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五年（2019-2023）年高考真题分项汇编
专题15 化学反应原理综合题
〖2023 年高考真题〗
1．（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)。
(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”)。
1
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(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。
2．（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：
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”)。
2
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(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)。
3．（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
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：
)
3
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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)。
4．（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
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_____。
4
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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”)。
5．（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。
5
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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________。
6．（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。
6
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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
__________。
7．（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
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：
7
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(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)。
a．升高温度 b．增大压强 c．加入催化剂
8．（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：
8
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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
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)。
9．（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)。
9
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(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
示，催化性能最佳的是_______(填标号)。
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(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)。
〖2022 年高考真题〗
10．（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
转化为
，再进一步还原得到钛。回答下列问题：
(1)
转化为
有直接氯化法和碳氯化法。在
时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：
(ⅰ)直接氯化：
(ⅱ)碳氯化：
①反应
的
为_______
，
_______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
_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在
，将
、C、
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
的平衡常数
_______
。
2
TiO
4
TiCl
2
TiO
4
TiCl
1000℃
-1
-2
2
2
4
2
1
p1
TiO (s)+2Cl (g)=TiCl (g)+O (g) ΔH =172kJ mol ,K =1.0 10
-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
2
2C(s)+O (g)=2CO(g)
ΔH
-1
kJ mol
p
K =
5
1.0 10 Pa
2
TiO
2
Cl
2
C(s)
CO (g)
2CO(g)
p
K
1400
℃
Pa
11
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②图中显示，在
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“气—固—固”反应，有利于
“固—固”接触的措施是_______。
11．（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：
温度/
950
100
0
1050
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
_______。
200℃
2
TiO
4
TiCl
2
TiO
2
TiO
C
2
H S
2
H S
2
SO
2
H S
2
2
8
2
3
2H S(g)+SO (g)
S (s)+2H O(g)
8
-5
-1
-1
2
c H S =2.0 10 mol
L
-5
-1
2
c SO
=5.0 10 mol L
-3
-1
2
c H O =4.0 10 mol L
K=
2
H S
2
H
2
H S
4
CH
-1
2
2
2
1
2H S(g)
2H (g)+S (g) ΔH =170kJ mol
-1
4
2
2
2
2
CH (g)+S (g)
CS (g)+2H (g)
ΔH =64kJ mol
2
4
2
2
2H S(g)+CH (g)
CS (g)+4H (g)
2
4
V H S :V CH
=2:1
2
N
2
H
2
CS
℃
2
H /V(%)
2
CS /V(%)
2
N
2
H S
2
H S
S-H
4
CH
C-H
2
N
2
H
12
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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_______。
12．（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
③
计算
热分解反应④
的
________
。
