反應(yīng)原理綜合題考點的頻率和難度，選取并剖析以下核心考點。

考點一：熱化學方程式的書寫及焓變的計算

在以往的題目中，這一考點的難度是比較低的，通常是要求通過組合已知方程式求算目標方程式的焓變，本質(zhì)上只是一種簡單的數(shù)學計算。但近兩年來發(fā)生了一些變化，例如2020年新課標？域卷以燃燒熱數(shù)據(jù)表格呈現(xiàn)信息，2020年新課標I卷以能量圖的形式呈現(xiàn)信息，加強了圖表信息處理能力的考查。

【例1】（2020新課標Ⅱ卷節(jié)選）乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應(yīng)： C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g）;ΔH，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如下表所示：

ΔH=_________ kJ·mol-1。

分析：這一道題，用燒然熱代替了常規(guī)的熱化學方程式，在考查運用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的同時，也考查了燃燒熱的概念。由表格中的數(shù)據(jù)可寫出以下熱化學方程式：①C2H6（g）+7/2 O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）;ΔH1=-1560kJ·mol-1;②C2H4（g）+3O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）;ΔH2=-1411kJ·mol-1;③H2（g）+1/2 O2（g）=H2O（l）;ΔH3=-286kJ·mol-1;根據(jù)蓋斯定律，①-②-③得C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g），則ΔH=ΔH1-ΔH2-ΔH3=（-1560kJ·mol-1）-（-1411kJ·mol-1）-286kJ·mol-1）=+137kJ·mol-1。

【例2】（2020新課標Ⅰ卷節(jié)選）硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品，接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化：SO2（g）+1/2 O2（g）■???????????? SO3（g）ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列問題：（1）釩催化劑參與反應(yīng)的能量變化如圖1所示，V2O5（s）與SO2（g）反應(yīng)生成VOSO4（s）和V2O4（s）的熱化學方程式為：_________________。

分析：題目要求寫出熱化學方程式2V2O5（s）+2SO2（g）？葑2VOSO4（s）+V2O4（s），并計算ΔH3，根據(jù)題干和圖表信息，可以寫出以下三個方程式：①SO2（g）+1/2O2（g）？葑SO3（g）;ΔH=-98kJ·mol-1;②V2O4（s）+SO3（g）？葑V2O5（s）+SO2（g）;ΔH2=-24kJ·mol-1;③V2O4（s）+2SO3（g）？葑2VOSO4（s）;ΔH1=-399kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律，③-②×2得2V2O5（s）+2SO2（g）？葑2VOSO4（s）+V2O4（s），則ΔH3=ΔH1-2ΔH2=（-399kJ·mol-1）-（-24kJ·mol-1）×2=-351kJ·mol-1，所以該反應(yīng)的熱化學方程式為：2V2O5（s）+2SO2（g）？葑2VOSO4（s）+V2O4（s）;ΔH3=-351 kJ·mol-1。

這一考點的核心知識點是運用蓋斯定律計算焓變，但其信息的呈現(xiàn)方式在傳統(tǒng)的文字信息基礎(chǔ)上，增加了圖表信息的考查，除了2020年新課標Ⅰ卷，2020年7月的浙江省選考化學反應(yīng)原理綜合題的焓變計算，也是以圖表的形式呈現(xiàn)信息，這可能是一種考查方式的趨勢，同學們也應(yīng)給予足夠的重視。

考點二：速率、平衡圖像分析

化學反應(yīng)速率、平衡圖像的分析，是近年來化學反應(yīng)原理綜合題的考查難點，也是考查重點。常見的曲線有等壓線、等溫線和投料比曲線等，同學們需要借助題干的文字信息和圖表的信息綜合分析判斷。

【例3】（2020新課標Ⅰ卷節(jié)選）硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品，接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化：SO2（g）+1/2 O2（g）？葑SO3（g）ΔH=-98 kJ·mol-1?；卮鹣铝袉栴}：（2）當SO2（g）、O2（g）和N2（g）起始的物質(zhì)的量分數(shù)分別為7.5%、10.5%和82%時，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa壓強下，SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度的變化如圖2所示。反應(yīng)在5.0MPa、550℃時的α=__________，判斷的依據(jù)是__________。影響α的因素有__________。

（4）研究表明，SO2催化氧化的反應(yīng)速率方程為：v=k（■-1）0.8（1-nα′），式中：k為反應(yīng)速率常數(shù)，隨溫度t升高而增大;α為SO2平衡轉(zhuǎn)化率，α′為某時刻SO2轉(zhuǎn)化率，n為常數(shù)。在α′=0.90時，將一系列溫度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲線，如圖3所示。

