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专题10 化学反应原理综合题
1．（2024 届·河北承德·三模）甲醇是最为常见、应用场景最为广泛的基础化学品之一，甲醇与乙烯、丙烯
和氨是用于生产所有其他化学品的四种关键基础化学品之一、回答下列问题：
(1)已知：①
kJ mol
⋅
②
kJ mol
⋅
则反应
的
kJ mol
⋅
。
(2)常温常压下利用
催化剂实现二氧化碳加氢制甲醇的反应历程和能量变化如图所示(其中吸附
在催化剂表面上的粒子用*标注)。
该转化历程有 个基元反应，决速步的反应方程式为 。
(3)以起始投料比
时发生反应
，在不同条件下达到平衡。
设体系中
的平衡转化率为
，在恒温
℃时
随压强p 的变化以及在恒压
kPa 时
随温度T 的变化如图所示。
①图中对应的恒温
℃的曲线是 (填“a”或“b”)，理由是 。
②在
℃、
kPa 条件下，反应经过、10 min 达到平衡。0~10 min 内，
的平均反应速率为
1
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。(保留1 位小数)，M 点时该反应的压强平衡常数
(列出计算表达式)。
(4)
和
以物质的量为3 1∶发生主反应
，反应过程中发生的副
反应为
，其他条件相同时，在铜基催化剂(
)作用下，不同温度
对
的转化率和
的选择性的影响如图所示[
的选择性
]。
①由图1 可知，实验中反应均未达到化学平衡状态的依据是 。
②温度高于260℃时，
的平衡转化率变化的原因是 。
③由图2 可知，温度相同时
的选择性的实验值略高于平衡值，原因是 (从化学反应速率的角
度解释)。
2．（2024·四川遂宁·三模）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)+O2(g)
(g)
+H2O(g) ΔH
(1)已知：
①
(g)+ 8O2(g)=7CO2(g)+3H2O(g) ΔH=-3452.6kJ/mol
②
(g)+9O2(g)= 7CO2(g)+4H2O(g) ΔH=-3784.9kJ/mol
则反应
(g)+ O2(g)
(g) +H2O(g) ΔH= kJ·mol-1
(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：
2
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温度控制在380℃，前80min 内生成苯甲醛的平均反应速率为 。
(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空缝指鼓入空气的速度，单位为h-1；
②苯甲醛只有吸附在催化剂表面才能被进一步氧化为苯甲酸。
据以上信息，分析空缝由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MnSO4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：
3
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(5)生成苯甲醛的离子方程式为 ；右池生成0.1mol H2时，左池可产生 mol
。
3．（2024 届·青海西宁·三模）为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用氢气和CO
反应生成甲烷，涉及的反应如下：
i．
ii．
iii．
回答下列问题：
(1)在25℃和101kPa 下，
转变为
时放出44.0kJ 热量，
的燃烧热为
，CO 的燃烧热为
，
的燃烧热为
，则
。
(2)一定温度下，在恒容的密闭容器中进行上述反应，平衡时CO 的转化率及
的选择性随
变化的
情况如图所示[已知
的选择性
]。
①图中表示
选择性变化的曲线是 （填“甲”或“乙”），保持
不变，曲线甲由B 点达
到A 点需要的条件为 。
4
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②相同温度下，向恒容容器内加入
和1molCO，初始压强为10MPa，平衡时
的物质的量为
mol，反应ii 的
（保留小数点后一位）。
(3)
催化加氢制甲醇也是碳循环的重要途径。
在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如图
所示。催化循环中产生的中间体微粒共 种，
催化加氢制甲醇总反应的化学方程式为 。
4．（2024 届·陕西渭南·三模）CO2的转化和利用是实现碳中和的有效途径，其中CO2转化为CH3OH 被认
为是最可能利用的路径，该路径涉及反应如下：
反应I：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
H
△
1=-49.01kJ•mol-1
反应II：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
H
△
2＞0
请回答下列问题：
(1)若利用反应I 计算反应II 的反应热△H2，还需要知道一个化学反应的△H，写出该反应的化学方程式
