文档文本内容
热点专项 多平衡体系中最佳反应条件、选择性、转化率、
产率判断
目录
01考情透视·目标导航............................................................................................................................
02知识导图·思维引航............................................................................................................................
03核心精讲·题型突破............................................................................................................................
【真题研析】...........................................................................................................................................................
【核心精讲】...........................................................................................................................................................
1．多重平衡体系分类.............................................................................................................................................
2．有关多重平衡及选择性的问题.........................................................................................................................
3．连续反应的思维模型.........................................................................................................................................
4．竞争反应的思维模型.........................................................................................................................................
5．工业生产图像中转化率、产率变化分析思路.................................................................................................
【命题预测】...........................................................................................................................................................
考向1选择反应最佳条件.......................................................................................................................................
考向2解释曲线发生某种现象的原因...................................................................................................................
考向3多重化学平衡的计算...................................................................................................................................
考点要求 考题统计 考情分析
反应条件
2024·安徽卷，12，3分；2024·辽吉黑卷，10，3
的选择或 近几年高考对化学平衡相关
分；2024·江苏卷，13，3分；2023•江苏卷，
曲线原因 知识的考查中，经常出现同
13，3分；2022•江苏卷，13，3分；
分析 一体系中多平衡共存问题，
这类试题有固定的的设问、
答法或有确定的解题思路。
多重化学
2024·浙江6月卷，11，3分；2024·湖南卷，
预计2025年重点考查多重平
平衡的计 衡下化学平衡体系的分析、
14，3分；2023•湖南卷，16(2)；
算 化学平衡常数的计算等。1．(2024·浙江6月卷，11，3分)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
I．C H(g)＋CO(g) C H(g)＋CO(g)＋HO(g) ΔH ＞0
2 6 2 2 4 2 1
II．C H(g)＋2CO(g) 4CO(g)＋3H(g) ΔH ＞0
2 6 2 2 2
向容积为 的密闭容器中投入2 mol C H 和3 mol CO ，不同温度下，测得 时(反应均未平衡)的
2 6 2
