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2023——2024 年解密高考化学大一轮复习精讲案
第七章 化学反应速率和化学平衡
专题二十八 化学反应进行的方向 化学反应的调控
第一板块 明确目标
课标要求
核心素养
1. 认识化学平衡的调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。
2. 知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变
有关。
变化观念与平衡思想
宏观辨识与微观探析
科学精神与社会责任
证据推理及模型认知
第二板块 夯实基础
1
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考点一 化学反应的方向
1．自发反应
在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
2．熵和熵变的含义
(1)熵的含义
度量体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。同一条件下，不同物质有不同的熵
值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)____S(l)____S(s)。
(2)熵变的含义
ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS 越大，越有利于反应____________。
3．判断化学反应方向的判据
ΔG＝ΔH－TΔS
ΔG<0 时，反应____自发进行；
ΔG＝0 时，反应处于______状态；
ΔG>0 时，反应______自发进行。
【易错辨析】
1．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向( )
2．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判
据( )
3．过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率( )
考点二 化学反应的调控——工业合成氨
1．化工生产适宜条件选择的一般原则
条件
原则
从化学反应速率分析
既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析
既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意对二者影
响的矛盾性
2
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从原料的利用率分析
增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成
本
从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等
从催化剂的使用活性分析
注意催化剂的活性受温度的限制
2．控制反应条件的基本措施
(1)控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控
反应速率。
(2)提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化
率。
3．工业合成氨反应的适宜条件
(1)理论分析
增大合成氨的反应速率和提高平衡混合物中氨的含量对反应条件的要求不尽相同：
对合成氨反应的影响
影响因素
浓度
温度
压强
催化剂
增大合成氨的反应速率
使用
提高平衡混合物中氨的含量
(2)实际工业合成氨反应的适宜条件
①压强
②温度：700 K 左右。
③催化剂：以铁为主体的多成分催化剂。
④浓度：N2与H2的投料比(物质的量之比)为1 2.8
∶
。
【答案】
考点一 化学反应的方向
2．(1)> > (2)自发进行
3．能 平衡 不能
【易错辨析】1．× 2.× 3.×
考点二 化学反应的调控——工业合成氨
3. (1)增大反应物浓度 高温 高压 增大反应物浓度、减小生成物浓度 低温 高压 无影响
3
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考点一 化学反应的方向
1.下列关于判断过程的方向的说法正确的是( )
A. 所有自发进行的化学反应都是放热反应
B. 高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应
C. 由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程
D. 同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
【答案】C
【解析】
A.反应能否自发取决于焓变和熵变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能进行，故A 错误；
B.C(石墨)=C(金刚石)；通常状况下△H >0，△S<0，反应是不自发的，故B 错误；
C.△G =△H −T ⋅△S<0时，反应能自发进行，适合于所有的过程，故C 正确；
D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值依次增大，故D 错误。
故选C。
2.已知：△G =△H −T △S，当△G<0，反应能自发进行，△G>0反应不能自发进行。下列说法中正确的
是( )
A. 非自发反应在任何条件下都不能发生
B. 熵增加且放热的反应一定是自发反应
C. 自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应
D. 凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应
【答案】B
【解析】
A.非自发反应在一定条件下可进行，如铜和稀硫酸不反应，但在铜为阳极，电解质为硫酸的电解池中可反
应生成硫酸铜和氢气，，故A 错误；
B.熵增加且放热的反应，△H −T △S<0，反应可自发进行，故B 正确；
C.熵增加的反应不一定自发进行，单一判据不够全面，故C 错误；
D.吸热反应、放热反应均可能自发进行，单一判据不够全面，故D 错误。
故选B。
3.下列有关说法正确的是( )
A. SO2(g)+ H 2O(g)⇌ H 2SO3(l)，该过程熵值增大
B. SO2(g)= S(g)+O2(g) ΔH >0，ΔS>0，该反应不能自发进行
4
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C. SO2(g)+2 H 2S(g)=3 S(s)+2 H 2O(l) ΔH <0，低温下能自发进行
D. 某温度下SO2(g)+ 1
2 O2(g)⇌SO3(g) ΔH <0，高温下能自发进行
【答案】C
【解析】
A.因为SO2(g)+ H 2O(g)⇌ H 2SO3(l)为气体体积减小的反应，所以熵值减小，故A 错误；
B.ΔH >0，ΔS>0，则在高温下△G =△H −T △S<0，能自发进行，故B 错误；
C.因为SO2(g)+2 H 2S(g)=3 S(s)+2 H 2O(l)为气体体积减小的反应，所以熵值减小△S<0，又该反应
放热△H <0，所以低温△G =△H −T △S<0，能自发进行，故C 正确；
D.反应SO2(g)+ 1
2 O2(g)= SO3(g)为气体体积减小的反应，所以熵值减小△S<0，又该反应放热△H <0，
所以低温△G =△H −T △S<0，能自发进行，故D 错误。
4.在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)+ B(g)⇌cC(g)的平衡的变化图象如图(图中p
表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法正确的是( )
A. 在图象反应Ⅰ中，说明正反应为吸热反应
B. 在图象反应Ⅰ中，若p1> p2，则此反应的△S>0
C. 在图象反应Ⅱ中，说明该正反应为吸热反应
D. 在图象反应Ⅲ中，若T 1>T 2，则该反应能自发进行
【答案】D
【解析】
A.根据图象反应Ⅰ知，同一压强下，升高温度，A的转化率降低，说明平衡逆向移动，所以逆反应是吸热反
应，则正反应是放热反应，故A 错误；
B.根据图象反应Ⅰ，如果p1> p2，相同温度下，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，A的转化率增
大，说明平衡正向移动，则a+1>c，所以正反应是熵减的反应，故B 错误；
C.根据图象反应Ⅱ知，T 1>T 2，升高温度，C的物质的量减少，则平衡逆向移动，升高温度平衡向吸热反应
5
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方向移动，则正反应是放热反应，故C 错误；
D.根据图象反应Ⅲ知，增大压强，A的转化率不变，说明反应前后气体计量数之和相等，则a+1=c，则反
应前后熵不变；若T 1>T 2，升高温度，A的转化率降低，正反应是放热反应，所以焓变小于0，
△G =△H −T △S<0，所以该反应能自发进行，故D 正确；
5.课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为：
N 2(g)+3 H 2(g)⇌2 N H 3(g) △H <0，△S<0。
(1)下列关于工业合成氨的说法不正确的是_______
A .因为△H <0，所以该反应一定能自发进行
B.因为△S<0，所以该反应一定不能自发进行
C .在高温下进行是为了提高反应物的转化率
D .使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的△H
(2)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______
a.容器内N 2、H 2、N H 3的浓度之比为1：3：2b.v 正( N 2)= v逆( H 2)
c .容器内压强保持不变 d .混合气体的密度保持不变
(3)某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。
实验结果如图所示(图中T表示温度，n表示H 2物质的量)。
①图象中T 2和T 1的关系是：T 2__________T 1(填“>，<或=”，下同)
②a、b、c、d四点所处的平衡状态中，反应物N 2的转化率最高的是______(填字母)。
(4)恒温下，往一个4 L的密闭容器中充入5.2mol H 2和2mol N 2，反应过程中对N H 3的浓度进行检测，
得到的数据如下表所示：
时间/min
5
10
15
20
25
30
c( N H 3)/mol· L
−1
0.08
0.14
0.18
0.20
0.20
0.20
①此条件下该反应的化学平衡常数K =___________。
②若维持容器体积不变，温度不变，往原平衡体系中加入H 2、N 2和N H 3各4 mol，化学平衡将向
_______反应方向移动(填“正”或“逆”)。
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【答案】
(1) ABCD
(2)c
(3)①<；②c
(4)
0.1
①
；②逆
【解析】
(1) A、B两项：判断自发反应是否能进行应综合考虑焓变与熵变，选项中只考虑了其中的一项，故错误；
C.合成氨的反应是放热反应，高温下平衡逆向移动，不能提高反应物的转化率，能加快反应速率，故错误；
D.使用催化剂加快反应速率是因为催化剂能降低反应的活化能，催化剂不会改变反应的△H，故错误；
(2)a.容器内N 2、H 2、N H 3的浓度之比等于系数比不能说明达到平衡状态，故错误；
b.不同物质表示的正逆速率之比等于化学计量数之比，故错误；
c .随反应进行混合气体总物质的量减小，恒温恒容下混合气体的压强随反应进行而减小，故压强不再改变
说明到达平衡，故正确
d .混合气体总质量不变，容器容积不变，混合气体的密度始终不变，故错误；
(3)①反应为放热反应，温度升高化学平衡向着吸热方向移动，从T 1 到T 2 生成物氨气的量增加，平衡正
移，故T 2 <T 1；
②放热反应，低温转化率高，T 2<T 1，故其他条件相同时，T 2曲线上的转化率大题T 1曲线上的转化率；
相同温度时，H 2越多，氮气转化率越大，故正确选项是c；
(4)①由表中数据可以知道，20min达平衡，平衡时N H 3的浓度为0.20mol / L，则：
N 2(g)+3 H 2(g)⇌ 2 N H 3(g)
开始(mol / L) 0.5 1.3 0
变化 (mol / L) 0.1 0.3 0.2
平衡(mol / L) 0.4 1 0.2
故平衡常数K =
0.2
2
0.4×1
3 =0.1；
②反应达到平衡后，若维持容器体积不变，温度不变，往平衡体系中加入H 2、N 2和N H 3各4 mol，则此
时各物质的浓度为：c( H 2)=2mol / L；c( N 2)=1.4 mol / L；c( N H 3)=1.2mol / L；故浓度商
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Qc =
1.2
2
1.4×2
3 >0.1，故化学平衡将向逆反应方向移动；
6.回答下列化学平衡相关问题：
(1)工业制硫酸的核心反应是：2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH <0
①在1 L密闭容器中充入1mol SO2(g)和2molO2(g)，在1min内达到平衡，测得
v(SO3)=0.8mol /( L·min)。该条件下，反应的平衡常数K =___________。
②下列措施中有利于提高SO2转化率的是___________(填字母)。
A.加入催化剂 B.通入O2 C .移出SO3 D .增大压强
(2)将
水
蒸
气
通
过
红
热
的
碳
即
可
产
生
水
煤
气
，
C(s)+ H 2O(g)
CO( g)+ H 2( g) ΔH =+131.3kJ ⋅mol
−1，ΔS =+133.7 J ⋅( K ⋅mol)
−1
①该反应在___________能自发(填“高温”、“低温”、“任何温度”、“一定不”)。
②一定温度下，在一个恒容密闭容器中发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是
___________(填字母)。
A.c(CO)=c( H 2) B.1mol H −H键断裂的同时生成2mol H −O键
C.容器中的压强不变 D .v 正(CO)= v逆( H 2O)
(3)汽车尾气含NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：
N 2(g)+O2(g)⇌2 NO(g) ΔH >0，已知该反应在2404℃时，平衡常数K =6.4×10
−3.，
①该温度下，某时刻测得容器内N 2、O2、NO的浓度分别为2.5×10
−1mol/ L、4.0×10
−2mol/ L和
3.0×10
−3mol / L，此时反应___________(填“处于化学平衡状态”、“向正反应方向进行”或“向逆反
应方向进行”)。
②将N 2、O2混合气体充入恒温恒容密闭容器中，发生上述反应，下列正确的是___________(填字母)。
A.
