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命题猜想
本题综合考查速率与平衡，考点较稳定。焓变、转化率（产率）、Kp的计算年年必考。键能、燃烧
热、反应机理、活化能、平衡的判断与移动、催化剂的选择性要加以重视，表述要有理有据，表达
富有逻辑性。
难点重点热点
掌握焓变、速率、转化率、K的计算，尤其是Kp！！！必须掌握计算方法。掌握差量法或直接将压
强列入三行式，化简 Kp 计算的痛苦过程。 多重平衡体系更加具有实战意义；对大学下放的速率方程、
阿伦尼乌斯公式要有一定了解；了解催化剂选择性与催化活性；通过图像或表格，提取有效信息，
综合外因对反应速率与平衡的影响，联系生产效益，优化反应条件。
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1.（2022·全国·高考真题）（2022·湖南·邵阳市第二中学模拟预测）将二氧化碳转化为高附加值碳基
燃料有利于实现碳中和。
已知：① ；
② ；
③ 。
(1)相关化学键的键能数据如表所示。
化学键 H—H H—O C—H
436 802 463 x
键能
则 __________ ， __________。
(2)某温度下，将 和 充入容积可变的密闭容器中发生反应(设仅发生反应①和反应②)，保持体系压强为 ，反应起始时气体总体积为V L，平衡体系中 、 的物质的
量分数分别为40%、20%，则此时CO(g)的平衡分压为__________， 的浓度为__________
。
(3)将 和 充入容积可变的密闭容器中发生上述三个反应，保持体系压强为 ，
平衡体系中各气体组分的物质的量分数随温度的变化情况如图所示。
①曲线a代表平衡体系中__________(填化学式)的物质的量分数随温度的变化情况，该物质的量分数
随着温度升高而减小的原因为__________。
② 时，反应②的压强平衡常数 __________(用含y、z、 的代数式表示)。
【答案】(1) 415
(2)
(3) 反应②的 ，反应③的 ，升高温度反应②平衡左移，反应③平衡右移，
的物质的量分数减小
【详解】（1）根据题意，②=①×2 ③，因此
；根据反应②可知，
， ；
（2）在反应①中，设反应生成的CO的物质的量为x mol，则
在反应②中，设反应生成的 的物质的量为y mol。则因此平衡时， ， ， ， ，
；
气体总的物质的量 ；
根据图像可得 ， ，解得 ， 。
即平衡时， ， ， ， ， 。
。
由于反应前后容器内的压强相等，平衡时气体总物质的量为 ，因此 ，
， ；
（3）①反应体系中有5种气体，曲线a、b只能代表平衡体系中 、CO的物质的量分数随温度的
变化情况，升高温度，反应①和③平衡向右移动，CO的物质的量分数增大；反应③平衡向右移动，
反应②平衡向左移动， 的物质的量分数减少。因此曲线a代表平衡体系中 的物质的量分数
随温度的变化情况，曲线b代表平衡体系中CO的物质的量分数随温度的变化情况。
2.（2023年全国预测模拟）苯甲醛是生产氨苄青霉素、某些苯胺染料等产品的重要中间体。制备苯
甲醛的常用方法有气相催化氧化法和电催化氧化法。
I．气相催化氧化法(以Ce／ZSM-5为催化剂)主要反应： (g)+O(g) (g)
2
+H O(g)ΔH
2
(1)已知：
① (g)+ 8O (g)=7CO (g)+3HO(g) ΔH=—3452.6kJ/mol
2 2 2
② (g)+9O(g)= 7CO (g)+4HO(g) ΔH=—3784.9kJ/mol
2 2 2
则反应 (g)+ O (g) (g) +H O(g) ΔH=______
2 2
(2)在一容积为2L的密闭容器中分别充入甲苯和氧气各2mol，在同一时间(80min)、不同温度下测得
甲苯的转化率、苯甲醛的选择性和收率如图所示，其中：温度控制在380℃，前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为_______；甲苯的转化率随温度升高而
增大的原因是_______。
(3)其他条件相同、不同空速下测得苯甲醛的选择性和收率如图所示。
已知：①空速指鼓入空气的速度，单位为h-1；
②苯甲醛吸附在催化剂表面才能被进一步氧化为苯甲酸。
请分析当空速由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加的原因：_______ 。
(4)合成苯甲醛的最佳温度和空速应为_______(填序号)。
A．350℃、5000h-1 B．350℃、2500h-1 C．410℃、5000h-1 D．410℃、2500h-1
II．电催化氧化法
以硫酸酸化的MnSO 溶液作为电解媒质间接氧化甲苯制备苯甲醛的工艺方案如图所示：
4
(5)a为电源_______极；生成苯甲醛的离子方程式为_______；右池生成0.1mol H 时，左池可产生
2
_______ mol 。
【答案】(1)—332.3kJ/mol(2) 6×10—4 mol/(L·min) 甲苯发生了其他副反应
(3)当空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化
(4)B
(5) 正 +4Mn3++H O→ +4H++4Mn2+ 0.05
2
【详解】（1）由盖斯定律可知，②—①可得主要反应，则反应ΔH=(—3784.9kJ/mol)—(—3452.6kJ/
mol)=—332.3kJ/mol，故答案为：—332.3kJ/mol；
（2）由图可知，温度控制在380℃，80min时苯甲醛的选择性和甲苯的转化率分别为40%和12%，
则前80min内生成苯甲醛的平均反应速率为 6×10—4 mol/(L·min)；温度升高，甲苯
的转化率增大，苯甲醛的选择性和收率降低说明甲苯发生了其他副反应，故答案为：6×10—4
mol/(L·min)；甲苯发生了其他副反应；
（3）由图可知，当空速由1000h-1增大至2500h-1过程中苯甲醛选择性增加说明空速较高时，苯甲醛
易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化，降低了苯甲醛氧化为苯甲酸的几率，故答案为：
空速较高时，苯甲醛易从催化剂表面脱落，抑制了苯甲醛进一步被氧化；
（4）由图可知，温度为350℃、空速为2500h-1时，苯甲醛选择性和收率最高，则合成苯甲醛的最佳
温度和空速应为350℃、2500h-1，故选B；
（5）由Mn2+转化为Mn3+可知，与电源的正极a电极相连的电极为电解池的阳极，阳极生成的
Mn3+在溶液中与甲苯反应生成Mn2+、苯甲醛和氢离子，与负极b电极相连的电极为阴极，氢离子在
阴极得到电子发生还原反应生成氢气，甲苯氧化为甲醛的反应为 +4Mn3++H O→ +4H+
2
+4Mn2+，电池的总反应为 +H O→ +2H ↑，所以右池生成0.1mol氢气时，左池可产生
2 2
0.05mol苯甲醛，故答案为：正； +4Mn3++H O→ +4H++4Mn2+；0.05。
2
3.（2021·浙江·高三模拟预测）工业上二氧化碳、甲烷催化重整不仅可以获得合成气(CO和H)，还
2
可减少温室气体排放，对治理生态环境具有重要意义。
(1)已知：CH(g)+2O(g)=CO (g)+2HO(g) H=a kJ/mol
4 2 2 2 1
CO(g)+HO(g)=CO(g)+HO(g) H=b kJ/mol
2 2 2 2 △
2CO(g)+O(g)=2CO (g) H=c kJ/mol
2 2 3 △
催化重整反应CO(g)+CH (g)=2CO(g)+2H(g)的 H=_______。
2 △4 2 4
(2)以二氧化钛表面覆盖Cu Al O 为催化剂，还可以将CO 和CH 直接转化成乙酸。在不同温度下催
2 2 4 △ 2 4化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。250-300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因
可能是_______。
(3)催化重整 CO(g)+CH (g)=2CO(g)+2H(g)的反应，测得CH 的平衡转化率与温度及压强的关系如图
2 4 2 4
中曲线所示：
