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专题55 原理综合题
——反应热+速率+平衡
考点
十年考情(2015-2024)
命题趋势
考点1 反应原
理综合应用(涉
及有机物)
2024·河北卷、2023•山东卷、2021•山东
卷、2021•湖北选择性考试、2021•海南选
择性考试、2018•新课标Ⅱ、2016·上海卷
化学反应原理是从化学反应能量变化、
化学反应方向限度等角度去研究在生产
和生活中实际问题的应用。影响化学反
应进行的因素很多，除参加反应的物质
的组成、结构和性质等本身因素，还有
温度、压强、浓度、催化剂等外界条
件。生产过程中要充分考虑设备条件、
安全操作、经济成本等，分析影响化学
反应速率和化学平衡的因素，寻找合适
的生产条件；根据环境保护及社会效益
等方面的规定和要求。
考点1 反应原
理综合应用(涉
及无机物)
2024·甘肃卷、2023•浙江省6 月选考、
2023•广东卷、2022•海南省选择性、2022·
浙江省1 月、2020•新课标Ⅰ、2019•新课
标Ⅰ、2018•新课标Ⅰ、2018•新课标Ⅲ、
2017•新课标Ⅲ、2015·全国卷Ⅰ、2015·山
东卷
考点1 反应原理综合应用(涉及有机物)
1．(2024·河北卷，17，15 分)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：SO2(g)＋Cl2 (g)
SO2Cl2 (g) ΔH
＝-67.59kJ·mol−1。
①若正反应的活化能为E 正kJ·mol−1，则逆反应的活化能E 逆=_______ kJ·mol−1 (用含E 正正的代数式表
示)。
②恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2(g)和其Cl2 (g)，测定T1、T2、T3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。
1
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上图中温度由高到低的顺序为_______，判断依据为_______。M 点Cl2的转化率为_______，T1温度下
用分压表示的平衡常数KP=_______ kPa-1。
③下图曲线中能准确表示T1温度下Δp 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
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(k1~k5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，k1：k2：k3：k4：k5
=100：21：7：4：23。
①
时，c(X)=6.80mol·L－1，且30~60 min 内v(X)=0.042 mol·L-1·min-1，反应进行到60 min 时，
c(X)=_______ mol·L－1。
②
时，c(D)=0.099mol·L－1，若0~60 min 产物T 的含量可忽略不计，则此时
_______
2
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mol·L－1；60 min 后，随T 的含量增加，
_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
2．(2023•山东卷，20)一定条件下，水气变换反应CO+H2O
CO2+H2的中间产物是HCOOH。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．HCOOH
CO+H2O(快)
Ⅱ．HCOOH
CO2+H2(慢)
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H+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ΔH1、ΔH2，则该条件下水气变换反应的焓变ΔH=_____(用
含ΔH1、ΔH2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。T1温度下，HCOOH 电离
平衡常数为Ka，当HCOOH 平衡浓度为x mol·L-1时，H+浓度为_____ mol·L-1，此时反应Ⅰ应速率
_____
mol·L-1·h -1 (用含Ka、x 和k 的代数式表示)。
(3)
温度下，在密封石英管内完全充满1.0 mol·L-1HCOOH 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CO、
CO2的浓度分别为0.70 mol·L-1、0.16 mol·L-1，反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为y mol·L-1。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0.10 mol·L-1盐酸，则图示点
中，CO 的浓度
峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比，CO 达浓度峰值时，CO2浓度_____(填“增大”“减小”或
“不变”)，
的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
3．(2021•山东卷，20)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
3
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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
(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“=)。
4