相关数据见下表，下列说法不正确的是( )
温度( ) 400 500 600
乙烷转化率( ) 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性( ) 92.6 80.0 61.8
注：乙烯选择性
A．反应活化能：I＜II
B． 时，0~5 min反应I的平均速率为：v(C H)=2.88×10-3mol·L－1·min－1
2 4
C．其他条件不变，平衡后及时移除HO(g)，可提高乙烯的产率
2
D．其他条件不变，增大投料比[n(C H)/ n(CO)]投料，平衡后可提高乙烷转化率
2 6 2
2．(2024·安徽卷，12，3分)室温下，为探究纳米铁去除水样中SeO2-的影响因素，测得不同条件下
4
SeO2-浓度随时间变化关系如下图。
4实验序号 水样体积/ mL 纳米铁质量/ mg 水样初始pH
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
下列说法正确的是( )
A．实验①中，0~2小时内平均反应速率v(SeO 2-)=2.0mol·L－1·h－1
4
B．实验③中，反应的离子方程式为：2Fe+SeO2-+8H+=2Fe3++Se+4H O
4 2
C．其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D．其他条件相同时，水样初始pH越小，SeO2-的去除效果越好
4
3．(2024·辽吉黑卷，10，3分)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150℃时其制备过程
及相关物质浓度随时间变化如图所示，15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是( )
A． 时，反应②正、逆反应速率相等
B．该温度下的平衡常数：①>②
C．0~3h平均速率(异山梨醇) 0.014mol·kg-l·h-lD．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
4．(2024·湖南卷，14，3分)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CHOH(g)和CO(g，发生如下反应：
3
主反应：CHOH(g)＋CO(g)=CHCOOH(g) ΔH
3 3 1
副反应：CHOH (g)＋CHCOOH(g)=CH COOCH (g)＋HO(g) ΔH
3 3 3 3 2 2
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数
随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，
下列说法正确的是( )
A． 投料比x代表
B． 曲线c代表乙酸的分布分数
C．ΔH＜0，ΔH＞0
1 2
D． L、M、N三点的平衡常数：K(L)=K(M)＞K(N)
5．(2024·江苏卷，13，3分) 二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：
①CO(g)＋H(g)= CO(g)＋HO(g) ΔH ＝41.2kJ·mol−1
2 2 2 1
②CO(g)＋2H(g)= CH OH(g) ΔH
2 3 2
225℃、8×106Pa下，将一定比例CO、H 混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L、L、
2 2 1 2
L…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CHOH的体积分数如图所示。下列说法正确的是( )
3 3A．L 处与L 处反应①的平衡常数K相等
4 5
B．反应②的焓变ΔH＞0
2
C．L 处的HO的体积分数大于L 处
6 2 5
D．混合气从起始到通过L 处，CO的生成速率小于CHOH的生成速率
1 3
6．(2023•江苏卷，13，3分)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO(g)＋4H(g)=CH (g)＋2HO(g) ΔH＝-164.7kJ·mol−1
2 2 4 2
CO(g)＋H(g)=CO(g)＋HO(g) ΔH＝41.2kJ·mol−1
2 2 2
在密闭容器中， 、 时，CO 平衡转化率、在催化剂作用下
2
反应相同时间所测得的CO 实际转化率随温度的变化如题图所示。CH 的选择性可表示为
2 4
。下列说法正确的是( )
A．反应2CO(g)＋2H(g)=CO (g)＋CH(g)的焓变ΔH＝-205.9kJ·mol−1
2 2 4
B．CH 的平衡选择性随着温度的升高而增加
4
C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530℃
D．450℃时，提高 的值或增大压强，均能使 平衡转化率达到X点的值
7．(2022•江苏卷，13)乙醇-水催化重整可获得H。其主要反应为
2C HOH(g)+3H O(g)= 2CO (g)＋6H(g) ΔH ＝173.3kJ·mol−1
2 5 2 2 2 2
CO(g)+H(g)= CO(g)＋HO(g) ΔH ＝41.2kJ·mol−1
2 2 2 2
在 、n (C HOH)：n (HO)=1：3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO 和CO的选择性及H
始 2 5 始 2 2 2
的产率随温度的变化如图所示。
CO的选择性 ，下列说法正确的是( )
A．图中曲线①表示平衡时H 产率随温度的变化
2
B．升高温度，平衡时CO的选择性增大
C．一定温度下，增大 可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H 产率
2
1．多重平衡问题的解题思路