B.
C.
【答案】
(1)
10
①
②
BCD
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(2)①高温②CD
(3)①向正反应方向进行 ②AC
【解析】
(1)①在1 L密闭容器中充入1mol SO2(g)和2molO2(g)，在1min内达到平衡，测得
v(SO3)=0.8mol /( L·min)，n(SO3)=0.8mol，
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)
起始量(mol)1 2 0
转化量(mol)0.8 0.4 0.8
平衡量(mol)0.2 1.6 0.8
K =
( 0.8
1 )
2
( 1.6
1 )×( 0.2
1 )
2 =10；
2
②SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ΔH <0为气体分子数减小的放热反应，通入O2、移出SO3、增大压强
均利于平衡正向移动，有利于提高SO2转化率；
(2)①将
水
蒸
气
通
过
红
热
的
碳
即
可
产
生
水
煤
气
，
C(s)+ H 2O(g)
CO( g)+ H 2( g) ΔH =+131.3kJ ⋅mol
−1，ΔS =+133.7 J ⋅( K ⋅mol)
−1，结合ΔG = ΔH −TΔS<0能自发
进行，判断该反应在高温下能自发进行；
②A .CO与H 2系数比为1:1，则c(CO)=c( H 2)不能作为平衡的判断标志，故A 错误；
B.1mol H −H键断裂的同时生成2mol H −O键，叙述的是向逆反应方向进行的状态，不是平衡状态，故
B 错误；
C.反应前后气体分子数不等，故容器中的压强不变可以作为平衡的判断标志，故C 正确；
D.v 正(CO)= v逆( H 2O)，叙述的反应方向相反，速率比等于系数比，可以作为平衡判断标志，故D 正确；
(3)①该温度下，某时刻测得容器内N 2、O2、NO的浓度分别为2.5×10
−1mol / L、4.0×10
−2mol / L和
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3.0×10
−3mol / L，Qc =
(3.0×10
−3)
2
(2.5×10
−1)×(4.0×10
−2)
=9×10
−4，Qc< K =6.4×10
−3，此时反应向正反应
方向进行；
②将N 2、O2混合气体充入恒温恒容密闭容器中，发生N 2(g)+O2(g)⇌2 NO(g) ΔH >0，
A.该反应的正反应方向吸热，升温，平衡常数增大，故A 正确；
B.加入催化剂平衡不会移动，则c( NO)相等，加入催化剂会先达到平衡状态，故B 错误；
C.T 1>T 2，温度高先达到平衡，升温平衡正向移动，氮气转化率增大，故C 正确。
考点二 化学反应的调控
1.下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 合成氨工厂选择500°C的高温
B. 常温时，AgCl 在饱和氯化钠溶液中的溶解度小于在水中的溶解度
C. 热的纯碱溶液去油污效果更好
D. 开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫
【答案】A
【解析】
A、工业合成氨的反应是可逆的，选择500℃左右的较高温度能使反应逆向进行，不利于化学平衡的正向
移动，使用该温度主要是考虑催化剂的催化效率以及反应速率等知识，所以不能用化学平衡移动原理解释，
故A 正确；
B、存在AgCl(s)⇌A g
+(aq)+C l
−(aq)，在NaCl溶液中抑制溶解，则溶解度小，则室温下，AgCl在水
中的溶解度大于在食盐中的溶解度，能用勒夏特列原理解释，故B 错误；
C、盐的水解为吸热反应，升高温度能促进盐的水解，使溶液中氢氧根的浓度增大，则去污效果更好，能
用勒夏特列原理解释，故C 错误；
D、开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫，是压强对化学平衡的影响导致的，且存在可逆反应，能用勒
夏特列原理解释，故D 错误；
故选A。
2.德国哈伯发明以低成本制造大量氨的方法，流程图中为提高原料转化率而采取措施是
( )
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A. ①②③
B. ②④⑤
C. ①③⑤
D. ②③④
【答案】B
【解析】
反应原理为N 2(g)+3 H 2(g)
2 N H 3(g)，△H <0，为提高原料转化率，应使平衡向正方向移动，
增大压强有利于平衡向正方向移动；正反应放热，升高温度不利用平衡向正反应方向移动，催化剂对平衡
移动无影响，液化分离出氨气，可使生成物浓度减小，则可使平衡向正向移动，氮气和氢气的再循环，可
增大反应物浓度，有利于平衡向正向移动，
故选B。
3.一定条件下：2 N O2(g)⇌N 2O4(g)△H <0.在测定N O2的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误
差最小的是( )
A. 温度0℃、压强50kPa
B. 温度130℃、压强300kPa
C. 温度25℃、压强100kPa
D. 温度130℃、压强50kPa
【答案】D
【解析】
该反应为放热反应，且是气体体积减小的反应；在测定N O2的相对分子质量时，应生成尽可能多的N O2，
所以尽可能的使平衡向左移动，据此分析解答。
4.工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯( HCOOC H 3)：C H 3OH (g)+CO(g)⇌HCOOC H 3(g)，
在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量C H 3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如
图所示。下列说法不正确的是( )
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A. 增大压强甲醇转化率增大
B. b点反应速率υ正=υ逆
C. 平衡常数K(75℃)> K(85℃)，反应速率υb<υd
D. 生产时反应温度控制在80～85℃为宜
【答案】B
【解析】
A.反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇转化率增大，故A 正确；
B.由图像可知，开始时，反应温度低，相同时间反应a、b和c点反应均未达到平衡，即b点为正向建立平衡
的过程，则b点反应速率：υ正>υ逆，故B 错误；
C.由图像可知，d点和e点反应达到平衡，平衡后升高温度，CO的转化率降低，平衡逆向移动，则该反应
正反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，即平衡常数K(75℃)> K(85℃)；升高温度，反应速率增大，
所以反应速率υb<υd，故C 正确；
D.由图像可知生产时反应温度控制在80∼85℃为宜，反应速率较大，且反应转化率较高，故D 正确。
5.已知2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH =−197.8kJ·mol
−1。起始反应物为SO2和 O2(物质的量之比为
2∶1，且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表：
温度/ K
压强/(10
5 Pa)
1.01
5.07
10.1
25.3
50.7
673
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
723
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
773
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
下列说法不正确的是( )
A. 一定压强下降低温度，SO2平衡转化率增大
B. 在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
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C. 使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D. 工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2转化率已相当高
【答案】B
【解析】
A. 从表中数据可知，，当压强一定时，降低温度，SO2的平衡转化率增大，故A 正确;
B.在不同温度、压强下，由于反应速率不一定相同，所以转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相
等，故B 错误;
C.使用催化剂可加快反应速率，从而可以缩短反应达到平衡所需的时间，故C 正确;
D.在常压下，SO2的平衡转化率已经接近100 %，若采用增大压强的方法，虽然能提高转化率，但提高的
幅度并不大，且会消耗更多的能量，增加生产成本，所以工业生产通常不采取加压措施来提高其转化率，
故D 正确。
故选B。
6.CO常用于工业冶炼金属。在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg c (CO)
c(C O2)与温度(t )的
关系曲线如图。下列说法正确的是( )
A. 通过增高反应炉的高度，延长矿石和CO接触的时间，能减少尾气中CO的含量
B. CO不适宜用于工业冶炼金属Cr
C. CO还原PbO2的反应△H >0
D. 工业冶炼金属Cu时，高温有利于提高CO的转化率
【答案】B
【解析】
A、增高炉的高度，增大CO与铁矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变，故A 错误；
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B、由图象可知用CO工业冶炼金属铬时，lg[c(CO)/c(C O2)]一直很高，说明CO转化率很低，故CO不
适宜用于工业冶炼金属Cr，故B 正确；
C、由图象可知CO还原PbO2的温度越高lg[c(CO)/c(C O2)]越高，说明CO转化率越低，平衡逆向移动，
故△H <0，故C 错误；
D、由图象可知温度越低lg[c(CO)/c(C O2)]越小，故CO转化率越高，故低温有利于提高CO的转化率，
故D 错误，
故选B．
7.丙烯腈(C H 2=CHCN )是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯
醛(C H 2=CHCHO)和乙腈(C H 3CN )等。回答下列问题：