(2)较普遍采用的
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
。相比克劳斯工艺，高温热分解方法的优点是________，缺点是________。
(3)在
、
反应条件下，将
的混合气进行
热分解反应。平衡时混合气中
与
的分压相等，
平衡转化率为________，平衡常数
________
。
(4)在
、
反应条件下，对于
分别为
、
、
、
、
的
混合气，
热分解反应过程中
转化率随时间的变化如下图所示。
1000℃
2
H S
2
4
V H S :V CH
2
H S
950
~ 1150
℃
℃
2
S (g)
2
2
2
2
2H S(g)+3O (g)=2SO (g)+2H O(g)
-1
1
ΔH =-1036kJ mol
2
2
2
2
4H S(g)+2SO (g)=3S (g)+4H O(g)
-1
2
ΔH =94 kJ mol
2
2
2
2H (g)+O (g)=2H O(g)
-1
3
ΔH =-484 kJ mol
2
H S
2
2
2
2H S(g)=S (g)+2H (g)
4
ΔH =
-1
kJ mol
2
H S
2
H S
1470 K
100 kPa
2
n(H S):n(Ar)=1:4
2
H S
2
H S
2
H
2
H S
p
K =
kPa
1373 K
100 kPa
2
n(H S):n(Ar)
4:1
1:1
1: 4
1:9
1:19
2
H S-Ar
2
H S
13
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①
越小，
平衡转化率________，理由是________。
②
对应图中曲线________，计算其在
之间，
分压的平均变化率为________
。
13．（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
可由
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：
_______
_______。
②
催化丙烷脱氢过程中，部分反应历程如图，
过程的焓变为_______(列式表示)。
③
可用于
的催化氧化。设计从
出发经过3 步反应制备
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)
溶液中存在多个平衡。本题条件下仅需考虑如下平衡：
(ⅰ)
(ⅱ)
①下列有关
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
2
n(H S):n(Ar)
2
H S
2
n(H S):n(Ar)=1:9
0-0.1s
2
H S
-1
kPa s
2
3
Cr O
4
2
7
2
NH
Cr O
4
2
7
2
3
2
NH
Cr O
Cr O
2
3
Cr O
X(g)
Y(g)
2
3
Cr O
3
NH
3
NH
3
HNO
2
2
7
K Cr O
2
2
7
2
4
Cr O (aq)
H O(l)
2HCrO (aq)
2
1
3.0 10
25 C
K
2
4
4
HCrO (aq)
CrO (aq)
H (aq)
7
2
3.3 10
25 C
K
2
2
7
K Cr O
14
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C．加入少量
溶液，反应(ⅰ)的平衡逆向移动
D．加入少量
固体，平衡时
与
的比值保持不变
②25℃时，
溶液中
随pH 的变化关系如图。当
时，设
、
与
的平衡浓度分别为x、y、
，则x、y、z 之间的关系式为_______
；计算溶液
中
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(
)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、
不同的
稀溶液，测得其A 随
的变
化曲线如图，波长
、
和
中，与
的
最接近的是_______；溶液
从a 变到b 的过程中，
的值_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
14．（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
和
，起始压强为
时，发生
下列反应生成水煤气：
Ⅰ.
Ⅱ.
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
NaOH
2
2
7
K Cr O
2
4
HCrO
c
2-
2
7
c Cr O
1
2
2
7
0.10mol L K Cr O
2-
4
2-
2
7
c CrO
lg
c Cr O
pH
9.00
2
2
7
Cr O
4
HCrO
2
4
CrO
1
zmol L
0.10
4
HCrO
max
pH
2
2
7
K Cr O
1
2
3
2
4
CrO
max
pH
2
2
4
2
2
7
H
CrO
Cr O
c
c
c
C(s)
2
1molH O(g)
0.2MPa
-1
2
2
1
C(s)+H O(g)
CO(g)+H (g)
ΔH =+131.4kJ mol
-1
2
2
2
2
CO(g)+H O(g)
CO (g)+H (g)
ΔH =-41.1kJ mol
15
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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
的体积分数可能大于
D．将炭块粉碎，可加快反应速率
②反应平衡时，
的转化率为
，CO 的物质的量为
。此时，整个体系_______(填“吸收”
或“放出”)热量_______kJ，反应Ⅰ的平衡常数
_______(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
方法的示意图如下：
①某温度下，吸收塔中
溶液吸收一定量的
后，
，则该溶液的
_______(该温度下
的
)；
②再生塔中产生
的离子方程式为_______；
③利用电化学原理，将
电催化还原为
，阴极反应式为_______。
15．（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：
(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
2
H
2
3
2
H O(g)
50%
0.1mol
p
K =
2
CO
2
3
K CO
2
CO
2-
-
3
3
c CO
:c HCO
=1:2
pH=
2
3
H CO
7
11
al
a2
K =4.6 10 ,K
5.0 10
2
CO
2
CO
2
4
C H
16
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_______
(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_______。
16．（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“
”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(
)随时间(t)的变化
曲线，如图所示。
实验编
号
反应物组成
a
粉末
b
粉
c
粉
饱和石灰水
d
粉
石灰乳
e
粉
2
H O
CaO
Al
T
0.20g CaO
5.0mL
2
H O
0.15g Al
5.0mL
2
H O
0.15g Al
5.0mL
0.15g Al
5.0mL
0.15g Al
17
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粉末
回答下列问题：
(1)已知：
①
②
③
则
的
___________
。
(2)温度为T 时，
，则
饱和溶液中
___________(用含x 的代数式表示)。
(3)实验a 中，
后
基本不变，原因是___________。
(4)实验b 中，
的变化说明
粉与
在该条件下___________(填“反应”或“不反应”)。实验c 中，
前
的
有变化，其原因是___________；
后
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
