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专题 15 化学反应原理综合题
题型 五年考情（2021-2025） 命题趋势
化学反应原理综合应用题是北京卷必考题型之一，问题设
2025·北京卷
计上往往以组合题的形式出现，题目往往围绕一个主题，
化学反应原理综 2024·北京卷
由多个小题组成，各小愿具有一定的独立性，以考查不同
合题 2023·北京卷
的化学反应原理知识为主，有时还兼顾基本概念、元素化
（5年5考） 2022·北京卷
合物和简单计算等知识，题目往往还借助于图像、图表、
2021·北京卷
数据等表达化学信息，试题综合性强，难度较大。
1．（2025·北京卷）利用工业废气中的 制备焦亚硫酸钠( )的一种流程示意图如下。
已知：
物质
、
（1）制
已知：
由 制 的热化学方程式为 。
（2）制
I．在多级串联反应釜中， 悬浊液与持续通入的 进行如下反应：
第一步：
第二步：Ⅱ．当反应釜中溶液 达到3.8~4.1时，形成的 悬浊液转化为 固体。
①Ⅱ中生成 的化学方程式是 。
②配碱槽中，母液和过量 配制反应液，发生反应的化学方程式是 。
③多次循环后，母液中逐渐增多的杂质离子是 ，需除去。
④尾气吸收器中，吸收的气体有 。
（3）理论研究 、 与 的反应。一定温度时，在 浓度均为 的 和
的混合溶液中，随 的增加， 和 平衡转化率的变化如图。
① ，与 优先反应的离子是 。
② ， 平衡转化率上升而 平衡转化率下降，结合方程式解释原因： 。
2．（2024·北京卷） 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 为氮源直接制备 ，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。
3．（2023·北京卷）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
。
4．（2022·北京卷）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”)5．（2021·北京卷）环氧乙烷( ，简称EO)是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电
解制备EO的原理示意图如下。
（1）①阳极室产生Cl 后发生的反应有： 、CH=CH +HClO→HOCH CHCl。
2 2 2 2 2
②结合电极反应式说明生成溶液a的原理 。
（2）一定条件下，反应物按一定流速通过该装置。
电解效率η和选择性S的定义：
η(B)= ×100%
S(B)= ×100%
①若η(EO)=100%，则溶液b的溶质为 。
②当乙烯完全消耗时，测得η(EO)≈70%，S(EO)≈97%，推测η(EO)≈70%的原因：
I.阳极有HO放电
2
II.阳极有乙烯放电
III.阳极室流出液中含有Cl 和HClO
2
……
i.检验电解产物，推测I不成立。需要检验的物质是 。
ii.假设没有生成EO的乙烯全部在阳极放电生成CO，η(CO )≈ %。经检验阳极放电产物没有
2 2
CO
2。
iii.实验证实推测III成立，所用试剂及现象是 。
可选试剂：AgNO 溶液、KI溶液、淀粉溶液、品红溶液。
3
1．（2025·北京市朝阳区一模）硫广泛应用于医药、储能电池等领域。采用不同的方法制备单质硫。
（1）方法一：将硫化氢气体通入浓硫酸中制备S，反应如下：
i．ii．
①制备S的总反应的热化学方程式是 。
②反应ⅰ可能发生在 分子与 分子之间。将 气体通入稀硫酸中，反应ⅰ不能发生。稀硫酸
中不存在 分子的原因是 。
③针对反应i进行研究：初始 的物质的量均为 ，按 不同比值进行反应。充
分反应后， 的物质的量的变化如图所示，解释二者变化的原因： 。
（2）方法二：利用 产生硫，装置如下。电解质溶液均为稀硫酸。