(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3 H 3 N )和副产物丙烯醛(C3 H 4O)的热化学
方程式如下：
①C3 H 6(g)+ N H 3(g)+ 3
2 O2(g)=C3 H 3 N (g)+3 H 2O(g) ΔH =−515kJ·mol
−1
②C3 H 6(g)+O2(g)=C3 H 4O(g)+ H 2O(g) ΔH =−353kJ·mol
−1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；
提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈
的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是________；高于460℃时，丙
烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。
A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大
14
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C.副反应增多 D.反应活化能增大
(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为
________，理由是________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。
【答案】
(1)两个反应均为放热量大的反应；降低温度、降低压强 ；催化剂；
(2)不是，该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低；AC；
(3)1.0；该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；1:7.5:1。
【解析】
(1)两个反应在热力学上趋势均很大，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热力学
趋势大；该反应为气体体积增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率，提
高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；
(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，即低于460℃时，对应温度下的平衡转化率
曲线应该是下降的，但实际曲线是上升的，因此判断低于460℃时，丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡
转化率．高于460°C时，丙烯腈产率降低，
A.催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，故A 正确；
B.由图象可知，升高温度平衡常数变小，故B 错误；
C.根据题意，副产物有丙烯醛，催化剂活性降低，副反应增多，导致产率下降，故C 正确；
D.反应活化能的大小不影响平衡，故D 错误；
(3)根据图象可知，当n( 氨)
n(丙烯)约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化
学反应C3 H 6(g)+ N H 3(g)+ 3
2 O2(g)=C3 H 3 N (g)+3 H 2O(g)，氨气、氧气、丙烯按1：1.5：1的体
积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20 %，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为：1：7.5：
1，
第三板块 真题演练
15
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1.（2023·广东）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)⇌P(g)。反应历程(如图)中，M为中间产物。其它条件
相同时，下列说法a 不正确的是( )
A. 使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行
B. 反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大
C. 使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡
D. 使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大
【答案】C
【解析】
A .结合图像中出现的波峰，两种催化剂均出现四个波峰，所以使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行，故A 正
确；
B.反应物的总能量高于生成物的总能量为放热反应，故该反应是放热反应，所以达平衡时，升高温度平衡
向左移动，R的浓度增大，故B 正确；
C.结合活化能高低，Ⅰ的最高活化能小于Ⅱ的最高活化能，所以使用Ⅰ时反应速率更快，反应体系更快达到平
衡，故C 错误；
D.由图可知在前两个历程中使用Ⅰ活化能较低反应速率较快，后两个历程中使用Ⅰ活化能较高反应速率较慢，
所以使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大，故D 正确；
故选：C。
2.（2023·上海）在密闭容器中发生反应：2 A(g)+ B(g)⇌2C(g)，往密闭容器中以n( A )：n(B)=2：
1通入两种反应物，15min后A在四温度下的转化率如下表所示，且T 1<T 2<T 3<T 4，下列说法正确的是
( )
温度
T 1
T 2
T 3
T 4
转化率
10 %
70 %
70 %
60 %
A. 该反应是吸热反应
B. T温度时(T 2<T <T 3)，A的转化率是70 %
C. T 3温度下，若反应在15min后继续进行，则A的转化率变大
D. T 4温度反应15min后，若c(B)=0.5mol⋅L
−1，则T 4温度时的平衡常数是4.5
【答案】D
【解析】
A .温度升高，反应速率加快，由表格数据可知，T 1、T 2温度下15min时未达平衡，T 3、T 4温度下15min
16
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时反应已经达到平衡，为平衡转化率，随升高温度平衡转化率减小，则升高温度，平衡左移，即该反应为
放热反应，故A 错误；
B.T 2温度下15min时未达平衡，T 3温度下15min时反应已经达到平衡，T 2<T <T 3，故T温度下的转化率
比T 2、T 3温度下的转化率大，即A的转化率大于70 %，故B 错误；
C.T 3温度下15min时反应已经达到平衡，若反应在15min后继续进行，平衡不移动，A的转化率不变，故
C 错误；
D.T 4温度反应15min后已达到平衡，若c(B)=0.5mol⋅L
−1，设A、B的起始浓度分别为2c、c，A的转
化率为60 %，A的变化浓度为2c×60 % =1.2c
2 A(g)+ B(g)⇌2C(g)
初始量(mol⋅L
−1) 2c c
0
变化量(mol⋅L
−1) 1.2c 0.6c 1.2c
平衡量(mol⋅L
−1) 0.8c 0.4 c 1.2c
则c(B)=0.5mol⋅L
−1=0.4 c，c =1.25mol⋅L
−1，平衡时，c( A )=0.8×1.25mol⋅L
−1=1mol⋅L
−1，
c(B)=1.2×1.25mol⋅L
−1=1.5mol⋅L
−1，则T 4温度时的平衡常数K =
c
2(C )
c
2( A )×c(B)
=
1.5
2
1
2×0.5
= 4.5，
故D 正确；
故选：D。
3. （2023· 湖南）向一恒容密闭容器中加入1molC H 4和一定量的H 2O，发生反应：
C H 4(g)+ H 2O(g)⇀
↽CO(g)+3 H 2(g)。C H 4的平衡转化率按不同投料比x(x = n(C H 4)
n(H 2O))随温度的变
化曲线如图所示。下列说法错误的是（）
A. x1< x2
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B. 反应速率：vb 正<vc 正
C. 点a、b、c对应的平衡常数：K a< K b= K c
D. 反应温度为T 1，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态
【答案】B
【解析】
A.一定条件下，增大水的量，能提高C H 4的转化率，即x值越小，C H 4的转化率越大，则 x1< x2 ，故A
正确；
B.b点和c点温度相同，C H 4的起始物质的量都为1mol，b点x值小于c点，则b点加水多，反应物浓度大，
则反应速率： vb 正>vc 正 ，故B 错误；
C.由图像可知，x一定时，温度升高C H 4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向
移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数： K a< K b= K c ，故C 正确；
D.该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，
反应达到平衡状态，故D 正确；
4.（2023·江苏）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
C O2(g)+ 4 H 2(g)=C H 4(g)+2 H 2O(g) △H =−164.7 kJ·mol
−1
C O2(g)+ H 2(g)=CO(g)+ H 2O(g) △H = 41.2 kJ·mol
−1
在密闭容器中，1.01×10
5 Pa、n起始(C O2)：n起始( H 2)=1：4时，C O2平衡转化率、在催化剂作用下反
应相同时间所测得的C O2实际转化率随温度的变化如图所示。CH，的选择性可表示为
n生成(C H 4)
n反应(C O2) )×100 %。下列说法正确的是( )
A. 反应2CO(g)+2 H 2(g)=C O2(g)+2C H 4(g)的焓变 △H =−205.9kJ·mol
−1
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B. C H 4的平衡选择性随着温度的升高而增加
C. 用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480～530℃
D. 450℃时，提高
n起始( H 2)
n起始(C O2)的值或增大压强，均能使C O2平衡转化率达到X点的值
【答案】D
【解析】
A.
