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专题04 化学反应的方向、化学反应的调控
目录
一、
考情探究
2
1.高考真题考点分布..................................................................................................................................................2
2.命题规律及备考策略..............................................................................................................................................2
二、培优讲练........................................................................................................................................3
考点01 自发过程与自发反应..................................................................................................................................3
考向01 考查自发过程和自发反应的概念.........................................................................................................6
考向02 考查化学反应方向的判据......................................................................................................................6
考点02 化学反应的调控..............................................................................................................................................9
考向01 考查合成氨反应适宜条件的选择.......................................................................................................10
考向02 考查工业上选择适宜生产条件的原则................................................................................................11
考向03 考查催化剂在化学反应调控中的作用分析.......................................................................................12
好题冲关..............................................................................................................................................15
基础过关...............................................................................................................................................................15
题型01 化学反应自发过程................................................................................................................................15
题型02 化学反应方向的判据............................................................................................................................18
题型03 化学反应条件的控制............................................................................................................................21
题型04 合成氨反应适宜条件的选择................................................................................................................24
题型05 氨的合成................................................................................................................................................27
能力提升...................................................................................................................................................................30
真题感知...................................................................................................................................................................38
1
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1.高考真题考点分布
考点内容
考点分布
化学反应自发方程
2023 江苏卷
化学反应进行方向的判
据
2025 海南卷，2025 江西卷，2024 贵州卷，2024 湖北卷，2023 湖北卷
化学反应条件的控制
2025 黑吉辽蒙卷
氨的合成
2023 辽宁卷
2.命题规律及备考策略
【命题规律】
从考查题型和内容上看，高考命题以选择题和非选择题均有呈现，主要考查化学反应的熵变及反应进行的
方向、化工生产中条件的选择等。
【备考策略】
1、结合学过的化学反应实例，了解自发过程和化学反应的自发性。
2、通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义。
3、初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向，培养证据推理与
模型认知能力。
4、认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。
5、知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。
【命题预测】
预计近年高考仍侧重以化工生产为背景，考查化学反应速率和化学平衡知识在生产中的应用，以选择化工
生产条件。在选择题中，考查反应进行的方向，工业生产适宜条件的选择；在非选择题中，通过图像或表
格提供信息，从反应时间、投料比值、催化剂的选择、转化率等角度考查生产条件的选择。
2
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考点01 自发过程与自发反应
1、自发过程
(1)含义：在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程。如：高山流水，自由落体，冰雪融化
(2)特点
①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)
②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向
③具有方向性：即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进
行
(3)自发过程的判断
①根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)
②)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正
向过程一定自发
2、自发反应
(1)定义：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。如：钢铁生锈
(2)自发反应的特征
①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发，如：铁
器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的
②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态
③体系趋向于从有序体系转变为无序体系
(3)应用
①可被用来完成有用功。如：H2燃烧可设计成原电池
②非自发过程要想发生，必须对它做功。如：通电将水分解为H2和O2
【易错提醒】
1、自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行
2、一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做
功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气
3、判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关
3、熵与熵变
(1)熵的含义：度量体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。
同一条件下，不同物质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。
(2)熵变的含义：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS 越大，越有利于反应自发进行。
4、化学反应的方向与能量的关系
3
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能量变化是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是决定反应能否自发进行的惟一因素。
(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。
例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：
4Fe(OH)2(s)＋2H2O（1）＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ/mol
(2)有不少吸热反应也能自发进行。
例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O（1） ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ/mol
(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。
例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应。
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ/mol
结论：研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能
量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。
【易错提醒】