①加入少量 ，能持续生成S，结合有关反应解释原因： 。
② 代表 或 中的一种。X是 。
③由光直接驱动的化学反应是 (用一个完整的离子方程式表示)。
2．（2025·北京市海淀区一模） 是一种重要的工业原料。
（1）古代曾以绿矾( )干馏产物制备 。加热绿矾后得到红棕色粉末，同时生成两种
硫的氧化物，反应的化学方程式为 。
（2）早期工业上采用铅室法制硫酸，反应过程如下：
i．ii．
iii．
①铅室法制硫酸的总反应为 。
② 的结构式为 其中 原子的杂化方式为 。
（3）现代工业采用接触法制硫酸。
①在接触室发生反应 不同的温度和压强下， 的平衡转化率如图，图
中横坐标 代表 (填“温度”或“压强”)。
②接触室中，催化剂分多层放置。原料气每经过一层催化剂发生反应后，用换热器将热量导出并用于
原料气的预热。从反应速率与平衡的角度解释上述设计的目的： 。
（4）用软锰矿浆(主要成分为 )吸收制硫酸尾气中的 ，并制备 。
①用软锰矿浆吸收 时发生反应的化学方程式为 。
②测定吸收 后所得溶液中 元素的含量。取 待测液，加入 溶液，充分反应
后，加热煮沸，去除过量的 ，用 标准溶液滴定至终点，消耗
标准溶液 。
已知：
待测液中 元素的含量为 。
③若未加热煮沸，会使测定结果 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
3．（2025·北京市门头沟区一模）“双碳”背景下， 的资源化利用成为全世界的研究热点。
（1）将 和 的混合气体充入某密闭容器中制备甲酸( )，同时有副反应发生。
已知：
为了提高 产率、降低 的生成量，可采取的措施是 (写出两种)。
（2）电催化还原 也可以制备甲酸，原理如图甲所示，电解质溶液为 。①电极 是电解池的 极，电极反应式为 。
②2024年，我国研究人员为降低系统能耗，对图甲装置改进，搭建“(阴阳极)共产甲酸耦合系统”，将
KOH电解液更换为 混合溶液，应将 极区(填“a”或“b”)电解液更换。此时，该电
极的电极反应式为 。
（3） 的电化学还原过程比较复杂，在相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分还原
产物的法拉第效率(FE%)随电解电压的变化如图乙所示。
已知：
其中， 表示电解生成还原产物 所转移电子的物质的量， 表示法拉第常数。
①当电解电压为 时，电解过程中含碳还原产物的 为0，阴极主要还原产物是 (填化学
式)。
②当电解电压为 时，电解生成的 和 的物质的量之比为 。
4．（2025·北京市平谷区一模）硫化氢广泛存在于燃气及工业废气中，脱硫技术的应用既可减少空气污染
又可回收硫。
（1）热分解法脱硫
在密闭容器中发生反应 ，其他条件不变时， 的平衡转化率随温度和压强
变化如下图。
①该反应平衡常数的大小 （填“>”“<”或“=”）。
②平衡处于M点时，将温度降至 ，若保持 转化率不变，需 （填“增大”或“减小”）压强。
（2）碱法脱硫：用 溶液吸收
已知氢硫酸与碳酸的电离常数如下表。
①用化学用语表示 溶液显碱性的原因 。
②用过量 溶液吸收 的化学方程式为 。
（3）间接电解法脱硫
间接电解法脱硫示意图如下：
①写出吸收反应器中发生反应的离子方程式 。
②在电解反应器中 再生时产率与理论值相差较大，可能的原因是 。
5．（2025·北京市石景山区一模） 是一种重要的工业原料，硫酸工业的发展进程大体可分为前工业
生产、硝化法制硫酸的铅室法、硝化法制硫酸的塔式法和接触法制硫酸阶段。
（1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆（ ）取精华法”，补全反应的化学方
程式 ：
① ______ ______ ；
② 。
（2）一种硝化法制硫酸的反应原理分三步进行。
① 被还原为NO，写出上述过程中硫元素被氧化的方程式 。
② 中混有 ，有利于 的氧化，原因是 。