。
(2)在催化剂条件下，反应I 的反应机理和相对能量变化如图1(吸附在催化剂表面上的粒子用*标注，TS 为
过渡态)。
写出该反应机理中决速步的热化学方程式： 。
(3)在恒温恒压(260℃，1.8MPa)下，CO2和H2按体积比1：3 分别在普通反应器(A)和分子筛膜催化反应器
(B)中反应，测得相关数据如表。
反应器
CO2平衡转化率
甲醇的选择性
达到平衡时间/s
普通反应器(A)
25.0%
80.0%
10.0
分子筛膜催化反应器(B)
＞25.0%
100.0%
8.0
已知：
i.分子筛膜催化反应器(B)具有催化反应、分离出部分水蒸气的双重功能；
5
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ii.CH3OH 的选择性=
×100%
①在普通反应器(A)中，下列能作为反应I 和反应II 均达到平衡状态的判断判据是 (填字母)。
A．气体压强不再变化
B．气体的密度不再改变
C．v 正(CO2)=3v 逆(H2)
D．各物质浓度比不再改变
②平衡状态下，反应器(A)中，甲醇的选择性随温度升高而降低，可能的原因是 ；在反应器(B)中，
CO2的平衡转化率明显高于反应器(A)，可能的原因是 。
③若反应器(A)中初始时n(CO2)=1mol，反应I 从开始到平衡态的平均反应速率v(CH3OH)= mol•s-1；
反应II 的化学平衡常数Kp(II)= (列出化简后的计算式即可)。
(4)近年来，有研究人员用CO2通过电催化生成CH3OH，实现CO2的回收利用，其工作原理如图2 所示，请
写出Cu 电极上的电极反应： 。
5．（2024 届·安徽合肥·三模）
催化加氢有利于实现碳的循环利用，在催化剂的作用下可发生如下反应：
①
；
②
；
③
。
回答下列问题：
(1)已知相关化学键键能如表所示：
化学键
键能
a
b
c
d
e
根据表中键能数据计算出
(用字母表示)。
(2)已知反应③的速率方程为
、
，其中
、
分别为正、逆
反应的速率常数。
6
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①如图所示(
表示速率常数的对数，
表示温度的倒数)
、、、
四条斜线中有两条分别表示
、
随
的变化关系曲线，其中能表示
随
变化关系的是斜线 (填图中字母)。
②下列措施能使速率常数
减小的是 (填选项字母)。
A．减小压强 B．减小温度 C．减小
的浓度 D．更换成负催化剂
(3)在
恒温恒容有某催化剂的密闭容器中充入
和
，发生上述三个反应。该温度下反应均
达平衡时，测得
为
、
为
、
为
，则
的选择性为
(
选择性=
)；反应②的平衡常数为 (列出计算式即可)。
(4)若测得上述三个反应在不同温度下
的平衡转化率和甲醇的选择性如图所示：
通过图示分析，更适合生产甲醇的温度为 (填选项字母)。
A．400℃ B．600℃ C．800℃ D．1000℃
高于800℃时，
转化率增大的主要原因是 。
6．（2024 届·湖南邵阳·三模）丙烯是一种重要的化工原料，但丙烯的产是仅通过石油的催化裂解反应无法
满足工业生产需求。工业上，有如下方法制备丙烯：
Ⅰ．丙烷脱氢法制丙烯：
①丙烷无氧脱氢法：
②丙烷氧化脱氢法：
(1)反应②的正反应活化能
逆反应活化能
（填“＞”或“＜”）。
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(2)不同压强下，向密闭容器中充入
气体发生反应①，丙烷平衡转化率随温度变化关系如图：在
、
条件下，若向密闭容器中充入
和
的混合气体，则平衡时丙烷转化率
（填“＞”或
“＝”或“＜”）。
(3)如图为采用羰基催化剂催化氧化丙烷：
的
机理，下列说法正确的是______（填字母）。
A．该机理中，有
键、
键的断裂与形成
B．若有
参与反应，最终
存在于羰基催化剂和
中
C．若
和
充分反应，则可制得
D．为了提高反应的速率和反应物转化率，温度越高越好
(4)丙烯是一种燃料，以熔融碳酸盐（用
表示）为电解质，丙烯——空气燃料电池的负极的电极反应
式 。
Ⅱ．丁烯和乙烯的催化反应制丙烯：
主反应：
副反应：
(5)乙烯的电子式为 。
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(6)某温度下，保持体系总压强为
，按
投料，达平衡状态时，
、
的转化率分
别为
、
，则平衡时
；主反应的压强平衡常数
（保留一位小数）。
7．（2024 届·江苏苏州·三模）氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。可通过下列反应大规模制取氢气。
Ⅰ.水煤气变换反应(WGSR)
反应a：
(1)一定压强下，由最稳定单质生成1mol 化合物的焓变为该物质的摩尔生成焓。已知
、
的摩
尔生成焓分别为
、
。则
的摩尔生成焓的热化学方程式为 。
(2)实验发现，其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的CaO 可以增大H₂ 的体积分数。
对比实验的结果如下图所示。投入CaO 时，
的体积分数增大的原因为 。投入纳米CaO 装置的氢