1、反应能量判据不是决定反应能否自发进行的惟一因素。
2、有些吸热反应也能自发进行。
5、化学反应的方向与熵变的关系
化学反应中要发生物质的变化或物质状态的变化，因此存在着熵变。反应的熵变ΔS 为反应产物总熵与反
应物总熵之差。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。
(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反
应，熵变通常都是正值，为熵增反应。
例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)；NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)；
(2)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。
例如：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)；C(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)；
(3)铝热反应是熵减的反应，它在一定条件下也可以自发进行。
例如：2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)；
结论：研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度，大多数自发
反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。
【易错提醒】
1、少数熵减少的反应在一定条件下也可以自发进行,如NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)。
2、孤立体系或绝热体系的自发过程才向着熵增的方向进行。
6、化学反应方向判断方法
(1)传统的判断方法
①由不稳定物质向稳定物质转变。2NaHCO3
Na2CO3＋CO2↑＋H2O，稳定性：NaCO3＞NaHCO3。
②离子反应中，对于复分解反应，一般是由易电离的物质向难电离的物质转变，或向离子浓度减小的方
向转变。
a、由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变。如Na2SO4＋CaCl2===CaSO4↓(微溶)＋2NaCl，CaSO4＋
Na2CO3===CaCO3↓＋Na2SO4，所以溶解性：CaCl2＞CaSO4＞CaCO3。
b、由相对强酸(碱)向相对弱酸(碱)转变。如2CH3COOH＋Na2CO3===2CH3COONa＋CO2↑＋H2O，NaSiO3
＋CO2＋H2O===H2SiO3↓＋Na2CO3，所以酸性强弱：CH3COOH＞H2CO3＞H2SiO3。
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③由难挥发(高沸点)性物质向易挥发(低沸点)性物质转变。
a、由难挥发性酸向易挥发性酸转变。如NaCl＋H2SO4(浓)
NaHSO4＋HCl↑，所以沸点：H2SO4(浓)＞
HCl。
b、由难挥发性酸酐向易挥发性酸酐转变。如CaCO3＋SiO2=====CaSiO3＋CO2↑，所以沸点：SiO2＞
CO2。
c、由难挥发性金属向易挥发性金属转变。如2RbCl＋Mg=====MgCl2＋2Rb，所以沸点：Mg＞Rb。
④由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质的转变。如2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋
I2,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，所以氧化性Cl2＞FeCl3＞I2。
(2)用焓变和熵变判断反应的方向：体系的自由能变化(符号为Δ G ，单位为 kJ/mol)综合考虑了焓变和熵
变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断，ΔG＝Δ H －
T Δ S 。
①当ΔH＜0，ΔS＞0 时，ΔG＜0，反应自发进行。
②当ΔH＞0，ΔS＜0 时，ΔG＞0，反应不能自发进行。
③当ΔH＞0，ΔS＞0 或ΔH＜0，ΔS＜0 时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，
即反应达平衡状态。
④ΔH<0、ΔS<0 时,则ΔH-TΔS 在较低温度时可能小于零,所以低温有利于反应自发进行。图解如下:
【易错提醒】
1、根据ΔH－TΔS＜0 判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及到化学
反应速率的问题。
2、判断一个化学反应能否自发进行，若无任何外加条件，可以认为我们所学过的化学反应(电解反应除
外)都是能够自发进行的。
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1、同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同( )
2、非自发反应，一定条件下也能使其反应发生( )
3、在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向( )
4、需要加热才能够进行的反应，肯定不是自发反应( )
【答案】1.× 2.√ 3.× 4.×
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考向01 考查自发过程和自发反应的概念
【例1】（2025·江苏南通·一模）反应2NO(g)＋2CO(g)
N2(g)＋2CO2(g)一定条件下能自发进行，可用于处
理汽车尾气。下列说法正确的是
A．反应的温度越高，平衡常数K 的数值越小
B．正反应的活化能大于逆反应的活化能
C．该反应的平衡常数表达式K=
D．反应中每消耗11.2LNO，转移电子数目为6.02×1023
【答案】A
【详解】A．反应2NO(g)＋2CO(g)
N2(g)＋2CO2(g)是气体体积减小的反应，
，一定条件下能自发进
行，说明该反应为放热反应，反应的温度越高，平衡逆向移动，平衡常数K 的数值越小，A 正确；
B．由A 可知，该反应为放热反应，正反应的活化能小于逆反应的活化能，B 错误；
C．该反应的平衡常数表达式K=
，C 错误；
D．未说明11.2LNO 所处的温度和压强，无法计算物质的量，D 错误；
故选A。
【思维建模】
关于反应自发性需要注意
1、化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反
应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。
2、自发过程的两种倾向：①体系趋向于高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。②在密
闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。
考向02 考查化学反应方向的判据
【例2】（2025·浙江·一模）相同温度和压强下，已知下列反应均能自发进行，下列判断正确的是
A．
，
B．
C．
D．
【答案】C
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【详解】A．石墨完全燃烧生成CO2为放热反应，ΔH1<0；
能自发进行，
根据自发反应的判断依据ΔG=ΔH−TΔS<0，该反应ΔS<0（气体物质的量减少），所以ΔH3＜0，A 错误；
B．ΔH1是C(石墨)→CO2的焓变，ΔH2是CO→CO2的焓变，因C(石墨)→CO2释放热量更多，ΔH1<ΔH2，B 错误；
C．根据盖斯定律，ΔH3=ΔH4+ΔH2−ΔH1，因ΔH1<ΔH2，ΔH2−ΔH1＞0，故ΔH3>ΔH4，C 正确；
D．根据盖斯定律，ΔH3=ΔH4+ΔH2−ΔH1，ΔH1−ΔH2−ΔH3+ΔH4=2(ΔH1−ΔH2)≠0，D 错误；
故选C。
【思维建模】
1、反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响，复合判据ΔH－TΔS<0 的反应不一定能够实际
发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。
2、焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH
ΔS
ΔH－TΔS
反应情况
－
＋
永远是负值
在任何温度下过程均自发进行
＋
－
永远是正值
在任何温度下过程均非自发进行
＋
＋
低温为正高温为负
低温时非自发，高温时自发
－
－
低温为负高温为正
低温时自发，高温时非自发
【对点1】（2025·河北衡水·模拟预测）研究证明“惰性”的超临界二氧化碳(sCO2)流体在输送过程中也会
腐蚀金属管道。模拟该过程的反应机理和在Fe 界面及非界面处sCO2反应过程的相对能量对比如图所示。
下列说法错误的是
A．sCO2腐蚀铁的总反应为Fe+*CO2+*H2O=FeCO3+H2
B．由
与
生成
的反应速率小于生成
的反应速率
C．非界面处，CO2+H2O=H2CO3为自发反应
D．Fe 能促进“惰性”sCO2的活性，起催化作用
【答案】C
【详解】A．从铁表面在自身腐蚀的作用机理图像看：反应的结果生成FeCO3和H2，所以判断发生反应
Fe+*CO2+*H2O=FeCO3+H2，A 正确；
B．根据图示可知：生成
的活化能大于生成
的活化能。反应的活化能越大，反应发生需消耗
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的能量就越多，反应就越难发生，相应的反应速率就越慢，故由
与
生成
的反应速率小于
生成
的反应速率，B 正确；
C．非界面处H2CO3的相对能量高于CO2和H2O，所以此状态下该反应为非自发反应，sCO2保持“惰性”，C
错误；
D．从sCO2反应过程的相对能量对比图，在Fe 界面反应所需能垒为0.67，而非界面处能垒为2.17，且Fe
界面生成
为自发反应，所以Fe 能促进“惰性”sCO2的活性，起催化作用，D 正确；
故合理选项是C。
【对点2】（2025·海南·模拟预测）某小组探究
的性质，装置如图所示，向烧瓶中滴加浓盐酸，下列
推理错误的是
A．装置I 中可能会发生熵减反应并产生“白烟”
B．装置II 可以防止
溶液倒吸进烧瓶中
C．装置III 中最终一定会得到蓝色沉淀
D．氮化镁的水解方程式为
【答案】C
【详解】A．白烟产生为NH3+HCl=NH4Cl，反应物为气体，产物为固体，反应为熵减，故A 正确；
B．氮化镁的水解产生的氨气被浓盐酸消耗，瓶内压强减小，装置II 可以防止CuSO4溶液倒吸进烧瓶中，故
B 正确；
C．氮化镁的水解产生的氨气被浓盐酸消耗，无碱性气体进入CuSO4溶液，不产生蓝色沉淀，故C 错误；
D．氮化镁的水解方程式为Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑，故D 正确；
故答案为C。
考点02 化学反应的调控
1、控制反应条件的目的及措施
(1)控制反应条件的目的
①促进有利的化学反应：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进
有利的化学反应进行。
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②抑制有害的化学反应：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生
或控制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。
(2)控制反应条件考虑因素：在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考
虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方
面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。
(3)控制反应条件的基本措施
①控制化学反应速率的措施：通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表
面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。
②提高转化率的措施：通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反