2．多平衡体系中有关平衡常数的计算技巧
(1)有关多平衡体系平衡常数的计算，如何确定多个反应相关联物质在平衡时量的多少是解题的关键点。
若用常规的三段式计算，对反应过程分析要求高，容易出错。但无论多少个反应，反应进行的程度如何，
反应前后的原子总数是不变的，因而解答这类问题可用原子守恒法，可规避对反应过程的分析。
(2)原子守恒法解题基本思路。1 ．多重平衡体系分类
多重平衡可分成两类：一种是竞争性的多重平衡，此类反应被称为平行反应或竞争反应。平行反应指
的是反应物相同，生成物不同的两个或多个反应(其中一个生成目标产物的反应是主反应，其余的是副反
应)。另一种是连续性的多重平衡，此类反应被称为连续反应或分步反应。
2 ．有关多重平衡及选择性的问题
在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的。
(1)如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那么该反应物的平衡转化率就
会增大。
(2)在一定温度下，特定的混合体系，多重平衡选择性为定值。因为平衡常数只与温度有关，且催化剂
不能改变某一物质的平衡转化率。
(3)如果在同一条件下，两个物质同时可以发生几个可逆反应，那么催化剂的选用就可以使其中某一反
应的选择性提高。
3 ．连续反应的思维模型【易错提醒】
连续反应中只要有一个反应平衡发生移动，那么另一个反应平衡也会联动。
4 ．竞争反应的思维模型
5 ．工业生产图像中转化率、产率变化分析思路
【易错提醒】
多重平衡体系达到整体综合平衡后，每种平衡组分都只能有一个平衡浓度。
考向 1 选择反应最佳条件
1．(2025·四川省绵阳市阶段练习)二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源，发生的主要反应
如下：
反应I：CHOCH (g)＋HO(g) 2CHOH(g) ΔH ＞0
3 3 2 3 1
反应Ⅱ：CHOH(g)＋HO(g)=CO(g)＋3H(g) ΔH ＞0
3 2 2 2 2
反应Ⅲ：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH ＞0
2 2 2 3
在恒压下，将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后，以一定流速通过装有催化剂的反应器，反应相同时间测得的CHOCH 实际转化率、CO 实际选择性与CO 平衡选择性随温度的变化如图所示，CO 的选择性
3 3 2 2 2
。下列说法不正确的是( )
A．曲线b表示CO 实际选择性随温度的变化
2
B．适当增加HO的物质的量，可提高H 的产率
2 2
C． 时，反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率
D．一定温度下，若增大压强，反应Ⅲ平衡不移动，CO的平衡产量不变
2．(2025·北京市北师大附中高三模拟)甲烷还原二氧化碳是实现“双碳”目标的有效途径之一，常压、
催化剂作用下，按照CO 和CH 的物质的量之比 投料。有关反应如下：
2 4
反应I：CH(g)＋CO(g) 2CO(g)＋2H(g) ΔH ＝+247kJ·mol−1
4 2 2 1
反应Ⅱ：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH ＝+41kJ·mol−1
2 2 2 2
某一时段内，CH 和CO 的转化率随温度变化如下图所示。
4 2
已知：CO 的转化效率
2
下列分析不正确的是( )A．根据反应Ⅰ、Ⅱ，低压高温有利于提高CO 的平衡转化率
2
B． 时，CO 转化的R值为
2
C．由 升高到 ，含氢产物中水的占比增大
D．由 升高到 ，CO 的转化效率逐渐增大
2
3．(2025·江苏省南京师大附中高三质检)在CO 与H 反应制甲醇的反应体系中，主要反应的热化学方
2 2
程式为
反应I：CO(g)＋3H(g) CHOH(g)＋HO(g) ΔH ＝-49.5kJ·mol−1
2 2 3 2 1
反应Ⅱ：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH ＝+40.9kJ·mol−1
2 2 2 2
向恒压密闭容器中通入1molCO 和3molH ，CO 的平衡转化率、CHOH的平衡产率随温度的变化如下
2 2 2 3
图所示。下列说法正确的是( )
A．反应I的平衡常数
B．1molCO (g)和1molH (g)充分反应，吸收热量40.9kJ
2 2
C．平衡时CHOH的体积分数可能大于0.5
3
D．曲线a代表的是CO 的平衡转化率
2
4．一定条件下，用Fe O 、NiO或Cr O 作催化剂对燃煤烟气回收。反应为 2CO(g)＋SO (g)
2 3 2 3 2
2CO(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1。
2(1)其他条件相同、催化剂不同，SO 的转化率随反应温度的变化如图1，Fe O 和NiO作催化剂均能使
2 2 3
SO 的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe O 的主要优点是_____________________。
2 2 3
(2)某科研小组用Fe O 作催化剂，在380 ℃时，分别研究了n(CO)∶n(SO )为1∶1、3∶1时SO 转化
2 3 2 2
率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO )＝3∶1的变化曲线为____(填“a”或“b”)。
2
5．CO 和H 合成甲烷也是CO 资源化利用的重要方法。对于反应 CO(g)＋4H(g) CH(g)＋
2 2 2 2 2 4
2HO(g) ΔH＝－165 kJ·mol－1，催化剂的选择是CO 甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应