①根据图2可知，p、p、p、p 由大到小的顺序为_______。
1 2 3 4
②在压强为p、投料比 为1、950℃的条件下，X点平衡常数K =_______ (用含p 的代数式
4 p 4
表示，其中用平衡分压代替平衡浓度计算，分压 总压 物质的量分数)。
(4)若反应CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) H=+41.17 kJ/mol 的正、逆反应速率分别可表示为v =k
2 2 2 2 正
△
c(CO)·c(H )、k 分别为正、逆反应速率常数，c为物质的量浓度。则如图(pK=-lgk：T表示温度
正 2 2 逆
所示①、②、③、④四条斜线中，能表示以pk 随T变化关系的是斜线_______，能表示pk 随T变
正 逆
化关系的是斜线_______。
(5)我国科研人员研制出的可充电“Na-CO ”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总
2
反应为4Na+3CO 2NaCO+C，放电时该电池“吸入”CO，其工作原理如图所示：
2 2 3 2放电时，正极的电极反应式为_______。
【答案】(1)(a+2b-2c) kJ/mol
(2)温度超过250℃，催化剂的催化效率降低
(3) p＞p＞p＞p
4 3 2 1
(4) ④ ③
(5)3CO +4Na＋+4e-=2Na CO+C##3CO +4e-=2CO +C
2 2 3 2
【详解】（1）已知：①CH(g)+2O(g)=CO (g)+2HO(g) H=a kJ/mol
4 2 2 2 1
②CO(g)+H
2
O(g)=CO
2
(g)+H
2
O(g) H
2
=b kJ/mol
△
③2CO(g)+O (g)=2CO (g) H=c kJ/mol
2 2 3 △
根据盖斯定律，将①+2×②△ -2×③，整理可得催化重整反应CO
2
(g)+CH
4
(g) 2CO(g)+2H
2
(g)的
H=(a+2b-2c) kJ/mol；
4
（2）根据在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率图示可知：250-300℃时，温度升高而
△
乙酸的生成速率降低的原因可能是温度超过250℃，催化剂的催化效率降低；
（3）①在其他条件不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，导致CH 的转
4
化率降低。在温度不变时CH 的转化率：p＞p＞p＞p，所以压强p、p、p、p 由大到小的顺序为：
4 1 2 3 4 1 2 3 4
p＞p＞p＞p；
4 3 2 1
②在950℃的条件下压强为p，投料比 为1，假设CH 的物质的量是1 mol，n(CO)=1 mol，
4 4 2
反应达到平衡时CH 的转化率是50%，则平衡时n(CH)=0.5 mol，根据反应CO(g)+CH (g) 2CO(g)
4 4 2 4
+2H (g)中物质反应转化关系可知平衡时n(CO)=0.5 mol，n(H )=n(CO)=1 mol，气体总物质的量
2 2 2 2
n(总)=0.5 mol+0.5 mol+1 mol+1 mol=3 mol，平衡时各种气体的分压p(CO)=p(CH )=
2 4
；p(CO)=p(H )= ，则X点平衡常数K = ；
2 p
（4）反应CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g) H=+41.17 kJ/mol 的正反应为吸热反应，升高温度，v 、
2 2 2 2 正
△v 均增大，化学平衡向正反应方向移动，则pk 、pk 均减小，平衡正向移动，则v ＞v ，pk ＜
逆 正 逆 正 逆 正
pk ，根据图象可知：能表示以pk 随T变化关系的是斜线④；能表示pk 随T变化关系的是斜线③；
逆 正 逆
（5）对于反应4Na+3CO 2NaCO+C，放电时装置为原电池，Na为负极，吸收CO 的电
2 2 3 2
极为正极，正极上CO 得到电子发生还原反应产生C单质和NaCO，则正极的电极反应式为：
2 2 3
3CO+4Na++4e-=2Na CO+C(或3CO+4e-=2CO +C)。
2 2 3 2
4.（2022·广东实验中学模拟预测）甲烷和氯气都是重要的化工原料。
I．CH 在光照条件下与C1 反应，可得到各种氯代甲烷。
4 2
(1)CH 氯代的机理为自由基(带有单电子的原子或原子团，如C1·、·CH)反应，包括以下几步：
4 3
I．链引发 II．链传递 III．链终止
Cl∙＋CH→∙CH ＋HCl 2Cl∙→Cl
4 3 2
Cl 2 2Cl∙ ∙CH 3 ＋Cl 2 →CH 3 Cl＋Cl∙ Cl∙＋∙CH 3 →CH 3 Cl
…… ……
写出由CHCl生成CHCl 过程中链传递的方程式：_______，_______。
3 2 2
(2)丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如下。
推知−CH 中C−H键能比-CH-中C−H键能_______(填“大”或“小”)。
3 2
II．甲烷重整制合成气，主要反应如下：
i．CH(g)＋HO(g)=CO(g)＋3H(g) ΔH
4 2 2 1
ii．CH(g)＋CO(g)=2CO(g)＋2H(g) ΔH
4 2 2 2
各反应平衡常数与温度的关系如图。
(3)①假设ΔH、ΔS不随温度变化，平衡常数与温度间存在的关系为：lnK −lnK = ( − )，R为
1 2
正常数。则ΔH_______0(填“＞”或“＜”)；ΔH_______ΔH(填“＞”或“＜”)。
1 1 2②通过调整投料比可调控平衡时合成气 的值。1000K，平衡时 =2，则 =_______，
应控制投料比 =_______。
III．氯碱工业是化工产业的重要基础，其装置示意图如图。
(4)X为_______，Y为_______。(写化学式)
(5)淡盐水中含少量的HClO，阴极区生成NaOH的物质的量小于氢气的两倍，下列关于造成NaOH的
物质的量小于氢气的两倍的原因中合理的是_______(填序号)。
a．Cl－在电极上放电，产生HClO
b．有H＋穿过阳离子交换膜
c．阳离子交换膜破损导致OH－向阳极区迁移
d．O 在阴极放电
2
【答案】(1) CHCl＋Cl·→·CH Cl＋HCl ·CHCl＋Cl→CHCl＋Cl·
3 2 2 2 2 2
(2)大
(3) ＞ ＜ 2 2
(4) NaOH NaOH
(5)bc
【详解】（1）根据甲烷生成CHCl过程中链传递的方程式：Cl∙＋CH→∙CH ＋HCl，∙CH＋
3 4 3 3
Cl→CHCl＋Cl∙，得到由CHCl生成CHCl 过程中链传递的方程式：Cl∙＋CHCl→∙CH Cl＋HCl，
2 3 3 2 2 3 2
∙CHCl ＋Cl→CHCl＋Cl∙；故答案为：Cl∙＋CHCl→∙CH Cl＋HCl，∙CHCl ＋Cl→CHCl＋Cl∙。
2 2 2 2 3 2 2 2 2 2
（2）丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如下。
根据题中信息得到∙CHCHCH 能量更高，不稳定，则下面的更稳定，因此键能更大即推知−CH 中
2 2 3 3
C−H键能比 中C−H键能大；故答案为：大。
（3）①根据图中信息温度升高，lnK增大，即K增大，升温向吸热反应进行即ΔH＞0；升高相同温
1度，第二个方程式的lnK变化比第一个方程式的lnK变化大，根据lnK −lnK = ( − )分析，则
1 2
ΔH＜ΔH；故答案为：＜。
1 2
②通过调整投料比可调控平衡时合成气 的值。1000K，两者的平衡常数相等，则H(g)＋
2
CO(g)=CO(g)＋HO(g)的平衡常数为1，即 ，平衡时 =2，则 =2，
2 2
由于反应在同一容器中进行且反应中二氧化碳、水的系数相等，则起始投料 =2；故答案为：
2；2。
（4）根据图中信息，右边是阴极，水中氢离子得到电子变为氢气，水中氢氧根和钠离子结合形成氢
氧化钠溶液，因此X为低浓度NaOH，Y为高浓度NaOH；故答案为：NaOH；NaOH。
（5）造成NaOH的物质的量小于氢气的两倍的原因主要是淡盐水中含少量的HClO，阴极区生成