应的限度，从而提高转化率。
(4)工业上选择适宜生产条件的原则
外界
条件
有利于加快速率的
条件控制
有利于平衡正向移动的条件控
制
综合分析结果
浓度
增大反应物的浓度
增大反应物的浓度、减小生成
物的浓度
不断地补充反应物、及时地分离出生成
物
催化剂
加合适的催化剂
不需要
加合适的催化剂
温度
高温
ΔH＜0
低温
兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温
度
ΔH＞0
高温
在设备条件允许的前提下，尽量采取高
温并考虑催化剂的活性
压强
高压(有气体参加)
Δνg＜0
高压
在设备条件允许的前提下，尽量采取高
压
Δνg＞0
低压
兼顾速率和平衡，选取适宜的压强
2、合成氨反应的特点
合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)。已知298 K 时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1
(1)可逆性：反应为可逆反应
(2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应
(3)焓变：ΔH<0，熵变：ΔS<0
(4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行
3、提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
原理分析：根据合成氨反应的特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，
以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。
条件
提高反应速率
提高平衡转化率
综合结果
压强
高压
高压
高压
温度
高温
低温
兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性
催化剂
使用
无影响
使用
浓度
增大反应物浓度
增大反应物浓度，降低生成物浓
增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度
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度
4、工业合成氨的适宜条件
外部条件
工业合成氨的适宜条件
压强
10～30 MPa
温度
400～500 ℃
催化剂
使用铁触媒作催化剂
浓度
液化氨并及时分离，补充原料气并循环利用[n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8]
请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
1、ΔH<0，ΔS>0 的反应在温度低时不能自发进行( )
2、反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0( )
3、合成氨反应中，压强越大越利于增大反应速率和平衡正向移动。( )
4、吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行。( )
【答案】1.× 2.√ 3.√ 4.×
考向01 考查合成氨反应适宜条件的选择
【例1】（2025·北京东城·二模）硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。
下列说法正确的是
A．流程中，
、
和NO 作反应物时，均作还原剂
B．合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高
的平衡产率
C．吸收塔中通入空气的目的是提高NO 的转化率
D．可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料
【答案】C
【详解】A．在合成氨反应
中，N2中氮元素化合价从0 价降低到-3 价，N2作氧化剂；
在氧化炉中发生反应
，
中氮元素化合价升高，
作还原剂；NO
在吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2，NO 中氮元素化合价升高，NO 作还原剂，A 错误；
B．合成氨的正反应是放热反应，高温会使平衡逆向移动，降低
的平衡产率；高压使平衡正向移动，
能提高
的平衡产率，B 错误；
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C．吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO，通入空气，提供O2，使NO 能充分反应，提
高NO 的转化率，C 正确；
D．浓硝酸具有强氧化性，能与铜反应，不能用铜作为盛装浓硝酸的罐体材料，D 错误；
故选C。
【思维建模】
工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转
化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技
术条件。
考向02 考查工业上选择适宜生产条件的原则
【例2】（2025·甘肃金昌·三模）碳酸铈[Ce2(CO3)3]是一种稀土材料，工业上常以氟碳铈矿(主要成分为
CeFCO3、BaO、SiO2)为原料制备碳酸铈，其工艺流程如图所示：
已知：①“酸浸”后铈元素主要以[CeF2]2+的形式存在；②Ce3+在空气中易被氧化为Ce4+，两者均能形成氢
氧化物沉淀；③“还原”时，加入硫脲(
)的目的是将[CeF2]2+还原为Ce3+，硫脲被氧化为
(SCN2H3)2。下列说法错误的是
A．为了使“焙烧”更充分，应当从焙烧室的底部通入空气
B．“酸浸”的目的是除去氟碳铈矿中的BaO，因此“滤渣1”为BaSO4
C．加入硫脲后发生“还原”，反应的离子方程式为2SC(NH2)2+2[CeF2]2+=(SCN2H3)2+2HF+2F-+2Ce3+
D．“碱转酸浸”最好隔绝空气进行
【答案】B
【详解】A ．“焙烧”时，从焙烧室的底部通入空气可以增大反应物的接触面积，使焙烧更充分，A 正确；
B．氟碳铈矿中含有SiO2和BaO，“酸浸”时，硫酸会与BaO 反应生成BaSO4，但SiO2难溶于硫酸，故“滤
渣1”中应含有BaSO4和SiO2，B 错误；
C ．“还原”时，加入硫脲(
)的目的是将[CeF2]2+还原为Ce3+，硫脲被氧化为(SCN2H3)2，反
应的离子方程式为
，C 正确；
D．Ce3+在空气中易被氧化为Ce4+，因此“碱转酸浸”最好隔绝空气进行，D 正确；
故选B。
【思维建模】
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化学反应适宜条件选择的思维流程和原则
1、化学反应适宜条件选择的思维流程
2、化工生产适宜条件选择的一般原则
条件
原则
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾
性，尽可能使化学平衡向生成所需产物的方向移动
从原料的利用率分析
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，循环利用从而降低生产成
本
从实际生产能力分析
既要注意理论上的需要，又要考虑实际生产(如设备条件、安全操作、经济成
本等)的可能性
从催化剂的使用分析
①防止催化剂中毒，增加乳化装置；
②温度对催化剂活性的影响；
③应用催化剂的选择性，控制副反应，提高产率，降低生产成本
考向03 考查催化剂在化学反应调控中的作用分析
【例3】（2025·山东聊城·模拟预测）我国科学家研发出一种新型双温催化剂
，该催化剂催化
和
合成
(反应体系温度为495
)
℃的原理如图所示，下列分析错误的是
A．“热
”上的变化属于焓增、熵增的变化
B．“热
”有利于
快速转化为N
C．“冷
”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
D．该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾
【答案】C
【详解】A．由分析可知，“热
”上的变化为：
N2=N，氮气分子发生共价键断裂的变化为焓增、熵增
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的变化，故A 正确；
B．由分析可知，“热
” 高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，故B 正确；
C．由分析可知，“冷
” 低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率，但降低温度
不利于提高合成氨反应速率，故C 错误；
D．由分析可知，“热
”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，“冷
” 低于体
系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率，所以该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中
存在的反应速率和平衡产率的矛盾，故D 正确；
故选C。
【对点1】（2025·北京延庆·一模）硝酸是重要化工原料，工业合成氨以及氨氧化制取硝酸的原理示意图如
下。
下列说法不正确的是
A．合成塔中合成氨的反应条件都是为了提高平衡转化率
B．氧化炉中反应的化学方程式：
C．A 物质可以是空气或氧气，目的是使
尽量充分的转化为
D．生产过程中吸收塔产生的尾气可用碱液吸收
【答案】A
【详解】A．合成氨的反应是放热反应，合成氨的反应条件中高温不能提高平衡转化率，目的是为了提高
催化剂的活性、加快反应速率，另外加入催化剂也不能提高平衡转化率，A 错误；
B．氧化炉中NH3和O2在催化剂、加热的条件下反应生成NO 和H2O，化学方程式：
，B 正确；
C．流程分析可知M 为空气，氨气的催化氧化需要O2，NO 和水反应生成HNO3需要O2；吸收塔发生反应：
2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，O2与NO 反应生成NO2， NO2被吸收生成HNO3，所以空气的作用是：
将使NO 充分转化为HNO3，C 正确；
D．吸收塔产生的尾气中可能含有未反应的NO 和NO2等氮氧化物，这些气体可以用碱液（如NaOH 溶液）
吸收，生成硝酸盐和亚硝酸盐，D 正确；
故选A。
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【对点2】（2025·黑龙江哈尔滨·二模）硼氢化钠(
)具有优良的还原性，在有机化学和无机化学领域
有着广泛的应用。用硼精矿(主要成分为
，含有少量
、
、
)制取
的流程如图：
已知：偏硼酸钠(
)易溶于水，在碱性条件下稳定存在。
下列说法正确的是
A．滤渣1 的成分为
和
B．滤渣2 是
，该物质属于氧化物
C．“制取”时必须在干燥无氧环境下进行
D．上述流程涉及的反应存在氧化还原反应
【答案】C
【详解】A．由分析知，滤渣1 的成分为
，A 错误；
B．滤渣2 是
，该物质属于硅酸盐，B 错误；
C．
具有优良的还原性，易被氧气氧化，故“制取”时必须在干燥无氧环境下进行，C 正确；
D．硼精矿(主要成分为
，含有少量
、
、
等)加NaOH 溶解
、
、
，分别
生成NaBO2、NaAlO2、Na2SiO3，同时生成Fe(OH)3，该过程元素化合价没有变化，加入CaO 生成
，该过程元素化合价没有变化，MgH2与NaBO2在一定条件下发生反应生成NaBH4
和MgO，该过程元素化合价没有变化，故上述流程涉及的反应不存在氧化还原反应，D 错误；
故选C。
【对点3】（2025·上海徐汇·模拟预测）冶铜烟气可以作为工业制硫酸为原料。下列的说法正确的是
A．500℃左右，转化器中反应的平衡转化率最大
B．使用以铁为主的催化剂
C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒
D．压强一般采用20~50MPa
【答案】C
【详解】A．转化器中二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫，该反应是放热反应，低温时平衡转化率比较大，
500℃左右该反应的平衡转化率不是最大的，A 错误；
B．由于硫酸与铁能够发生反应，不能使用以铁为主的催化剂，B 错误；
C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒，C 正确；
