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专题14 化学反应原理综合题
考点
命题趋势
考点1 化学反
应原理综合题
化学反应原理综合题，通常以速率、平衡知识为中心，还常涉及化学反应与能量变
化电解质溶液等内容。主要的命题方向有根据已知热化学方程式书写待求热化学方
程式或直接计算其反应热，电极反应式的书写，化学反应速率的定量计算，外界条
件对化学反应速率与平衡的影响，新情境下平衡状态的判定，平衡常数的表达式及
平衡常数与转化率的计算，速率平衡图像与数据表格分析，电离平衡、水解平衡、
溶解平衡的理解， Ka(Kb)及Ksp的理解与计算等。主要考查考生的信息处理能力、
学科内综合分析能力、解决生产实际中的具体问题能力。
原理综合题特别注重对考生图表分析能力的考查。该类试题考查的是高中化学主干
知识，试题难度一般较大，特别是原理综合题型将多个知识点组合在一起，客观上
增加了思维容量。随着新高考卷的实行，一些知识点如离子反应与平衡等可以更多
地设置在选择题中，所以今后的化学反应原理综合题主要知识点还是会以化学反应
的热效应、化学反应速率和化学平衡为主，因此考生一定要重视对这方面知识的复
习。
1. (2024·广东卷)酸在多种反应中具有广泛应用，其性能通常与酸的强度密切相关。
（1）酸催化下
与
混合溶液的反应(反应a)，可用于石油开采中油路解堵。
①基态N 原子价层电子的轨道表示式为_______。
②反应a：
已知：
则反应a 的
_______。
③某小组研究了3 种酸对反应a 的催化作用。在相同条件下，向反应体系中滴加等物质的量的少量酸，测
得体系的温度T 随时间t 的变化如图。
1
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据图可知，在该过程中_______。
A．催化剂酸性增强，可增大反应焓变
B．催化剂酸性增强，有利于提高反应速率
C．催化剂分子中含H 越多，越有利于加速反应
D．反应速率并不始终随着反应物浓度下降而减小
（2）在非水溶剂中，将
转化为化合物ⅱ(一种重要的电子化学品)的催化机理示意图如图，其中的催
化剂有_______和_______。
（3）在非水溶剂中研究弱酸的电离平衡具有重要科学价值。一定温度下，某研究组通过分光光度法测定
了两种一元弱酸
(X 为A 或B)在某非水溶剂中的
。
a．选择合适的指示剂其钾盐为
，
；其钾盐为
。
b．向
溶液中加入
，发生反应：
。
起始的物质的量为
，加入
的物质的量为
，平衡时，测得
随
的变化曲线如图。
已知：该溶剂本身不电离，钾盐在该溶剂中完全电离。
①计算
_______。(写出计算过程，结果保留两位有效数字)
2
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②在该溶剂中，
_______
；
_______
。(填“>”“<”或“=”)
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。
3. (2024·甘肃卷)
是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。
3
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（1）由
制备
：
已知
时，由
制备
硅_______(填“吸”或“放”)热_______
。
升高温度有利于制备硅的原因是_______。
（2）在催化剂作用下由粗硅制备
：
。
，
密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与
和
气体反应，
转
化率随时间的变化如下图所示：
①
，经方式_______处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率
_______
。
②当反应达平衡时，
的浓度为_______
，平衡常数K 的计算式为_______。
③增大容器体积，反应平衡向_______移动。
4. (2024·湖南卷)丙烯腈(
)是一种重要的化工原料。工业上以
为载气，用
作催化剂
生产
的流程如下：
已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定：
②反应釜Ⅰ中发生的反应：
ⅰ：
③反应釜Ⅱ中发生的反应：
ⅱ：
ⅲ：
④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。
回答下列问题：
4
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（1）总反应
_______(用含
、
、和
的代数式表示)；
（2）进料混合气中
，出料中四种物质(
、
、
、
)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的
量)随时间变化关系如图：
①表示
的曲线是_______(填“a”“b”或“c”)；
②反应釜Ⅰ中加入
的作用是_______。
③出料中没有检测到
的原因是_______。
④反应
后，a、b、c 曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是_______。
（3）催化剂
再生时会释放
，可用氨水吸收获得
。现将一定量的
固体(含
水)置于密闭真空容器中，充入
和
，其中
的分压为
，在
℃下进行干燥。为
保证
不分解，
的分压应不低于_______
(已知
分解的平衡常数
)；
（4）以
为原料，稀硫酸为电解液，Sn 作阴极，用电解的方法可制得
，
其阴极反应式_______。
5. (2024·浙江卷6 月)氢是清洁能源，硼氢化钠(
)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反
应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为
，
)
请回答：
（1）该反应能自发进行的条件是_______。
A. 高温
B. 低温
C. 任意温度
D. 无法判断
（2）该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响，下列措施中可加快反应速率的是_______。
A. 升高溶液温度
B. 加入少量异丙胺
5
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C. 加入少量固体硼酸
D. 增大体系压强
（3）为加速
水解，某研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不变
时，测得反应开始时生氢速率v 与投料比
之间的关系，结果如图1 所示。请解释
ab 段变化的原因_______。
（4）氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作原
理如图2 所示，正极上的电极反应式是_______。该电池以
恒定电流工作14 分钟，消耗
体积为
，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为_______。[已知：该条件下
的摩尔体积为
；电荷量
电流
时间
；
；
。]
（5）资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种制
备方法，将反应副产物偏硼酸钠(
)再生为
。(已知：
是反应的自由能变化量，其计算方
法也遵循盖斯定律，可类比
计算方法；当
时，反应能自发进行。)
I．
II．
III．
请书写一个方程式表示
再生为
的一种制备方法，并注明
_______。(要求：反应物不超
过三种物质；氢原子利用率为
。)
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6. (2024·江苏卷)氢能是理想清洁能源，氢能产业链由制氢、储氢和用氢组成。
（1）利用铁及其氧化物循环制氢，原理如图所示。反应器Ⅰ中化合价发生改变的元素有_______；含CO
和
各1mol 的混合气体通过该方法制氢，理论上可获得_______
。
（2）一定条件下，将氮气和氢气按
混合匀速通入合成塔，发生反应
。海绵状的
作催化剂，多孔
作为
的“骨架”和气体吸
附剂。
①
中含有CO 会使催化剂中毒。
和氨水的混合溶液能吸收CO 生成
溶液，该反应的化学方程式为_______。
②
含量与
表面积、出口处氨含量关系如图所示。
含量大于
，出口处氨含量下降的
原因是_______。
（3）反应
可用于储氢。
①密闭容器中，其他条件不变，向含有催化剂的