NaOH与HClO反应，也可能是左边的氢离子穿过阳离子交换膜生成氢气，而右边生成的氢氧化钠的
量减少，还有可能是生成的氢氧根离子向阳极区迁移，O 在阴极放电生成氢氧根，会导致NaOH的
2
量偏大，因此合理的是bc；故答案为：bc。
5.（2022·河北·邯郸一中模拟预测）含氯化合物的反应在化学工业中具有重要的地位。回答下列问题：
(1)次氯酸钠氧化法可以制备NaFeO。
2 4
已知：2H(g) +O (g)=2HO(l) ΔH=a kJ·mol-1
2 2 2
NaCl(aq)+H O(l)=NaClO(aq)+ H(g) ΔH =b kJ·mol-1
2 2
4NaFeO (aq) + 10H O(l)=4Fe(OH) (s) +3O (g)十8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1
2 4 2 3 2
反应2Fe(OH) (s)十3NaClO(aq) + 4NaOH(aq)=2Na FeO (aq) + 3NaCl(aq) +5H O(l)的
3 2 4 2
H=_______kJ·mol-1。
(2)光气(COCl )是重要的含氯化合物。常用于医药、农药制造，工业上利用一氧化碳和氯气反应制备，
△ 2
反应方程式为CO(g)+Cl (g) COCl (g)。在1 L恒温恒容密闭容器 中充入2.5molCO和
2 2
1.5molCl ，在催化剂作用下发生反应，测得CO及COCl 的物质的量随时间变化如图1所示：
2 2
①第一次平衡时，CO的平衡转化率为_______；此温度下，该反应的平衡常数K =_______(保留两位
C有效数字)。
②在第20 s时，改变的条件是_______。
(3)工业上常用氯苯(C H-Cl)和硫化氢(H S)反应来制备一种用途广泛的有机合成中间体苯硫酚(C H-
6 5 2 6 5
SH) ，但会有副产物苯(C H)生成。
6 6
I.C H-Cl(g)+H S(g) C H-SH(g)+HCl(g) ΔH= -16.8 kJ·mol-1；
6 5 2 6 5 1
II.C H- Cl(g)+ H S(g)=C H(g)+HCl(g)+ S(g) H= - 45.8 kJ·mol-1。
6 5 2 6 6 8 2
△
①将一定量的C H-Cl和HS的混合气体充入恒容的密闭容器中，控制反应温度为T(假设只发生反应
6 5 2
I)，下列可以作为反应I达到平衡的判据是_______(填字母)。
A．气体的压强不变 B．平衡常数不变
C．v (H S)= v (HCl) D．容器内气体密度不变
正 2 逆
②现将一定量的C H-Cl和HS置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应20
6 5 2
min测定生成物的浓度，得到图2和图3。
(R为HS与C H-Cl的起始物质的量之比)，图2显示温度较低时C H-SH浓度的增加程度大于
2 6 5 6 5
C H，从活化能角度分析其主要原因是_______；结合图2和图3，该模拟工业生产制备C H - SH的
6 6 6 5
适宜条件为_______。
【答案】(1)- a-3b- c
(2) 30% 0.57 增大CO的物质的量
(3) C 反应I的活化能小于反应II的活化能，反应I的反应速率快于反应II，相同时间内获得的
产物的浓度自然反应I比反应II多 温度590K，R=2.5
【详解】（1）①2H(g)+O(g)=2HO(l) ΔH=a kJ·mol-1
2 2 2
②NaCl(aq)+H O(l)=NaClO(aq)+H (g) ΔH=b kJ·mol-1
2 2
③4Na FeO(aq)+10H O(l)=4Fe(OH) (s)+3O(g)+8NaOH(aq) ΔH=c kJ·mol-1
2 4 2 3 2
根据盖斯定律，- ③-②×3-①× 得2Fe(OH) (s)+3NaClO(aq)+4NaOH(aq)= 2Na FeO(aq)+3NaCl(aq)+
3 2 4
5HO(l)的ΔH=- a-3b- c kJ·mol-1；
2
（2）①反应进行到15s时达到第一次平衡，CO的平街转化率为 =30%；该反应的平衡常数K= = 0.57；
②在第20 s时，CO的物质的量瞬间迅速增大，平衡正向进行，说明此时改变的条件是增大CO的物
质的量；
（3）①A．反应前后气体分子总数不变，总物质的量不变，气体压强始终保持不变，压强不变不能
说明该反应达到平衡，故不选A；
B．平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数始终不变，因此平衡常数不变不能说明反应达到平衡，
故不选B；
C．v (H S)表示正反应速率，v (HCl)表示逆反应速率，反应达到平衡状态时正逆反应速率之比等于
正 2 逆
化学计量数之比，因此v (H S)= v (HCl)说明反应达到平衡，故选C；
正 2 逆
D．气体总质量始终不变，容器体积保持不变，气体密度始终不变，气体密度不变，不能说明反应达
到平衡，故罢休D；
选C；
②C H-Cl由反应Ⅰ生成，C H 由反应Ⅱ生成，图2显示温度较低时C H-Cl浓度的增加程度大于
6 5 6 6 6 5
C H，说明反应Ⅰ的活化能小于反应Ⅱ的活化能，反应Ⅰ的反应速率快于反应Ⅱ，相同时间内获得
6 6
的产物的浓度自然反应Ⅰ比反应Ⅱ多；根据图2和图3的数据信息，590K、R=2.5时C H – SH的浓
6 5
度最大，该模拟工业生产制备C H - SH的适宜条件为温度590K，R=2.5。
6 5
6.（2022·重庆·西南大学附中模拟预测）乙醇是一种重要的工业原料，被广泛应用于能源、化工、食
品等领域，以下两种方法可实现乙醇的制备。
I．公众号山城学术圈采用催化乙烯水合制乙醇，该反应过程中能量变化如下图所示：
(1)反应物分子有效碰撞几率最大的步骤对应的基元反应为_______。
(2)制备的无水乙醇在25℃，101kPa下，完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的 用过量饱和石
灰水吸收可得100g 沉淀，则乙醇燃烧热的热化学方程式为_______。
II．以合成气催化合成乙醇是近年来研究的热点，其中乙酸甲酯 催化加氢是制取乙醇的
关键步骤之一，包括以下主要反应：①
②
(3)反应 的ΔH= _______ 。
(4)若在体积为2L的密闭容器中，控制 流速为 (已换算为标准状况)，
的转化率为80.0％，则 的反应速率为_______mol∙L-1∙min-1(保留三位有效数
字)， 流速过大时乙酸甲酯的转化率下降，原因是_______。
(5)向恒温恒压的两个密闭容器甲(25℃、 )、乙(25℃、 )放入物质的量均为amol的
和 ，若只发生反应②，其正反应速率 ，p为物质分压，若容器甲
与乙中平衡时正反应速率之比 ，则甲、乙容器的体积之比为_______。
(6)一定条件下在1L密闭容器内通入2.00mol 和3.96mol 发生反应①和②，测得不同
温度下达平衡时 转化率和乙醇的选择性如下图所示，260℃时反应①的平衡常数
_______；温度高于240℃时，随温度升高乙醇的选择性降低的原因可能是_______。
[ ]
【答案】(1)C H +H O= C HO+
2 2 2 7
(2)C HOH(l)+3O (g)=2CO (g)+3HO(l) ΔH=—2Q kJ/mol
2 5 2 2 2
(3)—84.6
(4) 6.67 乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的转化率下降
(5)5：4
(6) 14 反应①为放热反应，温度升高，反应①向逆反应方向进行，生成乙醇的量减少
【详解】（1）由图可知，第二步反应的活化能最小，反应速率最快，反应物分子有效碰撞几率最大，
对应的基元反应为C H +H O= C HO+，故答案为：C H +H O= C HO+；
2 2 2 7 2 2 2 7
（2）乙醇燃烧生成二氧化碳和液态水的方程式为C HOH(l)+3O (g)=2CO (g)+3HO(l)，由制备的无
2 5 2 2 2
