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2024 年高考二轮专题强化训练（非选择题）
专题17 化学反应原理综合题
考情分析：
该题型一般取材于能源、环境保护、化工生产等情景，或者以元素化合物知识为载体，以工业生产为
背景，通过某个气相或者溶液中的可逆反应切入。题目围绕一个主题，以“拼盘”的形式呈现,结合图像、
表格、数据、装置等信息，综合考查化学反应速率、化学平衡及其影响因素、化学反应中的能量转化、盖
斯定律及其应用、热化学方程式的书写、原电池、电解池原理及其电极反应式的书写、水溶液中的离子平
衡等知识，甚至还融合考查氧化还原反应、离子反应，涉及知识点较多，但各个小题又比较相对独立。题
目的综合性强，化学信息较多，设问角度灵活多变，侧重考查考生接受、整合信息的能力、应用化学知识
解决实际问题的能力。
解题策略：
解答基本理论综合题型要坚持审题“三读”，审慎作答。
1.泛读：浏览全题，明确已知和待求解的问题。
2.细读：把握关键字、词、数量关系、图表中信息含义等。
3.精读：深入思考，注意挖掘隐含信息。
认真审题后，根据题目中所给出的文字、图像、数据等提炼出重要的信息，联系相关理论解题，组织
答案。书写答案时要“细心、规范、整洁”，避免无谓失分。
由于试题篇幅较长，情境、取材较新，同时联系生产、生活实际进行考查，难度较大，可以理解为高
考化学的压轴题型。所以解题时要采用逐个分析、各个击破的方法，认真分析每个小题考查的知识点，迅
速转变思路，防止在一个知识点、一个思路上“走到底”。平常训练应注重计算能力(重点训练平衡常数
以及转化率的计算)、语言表述能力(利用平衡原理解释实际问题)的培养，提高解读图像的能力，掌握解
题技巧。电化学应重点掌握电极反应式的书写技巧以及有关电池参数方面的计算，应用盖斯定律解题时要
先确定热化学方程式的组合关系，再确定ΔH 间的计算关系。
典题体验，提升素养：（本题共30 大题）
1．（2023·全国甲卷·统考高考真题）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)。
1
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(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”)。
(
)
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
2
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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。
【答案】(1)
或
(2) b
(3)
c <
Ⅰ
2
【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应③=
(反应②-①)，所以对应
；根据平衡常数表达式与热化学方程式之
间的关系可知，对应化学平衡常数
或
，故答案为：
；
或
；
（2）根据图示信息可知，纵坐标表示-lg(
)，即与MO+的微粒分布系数成反比，与M+的微
粒分布系数成正比。则同一时间内，b 曲线生成M+的物质的量浓度比a 曲线的小，证明化学反应速率慢，
又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b 表示的是300 K 条件下的反应；
根据上述分析结合图像可知，
、
时-lg(
)=0.1，则
=10-0.1，利用数
学关系式可求出
，根据反应
可知，生成的M+即为转
化的
，则
的转化率为
；故答案为：b；
；
（3）(
)
ⅰ步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步
3
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骤Ⅰ；
(
)
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，则此时正反应活化能会增大，
根据图示可知，
与
反应的能量变化应为图中曲线c；
(
)
ⅲ
与
反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，步骤Ⅰ的活化能增大，
反应速率会变慢，则CH2DOD 更难获得，故产率：
<
；根据反应机理可知，若
与
反应，生成的氘代甲醇可能为
或
共2 种，故答案为：<；2。
2．（2023·全国乙卷·统考高考真题）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
。
4
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(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)。
【答案】(1) 4 1
(2)(a+c-2b)
(3) 3
增大
(4)
46.26
【详解】（1）由图中信息可知，当失重比为19.4%时，
转化为
，则
，解之得
=4；当失重比为38.8%时，
转化为
，则
，解之得y=1。
5
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（2）①
②
③
根据盖斯定律可知，①+③-②2 可得
，则
(a+c-2b)
。
（3）将
置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：
(
)
Ⅰ。由平衡时
的关系图可知,
时，
，
则
，因此，该反应的平衡总压
3
、平衡常数
。由
图中信息可知，
随着温度升高而增大，因此，
随反应温度升高而增大。
（4）提高温度，上述容器中进一步发生反应
(
)
Ⅱ，在同温同压下，不同气体
的物质的量之比等于其分压之比，由于仅发生反应(
)
Ⅰ时
，则
，因此，平衡时
。在
时，
，则
、
，
联立方程组消去
，可得
，代入相关数据可求出
46.26
，则
，
。
3．（2023·全国新课标卷·统考高考真题）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
。
6
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(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：
)
7
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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)。
【答案】(1)
(2) (
)
ⅱ
在化学反应中，最大的能垒为速率控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于
的
键能比H-H 键的大很多，因此，在上述反应机理中，速率控制步骤为(
)
ⅱ
(3)
(4)
合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 图4
【详解】（1）在化学反应中，断开化学键要消耗能量，形成化学键要释放能量，反应的焓变等于反应物
的键能总和与生成物的键能总和的差，因此，由图1 数据可知，反应
的
。
（2）由图1 中信息可知，
的
，则
的键能为
；
8
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的
，则H-H 键的键能为
。在化学反应中，最大的能垒为速率
控制步骤，而断开化学键的步骤都属于能垒，由于
的键能比H-H 键的大很多，因此，在上述反应机
理中，速率控制步骤为(
)
ⅱ。
（3）已知
属于立方晶系，晶胞参数
，密度为
，设其晶胞中含有
的原子数为
，
则
晶体密度
，解之得
，即
晶胞中含有
的原子数
为
。
（4）①合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图
中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数
，因此，图中压强由小到大的顺序为
，判断的依据是：合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。
②对比图3 和图4 中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图4 中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下
充入惰性气体
，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大
的方向移动，因此，充入惰性气体
不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体
的图是图4。
③图3 中，进料组成为
两者物质的量之比为3:1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分
别为3mol 和1mol，达到平衡时氮气的变化量为x mol，则有：
当
、
时，
，解之得
，则氮气的转化率
，平衡时
、
、
的物质的量分别为
、2
、
，其物质的量分数分别为
、
、
，则该温度下
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因此，该温度时，反应
的平衡常数
。
4．（2023·河北·统考高考真题）氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对
解决环境和能源问题都具有重要意义。
已知：
物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
物质
能量/
945
498
631
回答下列问题：
(1)恒温下，将
空气(
和
的体积分数分别为0.78 和0.21，其余为惰性组分)置于容积为
的恒容
密闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应：
i
ii
①
。
②以下操作可以降低上述平衡体系中
浓度的有 (填标号)。
A．缩小体积 B．升高温度 C．移除
D．降低
浓度
③若上述平衡体系中
，则
(写出
含a、b、V 的计算式)。
(2)氢气催化还原
作为一种高效环保的脱硝技术备受关注。高温下氢气还原
反应的速率方程为
为速率常数。在一定温度下改变体系中各物质浓度，测定结果如下表。
10
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组
号
1
0.10
0.10
r
2
0.10
0.20
3
0.20
0.10
4
0.05
0.30
？
表中第4 组的反应速率为
。(写出含r 的表达式)
(3)①以空气中的氮气为原料电解合成氨时，
在 (填“阴”或“阳”)极上发生反应，产生
。
②氨燃料电池和氢燃料电池产生相同电量时，理论上消耗
和
的质量比为
，则在碱性介质中氨
燃料电池负极的电极反应式为 。
③我国科学家研究了水溶液中三种催化剂(a、b、c)上
电还原为
(图1)和
电还原为
(图2)反应
历程中的能量变化，则三种催化剂对
电还原为
的催化活性由强到弱的顺序为 (用字母a、
b、c 排序)。
【答案】(1) 181 CD
(2)
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(3) 阴
bac
【详解】（1）①ΔH1=反应物总键能-生成物总键能=
；
故答案为：+181；
②A．缩小体积，所有物质浓度均增大，A 不符合题意；
B．升高温度，平衡向着吸热方向进行，反应i 为吸热反应，则升温平衡正向进行，NO 浓度增大，B 不符
合题意；
C．移除NO2，平衡ii 向正向进行，NO 浓度降低，C 符合题意；
D．降低N2浓度，平衡逆向进行，消耗NO，NO 浓度降低，D 符合题意；
故答案为：CD；
③根据三段式
，
；
故答案为：
；
；
（2）实验1 与实验2 相比，