溶液中通入
，
产率随
温度变化如图所示。温度高于
，
产率下降的可能原因是_______。
②使用含氨基物质(化学式为
，CN 是一种碳衍生材料)联合
催化剂储氢，可能机理如图所
示。氨基能将
控制在催化剂表面，其原理是_______；用重氢气(D2)代替H2，通过检测是否存在
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_______(填化学式)确认反应过程中的加氢方式。
7. (2024·河北卷)氯气是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含氯化工产品的生产。硫酰氯及1，4-二
(氯甲基)苯等可通过氯化反应制备。
（1）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：
。
①若正反应
活化能为
，则逆反应的活化能
_______
(用含
正的代数式表
示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入
和其
，测定
温度下体系达平衡时的
(
为体系初始压强，
，P 为体系平衡压强)，结果如图。
上图中温度由高到低的顺序为_______，判断依据为_______。M 点
的转化率为_______，
温度下用
分压表示的平衡常数
_______
。
③下图曲线中能准确表示
温度下
随进料比变化的是_______(填序号)。
（2）1，4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体，可由对二甲苯(X)的氯化反应合成。对二甲苯浅度
氯化时反应过程为
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以上各反应的速率方程均可表示为
，其中
分别为各反应中对应反应物的浓度，
k 为速率常数(
分别对应反应①~⑤)。某温度下，反应器中加入一定量的X，保持体系中氯气浓度恒
定(反应体系体积变化忽略不计)，测定不同时刻相关物质的浓度。已知该温度下，
。
①
时，
，且
内
，反应进行到
时，
_______
。
②
时，
，若
产物T 的含量可忽略不计，则此时
_______
后，随T 的含量增加，
_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
8. (2024·山东卷)水煤气是
的主要来源，研究
对
体系制
的影响，涉及主要反应如下：
回答列问题：
（1）
的焓变
_______(用代数式表示)。
（2）压力p 下，
体系达平衡后，图示温度范围内
已完全反应，
在
温度时
完全分解。气相中
，
和
摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a 线对应物种为_______(填
化学式)。当温度高于
时，随温度升高c 线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是_______。
（3）压力p 下、温度为
时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应
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的平衡常数
_______；此时气体总物质的量为
，则
的物质的量为_______
；若向平衡体系中通入少量
，重新达平衡后，分压
将_______(填“增大”“减小”或“不变”)，
将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
9. (2024·新课标卷)Ni(CO)4(四羰合镍，沸点43℃)可用于制备高纯镍，也是有机化合物羰基化反应的催化
剂。回答下列问题：
（1）Ni 基态原子价电子的轨道表示式为_______。镍的晶胞结构类型与铜的相同，晶胞体积为
，镍原
子半径为_______。
（2）
结构如图甲所示，其中含有σ 键
数目为_______，
晶体的类型为_______。
（3）在总压分别为0.10、0.50、1.0、2.0MPa 下，Ni(s)和CO(g)反应达平衡时，
体积分数x 与温
度的关系如图乙所示。反应
的ΔH_______0(填“大于”或“小于”)。从
热力学角度考虑，_______有利于
的生成(写出两点)。
、100℃时CO 的平衡转化率
α=_______，该温度下平衡常数
_______
。
（4）对于同位素交换反应
，20℃时反应物浓度随时间的变
化关系为
(k 为反应速率常数)，则
反应一半所需时间
_______(用k 表示)。
10. (2024·全国甲卷)甲烷转化为多碳化合物具有重要意义。一种将甲烷溴化再偶联为丙烯(
)的研究
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所获得的部分数据如下。回答下列问题：
（1）已知如下热化学方程式：
计算反应
的
_____
。
（2）
与
反应生成
，部分
会进一步溴化。将
和
。通入密
闭容器，平衡时，
、
与温度的关系见下图(假设反应后的含碳物质只有
、
和
)。
(i)图中
的曲线是_____(填“a”或“b”)。
(ii)
时，
的转化
_____，
_____
。
(iii)
时，反应
的平衡常数
_____。
（3）少量
可提高生成
的选择性。
时，分别在有
和无
的条件下，将
和
，通入密闭容器，溴代甲烷的物质的量(n)随时间(t)的变化关系见下图。
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(i)在
之间，有
和无
时
的生成速率之比
_____。
(ii)从图中找出
提高了
选择性的证据：_____。
(ⅲ)研究表明，
参与反应的可能机理如下：
①
②
③
④
⑤
⑥
根据上述机理，分析
提高
选择性的原因：_____。
11. (2024·湖北卷)用
和焦炭为原料，经反应I、Ⅱ得到
，再制备乙炔是我国科研人员提出的
绿色环保新路线。
反应I：
反应Ⅱ：
回答下列问题：
（1）写出
与水反应的化学方程式_______。
（2）已知
、
(n 是
的化学计量系数)。反应、Ⅱ的
与温度的关系曲线见
图1。
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①反应
在
的
_______
。
②保持
不变，假定恒容容器中只发生反应I，达到平衡时
_______
，若将容器体积压缩到
原来的
，重新建立平衡后
_______
。
（3）恒压容器中，焦炭与
的物质的量之比为
，
为载气。
和
下，
产率随
时间的关系曲线依实验数据拟合得到图2(不考虑接触面积的影响)。
①初始温度为
，缓慢加热至
时，实验表明
已全部消耗，此时反应体系中含
物种为
_______。
②
下，反应速率的变化特点为_______，其原因是_______。
12. (2024·黑吉辽卷)为实现氯资源循环利用，工业上采用
催化氧化法处理
废气：
。将
和
分别以不同起
始流速通入反应器中，在
和
下反应，通过检测流出气成分绘制
转化率(
)曲线，
如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
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回答下列问题：
（1）
_______0(填“>”或“<”)；
_______℃。
（2）结合以下信息，可知
的燃烧热
_______
。
（3）下列措施可提高M 点
转化率的是_______(填标号)
A. 增大
的流速
B. 将温度升高
C. 增大
D. 使用更高效的催化剂
（4）图中较高流速时，
小于
和
，原因是_______。
（5）设N 点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数
_______(用平衡物质的量分数代替平
衡浓度计算)
（6）负载在
上的
催化活性高，稳定性强，
和
的晶体结构均可用下图表示，二者
晶胞体积近似相等，
与
的密度比为1.66，则
的相对原子质量为_______(精确至1)。
13. (2024·浙江卷1 月)通过电化学、热化学等方法，将
转化为
等化学品，是实现“双碳”
目标的途径之一。请回答：
（1）某研究小组采用电化学方法将
转化为
，装置如图。电极B 上的电极反应式是_______。
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（2）该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下：
：
Ⅱ：
