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专题突破卷10 化学反应速率与化学平衡（二）
（考试时间：75 分钟 试卷满分：100 分）
考点04 化学反应的方向、化学反应的调控
考点05 化学反应速率与化学平衡图像
一、选择题（本题共15 小题，每小题3 分，共45 分。每小题只有一项是符合题目要求的）
1．实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上
有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g)，该
反应过程中能量的变化如图，下列关于该反应的说法正确的是( )
A．ΔH>0，ΔS>0
B．ΔH>0，ΔS<0
C．ΔH<0，ΔS>0
D．ΔH<0，ΔS<0
2．（24-25 高三上·湖北·阶段练习）在-30℃时，
阳离子和
分子耦合生成
阳离子，反应中自由
能变化示意图如下。
下列说法正确的是
A．该过程可以自发进行
B．三种微粒互为同素异形体
C．
有两种化学环境的磷原子
D．单电子氧化
可制备
分子
3． (2024·辽宁朝阳中学联考)下列说法不正确的是( )
A．Na 与H2O 的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0
C．FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
D．Hg(l)＋H2SO4(aq)===HgSO4(aq)＋H2(g)常温下不能自发进行，说明ΔH>0
4．(2024·江西红色十校模拟)温度为T ℃时，向某密闭容器中分别加入足量活性炭和1 mol NO2，发生反应
2C(s)＋2NO2(g)
N2(g)＋2CO2(g) ΔH，并达到平衡。下列说法正确的是( )
1
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A．使用催化剂可以改变该反应的ΔH 和活化能
B．粉碎活性炭固体，正反应速率增大，平衡正向移动
C．降低压强，平衡正向移动，平衡常数K 增大
D．恒压下，充入稀有气体，利于提高NO2的转化率
5．下列对化学反应的预测正确的是( )
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
A(s)===B(g)＋C(s)
ΔH>0
它一定是非自发反应
B
A(g)＋2B(g)=== 2C(g)＋3D(g)
能自发反应
ΔH 一定小于0
C
M(s)＋aN(g)=== 2Q(g)
ΔH<0，自发反应
a 可能等于1、2、3
D
M(s)＋N(g)=== 2Q(s)
常温下，自发进行
ΔH>0
6．（2024·山东聊城·二模）我国科学家研发出一种新型双温催化剂
，该催化剂催化
和
合成
(反应体系温度为495℃)的原理如图所示，下列分析错误的是
A．“热
”上的变化属于焓增、熵增的变化
B．“热
”有利于
快速转化为N
C．“冷
”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
D．该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾
7．（23-24 高三上·河北石家庄·阶段练习）在不同压强下向密闭容器中充入X、Y、Z 三种气体，发生反应
，实验测得平衡时Z 的物质的量分数
与温度(T)的关系如图所示。下列说法错误的
是
A．该反应的
2
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B．该反应的
C．
、
大小比较：
D．a、b 两点对应的逆反应速率：
8．（2024·广东惠州·三模）一定条件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)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．反应活化能：反应I<反应Ⅱ
B．反应焓变：反应I<反应Ⅱ
C．增加HCl 浓度不会改变平衡时产物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
9．（2024·河北邯郸·一模）对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适
宜温度。反应
在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲
线Ⅰ)、原料的总平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是
A．
B．
C．
D．
3
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10（24-25 高三上·江西·开学考试）一定温度下，向一密闭容器中充入
和足量
发生反应：
测得平衡时
的物质的量与压强的关系如图
所示。下列叙述正确的是
A．上述正反应在较低温度下能自发进行
B．曲线Ⅰ代表CH4的物质的量与压强的关系
C．CH4消耗速率和CO 消耗速率之比等于2：1 时达到平衡状态
D．M 点气体产物总分压与气体反应物分压之比等于2
11．合成氨工艺是人工固氮最重要的途径，已知N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ· mol－1，实