由
盖
斯
定
律
可
知
反
应
2CO(g)+2 H 2(g)=C O2(g)+C H 4(g) 的
焓
变 ΔH =−2×41.2kJ ⋅mol
−1−164.7 kJ ⋅mol
−1=−247.1kJ ⋅mol
−1 ，A 错误；
B. C O2(g)+ 4 H 2(g)=C H 4(g)+2 H 2O(g) 为放热反应，升高温度平衡逆向移动， C H 4 的含量降低，
故 C H 4 的平衡选择性随着温度的升高而降低，B 错误；
C.由图可知温度范围约为450∼550℃时二氧化碳实际转化率趋近于平衡转化率，此时为最适温度，温度
继续增加，催化剂活性下降，C 错误；
D.450℃时，提高
n起始(H 2)
n起始(C O2)
的值可提高二氧化碳的平衡转化率，增大压强反应I平衡正向移动，可提
高二氧化碳的平衡转化率，均能使 C O2 平衡转化率达到X点的值，D 正确。
5.（2023·浙江）一定条件下，1−苯基丙炔( Ph — C ≡C — C H 3)可与HCl发生催化加成，反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应)
下列说法不正确的是（ ）
A. 反应焓变：反应Ⅰ>反应Ⅱ
B. 反应活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ
C. 增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例
D. 选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【答案】C
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【解析】
A.反应Ⅱ=反应I +反应Ⅲ，反应I、反应Ⅲ都是放热反应，则反应I、反应Ⅲ的△H都小于0，所以反应Ⅱ也
是放热反应，且反应Ⅱ的△H比反应I还小，即存在反应I >反应Ⅱ，故A 正确；
B.反应所需的活化能越小，反应速率越快，相同时间内所占比例越大，根据图知，短时间内，反应I的占
比远远大于反应Ⅱ，说明反应I的速率远远大于反应Ⅱ，则所需活化能反应 Ⅰ<反应Ⅱ，故 B 正确；
C.增大反应物HCl的浓度，平衡正向移动，如果加入的HCl浓度很大，只有一小部分HCl被消耗，则平衡
时产物Ⅱ和产物I的比例都减小，故C 错误;
D.根据图知，相对较短的反应时间内成为I的占比较大，所以选择相对较短的反应时间，及时分离可获得
高产率的产物I，故D 正确。
6.（2022·江苏）用尿素水解生成的
催化还原
，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为
，下列说法正确的是( )
A. 上述反应
B. 上述反应平衡常数
C. 上述反应中消耗
，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
【答案】B
【解析】
由方程式可知，该反应是一个气体分子数增大的反应，是熵增反应，故
，故A 错误；
B. 平衡常数为生成物浓度系数的幂之积与反应物浓度系数的幂之积之比，由方程式可知
，故B 正确；
C. 由方程式可知每消耗
氨气，转移
电子，则反应消耗
氨气转移电子数为
，故C 错误；
D.加入尿素越多，产生氨气越多，产生的污染增大，故D 错误；
故选：
。
20
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7. （2022· 浙江）
型强电解质在水中的溶解
可视作特殊的化学反应
表示为
，其焓变和熵变分别为
和
。对于不同组成的
型强电解质，下列
说法正确的是( )
A.
和
均大于零
B.
和
均小于零
C.
可能大于零或小于零，
大于零
D.
和
均可能大于零或小于零
【答案】D
【解析】
强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的
可能大于
零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。水合过程让水分子会更加规则，即水的混乱
度下降，所以整个溶解过程的熵变
，取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对
大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即
，反之，熵减
。所以，
和
均可能大于零或小于零，故D 正确。
8.（2020·江苏）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
需消耗
D. 用
表示键能，该反应
【答案】B
【解析】
A.该反应为气体体积增大的反应，则
，故A 错误；
B.
为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则反应的平衡常数
，
为纯
固体，不出现
的表达式中，故B 正确；
21
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C.高温条件下，气体摩尔体积不一定是
，故C 错误；
D. 焓变等于断裂化学键吸收的能量减去成键释放的能量，则该反应
，故D 错误；
故选：
。
9.（2021·江苏）制备水煤气的反应
，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，
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
【答案】B
【解析】
A.该反应的正反应是气体体积增大的反应，所以
，故A 错误；
B.升高温度，分子运动速率加快，活化分子百分数增加，有效碰撞次数增加，因此化学反应速率增大，故
B 正确；
C.恒温下，增大总压，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使
的平衡转化率减小，故C
错误；
D.恒温恒压下，加入催化剂，化学平衡不移动，因此化学平衡常数不变，故D 错误。
10.（2019·江苏）氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是( )
A. 一定温度下，反应
能自发进行，该反应的
B. 氢氧燃料电池的负极反应为
C. 常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗
，转移电子的数目为
D. 反应
的
可通过下式估算：
反应中形成新共价键的键能之和
反
应中断裂旧共价键的键能之和
【答案】A
22
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【解析】
A.该反应前后气体体积减小，则
，如果该反应能自发进行，则
，所以
，故A 正确；
B.氢氧燃料电池中负极上氢气失电子发生氧化反应，如果电解质溶液呈酸性，则负极反应式为
、正极反应式为
，如果是碱性电解质，负极反应式为
、正极反应式为
，故B 错误；
C.常温常压下，气体摩尔体积大于
，
的氢气物质的量小于
，则转移电子的数目小
于
，故C 错误；
D.
的
可通过下式估算：
反应中断裂旧共价键的键能之和
反应中形
成新共价键的键能之和，故D 错误；
故选：
。
11.（2021·江苏）下列说法正确的是( )
A.
铁粉与硝酸反应失去电子数一定为
B. 反应
的
、
C. 电解精炼铜过程中，电路中每通过
电子，阳极溶解铜
D.
溶液中：
【答案】BD
【解析】
铁和硝酸反应后，最终可能变为
价，也可能变为
价，则
铁粉即
铁粉反应后可能失去
个电子，也可能失去
个电子，故A 错误；
B.反应为分解反应，分解反应一般吸热，则
，产生气体，反应熵增，则
，故B 正确；
C.电解精炼铜时，粗铜作阳极，由于粗铜中含有杂质
、
等，比铜活泼的金属溶解，电路中每通过
电子，阳极溶解铜小于
，故C 错误；
D.根据溶液中的质子守恒知
溶液中：
，即
23
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，故D 正确；
故选：
。
12.（2022·湖南）钛
及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣主要成分为
，含少量
、
和
的氧化物杂质为原料，制备金属钛的工艺流程如图：
已知“降温收尘”后，粗
中含有的几种物质的沸点：
物质
沸点
回答下列问题：
已知
，
的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略
、
随温度的变化。
若
，则该反应可以自发进行。根据如图判断：
时，下列反应不能自发进行的是 ______。
A.
B.
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C.
D.
与
、
在
的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如表：
物质
分压
该温度下，
与
、
反应的总化学方程式为 ______；
随着温度升高，尾气中
的含量升高，原因是 ______。
“除钒”过程中的化学方程式为 ______；“除硅、铝”过程中，分离
中含
、
杂质的方法是
______。
“除钒”和“除硅、铝”的顺序 ______ 填“能”或“不能” 交换，理由是 ______。
下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入
冶炼
的方法相似的是 ______。
A.高炉炼铁
B.电解熔融氯化钠制钠
C.铝热反应制锰
D.氧化汞分解制汞
【答案】
随着温度升高，
与
反应生成
蒸馏 不能 “除钒”时需要加入
，“除硅、铝”应该放在后
面
【解析】
由图可知，
时，
的仅有反应
，反应
根据盖斯定律，可由
和
选项中反应相加得到，由此判
断其
，反应自发进行，
故选：
；
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根据表中数据可知，
时，主要生成
和
，根据
可知，此时气体的压强之比
等于物质的量之比，即
、
和
的物质的量之比约是
：
：
，所以
与
、
反应的
总化学方程式为
，
故答案为：
；
随着温度升高，
与
反应生成
，
故答案为：随着温度升高，
与
反应生成
；
“除钒”过程前，钒元素主要以
形式存在，加入
生成
渣，即化学方程式为：
；
、
与
沸点差异较大，可用蒸馏的方法分离沸点差距
较大的物质，
故答案为：
；蒸馏；
除钒”时需要加入
，“除硅、铝”应该放在后面，
故答案为：不能；除钒”时需要加入
，应后“除硅、铝”；
本工艺中加入
冶炼
的方法为热还原法，
A.高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁，属于热还原法，故A 正确；
B.电解熔融氯化钠制取金属钠的原理是电解法，故B 错误；
C.铝热反应制锰是利用
作还原剂，将锰从其化合物中还原出来，为热还原法，故C 正确；
D.
为不活泼金属，可以直接用加热分解氧化汞的热分解法制备汞，故D 错误；
故选：
。
13.（2022·浙江）主要成分为
的工业废气的回收利用有重要意义。
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
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度下的平衡常数
______。
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
请回答：
反应Ⅲ能自发进行的条件是 ______。
下列说法正确的是 ______。
A.其他条件不变时，用
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
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
______。
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 ______。
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 ______。
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【答案】
高温
条件下
不反应，而
的
分压相同，反应
中
转化率相同 先升高后降低；低温阶段，发生反应
，随温度升高，反应
平衡
正向移动，
的体积分数增大，高温阶段对反应Ⅱ的选择性增大，反应Ⅱ消耗
速率大于反应
生成
的速率，
的体积分数又减小
【解析】
该
温
度
下
，
平
衡
常
数
，
根据盖斯定律，
Ⅱ可得Ⅲ，故反应Ⅲ的
，反应Ⅲ中气体
体积增大，即
，而
反应可自发进行，故反应Ⅲ在高温下可自发进行，
是稀有气体，不参与反应，其他条件不变时，用
替代
作稀释气体，对实验结果几乎无影
响，故A 正确；
B.正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，其他条件不变时，温度越高，
的转化率越高，故B
正确；
C.根据表中实验数据，无法判断出
中的
键、
中的
键相对强弱，实际上是
键
能大于
键能，故C 错误；
D.恒温恒压下，增加
的体积分数，等效为降低压强，平衡正向移动，硫化氢、甲烷的浓度减小，平衡
常数不变，则氢气的浓度减小，故D 错误，
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反应
、Ⅱ均为吸热反应，生成物的总能量高于反应物总能量，将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进
行，由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图为
，
由表中数据可知，
条件下，
，说明反应Ⅱ没有发生，即
不反应，而
的分压
相同，反应
中
转化率相同，即
的转化率不变，
故答案为：
条件下
不反应，而
的分压相同，反应
中
转化率相同；
由表中数据可知，低温下，发生反应
，随温度升高，反应
平衡正向移动，氢气体积分数增大，则
的体积分数增大，而高温阶段，随温度升高
增大，
变化倍数大于
变化倍数，说明高温对
反应Ⅱ的选择性增大，反应Ⅱ消耗
速率大于反应
生成
的速率，
的体积分数又减小，
故答案为：先升高后降低；低温阶段，发生反应
，随温度升高，反应
平衡正向移动，
的体积分数增
大，高温阶段对反应Ⅱ的选择性增大，反应Ⅱ消耗
速率大于反应
生成
的速率，
的体积分数又减
小。
14.（2021·湖南）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
29
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在一定温度下，利用催化剂将
分解为
和
。回答下列问题：
反应
______
；
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.