Ⅲ：
①
_______
。
②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，
和
的投料浓度均为
，平衡常数
，则
的平衡转化率为_______。
③用氨水吸收
，得到
氨水和
甲酸铵的混合溶液，
时该混合溶
液的
_______。[已知：
时，电离常数
、
]
（3）为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M 的
(有机溶剂)溶液，
和
在溶液中反应制备
，反应过程中保持
和
的
压强不变，总反应
的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活
化能
(不考虑催化剂活性降低或丧失)。
Ⅳ：
V：
VI：
①催化剂M 足量条件下，下列说法正确的是_______。
A．v 与
的压强无关 B．v 与溶液中溶解
的浓度无关
C．温度升高，v 不一定增大 D．在溶液中加入
，可提高
转化率
②实验测得：
，
下，v 随催化剂M 浓度c 变化如图。
时，v 随c 增
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大而增大：
时，v 不再显著增大。请解释原因_______。
14. (2024·安徽卷)乙烯是一种用途广泛的有机化工原料。由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题：
【乙烷制乙烯】
（1）
氧化脱氢反应：
计算：
_______
（2）
直接脱氢反应为
，
的平衡转化率与温度和压强的关系
如图所示，则
_______0(填“>”“<”或“=”)。结合下图。下列条件中，达到平衡时转化率最接近
的是_______(填标号)。
a．
b．
c．
（3）一定温度和压强下、反应i
反应ⅱ
(
远大于
)(
是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计
算的平衡常数)
①仅发生反应i 时。
的平衡转化宰为
，计算
_______。
②同时发生反应i 和ⅱ时。与仅发生反应i 相比，
的平衡产率_______(填“增大”“减小”或“不
变”)。
【乙烷和乙烯混合气的分离】
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（4）通过
修饰的Y 分子筛的吸附-脱附。可实现
和
混合气的分离。
的_______与
分子的
键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离
和
的优点是_______。
（5）常温常压下，将
和
等体积混合，以一定流速通过某吸附剂。测得两种气体出口浓度(c)与
进口浓度(
)之比随时间变化关系如图所示。下列推断合理的是_______(填标号)。
A．前
，两种气体均未被吸附
B．p 点对应的时刻，出口气体的主要成分是
C．a-b 对应的时间段内，吸附的
逐新被
替代
15．（2023·全国甲卷）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
反应③
的
_______
，平衡常数
_______(用
表
示)。
(2)电喷雾电离等方法得到的
(
等)与
反应可得
。
与
反应能高选择性地生
成甲醇。分别在
和
下(其他反应条件相同)进行反应
，结果如下图所
示。图中
的曲线是_______(填“a”或“b”。
、
时
的转化率为_______(列出算式)。
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(3)
分别与
反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以
示
例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则
与
反应的能量变
化应为图中曲线_______(填“c”或“d”)。
(ⅲ)
与
反应，氘代甲醇的产量
_______
(填“＞”“＜”或“=”)。若
与
反应，生成的氘代甲醇有_______种。
16．（2023·全国乙卷）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，制造磁性氧
化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(1)在
气氛中，
的脱水热分解过程如图所示：
根据上述实验结果，可知
_______，
_______。
(2)已知下列热化学方程式：
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则
的
_______
。
(3)将
置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：
(Ⅰ)。平衡时
的关系如下图所示。
时，该反应的平衡总压
_______
、平衡常数
_______
。
随反应温度升高而_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应
(Ⅱ)，平衡时
_______(用
表示)。在
时，
，则
_______
，
_______
(列出计算式)。
17．（2023·新课标卷）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(1)根据图1 数据计算反应
的
_______
。
(2)研究表明，合成氨反应在
催化剂上可能通过图2 机理进行(*表示催化剂表面吸附位，
表示被吸附
于催化剂表面的
)。判断上述反应机理中，速率控制步骤(即速率最慢步骤)为_______(填步骤前的标号)，
理由是_______。
(3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为
)使用前经
还原，生成
包裹的
。已知
属于立方
晶系，晶胞参数
，密度为
，则
晶胞中含有
的原子数为_______(列出计算式，阿
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伏加德罗常数的值为
)。
(4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中
一种进料组成为
，另一种为
。(物质i 的摩尔分数：
)
①图中压强由小到大的顺序为_______，判断的依据是_______。
②进料组成中含有惰性气体
的图是_______。
③图3 中，当
、
时，氮气的转化率
_______。该温度时，反应
的平衡常数
_______
(化为最简式)。
18．（2023·广东卷）配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着重要作用。
(1)某有机物
能与
形成橙红色的配离子
，该配离子可被
氧化成淡蓝色的配离子
。
①基态
的
电子轨道表示式为 。
②完成反应的离子方程式：
(2)某研究小组对(1)中②的反应进行了研究。
用浓度分别为
的
溶液进行了三组实验，得到
随时间t 的
变化曲线如图。
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①
时，在
内，
的平均消耗速率= 。
②下列有关说法中，正确的有 。
A．平衡后加水稀释，
增大
B．
平衡转化率：
C．三组实验中，反应速率都随反应进程一直减小
D．体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间：
(3)R 的衍生物L 可用于分离稀土。溶液中某稀土离子(用M 表示)与L 存在平衡：
研究组配制了L 起始浓度
与L 起始浓度比
不同的系列溶液，反应平衡后
测定其核磁共振氢谱。配体L 上的某个特征H 在三个物种
中的化学位移不同，该特征H 对
应吸收峰的相对峰面积S(体系中所有特征H 的总峰面积计为1)如下表。
0
1.00
0
0
a
x
0.64
b
0.40
0.60
【注】核磁共振氢谱中相对峰面积S 之比等于吸收峰对应H 的原子数目之比；“
”表示未检测到。
①
时，
。
②
时，平衡浓度比
。
(4)研究组用吸收光谱法研究了(3)中M 与L 反应体系。当
时，测得平衡时各物种
随
的变化曲线如图。
时，计算M 的平衡转化率 (写出计
算过程，结果保留两位有效数字)。
19．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应
的中间产物是
。为探究该
21
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反应过程，研究