（3）接触法制硫酸的关键反应为 的催化氧化： 。①其他条件不变时，为寻求 反应时的最佳操作温度（某一转化率下，反应速率最快时的温度），绘
制某一转化率（ ）下，反应速率（数值已略去）与温度的关系，如图所示。
解释 时 越大反应速率数值越低的原因 ； 越大最佳操作温度越 （填“高”或
“低”）。
② 平衡转化率下所对应的温度叫平衡温度。其他条件不变时，转化率（非平衡时或平衡时）与最佳
操作温度、平衡温度的关系如下图所示。
曲线1为 温度曲线（填“平衡”或“最佳操作”），原因是 。
6．（2025·北京市顺义区一模）高铁酸钾 是一种高效的多功能水处理剂。
资料：ⅰ． 为紫色固体；在酸性或中性溶液中快速产生 ，在碱性溶液中较稳定。
ⅱ． 和 均不溶于水， 。
（1）高铁酸钾中铁元素的化合价为 。
（2）配制高铁酸钾溶液时，应将高铁酸钾固体溶于一定浓度的KOH溶液中，结合化学用语解释原因
。
（3）含砷（主要以 形式存在）废水对环境污染极大，工业上常用高铁酸钾处理含砷酸性
废水，结合资料解释 处理含砷酸性废水效果优于 的原因是 。
（4）电解法制备 产量高、设备要求低、纯度高等优点。工业上以Fe和 溶液为
原料，装置示意图如下所示。阳极的电极反应式为 。
①
为了进一步探究温度对 产量的影响，将电解装置水浴加热相同时间，得到 产量的相
②关数据（电流效率）如图。
已知：电流效率 。
解释当反应温度在 时， 产量随温度的升高而降低的原因是 （写一条即可）。
该装置可以实现电解液的循环利用，请结合电极反应解释其原理 。
7．（2025·北京市通州区一模）油气开采、石油化工等行业废气普遍含有硫化氢，需要回收处理并加以利
③
用。
（1）回收单质硫。 催化空气氧化法制取单质硫的过程如图所示。写出总反应的化学方程式
。
（2） 和 重整制氢，此过程涉及的主要反应有：
ⅰ.
ⅱ.
恒压条件下，将 和 按物质的量比为 进行投料，并用 稀释，不同温度下反应相同时间
后，测得 和 体积分数如下图。① 与 重整制氢反应的热化学反应方程式是 。
②其他条件不变时，加入 稀释，可以提高 的转化率，原因是 。
③下列说法正确的是 (填序号)。
a．其他条件不变时，温度越高， 的转化率越高
b．结合上图数据分析，反应ii为 与 重整反应的决速步
c．在 范围内，随温度升高， 的体积分数增大
（3）用滴定法测定煤气中 的含量：将10 L煤气通入盛有100 mL锌氨络合液的洗气瓶中，将其中
的 全部转化为ZnS沉淀，过滤，收集固体；将固体加入盛有 碘标准液、200 mL水
和10 mL盐酸的碘量瓶中，盖上瓶塞，摇动碘量瓶，置于暗处反应10 min后，用少量水冲洗瓶壁和瓶
塞；用 标准液滴定，待溶液呈淡黄色时，加入1 mL淀粉指示剂，继续滴定至终点
时，消耗 溶液20 mL。
已知： 、
①滴定终点的现象：滴入最后半滴 溶液， 。
②煤气中 的含量为 。
8．（2025·北京市西城区一模）硫酸是一种重要的基础化工原料，可用不同的方法制备。
（1）18~19世纪，利用 和氮氧化物制硫酸，过程中的物质转化如图1所示。
①工业上可用 生产 ，为该工艺提供氮氧化物，反应的化学方程式是 。
②制硫酸总反应的化学方程式是 。③ 中反应的 与 的物质的量之比是 。
（2）现代用接触法制硫酸，关键工序是 的催化氧化：
① 中硫氧键键能的平均值为 中硫氧键键能的平均值为 ，则 中氧氧键的键
能为 。
②其他条件不变，相同时间内 的转化率随温度的变化如图2所示。温度大于 ， 的转化率减
小，可能的原因是 。
（3）人们设计了以工业废液为原料制备硫酸的方法。
电解 废液制较浓硫酸，同时获得氨水，其原理示意图如图3所示。
注：X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，电极均为惰性电极。
①结合化学用语解释图3装置中生成较浓硫酸的原理： 。
②有同学设计燃料电池，利用图3中产生的 、较浓硫酸和较浓氨水联合处理 废液，
其原理示意图如图4所示。
ⅰ、较浓硫酸应注入 (填“C极区”或“D极区”)。