問題（2）考查了溫度和壓強對轉(zhuǎn)化率的影響，審題時，先要明確縱坐標和橫坐標的意義，分析等壓線的變化趨勢，對于含有多個物理量的圖像，要學會利用控制變量的方法進行分析。結(jié)合題干信息可知，SO2的催化氧化是放熱反應(yīng)，而且氣體分子數(shù)減少，增大壓強，平衡向右移動。因此，在相同溫度下，壓強越大，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率越大。由此可知，p1>p2>p3，由圖可知，當p1=5.0MPa，α=0.975。轉(zhuǎn)化率與平衡的移動密切相關(guān)，而對于SO2催化氧化的反應(yīng)來說，氧氣的濃度、反應(yīng)體系的溫度和壓強，都能影響SO2的平衡轉(zhuǎn)化率α。

問題（4）是根據(jù)速率方程和速率圖像分析問題，同學們對速率方程是比較陌生的，但題目中已經(jīng)提供了充足的信息，即反應(yīng)速率常數(shù)k隨溫度t升高而增大，而SO2平衡轉(zhuǎn)化率α隨溫度t升高而降低（放熱反應(yīng)），α′和n均可視為常數(shù)，因此在溫度變化過程中，反應(yīng)速率方程v=k（■-1）0.8（1-nα′）中事實上只有k和α為變量。由此可知，當升高溫度，k增大使v逐漸提高，但α降低使v逐漸下降。當ttm，k增大對v的提高小于α引起的降低。這是一個文字描述性答案，但不是要求同學們死記硬背教材的內(nèi)容，而是根據(jù)文字和圖像信息，結(jié)合化學平衡移動的原理，做出合理的解釋。因此在復習過程中，應(yīng)加強運用化學反應(yīng)原理分析具體問題的訓練。

【參考答案】（2）0.975?? 該反應(yīng)氣體分子數(shù)減少，增大壓強，α提高，5.0MPa>2.5MPa=p2，所以p1=5.0MPa??? 反應(yīng)物（N2和O2）的起始濃度（組成）、溫度、壓強（4）升高溫度，k增大使v逐漸提高，但α降低使v逐漸下降。t<tm時，k增大對v的提高大于α引起的降低;t>tm后，k增大對v的提高小于α引起的降低

【例4】（2019新課標Ⅲ卷節(jié)選）近年來，隨著聚酯工業(yè)的快速發(fā)展，氯氣的需求量和氯化氫的產(chǎn)出量也隨之迅速增長。因此，將氯化氫轉(zhuǎn)化為氯氣的技術(shù)成為科學研究的熱點。Deacon發(fā)明的直接氧化法為：4HCl（g）+O2（g）=2Cl2（g）+2H2O（g）。如圖為剛性容器中，進料濃度比c（HCl）∶ c（O2）分別等于1∶1、4∶1、7∶1時HCl平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的關(guān)系：

可知反應(yīng)平衡常數(shù)K（300 ℃）________K（400 ℃）（填“大于”或“小于”）。按化學計量比進料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時降低產(chǎn)物分離的能耗。進料濃度比c（HCl）∶? c（O2）過低、過高的不利影響分別是_________________________、________________。

分析：這一道題考查了溫度和投料比對轉(zhuǎn)化率的影響，橫坐標表示溫度的變化，縱坐標表示HCl平衡轉(zhuǎn)化率，圖中三條曲線表示不同投料比下HCl轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化情況。根據(jù)曲線的變化趨勢，可知隨溫度升高，HCl平衡轉(zhuǎn)化率降低，則此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越小，即K（300 ℃）大于K（400 ℃）。題目提示“按化學計量比進料可以保持反應(yīng)物高轉(zhuǎn)化率，同時降低產(chǎn)物分離的能耗”，可推知，進料濃度比c（HCl）∶ c（O2）過低，O2過剩，會使O2和Cl2分離的能耗較高，進料濃度比過高，HCl過剩，則會造成HCl轉(zhuǎn)化率較低。

【參考答案】大于;O2和Cl2分離能耗較高;HCl轉(zhuǎn)化率較低

【例5】（2019新課標Ⅱ卷節(jié)選）環(huán)戊二烯（■）是重要的有機化工原料，廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、塑料等生產(chǎn)。環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。不同溫度下，溶液中環(huán)戊二烯濃度與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是__________（填標號）。