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___________。
17．（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：
0.20g CaO
5.0mL
2
H O
1
2
1
2
s
H O l
s
65.17
CaO
Ca OH
H
kJ mol
2
1
2
2 s
2
16.73
Ca OH
Ca
aq
OH
aq
H
kJ mol
1
2
2
3
4
3
s
3H O l
H
g
415.0
2
Al
OH
aq
Al OH
aq
H
kJ mol
2
2
2
4
s
2
s
7H O l
2
3H
g
CaO
Al
Ca
aq
Al OH
aq
4
H
1
·
kJ mol
2
K
x
sp Ca OH
2
Ca OH
c OH
4min
T
T
Al
2
H O
3min
T
3min
T
10min
2
2
2
4
CO (g)+4H (g)
2H O(g)+CH (g)
催化剂
18
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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)_______。
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℃
2
1mol O (g)
-1
ΔH=+572kJ mol
2
H (g)
ΔH=
-1
kJ mol
2
2
2
4
CO (g)+4H (g)
2H O(g)+CH (g)
催化剂
ΔH
a
ΔH >E
2
0.1mol CO
2
0.4mol H
4
n CH
=0.05mol
2
CO
2
CO (g)
2
H (g)
2
2
2
3
CO (g)+3H (g)
H O(g)+CH OH(g)
催化剂
2
2
n CO
:n H
=1:4
3
CH OH
4
CH
-1
μmol L
3
c(CH OH)
4
c CH
3
c CH OH
4
c(CH )
19
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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_______。
18．（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：
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。
0~2min
3
CH OH
-1
-1
μmol L
min
20
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(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)。
19．（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
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”)。
21
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(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
)。
20．（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
22
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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_______。
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_______。
21．（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。
23
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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)。
22．（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。
24
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(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，
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
25
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1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
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_______。
〖2021 年高考真题〗
23．（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与
烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：
反应Ⅰ：
+CH3OH
△H1
反应Ⅱ：
+CH3OH
△H2
反应Ⅲ：
△H3
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T 变化关系如图所示。据图判断，A 和B 中相
对稳定的是__(用系统命名法命名)；
的数值范围是___(填标号)。
A．<-1 B．-1～0 C．0～1 D．>1
26
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(2)为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME
的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B 的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡
常数Kx1=___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移
动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A 与CH3OH 物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)=___。
(3)为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B 和CH3OH。控制温度为
353K，A、B 物质的量浓度c 随反应时间t 的变化如图所示。代表B 的变化曲线为__(填“X”或“Y”)；t=100s
时，反应Ⅲ的正反应速率v 正__逆反应速率v 逆(填“＞”“＜”或“=)。
24．（2021·浙江卷）含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。请回答：
(1)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量
：
。判断该反应的自发性并说
明理由_______。
(2)已知
。
时，在一恒容密闭反应器中充入一
定量的
和
，当反应达到平衡后测得
、
和
的浓度分别为
、
和
。
①该温度下反应的平衡常数为_______。
②平衡时
的转化率为_______。
(3)工业上主要采用接触法由含硫矿石制备硫酸。
27
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①下列说法正确的是_______。
A．须采用高温高压的反应条件使
氧化为
B．进入接触室之前的气流无需净化处理
C．通入过量的空气可以提高含硫矿石和
的转化率
D．在吸收塔中宜采用水或稀硫酸吸收
以提高吸收速率
②接触室结构如图1 所示，其中1~4 表示催化剂层。图2 所示进程中表示热交换过程的是_______。
A．
B．
C．
D．
E.