ⅱ、从物质和能量的角度说明联合生产的优点： 。
9．（2025·北京市西城区二模）二氧化硫的转化在生产和环境保护等领域具有重要意义。
（1）二氧化硫制备三氧化硫。
①工业上， 制 反应的化学方程式是 。
②450℃时，将 和 混合充入容积为1L的密闭容器中，充分反应并达到平衡状态，
的平衡转化率为 。450℃时，该反应的平衡常数 。
（2）电解法处理 尾气制 。电解装置的示意图如图1所示，气体扩散电极多孔透气并隔水，生成的 被Ar气带出。
①阴极生成 ，电极反应式是 。
②为减少副反应的产物堵塞气体扩散电极，生成的 及时被Ar气带出，该副反应的化学方程式是
。
（3）中国科学家研究了大气中的 在铜盐催化下被 氧化为 的机理。将一定浓度 和
的混合气体持续通过低浓度铜盐溶液的小液滴， 和 的总反应由如图2所示的各基元反应组成，
A和B分别为 和 中的一种。
资料：对于图2所示的基元反应，反应速率正比于各反应物浓度之积，例如对于反应iii，以 表示
的速率 的速率方程： 是常数。
①反应i的离子方程式是 。
② 和 均不稳定，浓度始终很低。反应v的速率很大。反应过程中 和 的浓度保持
不变。下列说法正确的是 。
a．
b．
c．若仅改变 和 的浓度，则 正比于
10．（2025·北京市延庆区一模）金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是将金红石 转化为 ，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
（1） 转化为 有碳氯化法和直接氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如
下：
Ⅰ碳氯化： ， 。
Ⅱ直接氯化： ， 。
①对于碳氯化反应：增大压强，平衡 移动(填“向正反应方向”向“逆反应方向”或“不”)；
温度升高，平衡转化率 (填“提高”“不变”或“降低”)。
②平衡常数 远远大于 ，说明碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是 。
③反应 的 为 ，平衡常数 。
（2）在 时，将 、 、C以物质的量比 进行反应。体系中气体( 、 、
、 )平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①图中的四条线中，A代表的物质是 (填“ ”或“ ”)。
②图中显示，在200℃平衡时 几乎完全转化为 ，但实际生产中反应温度却远高于此温度，
其原因是 。
（3） 碳氯化是一个“固-固-气”反应，实际生产中有利于三种反应物接触的措施是 。
11．（2025·人大附中三模）二氧化氯( )因其杀菌效率高、不易产生有毒副产物的优点，是第四代新型
消毒剂。
资料：i． 常温下为气体，可溶于水，其水溶液不稳定，可逐渐转化为 和 。
ii． 电极(惰性电极)可有效提高生成 所需的电压，减少 的产生。
（1） 分子的键角 据此推测其中 的杂化方式应为 。
（2）电解 溶液或 溶液均可制备 ，电解装置如图1(物质X为 或 )：① 可从 (填“阴”或“阳”)极区所产生的气体中分离获得；
②铁电极上发生的电极反应为 ；
③物质 选用 相比于 的优点是 (写一条即可)；
④若物质 选用 ，在 浓度、电解时间相同时，测得 的电解效率随电解电压的变化
如图2；
定义物质 的电解效率：
的电解效率随电压的增大呈现先增大后降低的趋势，其原因可能是 。
（3） 由于不易运输和储存，可将其通入 和 的混合溶液中，制得较稳定的“ 保
存液”进行保存，待使用时再向其中加入一定量的酸，得到含 的溶液。该方法涉及的物质转化关
系如图(部分反应物或产物未标出)：
①“保存” 的离子方程式为 ；
②关于 的保存和使用，下列说法中正确的是 。(填字母)
a． 作杀菌消毒剂利用了它的强氧化性
b．“ 保存液”中不含
c．该保存方法不会降低被保存 的消毒效率(用单位质量的消毒剂所能转移的电子数来表示)
