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专题十二 化学反应速率与化学平衡
一、单选题
1．（2022秋·河南驻马店·高三统考期末）进入冬季后，某医院痛风门诊患者激增，医
生告知患者减少食用动物内脏和海鲜类，增加摄入含钾丰富的食物(如香蕉、西兰花)。
痛风的化学原理为 ，关节滑液中尿
酸钠(NaUr)晶体越多，病情越严重。下列有关说法错误的是
A．上述反应的△H>0
B．痛风患者应注意保暖
C．痛风患者需控制食盐的摄入量
D．痛风患者大量饮水可适当降低痛风的发病概率
【答案】A
【详解】A．根据题意，进入冬季后，当尿酸钠晶体越多时，病情越严重，即降低温
度，平衡向正反应方向进行，根据勒夏特列原理，正反应方向为放热反应，即ΔH＜
0，故A说法错误；
B．患者保暖，相当于升高温度，根据选项A分析，升高温度，平衡向逆反应方向进
行，尿酸钠晶体减少，减轻病情，故B说法正确；
C．摄入食盐的量增大，c(Na+)增大，平衡向正反应方向进行，尿酸钠晶体增多，病情
加重，因此需要控制食盐摄入量，故C说法正确；
D．大量饮水，离子浓度降低，平衡向逆反应方向进行，人体内尿酸钠晶体含量减少，
降低病情，故D说法正确；
答案为A。
2．（2023·江苏·统考一模）HS和CO 反应生成的羰基硫(COS)用于粮食熏蒸，能防止
2 2
某些昆虫、线虫和真菌的危害。CO(g)+HS(g) COS(g)+H O(g) H>0，下列说法
2 2 2
△
正确的是
A．已知该反应在加热条件下能自发进行，则其 S>0
△
B．上述反应的平衡常数K=
C．上述反应中消耗1 mol H S，生成22.4 L水蒸气
2
D．实际应用中，通过增加HS的量来提高CO 转化率，能有效减少碳排放
2 2【答案】A
【详解】A．已知该反应在加热条件下能自发进行所以 ，因为
H>0，所以 S>0，A正确；
△ △
B．由反应方程式，结合平衡常数含义可知，上述反应的平衡常数K=
，B错误；
C．没有指明具体条件，不能确定气体的体积，C错误；
D．减少碳排放是指减少二氧化碳的生成，D错误；
故选A。
3．（2022秋·海南海口·高三校考期中）某温度下，在2L恒容密闭容器中加入
1molX(s)和3molY(g)，发生反应： ，10min后达到平衡状
态。下列说法错误的是
A．容器内气体的密度不变时，反应达到平衡状态B．达到平衡时，存在v正(Y)=3v
逆(Z)
C．升高温度，正、逆反应速率均增大 D．改变温度，对平衡没有影响
【答案】D
【分析】化学平衡各组分的物质的量、质量、浓度均不变，同一组分的正逆反应速率
相等。
【详解】A．恒容密闭容器，容器内气体的密度不变时，气体质量不变，X为固体，根
据质量守恒定律可知，固体X质量不变，故反应达到平衡状态，A正确；
B．X(s)+3Y(g) Z(g)+M(g)，化学反应速率之比等于化学计量数之比，则v正(Y)=3v正
(Z)，达到平衡时⇌，当平衡时v正(Z)=v逆(Z)，故v正(Y)=3v逆(Z)，B正确；
C．升高温度，正、逆反应速率均增大，C正确；
D．勒夏特列原理，如果改变影响平衡的一个因素，平衡向着能够减弱这种改变的方
向移动；当温度升高，平衡向吸热方向移动，降低温度平衡向放热方向移动，D错误；
故答案为：D。
4．（2023秋·吉林长春·高三长春市第二中学校考期末）氢气能用于烟气的脱氮反应：
。某温度下，向2L恒容
密闭容器中充入0.2mol 和0.2molNO，经5min反应达到平衡，测得平衡体系中
2
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！。下列说法正确的是
A．使用高效催化剂能提高NO的平衡转化率
B．在0~5min内，
C．保持其他条件不变，增大 ，逆反应速率减小，平衡正向移动
D．保持其他条件不变向容器中再充入0.2mol 和0.2molNO，NO的平衡转化率增大
【答案】D
【详解】A．催化剂只能改变反应速率，不能影响平衡，使用高效催化剂不能提高NO
的平衡转化率，故A错误；
B．反应经5min达到平衡，n(N )=0.05mol ，则消耗NO的物质的量为0.1mol，在
2
0~5min内， v(NO)= =0.01mol⋅L-1⋅min-1，故B错误；
C．保持其他条件不变，增大 c(H ) ，正反应速率瞬间增大，平衡正向移动，生成了
2
生成物，氮气和水蒸气浓度也增大，则逆反应速率随之增大，故C错误；
D．保持其他条件不变向容器中再充入0.2mol H 和0.2molNO，按原比例再加反应物，
2
相当于增大压强，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，故D正确；
故选D。
5．（2023秋·江苏苏州·高三常熟中学校考期末）已知反应
； 可用于粗硅的提纯。下列关
于该反应的说法正确的是
A．该反应在任何条件下均能自发进行
B．该反应的平衡常数表达式为
C．升高温度可以提高反应物的平衡转化率
D．反应每放出 热量，需断裂 键
【答案】B
