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押新高考卷第 18 题
化学反应原理综合题
化学反应原理综合题一般取材于能源、环境保护、化工生产等情境，题目围绕个主题，将热化学、化学反
应速率、电化学及三大平衡知识融合在一起进行考查每个小题相对独立;题目中结合图像、表格、数据、装
置等信息，考查考生的阅读、读图、分析归纳能力，试题的难度较大。涉及化学反应速率、化学平衡及其
影响因素、化学反应中的能量转化、盖斯定律及其应用、热化学方程式的书写、原电池和电解池原理及其
电极反应式的书写水溶液中的离子平衡等知识。各个小题又相对比较独立题目的综合性强，化学信息较
多，设问角度灵活多变，侧重考查考生接收整合信息的能力和应用化学知识解决实际问题的能力。
1．（2023·新课标卷）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
（1）根据图1数据计算反应 的 _______ 。
（2）研究表明，合成氨反应在 催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位， 表示被吸
附于催化剂表面的 )。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为_______(填步骤前的标
号)，理由是_______。
（3）合成氨催化剂前驱体(主要成分为 )使用前经 还原，生成 包裹的 。已知 属于立
方晶系，晶胞参数 ，密度为 ，则 晶胞中含有 的原子数为_______(列出计算式，
阿伏加德罗常数的值为 )。
（4）在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。
其中一种进料组成为 ，另一种为 。(物质i的摩尔分数： )
①图中压强由小到大的顺序为_______，判断的依据是_______。
②进料组成中含有惰性气体 的图是_______。
③图3中，当 、 时，氮气的转化率 _______。该温度时，反应
的平衡常数 _______ (化为最简式)。
2．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应 的中间产物是 。为探究该
反应过程，研究 水溶液在密封石英管中的分子反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中， 仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建
立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：
（1）一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为 、 ，则该条件下水气变换反应的焓变 _____(用
含 的代数式表示)。
（2）反应Ⅰ正反应速率方程为： ，k为反应速率常数。 温度下， 电离
平衡常数为 ，当 平衡浓度为 时， 浓度为_____ ，此时反应Ⅰ应速率
_____ (用含 和k的代数式表示)。
（3） 温度下，在密封石英管内完全充满 水溶液，使 分解，分解产物均完全
溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。 时刻测得
的浓度分别为 ，反应Ⅱ达平衡时，测得 的浓度为 。体系达平
衡后 _____(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有 盐酸，则图示点 中， 的浓度峰值
点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比， 达浓度峰值时， 浓度_____(填“增大”“减小”或
“不变”)， 的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
3．（2023·湖北卷）纳米碗 是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下， 可以由 分子经
过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。 的反应机理和能量变化如下：
回答下列问题：
（1）已知 中的碳氢键和碳碳键的键能分别为 和 ，H-H键能为
。估算 的 _______ 。
（2）图示历程包含_______个基元反应，其中速率最慢的是第_______个。
（3） 纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为_______、_______。
（4）1200K时，假定体系内只有反应 发生，反应过程中压强恒定为 (即的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数 为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分
压=总压×物质的量分数)。
（5） 及 反应的 ( 为平衡常数)随温度倒
数的关系如图所示。已知本实验条件下， (R为理想气体常数，c为截距)。图中两条线几乎平
行，从结构的角度分析其原因是_______。