水溶液在密封石英管中的分子反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，
仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建
立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：
(1)一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为
、
，则该条件下水气变换反应的焓变
_____(用含
的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ正反应速率方程为：
，k 为反应速率常数。
温度下，
电离平衡
常数为
，当
平衡浓度为
时，
浓度为_____
，此时反应Ⅰ应速率
_____
(用含
和k 的代数式表示)。
(3)
温度下，在密封石英管内完全充满
水溶液，使
分解，分解产物均完全溶
于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。
时刻测得
的浓度分别为
，反应Ⅱ达平衡时，测得
的浓度为
。体系达平衡后
_____(用含y 的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。
相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有
盐酸，则图示点
中，
的浓度峰值
点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比，
达浓度峰值时，
浓度_____(填“增大”“减小”或
“不变”)，
的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
20．（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。
22
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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
__________。
21．（2023·湖北卷）纳米碗
是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，
可以由
分子经
23
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过连续5 步氢抽提和闭环脱氢反应生成。
的反应机理和能量变化如下：
回答下列问题：
(1)已知
中的碳氢键和碳碳键的键能分别为
和
，H-H 键能为
。估算
的
_______
。
(2)图示历程包含_______个基元反应，其中速率最慢的是第_______个。
(3)
纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为_______、_______。
(4)1200K 时，假定体系内只有反应
发生，反应过程中压强恒定为
(即
的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数
为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分
压=总压×物质的量分数)。
(5)
及
反应的
(
为平衡常数)随温度倒数
的关系如图所示。已知本实验条件下，
(R 为理想气体常数，c 为截距)。图中两条线几乎平行，
从结构的角度分析其原因是_______。
(6)下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成
的反应速率的是_______(填标号)。
24
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a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂
22．（2023·湖南卷）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。
Ⅰ．苯乙烯的制备
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
③
计算反应④
的
_______
；
(2)在某温度、
下，向反应器中充入
气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转
化率提高至75%，需要向反应器中充入_______
水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)；
(3)在
、
下，以水蒸气作稀释气。
作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下
两个副反应：
⑤
⑥
以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S(
)
随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b 代表的产物是_______，理由是_______；
(4)关于本反应体系中催化剂
的描述错误的是_______；
A．X 射线衍射技术可测定
晶体结构
B．
可改变乙苯平衡转化率
C．
降低了乙苯脱氢反应的活化能
D．改变
颗粒大小不影响反应速率
Ⅱ．苯乙烯的聚合
苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某
(Ⅰ)的配合物促进
(引发剂，X 表示卤
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素)生成自由基
，实现苯乙烯可控聚合。
(5)引发剂
中活性最高的是_______；
(6)室温下，①
在配体L 的水溶液中形成
，其反应平衡常数为K；②
在水中的溶度积常
数为
。由此可知，
在配体L 的水溶液中溶解反应的平衡常数为_______(所有方程式中计量系数关
系均为最简整数比)。
23．（2023·辽宁卷）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过
程中CuSO4·5H2O 分解的TG 曲线(热重)及DSC 曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。
700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、 和 (填化学式)。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4
2NO+O2=2NO2
(ⅰ)上述过程中NO2的作用为 。
(ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是 (答出两点即可)。
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2(g)+
O2(g)
SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1
(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度
的关系如下图所示，下列说法正确的是 。
a．温度越高，反应速率越大
b．α=0.88 的曲线代表平衡转化率
c．α 越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同下的最大速率，选择最佳生产温度
(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所
26
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示，催化性能最佳的是 (填标号)。
(ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p 和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=
(用平衡分压代替平衡浓度计算)。
24．（2023·浙江卷）水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。
水煤气变换反应：
该反应分两步完成：
请回答：
(1)
。
(2)恒定总压
和水碳比[
]投料，在不同条件下达到平衡时