【详解】A．该反应是一个熵减的反应，需满足 才能自发进行，故A错误；
B．因为Si为固体，不计入平衡常数计算，因此反应的平衡常数表达式为K=，故B正确；
C．该反应为放热反应，升高温度平衡向吸热方向进行，即逆向进行，将降低反应物的
平衡转化率，故C错误；
D．晶体硅是空间网状结构，每个硅原子连接周围4个硅原子，所以每个Si—Si键由
两个Si原子共同构成，故1单位硅单质有2单位Si—Si键，则每反应1 mol Si需断裂2
mol Si—Si键，故D错误；
故答案选：B。
6．（2023秋·河北石家庄·高三统考期末）T℃时，向体积恒定为2 L的密闭容器中充
入 发生反应： ， 。实验测得 随时间(t)变
化关系如下表所示：
0 20 40 60 80
1.00 0.80 0.65 0.55 0.50
下列叙述错误的是A． 内，用 表示的平均反应速率
B．其他条件不变，升高温度， 的生成速率和平衡产率均增大
C．其他条件不变，加入催化剂，80 min时 的转化率不变
D．若起始时向该容器中加入 ，达到平衡时
【答案】D
【详解】A． 内，消耗Q为0.2mol，则用 表示的平均反应速率
，A正确；
B．反应为吸热反应，其他条件不变，升高温度，反应速率增大且平衡正向移动，则导
4
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！致 的生成速率和平衡产率均增大，B正确；
C．80 min时 反应0.5mol，则生成MN均为0.5mol；
，此时 ，则80 min时反应达
到平衡状态；其他条件不变，加入催化剂，反应速率加快，则80 min时 一定达到
平衡，故其转化率不变，C正确；
D．Q为固体，增加量不影响平衡移动，结合C分析可知，达到平衡时M浓度仍为
，D错误；
故选D。
7．（2023秋·宁夏银川·高三六盘山高级中学校考期末）在恒温刚性容器中加入等物质
的量的 与 发生反应： ，测得
与 的分压随时间变化如图所示。
下列说法正确的是
A．当混合气体密度不再变化时，反应一定达到平衡
B．该反应逆反应的活化能小于正反应的活化能
C．达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，反应速率： 增大， 减小D．体系中混合气体总物质的量：
【答案】D
【详解】A．该刚性容器的体积不变，反应体系中各物质均为气体，混合气体的质量
不变，则容器中气体的密度始终不变，气体密度不再变化时，反应不一定达到平衡，
故A错误；
B．该反应的 ，且 则 ，即该反应逆反应的活化能大于正反应
的活化能，故B错误；
C．达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，反应速率： ， 都增大，故C错误；
D．由图可知，初始状态时 ，达到平衡时 ，
，则 ，恒温恒容条件下，气体的物质的量之比等
于压强之比，即体系中气体总物质的量：
，故D正确；
故选D。
8．（2023秋·天津河北·高三统考期末）含硫矿物是多种化工生产的原料，主要有硫磺、
黄铁矿( )、辉铜矿( )、明矾 、绿矾( )、胆矾
( )、重晶石( )等。硫磺、黄铁矿可作为工业制硫酸的原料，辉铜矿
煅烧时可发生反应： 。 直接排放会造成环境污染，可将
其转化，或用石灰乳、 等物质进行回收再利用。对于反应
，下列说法正确的是
A．该反应
6
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！B．反应平衡常数
C．其他条件一定，增大体系的压强可以增大反应的平衡转化率
D．其他条件一定，升高温度可以增大反应的平衡常数
【答案】C
【详解】A．由反应可知，反应后气体分子数减小，则 ，A错误；
B．由反应式可知，平衡常数为 ，B错误；
C．增大压强，平衡正向进行，增大了平衡转化率，C正确；
D．该反应为放热反应，升高温度，反应逆向进行，平衡常数减小，D错误；
故答案为：C。
9．（2023·内蒙古呼和浩特·统考模拟预测）CO常用于工业治炼金属，下图所示是在
不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中 与温度(t)的关系曲线图。
下列说法正确的是
A．CO还原PbO 的反应ΔH>0
2
B．工业冶炼金属铜(Cu)时较高的温度有利于提高CO的利用率
C．CO不适宜用于工业冶炼金属铬(Cr)
D．工业上可以通过增高反应装置来减少尾气中CO的含量
【答案】C
【详解】A．由图像可知，升高温度， 增大，说明升高温度，化学平衡逆向
移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应是放热反应，因此△H<0，A错误；B．由图像可知温度越高， 越大，说明在较高温度时平衡逆向移动，不利于
提高CO的利用率，B错误；
C．由图像可知用CO工业冶炼金属铬时， 一直很高，说明CO转化率很低，
因此不适合冶炼铬，C正确；
D．通过增高反应装置，可以增大CO与铁矿石的接触，但不能影响平衡移动，CO的