水乙醇在25℃，101kPa下，完全燃烧时放出热量QkJ，其燃烧生成的二氧化碳用过量饱和石灰水吸收可得100g碳酸钙沉淀可知，乙醇的燃烧热ΔH=— =—2Q kJ/mol，则乙醇燃烧热的热化学
方程式为C HOH(l)+3O (g)=2CO (g)+3HO(l) ΔH=—2Q kJ/mol，故答案为：C HOH(l)
2 5 2 2 2 2 5
+3O (g)=2CO (g)+3HO(l) ΔH=—2Q kJ/mol；
2 2 2
（3）由盖斯定律可知，反应①—②可得反应 ，则反应ΔH=(—
71kJ/mol)—(+13.6kJ/mol)=—84.6kJ/mol，故答案为：—84.6；
（4）设时间为1h，由流速可知，乙酸甲酯的物质的量为 =1000mol，由乙酸
甲酯的转化率为80%可知，乙酸甲酯生的反应速率为 ≈6.67 mol/(L·min)，若流速过大，
乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯的消耗量减小，转化率下降，
故答案为：6.67 mol/(L·min)；乙酸甲酯与催化剂接触时间过短，反应不能充分进行，导致乙酸甲酯
的转化率下降；
（5）由题意可知，两容器的反应温度相同、压强不同，反应②为气体体积不变的反应，增大压强，
化学平衡不移动，则平衡时两个容器中乙酸甲酯和氢气的物质的量均相同，则两个容器中反应速率
之比等于乙酸甲酯分压的平方之比，而压强之比等于容器体积之反比，所以甲、乙容器的体积之比
为5：4，故答案为：5：4；
（6）由图可知，260℃时乙酸甲酯的转化率为90%、乙醇的选择性为70%，则生成乙醇和乙醛的乙
酸甲酯的物质的量分别为2.00mol×90%×70%=1.26mol、2.00mol×90%×30%=0.54mol，由题给方程式
可建立如下三段式：
由三段式数据可知，反应①的平衡常数K= =14，由图可知，240℃时反应达到平衡，温
度高于240℃时，为平衡的移动过程，反应①为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇
的量减小，所以温度高于240℃时，随温度升高乙醇的选择性降低，故答案为：14；反应①为放热反
应，温度升高，反应①向逆反应方向进行，生成乙醇的量减少。
7.（2022·辽宁实验中学模拟预测）含碳物质的价值型转化，有利于“减碳”和可持续发展。结合相
关信息，回答：(1)相关的化学键键能数据如下：
化学键 H－O C≡O C＝O H－H
E/( ) 463 1075 803 436
_________________ 。
下列有利于提高CO平衡转化率的措施有_________________(填标号)。
a．增大压强 b．降低温度
c．提高原料气中 的比例 d．使用高效催化剂
(2)已知将 、 催化重整为可用的化学品，对改善环境意义重大，某科研团队在密闭容器中进
行“合成气催化重整”，反应的化学方程式为
①下列能说明该反应达到化学平衡状态的是_________________。
a．混合气体的平均相对分子质量不再变化 B．
C．甲烷与氢气浓度比值不再变化 D．容器内混合气体的密度不再变化
②当投料比 时， 的平衡转化率( )与温度(T)，初始压强(p)的关系如图所示。
可知：压强 _________________2MPa(填“＞”“＜”或“＝”)；当温度为 、压强为2MPa时，
a点时的v(逆)_________________v(正)(填“＞”“＜”或“＝”)
起始时向1L恒容容器中加入2mol 和2mol ，在温度为 、初始压强为2MPa时反应，用
压强表示该反应平衡常数的值的 _____________(分压＝总压×物质的量百分数)。
(3)图为一种可以循环利用人体呼出的 并提供 的装置，总反应方程式为 。写
出阴极的电极反应：_______________________【答案】(1) −41 bc
(2) AC ＜ ＞ 4##4(MPa)2
(3)CO ＋HO＋2e－＝CO＋2OH－
2 2
【分析】由图可知，N电极所连接的Pt电极上碳元素价态降低得电子，故左侧Pt电极为阴极，右侧
Pt电极为阳极，N电极为电源负极，P电极为正极，据此作答。
【详解】（1） H=反应物键能总和-生成物键能总和=463 kJ•mol-1×2+1075 kJ•mol-1-803 kJ•mol-1×2-
436 kJ•mol-1=-41 kJ•mol-1；
△
a.该反应是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，故a错误；
b.该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，有利于提高CO平衡转化率，故b正确；
c.提高原料气中HO的比例，增大反应物浓度，平衡正向移动，有利于提高CO平衡转化率，故c正
2
确；
d.使用高效催化剂，不改变平衡状态，故d错误，
故答案为：-41；bc；
（2）①A．根据质量守恒，混合气体的质量恒定，该反应是气体物质的量增大的反应，因此混合气
体的平均相对分子质量为变量，当变量不再改变时能说明反应达到平衡状态，故A正确；
B．根据速率之比等于化学计量数之比，2v (CH)=v (CO)才能说明反应达到平衡，故B错误；
正 4 逆
C．伴随反应进行，甲烷浓度逐渐减小，氢气浓度逐渐增大，甲烷与氢气浓度比值是变量，当变量不
再改变时能说明反应达到平衡状态，故C正确；
D．根据质量守恒，混合气体的质量恒定，容器体积不变，则容器内混合气体的密度始终不变，故D
错误；
故答案为：AC；
②该反应是气体体积增大的反应，减小压强，平衡正向移动，CO 的平衡转化率增大，由图可知相同
2
温度，p 条件下CO 的平衡转化率大于2MPa条件下，说明p＜2MPa；a点时，此时CO 的转化率大
1 2 1 2
于CO 的平衡转化率，说明反应逆向移动，则v ＞v ；起始时向1L恒容容器中加入2mol CH 和
2 (逆) (正) 4
2mol CO，在温度为T、初始压强为2MPa时反应，此时CO 的平衡转化率为50%，CO 转化物质的
2 6 2 2
量为2mol×50%=1mol，列三段式： ，，则p =3MPa,p(CO)=p(H )= ×3MPa=1MPa,p(CH )=p(CO )=0.5MPa，
平衡 2 4 2
，故答案为：＜；＞；4(MPa)2；
（3）阴极的电极上二氧化碳得到电子发生还原反应生成一氧化碳气体，电解质溶液为碱性，则反应
为CO+H O+2e-=CO+2OH-。
2 2
8.（2022·全国·统考高考真题）油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回
收处理并加以利用。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算 热分解反应④ 的 ________ 。
(2)较普遍采用的 处理方法是克劳斯工艺。即利用反应①和②生成单质硫。另一种方法是：利用
反应④高温热分解 。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是________，缺点是________。
(3)在 、 反应条件下，将 的混合气进行 热分解反应。平衡时混合
气中 与 的分压相等， 平衡转化率为________，平衡常数 ________ 。
(4)在 、 反应条件下，对于 分别为 、 、 、 、 的
混合气，热分解反应过程中 转化率随时间的变化如下图所示。
① 越小， 平衡转化率________，理由是________。
② 对应图中曲线________，计算其在 之间， 分压的平均变化率为
________ 。
【答案】(1)170(2) 副产物氢气可作燃料 耗能高
(3) 50% 4.76
(4) 越高 n(H S):n(Ar)越小，HS的分压越小，平衡向正反应方向进行，HS平衡转化率
2 2 2
越高 d 24.9
【详解】（1）已知：
①2HS(g)+3O(g)＝2SO (g)+2HO(g) ΔH＝－1036kJ/mol
2 2 2 2 1
②4H S(g)+2SO (g)＝3S(g)+4HO(g) ΔH＝94kJ/mol
2 2 2 2 2
③2H(g)+O(g)＝2HO(g) ΔH＝－484kJ/mol
2 2 2 3