F.
G.
③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。在图3 中画出反
应
的转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线
示意图(标明曲线Ⅰ、Ⅱ)_______。
(4)一定条件下，在
溶液体系中，检测得到pH-时间振荡曲线如图4，同时观察到体
系由澄清→浑浊→澄清的周期性变化。可用一组离子方程式表示每一个周期内的反应进程，请补充其中的
2 个离子方程式。
28
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Ⅰ.
Ⅱ.①_______；
Ⅲ.
；
Ⅳ.②_______。
25．（2021·全国乙卷）一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有
机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig 误认为是ICl，从而错过了一种新元素
的发现，该元素是_______。
(2)氯铂酸钡(
)固体加热时部分分解为
、
和
，376.8℃时平衡常数
，
在一硬质玻璃烧瓶中加入过量
，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)，在
376.8℃，碘蒸气初始压强为
。376.8℃平衡时，测得烧瓶中压强为
，则
_______
，反应
的平衡常数K=_______(列出计算式即可)。
(3)McMorris 测定和计算了在136~180℃范围内下列反应的平衡常数
。
得到
和
均为线性关系，如下图所示：
29
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①由图可知，NOCl 分解为NO 和
反应的
_______0(填“大于”或“小于”)
②反应
的K=_______(用
、
表示)：该反应的
_______0(填“大于”或“小
于”)，写出推理过程_______。
(4)Kistiakowsky 曾研究了NOCl 光化学分解反应，在一定频率(v)光的照射下机理为：
其中
表示一个光子能量，
表示NOCl 的激发态。可知，分解1mol 的NOCl 需要吸收_______mol
光子。
26．（2021·全国甲卷）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的
_______
；若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是
_______(填标号)，判断的理由是_______。
A．
B．
C．
30
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D．
(2)合成总反应在起始物
时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为
，在
℃下的
、在
下的
如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式
_______；
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______；
③当
时，
的平衡转化率
____，反应条件可能为___或___。
27．（2021·河北卷）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技
术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
(1)大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据
如表：
物质
H2(g)
C(石墨，s)
C6H6(l)
燃烧热△H(kJ•mol-1)
-285.8
-393.5
-3267.5
(1)则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为________。
(2)雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2(g)=CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)=H+(aq)+HCO (aq)
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25℃时，反应②的平衡常数为K2。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数)，比例系数为ymol•L-1•kPa-1，当
大气压强为pkPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x 时，溶液中H+浓度为________mol•L-1(写出表达式，
考虑水的电离，忽略HCO 的电离)
(3)105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)
M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中水蒸
气的分压小于5kPa，CO2(g)的初始压强应大于________kPa。
(4)我国科学家研究Li—CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
①Li—CO2电池中，Li 为单质锂片，则该电池中的CO2在___(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究表明，
该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4 个步骤进行，写出
步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2+2e-=C2O
Ⅱ.C2O
=CO2+CO
Ⅲ.__________ Ⅳ.CO
+2Li+=Li2CO3
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_________。
Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO 的反应进程中(H+被还原为H2的反应可
同时发生)，相对能量变化如图.由此判断，CO2电还原为CO 从易到难的顺序为_______(用a、b、c 字母排