，y=1，实验1 与实验3 相比，
，x=2，代
入实验3，
，根据实验4 计算，
；
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故答案为：0.75r；
（3）①N2生成NH3，化合价降低，得电子，发生还原反应，则N2在阴极反应；
故答案为：阴；
②燃料电池中，氨气作负极发生氧化反应，生成N2，生成1 个N2转移6 个电子，在碱性下发生，
；
故答案为：
；
③催化剂通过降低反应活化能提高反应速度，则催化活性由强到弱的顺序为b＞a＞c；
故答案为：bac。
5．（2023·福建·统考高考真题）探究甲醇对丙烷制丙烯的影响。丙烷制烯烃过程主要发生的反应有
ⅰ．
ⅱ．
ⅲ．
已知：
为用气体分压表示的平衡常数，分压=物质的量分数×总压。在
下，丙烷单独进料时，
平衡体系中各组分的体积分数
见下表。
物质
丙烯
乙烯
甲烷
丙烷
氢气
体积分数(%)
21
23.7
55.2
0.1
0
(1)比较反应自发进行（∆G=∆H-T∆S＜0）的最低温度，反应 ⅰ 反应 ⅱ（填“＞”或“＜”）。
(2)①在该温度下，Kp2远大于 Kp1，但φ（C3H6)和φ（C2H4)相差不大，说明反应 ⅲ 的正向进行有利于反
应 ⅰ 的 反应和反应 ⅱ 的 反应（填“正向”或“逆向”）。
②从初始投料到达到平衡，反应 ⅰ、ⅱ、ⅲ 的丙烷消耗的平均速率从大到小的顺序为： 。
③平衡体系中检测不到
，可认为存在反应：
，下列相关说法正确的
是 (填标号)。
a．
b．
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c．使用催化剂，可提高丙烯的平衡产率
d．平衡后再通入少量丙烷，可提高丙烯的体积分数
④由表中数据推算：丙烯选择性
(列出计算式)。
(3)丙烷甲醇共进料时，还发生反应：
ⅳ．
在
下，平衡体系中各组分体积分数与进料比的关系如图所示。
①进料比n(丙烷)
(甲醇)
时，体系总反应：
②随着甲醇投料增加，平衡体系中丙烯的体积分数降低的原因是 。
【答案】(1)＞
(2) 正向 逆向 ⅱ＞ⅰ＞ⅲ ab
(3) -29 甲醇投料增加，氢气增多，导致反应1 逆移，则丙烯体积分数降低
【分析】Kp为用气体分压表示的平衡常数，分压=物质的量分数×总压，巧用盖斯定律解决问题。结合阿伏
加德罗定律将物质的量和体积进行转化。
【详解】（1）反应ⅰ的∆G=124-127T（未带单位）＜0，T＞
，同理反应ⅱ：T＞
，故反应ⅰ的最低
温度比反应ⅱ的最低温度大，故答案为：＞；
（2）①ⅲ的正向进行氢气浓度减小，有利于i 正向；ⅲ的正向进行甲烷浓度增大，有利于ⅱ逆向，②根据
平衡体积分数
，消耗1mol 丙烷生成1mol 丙烯或1mol 乙烯或3mol 甲烷，可知
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反应速率ⅱ＞ⅰ＞ⅲ，③根据盖斯定律：目标反应=2
+
ⅰⅲ，故
；分压=物质的量分数×总压=体
积分数×总压，故
；催化剂不能影响平衡；
通入丙烷平衡正向移动，根据温度不变Kp为定值，各组分的体积分数不变；④在相同条件下，物质的量之
比等于体积之比；同时消耗1mol 丙烷生成1mol 丙烯或1mol 乙烯或3mol 甲烷，生成乙烯时同时生成等量
的甲烷，因此丙烯的选择性
；
（3）ⅲ．
ⅳ．
目标反应=
+
ⅲⅳ，故△H=-29kJ/mol； 甲醇投料增加，氢气增多，导致反应1 逆移，则丙烯体积分数降低。
故答案为：-29 kJ/mol ；甲醇投料增加，氢气增多，导致反应1 逆移，则丙烯体积分数降低。
6．（2023·重庆·统考高考真题）银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
(1)在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图所示，回答下列问题：
①中间体
生成吸附态
的活化能为
。
②由
生成
的热化学方程式为 。
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(2)一定条件下，银催化剂表面上存在反应：
，该反应平衡压强
与温度
的关系如下：
401
443
463
10
51
100
①
时的平衡常数
。
②起始状态Ⅰ中有
和
，经下列过程达到各平衡状态：
已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是 (填字母)。
A．从Ⅰ到Ⅱ的过程
B．
C．平衡常数：
D．若体积
，则
E．逆反应的速率：
③某温度下，向恒容容器中加入
，分解过程中反应速率
与压强
的关系为
，
k 为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少
时，逆反应速率最大。若转化率为
，则
(用
表示)。
(3)
可用作固体离子导体，能通过加热
制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示(为了简化，
只画出了碘离子在晶胞中的位置)。
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①测定晶体结构最常用的仪器是 (填字母)。
A．质谱仪 B．红外光谱仪 C．核磁共振仪 D．
射线衍射仪
②
与
晶胞的体积之比为 。
③测定
中导电离子类型的实验装置如图所示。实验测得支管a 中
质量不变，可判定导电离子是
而不是
，依据是 。
【答案】(1) 83
(2) 10 CDE
(3) D 12:7 a 中银电极质量减小，b 中银电极质量增大
【详解】（1）①过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，中间体
生成吸附态
的
活化能为
。
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②由图可知，
生成
放出热量
，放热焓变为负值，
故热化学方程式为
；
（2）①反应中只有氧气为气体，结合表格数据可知，
时的平衡常数
。
②结合表格数据可知，升高温度，压强变大，平衡正向移动，则反应为吸热反应；
A．从Ⅱ到Ⅲ为体积增大，反应正向移动的过程，导致固体质量减小，已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，
则从Ⅰ到Ⅱ的过程为固体质量增大的过程，平衡逆向移动，为熵减过程，故从Ⅰ到Ⅱ的过程
，A 错
误；
B．平衡常数
只受温度的影响，则
，B 错误；
C．反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故平衡常数：
，C 正确；
D．已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则氧气的物质的量相等，若体积
，根据阿伏伽德罗定
律可知，
，
，
，则
，D 正确；
E．结合A 分析可知，逆反应的速率：
；固体不影响反应速率，温度越低反应速率越低，逆反
应的速率：
，故有逆反应的速率：
，E 正确；
故选CDE；
③某温度下，设向恒容容器中加入mg
，当固体质量减少
时，逆反应速率最大，此时达到平衡状
态，减小质量为生成氧气的质量，则生成
，若转化率为
，则此时生成
，根据阿伏伽德罗定律，此时
，故
；
（3）①晶体与非晶体的最可靠的科学方法是X 射线衍射法；故测定晶体结构最常用的仪器是D．
射线衍
18
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射仪；
②据“均摊法”，
晶胞中含
个I，则晶体密度为
；，
晶胞中含
个I，则晶体密度为
；故
，则
与
晶胞的体积之比为12:7。
③由图可知，a 极为阳析，银氧化为银离子，根据a 中AgI 质量不变，可判断I-没有进入a 极（否则AgI 质
量会增加），从而推断导电的是Ag+从a 极移向b 极。
7．（2023·广东·统考高考真题）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
20
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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)。
【答案】(1)
HNO2
(2)
AB
(3) 0.36 3：4 或0.75
(4)98%
【详解】（1）①基态
的
电子轨道表示式为
；
②根据原子守恒可知离子方程式中需要增加HNO2。
（2）①浓度分别为
的
溶液，反应物浓度增加，反应速率增大，据此
21
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可知三者对应的曲线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；
时，在
内，观察图像可知
的平均消耗速率为
；
②A．对于反应
HNO2
，加水稀释，平衡往粒子数增加的方向移
动，
含量增加，
含量减小，
增大，A 正确；
B．
浓度增加，
转化率增加，故
，B 正确；
C．观察图像可知，三组实验反应速率都是前期速率增加，后期速率减小，C 错误；
D．硝酸浓度越高，反应速率越快，体系由橙红色转变为淡蓝色所需时间越短，故
，D 错误；
故选AB。
（3）①
时，
，且
=0.64，
得x=0.36；
②
相比于
含有两个配体，则
与
的浓度比应为
相对峰面积S 的一半与
的相对峰面积S 之比，即
。
（4）
；
，由L 守恒可知
，则
；则M 的转化率为
。
8．（2023·北京·统考高考真题）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 。
22
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(2)二十世纪初，工业上以
和
为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ．
和
生成
；
ⅱ．
分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是 (填序号)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ为放热反应，ⅱ为吸热反应
c．
(3)近年研究发现，电催化
和含氮物质(
等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解决含氮
废水污染问题。向一定浓度的
溶液通
至饱和，在电极上反应生成
，电解原理如图所
示。
①电极是电解池的 极。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是 。
23
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(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
。
【答案】(1)
(2)ab
(3) 阳
(4)
样品的质量、步骤Ⅲ所加入
溶液的体积和浓度
【详解】（1）根据原子守恒分析，二者反应生成尿素和氯化银，化学方程式是
。答案为
；
（2）a．反应ⅰ的活化能是
，反应ⅱ活化能是
，
，a 项正确；
b．从图中反应物和生成物能量的相对大小可看出反应ⅰ放热，反应ⅱ吸热，b 项正确；
c．总反应的：
，c 项错误；
故选ab。
（3）①电极b 上发生
失电子生成
的氧化反应，是电解池的阳极。②a 极硝酸根离子得电子转化为
尿素，再结合酸性环境可分析出电极反应式为
。答案为阳极；
24
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；
（4）①尿素消化分解生成
和
，由于反应中存在浓
，则消化液中含氮粒子为
。②除了
已知数据外，还需要的是样品的质量、步骤ⅲ所加入
溶液的体积和浓度。答案为
；样品的质量、
步骤Ⅲ所加入H2SO4溶液的体积和浓度。
9．（2023·浙江·统考高考真题）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