根据盖斯定律(①+②)× －③即得到2HS(g)＝S(g)+2H(g)的ΔH＝（－1036+94）kJ/mol× +484kJ/
2 2 2 4
mol＝170 kJ/mol；
（2）根据盖斯定律(①+②)× 可得2HS(g)+O(g)＝S(g)+2HO(g) ΔH＝(－1036+94)kJ/mol× =－
2 2 2 2
314kJ/mol，因此，克劳斯工艺的总反应是放热反应；根据硫化氢分解的化学方程式可知，高温热分
解方法在生成单质硫的同时还有氢气生成。因此，高温热分解方法的优点是：可以获得氢气作燃料；
但由于高温分解HS会消耗大量能量，所以其缺点是耗能高；
2
（3）假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知：
平衡时HS和H 的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以HS的平衡
2 2 2
转化率为 ，所以平衡常数K＝ ＝
p
≈4.76kPa；
（4）①由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H S):n(Ar)越小，HS的分压越小，相当于降低压强，
2 2
平衡向正反应方向移动，因此HS平衡转化率越高；
2
②n(H S):n(Ar)越小，HS平衡转化率越高，所以n(H S):n(Ar)＝1:9对应的曲线是d；根据图象可知
2 2 2
n(H S):n(Ar)＝1:9反应进行到0.1s时HS转化率为0.24。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的
2 2
物质的量分别为1mol和9mol，则根据三段式可知此时HS的压强为 ≈7.51kPa，HS的起始压强为10kPa，所以HS分压
2 2 2
的平均变化率为 ＝24.9kPa·s－1。
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9.（2022·安徽省宣城市第二中学模拟预测）二甲醚是含氢量高，廉价易得，无毒的优良制氢原料，
二甲醚水蒸气重整制氢体系中会发生如下反应：
主反应：
反应：
(1)①主反应在_______(填“高温”或“低温”)下能自发进行。
②已知主反应的机理分为两步
步骤ⅰ：
步骤ⅱ：……
则步骤ⅱ的热化学方程式为_______。
对比 负载 的催化剂性能，测得 收率 的变化曲线如图所示。
已知：
二甲醚转化率
氢选择性
氢收率=二甲醚转化率×氢选择性
(2)三种催化剂中，催化活性最好的催化剂是_______。加入 后，催化剂的稳定性_______(填“上
升”或下降”)
(3)向恒压为p(非恒容)的体系中充入物质的量之比为 的 发生二甲醚水蒸气
重整制氢反应，测得在催化剂 催化下反应达到平衡时，二甲醚转化率为 ，且产物中
。①能判断该反应达到平衡状态的标志为_______(填字母)。
A．混合气体中各物质分压保持不变
B．混合气体的密度保持不变
C．混合气体平均摩尔质量保持不变
D．消耗 时，有 生成
②反应达到平衡时， 的转化率为_______，二甲醚水蒸气重整制氢主反应的 _______(列出含
p的计算式即可)。
【答案】(1) 高温
(2) 上升
(3) ABC 20% 或
【详解】（1）①根据题中所给主反应方程式判断，该反应为熵增的吸热反应，根据△G=△H-
T△S<0，该反应高温下能自发进行。
②根据主反应和步骤i反应判断，步骤ii 反应的热化学方程式为CHOH(g)+ HO(g)= =3H (g)
3 2 2
+CO (g)，根据盖斯定律判断，△H= (△H-△H )=+ ，热化学方程式为：
2 2 1
。
（2）根据图中信息判断，使用 在大多数温度条件下获得的H 收率都较高，为催
2
化活性最好的催化剂；体系温度从300℃逐渐升温到450 ℃，再降温回350℃，使用含Ni的催化剂
H 收率未发生明显降低，而使用只含Cu的催化剂H 收率明显降低，由此证明：加入Ni后，催化剂
2 2
的稳定性上升。
（3）①A．反应在恒压体系中进行，随着反应的进行，气体体积在逐渐变化，则混合气体中各物质
分压保持不变能说明反应达到平衡状态，A符合题意；
B．气体总质量始终不变，总体积在逐渐改变，则密度保持不变能说明反应达到平衡状态，B符合题
意；
C．气体总质量始终不变，总物质的量逐渐改变，则气体平均摩尔质量保持不变能说明反应达到平衡
状态，C符合题意；
D．消耗1 mol CH OCH 时，有2 mol CO 生成，无法证明v =v ，D不符合题意；
3 3 2 正 逆
故选ABC。
②设该温度下，恒压为p的体系中充入CH3OCH3的物质的量为a mol，列“三段式”：由 和 解得x=0.2a，y=0.05a，则平衡时，n(CHOCH )=0.75a、n(H O)= 2.4a、n(H )=
3 3 2 2
1.25a、n(CO)=0.4a、n(CH)=0.05a、n(CO)=0.05a、n =4.9a，则 的转化率为 ，K=
2 4 总 p
或 。
10.（2022·山东·模拟预测）氨气是重要的基础化工品。回答下列问题：
I. 在尿素合成塔中发生的反应可表示为: 2NH (g)+CO (g) NH COONH(l) [CO(NH)]
3 2 2 4 2 2
(s)+HO(g)；已知第一步反应为快速反应，△H=-119.2kJ·mol-1，第二步反应为慢速反应，
2 1
H=+15.5kJ·mol-1，
2
(1)下列图像能表示尿素合成塔中发生反应的能量变化历程的是_______(填标号)。
△
A． B． C． D．
II.工业上使用氨气生产尿素，在一个体积恒为1L的恒温密闭容器中充入2mol CO 和4mol NH 的混
2 3
合气体，经历反应1、2合成CO(NH)，经历如下两个过程：
2 2
反应1；2NH (g)+CO (g) NH COONH(s) ΔH= - 159.50kJ·mol-1
3 2 2 4 1
反应2：NH COONH(s) CO(NH)(s) + HO(g) ΔH= + 72.50kJ·mol-1
2 4 ⇌ 2 2 2 2
(2)能说明反应1达到平衡状态的是(暂不考虑反应2) __ (填标号)。
⇌
①混合气体的压强不变
②混合气体的密度不变
③相同时间内断裂3molN-H键，同时形成1molCO
2
④混合气体的平均相对分子质量不变
⑤NH 的体积分数不变
3(3)混合气体中氨气体积分数及气体总浓度随时间变化如图所示，对于反应I，A点正反应速率与B点
逆反应速率大小关系是 _______ (填“>”“<”或“=”)，在B点氨气的转化率为__。
III.恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生2NH (g) N(g)+3H(g) 。测得在同种催化
3 2 2
剂下分解的实验数据如下表所示：
⇌
(4)根据组①数据，随着反应进行，c(NH )减小，平均反应速率_______(填“变大”“变小”或“不
3
变”)，对该变化的合理解释是_______。
(5)在科学家推出合成氨反应在接近平衡时净反应速率方程式为：
， ， 分别为正、逆反应速率常数，p代表各组分
的分压，如 ，其中 为平衡体系中B的体积分数，p为平衡总压强16MPa，以铁为
催化剂时 ，一定条件下，向容器中充入5mol N 和15mol 的混合气体，平衡时氨气的质量分
2
数为40%，试计算 _______。
【答案】(1)C
(2)①②
(3) > 75%
(4) 不变 催化剂表面已充分吸附氨气，反应中氨气浓度减小但吸附量不变，故平均反应
速率不变
(5)0.0073或0.007(MPa)-2
【详解】（1）在尿素合成塔中发生的反应可表示为: 2NH (g)+CO (g) NH COONH(l)
3 2 2 4[CO(NH)](s)+H O(g)，已知 H=-119.2kJ·mol-1， H=+15.5kJ·mol-1，则第一步为放热反应，
2 2 2 1 2
第二步为吸热反应，并且第二步为慢反△应，活化能比第一步△要高，所以C图像符合要求，故答案为
C。
（2）①该反应是气体体积减小的反应，反应过程中压强一直减小，当混合气体的压强不变时，说明
反应达到平衡，正确；
②该反应是气体体积减小的反应，反应过程中气体质量减小，气体总体积不变，密度一直减小，当