序)。
28．（2021·湖南卷）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种
方法由氨气得到氢气。
方法I：氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
键能
946
436.0
390.8
32
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一定温度下，利用催化剂将
分解为
和
。回答下列问题：
(1)反应
_______
；
(2)已知该反应的
，在下列哪些温度下反应能自发进行？_______(填标号)
A．25℃ B．125℃ C．225℃ D．325℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将
通入3L 的密闭容
器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
①若保持容器体积不变，
时反应达到平衡，用
的浓度变化表示
时间内的反应速率
_______
(用含
的代数式表示)
②
时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后
分压变化趋势的曲线是
_______(用图中a、b、c、d 表示)，理由是_______；
③在该温度下，反应的标准平衡常数
_______。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应
，
，其中
，
、
、
、
为
各组分的平衡分压)。
方法Ⅱ：氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
33
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(4)电解过程中
的移动方向为_______(填“从左往右”或“从右往左”)；
(5)阳极的电极反应式为_______。
KOH 溶液KOH 溶液
〖2020 年高考真题〗
29.（2020·新课标Ⅰ）硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧
化：SO2(g)+
O2(g)
SO3(g) ΔH=−98 kJ·mol−1。回答下列问题：
（1）钒催化剂参与反应的能量变化如图所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程
式为：_______________________________________。
（2）当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、2.5MPa 和
5.0MPa 压强下，SO2平衡转化率α 随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=__________，判
断的依据是______________________。影响α 的因素有____________________________。
34
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（3）将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p 条
件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为___________，平衡常数Kp=___________(以分
压表示，分压=总压×物质的量分数)。
（4）研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：v=k(
−1)0.8(1−nα')。式中：k 为反应速率常数，随温度
t 升高而增大；α 为SO2平衡转化率，α'为某时刻SO2转化率，n 为常数。在α'=0.90 时，将一系列温度下的
k、α 值代入上述速率方程，得到v~t 曲线，如图所示。
曲线上v 最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v 逐渐提高；t>tm后，v 逐渐下降。
原因是__________________________。
30.（2020·新课标Ⅱ）天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。
（1）乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)= C2H4(g)+H2(g) ΔH，相关物质的燃烧热数据如下表所示：
物质
C2H6(g)
C2H4(g)
H2(g)
燃烧热ΔH/( kJ·mol−1)
-1560
-1411
-286
①ΔH=_________kJ·mol−1。
②提高该反应平衡转化率的方法有_________、_________。
③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡
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)。
（2）高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4
C2H6+H2。反应在初期阶段的速率方程为：r=k×
，其中k 为反应速率常数。
①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α 时的反应速率为r2，则r2=_____ r1。
②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是_________。
A．增加甲烷浓度，r 增大 B．增加H2浓度，r 增大
C．乙烷的生成速率逐渐增大 D．降低反应温度，k 减小
（3）CH4和CO2都是比较稳定的分子，科学家利用电化学装置实现两种分子的耦合转化，其原理如下图所
示：
35
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①阴极上的反应式为_________。
②若生成的乙烯和乙烷的体积比为2∶1，则消耗的CH4和CO2体积比为_________。
31.（2020·新课标Ⅲ）二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：
（1）CO2催化加氢生成乙烯和水的反应中，产物的物质的量之比n(C2H4)∶n(H2O)=__________。当反应达