气产率更高，其原因为 。
(3)酸性溶液中电解副产物
可用于生产
，实现
的资源化，其电极反应式为 。生成
的电极应连接电源的 极(选填“正”或“负”)。
Ⅱ.甲烷干重整(DRM)
DRM 的主要反应为：
反应b：
反应c：
该过程中会逐渐生成积碳覆盖在催化剂
表面，使催化剂中毒。
(4)甲烷和二氧化碳的起始物质的量均为1mol，实验测得在0.1MPa 下，平衡时各组分的量随温度变化如下
图所示。已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数
。
625°C 时反应c 的压强平衡常数
为 。
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(5)对催化剂载体
改性，使其形成氧空位，可减少积碳。
晶胞如下图所示。取干燥
在Ar 气
条件下加热，热重分析显示样品一直处于质量损失状态；X 射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞
边长变长，但铈离子空间排列没有发生变化。加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为2.32%时，每个晶
胞拥有的
的个数为 。
8．（2024 届·湖北黄冈·三模）某研究小组试探究1,6-己二硫醇（
，用HDT 表示）
与铜的反应历程。
已知有下列反应：
(1)已知一些化学键的键能数据如下，则反应Ⅳ的焓变
。仅考虑反应Ⅳ，写出两种提高己烷
平衡转化率的措施 。
化学键
C-H
C-C
H-H
键能/
413
347
436
(2)温度一定时，在隔绝空气的条件下使HDT（g）以恒定的流速通过如甲图所示的反应器，仅发生反应Ⅰ、
Ⅱ、Ⅲ，在反应器出口处实时检测各物质的相对含量如图乙所示。
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400
①
～500s 内反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的速率均 （填“增大”，“减小”或“不变”）；580～600s 内各
物质相对含量不变 （填“能”或“不能”）表示反应Ⅲ达平衡；
②推测
在该实验条件下与Cu 反应生成烃类产物的名称为 。（写两种）
(3)向恒温刚性容器M 中充入己烷（g）和HDT（g），初始总压为2.5Pa，己烷的体积分数为80%。容器M
中只发生反应Ⅳ，达平衡时，己烷的转化率为50%，则反应Ⅳ的
Pa。使容器M 中的混合气
通过图甲所示的反应器，该反应器中仅发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。将反应后的混合气全部充入容器M 内，反应
Ⅳ重新达到平衡时，p（己烷）/p（环己烷）＝1.1，则HDT 的完全脱硫率为 。
（
）
9．（2024 届·重庆·三模）CO 可将部分氮的氧化物还原为
。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
(1)写出CO 将
还原为NO 的热化学方程式： 。
(2)在一绝热恒容的容器中充入CO 和
发生上述反应Ⅰ，下列一定能说明反应达到平衡状态的是
___________(填序号)。
A．容器内的总压强不再变化
B．容器内CO 和
物质的量之比不变
C．容器内气体密度不变
D．容器内气体温度不变
(3)保持其他初始条件相同，分别使用催化剂a 和b 进行反应Ⅱ，在相同时间内测得NO 转化率与温度的关
系如图所示。
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①图中M 点 (填“达到了”或“未达到”)平衡状态。
②使用催化剂b，温度高于400℃，NO 转化率降低的原因是 。
(4)在恒容密闭容器中，1800℃无催化条件下NO 和CO 按1：1 投料进行上述反应Ⅱ，实际测得反应体系中
NO，CO，
和
分压随时间变化如图所示。但研究人员发现各气体的分压变化不符合反应Ⅱ的化学反
应计量比，研究后确认，该反应条件下还存在另一反应
。
①图中气体B 代表 。
②该温度下，反应
的
。
(5)铁基钙钛矿型载氧体
能够减少生物质氮气化过程中氮氧化物的释放，其晶体结构
如图甲所示。
①该材料中的A 位离子为 。
②该材料中的B 位离子通常被认为是催化反应的活性位点，历程如图乙所示。则方框中的物质应为
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。
10．（2024 届·河南·三模）
的捕集和利用是实现“碳中和”的有效途径。
(1)CaO 可在较高温度下捕集
。工业制备CaO 的工艺有两种：
ⅰ.
热分解制备
ⅱ.
热分解制备
其中
在隔绝空气加热升温过程中固体残留率的变化如图1 所示(
)。
①固体残留率由87.7%降到68.5%时，残留固体由 (填化学式，下同)转化为 。
②已知分解反应放出的气体越多，制得的固体越疏松多孔，则工艺 (填“ⅰ”或“ⅱ”)得到的CaO
具有更好的
捕集性能。
(2)在恒容密闭反应器中充入物质的量之比为1：1 的
和
的混合气体，可发生以下反应：
ⅰ.
ⅱ.