利用率不变，因此不能减少尾气中CO的含量，D错误；
故选C。
10．（2023秋·吉林长春·高三长春市第二中学校考期末）NO和 混合后可发生反应：
① 、② ，反应体系中含氮物质的物质
的量浓度c随着时间t的变化曲线如图所示。下列说法正确的是
A．c为 随t的变化曲线
B． 时，
C． 时刻， 的消耗速率大于生成速率
D． 时，反应①和②均达到化学平衡状态
【答案】C
【分析】NO和 混合后可发生反应：① 、②
8
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！，反应过程中NO浓度减小，NO 浓度先增大后减小，NO 浓度
2 2 4
一直增大，a、b、c分别代表NO、NO 、NO 的浓度随t的变化曲线，以此解答。
2 2 4
【详解】A．根据题给反应，结合题图中各物质浓度变化情况可知，a、b、c分别代表
NO、NO 、NO 的浓度随t的变化曲线，A说法错误；
2 2 4
B．根据物料守恒可知，任意时刻c(NO) +c(NO) +2c(NO)= C ，B说法错误；
2 2 4 0
C．由题图可知，t 时刻以后，NO 的浓度在减小，故此时NO 的消耗速率大于生成速
2 2 2
率，C说法正确；
D． 时NO 的浓度不变，说明反应②达到化学平衡状态，反应①不是可逆反应，没
2 4
有平衡状态，故D错误；
故选C。
11．（2022秋·北京房山·高三统考期末）一定条件下，在容积相等的两个恒温恒容密
闭容器中加入一定量的一氧化碳和水蒸气，发生反应：CO(g)+HO(g) CO(g)
2 2
+H (g) H=-41kJ•mol-1，达平衡后获得数据如表。下列说法不正确的是
2
△
起始时各物质的物质的量/
容器编 mol 达到平衡的时 达到平衡时体系能量的
号 间/min 变化
CO HO CO H
2 2 2
① 1 4 0 0 t 放出32.8kJ热量
1
② 2 8 0 0 t 放出QkJ热量
2
A．①中反应达平衡时，CO的转化率为80% B．该温度下，②中反应的平衡常数K=1
C．Q大于65.6 D．反应开始进行时，反应速率②＞①
【答案】C
【详解】A． ，说明消耗1molCO，反
应放出41kJ热量，容器①达到平衡时放出32.8kJ热量，32.8则消耗CO物质的量为
，CO的转化率为 ，A正确；
B．化学平衡常数只与温度有关，容器①、②温度相同，则化学平衡常数相等，根据容
器①数据，列化学平衡三段式：，B正确；
C．反应前后气体体积不变，反应①②是等效平衡，则容器②消耗CO物质的量为
1.6mol，放热的热量Q = 1.6mol x 41kJ/mol = 65.6kJ，C错误；
D．起始时，容器②的浓度大于容器①，浓度越大，反应速率越快，则反应开始进行
时，反应速率②>①，D正确；
故选C。
12．（2023秋·吉林长春·高三长春市第二中学校考期末）利用反应
H＜0，可减少汽车尾气对大气的污染。该
△
反应的速率方程可表示为 、 ，其中
、 分别为正、逆反应的速率常数(与温度有关)，lgk与 的关系如图所示：
下列说法正确的是
A．升高温度，v 减小、v 增大 B．曲线②代表lgk
正 逆 正
C．该反应易在高温下自发进行 D． ℃时，该反应的平衡常数K为10
【答案】D
10
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！【详解】A．升高温度，v 增大、v 也增大，A错误；
正 逆
B．该反应的正反应为放热反应，降低温度，正、逆反应速率减小，k 、k 也减小，
正 逆
由于温度对吸热反应影响更大，所以化学平衡正向移动，则k ＞k ，所以曲线③代
正 逆
表lgk ，曲线④代表lgk ，B错误；
正 逆
C．该反应的正反应是气体体积减小的放热 H＜0， S＜0，因此反应易在低温下自发
进行，C错误； △ △
D． ， ，当v =v 时，反应处于平衡
正 逆
状态， = ， ，根据选项
B分析可知曲线③代表lgk ，曲线④代表lgk ，在 ℃，lgk =a-0.1，lgk =a-1.1，
正 逆 正 逆
所以即lgk -lgk =1=lgK，故K=10，D正确；
正 逆
故合理选项是D。
13．（2023秋·海南·高三统考期末）一定温度下，在某密闭容器中的 和 发生下
列反应，并达到平衡状态：
。下列说法正确的是
A．升高温度，
B．加入 ，平衡正向移动，平衡常数增大
C．使用合适的催化剂，可提高 的平衡转化率
D．压缩容器的容积，平衡时 的物质的量增大
【答案】D
【详解】A．该反应的正反应为放热反应，升高温度，正、逆反应速率都加快，但正
反应速率加快的倍数小于逆反应速率加快的倍数，即v ＜v ，平衡逆向移动，A项错
正 逆
误；
B．加入CO(g)，平衡正向移动，平衡常数与浓度无关，平衡常数不变，B项错误；
2C．使用合适的催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但不能使平衡发生移
动，不能提高CO 的平衡转化率，C项错误；
2