A. T1>T2

B. a點的反應(yīng)速率小于c點的反應(yīng)速率

C. a點的正反應(yīng)速率大于b點的逆反應(yīng)速率

D. b點時二聚體的濃度為0.45 mol·L-1

分析：這一道題考查了溫度對反應(yīng)速率和平衡移動的影響。題干信息顯示，環(huán)戊二烯容易發(fā)生聚合生成二聚體，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)。而圖像顯示，在相同時間內(nèi)，T2條件下，環(huán)戊二烯濃度減少量較大，反應(yīng)速率較快，可知T1<T2，A項錯誤;溫度越高化學反應(yīng)速率越快，因此a點反應(yīng)速率大于c點反應(yīng)速率，B項錯誤;a點和b點溫度相同，且均未達到平衡狀態(tài)，故兩點v（正）均大于v（逆），而a點反應(yīng)物濃度大于b點，故a點正反應(yīng)速率大于b點，則a點的正反應(yīng)速率大于b點的逆反應(yīng)速率，C項正確;b點時，環(huán)戊二烯的濃度減少0.9 mol·L-1，結(jié)合生成的二聚體濃度為環(huán)戊二烯濃度變化量的一半，可知二聚體的濃度為0.45 mol·L-1，D項正確。

在此列舉幾種典型的圖例，是希望同學們能達到舉一反三的目的。雖然題目的圖像信息呈現(xiàn)方式是不斷變化的，但還是有一些基本的解題方法可依，首先，要準確捕捉圖像中的信息，要明確橫坐標、縱坐標的意義，明確圖中曲線的意義和變化趨勢，重點關(guān)注特殊點（如有具體數(shù)值的點）;其次，要熟悉運用控制變量的方法，對變量各個擊破;最后，明確物理量的對應(yīng)關(guān)系，如溫度對應(yīng)著焓變，而壓強對應(yīng)著系數(shù)和。熟練掌握處理信息的方法，才能快速尋找解題的突破口。

考點三：化學計算

在化學反應(yīng)原理綜合題中，化學計算主要涉及反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率及平衡常數(shù)的計算，從這兩年的考題來看，主要是書寫化學平衡常數(shù)或進行相關(guān)計算，而且多數(shù)題目要求利用分壓式表達平衡常數(shù)，有一定的難度，值得重點關(guān)注，而速率和轉(zhuǎn)化率的計算相對比較簡單，不作過多的討論。

【例6】（2020新課標I卷）硫酸是一種重要的基本化工產(chǎn)品，接觸法制硫酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是SO2的催化氧化：SO2（g）+1/2 O2（g）■ SO3（g）ΔH=-98 kJ·mol-1?；卮鹣铝袉栴}：（3）將組成（物質(zhì)的量分數(shù)）為2m% SO2（g）、m% O2（g）和q% N2（g）的氣體通入反應(yīng)器，在溫度t、壓強p條件下進行反應(yīng)。平衡時，若SO2轉(zhuǎn)化率為α，則SO3壓強為___________，平衡常數(shù)Kp=___________（以分壓表示，分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)）。

分析：這道題主要考查化學平衡常數(shù)的書寫，但同學們對分壓式的平衡常數(shù)并不熟悉，因此要充分利用題目的信息“分壓=總壓×物質(zhì)的量分數(shù)”，書寫正確的表達式。同時，用字母代替具體數(shù)字，也在一定程度上增大了難度，同學們在計算的時候，需要冷靜謹慎，書寫工整，才能保證計算和書寫的準確性。根據(jù)題目的信息，假設(shè)原氣體的物質(zhì)的量為100mol，則SO2、O2和N2的物質(zhì)的量分別為2m mol、m mol和q mol，2m+m+q=3m+q=100，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則有下列關(guān)系：

SO2（g）+■O2（g）■ ????????? SO3（g）

起始時各物質(zhì)的量（mol）2m ?????? m?? 0

各物質(zhì)的變化量（mol） 2ma ???? ma 2ma

平衡時各物質(zhì)的量（mol） 2m（1-a）? m（1-a） 2ma

平衡時氣體的總物質(zhì)的量為n（總）= 2m（1-α）mol+m（1-α）mol+2mαmol+qmol=（100-ma）mol，則SO3的物質(zhì)的量分數(shù)為■×100%。該反應(yīng)在恒壓p中進行，因此，SO3的分壓p（SO3）=■，p（SO2）=■，p（O2）=■，因此SO2的催化氧化的Kp=■=■=■。

