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专题 12 化学反应原理综合题
考点 五年考情（2020-2024） 命题趋势
2024年北京卷第16题 化学反应原理这个板块，每年都有一道
考点 反应原理 2023年北京卷第16题 必考的综合题。涉及到的考点有热力
综合题 2022年北京卷第16题 学、动力学、电化学和四大平衡，难度
（5年5考） 2021年北京卷第19题 较大，非常考验学生的化学思维和学科
2020年北京卷第17题 素养。
1．（2024·北京·高考真题） 是一种重要的工业原料。可采用不同的氮源制备 。
(1)方法一：早期以硝石(含 )为氮源制备 ，反应的化学方程式为：
。该反应利用了浓硫酸的性质是酸性和 。
(2)方法二：以 为氮源催化氧化制备 ，反应原理分三步进行。
①第I步反应的化学方程式为 。
②针对第Ⅱ步反应进行研究：在容积可变的密闭容器中，充入 和 进行反应。在不同压强
下( 、 )，反应达到平衡时，测得 转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容
器容积的原因 。
(3)方法三：研究表明可以用电解法以 为氨源直接制备 ，其原理示意图如下。①电极a表面生成 的电极反应式： 。
②研究发现： 转化可能的途径为 。电极a表面还发生iii． 。iii的存在，有利
于途径ii，原因是 。
(4)人工固氮是高能耗的过程，结合 分子结构解释原因 。方法三为 的直接利用提供了一种新
的思路。
2．（2023·北京·高考真题）尿素 合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)十九世纪初，用氰酸银 与 在一定条件下反应制得 ，实现了由无机物到有机
物的合成。该反应的化学方程式是 。
(2)二十世纪初，工业上以 和 为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ． 和 生成 ；
ⅱ． 分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．(3)近年研究发现，电催化 和含氮物质( 等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮
废水污染问题。向一定浓度的 溶液通 至饱和，在电极上反应生成 ，电解原理如图所
示。
①电极 是电解池的 极。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。
(4)尿素样品含氮量的测定方法如下。
已知：溶液中 不能直接用 溶液准确滴定。
①消化液中的含氮粒子是 。
②步骤ⅳ中标准 溶液的浓度和消耗的体积分别为 和 ，计算样品含氮量还需要的实验数据有
。
3．（2022·北京·高考真题）煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫( 、硫化物及微量单质硫等)。库
仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如下图所示。
已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含 。
(1)煤样需研磨成细小粉末，其目的是 。
(2)高温下，煤中 完全转化为 ，该反应的化学方程式为 。
(3)通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检测前，电解质溶液中 保持定值时，电解池不工作。待
测气体进入电解池后， 溶解并将 还原，测硫仪便立即自动进行电解到 又回到原定值，测定结束，
通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。
① 在电解池中发生反应的离子方程式为 。
②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为 。
(4)煤样为 ，电解消耗的电量为x库仑，煤样中硫的质量分数为 。
