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专题48 化学反应速率与平衡综合问题
考点
十年考情(2015-2024)
命题趋势
考点1 速率平
衡综合问题(选
择题)
2024·浙江6 月卷、2024·江苏卷、2023•
江苏卷、2022•江苏卷、2021•北京卷、
2021•海南选择性考试、2020•浙江1 月
卷、2020• 江苏卷、2020• 天津卷、
2019•浙江4 月卷、2019•浙江4 月卷、
2018•天津卷、2018•江苏卷
化学反应速率和化学平衡的综合问题，延
续选择题或非选择题的形式。涉及化学反
应速率和化学平衡类综合问题，往往结合
图象来呈现，试题利用数形结合，将影响
化学反应速率和化学平衡的外界因素(如温
度、浓度、压强和催化剂等)融入其中，充
分考查学生的分析与推理能力，尤其是近
年来把工业生产的投料比、转化率的变化
及反应条件的控制等隐含在坐标图象中，
让图象的判读更加复杂困难。此类题目信
息量较大，能充分考查学生读图、提取信
息、解决问题的能力，在新课标选考中受
到命题者的青睐。
考点2 速率平
衡综合问题(非
选择题)
2019•新课标Ⅰ卷、2019•新课标Ⅱ卷、
2019•北京卷、2019• 江苏卷、2018•新
课标Ⅰ卷、2018•新课标Ⅱ卷、2018•天
津卷、2018•江苏卷、2017•新课标Ⅱ
卷、2017•新课标Ⅲ卷、2017•北京卷
考点1 速率平衡综合问题(选择题)
1．(2024·浙江6 月卷，11，3 分)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
I．C2H6(g)＋CO2(g)
C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g) ΔH1＞0
II．C2H6(g)＋2CO2(g)
4CO(g)＋3H2(g) ΔH2＞0
向容积为
的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2，不同温度下，测得
时(反应均未平衡)的
相关数据见下表，下列说法不正确的是( )
温度(
)
400
500
600
乙烷转化率(
)
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性(
)
92.6
80.0
61.8
注：乙烯选择性
1
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A．反应活化能：I＜II
B．
时，0~5 min 反应I 的平均速率为：v(C2H4)=2.88×10-3
mol·L－1·min－1
C．其他条件不变，平衡后及时移除H2O(g)，可提高乙烯的产率
D．其他条件不变，增大投料比[n(C2H6)/ n(CO2)]投料，平衡后可提高乙烷转化率
2．(2024·江苏卷，13，3 分) 二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：
①CO2(g)＋H2(g)= CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝41.2kJ·mol−1
②CO(g)＋2H2(g)= CH3OH(g) ΔH2
225℃、8×106Pa 下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、
L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO 和CH3OH 的体积分数如图所示。下列说法正确的是( )
A．L4处与L5处反应①的平衡常数K 相等
B．反应②的焓变ΔH2＞0
C．L6处的H2O 的体积分数大于L5处
D．混合气从起始到通过L1处，CO 的生成速率小于CH3OH 的生成速率
3．(2023•江苏卷，10，3 分)金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)＋2H2S(g)
CS2(g)＋4H2(g)，既可
以除去天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔS＜0
B．该反应的平衡常数
C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为H2S 中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间发生作用
D．该反应中每消耗1molH2S，转移电子的数目约为2×6.02×10-23
4．(2022•江苏卷，10)用尿素水解生成的NH3催化还原
，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应
为4NH3(g)+O2(g)+4NO(g)
4N2(g)+6H2O(g)，下列说法正确的是( )
A．上述反应ΔS＜0
2
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B．上述反应平衡常数
C．上述反应中消耗1molNH3，转移电子的数目为
D．实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小
5．(2021•北京卷，10)已知2NO2(g)
N2O4(g)△H<0。下列说法正确的是( )
A．1mol 混合气体含有1molN 原子
B．完全断开2molNO2分子中的共价键所吸收的热量比完全断开1molN2O4分子中的共价键所吸收的热
量多
C．将气体体积压缩至一半，气体颜色变深是因为平衡发生了移动
D．将气体温度升高，气体颜色会变深
6．(2021•海南选择性考试，8)制备水煤气的反应C (s)＋H2O(l)
CO(g)＋H2(g) △H＞0，下列说
法正确的是( )
A．该反应
B．升高温度，反应速率增大
C．恒温下，增大总压，H2O(g)的平衡转化率不变
D．恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大
7．(2020•浙江1 月卷，19)在干燥的HCl 气流中加热MgCl2·6H2O，能得到无水MgCl2。下列说法不正
确的是( )
