葛珊珊

化学反应原理题是化学高考中不可缺少的重点试题，一般以真实的工业生产情况作为背景，以前沿科技作为载体展开命题，综合考查学生的必备知识、关键能力和综合素养。

考查项目 具体内容

必备知识 焓变及其计算、盖斯定律;各类方程式的书写;平衡常数、转化率、速率计算;平衡移动原理的应用

关键能力 提取图表信息的能力;接受和整合化学信息的能力;化学计算的能力

核心素养 变化观念与平衡思想;证据推理与模型认知

由于试题情境新颖，图表众多，很多考生在面对这类试题时缺乏自信。其实纵观近几年的各地高考题，虽然命题者不断求新求变，但具体考点是相对固定的。我们应当采取化整为零、逐个击破的应考策略，梳理常见考点，构建解题思路，形成思维模型。

盖斯定律的应用

盖斯定律用于计算多反应体系的热效应，要求学生掌握化学方程式整合时ΔH 的计算方法，具备细致处理数据的能力。这本是一个模式化的考查点，但近几年有了翻新的趋势。部分试题不直接提供热化学方程式，而是提供反应过程—能量图作为信息材料。

【例1】（2020年全国卷Ⅰ理综节选）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化：SO2（g）+O2（g）SO3（g） ΔH =-98 kJ·mol-1。

钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5（s）與SO2（g）反应生成VOSO4（s）和V2O4（s）的热化学方程式为：                                   。

【解题指导】

第一步，明确目标方程式。根据反应物和生成物，结合氧化还原配平的方法，得出目标方程式：

2V2O5（s） + 2SO2（g） =2VOSO4（s） + V2O4（s）

第二步，明确盖斯定律需要的热化学反应方程式。根据目标方程式中的反应物和产物，结合图像中的两条曲线写出两个热化学方程式：

①V2O4（s）+SO3（g）=V2O5（s）+SO2（g）  ΔH =-24kJ·mol-1

②V2O4（s）+2SO3（g）=2VOSO4（s）   ΔH =-399 kJ·mol-1

第三步，确定方程式之间的整合方法。若目标方程式中某种物质只在一个方程式中出现，应优先确定该反应方程式的系数，以此方程式作为突破口确定其他方程式的反应方向和系数。本题可从SO2（g）和VOSO4（s）突破，得到目标方程式=②-①×2。

第四步，根据化学方程式的系数变化调整对应ΔH的计量数。目标方程式ΔH =（-399 kJ·mol-1）-（-24 kJ·mol-1）×2= -351 kJ·mol-1

【答案】2V2O5（s） + 2SO2（g）=2VOSO4（s） + V2O4（s）

ΔH =-351 kJ·mol-1

盖斯定律应用思维模型

1. 根据目标方程式中的反应物和产物筛选试题所给的方程式。若某种物质只在一个方程式中出现，应优先确定该反应方程式的系数，以此方程式作为突破口确定其他方程式的反应方向和系数;

2. 根据化学方程式的系数变化调整对应ΔH 的计量数，注意调整反应方向后改变ΔH 的正负值;

3. 代入数据仔细计算。

信息背景下方程式的书写

该考点的试题以书写化学反应方程式或离子反应方程式为主要形式，考查物质转化的基本规律，要求考生熟悉常见物质在氧化还原反应中的化合价变化，关注不同酸碱性环境下物质的存在形式，根据题目所给的信息判断反应物和生成物。

【例2】煤燃烧排放的烟气含有SO2和NOx，形成酸雨，污染大气。采用NaClO2溶液作为吸收剂可同时对烟气进行脱硫、脱硝。在鼓泡反应器中通入含有SO2和NOx的烟气，反应温度为323 K，NaClO2溶液浓度为5×10-3 mol·L-1。反应一段时间后溶液中离子浓度的分析结果如下表：

离子 SO42- SO32- NO-3 NO-2 Cl-

c/（mol·L-1） 8.35×10-4 6.87×10-6 1.5×10-4 1.2×10-5 3.4×10-3

（1）写出NaClO2溶液脱硝过程中主要反应的离子方程式 。

（2）随着吸收反应的进行，吸收剂溶液的pH逐渐（填“提高”“不变”或“降低”）。

【解题指导】

第一步，分析主要的反应物和产物。根据题意观察表格中的数据，发现SO2和NOx被NaClO2溶液吸收后产生了四种离子SO42-，SO32-，NO-3和NO-2，而亚氯酸钠具有氧化性，在反应过程中化合价应当下降，生成Cl-。第（1）问要求考生写出脱硝的主要反应，对比NO-3和NO-2的浓度大小确定NO-3是主反应产物，NO-2是副反应产物。

第二步，根据电子得失守恒和电荷守恒进行配平。先氧化还原配平可得 3ClO2-+4NO4NO-3+3Cl-，再根据电荷守恒配出氢离子3ClO2-+4NO4NO-3+3Cl-+4H+，最后根据原子守恒配出水2H2O+3ClO2-+4NO=4NO-3+3Cl-+4H+。

第三步，根据反应方程式解决相关问题。第（1）小题中两个主要反应分别是2H2O+ClO2-+2SO2 =2SO42-+Cl-+ 4H+和2H2O+3ClO2-+4NO=4NO-3+3Cl-+4H+。可知随着吸收反应的进行，氢离子浓度增大，吸收剂溶液的pH逐渐降低。