在相同时间内，
的转化率、HCOOH 的选择性与温度的关系如图2 所示。
已知：
，CO 的选择性与HCOOH 的选择性的计算方式相似。
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①反应ⅰ在相对 (填“较低”或“较高”)温度下易自发进行；温度低于673K 时，CO 的选择性随温
度升高而 (填字母)。
a.减小 b.增大 c.不变 d.无法判断
②温度高于673K 时，随温度升高，HCOOH 的选择性减小的原因可能是 (已知反应均未达到平衡状
态)。
③平衡时再充入0.1mol
和0.1mol
，再次平衡时
的转化率 (填“减小”“增大”或“不
变”)。
(3)一定温度时，将一定量的
和
(物质的量之比为1：1)充入某恒容密闭容器中发生(2)中反应ⅰ和ⅱ，
达到平衡时
的转化率为y，CO 的选择性为x，体系中氢气的分压为
，则反应ⅰ的压强平衡常数
(用含x、y、
的代数式表示)。
(4)研究发现，用氮化铁作催化材料，对
选择性加氢制烃类具有重要意义。某氮化铁的晶胞结构如图3
所示，沿z 轴方向的投影如图4 所示，A 原子的分数坐标为(0，0，0)，B 原子的分数坐标为
，则C
原子的分数坐标为 (用含b、c 的代数式表示)；设阿伏加德罗常数的值为
，该晶体的密度为
g·
(用含a、b、
的代数式表示)。
11．（2024 届·云南昆明·三模）双环芳烃加氢生成四氢萘类物质，是缓解柴油产能过剩问题的一种经济有
效的方法。其中用1-甲基萘(A)制备四氢萘类物质B 和C，反应过程中伴有生成十氢萘(D)的副反应，涉及
的反应如图所示(该反应条件下，各物质均为气态)：
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回答下列问题：
(1)以上四个反应的平衡常数随温度变化的关系如图所示：
已知C 比B 稳定，反应、
、
的焓变分别为
、
、
，则
0(填“>”或“<”)，
的数值范围是 (填标号)。
A．<-1 B．-1~0 C．0~1 D．>1
(2)650K，以
充料，反应达平衡时物质A、B、C、D 的物质的量分数
［例如：
］随体系压强的变化关系如图所示：
①
和
随压强p 变化的曲线分别是 、 ，判断的理由是 。
②其他条件不变，若增大
的比例，则
的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
③当压强
时，
的平衡转化率
，反应
压强平衡常数
(列出计算式即可)。
12．（2024 届·福建龙岩·三模）丙烯腈(
)是合成橡胶及合成树脂等工业中的重要原料，以
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为原料合成丙烯腈的反应过程如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
科学家通过
计算得出反应Ⅱ的历程包含p 、q 两步，其中p 步反应的化学方程式为：
已知：部分化学键键能如下表所示：
化学键
键能(kJ·mol-1)
413
463
389
348
305
615
351
745
891
(1)q 步反应的热化学方程式为 。
(2)在盛有催化剂
、压强为
的恒压密闭容器中按体积比
充入
和NH3
发生反应，通过实验测得平衡体系中含碳物质(乙醇除外)的物质的量分数随温度的变化如下图所示。
①
0(填“>”“<”)。
②含碳物质检测过程中，未检测出
，反应活化能相对大小应为p q(填“>”或
“<”)。
M
③
点时，体系中
的体积分数 (保留三位有效数字)。
N
④
点时，反应Ⅱ的压强平衡常数
(保留三位有效数字)；
范围内，物质
的量分数表示的平衡常数
的相对大小：反应Ⅰ 反应Ⅱ(填“>”“<”或“=”)。
⑤上述条件下丙烯腈的平衡产率不高，实际生产中会向反应器中再充入一定量
(不参与反应)，请解释该
操作的目的并说明理由 。
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13．（2024 届·辽宁朝阳·三模）氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到
重要作用。
Ⅰ．甲醇-水催化重整可获得氢气。
(1)表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓
数据(标准摩尔生成焓是指在298.15K、100kPa
下由稳定态单质生成1mol 化合物时的焓变)。
物质
0
-393.5
-241.8
-200.7
则
，该反应在 (填“高温”“低温”
或“任意温度”)下能自发进行。
Ⅱ．乙醇-水催化重整亦可获得，主要反应如下：
反应①：
反应②：
(2)向恒容密闭容器中充入1mol
和3mol
发生上述反应①和②，初始时体系压强为
100kPa．平衡时
的分布分数
、
的产率随温度的变化曲线如图所示。
①为提高氢气的平衡产率，可采取的措施为 (写出2 条)。
200℃
②
以后，解释曲线a 随温度变化趋势的原因： 。
③温度为500℃时，反应经10min 达到平衡，此时乙醇的转化率为60%，则0~10min 内
，该温度下，反应②的
(保留小数点后两位)。
(3)乙醇燃料电池(电极材料a 和b 均为惰性电极)广泛应用于微型电源、能源汽车、家用电源、国防等领域，
工作原理如图所示，写出负极的电极反应式： ，当转移1.2mol 电子时，正极消耗的氧气的体积为
L(标准状况下)。
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14．（2024 届·黑龙江齐齐哈尔·三模）铁的化合物在工业生产中具有重要的应用。以硅酸铁
作为载氧体实现甲烷部分氧化，发生的主要反应有：
i．
；
ii．
；
iii．
iv.