（6）下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成 的反应速率的是_______(填标号)。
a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂
4．（2023·湖南卷）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ．苯乙烯的制备
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算反应④ 的 _______ ；
（2）在某温度、 下，向反应器中充入 气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡
转化率提高至75%，需要向反应器中充入_______ 水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)；
（3）在 、 下，以水蒸气作稀释气。 作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如
下两个副反应：
⑤
⑥
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S( )
随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是_______，理由是_______；（4）关于本反应体系中催化剂 的描述错误的是_______；
A．X射线衍射技术可测定 晶体结构
B． 可改变乙苯平衡转化率
C． 降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变 颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ．苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某 (Ⅰ)的配合物促进 (引发剂，X表示卤
素)生成自由基 ，实现苯乙烯可控聚合。
（5）引发剂 中活性最高的是_______；
（6）室温下，① 在配体L的水溶液中形成 ，其反应平衡常数为K；② 在水中的溶度
积常数为 。由此可知， 在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为_______(所有方程式中计量系
数关系均为最简整数比)。
5．（2023·辽宁卷）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
（1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO ·5H O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制
4 2
备过程中CuSO ·5H O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所
4 2
示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO 、_______和_______(填化学式)。
2
（2）铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：NO +SO+H O=NO+H SO
2 2 2 2 4
2NO+O =2NO
2 2
(ⅰ)上述过程中NO 的作用为_______。
2
(ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是_______(答出两点即可)。
（3）接触法制硫酸的关键反应为SO 的催化氧化：
2
SO (g)+ O(g) SO (g) ΔH=-98.9kJ·mol-1
2 2 3
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温
度的关系如下图所示，下列说法正确的是_______。
a．温度越高，反应速率越大
b．α=0.88的曲线代表平衡转化率
c．α越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同 下的最大速率，选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图
所示，催化性能最佳的是_______(填标号)。
(ⅲ)设O 的平衡分压为p，SO 的平衡转化率为α，用含p和α 的代数式表示上述催化氧化反应的
2 2 e e
K=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
p一、化学反应原理综合题的解题“三原则”
原则一、注意跳跃思维
化学反应原理综合题是拼盘式考查，热化学和电化学的题目设计一般没有递进性，答题时可跳跃解决，不
能因为化学平衡的题目难度大而放弃
原则二、仔细分析图像
分析图像要明确三步:
“一看”看图像
“二想”想规律
“三判”得结论
原则三、分层简化解题
把大题化为小题，把综合性问题分解为相对独立的小问题，降低难度，各个击破。如:
（1）利用盖斯定律求算反应热。分层思考:
①明确待求热化学方程式中的反应物和生成物；
②处理已知热化学方程式中的化学计量数和熔变；
③叠加处理热化学方程式确定答案。
（2）化学反应速率的计算、转化率及平衡常数的计算
用“三段式”法分层找相关“量”:用什么时刻量，用什么物理量计算。如计算平衡常数 K 时，不能使用
平衡时的物质的量，要用平衡时的物质的量浓度。
（3）电化学的考查:首先分析电化学装置，判断是原电池还是电解池，再根据电极所处的环境书写电极反
应式。
二、化学反应原理题的四大考向
1．“加和法”突破盖斯定律运算
（1）确定目标反应中的物质存在于哪个已知热化学反应方程式中及所处的位置与化学计量数。
（2）根据目标反应调整已知反应的方向、计量数和焓变。
（3）根据调整好的已知热化学方程式进行加和运算，进而确定目标热化学方程式或焓变(ΔH)。
2．“三段式”分析突破反应速率和平衡的有关计算
（1）根据题意在反应的下方确定或设定有关起始量、转化量和平衡量(这里的量可以是物质的量、物质的
量浓度、分压等)。
（2）根据题中所求的物理量的表示式代入上述有关量进行换算或计算。在进行有关计算时，要注意对单
位的要求。3．“三审”突破反应速率和平衡的有关图像
4．利用“两种模型”突破电化学分析
（1）原电池模型
（2）电解池模型
1．（2024·吉林·统考一模）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一， CH 还原CO 是实现“双
4 2
碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ：CH(g) + CO (g) 2CO(g) + 2H(g) ΔH = +247 kJ·mol−1
4 2 2
Ⅱ：CO(g) + H(g) CO(g) + HO(g) ΔH = +41 kJ·mol−1
2 2 2请回答下列问题：
（1）有利于提高CO 平衡转化率的条件是___________。
2
A．低温低压 B．低温高压 C．高温低压 D．高温高压
（2）反应CH(g) + 3CO (g) 4CO(g) + 2HO(g)的ΔH = kJ·mol−1。
4 2 2
（3）恒温恒压条件下，1mol CH(g)和1mol CO (g)反应达平衡时，CH(g)的转化率为 ，HO (g)的物质的
4 2 4 2
量为bmol，则反应Ⅰ的平衡常数K = (写出含有α、b的计算式；对于反应mA(g) + nB(g) pC(g)
x
+ qD(g)， ，x为物质的量分数)。
（4）恒压、750℃时，CH 和CO 按物质的量之比1：3投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现
4 2
CO 高效转化。
2
①下列说法正确的是 。
A．Fe O 可循环利用，CaO不可循环利用
3 4
B．过程ⅱ，CaO吸收CO，可促使Fe O 氧化CO的平衡正移
2 3 4
C．过程ⅱ产生的HO最终未被CaO吸收，在过程ⅲ被排出
2
D．相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原1molCO 需吸收的能量更多
2
②过程ⅱ平衡后通入He，测得一段时间内CO物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释CO
物质的量上升的原因 。
（5）CH 还原能力(R)可衡量CO 转化效率，R= (同一时段内CO 与CH 的物质的量变化量之
4 2 2 4
比)。催化剂X可提高R值，某一时段内CH 转化率、R值随温度变化如下表：
4
温度/℃ 480 500 520 550
CH 转化率/% 7.9 11.5 20.2 34.8
4
R 2.6 2.4 2.1 1.8
①温度升高，CH 转化率增加，CO 转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
4 2
②分析催化剂提高R值的原因 。
2．（2024·山东日照校际联考一模）“氢能源”的开发利用意义重大，乙醇与水催化重整制“氢”发生如
下反应。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：反应Ⅲ：
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ的 。
（2）反应Ⅱ的速率 ，其中 、 分别为正、逆反应速
率常数。升高温度时 (填“增大”“减小”或“不变”)。
（3）压强为100kPa下， 和 发生上述反应，平衡时 和CO的选择性、乙醇
的转化率随温度的变化曲线如图。
［已知：CO的选择性 ］
①表示CO选择性的曲线是 (填标号)；
②573K时，生成 的物质的量为 ；
③573K时，反应Ⅱ的标准平衡常数 ，其中 为100kPa， 、 、
和 为各组分的平衡分压，则反应Ⅲ的 (列出计算式即可)。
（4）压强为100kPa， 的平衡产率与温度、起始时 的关系如图所示，每条曲线表示 相同
的平衡产率。① 的平衡产率：Q点 N点(填“>”、“=”或“<”)；
②M、N两点 的平衡产率相等的原因是 。
3．（2024·吉林·统考一模）氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要