试题要求考生根据数据分析多种产物共存的原因，分清主要产物和副产物。考生要加强审题，耐心从数据、图表和语言中挖掘信息，再用书写陌生方程式的思维模型解决问题。

【答案】（1）2H2O+3ClO2-+4NO=4NO-3+3Cl-+4H+;

（2）降低

书写陌生反应方程式思维模型

1.找准目标：写出主要的反应物与生成物。

2.正确配平：（1）选择守恒视角——电子守恒（氧化还原反应）、电荷守恒（离子反应）、质量守恒（所有反应）;（2）补充缺项物质——依据体系酸碱性，补充必要的酸或碱。

3.完善细节：（1）依据事实标明反应条件;（2）基于意义规范使用“”“↑”“↓” 。

常数计算

化学平衡常数的计算问题可以考查考生对平衡常数、转化率、产率等基本概念的组合，相对耗时。考生需思路清晰，有条理地完成解题。

【例3】（2020年天津卷节选）利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。用H2还原CO2可以在一定条件下合成CH3OH（不考虑副反应）。

CO2（g）+3H2（g） CH3OH（g）+H2O（g）     ΔH < 0

某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为 a mol·L-1和3a mol·L-1，反应平衡时，CH3OH的产率为b，该温度下反应的平衡常数的值为                 。

【解题指导】

根据CH3OH的产率为b，如果CO2（g）完全转化为CH3OH（g），理论产量为a mol·L-1，故实际产量=理论产量×产率=ab，其他平衡量根据变化量可依次求出。

【答案】

常数计算思维模型

1. 用三段法列出反应前后各物质浓度变化情况（注意：对信息的提取务必准确，将转化率、产率、浓度、物质的量概念区分清晰）;

2. 计算化学平衡常数要代入浓度值，固体和纯液体的浓度为1。

图像分析

化学反应原理综合题中出现抽象的数学图表已经成为常态，试题要求考生从图像中获取、评价、整合和应用信息解决化学问题。试题以多反应体系为背景，涉及化学平衡和化学反应速率知识，考查考生的证据推理和模型认知素养。

【例4】（2020年南京一模节选） Jo De Vrieze等设计了可以脱除沼气中的CO2和H2S的膜电解法，并将阴极处理后的混合气体（含CH4，CO2 和H2）制成高纯度生物甲烷。主要发生的反应为：

。

【解题指导】

第一步，分析文本和图像明确研究内容。图左研究的主要是温度对化学平衡的影响，图右研究温度和压强对化学平衡的影响。首先必须明确反应吸放热的情况。

第二步，针对多反应体系分析单一反应的特点。图左中出现了CO2，H2，CH4，H2O和CO五根曲线，CO2，H2和H2O在两个反应中均有出现，对吸放热问题的分析帮助不大，而CH4只出现在反应Ⅰ中，CO只出现在反应Ⅱ中，利用CH4和CO曲线可分别判断出ΔH1<0，ΔH2>0。

第三步，分析单一反应对多反应体系的贡献。由于反应Ⅰ和反应Ⅱ的吸放热情况相反，温度升高时平衡的移动情况恰好相反，根据图中出现的实际情况即可分析出对体系作出主要贡献的部分。

【答案】 （1）温度升高时，反应Ⅰ向左移动增加的CO2的量大于反应Ⅱ向右移动减少的CO2的量;（2）增大压强，反应Ⅱ不移动，反应Ⅰ向正反应方向移动;反应Ⅰ中CO2减小的平衡转化率始终大于反应Ⅱ中CO2增大的平衡转化率。

图像分析思维模型

1.关注图像横纵坐标含义，找出题意要求的特殊区间，如最高值、最低值或者变化最快的区间等;

2.结合图像所呈现的变化趋势，用化学语言表述其中的化学反应原理。常常从反应速率、平衡、物质转化率等角度展开回答。

化学反应机理的探究

化学反应机理题常以陌生反应为载体，通过反应历程图像、分步反应方程式等形式给予考生信息，考查考生对催化剂、活化能、焓变等基本概念的掌握情况。

【例5】CO和H2O可以在Fe（CO）5的催化作用下发生反应CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g），其反应机理如图所示。OH-在此反应中的作用是 ;若参与反应的为C18O，则生成的二氧化碳成分为 （填“只有CO18O”“只有CO2” 或“CO18O和CO2”）。

【解题指导】

反应机理图通常是比较繁杂的，题目由于使用了Fe（CO）5催化剂而呈现典型的“循环式”。注意观察进入循环和离开循环的物质，分为四类情况：“只进不出”——反应物;“只出不进”——生成物;“先进后出”——催化剂;“先出后进”——中间产物。OH-在此反应中“先进后出”，所以是催化剂。

同位素标记法是研究反应机理的常用手段，Fe（CO）5吸收C18O成为Fe（CO）5（C18O），图示的位置将后进入的C18O标注在上方，但这6个CO在化学反應中是同等的，Fe（CO）5（C18O）在下一步反应可能成为Fe（CO）5（C18OOH-）也有可能成为Fe（CO）4（C18O） （COOH-），则生成的二氧化碳成分为CO18O和CO2都有。这里特别值得注意的是，同位素在化学性质上并无明显差异。

【答案】催化剂;CO18O和CO2

化学反应机理思维模型

1. 通观全局，重点分析“进入”和“离开”的物质，找准反应物、生成物、催化剂和中间产物;

2. 催化剂改变反应速率，不影响化学平衡;改变活化能，不影响焓变;

3. 同位素标记不影响元素的化学性质。