A．MgCl2·nH2O(s)=MgCl2·(n－1)H2O(s)＋H2O(g) ΔH＞0
B．MgCl2·2H2O(s)=Mg(OH)2(s)＋2HCl(g)，HCl 气流可抑制反应进行
C．MgCl2·H2O(s)=Mg(OH)Cl(s)＋HCl(g)，升高温度，反应更易发生
D．MgCl2·4H2O(s)=MgCl2·2H2O(s)＋2H2O(g)，HCl 气流可抑制反应进行
8．(2020•江苏卷，8)反应
可用于纯硅的制备。下列有关该反应
的说法正确的是( )
A．该反应
、
B．该反应的平衡常数
C．高温下反应每生成1 mol Si 需消耗
D．用E 表示键能，该反应
9．(2020•天津卷，12)已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色，[CoCl4]2-呈蓝色，[ZnCl4]2-为无色。现将CoCl2溶于水，
加入浓盐酸后，溶液由粉红色变为蓝色，存在以下平衡：[Co(H2O)6]2++4Cl-
[CoCl4]2-+6H2O ΔH，
用该溶液做实验，溶液的颜色变化如下：
3
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以下结论和解释正确的是( )
A．等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-中σ 键数之比为3：2
B．由实验①可推知△H<0
C．实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动
D．由实验③可知配离子的稳定性：[ZnCl4]2->[CoCl4]2-
10．(2019•浙江4 月卷，17)下列说法正确的是( )
A．H(g)＋I2(g)
2HI(g)，其他条件不变，缩小反应容器体积，正逆反应速率不变
B．C(s)＋H2O(g)
H2(g)＋CO(g)，碳的质量不再改变说明反应已达平衡
C．若压强不再随时间变化能说明反应2A(?)＋B(g) ⇌ 2C(?)已达平衡，则A 项，C 不能同时是气体
D．1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2转化率为10%，放出的热量为Q1；在相同温度和压强下，
当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时，吸收的热量为Q2，Q2不等于Q1
11．(2019•浙江4 月卷，22)高温高压液态水具有接近常温下弱酸的c(H+)或弱碱的c(OH−)，油脂在其中
能以较快的反应速率水解。与常温常压水相比，下列说法不正确的是( )
A．高温高压液态水中，体系温度升高，油脂水解反应速率加快
B．高温高压液态水中，油脂与水的互溶能力增强，油脂水解反应速率加快
C．高温高压液态水中，c(H+)增大，可催化油脂水解反应，且产生的酸进一步催化水解
D．高温高压液态水中的油脂水解，相当于常温下在体系中加入了相同c(H+)的酸或相同c(OH−)的碱的
水解
12．(2018•天津卷，5)室温下，向圆底烧瓶中加入1 molC2H5OH 和含1molHBr 的氢溴酸，溶液中发生
反应；C2H5OH+HBr
C2H5Br+H2O，充分反应后达到平衡。已知常压下，C2H5Br 和C2H5OH 的沸点分
别为38.4℃和78.5℃。下列有关叙述错误的是( )
A．加入NaOH，可增大乙醇的物质的量
B．增大HBr 浓度，有利于生成C2H5Br
C．若反应物增大至2 mol，则两种反应物平衡转化率之比不变
D．若起始温度提高至60℃，可缩短反应达到平衡的时间
13．(2018•江苏卷，15)一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发
生反应2SO2(g)+ O2(g)
2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
4
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下列说法正确的是( )
A．v1< v2，c2< 2c1 B．K1> K3，p2> 2p3
C．v1< v3，α1(SO2 ) >α3(SO2 ) D．c2> 2c3，α2(SO3 )+α3(SO2 )<1
考点2 速率平衡综合问题(非选择题)
1．(2019•新课标Ⅰ卷，28)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)，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
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
(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)，催化剂
为氧化铁，实验初始时体系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2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PH2和PCO随时间
变化关系的曲线分别是___________、___________。489 ℃时PH2和PCO随时间变化关系的曲线分别是
5
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___________、___________。
2．(2019•新课标Ⅱ卷，27)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：
(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
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
3．(2019•北京卷，11 节选)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
______________。
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：____________________________。
6