作用。乙醇与水催化重整制氢发生以下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
回答下列问题：
（1）①已知反应Ⅲ: ， ，
则 。
②反应Ⅰ能自发进行的条件为 。
（2）压强为100 ， 的平衡产率与温度、起始时 的关系如图所示，每条曲线表示 相同
的平衡产率。
①反应Ⅱ的平衡常数： (填“>”、“=”或“<”)
② 的产率：C点 B点(填“>”、“=”或“<”)；
③A、B两点 产率相等的原因是 。
（3）压强为100 下，1 和3 发生上述反应，平衡时 和 的选择性、乙醇的转化率随温度的升高曲线如图所示。[已知： 的选择性 ]
①573K时，10分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量 。
②表示 选择性的曲线是 (填标号)。
③573K时，反应Ⅱ的 (保留到小数点后两位)。
4．（2024·山东德州一模）氢气和碳氧化物反应生成甲烷，有利于实现碳循环利用。涉及反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
回答下列问题：
（1） 。
（2）已知反应Ⅱ的速率方程为 ， ，其中 、 分别为
正、逆反应的速率常数。如图( 表示速率常数的对数： 表示温度的倒数)所示a、b、c、d四条斜线
中，能表示 随 变化关系的是斜线 (填标号)。
（3）温度 时，在固定容积的容器中充入一定量的 和1mol CO，平衡时 和CO的转化率( )及
和 的物质的量(n)随 变化的情况如图所示。①图中表示 、 变化的曲线分别是 、 (填标号)； ；
的选择性 。
②已知起始充入1mol的CO和0.5mol的 进行上述反应时，起始压强为1.5 。反应Ⅰ的
(用 表示)；温度 ， 时， 可能对应图中X、Y、Z、W四点中的 (填标号)。
5．（2024·贵州·统考模拟预测）苯乙烯是重要的有机化工原料，可用乙苯为原料制备苯乙烯。制备方法有
直接脱氢法和氧化脱氢法。在 时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接脱氢：
(ⅱ)氧化脱氢：
回答下列问题：
（1）①反应 的 ，平衡常数 (用 表
示)。
②氧化脱氢的反应趋势远大于直接脱氢，其原因是 。
③提高氧化脱氢反应平衡转化率的措施有 、 。
（2）已知 ，忽略 随温度的变化。当 时，反应能自发进行。在 下，
直接脱氢反应的 和 随温度变化的理论计算结果如图所示。①直接脱氢反应在常温下 (选填“能”或“不能”)自发。
② 随温度的变化曲线为 (选填“a”或“b”)，判断的理由是 。
③在某温度、 下，向密闭容器中通入 气态乙苯发生直接脱氢反应，达到平衡时，混合气体中乙
苯和氢气的分压相等，该反应的平衡常数 (保留小数点后一位；分压 总压 物质的量分
数)。
（3）乙苯脱氢制苯乙烯往往伴随副反应，生成苯和甲苯等芳香烃副产物。一定温度和压强条件下，为了
提高反应速率和苯乙烯选择性，应当 。
6．（2024·山东菏泽一模）丙烯是重要的有机原料之一，可通过多种途径制备。回答下列问题：
Ⅰ．由丙烷直接脱氢法制备：
（1）已知键能： ；生成 碳碳 键放出的能量为
，则 。
（2）在一定温度下，保持总压为 ，将 和 的混合气体分别按 为 和 向
密闭容器中投料，发生脱氢反应，测得 的转化率与时间的关系如图1所示(已知 时反应处于平衡状
态)。
点对应的投料方式为 ，原因是 。 内，曲线 (填“ ”“ ”)对
应的平均反应速率最快。 点对应的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数，保
留一位小数)。Ⅱ．由丙烷氧化脱氢法制备。主要涉及反应： ；
（3）在一定条件下，将物质的量之比为 的 和 匀速通入体积可变的反应容器中发生上述反应，
使总压强恒定为 。在不同温度下反应相同时间，测得丙烷和氧气的转化率与温度倒数 的关系如
图2所示。
时，容器内两种气体的物质的量之比 (填“>”“<”或“=”)；若 对应的点均
处于平衡状态，保持其他条件不变，仅将容器更换为恒容的刚性容器，则图示点 中， 与 新
的转化率点可能依次是 (填代号)；M点丙烷的分压 (保留两位有效数字)。
7．（2024·广西柳州·统考一模）二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，涉及反应有：
反应①
反应②
反应③
（1）反应②自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)，反应③
。
（2）反应③在热力学上趋势大于反应①，其原因是 。
（3）反应③有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种，
TS为过渡态)，催化剂可使反应历程中决速步骤的活化能降低 eV(eV为能量单位)。（4）在 下， 和 按物质的量之比为 进行投料，只发生反应①和反应③，平衡时CO和
在含碳产物中的物质的量分数及 转化率随温度的变化如图所示。
①图中a代表的物质是 。
②q曲线在250℃之后随温度升高而增大的原因是 。
③250℃时，反应①的平衡常数 ( 为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
（5）向一定浓度的 溶液通入 至饱和，在电极上反应生成 ，电解原理如图所示(阴、