到平衡时，若增大压强，则n(C2H4)___________(填“变大”“变小”或“不变”)。
（2）理论计算表明，原料初始组成n(CO2)∶n(H2)=1∶3，在体系压强为0.1MPa，反应达到平衡时，四种
组分的物质的量分数x 随温度T 的变化如图所示。
图中，表示C2H4、CO2变化的曲线分别是______、______。CO2催化加氢合成C2H4反应的ΔH______0(填
“大于”或“小于”)。
（3）根据图中点A(440K，0.39)，计算该温度时反应的平衡常数Kp=_________(MPa)−3(列出计算式。以分
压表示，分压=总压×物质的量分数)。
（4）二氧化碳催化加氢合成乙烯反应往往伴随副反应，生成C3H6、C3H8、C4H8等低碳烃。一定温度和压
强条件下，为了提高反应速率和乙烯选择性，应当___________________。
32.（2020·江苏卷）CO2/ HCOOH 循环在氢能的贮存/释放、燃料电池等方面具有重要应用。
36
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（1）CO2催化加氢。在密闭容器中，向含有催化剂的KHCO3溶液(CO2与KOH 溶液反应制得)中通入H2生
成HCOO-，其离子方程式为_______________________________；其他条件不变，HCO3
-转化为HCOO-的
转化率随温度的变化如图-1 所示。反应温度在40℃~80℃范围内，HCO3
-催化加氢的转化率迅速上升，其主
要原因是__________________________________。
（2） HCOOH 燃料电池。研究 HCOOH 燃料电池性能的装置如图-2 所示，两电极区间用允许K+、H+通过
的半透膜隔开。
①电池负极电极反应式为________________________________________________；放电过程中需补充的物
质A 为________________(填化学式)。
②图-2 所示的 HCOOH 燃料电池放电的本质是通过 HCOOH 与O2的反应，将化学能转化为电能，其反应
的离子方程式为_____________________________。
（3） HCOOH 催化释氢。在催化剂作用下， HCOOH 分解生成CO2和H2可能的反应机理如图-3 所示。
①HCOOD 催化释氢反应除生成CO2外，还生成_________________(填化学式)。
②研究发现：其他条件不变时，以 HCOOK 溶液代替 HCOOH 催化释氢的效果更佳，其具体优点是
37
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_____________________________。
33.（2020·山东卷）探究CH3OH 合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高CH3OH 的产率。以CO2、H2
为原料合成CH3OH 涉及的主要反应如下：
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
回答下列问题：
（1）
_________
。
（2）一定条件下，向体积为VL 的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应，达到平衡时，
容器中CH3OH(g)为ɑ mol，CO 为b mol，此时H2O(g)的浓度为__________mol
L
﹒
-1(用含a、b、V 的代数式
表示，下同)，反应Ⅲ的平衡常数为___________。
（3）不同压强下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3 投料，实验测定CO2
平衡转化率和CH3OH 的平衡产率随温
度的变化关系如下图所示。
已知：CO2的平衡转化率=
CH3OH 的平衡产率=
其中纵坐标表示CO2平衡转化率的是图___________(填“甲”或“乙”)；压强p1、p2、p3由大到小的顺序
为___________；图乙中T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是___________。
（4）为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH 的平衡产率，应选择的反应条件为_________(填标号)。
A.低温、高压 B.高温、低压 C.低温、低压 D.高温、高压
34.（2020·天津卷）利用太阳能光解水，制备的H2用于还原CO2合成有机物，可实现资源的再利用。回答
下列问题：
Ⅰ.半导体光催化剂浸入水或电解质溶液中，光照时可在其表面得到产物
（1）下图为该催化剂在水中发生光催化反应的原理示意图。光解水能量转化形式为___________。
38
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（2）若将该催化剂置于Na2SO3溶液中，产物之一为SO4
2-，另一产物为__________。若将该催化剂置于
AgNO3溶液中，产物之一为O2，写出生成另一产物的离子反应式______________________。
Ⅱ.用H2还原CO2可以在一定条下合成CH3OH(不考虑副反应)：
（3）某温度下，恒容密闭容器中，CO2和H2的起始浓度分别为 a mol‧L-1和3 a mol‧L-1，反应平衡时，
CH3OH 的产率为b，该温度下反应平衡常数的值为___________。
（4）恒压下，CO2和H2的起始物质的量比为1:3 时，该反应在无分子筛膜时甲醇的平衡产率和有分子筛膜
时甲醇的产率随温度的变化如图所示，其中分子筛膜能选择性分离出H2O。
①甲醇平衡产率随温度升高而降低的原因为____________。
②P 点甲醇产率高于T 点的原因为___________。
③根据上图，在此条件下采用该分子筛膜时的最佳反应温度为___________°C。
Ⅲ.调节溶液pH 可实现工业废气CO2的捕获和释放
（5） CO3
2-的空间构型为__________。已知25℃碳酸电离常数为Ka1、Ka2，当溶液pH=12 时，
=1：_______：__________。
35.（2020·浙江卷）研究CO2氧化C2H6制 C2H4对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应有：
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
已知：298K 时，相关物质的相对能量(如图1)。