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4．(2019• 江苏卷，17 节选)CO2的资源化利用能有效减少CO2排放，充分利用碳资源。
(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％
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________。
5．(2018•新课标Ⅰ卷，28 节选)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等
工业中得到广泛应用。回答下列问题
(2)F. Daniels 等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：
其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p 随时间t 的变化如下表所示(t=∞时，
N2O5(g)完全分解)：
t/min
0
40
80
160
260
1300
1700
∞
7
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p/kPa
35.8
40.3
42.5.
45.9
49.2
61.2
62.3
63.1
①已知：2N2O5(g)＝2N2O4(g)+O2(g) ΔH1=−4.4 kJ·mol−1
2NO2(g)＝N2O4(g) ΔH 2=−55.3 kJ·mol−1
则反应N2O5(g)＝2NO2(g)+ 1/2O2(g)的ΔH=_______ kJ·mol−1。
②研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v=2×10−3×
(kPa·min−1)，t=62 min 时，测得体系中
=2.9
kPa，则此时的
=________ kPa，v=_______ kPa·min−1。
③若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)____63.1 kPa(填“大于”“等于”
或“小于”)，原因是________。
④25℃时N2O4(g)
2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_______kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算
结果保留1 位小数)。
(3)对于反应2N2O5(g)→4NO2(g)+O2(g)，R.A．Ogg 提出如下反应历程：
第一步 N2O5
NO2+NO3 快速平衡
第二步 NO2+NO3→NO+NO2+O2 慢反应
第三步 NO+NO3→2NO2 快反应
其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_______(填标号)。
A．v(第一步的逆反应)＞v(第二步反应)
B．反应的中间产物只有NO3
C．第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效
D．第三步反应活化能较高
6．(2018•新课标Ⅱ卷，27 节选)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO 和H2)，还对温室气体的减
排具有重要意义。回答下列问题：
(1)CH4-CO2催化重整反应为：CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。
已知：C(s)+2H2(g)=CH4(g) ΔH=-75 kJ·mol−1
C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-394 kJ·mol−1
C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ΔH=-111 kJ·mol−1
该催化重整反应的ΔH==______ kJ·mol−1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是____(填标号)。
A．高温低压 B．低温高压 C．高温高压 D．低温低压
某温度下，在体积为2 L 的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时
CO2的转化率是50%，其平衡常数为_______mol2·L−2。
(2)反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。
相关数据如下表：
积碳反应CH4(g)=C(s)+2H2(g)
消碳反应CO2(g)+C(s)=2CO(g)
ΔH/(kJ·mol−1)
75
172
8
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活化能/
(kJ·mol−1)
催化剂X
33
91
催化剂Y
43
72
①由上表判断，催化剂X____Y(填“优于”或“劣于”)，理由是_________________。在反应进料气
组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，
下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是________填标号)。
A．K 积、K 消均增加 B．v 积减小，v 消增加
C．K 积减小，K 消增加 D．v 消增加的倍数比v 积增加的倍数大
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v=k·p(CH4)·[p(CO2)]-0.5(k 为速率常数)。在
p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的
顺序为________________。
7．(2018•天津卷，8 节选)CO2是一种廉价的碳资源，其综合利用具有重要意义。回答下列问题：
(2)CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+ CO2(g)
2CO (g)+ 2H2(g)