回答下列问题：
(1)在元素周期表中，Fe 元素位于 区(填“s”“p”“d”或“ds”)。
(2)反应i (填“能”或“不能”)在高温条件下自发进行。反应ii 的正反应活化能
(填“大于”“小于”或“等于”)逆反应活化能。
(3)反应
的
。
(4)在恒温恒容条件下，仅发生反应i，下列说法不能表明反应i 已达到化学平衡的是___________(填标号)。
A．相同时间内，气态反应物有
键断裂的同时气态产物有
键生成
B．容器中气体的密度不再变化
C．固体中所含氧元素的质量分数不再变化
D．容器中气体的平均相对分子质量不再变化
(5)载氧体
为
转化为氧化物提供氧原子，
与
物质的量之比
是影响
转化为合成气
的重要因素。在
下，向密闭容器投入
发生上述
反应，不同
对部分物种的平衡量的影响如图所示。
的选择性(S)公式如下：
，
。
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①若要生成更多的合成气，最适宜的
值为 (填标号)。
A．1.5 B．0.45 C．0.38 D．0.3
②当
平衡转化率为98%时，测得体系中
，则
%(保留1 位小数)。
(6)在恒压密闭容器中，加入甲烷和水蒸气各
，一定条件下发生反应：
。测得平衡时
的体积分数与温度、压强的关系如图所示。
①压强
(填“大于”“小于”或“等于”)。
②温度为
、压强为，
时，N 点表示的正、逆反应速率
(填“大于”“小
于”或“等于”)。
③
时该反应的压强平衡常数
(用含
的代数式表示)。
15．（2024 届·四川内江·三模）我国在政府工作报告中提出力争于2030 年前做到碳达峰，2060 年前实现
碳中和。因此，研发二氧化碳转化利用技术，成为当下研究热点。
．
与
重整是
再利用的研究热点之一。该重整反应体系主要涉及以下反应：
①
②
③
(1)已知反应①低温无法自发进行，只能在高温下自发进行，则
0(填“>”或“<”)。
19
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(2)某温度下，在体积
的密闭容器中加入
及催化剂仅发生反应①，经过
达到平衡
状态时
的转化率为
。则用
表示的平均化学反应速率为 ，平衡常数的值为
；达到平衡后，其他条件不变时向容器中充入
与
各
，则化学平衡 移动(选填“正
向”、“逆向”或“不”)。
(3)
下，将
的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中
和
的平衡转化率如图所示。
时
的平衡转化率远大于
时
的平衡转化率。原因是
。
．
在催化剂作用下，通过电催化还原为
是一种具有
前景的利用
的方式。在催化剂表面，
还原生成
通过两种平行的反应途径进行，各自
途径的关键中间体分别为
。催化剂催化
转化为
和
的反应历程如图1(*表
示吸附在催化剂表面)。
(4)产物的选择性是由催化剂对两种关键中间体的结合强度决定的。在
催化剂表面更利于生成
。
(5)在m 和n 两种催化剂作用下，反应①的阿伦尼乌斯经验公式实验数据如图2 所示，已知阿伦尼乌斯经验
公式
(
为活化能，k 为速率常数，R 和C 为常数)，m 和n 两种催化剂中对该反应催化效果
较高的是 (填“m”或“n”)。
20
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16．（2024 届·四川凉山·三模）2023 年杭州亚运会主火炬创新使用了“零碳”甲醇作为燃料，所谓“零
碳”，是指每合成1 吨该甲醇可以消耗约1.375 吨的二氧化碳，实现了二氧化碳的资源化利用、废碳再生。
回答下列问题：
(1)
合成甲醇的工艺分两类：
①直接法原理为：
利于该反应自发进行的条件为 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。
②间接法合成原理如下：
Ⅰ.
Ⅱ.
则
。该法的决速步骤为反应Ⅰ，则下列示意图中能体现上述反应反应进程与能量变化的
是 。
A．
B．
C．
D．
③在某催化剂存在条件下，反应Ⅱ的反应历程(图中的数据表示的仅为微粒的数目以及各个阶段微粒的相对
总能量，＊表示吸附在催化剂上)如图所示：
21
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则中间态V 中吸附在催化剂表面的物质可表示为 。
(2)一定温度下，利用直接法合成甲醇，将二氧化碳和氢气按物质的量之比
混合并在恒定压强为44MPa
条件下进行反应，达平衡时
的转化率为90％，则平衡时
的分压为 ，该反应的分压平衡
常数
。
(3)直接甲醇燃料电池是指直接使用甲醇为电极活性物质的燃料电池，写出该电池在酸性条件下的负极反应
方程式 。
(4)目前有多种用于工业捕集
的方法，其中一种为以
溶液吸收，若某工厂的
吸收液吸收
一定量
后测得溶液中
，则该溶液的
(已知该温度下碳酸的
，
)。
17．（2024 届·广东东莞·三模）氰化物是指含有氰基或氰根离子的一类化合物，广泛应用于工业与农业中。
(1)工业上以甲烷和氨气为原料在高温和催化剂的作用下发生反应Ⅲ制备HCN。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