和
的分压(某
成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表：
条件1
0.40
0.40
0
条件2
0.42
0.36
0.02
①在条件1 下，水煤气变换反应的平衡常数
。
②对比条件1，条件2 中
产率下降是因为发生了一个不涉及
的副反应，写出该反应方程式 。
(3)下列说法正确的是______。
A．通入反应器的原料气中应避免混入
B．恒定水碳比
，增加体系总压可提高
的平衡产率
C．通入过量的水蒸气可防止
被进一步还原为
D．通过充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率
(4)水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余
热(如图1 所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。
27
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①在催化剂活性温度范围内，图2 中b-c 段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是 。
A．按原水碳比通入冷的原料气 B．喷入冷水(蒸气) C．通过热交换器换热
②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，在图3 中作出
平衡转化率随温度变化的曲线 。
(5)在催化剂活性温度范围内，水煤气变换反应的历程包含反应物分子在催化剂表面的吸附(快速)、反应及
产物分子脱附等过程。随着温度升高，该反应的反应速率先增大后减小，其速率减小的原因是 。
25．（2023·浙江卷）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，
还原
是实现“双碳”经
济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ：
Ⅱ：
请回答：
(1)有利于提高
平衡转化率的条件是___________。
A．低温低压
B．低温高压
C．高温低压
D．高温高压
(2)反应
的
，
(用
表
示)。
(3)恒压、
时，
和
按物质的量之比
投料，反应经如下流程(主要产物已标出)可实现
高
效转化。
①下列说法正确的是 。
A．
可循环利用，
不可循环利用
B．过程ⅱ，
吸收
可促使
氧化
的平衡正移
C．过程ⅱ产生的
最终未被
吸收，在过程ⅲ被排出
D．相比于反应Ⅰ，该流程的总反应还原
需吸收的能量更多
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②过程ⅱ平衡后通入
，测得一段时间内
物质的量上升，根据过程ⅲ，结合平衡移动原理，解释
物质的量上升的原因 。
(4)
还原能力
可衡量
转化效率，
(同一时段内
与
的物质的量变
化量之比)。
①常压下
和
按物质的量之比
投料，某一时段内
和
的转化率随温度变化如图1，请在
图2 中画出
间R 的变化趋势，并标明
时R 值 。
②催化剂X 可提高R 值，另一时段内
转化率、R 值随温度变化如下表：
温度/℃
480
500
520
550
转化
率/%
7.9
11.5
20.2
34.8
R
2.6
2.4
2.1
1.8
下列说法不正确的是
A．R 值提高是由于催化剂X 选择性地提高反应Ⅱ的速率
B．温度越低，含氢产物中
占比越高
C．温度升高，
转化率增加，
转化率降低，R 值减小
D．改变催化剂提高
转化率，R 值不一定增大
26．（2022·全国甲卷）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
2
TiO
转化为
4
TiCl ，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
(1)
2
TiO 转化为
4
TiCl 有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：
-1
-2
2
2
4
2
1
p1
TiO (s)+2Cl (g)=TiCl (g)+O (g) ΔH =172kJ mol ,K =1.0 10
(ⅱ)碳氯化：
-1
12
2
2
4
2
p2
TiO (s)+2Cl (g)+2C(s)=TiCl (g)+2CO(g)
ΔH =-51kJ mol ,
K =1.2 10 Pa
①反应
2
2C(s)+O (g)=2CO(g)的ΔH 为_______
-1
kJ mol
，
p
K = _______Pa。
②碳氯化的反应趋势远大于直接氯化，其原因是_______。
③对于碳氯化反应：增大压强，平衡_______移动(填“向左”“向右”或“不”)；温度升高，平衡转化率
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_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在
5
1.0 10 Pa
，将
2
TiO 、C、
2
Cl 以物质的量比1∶2.2∶2 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反应
2
C(s)
CO (g)
2CO(g)
的平衡常数
p
K
1400
℃
_______ Pa 。
②图中显示，在200℃平衡时
2
TiO 几乎完全转化为
4
TiCl ，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原
因是_______。
(3)
2
TiO 碳氯化是一个“气—固—固”反应，有利于
2
TiO
C
“固—固”接触的措施是_______。
27．（2022·全国乙卷）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
2
2
2
2H S(g)+3O (g)=2SO (g)+2H O(g)
-1
1
ΔH =-1036kJ mol
②
2
2
2
2
4H S(g)+2SO (g)=3S (g)+4H O(g)
-1
2
ΔH =94 kJ mol
③
2
2
2
2H (g)+O (g)=2H O(g)
-1
3
ΔH =-484 kJ mol
计算
2
H S 热分解反应④
2
2
2
2H S(g)=S (g)+2H (g) 的
4
ΔH = ________
-1
kJ mol
。
(2)较普遍采用的
2
H S 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
2
H S 。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是________，缺点是________。
(3)在1470 K 、100 kPa 反应条件下，将
2
n(H S):n(Ar)=1:4 的混合气进行
2
H S 热分解反应。平衡时混合气中
2
H S 与
2
H 的分压相等，
2
H S 平衡转化率为________，平衡常数
p
K = ________kPa 。
(4)在1373 K 、100 kPa 反应条件下，对于
2
n(H S):n(Ar) 分别为4:1、1:1、1: 4、1:9 、1:19 的
2
H S-Ar 混合气，
热分解反应过程中
2
H S 转化率随时间的变化如下图所示。
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①
2
n(H S):n(Ar) 越小，
2
H S 平衡转化率________，理由是________。
②
2
n(H S):n(Ar)=1:9 对应图中曲线________，计算其在0-0.1s 之间，
2
H S 分压的平均变化率为________
-1
kPa s
。
28．（2022·广东卷）铬及其化合物在催化、金属防腐等方面具有重要应用。
(1)催化剂
2
3
Cr O 可由
4
2
7
2
NH
Cr O 加热分解制备，反应同时生成无污染气体。
①完成化学方程式：
4
2
7
2
3
2
NH
Cr O
Cr O
______________。
②
2
3
Cr O 催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，X(g)
Y(g)
过程的焓变为_______(列式表示)。
③
2
3
Cr O 可用于
3
NH 的催化氧化。设计从
3
NH 出发经过3 步反应制备
3
HNO 的路线_______(用“→”表示含
氮物质间的转化)；其中一个有颜色变化的反应的化学方程式为_______。