已知：电解中转移 电子所消耗的电量为96500库仑。
(5)条件控制和误差分析。
①测定过程中，需控制电解质溶液 ，当 时，非电解生成的 使得测得的全硫含量偏小，生成 的
离子方程式为 。
②测定过程中，管式炉内壁上有 残留，测得全硫量结果为 。(填“偏大”或“偏小”)
4．（2021·北京·高考真题）某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化性和还原
性的变化规律。
(1)浓盐酸与MnO 混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物A中仍存在盐酸和MnO
2 2。
①反应的离子方程式是 。
②电极反应式：
i.还原反应：MnO +2e-+4H+=Mn2++2H O
2 2
ii.氧化反应： 。
③根据电极反应式，分析A中仍存在盐酸和MnO 的原因。
2
i.随c(H+)降低或c(Mn2+)浓度升高，MnO 氧化性减弱。
2
ii.随c(Cl-)降低， 。
④补充实验证实了③中的分析。
实验操作 试剂 产物I 较浓H SO 有氯气
2 4
II a 有氯气
III a+b 无氯气
a是 ，b是 。
(2)利用c(H+)浓度对MnO 氧化性的影响，探究卤素离子的还原性。相同浓度的KCl、KBr和KI溶液，能与
2
MnO 反应所需的最低c(H+)由大到小的顺序是 ，从原子结构角度说明理由 。
2
(3)根据(1)中结论推测：酸性条件下，加入某种化合物可以提高溴的氧化性，将Mn2+氧化为MnO 。经实验
2
证实了推测，该化合物是 。
(4)Ag分别与1mol·L-1的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合，Ag只与氢碘酸发生置换反应，试解释原因： 。
(5)总结：物质氧化性和还原性变化的一般规律是 。
5．（2020·北京·高考真题）用如图方法回收废旧CPU中的单质Au(金)，Ag和Cu。
已知：①浓硝酸不能单独将Au溶解。②HAuCl =H++AuCl
4
(1)酸溶后经 操作，将混合物分离。
(2)浓、稀HNO 均可作酸溶试剂。溶解等量的Cu消耗HNO 的物质的量不同，写出消耗HNO 物质的量少的
3 3 3
反应的化学方程式： 。
(3)HNO -NaCl与王水[V(浓硝酸)：V(浓盐酸)=1：3溶金原理相同。
3
①将溶金反应的化学方程式补充完整：
Au+ NaCl+ HNO =HAuCl + + + NaNO
3 4 3
②关于溶金的下列说法正确的是 。
A．用到了HNO 的氧化性
3
B．王水中浓盐酸的主要作用是增强溶液的酸性
C．用浓盐酸与NaNO 也可使Au溶解
3
(4)若用Zn粉将溶液中的1molHAuCl 完全还原，则参加反应的Zn的物质的量是 mol。
4
(5)用适当浓度的盐酸、NaCl溶液、氨水与铁粉，可按照如图方法从酸溶后的的溶液中回收Cu和Ag(图中标
注的试剂和物质均不同)。
试剂1是 ，物质2是 。1．（2024·北京通州·一模）乙烯合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
(1)用烃类热裂解法制乙烯是乙烯工业化生产的开端。
①乙烷高温裂解制备乙烯（反应Ⅰ）的化学方程式是 。
②在裂解过程中伴随反应Ⅱ： ，在高温下缩短 在反应器中的停留时间可
提高乙烯的获取率，由此判断反应速率：反应Ⅰ 反应Ⅱ。（填“>”“<”或“=”）
(2)乙炔选择性加氢制乙烯是石油化工领域重要的发展阶段。
以钯（Pd）为催化剂可有效提高乙烯产率，在催化剂表面的反应机理如下图所示（吸附在催化剂表面的粒
子用*标注）。
①下列说法正确的是 。
a．NP-Pd催化反应过程中步骤Ⅰ为放热反应
b．ISA-Pd催化反应过程中步骤Ⅱ为决速步骤
c．两种催化剂均能降低总反应的反应热
②吸附态乙烯（ ）脱离催化剂表面，可得到 ，如未及时脱附，易在催化剂表面继续氢化经过
渡态Ⅲ后而形成乙烷。制 选择性较好的催化剂是 。
(3)以 为原料用不同的方法制乙烯有助于实现碳中和。
I． 干气重整制乙烯。下图是2种投料比[ ，分别为1：1、2：1]下，反应温度对