则反应Ⅲ：
(2)在一定温度条件下，向1L 恒容密闭容器中加入2mol
和2mol
发生反应Ⅲ，10min 时反应达到平
衡， 此时
体积分数为30%。
0~10min
①
内用
表示的平均反应速率为
。若保持温度不变，再向容器中加入
和
各1mol，则此时
（填“>”“=”或“<”）。
②由实验得到
的关系可用如图甲表示。当x 点升高到某一温度后，反应重新达到平衡，
则x 点将移动到图甲中的 点（填字母标号）。
(3)
可做
氧化废水中
的催化剂，氧化过程中总氰化物（
、HCN 等）去除率随溶液初始pH
变化如图乙所示。当溶液初始pH>10 时，在一段时间内总氰化物去除率下降的原因可能是 。
22
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(4)常温下（
－
溶液体系中存在平衡关系：
；
；
；
，平
衡常数依次为
、
、
、
。含Cd 物种的组分分布分数δ、平均配位数
与
的关系如图所
示。
已知：
（过程中HCN 浓度几乎不变），
；
，
，
，
；平均配位数
，其中M 代表中
心离子，L 代表配体。
①曲线Ⅱ代表的含Cd 微粒为 。
②
的平衡常数为 。
③下列有关说法中，正确的是 。
A．降低pH，有利于生成
B．pH=7 时，
C．平衡后加水稀释，
与
的浓度之比增大
a
④点时，
。（写出计算过程，结果保留2 位有效数字）。
23
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18．（2024 届·山东济宁·三模）CO2耦合乙苯(
)脱氢制备苯乙烯(
)是综合利用CO2的
热点研究领域，制备苯乙烯涉及的主要反应如下：
反应I．
(g)⇌
(g)+H2(g) △H1
反应Ⅱ．
△H2＞0
反应Ⅲ．
(g)+CO2(g)⇌
(g)+CO(g)+H2O(g)△H3＞0
(1)相关的化学键键能数据如下：
化学键
H-H
C-H
C-C
C=C
436
413
348
615
利用上表数据计算△H1为 ，为提高
的平衡转化率，可采取的措施为 。
(2)向密闭容器中按一定比例投入原料气，达到平衡时
随温度变化关系如图所示。三种原料气配
比分别为：I．只有乙苯、Ⅱ．n(乙苯):n(CO2)=1:5、Ⅲ．n(乙苯):n(Ar)=1:5
①恒容条件下，若B 表示原料气只有乙苯的曲线，则原料气配比n(乙苯):n(Ar)=1:5 的曲线为 (填
A、B 或C)。
②恒压条件下，若B 表示原料气只有乙苯的曲线，则原料气配比n(乙苯):n(CO2)=1:5 的曲线为 (填
A、B 或C)，从平衡移动的角度解释CO2的作用： 。
(3)向恒容密闭容器中，投入乙苯和CO2各1mol，此时气体压强为P0，催化脱氢制备苯乙烯，除上述反应外，
还发生副反应：
(g)+H2(g)
(g)+CH4(g) △H4＜0，测得反应体系中甲苯的选择性s(
)、乙苯的平衡转化率、CO2的平衡转化率随温度的变化关系如图所示。
表示乙苯的平衡转化率的曲线是 ；T1温度下反应Ⅱ的压强平衡常数Kp= (保留两位小数)。
24
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19．（2024 届·江西·三模）乙醇被广泛应用于能源、化工、食品等领域，工业上可用以下两种方法制备乙
醇。
I．
。一定条件下，在一密闭容器中充入
和
发生
该反应，如图表示不同压强下
的平衡转化率与温度的关系。回答下列问题。
(1)活化能
(正)
(逆)（填“>”或“<”）。
(2)若在恒容绝热的容器中发生该反应，下列情况下反应一定达到平衡状态的是__________（填序号）。
A．容器内
和
体积比不再改变
B．容器内气体密度不再改变
C．容器内温度不再发生改变
D．断开
键与断开
键的数目之比为
Ⅱ．乙酸甲酯（
）催化加氢制取乙醇。包括以下主要反应：
①
②
(3)已知
的燃烧热分别为
，
，
，
，
。
(4)其他条件相同，将乙酸甲酯与氢气按一定流速通过固体催化剂表面，乙酸甲酯的转化率随氢酯比（
）的关系如图所示。已知固体催化剂作用下的反应速率与催化剂表面各反应物的吸附率
有关。氢酯比为8 附近，乙酸甲酯的转化率存在最大值的原因是 。
25
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(5)
时在
密闭容器内通入
和
，初始压强为
，发生反应①和②，达到
平衡时体系压强变成
且
的分压为
分压的5 倍，反应①的平衡常数
。
(6)研究发现，在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸，可使电池持续大电流放电，工作原理如图。
①负极的电极反应式为 。
②当向正极通入
且全部被消耗时，理论上正负极溶液质量变化的绝对值之差为 g（保留两位
小数）。
20．（2024 届·湖南岳阳·三模）2024 年上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳素未来”为主题，重
点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存(CCUS)等问题。回答下列问题：
Ⅰ.