(2)
2
2
7
K Cr O 溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)
2
2
7
2
4
Cr O (aq)
H O(l)
2HCrO (aq)
2
1
3.0 10
25 C
K
(ⅱ)
2
4
4
HCrO (aq)
CrO (aq)
H (aq)
7
2
3.3 10
25 C
K
①下列有关
2
2
7
K Cr O 溶液的说法正确的有_______。
A．加入少量硫酸，溶液的pH 不变
B．加入少量水稀释，溶液中离子总数增加
31
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C．加入少量NaOH 溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D．加入少量
2
2
7
K Cr O 固体，平衡时
2
4
HCrO
c
与
2-
2
7
c Cr O
的比值保持不变
②25℃时，
1
2
2
7
0.10mol L K Cr O
溶液中
2-
4
2-
2
7
c CrO
lg
c Cr O
随pH 的变化关系如图。当pH
9.00
时，设
2
2
7
Cr O 、
4
HCrO与
2
4
CrO 的平衡浓度分别为x、y、
1
zmol L
，则x、y、z 之间的关系式为_______
0.10
；计算溶液
中
4
HCrO的平衡浓度_____(写出计算过程，结果保留两位有效数字)。
③在稀溶液中，一种物质对光的吸收程度(A)与其所吸收光的波长()有关；在一定波长范围内，最大A 对
应的波长(
max
)取决于物质的结构特征；浓度越高，A 越大。混合溶液在某一波长的A 是各组分吸收程度
之和。为研究对反应(ⅰ)和(ⅱ)平衡的影响，配制浓度相同、pH 不同的
2
2
7
K Cr O 稀溶液，测得其A 随的变
化曲线如图，波长
1、
2
和
3中，与
2
4
CrO 的
max
最接近的是_______；溶液pH 从a 变到b 的过程中，
2
2
4
2
2
7
H
CrO
Cr O
c
c
c
的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
29．（2022·福建卷）异丙醇
可由生物质转化得到，催化异丙醇脱水制取高值化学品丙烯
的
工业化技术已引起人们的关注，其主要反应如下：
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题：
(1)已知
，则
燃烧生成
和
的热化学方程式为_______。
(2)在
下，刚性密闭容器中的反应体系内水蒸气浓度与反应时间关系如下表：
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反应时间
0
4
8
12
t
20
浓度
0
244
0
3200
360
0
4000
4100
①
内，
_______
；
②t_______16(填“>”“<”或“=”)。
(3)在恒温刚性密闭容器中，反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡的判据是_______(填标号)。
a.
的分压不变 b.混合气体密度不变
c.
d.
(4)在一定条件下，若反应Ⅰ、Ⅱ的转化率分别为98%和40%，则丙烯的产率为_______。
(5)下图为反应Ⅰ、Ⅱ达到平衡时
与温度的关系曲线。
(已知：对于可逆反应
，任意时刻
，式中
)表示物质
×的分压)
①在
恒压平衡体系中充入少量水蒸气时，反应Ⅰ的的状态最有可能对应图中的_______点(填“甲”
“乙”或“丙”)，判断依据是_______。
②
时，在密闭容器中加入一定量的
，体系达到平衡后，测得
的分压为
，则水蒸气
的分压为_______
(用含x 的代数式表示)。
30．（2022·湖北卷）自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“
2
H O
CaO
Al
”体系的
发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值( T
)随时间(t)的变化
曲线，如图所示。
实验编号
反应物组成
a
0.20g CaO 粉末
5.0mL
2
H O
b
0.15g Al 粉
5.0mL
2
H O
c
0.15g Al 粉
33
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5.0mL 饱和石灰水
d
0.15g Al 粉
5.0mL 石灰乳
e
0.15g Al 粉
0.20g CaO 粉末
5.0mL
2
H O
回答下列问题：
(1)已知：
①
1
2
1
2
s
H O l
s
65.17
CaO
Ca OH
H
kJ mol
②
2
1
2
2 s
2
16.73
Ca OH
Ca
aq
OH
aq
H
kJ mol
③
1
2
2
3
4
3
s
3H O l
H
g
415.0
2
Al
OH
aq
Al OH
aq
H
kJ mol
则
2
2
2
4
s
2
s
7H O l
2
3H
g
CaO
Al
Ca
aq
Al OH
aq
的
4
H
___________
1
·
kJ mol 。
(2)温度为T 时，
2
K
x
sp Ca OH
，则
2
Ca OH
饱和溶液中
c OH ___________(用含x 的代数式表示)。
(3)实验a 中，4min 后T
基本不变，原因是___________。
(4)实验b 中，T
的变化说明Al 粉与
2
H O 在该条件下___________(填“反应”或“不反应”)。实验c 中，
前3min 的T
有变化，其原因是___________；3min 后T
基本不变，其原因是___________微粒的量有限。
(5)下列说法不能解释实验d 在10min 内温度持续升高的是___________(填标号)。A．反应②的发生促使反
应①平衡右移
B．反应③的发生促使反应②平衡右移
C．气体的逸出促使反应③向右进行
D．温度升高导致反应速率加快
(6)归纳以上实验结果，根据实验e 的特征，用文字简述其发热原理___________。
34
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31．（2022·重庆卷）反应
在工业上有重要应用。
(1)该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。
温度/℃
700
800
830
1000
平衡常
数
1.67
1.11
1.00
0.59
①反应的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行，该措施的优缺点是_____。
(2)该反应常在Pd 膜反应器中进行，其工作原理如图所示。
①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd 膜时具有更高转化率的原因是_____。
②某温度下，H2在Pd 膜表面上的解离过程存在如下平衡：
，其正反应的活化能远小于逆反应的
活化能。下列说法错误的是_____。
A．Pd 膜对气体分子的透过具有选择性
B．过程2 的△H＞0
C．加快Pd 膜内H 原子迁移有利于H2的解离
D．H 原子在Pd 膜表面上结合为H2的过程为放热反应
③同温同压下，等物质的量的CO 和H2O 通入无Pd 膜反应器，CO 的平衡转化率为75%；若换成Pd 膜反应
器，CO 的平衡转化率为90%，则相同时间内出口a 和出口b 中H2的质量比为_____。
(3)该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如图所示。
①固体电解质采用______(填“氧离子导体”或“质子导体”)。
②阴极的电极反应式为______。
③同温同压下，相同时间内，若进口Ⅰ处n(CO)：n(H2O)=a：b，出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的y 倍，则
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CO 的转化率为_____(用a，b，y 表示)。
32．（2022·湖南卷）2021 年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题：
(1)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的C(s) 和
2
1molH O(g) ，起始压强为0.2MPa 时，发生
下列反应生成水煤气：
Ⅰ.