B.
C.
D.
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
的密闭
容器中进行反应此时容器内总压为
，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
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；
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
、、、
表示，理由是 ______ ；
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
30
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利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
电解过程中
的移动方向为 ______
填“从左往右”或“从右往左” ；
阳极的电极反应式为 ______ 。
【答案】
、
；容器体积缩小，平衡逆向移动，氮气的分压先迅速增大后适当减小
从右往左
【解析】
由
反应物键能和
生成物键能和可知，该反应的
，
在等温等压的反应中
时，正反应能自发进行，其中
，
31
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，则
，选项CD 正确，
密闭容器中
总压为
，则如图
时
的分压为
，则
的物质的量为
，故
，
容器体积迅速缩小到原来的一半，则氮气的分压迅速增大到原来的倍，故
错误；压强增大，平衡向
气体总体积减小的方向移动，即平衡逆向移动，
的分压应比原来倍小，故正确，
错误；
在该温度下，达到平衡时，
、
、
，则
，
电解池中，左侧消耗
生成
，发生氧化反应是阳极，消耗了
，右侧水中
得电子生成
，
发生还原反应，是阴极，电极反应中生成
，故
从右向左移动，
阳极是
失电子发生氧化反应生成
，则电极反应式为
，
15.（2023·浙江）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：CO( g)+ H 2O( g)⇌C O2( g)+ H 2( g) ΔH =−41.2kJ ⋅mol
−1
该反应分两步完成：
3 F e2O3(s)+CO(g)⇌2 F e3O4(s)+C O2(g) Δ H 1=−47.2kJ ⋅mol
−1
2 F e3O4(s)+ H 2O(g)⇌3 F e2O3(s)+ H 2(g) Δ H 2
请回答：
(1) Δ H 2= ______ kJ ⋅mol
−1。
(2)恒定总压1.70 MPa和水碳比[ n( H 2O)
n(CO) = 12
5 ]投料，在不同条件下达到平衡时C O2和H 2的分压(某成分
分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表：
32
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p(C O2)/ MPa
p( H 2)/ MPa
p(C H 4)/ 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K = ______ 。
②对比条件1，条件2中H 2产率下降是因为发生了一个不涉及C O2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( H 2O)
n(CO) ]，增加体系总压可提高H 2的平衡产率
C.通入过量的水蒸气可防止F e3O4被进一步还原为Fe
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CO平衡转化率随温度变化的曲线。
33
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(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】
+6 2 CO+3 H 2⇌C H 4+ H 2O AC AC 温度过高，不利于反应物分子在催化剂表面吸附且温度过高
会导致催化剂化学降低
【解析】
(1)
3
①F e2O3(s)+CO( g)⇌2 F e3O4(s)+C O2( g) Δ H 1=−47.2kJ ⋅mol
−1
2
②F e3O4(s)+ H 2O(g)⇌3 F e2O3(s)+ H 2(g) Δ H 2
③CO(g)+ H 2O(g)⇌C O2(g)+ H 2(g) ΔH =−41.2kJ ⋅mol
−1
将方程式③−①=②，则Δ H 2=△H −△H 1=[(−41.2)−(−47.2)]kJ /mol =+6kJ /mol，
(2)①在条件1下，C H 4的分压为0，设开始时加入n( H 2O)=12mol、n(CO)=5mol、水煤气变换反应
中消耗的n(CO)= xmol，
可逆反应CO(g)+ H 2O(g)⇌C O2(g)+ H 2(g)
开始(mol)5 12
0
0
反应(mol)x x x x
平衡(mol)5−x 12−x x x
反应前后气体总计量数之和不变，则反应前后气体总物质的量不变，为17mol，总压强始终不变，为
1.70 MPa，则平衡时p(C O2)= p( H 2)= xmol
17mol ×1.70 MPa=0.1 xMPa=0.40 MPa，x = 4，则平衡时
p(CO)= (5−4)mol
17mol
×1.70 MPa=0.10 MPa，p( H 2O)= (12−4)mol
17mol
×1.70 MPa=0.80 MPa，化学
平衡常数K = p(C O2)⋅p( H 2)
p(CO)⋅p( H 2O)
= 0.40×0.40
0.10×0.80 =2，
②对比条件1，条件2中H 2产率下降是因为发生了一个不涉及C O2的副反应，说明没有C O2生成，氢气的
量减少，应该是CO和H 2反应生成C H 4和H 2O，反应方程式为CO+3 H 2⇌C H 4+ H 2O，
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(3) A .CO、H 2都是可燃物，和氧气混合时易产生爆炸，为防止安全事故的发生，通入反应器的原料气中
应避免混入O2，故A 正确；
B.恒定水碳比[ n( H 2O)
n(CO) ]，CO(g)+ H 2O(g)⇌C O2(g)+ H 2(g)反应前后气体计量数之和不变，压强不
影响平衡移动，所以不能提高平衡产率，故B 错误；
C.过量的水蒸气能将F e3O4氧化为F e2O3，不能被还原为Fe，且过量的水蒸气可以降低CO、H 2的浓度，
从而防止铁的氧化物被还原为Fe，故C 正确；
D.通过充入惰性气体增加体系总压，但反应物和生成物的分压不变，反应速率不变，故D 错误；
(4)①A .按原水碳比通入冷的原料气，降低温度，化学反应速率稍减小，CO的转化率稍减小，图象符合，
故A 正确；
B.喷入冷水(蒸气)，降低温度、增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，图象不符合，故B
错误；
C.通过热交换器换热，降低温度，但不改变投料比，反应速率稍减小，CO的转化率稍降低，图象符合，
故C 正确；
②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，大于
原来的平衡转化率，所以其图象为
，
(5)该反应为放热反应，且反应物分子在催化剂表面的吸附速率较快，温度过高，不利于反应物分子在催
化剂表面吸附，导致反应物分子在催化剂表面的吸附量降低，且温度过高会导致催化剂活性降低，都导致
反应速率降低，
16.（2023·重庆）银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
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(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1所示，回答下列问题：
①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为 ______ kJ /mol。
②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为 ______ 。
(2)一定条件下，银催化剂表面上存在反应：A g2O(s)⇌2 Ag(s)+ 1
2 O2(g)，该反应平衡压强pc与温度
T的关系如表：
T / K
401
443
463
pc/kPa
10
51
100
463
①
K时的平衡常数K p= ______ (kPa)
1
2。
②起始状态Ⅰ中有A g2O、Ag和O2，经图2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ΔS>0
B.pc(Ⅱ)> pc(Ⅲ)
C.平衡常数：K (Ⅱ)> K (Ⅳ)
D.若体积V (Ⅲ)=2V (Ⅰ)，则Q(Ⅰ)=√2 K (Ⅲ)
E.逆反应的速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)= v(Ⅲ)>v(Ⅳ)
36
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③某温度下，向恒容容器中加入A g2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为v(O2)=k(1−p
pc
)，
k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4 %时，逆反应速率最大。若转化率为14.5 %，则v(O2)=
______ (用k表示)。
(3)α −AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ −AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图3所示(为了
简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。
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.X射线衍射仪
②γ −AgI与α −AgI晶胞的体积之比为 ______ 。
③测定α −AgI中导电离子类型的实验装置如图4所示。实验测得支管a中AgI质量不变，可判定导电离子
是A g
+而不是I
−，依据是 ______ 。
【答案】
83 EO( g)=
❑
AA( g) ΔH =−102kJ /mol 10 CDE 3k
4 D 12：7 a中Ag电极质量减小，b中Ag电极
质量增大
【解析】
(1) ①由图可知，间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为−93kJ /mol−(−176kJ /mol)=83kJ /mol，
②由EO(g)生成AA(g)的焓变ΔH =−219kJ /mol−(−117 kJ /mol)=−102kJ /mol，热化学方程式