阳极区溶液均为 溶液)。电解过程中生成尿素的电极反应式为 。8．（2024·山东济宁一模）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
Ⅰ.CO (g)+4H(g)=CH (g)+2HO(g) △H＜0
2 2 4 2 1
Ⅱ.CO (g)+H(g)=CO(g)+HO(g) △H＞0
2 2 2 2
Ⅲ.2CO(g)+2H (g)=CO (g)+CH (g) △H
2 2 4 3
在密闭容器中，1.01×105Pa、n (CO)：n (H )=1：4时，在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO 平
起始 2 起始 2 2
衡转化率、CO 实际转化率随温度的变化如图2所示。CH 的选择性可表示为 ×100%。
2 4
（1）各物质的相对能量如图1所示，△H= kJ•mol-1，平衡时CH 的选择性随着温度的升高 ，
3 4
用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为 ，450℃时，使CO 平衡转化率达到X点的值，可以采
2
用的措施为 (写出一条)。
（2）在密闭容器中，1.01×105Pa，CO 和H 的起始物质的量分别为1mol和4mol，平衡后反应体系中各物
2 2
质的物质的量随温度的变化如图3所示，图中表示CH 的物质的量的曲线为 。在505℃，反应Ⅱ的
4平衡常数K= 。(保留两位有效数字)
（3）CeO 催化CO 与H 转化为CH 的机理如图4所示。反应体系中Ce呈现 种价态，催化剂中掺入
2 2 2 4
少量CaO，用Ca2+替代CeO 结构中部分Ce4+形成Ca Ce O，可提高催化效率的原因是 。
2 x 1-x y
9．（2024·江西·统考模拟预测）江西稀土资源丰富。硫酸铵作为一种重要的化工原料，可用于稀土的提
取。初始投料比 的混合物，其热分解过程如图所示：
已知该过程主要分为三个阶段，其中：
阶段Ⅱ反应：阶段Ⅲ反应：
回答下列问题：
（1） 中， 的空间结构为 ， 中心原子的杂化类型为 。
（2）阶段Ⅰ不发生氧化还原反应，对应的化学方程式为 ；图中阶段Ⅰ多次重复实验的实际失重
均比理论值偏大，此误差属于 (填“偶然误差”或“系统误差”)。
（3）阶段Ⅱ和Ⅲ都是吸热过程，且Ⅱ反应速率更快，下列示意图中能体现上述两反应能量变化的是
(填标号)，判断的理由是 。
A． B． C． D．
（4）该热分解过程中， 的作用为 。
（5）一定温度下，在真空刚性容器中， 的分解过程会发生下列反应：
主反应
副反应
两个反应的平衡常数比值 随反应温度升高而 (填“增大”，“减小”或“不变”)；若平衡时总
压为 的体积分数为0.4，主反应的平衡常数 。
（6） 在高温下可以自发分解，原因是 。
10．人类利用二氧化碳合成淀粉对社会的发展起着重要作用，合成过程首先是利用二氧化碳制备甲醇，合
成甲醇的反应为 。回答下列问题：
（1）已知：
① ；
② ；
③a、b均为大于零的数，且a＞b。
（用含a、b的式子表示） 。某研究小组设计合成 的路线及 的部分应
用如图所示，图中熔融碳酸盐燃料电池的正极电极反应式为 。（2）研究合成甲醇的催化剂时，在其他条件不变仅改变催化剂种类的情况下，对反应器出口产品进行成
分分析，结果如图所示。在以上催化剂中，该反应应选择的最佳催化剂为 。
（3）在研究该反应历程时发现：反应气中水蒸气含量会影响 的产率。为了研究水分子对该反应机
制的内在影响，我国学者利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影
响（如图所示，吸附在催化剂表面的物种用*标注）。
①依反应历程图所示，写出有水参与时反应的化学方程式： 。
②结合图3及学过的知识推测，有水参与的历程，反应速率加快的原因是 。
（4）在T℃时，将6mol （g）和12mol （g）充入容积为10L的恒容容器中，只发生
，初始压强为 kPa，测得体系中剩余 （g）的物质的量随时
间变化如图中状态Ⅰ所示。
①T℃时，0～1min内甲醇的反应速率 ，该反应的平衡常数
。（用平衡分压代替平衡浓度计算，列出计算式）②保持投料量不变，仅改变某一个条件后，测得 随时间变化如图中状态Ⅲ所示，与状态Ⅰ相比，状
态Ⅲ改变的条件可能是 。
11．烟气脱硝技术是环境科学研究的热点。实验室模拟 将烟气中的 深度氧化为 ，并进一步将
转化获得含氮产品，流程示意图如下。
深度氧化器中发生的反应：
i．
ii．
iii．
（1） 被 深度氧化，补全热化学方程式：
（2）一定条件下，不同温度时， 的浓度随时间的变化如图所示。
① (填“>”或“<”)。
②8s时， 的浓度不同的原因是 。
（3）一定条件下，NO的初始浓度为 时，不同反应时间，深度氧化器中 的浓度随
的变化如图所示。反应过程中 的浓度极低。① 时，深度氧化器中发生的反应主要是 (填“i”“ii”或“iii”)。
② 时， 的浓度随 变化的原因是 。
（4） 且恒压的条件下进行烟气处理，烟气达到排放标准所需深度氧化的时间仍
较长。结合（3），保持上述条件不变，解决这一问题可采取的措施及目的分别是 。
（5）深度氧化后的烟气通过吸收器完全转化为硝酸盐产品，产品浓度的测定方法如下。
已知 的还原产物分别是 。产品中 的物质的量浓度为 。