平衡转化率影响的曲线。①曲线b对应的投料比是 。
②当曲线a、b对应的投料比达到相同的 平衡转化率时，对应的反应温度与投料比的关系是 。
Ⅱ．双金属串联催化剂电催化 制乙烯，装置示意图如图所示。
已知：法拉第效率
③ISA-Ni催化剂上发生的电极反应式是 。
④该环境下，测得 可达50%，若电路中通过1.2mol电子时，则产生乙烯的物质的量是
mol。
2．（2024·北京朝阳·一模）CO 再生为“零碳甲醇”是实现碳中和的一种方式。
2
(1)CO 催化加氢可生成甲醇。
2
已知：i．2H (g)+O (g)=2H O(g)ΔH=akJ·mol-1
2 2 2
ii．2CH OH(g)+3O (g) 2CO (g)+4H O(g)ΔH=bkJ·mol-1
3 2 2 2
①CO 和H 生成CH OH和H O的热化学方程式是 。
2 2 3 2
②合成过程中选择高压条件的原因： 。
(2)电解还原法将CO 转化为甲醇的装置如图。
2
已知:电解效率 和选择性S的定义:(B)=
S(B)=
①电解过程中生成CH OH的电极反应式： 。
3
②当CO 完全消耗时，测得η(CH OH)=33.3%，S(CH OH)=25%。推测η(CH OH)=33.3%的原因：
2 3 3 3
i．阴极有H O放电。
2
ii．阴极有CO生成。
iii．……
a．通过检验电解产物判断推测i是否成立，需要检验的物质是 。
b．假设放电的CO 一部分生成CH OH，其余的CO 全部在阴极放电生成CO，则η(CO)= 。
2 3 2
③研究CH OH中的C来自于CO 还是KHCO ，方法如下：
3 2 3
方法I．其他条件不变，用N 代替CO 电解，无CH OH产生。
2 2 3
方法II．其他条件不变，用14CO 代替CO 电解，有 产生。
2 2
综上，证实CH OH中的C来自于CO
3 2
3．（2024·北京东城·二模）乙烯利广泛应用于农作物的增产和储存。一种制备乙烯利的方法如图。
资料：重排过程发生的机理如图。
(1) 分子的空间结构名称是 。
(2)乙烯利中 的化合价为 ， 和C的电负性由大到小的顺序是 。
(3)A的结构简式是 。
(4) 的名称是 。
(5)利用以下方法可测定乙烯利的纯度。
已知：ⅰ.乙烯利在 的溶液中能释放乙烯，同时产生磷酸盐等；
ⅱ.磷酸体系中含磷微粒的物质的量分数与溶液 的关系如图所示；
ⅲ.百里香酚蓝在 为黄色，在 为蓝色。步骤Ⅰ：取 乙烯利样品于锥形瓶中，加水溶解。
步骤Ⅱ：滴加几滴百里香酚蓝作指示剂，溶液为黄色。用 溶液滴定至溶液恰好变为蓝色，
消耗 。杂质和乙烯利均与 反应，其中乙烯利发生反应：
步骤Ⅲ：加热至无气体放出，溶液逐渐变黄；冷却至室温。
步骤Ⅳ：再用 溶液滴定至溶液恰好变为蓝色，消耗 。
①步骤Ⅲ中乙烯利二钠与水反应的化学方程式是 。
②样品中乙烯利的纯度为 （用质量分数表示， ）。
4．（2024·北京海淀·二模）工业锌粉常用于制造防锈漆等，其主要成分为金属锌，还有少量含锌化合物及
其他杂质，锌单质的含量及锌元素的总量影响着工业锌粉的等级。
I．锌的制备
(1)氯氨法炼锌：一定条件下，通入 ，以 浓溶液为浸取剂浸锌，可将矿物中难溶的 转化为
、 等，同时生成S，结合平衡移动原理解释 、 对浸锌的作用： 。
(2)酸性介质中电沉积制锌粉：以 和 混合液（pH为4~6）为电解质溶液，用下图装置电解制锌
粉，一定条件下，实验测得电流效率为80%。已知：电流效率
①阴极的电极反应有 。
②制得65g锌粉时，电解质溶液中 的物质的量至少增加 mol。
(3)离子液体电沉积制锌：80℃时，将 溶解于EMIC（结构如图）中，电解制锌。离子化合物EMIC的
熔点约为79℃，从结构角度解释其熔点低的原因： 。
Ⅱ．锌元素总量的测定
已知：
i．二甲酚橙（In）与 反应：
EDTA与 反应：
ii． 溶液可排除其他金属阳离子的干扰，避免其与EDTA和In作用。
(4)滴定终点时的现象是 。
(5)计算样品中锌元素的质量分数还需要的实验数据有 。
5．（2024·北京丰台·二模）将 转化为高附加值的化学品，对实现碳中和、可持续发展具有重要意义。
Ⅰ.利用 催化加氢制备乙烯，反应过程主要分为两步。
ⅰ.
ⅱ.