D．该反应的正反应气体体积减小，压缩容器的容积，增大压强，平衡正向移动，平
衡时CHOH(g)的物质的量增大，D项正确；
3
答案选D。
14．（2023秋·江苏南通·高三统考期末）利用 -丁内酯制备四氢呋喃，反应过程中伴
有生成1-丁醇的副反应，涉及反应如下：
已知：反应Ⅰ为快速反应，反应Ⅱ、Ⅲ为慢速反应。在493K、 的高压
氛围下( 压强近似等于总压)，以 -丁内酯为初始原料，x( -丁内酯)和
x(1，4-丁二醇)随时间t变化关系如图所示[x(i)表示某物种i的物质的量与除 外其它
各物种总物质的量之比]。下列说法正确的是
A． -丁内酯分子中 键与 键数目之比为6∶1
B．生成四氢呋喃的速率主要决定于反应Ⅰ
C． 时刻
D．增大 的压强一定有利于提高四氢呋喃产率
12
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！【答案】C
【详解】A．根据 以及有机物中碳成键特点可知，σ键和π键个数比为
12∶1，故A错误；
B．化学反应的决速步是由慢反应决定的，生成四氢呋喃决速步为反应Ⅱ，故B错误；
C．以γ-丁内酯为原料，根据反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ可知，体系总物质的量增加量正好是1，
4-丁二醇参与反应Ⅱ、Ⅲ的量，也正好是HO(g)的物质的量，设t 时γ-丁内酯消耗
2 1
amol，1，4-丁二醇消耗为bmol，则体系总物质的量为(5.0×10-3+b)mol，根据图像可知，
=0.48, =0.36，解得a= ，b= ，则t 时刻
1
x(H O)= =0.08，故C正确；
2
D．因反应在高压氢气氛围下进行，增大氢气压强，体系压强增大，平衡逆向进行，
不利于四氢呋喃的生成，故D错误；
答案为C。
15．（2023秋·吉林长春·高三长春市第二中学校考期末）一定条件下，分别向体积为
1L的密闭容器中充入气体，发生反应： ，测得实验①、②、③反
应过程中体系压强随时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是
实验 充入气体量 反应过程条件
① 2molX+1molY 恒温
② 1molZ 恒温
③ 1molZ 绝热A．曲线Ⅰ对应实验① B．正反应为放热反应
C．气体的总物质的量： D．b点平衡常数比c点平衡常数小
【答案】C
【详解】A．恒温恒容条件下，气体的压强之比等于气体物质的量之比，故起始时实
验②与实验③的压强相等，实验①的压强是实验②与实验③的3倍，则曲线Ⅰ对应实
验①，故A正确；
B．实验①与实验②的温度相等，根据等效平衡可知，实验①与实验②最终会达到相同
的平衡状态，故曲线II对应实验②，则曲线III对应实验③，实验②与实验③充入的Z
一样多，实验③比实验②达到平衡所用的时间长，则实验③温度较低，反应速率较慢，
说明Z生成X和Y是吸热反应，则正反应为放热反应，故B正确；
C．根据pV=nRT，c、d两点的压强相同，V相同，由于从逆向建立平衡，逆向是吸热，
c点的温度比d点低，则c点的气体物质的量更多，故气体的总物质的量： ，故
C错误；
D．若都在恒温条件进行，根据B的分析，反应为放热反应，c点温度较低，所以达到
平衡时③（c）比①或②（b）更往正向移动，K更大，D正确；
故选C。
16．（2023秋·河南商丘·高三商丘市回民中学校考期末）一定条件下向某密闭容器中
加入 、 和一定量的B三种气体，图1表示各物质浓度随时间的变化关
系，图2表示速率随时间的变化关系， 时刻各改变一种条件，且改变的
条件均不同。若 时刻改变的条件是压强，则下列说法错误的是
A．若 ，则前 的平均反应速率
14
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！B．该反应的化学方程式为
C． 时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度
D．B的起始物质的量为
【答案】C
【分析】t 时正、逆反应速率中只有其中一个增大，应是改变某一物质的浓度，t 时改
2 4
变的条件为减小压强，说明反应前后气体的体积相等，t 时正逆反应速率都增大，应是
5
升高温度，由图甲可知，t 时到达平衡，△c(A)=0.09mol/L，△c(C)=0.06mol/L，二者
1
化学计量数之比为0.09：0.06=3：2，则B为生成物，反应方程式为3A(g) B(g)
+2C(g)，结合浓度的变化解答该题。
【详解】A．若t=15s，生成物C在t∼t 时间段的平均反应速率为：v =
1 0 1
=0.004 mol L﹣1 s﹣1，A正确；
B．由以上分析可知反应的化学方程式为：3A(g) B(g)+2C(g)，B正确；
C．t 时刻该变外界条件，其中某方向速率一瞬间不发生变化，另一方向化学反应速率
2
增大，故t 时刻该变的外加条件为增大反应物浓度，t 时刻错误该变外界条件，化学反
2 3
应速率均增大，且正逆化学反应速率相等，故t 时刻该变的外界条件可以是加入催化