D．工业制硫酸用浓硫酸吸收三氧化硫，产物是液体，无需高压反应，D 错误；
故选C。
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题型01 化学反应自发过程
1．（2025·江苏·一模）反应
可用于储氢，可能机理如图所示。下列说法
正确的是
A．该反应的
B．步骤I 中
带正电荷的C 与催化剂中的N 之间作用
C．步骤III 中存在非极性键的断裂和形成
D．反应中每消耗
，转移电子数约为
【答案】B
【详解】A．根据反应方程式可知：该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以该反应的ΔS<0，A 错误；
B．由题图所示的反应机理可知，
中C 显正价，O 显负价，步骤I 可理解为
中带部分正电荷的C 与
催化剂中的N 之间作用，B 正确；
C．步骤III 中不存在非极性键的断裂和形成，C 错误；
D．该反应中CO2中C 元素的化合价由+4 价降低到+2 价，每消耗1molCO2转移电子的数目约为
，
D 错误；
故选B。
2．（2025·安徽·调研）一定温度下，在1L 恒容密闭容器中，发生“甲烷重整”反应：
，其原理如下所示。
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已知“甲烷重整”反应在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：
温
度
/
℃
85
0
100
0
120
0
140
0
K
0.5
2
275
177
2
下列说法错误的是
A．物质a 可能是FeO
B．该反应在任何温度下均可自发进行
C．若减小
的值，则
的平衡转化率增大
D．1000℃，若容器中
、
，则反应处于平衡状态
【答案】B
【详解】A．由反应①可知，氢元素被还原，则铁元素被氧化，所以物质a 可能是FeO，A 正确；
B．该反应的
，根据表中数据，升高温度，化学平衡常数增大，则正反应为吸热反应，
，根
据
反应可自发进行，可知该反应在高温下可能自发进行，B 错误；
C．若减小
的值，即相当于增加水蒸气的浓度，化学平衡正向移动，则
的平衡转化率
增大，C 正确；
D．1000℃，若容器中
，
，则
，则此时反应处于平衡状态，D 正确；
故选B。
3．（2025·黑龙江双鸭山·调研）以羰基化合物为载体运用化学平衡分离、提纯某纳米级活性铁粉，反应原
理为
装置如下：
已知温度：
.对于该过程理解不正确的是
A．
为放热反应
B．
是以
为中心原子，
为配体的配合物
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C．工作时，
区域和
区域发生反应的平衡常数互为倒数关系
D．
，温度升高，反应
增大
【答案】C
【详解】A．已知T1＜T2，当羰基合铁挥发到较高温度区域T2时，五羰基合铁分解，纯铁粉残留在右端，
一氧化碳循环利用，铁粉和一氧化碳化合成五羰基合铁时放出热量，反应
△H＜0，为放热反应，故A 正确；
B．配合物
中心原子为Fe 提供空轨道，CO 提供电子作为配体，故B 正确；
C．
区域
，
区域发生反应
，两者温
度不同，则平衡常数不是互为倒数关系，故C 错误；
D．该反应为放热反应，熵变小于0，根据反应
=∆H-T∆S，升高温度不利于反应自发进行，反应
增大，
故D 正确；
故选C。
4．（2025·河南洛阳·调研）在含铁配离子(用
表示)存在下，某一物质发生反应的反应机理和相
对能量变化如图所示：
下列说法正确的是
A．反应过程中Fe 的成键数目不变
B．反应过程中断裂与形成的共价键类型相同
C．决定整个反应快慢的反应为
D．若无
存在，则HCOOH 无法转化为
【答案】C
【详解】A．由题中左图知，反应①中Fe 的成键数目由2 变为3，A 项错误；
B．整个过程中没有非极性键断裂但有非极性键形成（生成
），B 项错误；
C．反应的适化能越大，反应速率越慢，慢反应决定整个反应的快慢，由题中右图知Ⅳ→I 过程反应的活化
能最大，反应速率最慢，C 项正确；
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D．总反应
的
，若无催化剂
存在，反应也可自
发进行，D 项错误；故选C。
题型02 化学反应方向的判据
1．（2025·浙江·一模）化学与生产生活密切相关，下列说法不正确的是
A．利用硝酸铵和水合碳酸钠的反应可制冷敷袋，该反应能发生的原理是熵增
B．二氧化硅可用作牙膏的摩擦剂，说明它难溶于水
C．La-Ni 合金在一定条件下能吸放氢气，故可用作储氢合金
D．氢氟酸呈酸性，故可用于刻蚀玻璃器皿
【答案】D
【详解】A．硝酸铵与水合碳酸钠的溶解或反应吸热导致温度降低，反应吸热ΔH＞0，则需反应熵变足够
大，即TΔS＞ΔH，ΔG=ΔH-TΔS<0，使反应自发进行，因此该反应能发生的原理是熵增，A 正确；
B．二氧化硅硬度高且难溶于水，适合作为牙膏摩擦剂，B 正确；
C．La-Ni 合金可逆吸放氢气，是典型储氢材料，C 正确；
D．氢氟酸刻蚀玻璃是因与SiO2反应，而非酸性，D 错误；
故答案为D。
2．（2025·甘肃白银·模拟预测）利用CO2与H2在活化后的催化剂表面发生可逆反应制备甲醇，反应历程如
图所示，已知该反应为放热反应。下列说法正确的是
A．上述反应在低温下为自发反应
B．温度越高，上述反应速率越快
C．恒容条件下充入Ar，可增大CO2的平衡转化率
D．反应历程仅涉及极性键的断裂和形成
【答案】A
【详解】A．反应自发性由ΔG=ΔH-TΔS 判断，已知CO2与H2在活化后的催化剂表面发生可逆反应制备甲醇
的反应是放热反应，ΔH＜0，反应的化学方程式为：CO2+3H2
CH3OH+H2O，根据反应方程式可知：生成
甲醇的反应为气体分子数减少的熵减反应，ΔS＜0，低温时ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应可自发；高温时ΔG 可能
大于0，故反应低温下可自发进行，A 正确；
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B．温度升高通常加快化学反应速率，但催化剂存在最佳活性温度，超过该温度催化剂可能失活，导致化
学反应速率反而下降，因此并非是温度越高化学反应速率越快，B 错误；
C．恒容条件下充入Ar，各反应物和生成物浓度不变，因此化学平衡不移动，故CO2的平衡转化率不变，C
错误；
D．反应中H2参与反应，H2分子中的H-H 键为非极性键，反应历程涉及H-H 非极性键的断裂，并不是仅仅
涉及极性键的断裂和形成，D 错误；
故合理选项是A。
3．（2025·山西太原·模拟预测）铋基催化剂对
电化学还原制取甲酸(HCOOH)具有高效的选择性。其反
应历程与相对能量变化如图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。
下列说法正确的是
A．使用Bi 催化剂更有利于
的吸附，该吸附过程的熵变
B．反应
的
C．使用
催化剂时，最大能垒(活化能)是-0.32eV
D．反应
中涉及极性键的形成
【答案】D
【详解】A．CO2的吸附过程是气体分子在催化剂表面被束缚，分子混乱度降低，熵变ΔS<0，A 错误；
B．由反应历程图可知，反应物（CO2）相对能量高于生成物（HCOOH），总反应为放热反应，ΔH<0，B 错
误；
C．活化能是过渡态与反应物的能量差，应为正值，由图可知，对应的最大能垒(活化能)是-2.54eV-
(-2.86)eV=0.32eV，C 错误；
D．反应
中涉及碳氧极性键的形成，D 正确；
故选D。
4．（2025·四川广安·模拟预测）工业上利用CO 和H2O 制备H2，利用计算机模拟
的反应历程如下，其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“·”标注，Ts 表示过
渡态。下列说法不正确的是
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A．该反应的正反应活化能小于逆反应活化能
B．反应历程中反应速率最快步骤的化学方程式为·OH+·H=H2O
C．该反应高温自发进行
D．使用催化剂可提高单位时间内原料气的转化率
【答案】C
【详解】A．该反应为放热反应，正反应活化能小于逆反应活化能，A 正确；
B．反应历程中反应速率最快步骤为活化能最小的那步，即·OH+·H=H2O，B 正确；
C．该反应为放热反应但熵变未知（反应前后气体分子系数不变），故只能确定该反应在低温条件可自发
进行，C 错误；
D．反应未达平衡时，使用催化剂可提高单位时间内原料气的转化率，D 正确；故选C。
5．（2025·重庆·三模）由
直接脱氢制
的反应为
。在密闭容器
中发生该反应，测得
的平衡转化率与温度和压强的关系如图所示，下列说法正确的是
A．X、Z 两点平衡常数：
B．该反应在任何条件下都能自发进行
C．X、Y 两点的化学反应速率：
D．
的平衡转化率：
【答案】C
【详解】A．平衡常数
仅与温度有关，X 点温度等于Z 点温度，则
，故A 错误；
B．反应自发需
。该反应
、
，低温时
可能>0，无法自发，故B
错误；
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C．X、Y 均为平衡点，故
、
，X、Y 两点压强相同，温度越高，化学反应速
率越快，Y 点温度高，所以
，故C 正确；
D．正反应气体物质的量增大，温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，
的平衡转化率减小，可知
a<b<c，故D 错误；
选C。
6．（2025·全国·模拟预测）下列操作与实际化工原理相符的是
A．接触法制硫酸时，反应
需在高温、高压条件下进行
B．除去某工业废气中的
，可用含有铁粉的
溶液
C．燃煤中加入生石灰，可减少酸雨的形成和温室效应
D．在催化剂作用下，汽车尾气中的CO 可将NO 氧化得到无污染的气体
【答案】B
【详解】A．硫酸工业中，反应
在常压时
的转化率已经很高，所以该反
应在常压下进行，A 错误；
B．
可与亚铁离子反应生成铁离子，反应为
，铁离子继续与铁单质反应生成亚
铁离子，B 正确；
C．燃煤中加入生石灰，可对含二氧化硫的烟气进行脱硫，可减少酸雨的形成，但不能减少二氧化碳等的
排放，即不能减缓温室效应，C 错误；
D．
和
在催化剂作用下转化为无污染气体
和
的化合价降低，
被还原，D 错误；
故选B。
题型03 化学反应条件的控制
1．（2025·广东惠州·调研）一定条件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可与HCl 发生催化加成，反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不正确的
是
A．反应活化能：反应I<反应Ⅱ
B．反应焓变：反应I<反应Ⅱ
C．增加HCl 浓度不会改变平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例
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D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【答案】B
【详解】A．短时间里反应I 得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I 的速率比反应Ⅱ的速率快，速
率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应I<反应Ⅱ，A 正确；
B．反应I、Ⅲ为放热反应，根据盖斯定律，反应Ⅱ也是放热反应，相同物质的量的反应物，反应I 放出的
热量小于反应Ⅱ放出的热量，反应放出的热量越多，其焓变越小，因此反应焓变：反应I>反应Ⅱ，B 错误；
C．由图可以看出产物I 和产物Ⅱ存在可逆反应，则产物Ⅱ和产物I 的比值即该可逆反应的平衡常数K，由
于平衡常数只与温度有关，所以增加HCl 浓度平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例不变，C 正确；
D．根据图中信息，选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，D 正确；
故选B。
2．（2025·河北邯郸·调研）对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适
宜温度。反应
在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、
原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】对于放热的可逆反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)，该反应的最适宜温度为催化剂的催化活性最好时所