混合气体的密度不变时，说明反应达到平衡，正确；
③相同时间内断裂3molN-H键，同时形成1molCO ，不能说明v =v ，不能说明反应达到平衡，错
2 正 逆
误；
④按系数比充入反应物，反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2：1，反应
过程中混合气体的平均相对分子质量为定值，当混合气体的平均相对分子质量不变时，不能说明反
应达到平衡，错误；
⑤反应混合气体只有氨气与二氧化碳，二者物质的量之比始终为2：1，氨体积分数始终不变不能说
明到达平衡，错误；
故选①②。
（3）氨气的体积分数从60%变化为50%后体积分数保持不变，说明B点反应达到平衡状态，A点氨
气体积百分含量大于B的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，A点的正反应速率
大于B点的正反应速率，故 > ；在一个体积恒为1L的恒温密闭容器中充入2mol CO 和
2
4mol NH 的混合气体，设氨气消耗物质的量xmol，生成HO(g)的物质的量为ymol，列出“三段式”：
3 2
平衡时氨气的体积分数= =50%，气体总浓度= =2mol/L，解得
x=3mol，y=0.5mol，氨气的平衡转化率= 75%。
（4）根据组①数据，随着反应进行，c(NH )减小，每间隔20s ，c(NH )减小0.4mol/L，说明平均反
3 3
应速率不变，原因是催化剂表面已充分吸附氨气，反应中氨气浓度减小但吸附量不变，故平均反应
速率不变。
（5）一定条件下，向容器中充入5mol N 和15mol 的混合气体，列出“三段式”：
2平衡时氨气的质量分数为 40%，解
得x=2，则 ， ，
，当平衡时 =0，则
， ，以铁为催化剂时 ，则
0.0073或0.007(MPa)-2。
11.（2023·全国·模拟预测）丙烯是最重要的基础化工原料之一，丙烯广泛用于合成聚丙烯、丙烯醛、
丙烯酸等工业领域.回答下列问题：
(1)丙烷无氧脱氢法制备丙烯反应如下： 已知标准生成
焓指在某温度下由稳定单质生成 化合物的焓变，记作 .在 下，气态丙烷的标准生成焓
，气态丙烯的标准生成焓 ，单质的标准生成焓为零。 生
成物的标准生成焓总和-反应物的标准生成焓总和，则上述反应的 _______
(2) 时，将 充入某恒容刚性密闭容器中，在催化作用下发生无氧脱氢反应。
用压强传感器测出容器内体系压强随时间的变化关系如表所示：
时间 24
0 60 120 180 300 360
0
压强 18
100 136 163 178 180 180
0
①已知： .前 ，用 的分压变化表示上述脱氢反应的平均反应速率为_______kPa/
min。
② 时，反应的平衡常数 _______ ( 为用各气体分压代替气体的浓度表示的平衡常数，
分压=总压 物质的量分数)③已知： 。在 时，向体积可变的恒压密闭容
器中通入一定量的 ，有助于提高丙烯产率。原因是_______
(3)丙烷在有氧气参与的条件下也可以发生脱氢反应：
。下列说法正确的是_______A．相对于丙
烷直接催化脱氢法，有氧气催化脱氢，反应更容易进行
B．相同条件下，氢气、丙烯、丙烷三种气体中，还原性最强是氢气
C．恒温恒容下，当混合气体的密度不再随时间改变时，说明反应达到其限度
D．通入更多的氧气，有利于提高丙烷转化率，提高丙烯的产率
(4)科学家研究开发了利用太阳能在酸性介质中将工业排放的 电催化获得丙烯的技术，有利于实
现“碳中和”，原理如图所示
阴极的电极反应式为_______
【答案】(1)
(2) 320 通入 一方面能消耗催化脱氢的产物氢气，另一方面恒压下容器向外膨胀体积
变大(稀释作用)，均能使平衡正向移动
(3)AB
(4)
【详解】（1）
（2）①
起始 的压强： ，设 时反应生成 为 ，则 、
， 时气体总压强 ，得 ，
.
② 时， 时达到平衡状态，平衡时气体总压强为 ，设平衡生成 分压为 ，则
、 、 ，得 ，
即 ， ，③通入 一方面能消耗催化脱氢的产物氢气，另一方面恒压下容器向外膨胀体积变大(稀释作用)，
均能使平衡正向移动
（3）A．有氧与参与的催化脱氢，氢气被氧气氧化生成水为放热反应，为脱氢供热，反应更容易进
行，A正确；
B．体系中含有氢气、丙烯、丙烷三种气体，反应为：
，说明相同条件下，氢气更容易被氧化，
其还原性更强，B正确；
C．恒温恒容下，容器体积不变，气体总质量也不变，故混合气体的密度任何时候均不变，混合气体
的密度不再随时间改变时，不能说明反应达到其限度，C错误；
D．当通入更多的氧气，可能将丙烯、丙烷氧化，反而不利于提高丙烷转化率和提高丙烯的产量，D
错误；
故选AB。
（4）阴极的电极反应式为
12.（2023·浙江·一模）利用CO 合成甲醇、二甲醚技术是有效利用CO 资源，实现“碳中和”目标
2 2
的重要途径。
(1)开发CO 直接催化加氢合成二甲醚技术是很好的一个研究方向。
2
主反应：2CO(g)+6H(g)⇌CH OCH (g)+3HO(g) △H=-122.54kJ•mol-1
2 2 3 3 2 1
副反应：CO(g)+H(g)⇌CO(g)+H O(g) △H
2 2 2 2
①已知25℃和101kPa下，H(g)、CO(g)的燃烧热△H分别为-285.8kJ•mol-1、-283.0kJ•mol-1，
2
HO(l)=HO(g) △H=+44kJ•mol-1，则△H=_______kJ/mol。
2 2 2
②其他条件相同时，反应温度对CO 平衡转化率影响如下图所示。CO 平衡转化率随温度的升高先减
2 2
小后增大的原因可能是_______。
③在催化剂作用下，向恒温恒压(250℃、3.0MPa)的密闭容器中充入反应气，n(CO)：(CO)：
2
n(H )=1：5：20。反应平衡时测得CO 的转化率为20%，二甲醚的选择性为80%(已知二甲醚的选择
2 2
性= ×100%)，则副反应CO(g)+H(g)⇌CO(g)+H O(g)的K=_______(用平
2 2 2 p
衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(2)利用CO 合成甲醇也是有效利用CO 资源的重要途径。将原料气(CO)：n(H )=1：3充入某一恒容
2 2 2 2密闭容器中，只发生CO(g)+3H(g)⇌CH OH(g)+H O(g) △H<0，在不同催化剂作用下，反应tmin时
2 2 3 2 3
CO 的转化率随温度的变化如图所示。
2
①下列说法正确的是_______。
A．使用催化剂I时，d点已达到平衡
B．TK的平衡常数大于TK的平衡常数
3 4
C．若a点时，v(H ) =3v(CH OH) ，则此条件下反应已达到最大限度
2 正 3 逆
D．c点转化率比a点低的原因一定是催化剂活性降低
②若图中a点时反应已达平衡，现原料气按(CO)：n(H )=1：2.8充入同一恒容密闭容器中，在催化
2 2
剂I的作用下发生反应。请在图中用实线画出了TK～TK之间CO 的平衡转化率变化曲线_______。
3 5 2
(3)水煤气变换反应的机理被广泛研究，其中有一种为羧基机理，某催化剂催化
CO*+HO*⇌CO *+H (g) (*表示吸附态、E 表示活化能)步骤如下：
2 2 2 a
Ⅰ.H O*→OH*+H* E =141.7kJ/mol
2 a1
Ⅱ.CO*+OH*→COOH* E =39.5kJ/mol
a2
Ⅲ.COOH*→CO *+H* E =132.1kJ/mol
2 a3
Ⅳ.2H*→H (g) E =97.4kJ/mol
2 a4
反应CO*+HO*⇌CO *+H (g)的决速步骤是_______(填序号)。
2 2 2
【答案】(1) +41.2 温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应
平衡向左移动的程度，使CO 的平衡转化率减小。温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向
2
右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO 的平衡转化率增大 0.024(或 )
2
(2) BC
(3)I
【详解】（1）①根据题意有，a. ，b.