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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。
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 。
【答案】(1)6
(2) 2 CO+3H2
CH4+H2O
(3)AC
(4) A
(5)随着温度的升高，反应物分子在催化剂表面的吸附降低，从而导致其反应物分子在催化剂表面的吸附量
及浓度降低，反应速率减小
【详解】（1）设方程式①
②
26
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③
根据盖斯定律可知，③=①-②，则
；
（2）①条件1 下没有甲烷生成，只发生了水煤气变换反应，该反应是一个气体分子数不变的反应。设在条
件1 下平衡时容器的总体积为V，水蒸气和一氧化碳的投料分别为12mol 和5mol，参加反应的一氧化碳为
xmol，根据已知信息可得以下三段式：
，解得x=4；
则平衡常数
；
②根据表格中的数据可知，有甲烷生成，且该副反应没有二氧化碳参与，且氢气的产率降低，则该方程式
为：CO+3H2
CH4+H2O；
（3）A．一氧化碳和氢气都可以和氧气反应，则通入反应器的原料气中应避免混入
，A 正确；
B．该反应前后气体计量系数相同，则增加体系总压平衡不移动，不能提高平衡产率，B 错误；
C．通入过量的水蒸气可以促进四氧化三铁被氧化为氧化铁，水蒸气不能将铁的氧化物还原为单质铁，但
过量的水蒸气可以降低体系中CO 和H2的浓度，从而防止铁的氧化物被还原为单质铁，C 正确；
D．若保持容器的体积不变，通过充入惰性气体增加体系总压，反应物浓度不变，反应速率不变，D 错误；
故选AC；
（4）①A．按原水碳比通入冷的原料气，可以降低温度，反应物浓度增大导致CO 的转化率稍减小，之后
再通过催化剂层后，CO 的转化率又增大且高于原来的，与图中变化相符，A 正确；
B．喷入冷水(蒸气)，可以降低温度，但是同时水蒸气的浓度增大，会导致CO 的转化率增大，与图中变化
不符，B 错误；
C．换热的过程在催化剂层外，并不会反应，故只有温度降低而不会引起转化率变化，C 不正确；
故选A；
②增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，则一氧化碳的的平衡转化率增大，会高于原平衡线，故图像为：
27
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；
（5）反应物分子在催化剂表面的吸附是一个放热的快速过程，随着温度的升高，反应物分子在催化剂表
面的吸附降低，从而导致其反应物分子在催化剂表面的吸附量及浓度降低，反应速率减小。
10．（2023·山东·统考高考真题）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解反应：
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的反应速率
(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
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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)。与不含盐酸相比，
达浓度峰值时，
浓度 (填“增大”“减小”或
“不变”)，
的值 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)
－
(2)
(3)
a 减小 不变
【详解】（1）根据盖斯定律，反应Ⅱ-反应Ⅰ＝水气变换反应，故水气变换反应的焓变
＝
－
；
（2）T1温度时，HCOOH 建立电离平衡：
29
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，c(HCOO－)＝c(H＋)，故c(H＋)＝
。
。
（3）t1时刻时，c(CO)达到最大值，说明此时反应Ⅰ达平衡状态。此时
故t1时刻c(HCOOH)＝1.0－0.70－0.16＝0.14 mol·L－1，K(
)
Ⅰ＝
。t1时刻→反应Ⅱ达平
衡过程，
则c(H2)＝b＋0.16＝y，b＝(y－0.16)mol·L－1，c(HCOOH)＝0.14－a－b＝0.3－a－y，c(CO)＝a＋0.7，K(
)
Ⅰ＝
，a＝
。故
＝
，K(
)
Ⅱ＝
。
加入0.1 mol·L－1盐酸后，H＋对反应I 起催化作用，加快反应I 的反应速率，缩短到达平衡所需时间，故CO
浓度峰值提前，由于时间缩短，反应Ⅱ消耗的HCOOH 减小，体系中HCOOH 浓度增大，导致CO 浓度大于t1
时刻的峰值，故c(CO)最有可能在a 处达到峰值。此时c(CO2)会小于不含盐酸的浓度，
＝
30
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K(
)
Ⅰ，温度不变，平衡常数不变，则
的值不变。
11．（2023·湖南·统考高考真题）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 ；
31
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(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)。
【答案】(1)+118
32
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(2)5
(3) 甲苯 因为反应⑤产物与反应④关系不大,故其选择性随乙苯转化率 变化不大，而由于反应④产生
的H2可促进反应⑥的正向进，因此当乙苯转化为苯乙烯的选择性稍降低时，乙苯转化为甲苯的选择性增大。
(4)BD
(5)
(6)K∙Ksp
【详解】（1）根据盖斯定律，将①-②-③可得C6H5C2H5(g)
C
⇌
6H5CH=CH2(g)+H2(g) ∆H4=-4386.9kJ/mol-
(-4263.1kJ/mol)-(-241.8kJ/mol)=+118kJ/mol；答案为：+118；
（2）设充入H2O(g)物质的量为xmol；在某温度、100kPa 下，向反应器中充入1mol 气态乙苯发生反应④。
乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式
，此时平衡时
混合气体总物质的量为1.5mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式
，此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75mol，
混合气的总物质的量为(1.75+x)mol，在恒温、恒压时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为
；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则
=
，解得x=5；答案为：5；
（3）曲线c 代表的产物为苯，曲线a 为苯乙烯，曲线b 为甲苯。 因为反应⑤产物与反应④关系不大，故
其选择性随乙苯转化率变化不大，而由于反应④产生的H2可促进反应⑥的正向进行，因此当乙苯转化为苯
33
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乙烯的选择性稍降低时，乙苯转化为 甲苯的选择性增大。
（4）A．测定晶体结构最常用的仪器是X 射线衍射仪，即用X 射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构，A 项正
确；
B．催化剂不能使平衡发生移动，不能改变乙苯的平衡转化率，B 项错误；
C．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，故Fe2O3可降低乙苯脱氢反应的活化能，C 项正确；
D．催化剂颗粒大小会影响接触面积，会影响反应速率，D 项错误；
答案选BD。
（5）原子半径I＞Br＞Cl，则键长C—I 键＞C—Br 键＞C—Cl 键，故键能C—Cl 键＞C—Br 键＞C—I 键，则C—
I 键更易断裂，因此，C6H5CH2I 更易生成自由基，即活性最高的是C6H5CH2I；答案为：C6H5CH2I；
（6）Cu+在配体L 的水溶液中形成[Cu(L)2]+，则Cu++2L
[Cu(L)
⇌
2]+的平衡常数K=
；CuBr 在水中
的溶度积常数Ksp=c(Cu+)∙c(Br-)；CuBr 在配体L 的水溶液中溶解反应为CuBr+2L
[Cu(L)
⇌
2]++Br-，该反应的平衡
常数为
=
=K∙Ksp；答案为：K∙Ksp。
12．（2023·湖北·统考高考真题）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：
34
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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 。
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(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
【答案】(1)128
(2) 3 3
(3) 6 10
(4)
(5)因这两个反应化学键变化相同，使得焓变数值相近，Lnk 的斜率取决于焓变，所以两条线几乎平行。
(6)a
【详解】（1）由
和
的结构式和反应历程可以看出，
中断裂了2 根碳氢键，
形成
了1 根碳碳键，所以
的
=
，故答
案为：128；
（2）由反应历程可知，包含3 个基元反应，分别为：
，
,
,其中第三个的活化能最大，反应速率最慢，故
答案为：3；3；
（3）由
的结构分析，可知其中含有1 个五元环，10 个六元环，每脱两个氢形成一个五元环，则
总共含有6 个五元环，10 个六元环，故答案为：6；10；
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（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，设起始量为1mol，则根据信息列出三段式为：
则
，
，
，该反应的平衡常数
=
，故答案为：
；
（5）
及
反应的
(
为平衡常数)随温度倒
数的关系如图。图中两条线几乎平行，说明斜率几乎相等，根据
(R 为理想气体常数，c 为截
距)可知，斜率相等，则说明焓变相等，因为在反应过程中，断裂和形成的化学键相同，故答案为：因这两
个反应化学键变化相同，使得焓变数值相近，Lnk 的斜率取决于焓变，所以两条线几乎平行。
（6）a．由反应历程可知，该反应为吸热反应，升温，反应正向进行，提高了平衡转化率反应速率也加快，
a 符合题意；
b．由化学方程式可知，该反应为正向体积增大的反应，加压，反应逆向进行，降低了平衡转化率，b 不符
合题意；
c．加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，c 不符合题意；
故答案为：a。
13．（2023·辽宁·统考高考真题）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)。
37
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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)。
【答案】(1) CuO SO3
(2)催化剂 反应中有污染空气的NO 和NO2放出影响空气环境、NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来
杂质、产率不高（答案合理即可）
(3) cd d
【详解】（1）根据图示的热重曲线所示，在700℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反