39
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可根据相关物质的相对能量计算反应或变化的
(
随温度变化可忽略)。例如：
。
请回答：
（1）①根据相关物质的相对能量计算
_____
。
②下列描述正确的是_____
A 升高温度反应Ⅰ的平衡常数增大
B 加压有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动
C 反应Ⅲ有助于乙烷脱氢，有利于乙烯生成
D 恒温恒压下通水蒸气，反应Ⅳ的平衡逆向移动
③有研究表明，在催化剂存在下，反应Ⅱ分两步进行，过程如下：
，且第二步速率较慢(反应活化能为
)。根据相关物质的相对能量，画出反应Ⅱ分两步进行的“能量-反应过程图”，起点从
的能量
，开始(如图2)_____。
（2）①CO2和 C2H6按物质的量1:1 投料，在923K 和保持总压恒定的条件下，研究催化剂X 对“CO2氧化
C2H6制 C2H4”的影响，所得实验数据如下表：
40
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催化剂
转化率
转化率
产率
催化剂X
19.0
37.6
3.3
结合具体反应分析，在催化剂X 作用下，CO2氧化C2H6的主要产物是___________________________，判
断依据是_________________________________________________________________。
②采用选择性膜技术(可选择性地让某气体通过而离开体系)可提高C2H4的选择性(生成C2H4的物质的量与
消耗C2H6的物质的量之比)。在773K，乙烷平衡转化率为9.1％，保持温度和其他实验条件不变，采用选
择性膜技术，乙烷转化率可提高到11.0％。结合具体反应说明乙烷转化率增大的原因是_________________
__________________________________________。
〖2019 年高考真题〗
36．[2019·新课标Ⅰ]水煤气变换[CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢
以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
（1）Shibata 曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还
原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO 还原CoO(s)，平衡后气体中CO 的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO_________H2（填“大于”或“小于”）。
（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡
时体系中H2的物质的量分数为_________（填标号）。
A．＜0.25
B．0.25
C．0.25~0.50
D．0.50
E．＞0.50
（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，
其中吸附在金催化剂表面上的物种用❉标注。
可知水煤气变换的ΔH________0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E 正
=_________eV，写出该步骤的化学方程式_______________________。
（4）Shoichi 研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO 和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化
41
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剂为氧化铁，实验初始时体系中的
和
相等、
和
相等。
计算曲线a 的反应在30~90 min 内的平均速率
(a)=___________kPa·min−1。467 ℃时
和
随时间变化
关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时
和
随时间变化关系的曲线分别是
___________、___________。
37．[2019·新课标Ⅱ] 环戊二烯（
）是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。
回答下列问题：
（1）已知：
(g)
(g)+H2(g)
ΔH1=100.3 kJ·mol −1 ①
H2(g)+ I2(g)
2HI(g)
ΔH2=−11.0 kJ·mol −1 ②
对于反应：
(g)+ I2(g)
(g)+2HI(g) ③ ΔH3=___________kJ·mol −1。
（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯（
）在刚性容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡
时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_________，该反应的平衡常数Kp=_________Pa。达到平衡后，欲
增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有__________（填标号）。
A．通入惰性气体
B．提高温度
C．增加环戊烯浓度
D．增加碘浓度
（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应
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时间的关系如图所示，下列说法正确的是__________（填标号）。
A．T1＞T2
B．a 点的反应速率小于c 点的反应速率
C．a 点的正反应速率大于b 点的逆反应速率
D．b 点时二聚体的浓度为0.45 mol·L−1
（4）环戊二烯可用于制备二茂铁（Fe(C5H5)2，结构简式为
），后者广泛应用于航天、化工等领域
中。二茂铁的电化学制备原理如下图所示，其中电解液为溶解有溴化钠（电解质）和环戊二烯的DMF 溶
液（DMF 为惰性有机溶剂）。
该电解池的阳极为____________，总反应为__________________。电解制备需要在无水条件下进行，原因