，c. ，根据盖
斯定律，由a+b-c可得CO(g)+H(g)⇌CO(g)+H O(g)，则ΔH= (-285.8kJ•mol-1)+( +44kJ•mol-1)-
2 2 2 2( -283.0kJ•mol-1)=+41.2 kJ•mol-1，故答案为：+41.2；
②主反应为放热反应，副反应为吸热反应，升高温度主反应平衡向左移动，副反应平衡向右移动，
温度低于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使
CO 的平衡转化率减小，温度高于280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应
2
平衡向左移动的程度，使CO 的平衡转化率增大，故答案为：温度低于280℃时，随着温度升高，副
2
反应平衡向右移动的程度小于主反应平衡向左移动的程度，使CO 的平衡转化率减小，温度高于
2
280℃时，随着温度升高，副反应平衡向右移动的程度大于主反应平衡向左移动的程度，使CO 的平
2
衡转化率增大；
③设n(CO)、n(CO)、n(H )分别为1mol、5mol和20mol，则有：
2 2
则达到平衡时，n(CO)=1.2mol，n(CO)=4mol，n(H )=17.4mol，n(CHOCH )=0.4mol，
2 2 3 3
n(H O)=1.4mol，平衡时混合气体总物质的量为24.4mol，副反应
2
，故答案为：0.024(或 )；
（2）①A．使用催化剂I时，CO 的转化率随温度升高先增大后减小。温度低于T 时，该反应未达
2 4
平衡，温度升高，CO 的转化率随着化学反应速率增大而增大；温度高于T 时，可能是催化剂失活
2 4
或活性降低，也可能是平衡逆向移动，因此d点未达到平衡，故A错误；
B．升高温度，平衡逆向移动，平衡常数K减小，因此TK的平衡常数大于TK的平衡常数，故B
3 4
正确；
C．a点时，v(H ) =3v(CH OH) ，则达到化学平衡状态，此时反应已达到最大限度，故C正确；
2 正 3 逆
D．温度高于T 时，可能是催化剂失活或活性降低，也可能是平衡逆向移动，故D错误；
4
故答案为：BC；
②原料气按(CO)：n(H )=1：2.8充入同一恒容密闭容器中达到平衡，相当于在平衡点a减少氢气的
2 2
物质的量，平衡逆向移动，CO 的平衡转化率降低，因此在T 时，CO 的平衡转化率在a点下方。又
2 4 2
因为温度升高，平衡逆向移动，CO 的平衡转化率逐渐降低，由此可画出TK～TK之间CO 的平衡
2 3 5 2
转化率变化曲线如图： ，故答案为：；
（3）步骤I- IV中活化能：E > E > E > E ，则活化能最大的是步骤I，活化能越大反应速率越慢，
a1 a3 a4 a2
慢反应是整个反应的决速步骤，因此决速步骤是I，故答案为：I。
13.（2023·四川成都·模拟预测）处理、回收利用CO是环境科学研究的热点课题。回答下列问题：
(1)CO用于处理大气污染物NO的反应为CO(g)＋NO(g) CO(g)＋N(g)。在Zn＋作用下该反应的
2 2 2 2
具体过程如图1所示，反应过程中能量变化情况如图2所示。
总反应：CO(g)＋NO(g) CO(g)＋N(g) ΔH=_______kJ·mol-1，该总反应的决速步是反应_______(填
2 2 2
“①”或“②”)，该判断的理由是_______。
(2)已知：CO(g)＋NO(g) CO(g)＋N(g)的速率方程为v=k·c(N O)，k为速率常数，只与温度有关。
2 2 2 2
为提高反应速率，可采取的措施是_______(填字母序号)。
A．恒容时，再充入CO B．恒压时，再充入NO C．恒压时，再充入N D．
2 2
升温
(3)在总压为100kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO(g)和NO(g)发生上述反应，在不同条件下
2
达到平衡时，在TK时NO的转化率与 、在 =1时NO的转化率与 的变化曲线如图
1 2 2
3所示：①表示NO的转化率随 的变化曲线为_______曲线(填“I”或“Ⅱ”)；
2
②T _______T(填“>”或“＜”)；
1 2
(4)已知：该反应的标准平衡常数 ，其中pθ为标准压强(100kPa)，p(CO)、
2
p(N )、p(N O)和p(CO)为各组分的平衡分压，则T 时，该反应的标准平衡常数Kθ=_______(计算结果
2 2 4
保留两位有效数字，P =P ×物质的量分数)。
分 总
【答案】(1) -361.22 ① 活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；该总反应的决速
步是反应①，反应①的最大活化能是149.6 kJ·mol-1，反应②的最大活化能是108.22 kJ·mol-1，反应②
的活化能更小
(2)BD
(3) II >
(4)3.4
【详解】（1）由图2可知，生成物能量低于反应物能量，为放热反应，总反应为一氧化碳和一氧化
二氮生成二氧化碳和氮气：CO(g) + NO(g) CO(g) + N(g) ∆H = -361.22 kJ·mol-1；过渡态物质的总
2 2 2
能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活
化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；该总反应的决速步是反应①，反应①的最大活化
能是149.6 kJ·mol-1，反应②的最大活化能是108.22 kJ·mol-1，反应②的活化能更小，故反应①是总反
应的决速步。
（2）由速率方程可知，此反应的速率与温度和c( N O)有关；
2
A．恒容时，再充入CO，c( N O)不变，速率不变，故A错误；
2
B．恒压时，再充入NO ，c( N O)增大，速率增大，故B正确；
2 2
C．恒压时，再充入N，c( N O)减小，速率减慢，故C错误；
2 2
D．升温，k增大，速率加快，故D正确；
故选BD；（3）① 越大，会促进CO的转化，但是NO的转化率变小，故曲线II表示NO的转化率随
2 2
的变化。
②由①分析可知，曲线II表示NO的转化率随 的变化，则曲线I表示 的转化率随 的变
2
化；由于 ，反应为放热反应，温度降低导致平衡正向移动，使得 的转化率越大，故坐标
对应的温度更低，则 ；
（4）由图3曲线1可知， ，总压为100kPa，容器恒容，温度为T 时，NO的转化率为
4 2
65%，可列出三段式：
平衡时p(N O) = 17.5 kPa，p(CO) = 17.5 kPa，p(CO) =32. 5 kPa，p(N ) =32.5 kPa，
2 2 2
。
14.（2023·湖南长沙·模拟预测）二氧化碳有效转化是“碳中和”的重要研究方向，在催化剂条件下
可以生成重要的化工原料乙烯，反应为 。根据此
项研究，回答下列问题：
(1)在恒压密闭容器中，起始充入2mol 和6mol 发生反应，该反应在不同的温度下达到
平衡时，各组分的体积分数随温度的变化如图所示。
①图中表示 的体积分数随温度变化的曲线是______(填字母）。C点时，反应达到平衡的标志为
______(填字母）。
a． b．容器中气体的平均摩尔质量不再变化c．混合气体的密度不再变化 d． 不再变化
②A、B、C三点对应的化学平衡常数为 、 、 ，则从大到小的排列顺序为______。
③B点反应达到平衡后， 的平衡转化率为______(计算结果保留一位小数），若平衡时总压为
P，则平衡常数 ______(列出计算式，以分压表示，气体分压=总压×气体的物质的量分数）。
(2)其他条件相同，分别在X、Y两种催化剂作用下，将2mol 和6mol 充入体积为1L的
密闭容器内，测得反应相同时间时 的转化率与温度的关系如图。
使用催化剂X，当温度高于320℃时， 的转化率逐渐下降，其原因是______。根据图像，
______(填“能”或“不能”）计算280℃时该反应的平衡常数，其理由是____________。
【答案】(1) bc
(2) 温度高于320℃时，催化剂X活性降低，反应速率减慢 不能 280℃时，在
两种催化剂作用下反应都未达到平衡状态
【分析】（1） ，该反应正反应是一个放热反应，故
升高温度，平衡逆向移动，则H 的体积分数随温度升高而增大，C H 的体积分数随温度的升高而减
2 2 4
小，且起始充入2molCO (g)和6molH (g)，反应中CO 和H 的转化量之比为1：3，故过程中CO 和
2 2 2 2 2
H 的体积分数之比也为1：3， C H 和HO的体积分数之比为1：4，结合图示可知表示H 和C H 的
2 2 4 2 2 2 4
体积分数随温度变化的曲线分别为 ， ，表示CO 的体积分数随温度变化的曲线是 ，据此分析解
2
答。
【详解】（1）①根据以上分析可知，表示C H 的体积分数随温度变化的曲线是 ；C点时，反应达
2 4
到平衡的标志：当 反应达到平衡，a错误；混合气体总质量不变，混合气体总