①已知上述反应中相关的化学键键能数据如下：
化学键
C—H
C=O
H—H
C
O(CO)
键能/kJ·mol−1
413
745
436
1075
分别在VL 恒温密闭容器A(恒容)、B(恒压，容积可变)中，加入CH4和CO2各1 mol 的混合气体。两容
器中反应达平衡后放出或吸收的热量较多的是_______(填“A” 或“B ”)。
②按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO 和H2产率的影响如图3 所示。此反
应优选温度为900℃的原因是________。
9
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8．(2018•江苏卷，19 节选)NOx(主要指NO 和NO2)是大气主要污染物之一。有效去除大气中的NOx是
环境保护的重要课题。
(4)在有氧条件下，新型催化剂M 能催化NH3与NOx反应生成N2。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M 的反应器中反应。
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如题20 图−2 所示，在50～250 ℃范围内随着温度
的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是____________________________；当反应温度
高于380 ℃时，NOx的去除率迅速下降的原因可能是___________________________。
9．(2017•新课标Ⅱ卷，27)丁烯是一种重要的化工原料，可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题：
(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下：
①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g) ΔH1
已知：②C4H10(g)+
O2(g)= C4H8(g)+H2O(g) ΔH2=−119 kJ·mol−1
③H2(g)+
O2(g)= H2O(g) ΔH3=−242 kJ·mol−1
反应①的ΔH1 为________kJ·mol−1 。图(a) 是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图，
x_________0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡产率提高，应采取的措施是__________(填标号)。
A．升高温度
B．降低温度
C．增大压强
D．降低压强
10
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(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂)，出口气
中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后
降低的变化趋势，其降低的原因是___________。
(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线，副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产
率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________；590℃之后，丁烯产率快速
降低的主要原因可能是_____________。
10．(2017•新课标Ⅲ卷，29)砷(As)是第四周期ⅤA 族元素，可以形成As2S3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4
等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：
(2)工业上常将含砷废渣(主要成分为As2S3)制成浆状，通入O2氧化，生成H3AsO4和单质硫。写出发生
反应的化学方程式________。该反应需要在加压下进行，原因是________________________。
(4)298 K 时，将20 mL 3x mol·L−1 Na3AsO3、20 mL 3x mol·L−1 I2和20 mL NaOH 溶液混合，发生反应：
AsO(aq)＋I2(aq)＋2OH－(aq)
AsO(aq)＋2I－(aq)＋H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系如图所
示。
①下列可判断反应达到平衡的是__________(填标号)。
a．溶液的pH 不再变化
b．v(I−)=2v(AsO)
c．c(AsO)/c(AsO)不再变化
d．c(I−)=y mol·L−1
②tm时，v 正_____ v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)。
③tm时v 逆_____ tn时v 逆(填“大于”“小于”或“等于”)，理由是_____________。
④若平衡时溶液的pH=14，则该反应的平衡常数K 为___________。
11．(2017•北京卷，9 节选)TiCl4 是由钛精矿(主要成分为TiO2)制备钛(Ti)的重要中间产物，制备纯
TiCl4的流程示意图如下：
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(1)氯化过程：TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO 和CO2可使反应得以进行。
已知：TiO2(s)+2 Cl2(g)= TiCl4(g)+ O2(g) ΔH1=+175.4 kJ·mol-1
2C(s)+O2(g)=2CO(g) ΔH2=-220.9 kJ·mol-1
② 氯化过程中CO 和CO2 可以相互转化，根据如图判断：CO2 生成CO 反应的ΔH_____0(填“＞”
“＜”或“=”)，判断依据：_______________。
12