3
剂或压缩体积加压或充入适量A、B、C，t 时刻后正逆化学反应速率均增大，其该变
5
外界条件可能为升温、充入相关参加反应的物质，C错误；
D．该反应的方程式为3A(g) B(g)+2C(g)，根据方程式可知消耗0.09mol/L的A，则
生成0.03mol/L的B，容器的体积为2L，生成B的物质的量为
，平衡时B的物质的量为
，所以起始时B的物质的量为
0.1mol−0.06mol=0.04mol，D正确；
故答案为：C。
二、原理综合题
17．（2023秋·河南驻马店·高三河南省上蔡第一高级中学统考期末）二氧化碳加氢合
成甲醇是人工合成淀粉的首要步骤之一，同时也是实现碳中和的重要途径。该过程总
反应为CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g) H=-49.4kJ·mol-1。在特定催化剂条件下，
2 2 3 2
其反应机理如下： △Ⅰ.CO (g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) H
2 2 2 1
Ⅱ.CO(g)＋2H
2
(g) CH
3
OH(g) H
2
=△-90.3 kJ·mol-1
回答以下问题： △
(1) H=_______kJ·mol-1。
1
(2)△恒压下，按n(CO
2
)：n(H
2
)=1：3进行合成甲醇的实验，该过程在无分子筛和有分子
筛时甲醇的平衡产率随温度的变化如图1所示(分子筛能选择性分离出HO)。
2
①根据图中信息，压强不变，采用有分子筛时的最佳反应温度为_______℃，解释其原
因：_______。
②采用分子筛的作用为_______。
(3)如图2所示，向甲(恒温恒容)、乙(恒温恒压)两个密闭容器中分别充入1 mol CO 和3
2
mol H，发生反应CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g)，起始温度、体积相同(T ℃、
2 2 2 3 2 1
2 L密闭容器)。反应达到平衡时，乙的容器容积为1.5 L，则该温度下的平衡常数为
_______，平衡时甲容器中CO 的物质的量_______0.5 mol(填“大于”、“小于”或
2
“等于”，下同)。若将甲改为绝热恒容容器，其他条件不变，平衡时CHOH的浓度
3
将_______0.25 mol·L-1。
(4)如图3，当起始n(CO)：n(H )=1：2时，维持压强不变，将CO 和H 按一定流速通
2 2 2 2
过反应器，催化剂活性受温度影响变化不大，结合反应Ⅰ和反应Ⅱ，分析温度大于
235℃后甲醇的选择性随温度升高而下降的原因：_______。
16
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！【答案】(1)+40.9
(2) 210 开始时温度低，反应速率慢，生成物(H O)还很少，分子筛的作用不明显，
2
随着产物增多，分子筛作用明显增强；210℃以后，温度对平衡的影响超过分子筛的作
用 分子筛从反应体系中不断分离出HO，减少了生成物，平衡正向移动，甲
2
醇产率升高
(3) (或0.33) 大于 小于
(4)反应I为吸热反应，反应II为放热反应，温度大于235℃时，随温度升高，反应I向
正反应方向进行，反应II向逆反应方向进行，故甲醇的选择性随温度升高而降低
【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应I=总反应-反应II，则 H= H- H=(-49.4)-
1 2
( -90.3)=+40.9 kJ·mol-1； △ △ △
（2）①由图可知，压强不变，采用有分子筛时在温度210℃时甲醇的平衡产率最大，
则最佳反应温度为210℃；其原因是：开始时温度低，反应速率慢，生成物(H O)还很
2
少，分子筛的作用不明显，随着产物增多，分子筛作用明显增强；210℃以后，温度对
平衡的影响超过分子筛的作用；
②采用分子筛的作用为：分子筛从反应体系中不断分离出HO，减少了生成物，平衡
2
正向移动，甲醇产率升高；
（3）恒温恒压时，体积之比等于物质的量之比，即 ，由此计算可得，平衡后，
乙容器中气体的总物质的量为3mol，据此列出三段式：，则(1-x)+(3-3x)+x+x=3，
计算可得x=0.5，则该温度下的平衡常数为 ，
甲容器为恒温恒容条件，随着反应的进行，压强减小，CO 的转化率下降，故CO 的
2 2
物质的量大于0.5mol；若将甲改为绝热容器，此时容器内温度上升，CO 的转化率下
2
降，平衡时CHOH的浓度小于0.25mol/L；
3
（4）温度大于235℃后甲醇的选择性随温度升高而下降的原因：反应I为吸热反应，
反应II为放热反应，温度大于235℃时，随温度升高，反应I向正反应方向进行，反应
II向逆反应方向进行，故甲醇的选择性随温度升高而降低。
18．（2022秋·河南·高三校联考专题练习）近年来，全球丙烯需求快速增长，研究丙
烷制丙烯有着重要的意义。相关反应有：