应，从TG 图像可以看出，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO 剩余，还有其他气体产出，
此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为3CuSO4
3CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，结合反
应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2，故答案为
CuO、SO3。
（2）(i)根据所给的反应方程式，NO2在反应过程中线消耗再生成，说明NO2在反应中起催化剂的作用；
(ii)近年来，铅室法被接触法代替因为在反应中有污染空气的NO 和NO2放出影响空气环境、同时作为催化
剂的NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质影响产品质量、产率不高（答案合理即可）。
（3）(i)a．根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，a 错误；
b．从图中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，转化率越低反应速率越快，但在转化率小于88%的
时的反应速率图像并没有给出，无法判断α=0.88 的条件下是平衡转化率，b 错误；
c．从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，c
正确；
39
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d．从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，这时可以根据不同转化率
选择合适的反应温度以减少能源的消耗，d 正确；
故答案选cd；
(ii)为了提高催化剂的综合性能，科学家对催化剂进行了改良，从图中可以看出标号为d 的催化剂V-K-Cs-Ce
对SO2的转化率最好，产率最佳，故答案选d；
(iii)利用分压代替浓度计算平衡常数，反应的平衡常数Kp=
=
=
；设SO2初始量为m mol，则平衡时n(SO2)=m-m·αe=m(1-αe)，n(SO3)=m·αe，Kp=
=
，故答案为
。
14．（2024 届·陕西·校联考模拟预测）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO
或
来生产甲醇燃料。
已知：反应Ⅰ：
；
反应Ⅱ：
；
反应Ⅲ：
。
回答下列问题：
(1)反应Ⅱ的
。
(2)若已知反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数分别为
、
，则反应Ⅲ的平衡常数
(用
、
表示)。
(3)250℃时，若在1L 恒容密闭容器中充入3mol
和1mol
发生反应Ⅰ，平衡后，
的体积分数为
。
40
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①
的平衡转化率为 。
②该反应在此温度下的平衡常数
(用分数表示)。
③若要进一步提高甲醇的体积分数。可采取的措施有 。
④若测得在相同时间内不同温度下
的转化率如图所示。温度为aK 时，图中A 点 (填“是”
或“不是”)处于平衡状态。在bK 之前，
转化率随着温度升高而增大的原因是 。
(4)某科研小组研究了反应Ⅲ的速率与反应物浓度的关系，获得其速率方程
，k 为速
率常数(只受温度影响)，m 为CO 的反应级数。在某温度下进行实验，测得各组分初浓度和反应初速率如下：
实验序号
1
0.100
0.100
2
0.050
0.100
3
0.100
0.200
CO 的反应级数m= ；当实验2 进行到某时刻，测得
，则此时的反速率
(已知：
)。
【答案】(1)+41
41
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(2)
(3) 80％
降低温度、增大压强 不是 温度升高，反应速率加快，相同时间内转化率
增大
(4) 1
【详解】（1）反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ，则
；
（2）反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，则
；
（3）根据反应Ⅰ，列三段式为
体积分数=物
质的量分数，
，x=
；
①
的平衡转化率为
；
②该反应在此温度下的平衡常数
；
③若要进一步提高甲醇的体积分数。可采取的措施有：降低温度、增大压强；
④该反应为放热反应，转化率变大，则A 点不是处于平衡状态；在bK 之前，
转化率随着温度升高而增
大的原因是：温度升高，反应速率加快，相同时间内转化率增大；
（4）根据题意，实验1 和实验3 对应浓度不同，代入实验1 数值
，代入实验3
数值，
，两个式子相除，得到
，则m=1，代入第一组数据
42
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，解得k=0.4；
当实验2 进行到某时刻，测得
，列三段式：
，则此时的反速率
。
15．（2024 届·安徽黄山·统考一模）
是重要的化工原料，合理使用
能发挥其在工业生产、物质合成、
速率分析等领域的重要作用。
(1)已知下列反应的热化学方程式：
①
②
计算
燃烧生成
反应③
的
。
(2)已知下列键能数据，结合反应③数据，计算
的键能是
。
化学键
键能
496
799
(3)650K 时，某研究小组测得反应i：
的浓度、速率数据如下：
实验编
号
①
0.025
0.040
②
0.050
0.040
③
0.025
0.120
已知k 为速率常数，一般情况下只与温度有关，实验测得
，通过以上实验数据可知
，
；650K 时，若
43
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，
，
。
(4)在上述实验过程中，同时发生了如下副反应ii：
，650K 时，向容
积为2L 的密闭容器中通入
和
，10min 后体系达到平衡，此时
、
的物质的量分
别为1.8mol、0.3mol，反应i 的平衡常数为 。
(5)已知CO 是常见配体，配位时简单认为1 个CO 提供2 个电子，EAN 规则认为金属的价电子数加上配体提
供的电子数等于18 时，配位化合物一般较稳定，下列结构能够稳定存在的有__________。
A．
B．
C．
D．
(6)CO 可以用于生产多晶金刚石箔，将一氧化碳和氢气混合，在高温高压下通过催化剂使之沉积在金属基
底上，形成金刚石晶体。金刚石的晶胞如图，晶胞参数为bnm，晶胞中C 与C 间的最大距离为
nm，晶体密度为
（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为
）。
【答案】(1)—283
(2)1067
(3) 1 1 3.52×10-3
(4)48
(5)D
(6)
b
【详解】（1）由盖斯定律可知，反应②—①得到反应③，则△H3=(—394kJ/mol)—(—111kJ/mol)=—283kJ/
mol，故答案为：—283；
（2）由反应热与反应物键能之和与生成物键能之和的差值相等可得：△H3=E(C≡O)+ 496 kJ/mol×
—
799kJ/mol×2=—283kJ/mol，解得E(C≡O)=1067kJ/mol，故答案为：1067；
44
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（3）由①②数据可得：
=
，解得m=1，由①③数据可得：
=
，解得
n=1，由①中数据可得反应速率常数k=
L·mol-1·s-1=0.22 L·mol-1·s-1，则650K 时，初始一氧化碳
浓度为0.100mol/L、二氧化氮浓度为0.160mol/L 时，一氧化氮的反应速率为0.22
L·mol-1·s-1×0.100mol/L×0.160mol/L=3.52×10-3 mol/(L·s)，故答案为：1；1；3.52×10-3；
（4）设平衡时得反应i 生成一氧化氮的浓度为amol、反应ii 生成氮气物质的量为bmol，由题意可建立如
下三段式：
由二氧化氮和二氧化碳的浓度可得：①2—a—2b=0.3，②a+4b=1.8，解得a=1.6、b=0.05，则反应i 的平衡
常数为
=48，故答案为：48；
（5）由化学式可知，五羰基合锰的价电子数为17、五羰基合铬的价电子数为16、四羰基合钴的价电子数
为15、四羰基合镍的价电子数为18，则由题意可知，四羰基合镍能够稳定存在，故选D；
（6）由晶胞结构可知，晶胞中碳原子与碳原子的最大距离为体对角线，则距离为
bnm；晶胞中位于顶
点、面心、体内的碳原子个数为8×
+6×
+4=8，设晶体的密度为dg/cm3，由晶胞的质量公式可得：
=(10—7b)3d，解得d=
，故答案为：
b；
。
16．（2024 届·四川巴中·统考一模）研究
的综合利用、实现
资源化，生产高能燃料和高附加值化
45
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学品，有利于实现碳资源的有效循环。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
.
Ⅰ
.
Ⅱ
.
Ⅲ
反应Ⅱ中，
(用含
和
的式子表示)，该反应在 下能自发进行(填“高
温”或“低温”)。
(2)在
某刚性容器中投入
和
仅发生反应Ⅰ和Ⅱ达到平衡，
转化率为
，
为
，则平衡时
的转化率为 ，反应Ⅰ的平衡常数为 。
(3)在
时，向绝热，体积为2L 的刚性容器中投入
和
仅发生反应Ⅲ达到平衡。测得在
相同时间内，不同温度下的
转化率如图所示。温度大于
时，升高温度
的转化率下降的原因可能
是 。
下列叙述中能说明反应体系达到平衡的是 (填字母序号)。
a．
b．
和
的物质的量之比不再发生变化
c．混合气体的密度不再发生变化
d．混合气体的平均摩尔质量不变
e．体系温度恒定
46
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(4)采用电化学法还原
是一种使
资源化的方法，如图是利用此法制备
(微溶于水)的示意图
(电解液不参与反应)。
①Zn 与电源的 相连(填“正极”或“负极”)
②阴极的电极反应式为： 。
【答案】(1)
低温
(2)70% 1.6
(3)升高温度平衡逆向移动，导致
的转化率下降 de
(4)正极
【详解】（1）反应Ⅱ=反应Ⅲ-2×反应Ⅰ，则ΔH2=ΔH3-2ΔH1。该反应为放热反应，且是熵减反应，根据ΔH-
TΔS<0 反应可自发进行可知该反应在低温下能自发进行。
（2）CO2转化率为50%，则反应Ⅰ消耗二氧化碳1mol，消耗氢气1mol，生成一氧化碳1mol，生成水
1mol，n(C2H4)=0.1mol，则反应Ⅱ消耗CO0.2mol，H20.4mol，生成H2O0.2mol，则平衡时n(CO2)=1mol、
n(H2)=0.6mol、n(CO)=0.8mol、n(H2O)=1.2mol、n(C2H4)=0.1mol，则平衡时H2的转化率为1.4mol÷2mol=70%，
反应Ⅰ为等体积反应，平衡常数K=
=1.6。
（3）该反应为放热反应，升高温度，化学平衡逆向移动，导致CO2的转化率降低。
a．选项中并未说明是正反应速率还是逆反应速率，无法说明反应达到平衡，a 错误；
b．CO2和H2初始物质的量之比为1：3，且两者按照1：3 的消耗量进行反应，则无论是否达到平衡，两者
的物质的量之比始终为1：3，b 错误；
c．反应在恒容密闭容器中进行，且反应物和产物都是气体，无论是否达到平衡，气体的密度始终不变，c
47
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错误；
d．该反应不是等体积反应，随着反应进行，气体总物质的量不断变化，平均摩尔质量也随之变化，气体
平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，d 正确；
e．反应在绝热密闭容器中进行，且为放热反应，随着反应进行容器内温度不断变化，温度不变说明反应