是典型的温室气体，Sabatier 反应可实现
转化为甲烷，实现
的资源化利用。合成
过程中
涉及如下反应：
甲烷化反应(主反应)：①
逆变换反应(副反应)：②
(1)反应③
，该反应在 (填“高温”
“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是 (填字母)。
A．断裂4mol
的同时断裂1mol
B．恒温恒容条件下，体系压强不再变化
26
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C．恒温恒容条件下，气体的密度不再变化
D．
E．绝热恒容条件下，
不再变化
(3)科研小组按
进行投料，下面探究影响
选择性的一些因素。
①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa)，平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所
示。图中表示
的物质的量分数随温度变化的曲线是 (填“曲线1”“曲线2”或“曲线
3”)。曲线1 和曲线3 交叉点处
的平衡分压为 MPa(该空忽略副反应逆变换反应)。
②积碳会使催化剂的活性降低，从而影响甲烷的选择性，各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示：
温
度℃
800
21.60
0.136
0.133
850
33.94
0.058
0.067
900
51.38
0.027
0.036
反应a：
反应b：
反应c：
由表中数据可知，积碳反应主要由反应 引起(填“a”“b”或“c”)。
Ⅱ.完成下列问题
(4)一定条件下，向4L 恒容密闭容器中充入2mol
和6mol
，发生反应
。已知容器内起始压强为240kPa，反应达平衡时容器内压强为
150kPa，该温度下反应的标准平衡常数
。(该反应标准平衡常数的表达式为
27
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，其中p 为分压，分压=总压×物质的量分数，
)
21．（2024 届·福建福州·三模）研究氮氧化物 (NOₓ)的还原处理方法是环保领域的主要方向之一。回答下
列问题：
．用H2还原NO 的反应为
(1)该反应的正反应速率方程可表示为
，某温度下，测得正反应速率v 正与c(NO)或
c(H )的变化关系如图1 所示。
则
，
。
(2)研究表明上述反应历程分两步基元反应：
i．
；
ii．
。
根据 (1)所给信息判断，H 还原 NO 总反应的速率由反应 (填“ i”或“ii” ) 决定。
(3)将一定量的H 和NO 置于以下条件下发生反应(起始容器的体积、温度、压强均相同)，到达平衡时，H
的平衡转化率最大的是 。
a． 恒温恒容 b．恒温恒压 c． 恒容绝热
．脱除汽车尾气中 NO 和CO 包括以下两个反应：
反应i．
；
反应ii．
。
反应过程中各物质相对能量如图 2 (TS 表示过渡态)：
28
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(4)CO 和NO 反应生成N 的热化学方程式为 。
将恒定组成的NO 和CO 混合气体通入不同温度的反应器，相同时间内检测物质浓度，结果如图3。
(5)NO 和CO 的脱除应选择 (填“高温”或者“低温”)。
(6)实验过程中，高于340℃后N O 浓度逐渐减小，试分析发生该变化的原因是 。
(7)450℃时， 该时间段内NO 的脱除率= (保留2 位有效数字， NO 的脱除率
22．（2024 届·河南·三模）
(丙烯)是重要基本有机原料。
(丙烷)催化脱氢制C3H6过程如下：
Ⅰ.主反应：
；
Ⅱ.副反应：
回答下列问题：
(1)已知断裂1 mol 下列化学键所需能量如下表：
化学键
能量/
436.0
413.4
344.7
上述主反应的
。
(2)一定条件下，
催化脱氢制
发生上述Ⅰ、Ⅱ反应，
和
的平衡体积分数与温度、压强
的关系如图所示(图中压强分别为
和
)。
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①
时，图中表示
和
体积分数变化的曲线分别为 、 。
②提高
催化脱氢制
的反应平衡转化率的方法是 (任写一种)。
(3)在压力(117.5 kPa)恒定，以
作为稀释气，不同水烃比［
、10、15］时，
催化脱
氢制备
反应(上述反应Ⅰ、Ⅱ)平衡转化率随温度的变化曲线如图所示。
①相同温度下，水烃比远大于15 1∶时，丙烷的消耗速率明显下降，可能的原因是：
ⅰ.丙烷的浓度过低；
ⅱ. 。
M
②
点对应条件下，若
的选择性为60%，则反应Ⅰ的分压平衡常数
为 kPa［
的选
择性
］。
(4)利用
的弱氧化性，科研人员开发了
氧化脱氢制
的新工艺。该工艺可采用铬的氧化物为催
化剂，其反应机理如图3 所示。
30
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①反应(ⅱ)的化学方程式为 。
②该工艺可以有效消除催化剂表面的积炭，维持催化剂活性，原因是 。
(5)研究表明，
氧化脱氢制
的催化剂中含有多种元素，如Cr、Zr、Mg、Fe、Ni 等。由Mg、Fe、
Ni 组成的
的立方晶胞结构如图4 所示。已知晶胞的边长为n pm，设
为阿伏加德罗常数的值。
①
。
②该晶体密度是