I.C H 在无氧条件下直接脱氢：C H(g) C H(g)+H(g) H=+124kJ•mol-1
3 8 3 8 3 6 2 1
△
II.逆水煤气变换：CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) H
2 2 2 2
△
III.CO 氧化C H 脱氢制取丙烯：C H(g)+CO (g) C H(g)+CO(g)+HO(g) H
2 3 8 3 8 2 3 6 2 3
△
已知：CO和H 的燃烧热分别为-283.0kJ•mol-1、-285.8kJ•mol-1；
2
HO(g)=H O(l) H=-44kJ•mol-1
2 2
(1)反应II的 H△2 =______。
(2)下列说法正△确的是______。
A．升高温度反应I的平衡常数增大
B．选择合适的催化剂可提高丙烷平衡转化率
C．若反应II能自发，则 S＜0
D．恒温恒压下，通入水蒸△气有利于提高丙烷转化率
(3)对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常
数，记作K，如p(B)=p•x(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。
p
在不同压强下(0.1MPa、0.01MPa)，反应I中丙烷和丙烯的物质的量分数随温度变化如
18
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！图(a)所示，请计算556℃反应I的平衡常数K=______。
p
(4)反应I须在高温下进行，但温度过高易发生副反应导致丙烯选择性降低，且高温将
加剧催化剂表面积炭使催化剂迅速失活。工业上常用CO 氧化C H 脱氢制取丙烯，请
2 3 8
说明原因：______。
(5)研究表明，二氧化碳氧化丙烷脱氢制取丙烯可采用铬的氧化物为催化剂，其反应机
理如图(b)所示。该工艺可有效维持催化剂活性，请结合方程式说明原因：______。
【答案】(1)+41.2kJ•mol-1
(2)A
(3)0.0125MPa
(4)CO 能与H 发生反应II使反应I平衡正移，提高丙烯产率
2 2
(5)CO +C=2CO，可以消除催化剂表面的积炭
2
【详解】（1）CO和 的燃烧热分别为 可得：①
，②
，③ ，根据盖
斯定律将②-①-③，整理可得 ；
（2）A．反应I的正反应是吸热反应,升高温度，反应|的化学平衡正向移动，使其化学
平衡常数增大，A项正确；
B．选择合适的催化剂只能改变反应速率，但不能使化学平衡发生移动，因此不能提高
丙烷平衡转化率，B项错误；C．根据(1)计算可知反应|I热化学方程式为
该反应的正反应是吸热反应，若
△S < 0则△G=△H - T△S> 0，反应不能自发进行，C项错误；
D．该反应的正反应是气体体积增大的反应，在恒温恒压下通入水蒸气，体系的体积
增大，化学平衡逆向移动，不利于提高丙烷转化率，D项错误；
答案选A。
（3）反应I的正反应是气体体积增大的吸热反应,在压强不变时,升温，化学平衡正向
移动, 的物质的量分数减小;在温度不变时，加压，化学平衡逆向移动, 的物
质的量分数增大，所以A点表示0.1 MPa、556 ℃时 平衡时的物质的量分数,则
平衡时物质的量分数均为25%，
；
（4）工业上常用 氧化 ，脱氢制取丙烯,这是由于 能与 发生反应,使反
应I平衡正向移动，从而提高丙烯产率。
（5）该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂活性，这是由于C能够与
反应生成CO,使C脱离催化剂表面；
19．（2022秋·天津河北·高三天津十四中校考期末）利用甲醇 制备一些高附
加值产品，是目前研究的热点。
(1)甲醇和水蒸气经催化重整可制得氢气，反应主要过程如下：
反应Ⅰ.
反应Ⅱ.
反应Ⅲ.
20
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！① _________ 。
②工业上采用 吸附增强制氢的方法，可以有效提高反应Ⅰ氢气的产率，如图所示，
请分析加入 提高氢气产率的原因：_________。
(2) 和 充入一定体积的密闭容器中，在两种温度下发生反应：
，测得 的物质的量随时间的变化如图。
①曲线Ⅰ、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为 _________ 。(填“>”或“=”或“＜”)
②一定温度下，在容积为 的两个恒容密闭容器中，按如下方式加入反应物，一段时
间后达到平衡。
容器 甲 乙
反应物投入 、 、 、 、
量
若甲中平衡后气体的压强为开始的0.8倍，则乙容器起始时反应速率 _________ 。
(填“>”“＜”或“=”)。
③一定温度下，此反应在恒压容器中进行，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
_________。a.容器中压强不变
b. 的体积分数不变
c.