对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，SO2的转化率也最大；当温度高于最适宜温度后，催化剂的
催化活性逐渐减小，催化剂对化学反应速率的影响超过了温度升高对化学反应速率的影响，因此化学反应
速率逐渐减小，SO2的转化率也逐渐减小；由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平衡转化率减
小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平衡状态，故
在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)的转化率与最适宜温度
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(曲线I)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图可表示如下：
，故答案为：
C。
3．（2025·广东湛江·调研）下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确，且具有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
氨气的水溶液能导电
氨气是电解质
B
H—F 键能比H—Cl 键能大
HF 的沸点比HCl 高
C
工业合成氨需在高温、高压下才能进
行
该反应是吸热反应
D
浓硫酸具有吸水性
可用于
、
等气体干燥
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】D
【详解】A．氨气溶于水会生成一水合氨，可以电离出自由移动的离子，能导电；但因并非氨气自身电离，
故氨气不是电解质，A 项错误。
B．HF 的沸点高于HCl 是因为HF 分子间有氢键，与键能无关，B 项错误；
C．工业合成氨为放热反应，但为了合适的产率和反应速率及催化剂的适宜温度，选择的条件为高温、高
压，C 项错误；
D．浓硫酸具有吸水性，可用于
、
等气体干燥，D 项正确。
故答案选D。
4．（2025·江苏·模拟预测）一种生产环氧乙烷的反应为：
下列说法正确的是
A．该反应
B．使用
是为了提高乙烯的平衡转化率
C．该反应中每消耗
乙烯，转移电子的数目为
D．实际生产投料时，
值越大，平衡体系中环氧乙烷物质的量分数越大
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【答案】C
【详解】A．根据反应式可知该反应
，根据反应自发的条件，
，A 错误；
B．任何催化剂不会影响平衡转化率，B 错误；
C．根据方程式，反应中消耗
乙烯时，消耗
物质的量为
，转移电子
，C 正确；
D．
值增大，可理解为
用量一定、增加
用量；
用量增加，可提高
转化率，增加平衡体系中环氧乙烷物质的量，但因为
用量一定，平衡体系中环氧乙烷物质的量
的增加是有限的，而混合体系物质的量总量增加是无限的，当
用量超过一定程度时，虽然环氧乙烷物质
的量仍然增加，但其物质的量分数(在体系中所占物质的量百分比)却减小，D 错误；
故答案为：C。
题型04 合成氨反应适宜条件的选择
1．（2025·湖北黄石·二模）化学与生产、生活息息相关。下列说法错误的是
A．工业生产中一般采用400~500℃合成氨，原因之一是铁触媒在500℃左右时的活性最大
B．味精能增加食品的鲜味，是一种常用的增味剂，其主要成分为谷氨酸钠
C．水玻璃具有黏结力强、耐高温等特性，可用作黏合剂和防火剂，它是一种强电解质
D．锅炉水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，后用盐酸除去
【答案】C
【详解】A．工业一般选择400~500℃合成氨，原因之一是铁触媒在500℃左右时具有最大活性，A 正确；
B．味精的主要成分为谷氨酸钠，它是一种鲜味剂，是生活中常用的增味剂，B 正确；
C．水玻璃是硅酸钠的水溶液，它不能燃烧，可以用做木材防火剂，水玻璃既不是电解质也不是非电解质，
C 错误；
D．锅炉水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，将其转化为CaCO3，再用盐酸溶解除去，D 正确；
故答案选C。
2．（2025·浙江·模拟预测）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：
。下面说法正确的是
A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响
B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率
C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa 以节省设备成本
D．由于
在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
【答案】C
【详解】A．合成氨选择
，既考虑温度对速率的影响（加快反应速率），也考虑催化剂（铁触
媒）的活性，该温度下催化剂活性高，不只是考虑速率， A 错误；
B．及将氨气及时液化分离，平衡正向移动，但浓度降低了，反应速率会减慢，不是加快，B 错误；
C．增大压强，平衡正向移动，能提高平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用
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20MPa 左右可节省设备成本，C 正确；
D．直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险，且空气中含有其他
杂质气体，会影响反应，不能直接混合，D 错误；
故答案选C。
3．（2025·陕西·三模）下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A．工业合成氨时，选择在500℃条件下进行
B．密闭烧瓶内的
和
的混合气体，受热后颜色加深
C．用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢
D．乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制取乙酸乙酯
【答案】A
【详解】A．合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，工业采用500℃是因为此温度下催化剂活
性好，反应速率快，不能用平衡移动原理解释，故A 错误；
B．
的反应为放热反应，升温平衡逆向移动，颜色加深，能用平衡移动原理解释，故B 正确；
C．实验室用排饱和食盐水法收集氯气，利用饱和食盐水中氯离子浓度混使平衡逆向进行，
，能用平衡移动原理解释，故C 正确；
D．浓硫酸能吸收酯化反应生成的水，有利于酯化反应正向移动，能用平衡移动原理解释，故D 正确；
故选A。
4．（2025·上海宝山·一模）氨是最基本的化工原料之一，用途广泛。自1913 年合成氨工业化以来，科学
家一直致力于合成氨技术的研究和发展。已知：
△H=-92 kJ∙mol-1。
(1)有关温度对该反应自发性的影响，下列说法正确的是___________。
A．低温自发
B．高温自发
C．任何温度下均自发
D．任何温度下均不自发
(2)合成氨反应中部分共价键的键能如下表所示：
共价键
键能(kJ∙mol-1)
436
946
计算N-H 的键能为___________ kJ∙mol-1。
A．1173
B．782
C．391
D．360
下图为使用铁催化剂和未使用催化剂合成氨反应历程的一部分。
25
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(3)上图反应历程中，表示使用了铁催化剂的是___________线，基元反应有___________个。
A．实，4
B．虚，5
C．实，6
D．虚，7
(4)上图反应历程中，控速步骤的反应为___________。
A．
B．
C．
D．
(5)工业合成氨采用铁催化剂，需将反应温度控制在500℃左右的主要原因是 。
【答案】(1)A (2)C (3)A (4)A (5)铁催化剂的最佳活性温度为500℃左右
【详解】（1）合成氨反应为
△H=-92kJ∙mol-1，其ΔS＜0，△H＜0，要使反
应自发进行，应使△H-TΔS＜0，所以需采用低温条件，故选A。
（2）合成氨反应的△H=-92kJ∙mol-1，则946 kJ∙mol-1+3×436 kJ∙mol-1-6×E(N-H)=-92kJ∙mol-1，E(N-H)=391
kJ∙mol-1，所以N-H 的键能为391 kJ∙mol-1，故选C。
（3）催化剂能降低反应的活化能，但不能改变反应物和生成物的总能量，所以曲线中表示使用了铁催化
剂的线是实线，图中每个过渡态都是一个基元反应，图中共有4 个过渡态，则图中基元反应有4 个，故选
A。
（4）控速反应是活化能最大的反应，从图中可以看出，反应历程中，第一个过渡态发生的反应为
，其活化能最大，所以控速步骤的反应为A。
（5）工业合成氨采用铁催化剂，其正反应为放热反应，温度低有利于提高反应物的平衡转化率，但由于
催化剂在500℃左右活性最大，所以需将反应温度控制在500℃左右的主要原因是：铁催化剂的最佳活性
温度为500℃左右。
题型05 氨的合成
1．（2025·吉林·一模）下列说法错误的是
A．海水提溴过程中鼓入热空气的目的是除去多余的氯气
B．接触法制硫酸，用98.3%
吸收
，而不是用水吸收
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C．将
通入冷的石灰乳中，可制得有效成分为
的漂白粉
D．合成氨反应的原料气必须经过净化
【答案】A
【详解】A．海水提溴过程中鼓入热空气的目的是使溴挥发，而非除去氯气，A 错误；
B．用98.3%硫酸吸收
，可避免
与水剧烈反应放热产生酸雾，同时提高吸收效率，B 正确；
C．
与冷的石灰乳反应生成
，为漂白粉的有效成分，C 正确；
D．原料气净化防止催化剂中毒，D 正确；
故选A。
2．（2025·四川成都·模拟预测）下列有关实验装置不能达成实验目的的是
A．合成氨并检验氨的生成
B．验证锌比铁活泼
C．检验1-溴丁烷消去产物
D．趁热过滤去除苯甲酸中不溶物
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【详解】A．检验氨气除了用湿润的红色石蕊试纸，也可以蘸浓盐酸的玻璃棒靠近，产生白烟，A 正确；
B．试管中液体不变蓝，说明原电池装置中，Zn 作负极，即Zn 比Fe 活泼，B 正确；
C．1-溴丁烷的消去产物乙烯中会混有HBr 和乙醇，而HBr、乙醇也能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故应先将
混合气体通入水中除去HBr 和乙醇，最后通入酸性高锰酸钾溶液中进行检验，C 错误；
D．苯甲酸的溶解度随温度的升高而升高，提纯苯甲酸可采用重结晶的方法，主要步骤有加热溶解、趁热
过滤、冷却结晶，趁热过滤可减少产品因溶解度变小而产生的损失，D 正确；
故选C。
3．（2025·陕西·三模）下列说法错误的是
A．门捷列夫绘制了第一张元素周期表，并成功预测了某些未知元素及其特性
B．哈伯因开发合成氨技术获诺贝尔奖，该工艺通过直接氧化氮气生产氨
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C．维勒首次在实验室合成尿素，打破了有机物必须由生命体合成的观念
D．嫦娥五号探测器使用了新型碳化硅复合材料，碳化硅属于无机非金属材料
【答案】B
【详解】A．门捷列夫确实绘制了第一张元素周期表，并成功预测了未知元素（如镓、锗）及其特性，描
述正确，A 正确；
B．哈伯因开发合成氨技术（哈伯-博施法）获诺贝尔奖，但合成氨是通过氮气与氢气在高温高压及催化剂
作用下反应生成
，而非“直接氧化氮气”；氧化氮气通常指与氧气反应（如生成NO），因此该选项
描述错误，B 错误；
C．维勒首次在实验室合成尿素（1828 年），打破了有机物必须由生命体合成的传统观念，描述正确，C
正确；
D．碳化硅（SiC）属于无机非金属材料（陶瓷类），用于嫦娥五号复合材料，描述正确，D 正确；
故选B。
4．（2025·江苏·调研）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一，传统的工业合成氨技术是德国人