为EO( g)=
❑
AA( g) ΔH =−102kJ /mol，
(2)
463
①
K时反应A g2O(s)⇌2 Ag(s)+ 1
2 O2(g)的平衡常数K p=√pc =√100(kPa)
1
2 =10(kPa)
1
2，
②A .该反应是气体体积增大的反应，平衡状态Ⅱ到状态Ⅲ的平衡正向移动，固体质量减小，而状态Ⅰ和Ⅲ
的固体质量相等，则状态Ⅰ到Ⅱ的过程中固体质量增大，即反应逆向进行，则从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS<0，故A 错
误；
B.反应A g2O(s)⇌2 Ag(s)+ 1
2 O2(g)的平衡常数K p=√pc，K p只与温度有关，温度不变则K p不变，即
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pc(Ⅱ)= pc(Ⅲ)，故B 错误；
C.由表中数据可知，反应A g2O(s)⇌2 Ag(s)+ 1
2 O2(g)的平衡常数K p随温度升高而增大，则反应为吸
热反应，温度越高平衡常数K p越大，即平衡常数：K (Ⅱ)> K (Ⅳ)，故C 正确；
D.状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则n(O2)相等，但V (Ⅲ)=2V (Ⅰ)，则压强p(Ⅰ)=2 p(Ⅲ)，即浓度熵Q(Ⅰ
)=√p(Ⅰ)，K (Ⅲ)=√p(Ⅲ)，所以Q(Ⅰ)=√2 K (Ⅲ)，故D 正确；
E.由A的分析可知，状态Ⅰ到Ⅱ反应逆向进行，v逆(Ⅰ)>v逆(Ⅱ)，由C的分析可知，反应为吸热反应，状态Ⅲ
到Ⅳ的平衡逆向移动，v逆(Ⅲ)>v逆(Ⅳ)，状态Ⅱ到Ⅲ时K p和pc(O2)均不变，则v逆(Ⅱ)= v逆(Ⅲ)，降低温
度时反应速率减小，所以逆反应的速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)= v(Ⅲ)>v(Ⅳ)，故E 正确；
③设起始时恒容容器中加入A g2O的质量为mg，当固体质量减少4 %时，逆反应速率最大，即达到平衡状
态，生成n(O2)= 4 %m
32 mol，反应A g2O(s)⇌2 Ag(s)+ 1
2 O2(g)，若转化率为14.5 %时生成
n(O2)= 1
2 n= 1
2 × 14.5 %m
232
，恒温恒容条件下压强之比等于其物质的量之比，即p
pc
=
1
2 × 14.5 % m
232
4 % m
32
= 1
4 ，
则v(O2)=k(1−p
pc
)=k(1−1
4 )= 3k
4
(3)①区分晶体与非晶体最可靠的科学方法是对固体进行X射线衍射实验，故D 正确；
②密度ρ= m
V ，则V (γ −AgI )
V (α −AgI ) = m(γ −AgI )⋅ρ(α −AgI )
m(α −AgI )⋅ρ(γ −AgI ) =
4×235
N A
×6.0
2×235
N A
×7.0
= 12
7 ，即γ −AgI与α −AgI
晶胞的体积之比为12：7，
③由图可知，支管a的Ag电极为阳极，支管b的Ag电极为阴极，阳极Ag失电子生成A g
+进入溶液中，阴
极溶液中A g
+得电子生成Ag单质，A g
+能与I
−结合生成AgI沉淀，而实验测得支管a中AgI质量不变，则
阳极生成的A g
+移向阴极，导致阳极质量减小，A g
+在阴极得电子生成Ag，导致阴极质量增大，所以实
验中导电离子是A g
+而不是I
−，
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17.（2023·辽宁）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⋅5 H 2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该
制备过程中CuSO4⋅5 H 2O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)如图
所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、 ______ 和 ______ (填化学式)。
(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76 %以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：
N O2+ SO2+ H 2O = NO+ H 2SO4 ㅤ
2 NO+O2=2 N O2
(i)上述过程中N O2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)+ 1
2 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(数值己略去)与温
度的关系如图所示，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α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α0，用含p和α0的代数式表示上述催化氧化反应的K p=
______ (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
【答案】
CuO SO3 催化剂 反应中有污染空气的NO和N O2放出影响空气环境、N O2可以溶解在硫酸中给产物
硫酸带来杂质、产率不高 cd d
1−α0
α0× p
1
2
【解析】
(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3CuSO43CuO+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，
(2)(i)根据所给的反应方程式，N O2在反应过程中先消耗再生成，说明N O2在反应中起催化剂的作用，
(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：反应中有污染空气的NO和
N O2放出影响空气环境、同时作为催化剂的N O2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，
(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，故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，故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，故
c正确；
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，故d正确；
(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
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V −K −Cs−Ce对SO2的转化率最好，产率最佳，
(iii)利
用
分
压
代
替
浓
度
计
算
平
衡
常
数
，
反
应
的
平
衡
常
数
K ❑p=
p(SO3)
p(SO2)× p
1
2(O2)
=
n(SO3)
n(总) × p总
n(SO2)
n(总) × p总× p
1
2(O2)
=
n(SO3)
n(SO2)× p
1
2(O2)
，设SO2初始量为mmol，则
平衡时n(SO2)=m⋅α❑0，n(SO3)=m−m⋅α❑0=m(1−α❑0)，K ❑p=
m(1−α0)
mα0× p
1
2(O2)
= 1−α0
α0× p
1
2 ，
18.（2023·广东）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R能与F e
2+形成橙红色的配离子[ Fe R3]
2+，该配离子可被HN O3氧化成淡蓝色的配离子
[ Fe R3]
3+。
①基态F e
2+的3d电子轨道表示式为 ______ 。
②完成反应的离子方程式：N O3
−+2[ Fe R3]
2++3 H
+⇌ ______ +2[ Fe R3]
3++ H 2O。
(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、2.5、3.0mol⋅L
−1的HN O3溶液进行了
三组实验，得到c([ Fe R3]
2+)随时间t的变化曲线如图1。
41
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①c( HN O3)=3.0mol⋅L
−1时，在0～1min内，[ Fe R3]
2+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，
c([ Fe R3]
2+)
c([ Fe R3]
3+)
增大
B.[ Fe R3]
2+平衡转化率：αⅢ>αⅡ>αⅠ
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：tⅢ>tⅡ>tⅠ
(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⇌MLㅤK 1
ML+ L⇌M L2 ㅤK 2
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、M L2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(
S( L)
S( ML)
S( M L2)
0
1.00
0
0
a
x
<0.01
0.64
b
<0.01
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；“<0.01”表示未检测到。
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①c0( M )/c0( L)=a时，x = ______ 。
②c0( M )/c0( L)=b时，平衡浓度比c平( M L2)：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2。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)。
【答案】
HN O2 5.0×10
−5mol⋅L
−1⋅min
−1 AB 0.36 3：4
【解析】
(1)①铁为26号元素，基态Fe的价层电子排布式为3d
6 4 s
2，基态F e
2+的3d电子轨道表示式为
，
②根据原子守恒可得：N O3
−+2[ Fe R3]
2++3 H
+⇌HN O2+2[ Fe R3]
3++ H 2O，可知离子方程式中需要
增加HN O2，
(2)①浓度分别为2.0、2.5、3.0mol⋅L
−1的HN O3溶液，反应物浓度增加，反应速率增大，据此可知三
者对应的曲线分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；硝酸浓度为浓度分别为3.0mol⋅L