本題是以文字信息的形式提供各物質(zhì)的數(shù)量，除了這種方式，有的題目是以圖像的形式提供數(shù)據(jù)的，例如2020年新課標III卷的28題，該題需要同學們先對圖像進行分析，得出各種物質(zhì)的百分比，再計算平衡常數(shù)。因此，在復習過程中，同學們不但要加強計算能力的訓練，還應(yīng)加強圖表分析能力的培養(yǎng)。

考點四：電化學及其他考點

電化學在反應(yīng)原理綜合題中也是比較常見的，近兩年來以電解為主，主要考查電極反應(yīng)式、總反應(yīng)方程式的書寫，或進行簡單的計算。

【例7】（2020新課標Ⅱ節(jié)選）CH4和CO2都是比較穩(wěn)定的分子，科學家利用電化學裝置實現(xiàn)兩種分子的耦合轉(zhuǎn)化，其原理如下圖所示：

①陰極上的反應(yīng)式為_________。

②若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，則消耗的CH4和CO2體積比為_________。

分析：由圖表信息，可知上述裝置屬于電解裝置，圖中標明了陰陽極、O2-可在電解質(zhì)中傳遞，也標明了CH4和CO2的電解產(chǎn)物，因此可以寫出陰極的電極反應(yīng)式：CO2+2e-=CO+O2-;若生成的乙烯和乙烷的體積比為2∶1，根據(jù)阿伏加德羅定律，同溫同壓下，氣體體積比等于物質(zhì)的量之比，則乙烯和乙烷的物質(zhì)的量之比也為2∶1，再根據(jù)得失電子守恒，寫出總反應(yīng)方程式：6CH4+5CO2=2C2H4+C2H6+5H2O+5CO，可知CH4和CO2的體積比為6∶5。縱觀歷年來的化學反應(yīng)原理綜合題中的電化學考點，一般都側(cè)重于考查電化學原理的基本應(yīng)用，書寫比較簡單的陌生電極反應(yīng)式，其重點還是落在捕捉和分析題目的信息上。

從近兩年統(tǒng)計情況來看，化學反應(yīng)原理綜合題的主要考點有反應(yīng)熱的計算、化學平衡移動分析、化學計算和電化學等，偶爾也出現(xiàn)一些工業(yè)的前沿技術(shù)，例如催化劑的選擇性（2020新課標Ⅲ卷：提高反應(yīng)速率和乙烯選擇性）、分子篩（2020天津卷：其中分子篩膜能選擇性分離出H2O）、選擇性膜技術(shù)（2020浙江7月選考：可選擇性地讓某氣體通過而離開體系）等，這些內(nèi)容雖然難度不大，但既能考查同學們的信息處理能力，又能讓同學們了解化學工業(yè)的前沿技術(shù)，一舉多得。所以同學們在復習過程中，應(yīng)做有心人，開拓自己的視野，豐富自己的思想。此外，在化學反應(yīng)原理模塊中占有重要地位的水溶液的離子平衡和化學電源等考點，近年來主要出現(xiàn)在選擇題中。

三、復習建議

1. 夯實基礎(chǔ)，以不變應(yīng)萬變。高考試題考查方式雖然一直都在發(fā)生變化，但其考查的核心知識是不變的，同學們切不可好高騖遠，忽視基礎(chǔ)知識的鞏固。例如焓變的計算，常見的方法是蓋斯定律，只是信息的呈現(xiàn)方式發(fā)生了變化，而平衡圖像的分析，核心知識則是化學平衡移動的影響因素。只有鞏固好基礎(chǔ)知識，在備考過程中運用知識分析問題，解決問題，能力才能得以提高。

2. 知已知彼，百戰(zhàn)不殆。了解高考的考查方式和考查內(nèi)容，才能提高復習的針對性和有效性。例如用分壓式書寫平衡常數(shù)，對很多同學來說是很陌生的，如果平時沒有進行這方面的訓練，考試時可能會手足無措。又如考題中也常要求同學們用文字描述的方式分析反應(yīng)原理，這方面的訓練我們平時是否也落實了呢？還有，從信息呈現(xiàn)方式來看，圖表分析是一種高頻方式，也應(yīng)引起我們足夠的重視?？傊私饪碱}，明確方向，也是備考的重點。

責任編輯 李平安