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4．(2021•湖北选择性考试，19) (14 分)丙烯是一种重要化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接
脱氢或氧化脱氢制备。反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g)＝C3H6(g)＋H2(g) △H1＝＋125 kJ·mol1
反应Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)＋O2(g)＝C3H6(g)＋H2O(g) △H2＝－118 kJ·mol1
(1)已知键能：E(C－H)＝416 kJ·mol1，E(H－H)＝436 kJ·mol1，由此计算生成1 mol 碳碳π 键放出的能
量为 kJ。
(2)对于反应Ⅰ，总压恒定为100 kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应)，从平
衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是 ；在温度为T1时，C3H8的平衡转化
率与通入气体中C3H8 的物质的量分数的关系如图a 所示，计算时反应Ⅰ的平衡常数Kp ＝
kPa(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数，保留一位小数)。
(3)在温度为T2时，通入气体分压比为p(C3H8)：p(O2)：p(N2)＝10：5：85 的混合气体，各组分气体的
分压随时间的变化关系如图b 所示。
0～1.2s 生成C3H6的平均速率为 kPa·s1；在反应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于
2：1 的原因为 。
(4)恒温刚性密闭容器中通入气体分压比为p(C3H8)：p(O2)：p(N2)=2：13：85 的混合气体，已知某反应
条件下只发生如下反应(k，k，为速率常数)：
反应Ⅱ：2C3H8(g)＋O2(g)＝2C3H6(g)＋2H2O(g) k
反应Ⅲ：2C3H8(g)＋9O2(g)＝6CO2(g)＋6H2O(g) k，
5
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实验测得丙烯的净生成速率方程为
，可推测丙烯的浓度随时间的
变化趋势为 ，其理由是 。
5．(2021•海南选择性考试，16) (10 分)碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活
中。已知25℃，
时：
①
葡萄糖[C6H12O6(s)]完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)，放出2804 kJ 热量。
②
。
回答问题：
(1)25℃时，CO2(g)和H2O(l)经光合作用生成葡萄糖[C6H12O6(s)]和O2(g)的热化学方程式为___________。
(2)25℃，
时，气态分子断开
化学键的焓变称为键焓。已知O=O、C≡O 键的键焓分别为
495kJ·mol－1、799kJ·mol－1，CO2(g)分子中碳氧键的键焓为___________
。
(3)溶于水的CO2只有部分转化为H2CO3(aq)，大部分以水合CO2的形式存在，水合CO2可用CO2(aq)表
示。已知25℃时，H2CO3(aq)
CO2(aq)+ H2O(l)的平衡常数
，正反应的速率可表示为v(H2CO3)=
k1 ·c(H2CO3)，逆反应的速率可表示为v(CO2)= k2 ·c(CO2)，则k 2=___________(用含k 1的代数式表示)。
(4)25℃时，潮湿的石膏雕像表面会发生反应：CaSO4(s)＋CO3
2-(g)
CaCO3(s)＋SO4
2−(aq)，其平衡常数
______。[已知Ksp(CaSO4)= 9.1×10－6，Ksp(CaCO3)= 2.8×10－9]
(5)溶洞景区限制参观的游客数量，主要原因之一是游客呼吸产生的气体对钟乳石有破坏作用，从化学
平衡的角度说明其原因___________。
6．(2018•新课标Ⅱ，28)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)+
2
1 O
2
(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
活化能/
(kJ·mol−1)
催化剂X
33[来源：Z_xx_k.Com][来
源：学_科_网]
91[来源：Zxxk.Com]
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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)·
0.5
2)
(CO
p
(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．(2016·上海卷，24)随着科学技术的发展和环保要求的不断提高，CO2的捕集利用技术成为研究的重
点。
完成下列填空：
(1)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为：
CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)
已知H2的体积分数随温度的升高而增加。
若温度从300℃升至400℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。(选填“增大”、“减
小”或“不变”)
v 正
v 逆
平衡常数K
转化率α
(2)相同温度时，上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡，各物质的平衡浓度如下表：
[CO2]/mol·L-1
[H2]/mol·L-1
[CH4]/mol·L-1
[H2O]/mol·L-1
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平衡Ⅰ
a
b
c
d
平衡Ⅱ
m
n
x
y
a、b、c、d 与m、n、x、y 之间的关系式为_________。