哈伯(FritzHaber)在1905 年发明的，因此也被称为哈伯法合成氨。哈伯本人也因此获得了1918 年度诺贝尔
化学奖。哈伯法合成氨需要20~50MPa 的高压和500℃的高温，并用铁作催化剂。氢气和氮气在催化剂、
高温、高压下合成氨，近一个世纪，全世界都这样生产氨。
(1)哈伯法制氨气的化学反应方程式为 。
(2)从结构角度分析植物难以利用氮气作为氮源的原因是 。
最近，韩国蔚山国家科学技术研究所(UNIST)与吉林大学、加拿大卡尔加里大学的研究人员合作，提出一种
基于机械化学在温和条件下由氮气合成氨的新方案“球磨法”是在温和的条件下(45℃和1bar，
1bar=100kPa)合成氨，氨的最终体积分数可高达82.5%。
该法分为两个步骤(如图)：第一步，铁粉在球磨过程中被反复剧烈碰撞而活化，产生高密度的缺陷，氮分
子被吸附在这些缺陷上([Fe(N*)])，有助于氮分子的解离。第二步，N*发生加氢反应得到NHx(x=1~3)，剧烈
碰撞中，NHx从催化剂表面脱附得到产物氨。
(3)“球磨法”与“哈伯法”相比较，下列说法中正确的是 。
A．催化剂(Fe)缺陷密度越高，N2的吸附率越高
B．“哈伯法”采用高温主要用于解离氮氮三键，而“球磨法”不用解离氮氮三键
C．“球磨法”中“剧烈碰撞”仅仅为了产生“活化缺陷”
D．“球磨法”不采用高压，是因为低压产率已经较高，加压会增大成本
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(4)机械碰撞有助于催化剂缺陷的形成，而摩擦生热会使体系温度升高。图甲是N2吸附量、体系温度随球磨
转速变化曲线，则应选择的最佳转速约 转/min；若选择500 转/min 的转速，N2的吸附量降低的原因是
。
【答案】 N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) 氮氮三键的键能极大难以被破坏 AD 400
转速过快，体系升温过快，温度过高不利于氮气的吸附
【详解】(1) 哈伯法制氨气是氢气和氮气在催化剂、高温、高压下合成氨，化学反应方程式为：N2(g)
+3H2(g)
2NH3(g)；
(2)游离态的氮由于氮氮三键键能较大，物质较稳定，植物需要化合态的含氮化合物才能吸收；
(3) A.催化剂(Fe)缺陷密度越高，表面积越大，越有利于N2分子被吸附，吸附率越高，A 正确；
B.由图知“球磨法”氮分子被催化剂吸附形成[Fe(N*)]，断裂了氮氮三键，B 错误；
C.“球磨法”中“剧烈碰撞”产生“活化缺陷”的同时，放出大量热量有利于氮氮三键的解离，C 错误；
D.在低压时氨的最终体积分数可高达82.5%，产率较高且成本较低，加压会增加成本，D 正确；
故选：AD；
(4)低于400 转/min，氮的吸附量不大，高于400 转/min，温度迅速升高，不利于N2吸附，所以选择400
转/min；当转速达到500 转/min 时，体系升温过快，温度过高不利于氮气的吸附。
1．（2025·上海金山·调研）在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间
有热交换器的接触室(见图)。下列说法错误的是
A．a、b 两处的混合气体成分含量相同，温度不同
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B．c、d 两处的混合气体成分含量不同，温度相同
C．热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体
D．c 处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率
【答案】B
【详解】A．根据装置图可知，从a 进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经过热交换器后从b 处出来
的是热的气体，成分与a 处相同，A 项正确；
B．在c 处出来的气体SO2、O2在催化剂表面发生反应产生的含有SO3及未反应的SO2、O2等气体，该反应
是放热反应，当经过热交换器后被冷的气体降温，SO3被部分分离出来，而且混合气体再次被催化氧化，d
处主要为SO3，N2等，故二者含有的气体的成分含量不相同，B 项错误；
C．根据分析，该反应放热，热交换器的作用是预热待反应的冷的气体，经热交换器出来的SO3被吸收，同
时冷却反应产生的气体，为SO3的吸收创造条件，C 项正确；
D．c 处气体经过热交换器后再次被催化氧化，目的就是使未反应的SO2进一步反应产生SO3，从而可以提
高SO2的转化率，D 项正确；
答案选B。
2．（2025·安徽安庆·调研）固体界面上的吸附和离解是多相化学在环境、催化等科学领域研究的重要课题
如图为气流中的CO2被捕获到固体界面催化加氢合成重要的化工原料甲酸的程示意图。下列叙述错误的是
A．在捕获过程中，N(C2H5)3能够协助二氧化碳到达催化剂表面
B．在固体界面因反应活化能降低使H2迅速参与反应
C．CO2催化加氢合成甲酸是原子利用率几乎达100%的反应
D．标准状况下，22.4L 甲酸(HCOOH)中所含的共价键数目为5NA
【答案】D
【详解】A．
捕获
，表面活化，协助二氧化碳到达催化剂表面，A 项正确；
B．固体界面的催化作用就是降低活化能而加快
反应速率，B 项正确；
C．由示意图可知，
催化加氢合成甲酸的反应式为：
，是原子利用率几乎达100%
的反应，C 项正确；
D．由示意图可知，标准状况下，甲酸为液态，D 项错误。
故选：D。
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3．（2025·湖北·模拟预测）从蚀刻废液中回收硫酸铜的工艺流程如图：
下列说法错误的是
A．混合时酸性过强或碱性过强，铜的回收率均会降低
B．“滤液”中，
C．混合过程中发生的反应之一为
D．溶解滤渣时用浓硫酸而不用稀硫酸，有利于提高产品纯度和铜回收率
【答案】B
【详解】A．酸性过强，不能破坏
，碱性过强，不能破坏
，A 项正确；
B．当
时，溶液一定显碱性，而实际pH 值是5.86，B 项错误；
C．此反应为破坏碱性蚀刻废液中成分发生的反应，C 项正确；
D．由反应
，浓硫酸与水放热，有利于HCl 不断挥发，D 项正确；
故选B。
4．（2025·浙江嘉兴·调研）2019 年9 月我国科研人员研制出Ti—H—Fe 双温区催化剂，其中Ti—H 区域和
Fe 区域的温度差可超过100℃。Ti—H—Fe 双温区催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面
上的物种用*标注。下列说法正确的是
A．①②③在Fe 区域发生，处于低温区
B．④过程表示N 原子由Fe 区域向Ti—H 区域传递
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C．该历程中能量变化最大的是2.46eV，①是氮分子中氮氮三键的断裂过程
D．使用Ti—H 一Fe 双温区催化合成氨，使合成氨反应转化为吸热反应
【答案】B
【详解】A．①为催化剂吸附N2的过程，②为形成过渡态的过程，③为N2解离为N 的过程，以上都需要在
高温时进行，目的是加快反应速率，A 错误；
B．由题中图示可知，过程④完成了Ti-H-Fe－*N 到Ti-H－*N-Fe 两种过渡态的转化，N 原子由Fe 区域向Ti-
H 区域传递，B 正确；
C．由图可知，历程中能量变化最大的是2.46eV，该过程为N2的吸附过程，氮氮三键没有断裂，C 错误；
D．催化剂能改变化学反应速率，但不能改变反应的焓变，D 错误；
答案选B。
5．（2025·湖南·一模）乙烷催化裂解制备乙烯和氢气的反应式为C2H6(g)
C2H4(g)+H2(g)ΔH，工业上在裂解
过程中可以实现边反应边分离出生成的氢气。在不同温度下，1.0molC2H6(g)在恒容密闭容器中发生该反应。
H2的移出率α 不同时，乙烷的平衡转化率与温度的关系如图所示。
已知：
下列说法错误的是
A．由图可知：α1>α2>α3
B．该反应在高温可以自发进行
C．α2=50%，则A 点体系中乙烯的体积分数约为60%
D．若恒温恒压条件下向体系中充入适量水蒸气，可提高C2H6转化率
【答案】C
【详解】A．分离出氢气会促进平衡正向移动，从而提高乙烷的转化率，因此氢气的移出率越高，乙烷的
平衡转化率越大，则
，A 正确；
B．由图可知，相同的H2的移出率，温度升高，乙烷的平衡转化率升高，平衡正向移动，故为吸热反应，
正反应为气体体积增大反应，即熵增反应，
，反应自发要求
，则该反应在高
温可以自发进行，B 正确；
C．乙烷的起始量为1mol，A 点乙烷的平衡转化率为60%，结合已知条件列三段式：
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，
，则此时体系内剩余氢气的物质的量为0.6×(1-
50%)=0.3，A 点体系中乙烯的体积分数约为
，C 错误；
D．若恒温恒压条件下向体系中充入适量水蒸气，相当于增加体积，压强减小，平衡正向移动，可提高
C2H6转化率，D 正确；
故选C。
6．（2025·甘肃金昌·二模）在标准状况下，气态反应物、生成物及活化分子[A(B)表示“A+B→产物”的活
化分子]的相对能量如表所示：
物质
NO(g)
NO2(g)
SO2(g)
SO3(g)
相对能量/
(kJ·mol-1)
91.3
33.2
-296.8
-395.7
物质
O2(g)
O3(g)
NO(O3)
SO2(O3)
相对能量/
(kJ·mol-1)
0
142.7
237.2
-96.1
下列说法错误的是。
A．NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g) ΔH=-40.8 kJ·mol-1
B．反应3O2(g)=2O3(g)能自发进行
C．相同条件下，SO2(g)+O3(g)
SO
⇌
3(g)+O2(g)的反应速率比NO(g)+O3(g)
NO
⇌
2(g)+O2(g)的小
D．1 mol NO2(g)的总键能大于1 mol NO(g)的总键能
【答案】B
【详解】A．NO2(g)+SO2(g)=NO(g)+SO3(g) ΔH=生成物总能量-反应物总能量=91.3 kJ·mol-1+(-395.7 kJ·mol-1)-
[33.2 kJ·mol-1+(-296.8 kJ·mol-1)]=-40.8 kJ·mol-1，A 正确；
B．3O2(g)=2O3(g) ΔH=生成物总能量-反应物总能量=+285.4 kJ·mol-1>0，且ΔS<0，则任何温度下ΔH-
TΔS>0，即反应3O2(g)=2O3(g)不能自发进行，B 错误；
C．反应SO2(g)+O3(g)
SO3(g)+O2(g)的活化能=活化分子的平均能量-总反应物的平均能量=-96.1 kJ·mol-1-
(-296.8 kJ·mol-1+142.7 kJ·mol-1)=58 kJ·mol-1，反应NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)的活化能为237.2 kJ·mol-1-(91.3
kJ·mol-1+142.7 kJ·mol-1)=3.2 kJ·mol-1<58 kJ·mol-1，反应的活化能越高，反应速率越小，则相同条件下，SO2(g)
+O3(g)
SO3(g)+O2(g)的反应速率比NO(g)+O3(g)
NO2(g)+O2(g)的反应速率小，C 正确；
D．反应2NO(g)+O2(g)
2NO2(g) ΔH=生成物总能量-反应物总能量=2×33.2 kJ·mol-1-2×91.3 kJ·mol-1-0
kJ·mol-1=-116.2 kJ·mol-1，为放热反应，ΔH=反应物总键能-生成物总键能，则该反应的反应物总键能小于生
成物总键能，即1 mol NO(g)和0.5 mol O2(g)的总键能小于1 mol NO2(g)的总键能，所以1 mol NO2(g)的总键能
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大于1 mol NO(g)的总键能，D 正确；
故答案为：C。
7．（2025·贵州遵义·一模）“碳中和”是当前全球应对气候变化的重要目标，通过特定技术将二氧化碳转
化成有用产品是实现该目标的关键路径之一。
(1)一定条件下，
加氢可转化为绿色产品
。该转化体系涉及以下三个反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
①一定温度下，反应Ⅱ能自发进行，则
0（填“＞”“＜”或“＝”）
②计算
的
。
③在一定条件下，反应Ⅰ的正、逆反应速率方程：正反应速率
，逆反应速率
（
、
分别为正、逆反应速率常数，只与温度有关，x 为物质的量分数）。
达到平衡后，升高温度，
增大的倍数
增大的倍数（填“＞”“＜”或“＝”）。
(2)一定条件下，
可转化为高附加值产品HCOOH。该转化体系涉及以下两个反应：
.