d.容器中密度不变
e.2个 断裂的同时有3个 断裂
(3)已知电离常数 ： ， ： ， ，则
向 溶液中通入少量 时的离子方程式为_________。
(4)利用人工光合作用，借助太阳能使 和 转化为 ，如图所示，在催化
剂b表面发生的电极反应为：_________。
【答案】(1) b—a CaO消耗CO，生成物CO 的浓度减小，平衡向正反应方向移
2 2
动，氢气的产率增大
(2) > ＜ bd
(3)CO +CN—+H O=HCN+HCO
2 2
(4)CO +2H++2e—=HCOOH
2
【详解】（1）①由盖斯定律可知，反应Ⅲ—反应Ⅱ可得反应Ⅰ，则ΔH=ΔH—ΔH=(b
1 3 2
—a)kj/mol，故答案为：b—a；
②二氧化碳能与氧化钙反应生成碳酸钙，则加入氧化钙可以使反应Ⅰ生成的二氧化碳
浓度减小，平衡向正反应方向移动，氢气的产率增大，故答案为：CaO消耗CO，生
2
成物CO 的浓度减小，平衡向正反应方向移动，氢气的产率增大；
2
（2）①由图可知，曲线Ⅱ达到平衡达到平衡所需时间小于曲线Ⅰ，甲醇的物质的量小
于曲线Ⅰ说明反应温度Ⅱ大于Ⅰ，平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应，所以
22
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！化学平衡常数K 大于K ，故答案为：>；
I II
②设甲中平衡水蒸气的浓度为amol，由题意可建立如下三段式：
由平衡后气体的压强为开始的0.8倍可得： = ，解得a=0.4，则平衡时二氧化碳、
氢气、甲醇、水蒸气的浓度分别为0.6mol/L、1.8mol/L、0.4mol/L、0.4mol/L，反应的
平衡常数K= ≈0.046，容器乙中的浓度熵Q= =1>K，所以反应向正反应方
c
向进行，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：>；
③a．恒压容器中混合气体的压强始终不变，则容器中压强不变不能说明正逆反应速率
相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
b．氢气的体积分数不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；
c． 不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故
错误；
d．由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应是气体体积减小的反应，
反应中气体体积减小，混合气体的密度增大，则容器中密度不变说明正逆反应速率相
等，反应已达到平衡，故正确；
e．2个 断裂的同时有3个 断裂均代表正反应速率，不能说明正逆反应速率
相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；
故选bd；
（3）由电离常数可知，氢氰酸的电离程度大于碳酸氢根离子，小于碳酸，所以由强酸
制弱酸的原理可知，氰化钾溶液与二氧化碳反应生成氢氰酸和碳酸氢钾，反应的离子
方程式为CO+CN—+H O=HCN+HCO ，故答案为：CO+CN—+H O=HCN+HCO ；
2 2 2 2
（4）由图中电子移动方向可知，催化剂b为原电池的正极，酸性条件下二氧化碳在正
极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO+2H++2e—=HCOOH，故答案为：
2
CO+2H++2e—=HCOOH。
2
20．（2022秋·陕西西安·高三统考期末）习近平主席在第75届联合国大会提出我国要
实现2030年碳达峰、2060年碳中和的目标。因此 的捕获、利用与封存成为科学家研究的重要课题。研究表明 和 在催化剂存在下可发生反应制得合成气：
。回答下列问题：
(1)已知 、 和 的燃烧热 分别为 、
和 。上述反应的焓变 _________ 。
(2)将原料按 充入密闭容器中，保持体系压强为 发生反应，
达到平衡时 体积分数与温度的关系如图1所示。
① 下，平衡时容器体积与初始容器体积之比为_________；该温度下，此
反应的平衡常数 _________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压 总压
物质的量分数)
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时 的体积分数，_________点
对应的平衡常数最小，_________点对应的压强最大。
(3)在其他条件相问，不同催化剂(A、B)作用下，使原料 和 反应相同的
时间， 的产率随反应温度的变化如图2：
24
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！①在催化剂A、B作用下，它们正、逆反应活化能差值分别用 和 表示，
则 _________ (填“>”、“<”或“=”)。
②y点对应的 _________ (填“>”、“<”或“=”)z点对应的 。
③图中 点时反应_________ (填“是”或“否”)达到平衡状态。
【答案】(1)+247.3
(2) 177.8或 A C
(3) = < 是
【详解】（1）根据题中所给条件，可以列出