达到平衡，e 正确；
故答案选de。
（4）用CO2制备ZnC2O4，CO2得电子转化为ZnC2O4，故通入二氧化碳的电极为阴极，即Pb 电极为阴极，Zn
电极为阳极。①Zn 电极为阳极，与电源的正极相连。
②阴极上CO2得电子结合Zn2+生成ZnC2O4，电极反应为
。
17．（2024 届·安徽滁州·统考一模）晶体硅主要用于微电子技术。工业上将粗硅经以下两步反应制备高纯
硅：
i．
ii．
回答下列问题：
(1)已知：
。
写出
还原
生成
的热化学方程式为 。
(2)在
、
温度下，将
、
和
分别加入体积固定的密闭容器中，在
催化条件下发生反应i、ii．测得
的转化率及体系内的压强随时间的变化关系如图所示。
48
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①
(填“>”、“<”或“=”)，理由是 。
②若使用带可移动的活塞的容器进行上述实验，则晶体Si 的平衡产率 。(填“增大”、“减
小”或“不变”)
③
温度下，200min 内用
的分压变化表示平均反应速率为 Pa∙min-1。
④
温度下，反应i 的标准平衡常数
的计算式为 。(已知：分压=总压×物质的量分数，对于
反应
的
，其中
，
、
、
、
为
各组分的平衡分压)。
【答案】(1)
(2) ＜
温度下反应先到达平衡，即反应速率较
快，故
. 增大 80
【详解】（1）(1) H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g)
SiH2Cl2(g)+2HCl(g) ，由盖
斯定律可知(反应①-反应②)×2+反应③可得该反应，则反应的△H=2(
H
△
1-
H
△
2)+
H
△
3=(2a-2b+c)kJ·mol-1，因此
H2(g)还原SiCl4(g)生成SiH2Cl2(g)的热化学方程式为SiCl4(g)+2H2(g)
SiH
⇌
2Cl2(g)+2HCl(g) H=(2a-2b+c)kJ·mol
△
-1；
（2）①由第二象限内的图像可知，T2对应的图线，H2的转化率变化得更快，先到达平衡，说明反应速率更
大，故T1<T2；
②反应i、ii 都是气体体积增大的反应，若使用带可移动的活塞的容器进行上述实验，即恒容条件变为恒压
条件，反应过程中容器体积将会增大，有利于平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，故晶体
Si 的平衡产率增大；
49
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③由图知，T2温度下，H2转化率为80%，即反应了2.4mol，设参与反应ii 的H2为xmol，根据反应ii 的方程
式
，则参与反应i 的H2为(2.4-x)mol，根据反应i 的
方程式
，到达平衡时，体系中剩余0.6molH2，(1-x)mol SiHCl3，(0.5x-0.2)mol
SiCl4，并共生成了(4.8-2x)+3x=(4.8+x)mol 的HCl，体系中气体总物质的量为0.6+1-
x+0.5x-0.2+4.8+x=(0.5x+6.2)mol，由图像知，T2温度达到平衡时压强为初始的1.32 倍，故
，
解得x=0.8，即SiHCl3也反应0.8mol，则200min 内用SiHCl3(g)的分压变化表示平均反应速率为
④由③中计算可知，T2温度下，平衡时，体系中SiCl4(g)为0.2mol，H2为0.6mol，HCl(g)为5.6mol，且平衡
时整个体系中所有气体总物质的量为6.6mol，故
；
18．（2024 届·广东汕头·统考一模）铁及其化合物在催化、生产实验中具有重要作用
(1)铁钴催化剂中基态Co 原子的电子排布式： 。
(2)已知：
①
催化乙苯脱氢制得苯乙烯反应Ⅰ：
50
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（用
、
、
表示）。
②下列关于反应Ⅰ说法正确的是 。
A．X 射线衍射技术可测得
晶体结构
B．
可改变乙苯平衡转化率
C．升高温度，正、逆反应速率均加快
D．仅从平衡移动角度分析，生产苯乙烯选择恒容条件优于恒压条件
③某温度下，向2.0L 恒容密闭容器中充入
，在催化剂作用下发生反应Ⅰ，测得
乙苯脱氢反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的数据见下表：
时间t/h
0
1
2
4
8
16
20
25
30
总压强p/100kPa
4.91
5.58
6.32
7.31
8.54
9.50
9.52
9.53
9.53
用单位时间内气体分压的变化来表示反应速率，即
，则前4h 内平均反应速率
。
(3)常温下构建Fe(
)
Ⅲ
溶液体系，已知
为某邻苯二酚类配体，其电离平衡常数
，
，其中
，
。体系中含Fe 物种的组分分布
系数δ 与pH 的关系如图所示（分布系数
）：
51
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①当pH=1 时，体系中发生主要反应：
，此时该反应的K≈ 。
②当pH=4 时，参与配位的
mol/L。
③pH 在9.5～10.5 之间，含L 的物种主要为 （填“
”、“
”、“
”），列出相关计
算式进行说明： 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d74s2
(2)ΔH3-ΔH1-ΔH2 AC 60
(3) 2.04 3.0×10-4 HL- pH 为10 时，由Ka1=
=10-7.46可得：c(HL-)=102.54c(H2L)，由Ka2=
=10-12.4可得：c(HL-)=102.4c(L2-)，则pH 在9.5～10.5 之间，含L 的物种主要为HL-
【详解】（1）钴元素的原子序数为27，基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，故答案为：
1s22s22p63s23p63d74s2；
（2）①将已知反应依次编号为①②③，由盖斯定律可知，反应③-①-②得到反应
，则反应
=ΔH3-ΔH1-ΔH2，故答案为：ΔH3-ΔH1-ΔH2；
②A．测定晶体结构最常用的仪器是X 射线衍射仪，即用X 射线衍射技术可测定氧化铁晶体结构，故A 正
确；
52
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B．催化剂能加快反应速率，但化学平衡不移动，则氧化铁不能改变乙苯平衡转化率，故B 错误；
C．升高温度，正、逆反应速率均加快，故C 正确；
D．反应Ⅰ是气体体积增大的反应，恒压条件下反应时，容器体积增大相当于减小压强，平衡向正反应方
向移动，苯乙烯的百分含量增大，则仅从平衡移动角度分析，生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件，故
D 错误；
故选AC；
③设4h 时反应生成苯乙烯的分压为akPa，由方程式可得：491+a=731，解得a=240，则前4h 内乙苯的反应
速率为
=60kPa/h，故答案为：60；
（3）①由图可知，溶液pH 为1 时，溶液中铁离子和[FeL]+浓度为2.0×10−4mol/L×0.5=1.0×10−4mol/L，由方程
式可知，溶液中H2L 的浓度为(5.0-0.1) ×10−3mol/L=4.9×10−3mol/L，则反应的平衡常数K=
=
≈2.04，故答案为：2.04；
②由图可知，溶液pH 为4 时，溶液中[FeL]+和[FeL2]-浓度浓度为2.0×10−4mol/L×0.5=1.0×10−4mol/L，由原子个
数守恒可知，参与配位的L2-的浓度为1.0×10−4mol/L+1.0×10−4mol/L×2=3.0×10−4mol/L，故答案为：
3.0×10−4mol/L；
③溶液pH 为10 时，由电离常数Ka1=
=10-7.46可得：溶液中c(HL-)=102.54c(H2L)，则溶液中HL-离子
浓度大于H2L，由电离常数Ka2=
=10-12.4可得：溶液中c(HL-)=102.4c(L2-)，则溶液中HL-离子浓度大
于L2-，所以溶液pH 在9.5～10.5 之间，溶液中含L 的物种主要为HL-，故答案为：HL-；pH 为10 时，由Ka1=
=10-7.46可得：c(HL-)=102.54c(H2L)，由Ka2=
=10-12.4可得：c(HL-)=102.4c(L2-)，则pH 在9.5
～10.5 之间，含L 的物种主要为HL-。
19．（2024 届·海南·校联考模拟预测）1868 年狄肯和洪特发明了用氯化铜作催化剂，在加热时，用空气中
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的
氧化
气体制取
的方法，称为“地康法”。其反应原理为
。回答下列问题：
(1)已知部分共价键的键能如表所示。
共价键
键能/（
）
431.8
497.3
242.7
462.8
根据键能数据计算上述反应的
=
，该反应在 （填“较高”“较低”或“任何”）
温度下能自发进行。
(2)在反应器中充入一定量
和
，发生上述反应，测得
的平衡转化率与压强、温度关系如图
1 所示。
①其他条件相同时，增大压强，
的平衡转化率增大的原因是 。
②下列物理量中，
点大于
点的是 （填字母）。
A．正反应速率 B．
体积分数 C．混合气体的平均摩尔质量
③若对P 点体系升温，同时扩大容器体积使压强减小，达到新平衡时P 点可能达到图中 点（填“
”“
”“ ”或“
”）。
(3)一定温度下，向恒容密闭容器中充入
和
发生上述反应，测得平衡体系中
体积分数与起
始投料比
关系如图2 所示。在
、
、
三点中，
的平衡转化率最大的点是 。若
点对应体系压强为
，则该点平衡常数
=
（列出计算式）。
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【答案】(1) －112.1 较低
(2) 正反应是气体分子数减小的反应，其他条件相同，增大压强，平衡向右移动 AB c
(3)
【详解】（1）反应热等于反应物的总键能与生成物的总键能之差。
。该反应的
，
，根据
，判断，该反应在较低温度下能自发进行；
（2）①正反应是气体分子数减小的反应，其他条件不变，增大压强，平衡向右移动，
的平衡转化率
增大。②正反应是放热反应，升高温度，
的平衡转化率降低，故
高于
，反应速率随温度升高而增
大，A 项正确；升高温度，平衡向左移动，
浓度增大，B 项正确；升高温度，气体质量不变，平衡向
左移动，气体物质的量增大，平均摩尔质量减小，C 项错误。③升高温度，
的平衡转化率降低；减小
压强，平衡向左移动，
的平衡转化率降低，两个因素都使
的平衡转化率降低，故达到新平衡时，
点可能达到点；
（3）其他条件相同，投料比越大，
的平衡转化率越小，故
点HCl 的平衡转化率最大。假设投入
4mol
和1mol
，列出三段式：
，解得
。平衡体系中
，
，
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，
。
20．（2024 届·四川德阳·校联考二模）
资源化利用是实现
减排的首要途径。已知
加氢制甲醇
反应体系中，主要反应有
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
回答下列问题：
(1)
。
(2)在一定温度范围和压强范围内，只发生反应Ⅰ和Ⅱ，为了增大甲醇产率，理论上可采取的措施是
(写2 点)；
(3)已知反应Ⅰ和Ⅱ的
，随温度的变化如图所示：
①300K 时，
、
、
由大到小的顺序为 。
②在600K、3MPa 下，向密闭容器中充入2mol
和1mol
，只发生反应Ⅰ和Ⅱ，开始时甲醇与CO 的生
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成速率之比为6 1∶，达到平衡时，生成速率之比为3 1∶，甲醇的生成速率方程
，CO 的生成速
率方程
，
、
为速率方程常数、
为常数。体系达到平衡时，
，
的平衡转化率为 。
(4)
电池的研究取得了新的进展，在TAPP-Mn(
)
Ⅱ作用下，其电池结构和正极反应历程如下：
①该正极反应历程中有 种中间产物；
②放电时，该电池的正极反应式为 。