−1时，在0～1min内，由图像1可知，
43
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△c([ Fe R3]
2+)=5.0×10
−5mol⋅L
−1，
[ Fe R3]
2+的
平
均
消
耗
速
率
= 5.0×10
−5mol⋅L
−1
1min
=5.0×10
−5mol⋅L
−1⋅min
−1，
②A .对于反应N O3
−+2[ Fe R3]
2++3 H
+⇌HN O2+2[ Fe R3]
3++ H 2O，加水稀释，平衡正向移动，
[ Fe R3]
2+含量增加，[ Fe R3]
3+含量减小，
c([ Fe R3]
2+)
c([ Fe R3]
3+)
增大，故A 正确；
B.HN O3浓度增加，平衡正向移动，[ Fe R3]
2+转化率增加，故αⅢ>αⅡ>αⅠ，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，故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tⅢ<tⅡ<tⅠ，故D 错误；
(3)①c0( M )/c0( L)=a时，S( M L2)+ S( ML)+ S( L)=1，且S( M L2)=0.64，S( ML)<0.01，得
x =0.36，
②S( M L2)相比于S( ML)含有两个配体，则S( M L2)与S( ML)的浓度比应为S( M L2)相对峰面积S的一
半与S( ML)的相对峰面积S之比，即c平( M L2)：c平( ML)=0.6× 1
2：0.4 =3：4，
(4)c0( M )=0.51c0( L)=5.1×10
−6mol / L；c平( ML)=c平( L)=0.4 c0( L)= 4.0×10
−6mol / L，由L守
恒
可
知
c平( M L2)= 1×10
−5−(4×10
−6+ 4×10
−6)
2
mol/ L=1.0×10
−6mol/ L，
则
c转( M )= 4.0×10
−6mol / L+1.0×10
−6mol / L=5.0×10
−6mol / L；
则
M的
转
化
率
为
5.0×10
−6
5.1×10
−6 ×100 %≈98 %，
44
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第四板块 模拟提升
1.用粗硅制备多晶硅，主要发生的反应有：①Si(s)+3 HCl(g)
高温̲̲
H 2(g)+ SiHC l3(g)；
SiHC l3(g)+ H 2(g)
高温̲̲
3 HCl(g)+ Si(s)。下列说法正确的是（ ）
A. 反应①的ΔS>0
B. 反应②的化学平衡常数K = c (Si))⋅c
3(HCl)
c(H 2)⋅c(SiHC l3)
C. 制备多晶硅的过程中应设法循环使用H 2和HCl
D. 1mol晶体硅中含有4 mol Si — Si键
【答案】C
【解析】
A.由方程式可知，反应①是熵减的反应，反应ΔS<0，故A 错误；
B.由方程式可知，反应②的化学平衡常数K =
c
3(HCl)
c(H 2)c(SiHC l3)
，故B 错误；
C.由方程式可知，反应①的反应物氯化氢是反应②的生成物，反应①的生成物氢气是反应②的反应物，
所以为了提高原料的利用率，制备多晶硅的过程中应设法循环使用氢气和氯化氢，故C 正确；
D.晶体硅中每个硅原子与4个硅原子形成硅硅键，每个硅硅键为2个硅原子所共有，则每个硅原子形成硅硅
键的数目为4× 1
2 =2，则1mol晶体硅中含有2mol硅硅键，故D 错误；
2.下列说法中正确的是( )
A. CaC O3(s)=CaO(s)+C O2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH >0
B. −10℃的水结成冰，可用熵判据来解释反应的自发性
C. 能自发进行的反应一定能迅速发生
D. ΔH <0、ΔS>0的反应在低温时一定不能自发进行
【答案】A
【解析】
45
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A .CaC O3(s)=CaO(s)+C O2(g)室温下不能自发进行，说明室温下△H −T △S>0，该反应的△S>0，
则△H >T △S>0，故A 正确；
B.水结成冰是熵减小的过程，依据熵判据应该是非自发的，故B 错误；
C.反应进行的自发趋势与反应速率无关，能自发进行的反应速率不一定能迅速发生，故C 错误；
D.△H <0、△S>0时，始终存在△H −T △S<0，所以△H <0、△S>0的反应在任何温度时均能自发进行，
故D 错误；
故选：A。
3.氮化硼(BN )是重要的无机材料，可通过下面两种反应制得：
反应Ⅰ.2B(s)+ N 2(g)=2BN (s)
反应Ⅱ.B2O3(s)+2 N H 3(g)=2BN (s)+3 H 2O(g)
已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发，B(s)、BN (s)、B2O3(s)熔点分别约为2300℃、3100℃、
450℃，下列说法正确的是( )
A. 常温下反应Ⅰ的ΔG<0，因此速率快
B. 反应Ⅰ的ΔS<0，ΔH >0
C. 性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行
D. 由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ
【答案】D
【解析】
A.已知反应Ⅰ常温下自发进行，ΔG<0，但不能判断反应速率，故A 错误；
B.反应Ⅰ为2B(s)+ N 2(g)=2BN (s)，反应的△S<0，反应为化合反应，△H <0，故B 错误；
C.反应Ⅱ常温下不自发，性能优良的催化剂不能使反应Ⅱ在常温下自发进行，故C 错误；
D.反应Ⅰ为2B(s)+ N 2(g)=2BN (s)，反应Ⅱ为B2O3(s)+2 N H 3(g)=2BN (s)+3 H 2O(g)，B(s)、
BN (s)、B2O3(s)熔点分别约为2300℃、3100℃、450℃，由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ
所需的温度高于反应Ⅱ，故D 正确；
故选：D。
4.反应2 NO(g)+2CO(g)⇌
2C O2(g)+ N 2(g) ΔH <0可用于处理汽车尾气。下列说法正确的是
A. 该反应在任何温度下都能自发进行
46
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B. 上述反应平衡常数K = c
2(CO)⋅c
2( NO)
c
2(C O2)⋅c( N 2)
C. 其他条件相同，增大体系压强，能提高NO的平衡转化率
D. 其他条件相同，提高c(CO)，正反应速率加快，逆反应速率减慢
【答案】C
【解析】
A.该反应正向气体分子数减少，则ΔS<0，结合Δ= ΔH −TΔS<0可知，该反应在低温下能自发进行，A 错
误；
B.反应平衡常数K = c
2(C O2)⋅c( N 2)
c
2(CO)⋅c
2( NO)
，B 错误；
C.该反应正向气体分子数减少，则增大体系压强，平衡正向移动，能提高NO的平衡转化率，C 正确；
D.其他条件相同，提高c(CO)，正反应速率加快，平衡正向移动，产物浓度增大，则逆反应速率也加快，
D 错误。
5.氮化硼(BN )是重要的无机材料，可通过下面两种反应制得：
反应Ⅰ 2B (s)+ N 2(g)=2BN (s)
反应Ⅱ B2O3(s)+2 N H 3(g)=2BN (s)+3 H 2O(g)
已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发，B (s)、BN (s)、B2O3(s)熔点分别约为2300、3100、450，
下列说法正确的是( )
A. 常温下反应Ⅰ的ΔG<0，因此速率快
B. 反应Ⅰ的ΔS<0，ΔH >0
C. 性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行
D. 由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ
【答案】D
【解析】略
6.在催化剂作用下，C O2氧化C2 H 6可获得C2 H 4。其主要化学反应为：
反应I．C2 H 6(g)+C O2(g)⇌
C2 H 4(g)+ H 2O(g)+CO(g) Δ H 1=+177 kJ ⋅mol
−1
反应II．C2 H 6(g)+2C O2(g)⇌
4CO(g)+3 H 2(g) Δ H 2=+ 430kJ ⋅mol
−1
47
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压强分别为P1、P2时，将2molC2 H 6和3molC O2的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中乙
烷的平衡转化率、乙烯的选择性(C2 H 4的选择性= n生成(C2 H 4)
n总转化(C2 H 6) ×100 %)如图所示。下列说法不正确的
是
A. 压强为P1，温度为210℃时，反应达平衡时，n生成(C2 H 4)=2n生成(CO)
B. P1< P2
C. C2 H 4的选择性下降的原因可能是随着温度的升高，反应II中生成的CO抑制了反应I的进行
D. 低温下C2 H 6转化为C2 H 4的反应可能非自发进行
【答案】B
【解析】略
7.通过2 NO(g)+2CO(g)⇌2C O2(g)+ N 2(g) ΔH =−746.5kJ·mol
−1催化还原的方法，可将汽车尾
气中有害气体转化为无害气体。下列说法正确的是
A. 该反应在任何条件下都能自发进行
B. 反应的平衡常数可表示为K = c(C O2)⋅c(N 2)
c (NO)⋅c (CO)
C. 其它条件不变，增大c (NO)
c (CO) 的值，NO的转化率下降
D. 使用高效的催化剂可以降低反应的焓变
【答案】C
【解析】
A.反应为放热的熵减反应，根据 ΔH −TΔS<0 反应可以自发进行，则反应在低温下可以自发进行，A 错误；
48
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B.平衡常数等于生成物浓度系数次方之积与反应物浓度系数次方之积的比；反应的平衡常数可表示为K =
c
2(C O2)⋅c(N 2)
c
2(NO)⋅c
2(CO)
，B 错误；
C.其它条件不变，增大 c (NO)
c (CO) 的值，相当于增加NO投料，会促进CO的转化，但是NO自身的转化率下
降，C 正确；
D.催化剂改变反应速率，不改变反应的焓变，D 错误；
故选C。
8.H 2S和C O2反应生成的羰基硫(cos)用于粮食熏蒸，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。
C O2(g)+ H 2S(g)⇀
¿
cos(g)+ H 2O(g)△H >0，下列说法正确的是
A. 已知该反应在加热条件下能自发进行，则其△S>0
B. 上述反应的平衡常数K =
c(cos)
c(C O2)⋅c( H 2S)
C. 上述反应中消耗1mol H 2S，生成22.4 L水蒸气