(3)碳酸：H2CO3，Ki1=4.3×10-7，Ki2=5.6×10-11
草酸：H2C2O4，Ki1=5.9×10-2，Ki2=6.4×10-5
0.1 mol/L Na2CO3溶液的pH____________0.1 mol/L Na2C2O4溶液的pH。(选填“大于”“小于”或“等
于”)
等浓度广东草酸溶液和碳酸溶液中，氢离子浓度较大的是___________。
若将等浓度的草酸溶液和碳酸溶液等体积混合，溶液中各种离子浓度大小的顺序正确的是_____。(选
填编号)
a．[H+]＞[HC2O4
-]＞[HCO3
-]＞[CO3
2-] b．[HCO3
-]＞[HC2O4
-]＞[C2O4
2-]＞[CO3
2-]
c．[H+]＞[HC2O4
-]＞[C2O4
2-]＞[CO3
2-] d．[H2CO3] ＞[HCO3
-]＞[HC2O4
-]＞[CO3
2-]
(4)人体血液中的碳酸和碳酸氢盐存在平衡：H++ HCO3
-
H2CO3，当有少量酸性或碱性物质进入
血液中时，血液的pH 变化不大，用平衡移动原理解释上述现象。
________________________________
考点2 反应原理综合应用(涉及无机物)
1．(2024·甘肃卷，17)SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。
(1)由SiCl4制备SiHCl3：
SiCl4(g)＋H2(g) = SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1＝+74.22kJ·mol−1 (298K)
已知：SiHCl3(g)＋H2(g)=Si(s)+3HCl(g) ΔH2＝+219.29kJ·mol−1 (298K)
时，由SiCl4(g)＋2H2(g)=Si(s)+4HCl(g)，制备56 g 硅 (填“吸”或“放”)热 kJ。
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SiHCl3：3SiCl4(g)＋2H2(g) + Si(s)
4SiHCl3(g)。
，
密闭容
器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与0.4molH2和0.1mol SiCl4气体反应，SiCl4转化率随时间的
变化如下图所示：
8
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①0-50 min，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
v(SiHCl3)= mol·L－1·min－1。
②当反应达平衡时，H2的浓度为 mol·L－1，平衡常数K 的计算式为 。
③增大容器体积，反应平衡向 移动。
2．(2023•浙江省6 月选考，19)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：H2O(g)+ CO(g)
CO2 (g)+ H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1
该反应分两步完成：
3Fe2O3(s)＋CO(g)
2Fe3O4(s)＋CO2(g) ΔH1＝－47.2 kJ·mol－1
2Fe3O4 (s)＋H2O(g)
3Fe2O3 (s)＋H2(g) ΔH2
请回答：
(1) ΔH2=_______ kJ·mol－1。
(2)恒定总压1.70MPa 和水碳比[n (H2O)/ n(CO)] =12：5 投料，在不同条件下达到平衡时CO2和H2的
分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表：
p(CO2)/
MPa
p(H2)/
MPa
p(CH4)/
MPa
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H2产率下降是因为发生了一个不涉及CO2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O2
B．恒定水碳比[n (H2O)/ n(CO)]，增加体系总压可提高H2的平衡产率
C．通入过量的水蒸气可防止Fe3O4被进一步还原为Fe
9
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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
________。
3．(2023•广东卷，19)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Fe2+形成橙红色的配离子[FeR3]2+，该配离子可被HNO3氧化成淡蓝色的配离子
[FeR3]3+。
①基态
的
电子轨道表示式为 。
②完成反应的离子方程式：NO3
- +2 [FeR3]2++3H+
____+2 [FeR3]2++H2O
(2)某研究小组对(1)中②的反应进行了研究。
用浓度分别为2.0 mol·L-1、2.5 mol·L-1、3.0 mol·L-1的HNO3溶液进行了三组实验，得到c[([FeR3]2+)]随
时间t 的变化曲线如图。
①c(HNO3)= 3.0 mol·L-1时，在0~1 min 内，[FeR3]2+的平均消耗速率= 。
10
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②下列有关说法中，正确的有 。
A．平衡后加水稀释，
增大
B．[FeR3]2+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：
M+L
ML K1
ML+L
ML2 K2
研究组配制了L 起始浓度c0(L)=0.02mol·L-1、M 与L 起始浓度比c0(M)/ c0(L)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L、ML、ML2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。
c0(M)/
c0(L)