【答案】(1)-48.8kJ / mol
(2)适当加压或者适当降温
(3) Kp3＞Kp1＞Kp2 8 3 60%
∶
(4) *LiCO2、*CO、*LiC2O3
【详解】（1）反应Ⅰ=反应Ⅲ+反应Ⅱ，则
=(41.2−90.0)kJ / mol =-48.8kJ / mol ；
（2）在一定温度范围和压强范围内，只发生反应Ⅰ和Ⅱ，为了增大甲醇产率，理论上可采取的措施是适
当加压或者适当降温；
（3）①由于反应Ⅰ是放热反应，升高温度平衡常数减小，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度平衡常数要增大，
所以随温度升高而升高的线表示反应Ⅱ，下降的线表示反应Ⅰ，300K 时，lg10Kp1=6，lg10Kp2=4，则
57
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Kp1=105，Kp2=10-5，根据反应Ⅰ=反应Ⅲ+反应Ⅱ，Kp3=
=1010，所以Kp3＞Kp1＞Kp2；
②在600K、3MPa，向密闭容器中充入2molH2和1molCO2，H2占总体积的
，则p(H2)=2MPa，
p(CO2)=1MPa，开始时甲醇与CO 的生成速率之比为6 1∶，代入
，求得
，达到平衡时，生成速率之
比为3 1∶，根据
，代入
可求得p(H2)=1MPa，由图知600K 时Kp1=Kp2，则p(CO)=p(CH3OH)，
n(CO)=n(CH3OH)，设平衡时n(CO)为xmol，则n(CO2)=(1-2x)mol，n(H2)=(2-4x)mol，n(H2O)=2xmol，n 总=(3-
2x)mol，p(H2)=1MPa，可得
，x=0.3mol；则n(H2)=0.8mol，n(CO)=0.3mol，n(H2)：n(CO)=8 3∶；
③CO2的平衡转化率为
=60%；
（4）①由图可知，该正极反应历程中
、
、
是中间产物，共三种；
②由正极历程可知，放电时，C 作正极，电极反应式为
。
21．（2024 届·贵州贵阳·统考一模）以NOx为主要成分的雾霾综合治理是当前重要的研究课题，其中汽车
尾气的处理尤为重要。
已知：
回答下列问题：
(1)汽车尾气中的NO 和CO 在催化转换器中发生以下反应可减少尾气污染：
△H。则△H= kJ∙mol-1（用含a、b、c 的表达式表示）。已
知该反应低温时为自发反应，则该反应的反应热△H 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。
58
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(2)某温度时，向2L 恒容密闭体系中通入2mol CO 和1mol NO 发生反应：
①下列能说明反应达到平衡状态的是 。
a．
b．体系中混合气体密度不再改变
c．CO 与NO 转化率的比值不再改变
d．该温度下，
的值不再改变
②某温度下，该反应达平衡时CO 与CO2体积分数之比为3:2，则平衡常数为 。该反应中的
，
，则该反应达到平衡时，
（填“＞”、
“＜”或“＝”）。
③平衡时CO2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。则温度：T1 T2（填“＞”或“＜”），理
由是 。
④若在D 点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，重新达到的平衡状态可能是图中A~G 点中的
（填字母序号）点。
【答案】(1) 2b-a-c ＜
(2) d
＞ ＜ 该反应正反应是放热反应，当压强相同时，升高温度，平衡逆向
移动，CO2的体积分数降低，所以T1＜T2 E
【详解】（1）①
59
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②
③
依据盖斯定律，将反应②×2-①-③得：
△H。则△H=(2b-a-c)
kJ∙mol-1。该反应中，反应物气体分子数大于生成物气体分子数，则ΔS＜0，该反应低温时为自发反应，则
该反应的反应热△H＜0。
（2）某温度时，向2L 恒容密闭体系中通入2mol CO 和1mol NO 发生反应：
①a．
，反应进行的方向相反，但速率之比不等于化学计量数之比，所以反应未达平衡
状态，a 不符合题意；
b．体系中混合气体的质量、体积始终不变，密度始终不变，则当密度不再改变时，反应不一定达平衡状
态，b 不符合题意；
c．设二者的变化量为x，则某时刻CO 与NO 转化率的比值为
，此比值为定值，则不管反应是否达到
平衡，比值始终不变，所以反应不一定达平衡状态，c 不符合题意；
d．该温度下，
的值不再改变，表明浓度商等于化学平衡常数，则反应达平衡状态，d 符合
题意；
故选d。
②某温度时，向2L 恒容密闭体系中通入2mol CO 和1mol NO 发生反应：
，设参加反应CO 物质的量为y，则可建立如下三段式：
某温度下，该反应达平衡时，CO 与CO2体积分数之比为3:2，即
，y=0.8mol，此时NO、CO、N2、
60
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CO2的物质的量分别为0.2mol、1.2mol、0.4mol、0.8mol，则平衡常数为
=
。该反应中的
，
，则该反应达到平衡时，
，即
，
＞1，
＞
。
③
△H＜0，升高温度，平衡逆向移动，CO2的体积分数减小，则温
度：T1＜T2，理由是：该反应正反应是放热反应，当压强相同时，升高温度，平衡逆向移动，CO2的体积分
数降低，所以T1＜T2。
④若在D 点对反应容器升温的同时扩大体积使体系压强减小，平衡都发生逆向移动，CO2的体积分数减小，
则重新达到的平衡状态可能是图中A~G 点中的E 点。
【点睛】利用平衡体系中的某量判断平衡状态时，此量必须为变量。
22．（2024 届·吉林延边·统考一模）利用
催化加氢制二甲醚，可以实现
的再利用，涉及以下主要
反应：
I．
Ⅱ．
相关物质及能量变化的示意图如图1 所示。
回答下列问题：
(1)反应Ⅱ的
，该反应在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
61
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(2)恒压条件下，
、
起始量相等时，
的平衡转化率和
的选择性随温度变化如图2 所示。
已知：
的选择性
①
时，通入
、
各
，平衡时
的选择性、
的平衡转化率都为
，平衡时生
成
的物质的量为
，此温度下反应I 的平衡常数
(保留2 位有效数字。用平
衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
②
区间，
平衡转化率随温度变化的曲线如图2 所示，分析曲线变化的原因： 。
(3)如图所示是绿色电源“二甲醚(
)燃料电池”的工作原理示意图(a、b 均为多孔性
电极)。负极
是 (填写“a”或“b”)，该电极的电极反应式是 ，若有
氢离子通过质子交换膜，则b 电极
在标准状况下吸收
氧气。
62
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【答案】(1) -123.1 低温
(2) 0.09 0.20 反应I 为吸热反应，二氧化碳的平衡转化率随温度升高而增大，反应Ⅱ为放热
反应，二氧化碳的平衡转化率随温度升高而减小，300
~360
℃
℃区间，反应I 的趋势大于反应Ⅱ
(3) a
44.8
【详解】（1）根据图示，
=(-99.2
-23.9
)=-123.1
；该反应
<0、△S<0，在低温下能自发进行。
（2）①
时，通入
、
各
，平衡时
的选择性、
的平衡转化率都为
，平
衡时生成
的物质的量为
；设容器内压强为p，参加反应I 的CO2的物
质的量为
反应生成CO 的物质的量为0.42mol，反应生成水的物质的量为
0.42mol+0.009mol×3=0.69mol，根据氢元素守恒，参加反应的氢气的物质的量为
0.42mol+0.009mol×6=0.96mol，平衡时容器中氢气的物质的量为2mol-0.96mol=1.04mol，此温度下反应I 的
平衡常数
。
②反应I 为吸热反应，二氧化碳的平衡转化率随温度升高而增大，反应Ⅱ为放热反应，二氧化碳的平衡转
化率随温度升高而减小，300
~360
℃
℃区间，反应I 的趋势大于反应Ⅱ。
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（3）根据图示，a 极二甲醚失电子发生氧化反应生成二氧化碳，则负极是a，该电极的电极反应式是
，若有
氢离子通过质子交换膜，说明电路中转移8mol 电子，b
电极发生反应O2+4e-+4H++2H2O，则b 电极消耗2mol 氧气，在标准状况下吸收44.8
氧气。
23．（2024 届·河南南阳·校联考一模）某科研团队利用
和
反应使之转化为水煤气，对争取2060 年
前实现“碳中和”、减缓燃料危机和减轻温室效应具有重要的意义。请回答下列问题：
(1)已知：①
②
③
则
（用含
的式子表示）。
(2)
均为
的恒容密闭容器，向
容器中充入
和
，向
容器中充入
和
，在催化剂存在下发生反应：
，测得
的平衡转化率随
温度的变化如图甲所示．
①
容器中在温度为
时，
到达点，用
表示
内的化学反应速率为
，此时的化学平衡常数
为 （保留两位小数），若在此温度下时向
容器的平衡体系中再充
64
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入
各
各
，重新达到平衡前，
（填“
“
”或
）。
②
点时该反应的平衡常数为
，则
（填“>”“<”或“=”）。
③
两点处容器内气体总压强分别是
，则
的大小顺序为 。
(3)对于反应③：
，在使用不同催化剂时，相同时间内测得
的转
化率随温度的变化如图乙所示．
则催化效果最佳的是催化剂 （填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）．如果
点已经达到平衡状态，则
点的
（填“>”“<”或“=”），点转化率比
点低的原因是 。
【答案】(1)
(2) 0.12mol/(L·min)
< < p(b)>p(a)
(3) I > 正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动
【详解】（1）由盖斯定律可知，反应③—①—②可的反应
，则反应
△H=(−c+a+b)kJ/mol，故答案为：(−c+a+b)kJ/mol；
（2）①由图可知，c 点甲烷转化率为60%，由题意可建立如下三段式：
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由三段式数据可知，0 5min
∼
内甲烷的反应速率为
=0.12mol/(L·min)，反应的平衡常数K1=
=
，若在此温度下时向A 容器的平衡体系中再充入二氧化碳、甲烷各
0.4mol，一氧化碳、氢气各1.2mol 相当于增大压强，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆
反应方向移动，则逆反应速率大于正反应速率，故答案为：0.12mol/(L·min)；
；<；
②由图可知，升高温度，甲烷的转化率增大，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大，a 点反应温度高于c
点，则平衡常数K2大于K1，故答案为：>；
③由图可知，升高温度，甲烷的转化率增大，c 点温度低于b 点，则c 点甲烷转化率与b 点相等说明c 中二
氧化碳的，该反应是气体体积增大的反应，所以相同温度时，a 点甲烷的转化率小于b 点，气体物质的量
大于小于b 点，混合气体压强小于b 点，故答案为：p(b)>p(a)；
（3）由图可知，相同温度、催化剂Ⅰ条件下反应③的甲烷转化率最高，则催化效果最佳的是催化剂Ⅰ；
如果d 点已经达到平衡状态，则d 点之前的e 点未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率，f 点甲烷的转化
率小于d 点，说明该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，故答案为：I；>；正反应为放