-1
2
2
1
C(s)+H O(g)
CO(g)+H (g)
ΔH =+131.4kJ mol
Ⅱ.
-1
2
2
2
2
CO(g)+H O(g)
CO (g)+H (g)
ΔH =-41.1kJ mol
①下列说法正确的是_______；
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动
B．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
C．平衡时
2
H 的体积分数可能大于
2
3
D．将炭块粉碎，可加快反应速率
②反应平衡时，
2
H O(g) 的转化率为50%，CO 的物质的量为0.1mol 。此时，整个体系_______(填“吸收”
或“放出”)热量_______kJ，反应Ⅰ的平衡常数
p
K = _______(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。
(2)一种脱除和利用水煤气中
2
CO 方法的示意图如下：
①某温度下，吸收塔中
2
3
K CO 溶液吸收一定量的
2
CO 后，
2-
-
3
3
c CO
:c HCO
=1:2 ，则该溶液的pH=
_______(该温度下
2
3
H CO 的
7
11
al
a2
K =4.6 10 ,K
5.0 10
)；
②再生塔中产生
2
CO 的离子方程式为_______；
③利用电化学原理，将
2
CO 电催化还原为
2
4
C H ，阴极反应式为_______。
33．（2022·山东卷）利用
丁内酯(BL)制备1，
丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和
丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：
已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压
氛围下进行，故
压强近似等于总压。回答下列问题：
36
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(1)以
或BD 为初始原料，在
、
的高压
氛围下，分别在恒压容器中进行
反应。达平衡时，以BL 为原料，体系向环境放热
；以BD 为原料，体系从环境吸热
。忽略副反应
热效应，反应Ⅰ焓变
_______
。
(2)初始条件同上。
表示某物种i 的物质的量与除
外其它各物种总物质的量之比，
和
随时间t
变化关系如图甲所示。实验测得
，则图中表示
变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数
_______
(保留两位有效数字)。以BL 为原料时，
时刻
_______，BD 产率=_______(保留两位
有效数字)。
(3)
为达平衡时
与
的比值。
、
、
三种条件下，以
为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，
随时间t 变化关系如图乙所示。因反应在高压
氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。
曲线a、b、c 中，
最大的是_______(填代号)；与曲线b 相比，曲线c 达到
所
需时间更长，原因是_______。
34．（2022·天津卷）天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物
(L 为配体)溶于弱碱
性的海水中，制成吸收液，将气体
转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段：①
的吸收氧化；②
的再生。反应原理如下：
①
②
回答下列问题：
(1)该工艺的总反应方程式为 。1mol
发生该反应的热量变化为 ，
在
总反应中的作用是 。
(2)研究不同配体与
所形成的配合物(A、B、C)对
吸收转化率的影响。将配合物A、B、C 分别溶于
海水中，配成相同物质的量浓度的吸收液，在相同反应条件下，分别向三份吸收液持续通入
，测得单
37
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位体积吸收液中
吸收转化率
随时间变化的曲线如图1 所示。以
由100%降至80%所持
续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，结果最好的是 (填“A”、“B”或“C”)。
(3)
的电离方程式为 。25℃时，
溶液中
、
、
在含硫粒子总浓度中所占分数
随溶液pH 的变化关系如图2，由图2 计算，
的
，
。再生反应在
常温下进行，
解离出的
易与溶液中的
形成沉淀。若溶液中的
，
，为避免有FeS 沉淀生成，应控制溶液pH 不大于 (已知25℃时，FeS
的
为
)。
35．（2022·重庆卷）反应
在工业上有重要应用。
(1)该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。
温度/℃
700
800
830
1000
平衡常
数
1.67
1.11
1.00
0.59
①反应的△H 0(填“>”“<”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行，该措施的优缺点是 。
(2)该反应常在Pd 膜反应器中进行，其工作原理如图所示。
38
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①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd 膜时具有更高转化率的原因是 。
②某温度下，H2在Pd 膜表面上的解离过程存在如下平衡：
，其正反应的活化能远小于逆反应的
活化能。下列说法错误的是 。
A．Pd 膜对气体分子的透过具有选择性
B．过程2 的△H＞0
C．加快Pd 膜内H 原子迁移有利于H2的解离
D．H 原子在Pd 膜表面上结合为H2的过程为放热反应
③同温同压下，等物质的量的CO 和H2O 通入无Pd 膜反应器，CO 的平衡转化率为75%；若换成Pd 膜反应
器，CO 的平衡转化率为90%，则相同时间内出口a 和出口b 中H2的质量比为 。
(3)该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如图所示。
①固体电解质采用 (填“氧离子导体”或“质子导体”)。
②阴极的电极反应式为 。
③同温同压下，相同时间内，若进口Ⅰ处n(CO)：n(H2O)=a：b，出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的y 倍，则
CO 的转化率为 (用a，b，y 表示)。
36．（2022·辽宁卷）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，
其反应为：
。回答下列问题：
(1)合成氨反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发。
(2) 温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率， 温有利于提高平衡转化率，综合考
虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用
。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案一：双温-双控-双催化剂。使用
双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为
时，
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的温度为
，而
的温度为
)。
下列说法正确的是 。
a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
b．
在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率
c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率
d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
(4)方案二：
复合催化剂。
下列说法正确的是 。
a．
时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
(5)某合成氨速率方程为：
，根据表中数据，
；
实
验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
40
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3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为 。
a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率