2 2
相同时间，测得CO 转化率和生成CH 选择性随温度变化的影响如图所示：
2 4
(1)高于320 ℃后，以Ni-CeO 为催化剂，CO 转化率略有下降，而以Ni为催化剂，CO 转化率仍在上
2 2 2
升，其原因是________________________________________________________。
(2)对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是____________________，使用的合适温
度为______________________。
考向 2 解释曲线发生某种现象的原因
6．(2025·江苏省南通市高三第四次质量检测)CO 催化加氢制CHOH能实现碳的循环利用。一定压强
2 3
下，1 mol CO 与3 mol H 在密闭容器中发生的反应如下：
2 2
Ⅰ： CO(g)+3H(g)=CH OH(g)+H O(g) ΔH<0
2 2 3 2
Ⅱ： CO(g)+H(g)=CO(g)+HO(g) ΔH>0
2 2 2反应相同时间，测得不同温度下CO 转化率和CHOH选择性如图实验值所示。图中平衡值表示在相
2 3
同条件下达到平衡状态时CO 转化率和CHOH选择性随温度的变化。已知：CHOH的选择性=
2 3 3
×100%。
下列说法正确的是( )
A．曲线b表示CO 的平衡转化率
2
B．其他条件不变，240 ℃时加压或使用高效催化剂均可能使CO 转化率达到X点
2
C．220～280 ℃时，反应Ⅰ生成CHOH速率小于反应Ⅱ生成CO的速率
3
D．为提高CHOH生产效率，需选择相对较低的温度
3
7．(2025·江苏省南京市五校联盟高三联考)二甲醚催化制备乙醇主要涉及以下两个反应：
反应Ⅰ：CO(g)+CHOCH (g) CHCOOCH (g) ΔH =a kJ/mol；
3 3 3 3 1
反应Ⅱ：CHCOOCH (g)+2H(g) CHCHOH(g)+CH OH(g) ΔH =b kJ/mol。
3 3 2 3 2 3 2
反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lgK 、lgK 与温度的关系如图甲所示；固定CO、CHOCH 、H 的原料
1 2 3 3 2
比、体系压强不变的条件下，同时发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图乙所
示。下列说法正确的是( )
A．a>0
B．测得X点CHCHOH的物质的量分数是10%，则X点反应Ⅱ有：v <v
3 2 正 逆
C．由CHCOOCH 的曲线知，600 K后升高温度对反应Ⅰ的影响程度小于反应Ⅱ
3 3
D．曲线B表示CO或CHOCH 的物质的量分数随温度的变化
3 3
8．CO 催化加氢直接合成二甲醚的反应为 2CO(g)＋6H(g) CHOCH (g)＋3HO(g) ΔH＝－
2 2 2 3 3 2
122.54 kJ·mol－1。有时还会发生副反应：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，其他
2 2 2
条件相同时，反应温度对CO 平衡总转化率及反应2.5小时的CO 实际总转化率影响如图1所示；反应温
2 2
度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如图2所示。(已知：CHOCH 的选择性
3 3
＝×100%)(1) 图 1 中 ， 温 度 高 于 290 ℃ ， CO 平 衡 总 转 化 率 随 温 度 升 高 而 上 升 的 原 因 可 能 是
2
___________________。
(2)图2中，在240～300 ℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于其平衡值，从化学反应速
率的角度解释原因：__________________________________________。
9．甲基环己烷催化脱氢( )是石油工业制氢常见方法，以Ni-Cu为催化剂，
固定反应温度为650 K，以氮气为载气，在不同载气流速情况下，甲基环己烷脱氢转化率如图所示，b点转
化率能与a点保持相当的原因是__________________________________________。
10．工业上用 SiO 和焦炭高温下反应制得粗硅，再经如下 2 步反应制得精硅：Si(s)＋
2
3HCl(g)===SiHCl (g)＋H(g) ΔH＝－141.8 kJ·mol－1，SiHCl (g)＋H(g)===Si(s)＋3HCl(g)，反应过程中可
3 2 3 2
能会生成SiCl 。
4
如图所示，当＞3，SiHCl 平衡产率减小的原因是____________________________。
3
11．二甲醚既是重要的工业品，也是燃料电池制氢的重要原料。二甲醚水蒸气重整制氢的总反应为
CHOCH (g)＋(1＋2x)H O(g) (4＋2x)H (g)＋(2－2x)CO(g)＋2xCO(g)，其过程包括：
3 3 2 2 2
Ⅰ.CH OCH (g)＋HO(g) 2CHOH(g) ΔH＝＋23.6 kJ·mol－1
3 3 2 3 1
Ⅱ.CH OH(g)＋HO(g) CO(g)＋3H(g) ΔH＝＋49.5 kJ·mol－1
3 2 2 2 2
Ⅲ.CH OH(g) CO(g)＋2H(g) ΔH＝＋90.7 kJ·mol－1
3 2 3Ⅳ.CO(g)＋HO(g) CO(g)＋H(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
2 2 2 4
CO 的选择性()与水醚比[]和温度的关系如图1所示；423 K时，平衡时H 的物质的量分数与水醚比的
2 2
关系如图2所示：
(1)图1中相同温度下，水醚比越大，CO 的选择性越高的原因是____________________；