热反应，升高温度，平衡逆向移动。
24．（2024 届·广西柳州·南宁三中校联考一模）二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，涉及反应
有：
反应①
反应②
反应③
(1)反应②自发进行的条件是 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)，反应③
。
(2)反应③在热力学上趋势大于反应①，其原因是 。
(3)反应③有催化剂和无催化剂作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附在催化剂表面上的物种，TS
为过渡态)，催化剂可使反应历程中决速步骤的活化能降低 eV(eV 为能量单位)。
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(4)在
下，
和
按物质的量之比为
进行投料，只发生反应①和反应③，平衡时CO 和
在含碳产物中的物质的量分数及
转化率随温度的变化如图所示。
①图中a 代表的物质是 。
②q 曲线在250℃之后随温度升高而增大的原因是 。
③250℃时，反应①的平衡常数
(
为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
(5)向一定浓度的
溶液通入
至饱和，在电极上反应生成
，电解原理如图所示(阴、阳极
67
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区溶液均为
溶液)。电解过程中生成尿素的电极反应式为 。
【答案】(1) 低温
(2)反应③是放热反应，反应①为吸热反应
(3)0.20
(4)
250℃之后反应①为主反应
(5)
【详解】（1）反应②的△H<0，△S<0，若△G=
H-T
S<0
△
△
，需满足低温，因此需要低温自发；反应③=反
应①+反应②，则△H3=
H
△
1+
H
△
2=+41kJ/mol+(-90kJ/mol)=-49 kJ/mol；
（2）反应③在热力学上趋势大于反应①，其原因是反应③是放热反应，反应①为吸热反应；
（3）由图知TS3步活化能最大，为该反应的决速步，未使用催化剂时的活化能为1.8eV-0.2eV=1.6eV，使用
催化剂时的活化能为0.4eV-(-1.0eV)=1.4eV，故使用催化剂使该步骤的活化能降低了0.2eV；
（4）反应①为吸热反应，反应③为放热反应，平衡后升高温度，甲醇的物质的量减少，CO 的物质的量增
加，a 曲线代表甲醇，b 曲线代表CO，q 曲线代表CO2的转化率随温度的变化；250°C 之前以反应③为主，
升高温度，反应③逆向移动，CO2的转化率降低，250°C 之后以反应①为主，升高温度，反应①正向移动，
CO2的转化率增大；250°C 时，二氧化碳的转化率为20%，CO 和CH3OH 的物质的量分数相等，发生反应①
和③：
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由二氧化碳的转化率为20%得出5×20%=2x，x=0.5mol，平衡后各物质的物质的量为：n(CO2)=4mol，
n(H2)=17-4x=15mol，n(CO)=0.5mol，n(H2O)=2x=1mol，n(CH3OH)=0.5mol，n(总)=4+15+0.5+0.5+1=21mol，Kp=
=
；
（5）电解过程中生成尿素的电极为阴极，发生还原反应，由硝酸根离子和二氧化碳在酸性条件下生成尿
素，电极反应式为：
。
25．（2024 届·陕西安康·统考一模）达成“双碳”目标的重要途径是实现碳的固定。利用CO、
和
可以合成生物质能源甲醇：
反应1：
反应2：
反应3：
回答下列问题：
(1)反应1 在 (填“较高温度”“较低温度”或“任何温度”)下能自发进行。
(2)
。
(3)T℃时，向一恒容密闭容器中仅充入1molCO(g)和
，仅发生反应2。下列叙述错误的是
___________(填标号)。
A．加入催化剂，反应速率增大
B．CO 体积分数不变时，反应达到平衡状态
C．平衡后，充入氩气，平衡正向移动
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D．平衡后，充入
，CO 平衡转化率增大
(4)在某催化剂作用下，反应2 的历程如图所示(图中数据表示微粒的相对能量，*表示吸附在催化剂表面上)。
控速反应方程式为 。
(5)在某催化剂作用下，只发生反应：
。该反应的速率方程式为
，
(k 为速率常数，只与温度、催化剂有关)。830℃时该反应的
平衡常数K=1，达到平衡后，
(填“>”“<”或“=”，下同)
，900℃时
。
(6)
时，在密闭容器甲、乙中，分别充入
和
，它们分别在有水分子筛(只允许水分子透
过)和无水分子筛条件下仅发生反应1.测得
平衡转化率与压强关系如图所示。
①使用了水分子筛的容器是 (填“甲”或“乙”)。
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②平衡常数
(填“>”“<”或“=”)
，M 点
kPa。
(7)
时，向一体积为1L 的恒容密闭容器中充入1molCO、
和
，在一定条件下发生上述3
个反应，达到平衡时得到
和
，此时
平衡转化率为50%。该温度下，反应1 的
平衡常数K=
。(列出计算式)
【答案】(1)较低温度
(2)
(3)C
(4)CO*+2H2(g)=HCO*+
H2(g)
(5) = >
(6) 乙 = 75
(7)
【详解】（1）反应1 的
、
，在较低温度下能自发进行。
（2）由盖斯定律可知，反应1-反应3 可得反应2，则
。
（3）A．催化剂能加快反应速率，加入催化剂，反应速率增大，故A 正确；
B．CO 体积分数不变时，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B 正确；
C．恒容密闭容器中，平衡后，充入氩气，反应物和生成物的浓度不变，平衡不发生移动，故C 错误；
D．平衡后，充入
，平衡正向移动，CO 平衡转化率增大，故D 正确；
故选C。
（4）由图可知，CO*+2H2(g)=HCO*+
H2(g)的活化能最大，反应速率最慢，为控速反应。
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（5）达到平衡后，
=
，
=1，
=
，
该反应为吸热反应，升高温度，平衡常数增大，900℃时，
>1，
>
。
（6）①使用了水分子隔离膜的反应器可以去除生成物H2O，平衡正向移动，CO2平衡转化率高，所以使用
了水分子隔离膜的反应器是乙；
②平衡常数只受温度影响，a、b 温度相同，平衡常数
=
，由已知条件列出“三段式”
M 点
=75kPa。
（7）
时，向一体积为1L 的恒容密闭容器中充入1molCO、
和
，在一定条件下发生上
述3 个反应，达到平衡时得到
和
，此时
平衡转化率为50%，则平衡时CO 的物
质的量为1mol-0.5×1mol=0.5mol，根据H 原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为
3mol-0.5mol-0.8mol×2=0.9mol，反应1 的平衡常数K=
。
26．（2024 届·四川南充·统考一模）丙烯是一种重要化工原料，工业上丙烷制丙烯的相关反应如下：
.
ⅰ
.
ⅱ
.
ⅲ
回答下列问题：
.
Ⅰ单独投料(副反应抑制法)：
72
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时，单独加入
至
后达到平衡，体系中部分组分(仅考虑表内转化)的体积分数
见下表。
物质
体积分数
18
20
47
0
(1)反应：
kJ/mol。
(2)若只考虑体系中反应ⅱ(
)，以下操作有利于减小
平衡转化率的是 (填字母标
号)。
a．通入少量
b．使用高选择性催化剂 c．降温 d．减压
(3)
内
消耗的平均速率反应ⅰ 反应ⅱ(填“小于”、“大于”或“等于”)。
(4)由表中数据推算：丙烯选择性
(列出计算式)。
.
Ⅱ共进料投料(耦合反应法)：
工业上也常采用
与
共进料投料，通过发生耦合反应制丙烯，反应如下：
(5)
表示反应的平衡常数，一定温度下：
.
ⅰ
.
ⅳ
则体系中反应
(用含
的代数式表示)。
(6)实际工艺生产中按
进料，平衡体系中部分组分的体积分数与温度的关系如图所示，
综合反应分析：
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①由图可知反应ⅰ是 反应。(填写“吸热”或“放热”)
②生产中温度须不低于
原因是 。
【答案】(1)2a+c
(2)ac
(3)小于
(4)
或
(5)
(6) 吸热 当温度低于
时，丙烷转化率低且副反应较多，高于
后以反应ⅰ为主
【详解】（1）根据盖斯定律可知反应：
与三个方程式之间的关系为
，即
，故答案为：2a+c；
（2）若只考虑体系中反应ⅱ为
，减小
平衡转化率的是：
a．通入少量
，产物增多则平衡逆向移动，
平衡转化率减小；
b．使用高选择性催化剂，催化剂不能影响平衡，不能提高丙烯的平衡产率；
c．降温，因为
，故平衡应向放热方向移动即逆向移动，
平衡转化率减小；
d．减压，平衡应向气体系数增大的方向移动，即正向移动，
平衡转化率增大；
综合可知答案选ac；
（3）根据反应方程式可知，同时消耗1mol 丙烷生成1mol 丙烯或1mol 乙烯或3mol 甲烷，根据平衡体积分
74
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数可知，ⅱ生成的乙烯比ⅰ生成的丙烯更多，可知反应速率ⅱ＞ⅰ；故答案为：小于；
（4）在相同条件下，物质的量之比等于体积之比，同时消耗1mol 丙烷生成1mol 丙烯或1mol 乙烯或3mol
甲烷，生成乙烯时同时生成等量的甲烷，因此丙烯的选择性=
，故答案为：
或
；
（5）体系中反应
等于
，因此可知
，故
答案为：
；
（6）从左往右观察图像上的H2和C3H6的体积分数模块，可知随着温度的升高，H2和C3H6的体积分数在增
加，因此平衡正向移动，故正反应为吸热反应；生产中温度须不低于
原因是：当温度低于
时，
从图中可以看出丙烷转化率低，并且副反应较多，高于
后产生的C3H6的体积分数骤然增加，即以反
应ⅰ为主，本题是丙烷制丙烯，此时制备丙烯效果更号，故答案为：吸热；当温度低于
时，丙烷转
化率低且副反应较多，高于
后以反应ⅰ为主。
27．（2024 届·辽宁·校联考模拟预测）乙腈又名甲基氰，是重要的化工产品。乙醇氨化还原制乙腈的总反
应为
。
已知：Ⅰ．
；
Ⅱ．
。
(1)①
。
②在 (填“较低”或“较高”)温度下，有利于总反应正向自发进行。
(2)保持压强不变，向恒温密闭容器中按体积比1：3 充入CH3CH2OH(g)和NH3(g)发生反应，通过实验测得体
系中某有机物占总有机物的物质的量分数w%[比如CH3CH2OH 的
]随时间t 的变化如图所示。
75
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则反应Ⅱ达平衡时的
(用物质的量分数表示平衡常数)。
(3)保持其他条件不变，科研小组在探究使用铜系催化剂(能较好地吸附NH3等小分子)反应的最佳条件时，
通过调整物料氨醇比，得到其对单位时间内乙醇转化率的影响如图所示：
试说明氨醇比大于7，乙醇单位时间转化率急剧下降的可能原因： 。
(4)科学工作者对反应Ⅱ进行了深入研究，发现其反应过程如下：
①X 的结构简式为 ，X→Z 的化学方程式为 。
②结合反应过程，提出一种可有效减少副产物Y 平衡产率的方法： 。
③计算显示Z→W(产物异构化反应)是一个明显的吸热过程，试从活化能的角度说明该生产过程Z 是优势产
物的原因： 。
【答案】(1)
高温
(2)
(3)当氨醇比大于7 后，催化剂表面吸附氨分子，难以参与反应，催化效果下降
76
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(4)
不断移出体系中的氢气 生产Z 活化能
小，生产效率高
【详解】（1）根据盖斯定律：I+II 得总反应：
；该反应
、
，根据
，在高温下可自发进行；