Ⅰ主反应：
.
Ⅱ副反应：
①在恒容密闭容器中加入等物质的量的
和
，起始压强为
kPa，平衡时压强为P kPa，CO 与
HCOOH 的浓度相等，用各物质的平衡分压表示反应Ⅱ的平衡常数
（用含
和P 的代数式
表示）；能提高HCOOH 平衡产率的措施有 （至少写出两种）。
②实验测得平衡时
的转化率及HCOOH 和CO 的选择性（产物的选择性：生成的HCOOH 或CO 与转化的
的比值）随温度变化如图所示。
曲线a 表示 ；曲线b 表示 ；温度高于240℃时，随着温度升高曲线a 和b 均呈下降趋
势的原因是 。
【答案】(1) >
<
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(2)
降温、加压、及时分离出HCOOH（任写两种） HCOOH 的选择性 CO2的转化
率 升温反应Ⅰ逆向移动程度大于反应Ⅱ正向移动程度
【详解】（1）①一定温度下，反应Ⅱ能自发进行，则
，即
，反应Ⅱ的
，故
；
②目标反应=2×反应Ⅲ-2×反应I，故
；
③反应I 为放热反应，升温平衡逆向移动，则达到平衡后升高温度，
增大的倍数<
增大的倍数；
（2）①设起始时
和
的物质的量均为1 mol，主反应CO2的转化量为x mol，则
，平衡时CO 与HCOOH 的浓度相等，则反应II 中CO 的
转化量为x mol，
，平衡时各物质的物质的量分
别为：
，总的物质的量为：
，恒容条件下物质的量之比等于压强之比，故：
，解得
，故平衡时各物质的物质的量分别为：
，反应Ⅱ前后气体分子数相同，故浓度平衡
常数与压强平衡常数数值相同，故：
=
；主反应Ⅰ为放热反应，正向气体分子数减少，降温、加压、及时分离出
HCOOH 均可使平衡正向移动，均能提高HCOOH 平衡产率；
②主反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，HCOOH 的选择性减小、CO2的转化率减小，副反应Ⅱ
为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO 的选择性增大、CO2的转化率增大，则曲线a 为HCOOH 的选择
性、曲线c 为CO 的选择性，曲线b 为CO2的转化率；温度高于240℃时，升高温度HCOOH 的选择性减小、
CO2转化率减小，说明升温反应Ⅰ逆向移动程度大于反应Ⅱ正向移动程度。
8．（2025·甘肃白银·模拟预测）
常用作脱硝催化剂，采用共沉淀法等比掺入金属M 后，催化剂
的脱硝性能及抗硫中毒性能会发生改变。烟气脱硝的主要副产物为
，主反应如下：
反应Ⅰ：
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反应Ⅱ：
(1)已知：
。则
。
(2)某条件下对于反应Ⅰ，
，
，
、
为速率常数。当
时，降低温度，
变为
，
变为
，则
(填“>”“<”或“=”)
。
(3)利用某分子筛作催化剂，
可脱除废气中的NO 和
，其反应历程如下图所示。图中生成X 的离子
方程式为 ，历程图中总反应的化学方程式为 。
(4)将模拟烟气按一定流速通到催化剂表面，不同温度下，在气体出口处测定相关物质浓度，得出NO 的转
化率、
的选择性、
的生成量随温度变化的关系如下图。
①选择
，温度高于
时NO 的转化率下降的原因为 。
②综合分析，该脱硝过程应选择的最佳催化剂为 。
(5)
、
下，向恒温、恒压的密闭容器中通入
、
、
(假设仅发生反应Ⅰ、
Ⅱ)。达到平衡后测得
的转化率为
，体系中
的物质的量为1.2 mol。则NO 的转化率为
，反应Ⅰ的
(分压=总压物质的量分数)(写出计算式即可)。
【答案】(1)-1656 (2)>
(3)
(4)催化剂活性下降(或副反应增多)
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(5) 75%
【详解】（1）由盖斯定律可知，反应Ⅱ-反应Ⅰ=目标反应，则
；
（2）反应Ⅰ为放热反应，降低温度，正、逆反应速率和速率常数均减小，平衡向正反应方向移动，正反
应速率大于逆反应速率，则正反应速率常数
大于逆反应速率常数
；
（3）由方程式可知，生成X 的反应为
与一氧化氮反应生成
、氢离子、
氮气和水，则X 为氮气和水，反应的离子方程式为
；总反应为催化剂作用下氨气与一氧化氮和二
氧化氮反应生成氮气和水，反应的化学方程式为
；
（4）①由图可知，选择
时，
下随温度升高NO 的转化率逐渐增大，温度高于
时NO 的转化率下降，则温度高于
时NO 的转化率下降的原因可能是温度过高，催化剂的活性
下降所致，也可能是副反应增多所致；
②由图可知，
在温度相对较低时催化效率高，一氧化氮的转化率较高、氮气的选择性高、
一氧化二氮的生成量低，所以最佳催化剂为
；
（5）反应开始时通入
、
、
，达到平衡后测得
的转化率为
，体系中
的物质的量为1.2 mol，则参加反应的
的物质的量为0.6 mol，参加反应的
的物质的量为2.8 mol，产
物只有水和氮气。根据H 元素守恒可知，生成水的物质的量为
。根据O 元素守恒可
知，平衡时NO 物质的量为4mol+2mol×2-4.2mol-(2-0.6)mol×2=1mol，所以参加反应的NO 的物质的量为
4mol-1mol=3 mol，根据N 守恒，生成
的物质的量为2.9 mol。NO 的转化率为
。反应
Ⅰ的
，
，
，
，
，所以反应Ⅰ的平衡常数
。
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1．（2023·辽宁·高考真题）下列有关物质的工业制备反应错误的是
A．合成氨：N2+3H2
2NH3
B．制HCl：H2+Cl2
2HCl
C．制粗硅：SiO2+2C
Si+2CO
D．冶炼镁：2MgO(熔融)
2Mg+O2↑
【答案】D
【详解】A．工业合成氨是利用氮气和氢气在催化剂的条件下反应生成的，反应方程式为N2+3H2
2NH3，A 正确；
B．工业制氯化氢是利用氢气和氯气反应生成的，反应方程式为H2+Cl2
2HCl，B 正确；
C．工业制粗硅是将SiO2与C 在高温下反应生成粗硅，反应方程式为SiO2+2C
Si+2CO，C 正确；
D．冶炼金属镁是电解熔融氯化镁，反应方程式为MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑，D 错误；
故答案选D。
2．（2025·海南·高考真题）等温等压下，
。此反应放出的热
用于火力发电，能量转化效率为
。下列说法错误的是
A．该反应
B．产物为
时，反应放出的热量减少
C．该反应在燃料电池模式下进行，反应焓变为
，
D．该反应在燃料电池模式下做电功，转化效率为
，
【答案】C
【详解】A．反应中气体物质的量减少（3 mol→1 mol），且生成液态水，系统混乱度降低，ΔS<0，A 正确；
B．生成H2O(g)时，相比H2O(l)少释放了液化潜热，故放出的热量减少，B 正确；
C．焓变（ΔH）是状态函数，与反应途径无关。燃料电池中反应的焓变ΔH'与原反应ΔH 相等，C 错误；
D．燃料电池直接将化学能转化为电能，能量损失小于火力发电（需经热能→机械能→电能），故η'>η，D
正确；
答案选C。
3．（2025·江西·高考真题）一定压强下，乙烯水合反应为：
已知：
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气体均视为理想气体，下列说法正确的是
A．反应的活化能：
B．恒温恒容充入
，平衡向左移动
C．
随温度升高而降低
D．平衡后，升高温度，
【答案】C
【详解】A．ΔH = E 正 - E 逆，题目中ΔH = -34585 -26.4T，为负值且随温度升高更负，说明E 正 < E 逆，A
错误；
B．恒温恒容充入N2，总压增大但各反应物分压不变，平衡不移动，B 错误；
C．由ΔG = ΔH - TΔS 代入数据得ΔS = -71.59 -26.4lnT，温度T 升高时lnT 增大，ΔS 更小，ΔS 随温度升高而
降低，C 正确；
D．该反应的ΔH<0，为放热反应，升温使放热反应的逆反应速率增加更多，Δv 逆 > Δv 正，D 错误；
故选C。
4．（2024·湖北·高考真题）
在超高压下转化为平行六面体的
分子(如图)。下列说法错误的是
A．
和
互为同素异形体
B．
中存在不同的氧氧键
C．
转化为
是熵减反应
D．常压低温下
能稳定存在
【答案】D
【详解】A．O2和O8是O 元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，A 项正确；
B．O8分子为平行六面体，由其结构知，O8中存在两种氧氧键：上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧
键，B 项正确；
C．O2转化为O8可表示为4O2
O8，气体分子数减少，故O2转化为O8是熵减反应，C 项正确；
D．O2在超高压下转化成O8，则在常压低温下O8会转化成O2，不能稳定存在，D 项错误；
答案选D。
5．（2023·江苏·高考真题）金属硫化物(
)催化反应
，既可以除去
天然气中的
，又可以获得
。下列说法正确的是
A．该反应的
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B．该反应的平衡常数
C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间发生作用
D．该反应中每消耗
，转移电子的数目约为
【答案】C
【详解】A．左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，
，A 错误；
B．由方程形式知，
，B 错误；
C．由题图知，经过步骤Ⅰ后，
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间形成了作用力，C 正确；
D．由方程式知，消耗
同时生成
，转移
，数目为
，D 错误；
故选C。
6．（2023·湖北·高考真题）工业制备高纯硅的主要过程如下：
石英砂
粗硅
高纯硅
下列说法错误的是
A．制备粗硅的反应方程式为
B．1molSi 含Si-Si 键的数目约为
C．原料气HCl 和
应充分去除水和氧气
D．生成
的反应为熵减过程
【答案】B
【详解】A.