(1) 和 反应制备乙烯的热化学方程式为 。
(2)0.1MPa，投料比 的条件下研究反应ⅰ，在不同温度下达到平衡时各气体的物质的量
分数如图1所示(水转化为液态，不计入)。①200℃时，主要发生的反应的化学方程式为 。
②800℃时， 的平衡转化率为 。
Ⅱ.利用煤气化灰渣(主要成分有CaO、 、 和MgO等)封存 ，制备高纯碳酸钙。
ⅰ.浸出：向灰渣中加入稍过量盐酸，充分反应后过滤，得滤液a；
ⅱ.净化：向滤液a中逐渐加入氨水，金属氢氧化物分步沉淀，分步过滤，得到滤液b；
ⅲ.碳酸化：向滤液b中通入 ，过滤、洗涤、干燥，得到高纯 。
已知：一些金属氢氧化物在溶液中达到沉淀溶解平衡时的 与pH关系如图2所示。
(3)净化时，先分离出的氢氧化物是 。
(4)碳酸化时发生主要反应的离子方程式是 。
Ⅲ.利用双极膜电解 制备NaOH，捕集烟气中 ，制备 。已知：双极膜为复合膜，可在直
流电的作用下，将膜间的 解离，提供 和 。(5)结合电极反应解释A区产生浓NaOH溶液的原因 。
(6)当电路中转移2mol 时，上图装置产生 mol NaOH。
(7)制得的 固体样品中常混有 。准确称量xg样品，下列方案中，能测定样品中 纯
度的是 。
A．充分加热，固体减重
B．与足量稀盐酸充分反应，加热蒸干，得 固体
C．与足量稀硫酸充分反应并加热，逸出气体用碱石灰吸收，增重
6．（2024·北京昌平·二模）以 和 为原料制备甲醇是实现 资源化利用的方式之一，反应原理为：
反应Ⅰ：
除生成甲醇外，还会生成副产物 ：
反应Ⅱ： 。
(1)图中，曲线 (选填i、ii或iii)能表示反应Ⅰ的平衡常数K与温度T的关系。
(2)某温度下，向容积为 的恒容密闭容器中充入 和 模拟反应Ⅰ(即控制条件
使只发生反应Ⅰ)。反应达到平衡状态时，测得 。计算该温度下的平衡常数
。
(3)在不同温度下，向等容积的反应器中，分别通入等量、相同比例的 和 的混合气体，反应相同时
间后，测得甲醇产率与催化剂活性、温度关系如图所示。①图中一定不处于化学平衡状态的点是 。
②解释产率 的可能原因 。
③已知催化剂对副反应没有影响。解释当温度高于500K，甲醇产率逐渐下降的原因可能是 。
(4)中国科学家研制出了一种具有反应和分离“双功能分子筛催化膜”反应器，使用该反应器制甲醇时，能
大幅度提高二氧化碳转化率，其原理如下图所示：
在不同反应器中， 转化率和甲醇选择性 的相关实验数据如下表所
示：
实验 压强/ 温 的平衡转化 甲醇选择
反应器
组 度/K 率/% 性/%
① 普通催化反应器 21.9 67.3
3 533 3
双功能分子筛催化膜反
② 36.1 100
应器
分析该双功能分子筛催化膜反应器的优点有： 的平衡转化率明显升高；① ；②
。
7．（2024·北京西城·二模）处理废旧铅酸电池中的含铅浆液（主要含 、 ）的一种流程示意图
如下。已知：i. ， ，
ii. 和 均为可溶于水的强电解质。
(1)向含铅浆液中加入过量的 实现转化脱硫。
①结合离子方程式说明 溶液显碱性的原因： 。
②转化脱硫反应的离子方程式是 。
③检验 ，证明固体a已洗涤干净，操作和现象是 。
(2)受热时， 分解产生 ，最终生成PbO。
将 样品置于氩气中加热，316℃时，剩余固体的质量为713mg，此时固体中
。［ 、 ］
(3)“还原”时加入 溶液，反应的化学方程式是 。
(4)“浸出”反应的离子方程式是 。
(5)以惰性电极电解 溶液制得Pb，溶液b中可循环利用的物质是 。
8．（2024·北京丰台·一模）AOPs(高级氧化技术)通过产生·OH(羟基自由基)能有效去除废水中有机污染物。
I．芬顿反应是AOPs中使用最广泛的方法，主要反应过程如下：
i．Fe2+ + H O + H+ =Fe3+ + ·OH + H O (快反应)
2 2 2
ii．·OH + OM → CO + H O(快反应，OM为有机物)
2 2
iii．2Fe3+ + H O =2Fe2+ + O + 2H+(慢反应)