S(L)
S(ML)
S(ML2)
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。
①c0(M)/ c0(L)= a 时，x= 。
②c0(M)/ c0(L) =b 时，平衡浓度比c 平(ML2)/ c 平(ML)= 。
(4)研究组用吸收光谱法研究了(3)中M 与L 反应体系。当c0(L)=1.0×10-5mol·L-1时，测得平衡时各物种c
平/ c0(L)随c0(M)/ c0(L)的变化曲线如图。c0(M)/ c0(L)=0.51 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)。
4．(2022•海南省选择性，16)(10 分)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：
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CO2(g)＋4H2(g)
2H2O(g)+CH4(g)
回答问题：
(1)已知：电解液态水制备1 mol O2，电解反应的
。由此计算H2(g)的燃烧热(焓) ΔH
=_______ kJ·mol−1。
(2)已知：CO2(g)＋4H2(g)
2H2O(g)+CH4(g)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0.1 mol CO2和0.4 mol
H2，反应平衡后测得容器中n(CH4)=0.05 mol。则CO2的转化率为_______，反应温度t 约为_______℃。
(3)在相同条件下，CO2(g)与H2(g)还会发生不利于氧循环的副反应：CO2(g)＋3H2(g)
H2O(g)
+CH3OH(g)，在反应器中按n(CO2)： n(H2)=1：4 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CH3OH、CH4浓度(
)如下表所示。
催化剂
t=350℃
t=400℃
12
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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，0~2 min 生成CH3OH 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_______。
5．(2022·浙江省1 月，29)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
___________。
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。
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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：
_______________________。
6．(2020•新课标Ⅰ，28)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__________。
(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。
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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__________________________。
7．(2019•新课标Ⅰ，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
(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)，催化剂
为氧化铁，实验初始时体系中的PH2O和PCO相等、PCO2和PH2相等。
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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___________、___________。
8．(2018•新课标Ⅰ，28)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：
(1)1840 年 Devil 用干燥的氯气通过干燥的硝酸银，得到N2O5，该反应的氧化产物是一种气体，其分
子式为___________。
(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
∞
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)+
O2(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
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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
NO3+NO2 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
9．(2018•新课标Ⅲ，28)三氯氢硅(SiHCl3)是制备硅烷、多晶硅的重要原料。回答下列问题：
(1)SiHCl3在常温常压下为易挥发的无色透明液体，遇潮气时发烟生成(HSiO)2O 等，写出该反应的化学
方程式__________。
(2)SiHCl3在催化剂作用下发生反应：
2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+ SiCl4(g) ΔH1=48 kJ·mol−1
3SiH2Cl2(g)=SiH4(g)+2SiHCl3 (g) ΔH2=−30 kJ·mol−1
则反应4SiHCl3(g)=SiH4(g)+ 3SiCl4(g)的ΔH=__________ kJ·mol−1。