和
在高温下发生反应生成
和
，因此，制备粗硅的反应方程式为
，A 说法正确；
B. 在晶体硅中，每个Si 与其周围的4 个Si 形成共价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个Si 形成2
个共价键， 1mol Si 含Si-Si 键的数目约为
，B 说法错误；
C. HCl 易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl 氧化；
在高温下遇到氧气能发生反应生成水，
且其易燃易爆，其与
在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl 和
应充分去除水和氧气 ，C
说法正确；
D.
，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成
的反应为熵减过程，
D 说法正确；
综上所述，本题选B。
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7．（2024·贵州·高考真题）在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。
一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ．
ⅱ．
回答下列问题：
(1)反应ⅰ在1000K 时 (选填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知25℃时有关物质的燃烧热数据如表，则反应ⅱ的
(用含
的代数式表
示)。
物质
(3)受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低，原因是 。
(4)对催化剂在不同的pH 条件下进行处理，能够改变催化剂的活性。将催化剂在5 种不同pH 条件下处理后
分别用于催化CH4芳构化，相同反应时间内测定相关数据如下表，其中最佳pH 为 ，理由是 。
pH
CH4平均转化率/%
芳烃平均产率/%
产物中积碳平均含
量/%
2.4
9.60
5.35
40.75
4.0
9.80
4.60
45.85
7.0
9.25
4.05
46.80
10.0
10.45
6.45
33.10
12.0
9.95
4.10
49.45
(5)
下，在某密闭容器中按
充入气体，发生反应
，平衡时
与
的分压比为4:1，则
的平衡转化率为
，平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压
总压物质的量分数，列出计算式即可)。
(6)引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯，反应如下：
(两个反应可视为同级数的平行反应)
对于同级数的平行反应有
，其中v、k 分别为反应速率和反应速率常数，Ea为反应活
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化能，A1、A2为定值，R 为常数，T 为温度，同一温度下
是定值。已知
，若要提高苯的产
率，可采取的措施有 。
【答案】(1)能 (2)6a-b-9c
(3)反应ⅰ有积炭生成，随着反应的进行，生成的积炭逐渐增多，覆盖在催化剂表面，使催化剂催化性能逐
渐降低，化学反应速率减小
(4)10.0 pH=10.0 时，产物中积炭平均含量最低，CH4平均转化率最大，芳烃平均产率最高
(5)20%
或
(6)加入合适的催化剂(合理即可)
【详解】（1）反应ⅰ．
，在1000K 时，
ΔG=ΔH-TΔS=+74.6 kJ·mol-1-1000K×80.84×10-3kJ·mol-1·K-1=-6.24 kJ·mol-1＜0，故反应ⅰ在1000K 时能自发进行。
（2）ⅱ．
由题给数据可得出以下热化学方程式：
③CH4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH=akJ·mol-1
④C6H6(l)+7.5O2(g)＝6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=bkJ·mol-1
⑤H2(g)+0.5O2(g)＝H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1
依据盖斯定律，将反应③×6-④-⑤×9 得，反应ⅱ的
(6a-b-9c) kJ·mol-1。
（3）由于反应ⅰ生成固态炭，会覆盖在催化剂表面，从而减小气体与催化剂的接触面积，因此随着反应
进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低。
（4）比较表中数据可以看出，pH=10.0 时，CH4平均转化率为最大值10.45%，芳烃平均产率为最大值
6.45%，产物中积炭平均含量为最小值33.10%，所以最佳pH 为10.0。
（5）
下，在某密闭容器中按
充入气体，发生反应
，平衡时
与
的分压比为4:1，设起始时C6H6的物质的量为
1mol，CH4的物质的量为5mol，参加反应C6H6的物质的量为xmol，则可建立如下三段式：
依题意，
，解得x=0.2，平衡时，n(C6H6)=0.8mol，n(CH4)=4.8mol，n(C7H8)=0.2mol，
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n(H2)=0.2mol，则
的平衡转化率为
=20%，平衡常数Kp=
或
。
（6）已知
，加入合适的催化剂，选择性降低Ea,苯，加快生成苯的速率，提高苯的产率。所以
若要提高苯的产率，可采取的措施有：加入合适的催化剂(合理即可)。
8．（2025·江苏·高考真题）合成气(
和
)是重要的工业原料气。
(1)合成气制备甲醇：
。
的结构式为
，估算该反应的
需要
(填数字)种化学键的键能数据。
(2)合成气经“变换”“脱碳”获得纯
。
①合成气变换。向绝热反应器中通入
和过量的
：
。催化作用受接触面积和温度等因素影响，
的比热容较大。
过量能有效防止催化剂活性下降，其原因有 。
②脱碳在钢制吸收塔中进行，吸收液成分：质量分数30%的
吸收剂、
(
正价有
)缓
蚀剂等。
溶液浓度偏高会堵塞设备，导致堵塞的物质是 (填化学式)。
减缓设备腐蚀
的原理是 。
(3)研究
与不同配比的铁铈载氧体[
是活泼金属，正价有
]反应，气体分步制备原理示意如图甲所示。相同条件下，先后以一定流速通入固定体积的
，依次发生的主要反应：
步骤Ⅰ
步骤Ⅱ
①步骤Ⅰ中，产物气体积分数、
转化率、
与x 的关系如图乙所示。
时，
大于理论
值2 的可能原因有 ；
时，通入标准状况下
的
至反应结束，
的选择性
，则生成标准状况下
和
的总体积为
。
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②
时，新制载氧体、与
反应后的载氧体的X 射线衍射谱图如图丙所示(X 射线衍射用于判断某晶
态物质是否存在，不同晶态物质出现衍射峰的衍射角不同)。步骤Ⅱ中，能与
反应的物质有
(填化学式)。
③结合图示综合分析，步骤Ⅰ中
的作用、气体分步制备的价值： 。
【答案】(1)5
(2) 防止生成积碳；
的比热容较大，吸收反应放出的热量抑制温度升高
具
有强氧化性，使钢制吸收塔内壁形成致密的氧化膜
(3)
分解生成H2，CO 发生副反应而被消耗 432 C、Fe、FeO
作用：将Ce2O3氧化为
CeO2；分步制备的价值，有利于载氧体的循环，得到更纯净的H2
【详解】（1）反应的焓变=反应物的总键能-生成物的总键能，计算该反应的
需
、
、
、
、
，共5 种化学键的键能数据；
（2）①该反应为放热反应，在绝热容器中进行时，若无水的存在，则会生成积碳，导致催化剂的活性下
降，
可以防止积碳；
的比热容较大，可以吸收大量的热从而使体系温度变化较小，因此，
过量可有效防止催化剂活性下降；
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②脱碳过程中，
溶液会吸收
，发生反应
，当
溶液浓度偏
高时，会生成较多
，而
溶解度相对较小，容易在溶液中达到饱和后结晶析出，从而堵塞设
备。
中的Cr 元素化合价为
，处于最高价态，具有强氧化性，在钢制吸收塔的环境中，它会与铁
发生氧化还原反应，使钢制吸收塔内壁形成致密的氧化膜，这层氧化膜可以将钢铁与腐蚀性介质隔离开，
阻止氧气、水和其他腐蚀性物质与钢铁接触，从而减缓腐蚀；
（3）①
可以分解生成H2，使得H2的物质的量增大，
增大；当
时，载氧体中没有
，
只有
，由于
的氧化性较强，且其提供的O 原子较多，可以将CO 氧化为
，CO 发生副反应而
被消耗，使得CO 的物质的量减小，
增大；由题图乙可知，当
时，
转化率为60%，则
，已知CO 的选择性
，则
，根据图乙中数据可知，此时产物气中
，则
，故生成标准状况下CO 和
的总体积为432mL；
②新制载氧体与
反应后新生成的晶态物质，在步骤Ⅱ中会与
反应，使载氧体再生从而继续与
反应，因此，在新制载氧体中不存在，而在与
反应后的载氧体中含有的晶态物质，会在步骤Ⅱ中
与
反应。因此，对比二者X 射线衍射谱图可知，C、Fe、FeO 在步骤Ⅱ中均可与
反应；
③对比图中物质可知，
具有氧化性，
作用：将Ce2O3氧化为CeO2；采用分步制备的价值，分步
制备的价值，有利于载氧体的循环，得到更纯净的H2。
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