2 2 2
反应过程中存在副反应：·OH + Fe2+ + H+ = Fe3+ + H O。
2
(1)决定芬顿反应速率的是过程 (填“i”“ii”或“iii”)。
(2)·OH氧化苯酚的化学方程式为 。
II．用铁粉代替Fe2+，并加入硼(B)，可加快Fe3+转化为Fe2+，提高有机污染物的去除率。
(3)①B与Fe3+反应生成硼酸(H BO )的离子方程式为 。
3 3
②相同时间内，铁粉投加量与有机污染物去除率的关系如下图所示(k越大，去除效果越好)。铁粉质量浓度
大于0.02 g · L−1时，有机污染物去除率下降的原因可能是 。III．相比于传统的芬顿反应，电芬顿反应具有无需投加H O 等优点。该方法是利用O 在电极放电生成
2 2 2
H O ，与加入的Fe2+构成芬顿体系，如图1所示。
2 2
(4)石墨做 极。
(5)溶液pH对H O 生成量的影响如图2所示。
2 2
①pH=3，电解时间在0 ~ 60 min内，v(H O )= mol·L-1·min-1。
2 2
②电解相同时间，随着溶液pH升高，生成的H O 浓度逐渐减小，结合电极反应式分析原因 。
2 2
9．（2024·北京门头沟·一模）氨是一种重要的化工原料，迄今为止，人类仍然在追求低成本、高产率的合
成氨技术。
Ⅰ． 直接合成氨。
(1)根据图1所示的能量转换关系， 合成 的热化学方程式为 。(2)为了解决合成氨反应速率和平衡产率的矛盾，选择使用 双催化剂，通过光辐射产生温差。
使 在 (填“热 ”或“冷 ”，下同)表面断裂，氨气在 表面生成，有利于提高合成
氨的反应速率和平衡产率。
Ⅱ．电化学法合成氨。
应用电化学原理，硝酸盐 亚硝酸盐 氨，实现了高效合成氨，装置如图2。
(3)生成 的电极反应式是 。
(4)当电路中有 电子通过时，一定量的 被还原生成 和 。
Ⅲ．氯化镁循环法 合成氨。
(5)选用试剂 完成转化。①选用 进行转化，将 置于 中能释放出 ，反应的方程式是 。
②选用 固体进行转化，依据合成氨的过程(如图3)，写出合成氨的总反应方程式： 。
③相比于 ，用 固体转化 的优点有 (写出一条即可)。
10．（2024·北京顺义·一模）工业废气中的硫化氢是一种无色有毒的气体。根据硫化氢的性质，可采取不
同的处理方法。
(1)氧化法(克劳斯法)，其原理是：
H S SO S
2 2
已知：2H S(g)+3O (g)=2SO (g)+2H O(l) ΔH=-1172kJ·mol-1
2 2 2 2
S(s)+O (g)=SO (g) ∆H=-297kJ·mol-1
2 2
第②步反应的热化学方程式为 。
(2)热分解法，其原理是：2H S(g) S (？)+2H (g)。不同温度和压强下，H S的平衡转化率变化如图。P
2 2 2 2 1
P (填“>”或“<”)，原因是 。
2
(3)直接电解法，可回收S和H 。
2资料：
ⅰ．H S溶液中含硫微粒的物质的量分数随pH变化如图。
2
ⅱ．(x-1)S+S2− S (黄色溶液)；S 与酸反应生成S。
①直接电解H S酸性溶液(pH≈5)，容易出现电解反应不能持续进行的情况，结合电极反应式分析其可能的
2
原因 。
②工业上，常用烧碱吸收H S，将吸收后的溶液(pH=13.2)先进行电解，再用电解后的黄色溶液吸收H S生成
2 2
S。反应生成S的离子方程式是 。
(4)间接电解法。先用FeCl 溶液吸收含H S的工业废气，所得溶液用惰性电极进行电解。
3 2
①反应池中发生反应的离子方程式是 。
②该装置实验有两个显著优点：a．H S的原子利用率100%；b． 。
2
(5)碱性溶液吸收法。
已知：25℃时，H S的电离常数K =9.1×10-8、K =1.1×10-12；H CO 的电离常数K =4.3×10-7、K =5.6×10-11。用
2 a1 a2 2 3 a1 a2
Na CO 溶液吸收含H S的工业废气，反应的离子方程式是 。
2 3 2