CH（g）+2O (g)=CO (g)+2HO(l) =-890.3kJ/mol;
4 2 2 2
CO(g)+ O(g)=CO (g) =-283.0kJ/mol;
2 2
H(g)+ O(g)=HO(l) =-285.8kJ/mol
2 2 2
根据盖斯定律可得 =+247.3kJ/mol；
（2）①T℃、100kPa下，由三段式分析可知，
1，根据气体的体积分数即为物质的
量分数，故有： =30%，即得：x=0.25a，n(初始气体)：n(平衡时气体)=2a：
(2a+2x)=2a：(2a+2×0.25a)=4:5，同温同压，体积之比等于物质的量之比，平衡时容器
体积与初始容器体积之比为5:4；该温度下，CH、CO、CO、H 的平衡分压分别为：
4 2 2
p(CH)= p(CO )= = =30kPa，,p(CO)=p(H )= =
4 2 2
=20kPa，此反应的平衡常数Kp= = =
(kPa)2，故答案为：5:4； ；
②若A、B、C三点表示不同温度和压强下已达平衡时CO 的体积分数，由于平衡常数
2
仅仅是温度的函数，且该反应正反应是一个吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡
常数增大，A点对应的平衡常数最小；该反应增大压强平衡逆向移动，CO 的体积分
2
数增大，故C点对应CO 的体积分数大，温度高，压强最大，故答案为：A；C；
2
（3）①在催化剂A、B作用下，它们正、逆反应活化能差值即该反应的反应热 ，
催化剂影响反应速率但不影响反应的焓变，分别用E(A)、E(B)表示，则E(A)=E(B)，
故答案为：=；
②由图可知，y点对应的温度低于z点对应的温度，温度越高反应速率越快，故y点对
应的 ＜z点对应的 ，故答案为：＜；
(逆) (正)
③催化剂改变反应速率，但不影响平衡状态，W点及之后升温，一氧化碳的产率相同，
说明反应已达到平衡。
21．（2023秋·山东烟台·高三统考期末）一种利用太阳能催化甲烷水蒸气重整制氢反
应原理及各步反应以气体分压(单位为)表示的平衡常数与温度T变化关系如图所示。
26
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！回答下列问题：
(1)若第I步反应生成1molH ，吸收QkJ热量，第I步的热化学方程式为_______。
2
(2)甲烷水蒸气重整制氢反应CH(g)+HO(g) CO(g)+3H(g)， _______0(填“>”
4 2 2
“<”或“=”)；1000℃时，该反应的平衡常数K_______ (kPa)2。
p
(3)已知上述制氢过程中存在副反应：CO(g)+ H O(g) CO(g)+ H (g)。压强为100kPa
2 2 2
时，将n(H O):n(CH )=3的混合气体投入温度为T℃的恒温恒容的密闭容器中，发生甲
2 4
烷水蒸气重整反应和上述副反应，达平衡时容器内的压强为140kPa，CO 分压为
2
10kPa，则HO的平衡转化率为_______，此时温度T_______1000(填“>”“<”或“=”)。
2
(4)在一定条件下，密闭容器中加入一定量的CO、HO和催化剂发生反应CO(g)+
2
HO(g) CO(g)+ H (g)。 ， ，其中 、
2 2 2
为正、逆反应速率， 、 分别为速率常数，p为气体的分压。已知降低温度时，
增大。调整CO和HO初始投料比，测得CO的平衡转化率如图。A、B、C、D
2
四点中温度由高到低的顺序是_______，在C点所示投料比下，当CO转化率达到40%
时， _______。【答案】(1)
(2) >
(3) >
(4) B> A>C>D
【详解】（1）第I步反应为甲烷和 反应生成 、 、一氧化碳和氢气，
若生成1molH ，吸收QkJ热量，第I步的热化学方程式为
2
；
（2）由图可知，第Ⅱ步的反应为 ，
反应I+反应Ⅱ得： ，则反应的 ，则
1000℃时，该反应的平衡常数 (kPa)2；由图可知， 斜率更大受温
度影响更大且随温度升高而变大，故 也随温度升高而变大，升高温度平衡正向移动，
则反应为吸热反应，焓变大于零；
（3）压强为100kPa时，将n(H O):n(CH )=3的混合气体投入温度为T℃的恒温恒容的
2 4
密闭容器中，则水、甲烷初始压强分别为25kPa、75kPa；副反应为气体分子数不变的
反应，不会改变压强，重整反应为气体分子数增加2的反应，达平衡时容器内的压强
为140kPa，则反应甲烷压强为(140kPa-100kPa)÷2=20 kPa；
28
原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！则HO的平衡转化率为 ；由三段式可知，此时重整反应的
2
，重整反应为吸热反应，K值变大，则温
度升高，故温度T大于1000。
（4）已知降低温度时， 增大，则说明正反应速率增大，反应正向进行，为放热
反应；增加一氧化碳的投料会降低一氧化碳的转化率、降低温度平衡正向移动会提高
一氧化碳的转化率，故温度A大于C大于D；投料比相同，B点转化率更低，则温度
B大于A；故A、B、C、D四点中温度由高到低的顺序是B> A>C>D；
在C点所示投料比下，若一氧化碳和水的投料浓度均为1mol/L，一氧化碳的平衡转化
率为50%：
此时 = ， ，
；
当CO转化率达到40%时：。
30
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