为_________________________。
38．[2019·新课标Ⅲ] 近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增
长。因此，将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：
（1）Deacon 发明的直接氧化法为：4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)。下图为刚性容器中，进料浓度比
c(HCl) ∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1 时HCl 平衡转化率随温度变化的关系：
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可知反应平衡常数K（300℃）____________K（400℃）（填“大于”或“小于”）。设HCl 初始浓度为
c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1 的数据计算K（400℃）=____________（列出计算式）。按化学
计量比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低、过高的
不利影响分别是____________。
（2）Deacon 直接氧化法可按下列催化过程进行：
CuCl2(s)=CuCl(s)+
Cl2(g) ΔH1=83 kJ·mol-1
CuCl(s)+
O2(g)=CuO(s)+
Cl2(g) ΔH2=-20 kJ·mol-1
CuO(s)+2HCl(g)=CuCl2(s)+H2O(g) ΔH3=-121 kJ·mol-1
则4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g)的ΔH=_________ kJ·mol-1。
（3）在一定温度的条件下，进一步提高HCl 的转化率的方法是______________。（写出2 种）
（4）在传统的电解氯化氢回收氯气技术的基础上，科学家最近采用碳基电极材料设计了一种新的工艺方
案，主要包括电化学过程和化学过程，如下图所示：
负极区发生的反应有____________________（写反应方程式）。电路中转移1 mol 电子，需消耗氧气
__________L（标准状况）。
39．[2019·江苏卷] CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。
（1）CaO 可在较高温度下捕集CO2，在更高温度下将捕集的CO2释放利用。CaC2O4·H2O 热分解可制备
CaO，CaC2O4·H2O 加热升温过程中固体的质量变化见下图。
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①写出400~600 ℃范围内分解反应的化学方程式： ▲ 。
②与CaCO3热分解制备的CaO 相比，CaC2O4·H2O 热分解制备的CaO 具有更好的CO2捕集性能，其原因是
▲ 。
（2）电解法转化CO2可实现CO2资源化利用。电解CO2制HCOOH 的原理示意图如下。
①写出阴极CO2还原为HCOO−的电极反应式： ▲ 。
②电解一段时间后，阳极区的KHCO3溶液浓度降低，其原因是 ▲ 。
（3）CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应：
反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH =41.2 kJ·mol−1
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)
CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH =
122.5 kJ·mol
﹣
−1
在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图。
其中：
CH3OCH3的选择性=
×100％
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①温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是 ▲ 。
②220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%（图中A 点）。
不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有 ▲ 。
40．[2019·北京卷]氢能源是最具应用前景的能源之一，高纯氢的制备是目前的研究热点。
（1）甲烷水蒸气催化重整是制高纯氢的方法之一。
①反应器中初始反应的生成物为H2和CO2，其物质的量之比为4∶1，甲烷和水蒸气反应的方程式是
______________。
②已知反应器中还存在如下反应：
i.CH4(g)+H2O(g)
CO(g)+3H2(g) ΔH1
ii.CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH2
iii.CH4(g)
C(s)+2H2(g) ΔH3
……
iii 为积炭反应，利用ΔH1和ΔH2计算ΔH3时，还需要利用__________反应的ΔH。
③反应物投料比采用n（H2O）∶n（CH4）=4∶1，大于初始反应的化学计量数之比，目的是
________________（选填字母序号）。
a.促进CH4转化 b.促进CO 转化为CO2 c.减少积炭生成
④用CaO 可以去除CO2。H2体积分数和CaO 消耗率随时间变化关系如下图所示。从t1时开始，H2体积分
数显著降低，单位时间CaO 消耗率_______（填“升高”“降低”或“不变”）。此时CaO 消耗率约为
35%，但已失效，结合化学方程式解释原因：____________________________。
（2）可利用太阳能光伏电池电解水制高纯氢，工作示意图如下。通过控制开关连接K1或K2，可交替得到
H2和O2。
①制H2时，连接_______________。
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产生H2的电极反应式是_______________。
②改变开关连接方式，可得O2。
③结合①和②中电极3 的电极反应式，说明电极3 的作用：________________________。
47