物质的量在变化，由 知，混合气体的平均摩尔质量 是个变量，当 不再变化时反应达到平
衡，b正确；同温同压下，气体的体积之比等于物质的量之比，由混合气体的密度 知，混合气
体总质量不变，混合气体的体积在变化，则混合气体的密度是个变量，当 不变时反应达到平衡，c正确； 一直不变，不能作为反应达平衡的标志，d错误；综上所述，正确选项
为bc；
②升高温度平衡逆向移动，则化学平衡常数减小，A、B、C三点对应的化学平衡常数 、 、
从大到小的顺序为 ；
③205℃时，反应达到平衡后，根据三段式分析可知：
，由图像可知，205℃时反应达到平衡
后，C H 和 的体积分数相等， ，解得 ，故容器中气体的总物质的量
2 4
，CO 的平衡转化率为 ；若平衡时
2
总压为P，则 ， ， ，
，该反应的平衡常数
（2）使用催化剂X，温度低于320℃时，反应还未达到平衡，升高温度 的转化率逐渐增大，温
度高于320℃时，催化剂X活性降低，反应速率减慢， 的转化率逐渐下降；从图像可知，280℃
时，在两种催化剂作用下反应都未达到平衡状态，因此无法计算该反应的平衡常数。
15.（2022·重庆·模拟预测）含氨污染物的有效去除和含碳资源的充分利用是重要研究课题。回答下
列问题：
(1)利用工业尾气 与 反应制备新型硝化剂 ，过程中涉及以下反应：
I．
II．
III．
平衡常数K与温度T的函数关系为 ， ， ，其中x、y、z
为常数，则反应I的活化能 (正)______ (逆)(填“>”或“<”)， 的数值范围是______。(填标号)
A． B． ~0 C．0~2 D．>2
(2) 与 重整是 利用的研究热点之一。该重整反应体系有以下反应：
I．
II．
III． (只在高温下自发进行)
①在一定压强和催化剂的条件下，将等物质的量的 和 通入重整反应器中，平衡时， 、
的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。平衡时 的物质的量分数随温度变化
的曲线是______(填标号)。温度高于1300K后，曲线d超过曲线c的可能原因为__________________。
②在p MPa时，将 和 按物质的量之比为1∶1充入密闭容器中，分别在无催化剂和 催化
下反应相同时间，所得 的转化率与温度的关系如图所示。a点 转化率相等的原因是
___________。
③设 为相对压力平衡常数，用相对分压代替浓度即可得相对压力平衡常数的表达式[气体的相对分
压等于其分压(单位为kPa)除以标准压强 ]。某温度下反应Ⅲ的 ，向恒容密闭容
器中按 充入原料气，初始总压为150kPa，发生反应I、II、Ⅲ，体系达到平衡时
的分压为b kPa，则 的平衡转化率为______。(用含b的代数式表示)
【答案】(1) < C(2) a 曲线c和d分别代表 和 的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳
反应的进行，导致 的转化率大于 的转化率 催化剂失去活性
或
【详解】（1）根据 ，平衡常数K与温度T成反比，即温度升高，平衡常数减小，则
该反应为放热反应， ，则 ，同理可知反应Ⅱ和反应Ⅲ均为放热
反应，即 ， ，根据盖斯定律反应Ⅰ=反应Ⅲ×2-反应Ⅱ，则 ，
，故填<、C；
（2）①物质的量分数均随温度的升高而减小，低温时，反应Ⅲ不发生，只发生反应Ⅰ和Ⅱ，所以
的物质的量分数小于 的物质的量分数，平衡时 的物质的量分数随温度变化的曲线是a；
曲线c和d分别代表 和 的转化率曲线，温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进
行，导致 的转化率大于 的转化率，故填a、曲线c和d分别代表 和 的转化率曲线，
温度高于1300K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致 的转化率大于 的转化率；
②a点时与无催化剂的转化率相同，说明催化剂已无催化活性，其可能原因为催化剂失去活性，故填
催化剂失去活性；
③由反应Ⅲ ， ，某温度下反应Ⅲ的 ，平衡时 的分
压为b kPa，则平衡时 ，根据阿伏伽德罗定律推论，恒温恒容时气体的压强之比等于
物质的量之比，按投料比 ，初始总压为150kPa，则起始时 ，已
转化的 ，则甲烷的平衡转化率为
或 ，故填 或 。
16.（2022·浙江温州·模拟预测）C、CO、 是常见还原剂。不同的反应，选择合理的还原剂以达到
不同的工艺意图。工业上常见几种还原反应如下：
反应I：反应II：
反应III：
反应IV：
反应V：
回答下列问题。
(1)从 的角度，说明反应I自发进行的可能性：_______。
(2)①其他条件不变，分别测定CO还原FeO、 还原FeO反应体系中，平衡时 、CO体积分数与
温度的关系如图所示。关于该类还原反应，有关说法不正确的是_______。
A．温度越高，FeO被CO还原的程度越大
B．温度越低， 还原生成铁所需的 的浓度越大
C．若 还原FeO活化能相对较小，则 混合气体系中的还原FeO速率由 决
定
D． 宜在低温下进行
②结合反应I及图示信息，说明随温度升高，在平衡体系中， 与CO还原FeO的能力发生变化的
原因：_______。
③计算576℃反应III的平衡常数K=_______。
(3)根据反应IV，在如图中分别画出 、 的能量变化，并进行必要的标
注_______。(4)已知基元反应 的速率方程可表示为： (k为速率常数，下同)。碰
撞理论研究发现，大多数化学反应并不是经过简单的碰撞就能完成，往往需经过多个反应步骤才反
应过程能实现。用 还原 合成HI的反应 实际上经过两步基元反应完成的：
已知快反应近似平衡态。若在温度为T℃下， ， 。写出T℃下
反应的速率方程：v=_______(用含 、 、 、a、b的代数式表示)
【答案】(1)反应ΔH小于0，若ΔS大于0，则由 可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意
条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；
(2) AD 反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，H 的还原能力
2
大于CO，H 还原能力增强； 或者0.32
2
(3)
(4)
【详解】（1）反应I： ，反应是放热反应，
ΔH小于0，若ΔS大于0，则由 可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进
行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；故答案是反应ΔH小于0，若ΔS
大于0，则由 可知，ΔG小于0 ，说明反应在任意条件下能自发进行，若ΔS小于0，ΔG在低温条件下小于0，此时则低温自发进行；
（2）①A．对于FeO与CO的反应： ，气体体积系数不变的反
应，根据图像分析，温度越高，CO的体积分数越大，说明不利于CO的反应，FeO被CO还原的程
度越小，A项错误；
B． ，从图像分析，温度越低， 还原生成铁，平衡后， 的体
积分数越大，则开始需要的H 的浓度越大，B项正确；
2
C．反应活化能小，反应快，则 混合气体系中的还原FeO中，若 还原FeO活化能相对较
小，反应较快，FeO被快速还原，反应起主导作用，则 混合气体系中的还原FeO速率是由
决定，C项正确；
D． ，根据图像分析，温度越高，平衡时H 的体积分数越小，说
2
明利于正反应方向进行，宜在高温下进行，D项错误；
综上，故答案选AD。
②H 和CO还原FeO的平衡体系中，存在以下反应：
2
反应I：
反应II：
反应III：
根据图像分析，温度升高，CO的体积分数变大，不利于CO还原FeO，H 的体积分数减小，利于H
2 2
还原FeO；根据反应I是放热反应，温度升高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，所以根据氧
化还原反应的特点，H 的还原能力大于CO，H 还原能力增强，故答案是反应I是放热反应，温度升
2 2
高，反应I逆向移动，逆向反应起主导作用，H 的还原能力大于CO，H 还原能力增强；
2 2
③由图像可知，576℃时，反应III： ，H 的体积分时是76%，则
2
水蒸气的体积分数是24%，恒温恒容下，物质的浓度与体积分数成正比。K=
，故答案是 或者0.32；
（3）反应IV： ，若C(s)和Mg(s)的起始能
量一样，则CO(g)的能量高于MgO(s)，已知C(s)→CO(g)和Mg(s) →MgO(s)的过程是氧化的过程，是
放热过程，则据反应IV，在如图中分别画出 、 的能量变化如下：故答案如上图。
（4） 反应的速率方程表示式是v=kc(I )·c(H)；由用 还原 合成HI的反应
2 2
实际上经过两步基元反应完成的：
可知，k= ，则 反应的速率方程表示式是v=kc(I )·c(H)= ×ab，故答案是 ；
2 2