(3)对于反应2SiHCl3(g)=SiH2Cl2(g)+SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K 和343
K 时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。
①343 K 时反应的平衡转化率α=_________%。平衡常数K343 K=__________(保留2 位小数)。
②在343 K 下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是___________；要缩短反应达到平衡的时间，
可采取的措施有____________、___________。
③比较a、b 处反应速率大小：υa________υb(填“大于”“小于”或“等于”)。反应速率υ=υ 正−υ 逆=
−
，k 正、k 逆分别为正、逆向反应速率常数，x 为物质的量分数，计算a 处的
=__________(保留1 位小数)。
10．(2017•新课标Ⅲ，28)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：
(1)画出砷的原子结构示意图____________。
(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________________________。
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(3)已知：As(s)+
H2(g)+2O2(g)=H3AsO4(s) ΔH1
H2(g)+
O2(g)=H2O(l) ΔH2
2As(s)+
O2(g) =As2O5(s) ΔH3
则反应As2O5(s) +3H2O(l)= 2H3AsO4(s)的ΔH =_________。
(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．(2015·全国卷Ⅰ，28)碘及其化合物在合成杀菌剂、药物等方面具有广泛用途。回答下列问题：
(1)大量的碘富集在海藻中，用水浸取后浓缩，再向浓缩液中加MnO2和H2SO4，即可得到I2。该反应的
还原产物为 。
(2)上述浓缩液中主要含有I-、Cl-等离子。取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl 开始沉
淀时，溶液中c( I
−)
c(C l
−)
为 。已知Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(AgI)=8.5×10-17。
(3)已知反应2HI(g)=H2(g)+I2(g)的ΔH=+11 kJ·mol-1，1 mol H2(g)、1 mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需
要吸收436 kJ、151 kJ 的能量，则1 mol HI(g)分子中化学键断裂时需吸收的能量为 kJ。
(4)Bodensteins 研究了下列反应：2HI(g)
H2(g)+I2(g)，在716 K 时，气体混合物中碘化氢的物质的量
分数x(HI)与反应时间t 的关系如下表：
t/min
0
20
40
60
80
120
x(HI)
1
0.91
0.85
0.815
0.795
0.784
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x(HI)
0
0.60
0.73
0.773
0.780
0.784
①根据上述实验结果，该反应的平衡常数K 的计算式为
。
②上述反应中，正反应速率为v 正=k 正x2(HI)，逆反应速率为v 逆=k 逆x(H2)x(I2)，其中k 正、k 逆为速率常
数，则k 逆为 (以K 和k 正表示)。若k 正=0.002 7 min-1，在t=40 min 时，v 正=
min-1。
③由上述实验数据计算得到v 正～x(HI)和v 逆～x(H2)的关系可用下图表示。当升高到某一温度时，反应
重新达到平衡，相应的点分别为 (填字母)。
12．(2015·山东卷，30)合金贮氢材料具有优异的吸放氢性能，在配合氢能的开发中起着重要作用。
(1)一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强(p)，横轴表示固相中氢
原子与金属原子的个数比(H/M)。
在OA 段，氢溶解于M 中形成固溶体MHx，随着氢气压强的增大，H/M 逐渐增大；在AB 段，MHx与
氢气发生氢化反应生成氢化物MHy，氢化反应方程式为：zMHx(s)+H2(g)
zMHy(s) ΔH(Ⅰ)；在B 点，
氢化反应结束，进一步增大氢气压强，H/M 几乎不变。反应(Ⅰ)中z= (用含x 和y 的代数式表示)。
温度为T1时，2 g 某合金4 min 内吸收氢气240 mL，吸氢速率v=
mL·g-1·min-1。反应(Ⅰ)的焓变ΔHⅠ
0(填“>”“<”或“=”)。
(2)η 表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，
η(T1) η(T2)(填“>”“<”或“=”)。当反应(Ⅰ)处于图中a 点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量
氢气，达到平衡后反应(Ⅰ)可能处于图中的 点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过 或
的方式释放氢气。
(3)贮氢合金ThNi5 可催化由CO、H2 合成CH4 的反应，温度为T 时，该反应的热化学方程式为
。
已知温度为T 时：CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g) ΔH=+165 kJ·mol-1
CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH=-41 kJ·mol-1
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