D. 实际应用中，通过增加H 2S的量来提高C O2转化率，能有效减少碳排放
【答案】A
【解析】
A.已知该反应在加热条件下能自发进行所以 ΔG = ΔH −TΔS<0 ，因为△H >0，所以△S>0，A 正确；
B.由反应方程式，结合平衡常数含义可知，上述反应的平衡常数K = c(cos)c( H 2O)
c(C O2)⋅c( H 2S) ，B 错误；
C.没有指明具体条件，不能确定气体的体积，C 错误；
D.增加H 2S毫无疑问可以增大C O2的转化率，减少二氧化碳的排放，但过量的H 2S对环境的危害更大，实
际中不能这样应用，D 错误；
故选A。
9.C O2循环再利用制备甲烷、甲醇等有机燃料，变废为宝历来是化学重要的研究领域。为了减少C O2的排
放，可用下列方法把C O2转化成燃料，试回答下列问题：
a.C O2(g)+3 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g)+ H 2O(g) Δ H 1
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b.C O2(g)+ H 2(g)⇀
↽CO(g)+ H 2O(g) Δ H 2=+ 41kJ ⋅mol
−1
(1)已知c．CO(g)+2 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g) Δ H 3=−99kJ ⋅mol
−1
，则Δ H 1= __________kJ ⋅mol
−1；
反应a在__________(选填“高温”、“低温”或“任意温度”)下，易自发进行。
(2)向刚性容器中充入一定量的C O2和H 2，在不同催化剂(Cat .1,Cat .2)下经相同反应时间，C O2的转化
率和甲醇的选择性[甲醇的选择性=
n(C H 3OH )
n(CO)+n(C H 3OH )
×100 %]随温度的变化如图：
①由图可知，催化效果Cat .1__________Cat .2(填“>”“<”或“=”)。
②在210～270℃间，C H 3OH的选择性随温度的升高而下降，请写出一条可能原因 __________。
(3)一定条件下，向刚性容器中充入物质的量之比为1：3的C O2和H 2发生上述反应。
①有利于提高甲醇平衡产率的条件是__________(填标号)。
A.高温高压 B.低温高压 C .高温低压 D .低温低压
②达到平衡时C O2的转化率为20 %，C H 3OH的选择性为75 %，则H 2的转化率为 __________；反应b的
压强平衡常数K p= __________。(压强平衡常数为用分压表示的化学平衡常数，分压=总压×物质的量分数
)
【答案】
(1) −58 低温
(2) > 温度升高，催化剂的活性降低(或温度升高，更有利于反应b速率增大等)
(3) B 16.7 % 5×10
−3
【解析】
(1)根据盖斯定律可知，反应 CO(g)+2 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g) 可由反应a−b得到，故△H 3=△H 1
50
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−△H 2=−99kJ ⋅mol
−1，故△H 1=△H 3+△H 2=−99kJ ⋅mol
−1+ 41kJ ⋅mol
−1=−58kJ ⋅mol
−1；反
应a为放热的熵减反应，则在低温下易自发进行；
(2)①由上图可知，催化剂1的C O2的转化率和C H 3OH的选择性均优于催化剂2，故催化效果
Cat .1>Cat .2，②催化剂的活性强弱与温度有关，每一种催化剂均有最适宜的温度，在210∼270℃间，
C H 3OH的选择性随温度的升高而下降，可能原因温度升高，催化剂的活性降低，故答案为：温度升高，
催化剂的活性降低；
(3)①由(1)分析可知，该反应为 C O2(g)+3 H 2(g)⇀
↽C H 3OH (g)+ H 2O(g) △H 1=−58kJ ⋅mol
−1，
正反应是一个放热的气体体积减小的方向，降低温度、增大压强平衡正向移动，甲醇的产率增大，故低温
高压有利于提高甲醇平衡产率，故答案为：B。
②假设加入的C O2的物质的量为amol，则H 2为3amol，反应a中C O2转化了xmol，反应b中C O2转化了
(0.2a−x)mol，
根
据
三
段
式
：
起始量(mol)
转化量(mol)
平衡量(mol)
C O2(g)
a
x
a−x
+3 H 2(g)
3a
3 x
3a−x
⇀
↽
C H 3OH (g)
0
x
x
+ H 2O(g)
0
x
x
，
起始量(mol)
转化量(mol)
平衡量(mol)
C O2(g)
0.2a−x
+ H 2(g)
0.2a−x
⇀
↽
CO(g)
0
0.2a−x
0.2a−x
+ H 2O(g)
0
0.2a−x
0.2a−x
则
甲醇的选择性=
n(C H 3OH )
n(CO)+n(C H 3OH ) ×100 % =
x
x +0.2a−x ×100 % =75 % ，x =0.15amol，则 α
( H 2)= 转化量
起始量×100 % = 3 x +0.2a−x
3a
×100 % = 2×0.15a+0.2a
3a
×100 % =16.7 % ；故平衡时C O2为
0.8amol，H 2为3a−0.5a=2.5amol，C H 3OH为0.15amol，CO为0.05a，H 2O为0.2amol，则体系
中，各物质的平衡分压为：P(C O2)=
0.8a
0.8a+2.5a+0.15a+0.05a+0.2a p
θ= 8
37 p
θ ，P ( H 2)= 25
37 p
θ ，
P(CO)= 0.5
37 p
θ ，
P ( H 2O)= 2
37 p
θ ，
故
反
应
b的
压
强
平
衡
常
数
Kp=
51
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P(CO)P( H 2O)
P(C O2)P( H 2) =
0.5
37 p
θ× 2
37 p
θ
8
37 p
θ× 25
37 p
θ = 5×10
−3，故答案为：16.7 %；5×10
−3。
10.探索C O2与C H 4的反应使其转化为CO和H 2，对减缓燃料危机，减少温室效应具有重要意义。
(1)已知：①C H 4( g)+ H 2O( g)⇌CO( g)+3 H 2( g)△H 1=+206.1kJ ⋅mol
−1
2
②H 2( g)+CO( g)⇌C H 3OH (l)△H 2=−128.3kJ ⋅mol
−1
2
③H 2( g)+O2( g)⇌2 H 2O( g)△H 3=−483.6 kJ ⋅mol
−1
25℃时，在合适的催化剂作用下，采用甲烷和氧气一步合成液态甲醇的热化学方程式为______。
(2)向某密闭恒容容器中通入物质的量浓度均为0.1mol⋅L
−1的C H 4与C O2，在一定条件下发生反应
C H 4(g)+C O2(g)⇌2CO(g)+2 H 2(g)，测得C H 4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①工业生产时一般会选择在P4和1250℃条件下进行反应，请解释其原因______。
②在压强为P4、1100℃的条件下，该反应在5min时达到平衡点X，则0−5min内，用CO表示该反应平
均速率为______；该温度下，反应的平衡常数为______(保留3位有效数字)。
(3)工业上用CO和H 2制取甲醇反应方程式为2 H 2(g)+CO(g)⇌C H 3OH (g)。对于该合成反应，若通
入的CO的物质的量一定，下图为4种投料比[n(CO)：n( H 2)分别为5：7、10：17、5：9、1：2时，反
应温度对CO平衡转化率的影响曲线。
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①曲线b对应的投料比是______。
②当反应在曲线a、b、c对应的投料比下达到相同的平衡转化率时，对应的反应温度和投料比的关系是
______。
③投料比为10：17反应温度为T 1时，平衡混合气体中CO的物质的量分数为______。
【答案】
(1)C H 4(g)+ 1
2 O2(g)⇌C H 3OH (l)△H =−164.0kJ ⋅mol
−1
(2)①较大的压强和较高的温度都能加快反应速率，提高生产效率；
0.032
②
mol /( L⋅min)；1.64
(3)
5
①：9；②投料比越大，反应温度越低；
20.8
③
%
【解析】
(1) 已知：①C H 4(g)+ H 2O(g)⇌CO(g)+3 H 2(g)△H 1=+206.1kJ ⋅mol
−1
2
②H 2(g)+CO(g)⇌C H 3OH (l)△H 2=−128.3kJ ⋅mol
−1
2
③H 2(g)+O2(g)⇌2 H 2O(g)△H 3=−483.6kJ ⋅mol
−1
根据盖斯定律①+②+③× 1
2可得：C H 4(g)+ 1
2 O2(g)⇌C H 3OH (l)△H =−164.0kJ ⋅mol
−1；
(2)①工业生产时一般会选择在P4和1250℃条件下进行反应的原因是较大的压强和较高的温度都能加快
反应速率，提高生产效率；
②图1可知，压强为P4、1100℃的条件下，该反应5min时达到平衡点X，甲烷的转化率为80 %，甲烷的
浓度变化量为0.1mol / L×80 % =0.08mol / L，故v(C H 4)= 0.08mol/ L
5min
=0.016mol/( L⋅min)，根据
速率之比等于化学计量数之比，所以
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v(CO)=2v(C H 4)=2×0.016mol /( L⋅min)=0.032mol /( L⋅min)，
C H 4(g)+C O2(g)⇌2CO(g)+2 H 2(g)，
开始(mol / L)：0.1 0.1 0 0
变化(mol / L)：0.08 0.08 0.16 0.16
平衡(mol / L)：0.02 0.02 0.16 0.16
故该温度下平衡常数K = 0.16
2×0.16
2
0.02×0.02 ≈1.64；
(3)①通入的CO的物质的量一定，则通入氢气的物质的量越多，CO转化率越高，则投料比n(CO)：
n( H 2)依次5：7、10：17、5：9、1：2的氢气含量越高，CO转化率越大，对应的曲线为dcba，故曲线
b对应的投料比是5：9；
②a、b、c对应的投料比为1：2、5：9、10：17，由图可知，达到相同的平衡转化率时，投料比越大，
反应温度越低；
③投料比为10：17对应曲线c，反应温度为T 1时，CO的转化率为75 %，设参与反应的n(CO)=10mol，
则n( H 2)=17mol，列三段式：
2 H 2(g)+CO(g)⇌C H 3OH (g)
起始n：17 10 0
转化n：15 7.5 7.5
平衡n：2
2.5 7.5
平衡混合气体中CO的物质的量分数为
2.5mol
2mol+2.5mol+7.5mol ×100 %≈20.8 %。
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