(用含n、
的代数式表示)。
23．（2024 届·宁夏银川·三模）温室气体
和
对环境危害大，在工业生产中尽量将它们转化为可用
的原材料。
Ⅰ. 工业上利用
和
催化重整制取
和CO，主要反应为
反应①： CH4(g)+ CO2(g)
2CO(g) + 2H2(g)
过程中还发生三个副反应：
反应②：H2(g)+ CO2(g)
CO(g) + H2O (g)
反应③：2 CO(g)
CO2 (g) + C (s)
反应④：CH4(g)
2 H2 (g) + C (s)
将
与
(体积比为1 1)
∶
的混合气体以一定流速通过催化剂，产物中
与CO 的物质的量之比、
的
转化率与温度的关系如图所示：
(1)
。
(2)500℃时，
比较小，此时发生的副反应以 (选填②、③、④中一种)为主。升高温度，产物
31
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中
与CO 的物质的量之比增大的原因是 。
Ⅱ. 温室气体CH4可以和H2S 在一定条件下发生反应：CH4(g)＋2H2S(g)
CS2(g)＋4H2(g)。在一密闭容器中，
起始时向该容器中充入H2S 和CH4且n(H2S) n(CH
∶
4)=2 1.0.1 MPa
∶
时，温度变化对平衡时产物的物质的量分
数的影响如图所示：
(3)M 点，H2S 的平衡转化率为 。
(4)N 点对应温度下，该反应的KP = (MPa)2 (保留两位有效数字)
Ⅲ.用光电化学法将
还原为有机物实现碳资源的再生利用，其装置如左图所示，其他条件一定时，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所示：
，
其中，
，n 表示电解生成还原产物X 所转移电子的物质的量，F 表示法拉第常数。
(5)当电解电压为u1 V 时，阴极生成HCHO 的电极反应式为 。
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(6)当电解电压为u2 V 时，电解生成的HCOOH 和HCHO 的物质的量之比为3：2，则生成HCHO 的法拉第
效率m 为 。
24．（2024 届·海南·三模）CH3OH 是一种绿色能源，也是一种化工原料。回答下列问题：
Ⅰ．合成甲醇。
工业上常用CO 和H2制备CH3OH，反应原理是
。
(1)已知：①
kJ mol
⋅
②
kJ mol
⋅
③
kJ mol
⋅
上述反应的
kJ mol
⋅
(用含a、b、c 的代数式表示)。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入1 mol
和1 mol
合成
。下列情况表明该反应一定达
到平衡状态的是___________(填字母)。
A．气体压强不随时间变化
B．
C．气体密度不随时间变化
D．气体平均摩尔质量不随时间变化
(3)向体积相同的甲、乙恒容密闭容器中均充入1 mol
和3 mol
同时发生反应合成
，
相对甲，乙仅改变温度，测得甲醇的物质的量与时间的关系如图所示。
①温度：甲 (填“高于”或“低于”)乙，判断依据是 。
②
(填“>”“<”或“=”)0，判断依据是 。
③若容器体积为1 L，甲容器中0~4 min 内用H2表示的平均反应速率为 mol L
⋅
min
⋅
。
Ⅱ．可用于合成有机物。
近日，中国科学院大连化学物理研究所丁云杰团队利用Rh 单核配合物催化剂以和CO 为原料合成了
CH3COOH，相关反应为
、
。
(4)以CH3OH 和CO 为原料，从原子利用率分析，合成 (填“CH3COOH”或“CH3COOCH3”)是
最理想的绿色化学工艺。
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(5)一定温度下，总压强保持1.5a kPa，向反应器中充入1 mol
和1 mol
，在一定条件下
合成
和
。达到平衡时，
的转化率为60%，
的选择
性为80%，(
的选择性
)。该温度下合成
反应的平
衡常数
(用含a 的代数式表示，
为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的
量分数)。
25．（2024 届·重庆·三模）氨的用途十分广泛，是制造硝酸和氮肥的重要原料。
(1)工业合成氨中，合成塔中每产生
，放出
热量。
则
键断裂吸收的能量约等于
。
(2)合成氨工业中，原料气
及少量
的混合气)在进入合成塔前要经过铜氨溶液处理以除去
，反应为：
。从平衡移动的角度看，则铜氨溶
液吸收
的适宜生产条件是___________(填序号)。
A．低温低压
B．低温高压
C．高温低压
D．高温高压
(3)合成氨热力学研究表明，反应在不同压强
和氮氢比
下，平衡体系中氨的体积分数
随温度
的变化曲线如图1 所示。
①
(填“>“<”或=”)；b 点对应的转化率：
(填“>”“<”或“=”)。
c
②点对应的
小于a 点对应的
，原因为 。
a
③点对应的压强平衡常数
(列出计算式即可)
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(4)以纳米
作催化剂，在常压下电化学合成氨，
和
为原料制备
。其工作原理如图2 所示：
①阴极的电极反应式为 。
②电解过程中，由于发生副反应，使得阴极制得的中混有单质，则理论上阳极和阴极生成气体的物质的量
之比的范围是 。
35