2
相同水醚比时，温度升高，CO 的选择性降低的原因是____________________________。
2
(2)图2中水醚比大于3时，随水醚比的增大H 的物质的量分数减小的原因是__________。
2
考向 3 多重化学平衡的计算
12．(2025·陕西省普通高等院校统一考试第二次适应性训练)南京理工大学朱卫华等人基于单簇催化剂
(SCC)，提出了一种一氧化氮还原反应(NORR)的新型结构～活性关系，经研究发现主要反应如下：
(Ⅰ) 2NO(g)＋2H(g) N(g)＋2HO(g) ΔH＜0
2 2 2
(Ⅱ) 2NO(g)＋5H(g) 2NH (g)＋2HO(g) ΔH＜0
2 3 2
(Ⅲ) N (g)＋3H(g) 2NH (g) ΔH＜0
2 2 3
在T℃、100 kPa反应条件下，向密闭容器中充入2 molNO和6 mol H ，发生上述反应，测得含氮元素
2
占比[如N 的含氮元素占比 ]与时间的关系如图所示。
2
已知：反应Ⅱ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅰ、Ⅲ的影响； 为用物质的量分数表示的平衡常数。
下列有关说法正确的是( )A．曲线c表示的是氨气的含氮元素占比
B．若选择对反应Ⅱ催化效果更好的催化剂，则F点将移向E点
C．I点时，0～45 min内用氨气表示的平均反应速率约为
D．若95 min时达到平衡，则反应Ⅲ的平衡常数 的计算式为
13．(2025·湖南省湖南师大附中高三检测)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：
反应Ⅰ：CO(g)＋H(g) CO(g)＋HO(g) ΔH
2 2 2 1
反应Ⅱ：CO(g)＋4H(g) CH(g)＋2HO(g) ΔH
2 2 4 2 2
在恒压条件下，按投料比 进行反应，含碳物质的平衡体积分数随温度的变化如图所示。下
列说法错误的是( )
A．ΔH＞0，ΔH＜0
1 2
B．反应CO(g)＋3H(g) CH(g)＋HO(g)的
2 2 4 2
C． 点反应I的平衡常数
D． 点HO的压强是 的2倍
2
14．H 还原NO的化学方程式为2NO(g)＋2H(g)===N (g)＋2HO(g) ΔH<0。
2 2 2 2
(1)研究表明上述反应历程分两步：
Ⅰ.2NO(g)＋H(g) N(g)＋HO(l)(慢反应)
2 2 2 2
Ⅱ.H O(l)＋H(g) 2HO(g)(快反应)
2 2 2 2
该总反应的速率由反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)决定，反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ的活化能
________(填“高”或“低”)。(2)该反应常伴有副产物NO和NH 的生成。以Pt作催化剂，用H 还原某废气中的NO(其他气体不反
2 3 2
应)，270 ℃时H 的体积分数对H-NO反应的影响如图所示。随着H 体积分数的增大，N 的体积分数呈下
2 2 2 2
降趋势，原因是__________________________________________________________。
(3)在一定温度下，副产物NO分解反应的化学方程式为2NO(g)===2N (g)＋O(g)，测得在恒容容器中
2 2 2 2
NO分解的部分实验数据如下表。
2
反应时间/min 0 20 40 60 80 100
c(N O)/ (mol·L－1) 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00
2
0～20 min，反应速率v(N O)为________ mol·L－1·min－1；若NO的起始浓度为0.20 mol·L－1，则反应至
2 2
40 min时NO的转化率α＝________。
2
15．乙酸是生物油的主要成分之一，乙酸制氢具有重要意义：
热裂解反应：CHCOOH(g)===2CO(g)＋2H(g) ΔH＝＋213.7 kJ·mol－1
3 2
脱羧基反应：CHCOOH(g)===CH (g)＋CO(g) ΔH＝－33.5 kJ·mol－1
3 4 2
若利用合适的催化剂控制其他的副反应，温度为 T K时达到平衡，总压强为p kPa，热裂解反应消耗
乙酸20%，脱羧基反应消耗乙酸60%，乙酸体积分数为__________(计算结果保留1位小数)；脱羧基反应
的平衡常数K 为________kPa(K 为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。
p p
16．(1)向某容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压(p)下发生反应：C H(g) C H(g)＋
2 6 2 4
H(g) ΔH＝＋137 kJ·mol－1，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数K ＝________(用平衡分压代替平衡
2 1 p
浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)。
(2)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SO 的催化氧化：SO (g)＋
2 2
O(g) SO (g) ΔH＝－98 kJ·mol－1。将组成(物质的量分数)为2m% SO(g)、m% O (g)和q% N (g)的
2 3 2 2 2
气体通入反应器，在温度为 T、压强为p条件下进行反应。平衡时，若SO 转化率为α，则SO 压强为
2 3
__________________，平衡常数K ＝________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
p