（2）设初始CH3CH2OH(g)充入1mol，NH3(g)充入3mol；根据图示可知，平衡时乙醛和乙腈物质的量分数都
是50％，说明二者物质的量相等，无乙醇存在，根据碳原守恒，体系中有0.5mol 的乙醛和0.5mol 乙腈；
反应I 生成1mol 氢气，反应II 消耗0.5mol 氨气，生成0.5mol 水蒸气和0.5mol 氢气，即平衡体系中有
0.5mol 乙醛，0.5mol 乙腈，1.5mol 氢气，2.5mol 氨气和0.5mol 水蒸气。气体总物质的量5.5mol，乙醛、乙
腈和水蒸气物质的量分数：
，氢气物质的量是乙醛3 倍为
，氨气物质的量是乙醛5 倍为
，
代入表达式：
；
（3）铜系催化剂能较好地吸附NH3等小分子，当氨醇比大于7 后，催化剂表面吸附氨分子，难以参与反应，
催化效果下降，导致乙醇单位时间内转化率急剧降低；
（4）①根据Y 和Z 的结构简式及反应条件，可推出X 的结构简式：
；X→Z 的化学方程式：
；
②结合反应过程可知，不断移出体系中的氢气，可有效减少副产物Y 平衡产率；
③Z→W(产物异构化反应)是一个吸热过程，说明Z 物质能量较低，生产Z 活化能小，生产效率高；
28．（2024 届·吉林·校联考模拟预测）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。乙醇与水催化重整制氢发生以下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
回答下列问题：
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(1)①已知反应Ⅲ:
，
，
则
。
②反应Ⅰ能自发进行的条件为 。
(2)压强为100
，
的平衡产率与温度、起始时
的关系如图所示，每条曲线表示
相同的
平衡产率。
①反应Ⅱ的平衡常数：
(填“>”、“=”或“<”)
②
的产率：C 点 B 点(填“>”、“=”或“<”)；
③A、B 两点
产率相等的原因是 。
(3)压强为100
下，1
和3
发生上述反应，平衡时
和
的选择性、乙醇
的转化率随温度的升高曲线如图所示。[已知：
的选择性
]
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①573K 时，10 分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量
。
②表示
选择性的曲线是 (填标号)。
③573K 时，反应Ⅱ的
(保留到小数点后两位)。
【答案】(1)
高温
(2) = < B 点温度高于A 点，升高温度，反应II 逆向移动消耗氢气的量与反应Ⅰ、反应Ⅲ正向
移动产生
的量相等
(3) -0.6 c 14.04
【详解】（1）观察知，反应Ⅲ=反应Ⅰ+2 反应Ⅱ，则
，
；
的反应能自发进行，
反应Ⅰ的
，
，则反应Ⅰ能自发进行的条件为高温。
（2）①A、D 两点的温度相同，则反应Ⅱ的平衡常数：
=
；
②每条曲线表示氢气相同的平衡产率，则在C 点所在曲线上取一个点与B 点温度相同，标为点E，E 点与B
点相比温度相同，但是E 点的
小于B 点的，而增大
时，三个反应均会正向移动，
氢气的产率增大，因此
的产率：C 点<B 点；
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③A、B 两点
产率相等的原因是B 点温度高于A 点，升高温度，反应II 逆向移动消耗氢气的量与反应Ⅰ、
反应Ⅲ正向移动产生
的量相等。
（3）①反应Ⅰ、Ⅲ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅲ平衡正向移动，反应
Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅱ逆向移动CO2转化为CO，故温度升高CO 的选择性增大，CO2的选择性减小，由于
CO 的选择性+CO2的选择性=1，则表示CO2选择性的曲线为a，表示
选择性的曲线是c，表示乙醇的转化
率的曲线是b。573K 时，10 分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量
-1mol=-0.6
。
②结合①中分析知，表示
选择性的曲线是c。
③573K 时，CO2的选择性为85%，CO 的选择性为15%，乙醇的转化率为0.6，则平衡时
n(CO2)+n(CO)=1mol×0.6×2=1.2mol，n(CO)= 1.2mol×15%= 0.18mol，n(CO2)= 1.2mol×85%= 1.02mol，设反应Ⅰ
中
转化了xmol，反应Ⅱ中CO 转化了ymol，反应Ⅲ中
转化了zmol，则
，
，
，那么x+z=0.6，2x-y=0.18，
y+2z=1.02，平衡时n(H2O)=3-x-y-3z=3-(x+z)-(y+2z)=3-0.6-1.02=1.38mol，n(H2)=4x+y+6z=4(x+z)+
(y+2z)=2.4+1.02=3.42mol，气体的总物质的量为0.4+1.38+1.02+0.18+3.42=6.4mol，故反应Ⅱ的
。
80
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29．（2024 届·广东茂名·统考模拟预测）甲醇的用途十分广泛，主要用于有机合成、作燃料、生成农药、
作良好的有机溶剂等。催化CO 和H2反应可以合成甲醇，反应化学方程式为CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)。
已知：①CO2 (g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ·mol−1
②CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol−1
(1)催化CO 和H2合成甲醇反应：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的ΔH= 。
(2)对于催化CO 和H2合成甲醇的反应，增大压强，平衡 (填“向左”“向右”或“不”)移动；
温度升高平衡常数 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)在相同条件下研究催化剂I、催化剂Ⅱ对反应CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)的影响，在密闭容器内充入一定量
CO 和H2，部分物质的浓度c 随反应时间t 的变化曲线如图所示。
①a 曲线表示 。
②催化剂I 比催化剂Ⅱ催化效率 (填“高”“低”或“相同”)，原因是 。
(4)523K 时，在1 L 恒容密闭容器中充入2 mol CO 和4 mol H2，在催化剂作用下反应合成甲醇，容器内的压
强变化如下。
反应时间 / min
0
5
10
15
20
25
压强 / MPa
12.4
10.2
8.4
7.0
6.2
6.2
反应从开始到20 min 时，以H2浓度表示平均反应速率v(H2)= ；此温度下，压强平衡常数Kp =
(MPa)-2。
(5)一定条件下，在3 个相同的密闭容器中分别充入CO2 (g)和H2(g)，c(CO2)：c(H2)分别为1：1、1：2、 1：
3，CO2 (g)的转化率随压强的变化关系如图所示，
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曲线a 的c(CO2)：c(H2)= ，原因是 。
【答案】(1)-99kJ•mol−1
(2) 向右 变小
(3) 使用催化剂Ⅱ时，CO 的浓度随时间t 的变化 高 与催化剂Ⅱ相比，催化剂I 使反应活化能
更低
(4) 0.15mol•L−1•min−1 0.702
(5) 1：1 在相同条件下，H2浓度越大，CO2的转化率越高
【详解】（1）已知反应①
，反应②CO2(g)
+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2=-58 kJ·mol−1，根据盖斯定律，反应②-反应①可得：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g)，反应热
；
（2）根据催化CO 和
合成甲醇的反应：
，该反应是气体系数减小的反
应，增大压强，平衡向气体系数减小的方向移动，即向右移动；由于该反应为放热反应，升高温度，平衡
常数变小；
（3）①根据图中信息，曲线a 为反应物，且曲线a 与使用催化剂Ⅱ的曲线的变化量相等，则a 曲线表示
CO 的浓度随时间t 的变化；
②与催化剂Ⅱ相比，催化剂Ⅰ使反应活化能更低，反应速率更快，所以催化剂Ⅰ比催化剂Ⅱ催化效率高；
（4）设反应达到平衡，CO 转化了xmol，根据已知条件，可列三段式如下：
82
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根据pV=nRT，恒温恒容下，气体的压强比等于气体的物质的量之比，则起始气体总物质的量与平衡气体总
物质的量之比等于起始气体压强与平衡气体压强之比，即
，解得x=1.5mol，则氢气反
应了3mol，以
浓度表示平均反应速率
；
平衡时气体的总压强为6.2MPa，气体的总物质的量为3mol，一氧化碳的物质的量为0.5mol，氢气的物质
的量为1mol，甲醇的物质的量为1.5mol，则平衡时三种气体的分压分别为：
，
，
，此温度下，压强平衡常数
；
（5）在相同条件下，
浓度越大，则CO2的转化率越高，所以曲线a 的c(CO2)：c(H2)=1：1。
30．（2024 届·福建厦门·校联考一模）丙烯是重要的化工原料，可用丙烷脱氢制备丙烯。
已知：
回答下列问题：
(1)
；平衡常数
(用
和
表示)。
(2)不同压强下，在密闭容器中丙烷平衡转化率随温度变化关系如图。
83
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①图中压强曲大到小的顺序为 ，判断的依据是 。
②800K，
压强下，若进料组成中加入惰性气体Ar，a 点将 (填“上移”或“下移”)。
(3)丙烷直接脱氢存在副反应
。一定温度下，丙烷和氢气的混合气体以一定流
速通过
催化剂表面，丙烷转化率、丙烷平衡转化率、丙烯选择性(曲线a)和丙烯生成速率随
变化如图。催化剂
反应过程中会有如下转化，且
催化活性更强。
①丙烷转化率随
变化的曲线为 (填标号)。
②曲线b 随
的增加而降低的原因是 。丙烯生成速率随
增加变化的原因为 。
(4)0.1 Mpa 下，
时，
Mpa(列出计算式即可)。
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【答案】(1) 124
(2)
反应为气体分子数增大的反应，压强增大，平衡向左移动，丙烷的平衡转化率减
小 上移
(3) c 随着
的含量增大，平衡向右移动
活化了催化剂
(4)
【详解】（1）
由盖斯定律可知反应Ⅰ=
，
；方程
式相减，平衡常数相除，系数变为原来的一半，则K 为原来的
次方，则
；
（2）①该反应为正向气体分子数增大的反应，当温度一定时，增大压强，平衡逆向移动，丙烷的转化率
减小，由图可知压强由
时，丙烷的转化率减小，则压强
；
②800K，
压强下，若进料组成中加入惰性气体Ar，容器体积增大，原气体的分压减小，则平衡正向移
动，丙烷的转化率增大，a 点将上移；
（3）①已知曲线a 为丙烯选择性，随
变化丙烯的选择性基本不变，则丙烯转化率几乎没有起伏，
故曲线c 为丙烯选择性；
②曲线b 随
的增加而降低的原因是随着氢气含量增大，平衡向右移动；随
增加丙烯所测
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速率呈增大趋势是因为氢气活化了催化剂；
（4）0.1 Mpa 下，
时，此条件下丙烯选择性90%，丙烷平衡转化率为50%，设通入2xmol 丙
烷和3xmol 氢气发生反应，平衡时剩余丙烷(1-50%)×2xmol=xmol；产生丙烯 50%×2x×90%mol=0.9xmo 和
0.9xmol 氢气，故n(H2)=3.9x，n(CH4)= n(C2H4)=50%×2x×(1-90%)=0.1xmol，故n 总
=x+0.9x+3.9x+0.1x+0.1x=6xmol；
；
；
；
=
=
。
86