(6)某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M 金属离子，顶点均为
配体；四面体中心为硼原子，
顶点均为氢原子。若其摩尔质量为
，则M 元素为 (填元素符号)；在该化合物中，M 离子
的价电子排布式为 。
37．（2022·江苏卷）氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
(1)“
热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4 个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性
溶液，阴极区为盐酸，电解过程中
转化为
。电解时阳极发生的主要电极反应为 (用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素有
(填元素符号)。
(2)“
热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收
制得的
溶液反
应，生成
、
和
；
再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现，在
时，密闭容器中
溶液与铁粉反应，反应初期有
生成并放出
，该
反应的离子方程式为 。
②随着反应进行，
迅速转化为活性
，活性
是
转化为
的催化剂，其可能
反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为 。
41
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③在其他条件相同时，测得Fe 的转化率、
的产率随
变化如题图所示。
的产率随
增加而增大的可能原因是 。
(3)从物质转化与资源综合利用角度分析，“
热循环制氢和甲酸”的优点是 。
38．（2022·海南卷）某空间站的生命保障系统功能之一是实现氧循环，其中涉及反应：
回答问题：
(1)已知：电解液态水制备
，电解反应的
。由此计算
的燃烧热(焓)
。
(2)已知：
的平衡常数(K)与反应温度(t)之间的关系如图1 所示。
①若反应为基元反应，且反应的
与活化能(Ea)的关系为
。补充完成该反应过程的能量变化示意
图(图2) 。
42
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②某研究小组模拟该反应，温度t 下，向容积为10L 的抽空的密闭容器中通入
和
，反
应平衡后测得容器中
。则
的转化率为 ，反应温度t 约为 ℃。
(3)在相同条件下，
与
还会发生不利于氧循环的副反应：
，在反应器中按
通入反应物，在不同温度、
不同催化剂条件下，反应进行到2min 时，测得反应器中
、
浓度(
)如下表所示。
催化剂
t=350℃
t=400℃
催化剂
Ⅰ
10.8
12722
345.2
42780
催化剂
Ⅱ
9.2
10775
34
38932
在选择使用催化剂Ⅰ和350℃条件下反应，
生成
的平均反应速率为
；
若某空间站的生命保障系统实际选择使用催化剂Ⅱ和400℃的反应条件，原因是 。
39．（2022·河北卷）氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(1)
时，
燃烧生成
)放热
，
蒸发吸热
，表示
燃烧热的热化学方程
式为 。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ.
Ⅱ.
①下列操作中，能提高
平衡转化率的是 (填标号)。
A．增加
用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
C．移除
D．加入催化剂
②恒温恒压条件下，1molCH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，
的转化率为，
的物质的量
43
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为
，则反应Ⅰ的平衡常数
(写出含有α、b 的计算式；对于反应
，
，x 为物质的量分数)。其他条件不变，
起始量
增加到
，达平衡时，
，平衡体系中
的物质的量分数为 (结果保留两位有效
数字)。
(3)氢氧燃料电池中氢气在 (填“正”或“负”)极发生反应。
(4)在允许
自由迁移的固体电解质燃料电池中，
放电的电极反应式为 。
(5)甲醇燃料电池中，吸附在催化剂表面的甲醇分子逐步脱氢得到CO，四步可能脱氢产物及其相对能量如
图，则最可行途径为a→ (用
等代号表示)。
40．（2022·浙江卷）主要成分为
的工业废气的回收利用有重要意义。
(1)回收单质硫。将三分之一的
燃烧，产生的
与其余
混合后反应：
。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为
、
、
，计算该温度下的平衡常数
。
(2)热解
制
。根据文献，将
和
的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，
发生如下反应：
Ⅰ
Ⅱ
总反应：
Ⅲ
投料按体积之比
，并用
稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得
和
体积分数如下表：
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温度/
950
1000
105
0
1100
1150
0.5
1.5
3.6
5.5
8.5
0.0
0.0
0.1
0.4
1.8
请回答：
①反应Ⅲ能自发进行的条件是 。
②下列说法正确的是 。
A．其他条件不变时，用Ar 替代
作稀释气体，对实验结果几乎无影响
B．其他条件不变时，温度越高，
的转化率越高
C．由实验数据推出
中的
键强于
中的
键
D．恒温恒压下，增加
的体积分数，
的浓度升高
③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图
。
④在
，常压下，保持通入的
体积分数不变，提高投料比
，
的转化率不变，
原因是 。
⑤在
范围内(其他条件不变)，
的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分
析原因 。
41．（2022·浙江卷）工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足
不同需求的原料气。请回答：
(1)在C 和O2的反应体系中：
反应1：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-394kJ·mol-1
反应2：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) ΔH2=-566kJ·mol-1
反应3：2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH3。
① 设y=ΔH-TΔS，反应1、2 和3 的y 随温度的变化关系如图1 所示。图中对应于反应3 的线条是
。
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②一定压强下，随着温度的升高，气体中CO 与CO2的物质的量之比 。
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
(2)水煤气反应：C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔH=131kJ·mol-1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空
气和水蒸气与煤炭反应，其理由是 。
(3)一氧化碳变换反应：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41kJ·mol-1。
①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)=0.25MPa、
p(H2O)=0.25MPa、p(CO2)=0.75MPa 和p(H2)=0.75MPa，则反应的平衡常数K 的数值为 。
②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO 的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸
气和CO 的物质的量之比为 。
③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是 。
A．反应温度愈高愈好 B．适当提高反应物压强
C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气
④以固体催化剂M 催化变换反应，若水蒸气分子首先被催化剂的活性表面吸附而解离，能量-反应过程如
图2 所示。
用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤Ⅰ： ；步骤Ⅱ： 。
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