际工业生产中，合成氨的原料气N2可通过分离空气得到，H2可通过天然气和水蒸气转化制得，原料气中
N2和H2物质的量之比为1 2.8
∶
，常用工艺条件：铁触媒作催化剂、控制温度773 K、压强3.0×107 Pa。假设
起始反应物N2和H2物质的量之比为1 3∶，且总物质的量不变，在不同压强和温度下，反应达到平衡时，体
系中NH3的物质的量分数如下表所示
400 ℃
450 ℃
500 ℃
600 ℃
20 MPa
0.387
0.274
0.189
0.088
30 MPa
0.478
0.358
0.260
0.129
则下列说法正确的是( )
A．上述任何条件下，反应达到平衡时N2和H2的转化率之比均为1
B．体系中NH3的物质的量分数越小，反应一定越先达到平衡
C．反应达到平衡时，放出的热量均为92.4 kJ
D．600 ℃、30 MPa 条件下加入更高效的催化剂，平衡时NH3的物质的量分数大于0.129
12．（2025·广东·一模）甲烷催化氧化为合成气
、
的主要反应有：
Ⅰ．
Ⅱ．
将
与
投入密闭容器中反应，不同温度下，相同时间内
转化率、H 2选择性
与
的选择性[
]随温度的变化如图所示，下列说法正确的是
4
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A．
时，副反应Ⅱ
进行程度很小
B．在
时，容器中生成的C O2的物质的量为
C．反应Ⅰ在低温下自发
D．该过程中，低温有利于合成气的生成
13．（23-24 高三下·山东·阶段练习）已知
。在下列
条件下发生该反应，测定平衡时数据如表所示：
实验编号
实验I
实验II
实验III
起始投料
2mol SO2、1mol O2
2mol SO3
4mol SO3
温度、压
强
T℃、200kPa 恒温恒压容器
T℃、200kPa 恒温恒容容器
T℃、400kPa 恒温恒容容器
平衡时间
t1
t2
t3
能量
放Q1 kJ
吸Q2 kJ
吸Q3 kJ
c(SO2)
c1(SO2、)
c2(SO2)
c3(SO2)
转化率(α)
α1(SO2)
α2(SO3)
α3(SO3)
下列说法错误的是
A．
B．
且
C．
且
D．
且
14．（2025·广东·一模）
与
在恒容容器的不同温度下发生反应：
，达到平衡时各组分的物质的量浓度(c)随温度(T)变化如图所示。
5
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下列说法正确的是
A．该反应的
B．曲线Y 表示
随温度的变化关系
C．升高温度，
加快，
减慢，
平衡产率减小
D．其他条件不变，
与
在
℃下反应，达到平衡时
15．（24-25 高三上·湖南永州·阶段练习）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：
①
②
下，将一定比例
混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及
位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO 和
的体积分数如图所示。下列说法不正确的是
A．
处与
处反应①的平衡常数
不相等
B．反应②的焓变
C．
处的
的体积分数大于
处
D．混合气从起始到通过
处，CO 的生成速率小于
的生成速率
二、非选择题（本题包括4 小题，共55 分）
16．（15 分）（23-24 高三下·河南·阶段练习）氨是重要的化工原料，我国目前氨的生产能力位居世界首
位。回答下列问题：
6
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(1)工业上通常采用铁触媒作催化剂，在400℃～500℃、10～30MPa，原料气中
和
物质的量之比为
1.08：3 的条件下合成氨，分析说明原料气中
过量的理由是 。
(2)若在1L 的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：
，其化
学平衡常数K 与温度T 的关系如下表所示。
T/
℃
200
300
400
K
0.5
①试比较
、
的大小，
(填“>”“<”或“=”)。
400℃
②
时，
反应中，当测得
、
和
物质的量分别为3mol、2mol 和
1mol 时，则该反应 (填“达到平衡状态”“正向进行”或“逆向进行”)。
(3)若在不同压强下，以投料比
的方式进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算
结果如图所示：(物质i 的摩尔分数：
)
①图中压强由小到大的顺序为 <20MPa< ，判断依据是 。
②当
时，某温度下
。则该温度下，反应
的平衡常数
(化为最简式，
为以平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数，分压=总压×摩尔分
数)。
17．（13 分）（2025·北京·模拟预测）挑战：“绿氢”的存储、输送成本和安全
解决方案I：利用可再生资源生产绿氢和温室气体CO2生产甲醇是碳资源高效循环利用的有效途径。
CO2加氢气制甲醇体系中，若不考虑生成烷烃和多碳醇等副反应，主要反应为：
I：
Ⅱ：
Ⅲ：
(1)计算反应I 的焓变 。
(2)以250℃、5MPa、n(H2)/n(CO2)=3 的平衡为基础，探讨温度，压强和原料气组成对平衡的影响，以下说
7
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法错误的是___________。
A．随着温度升高，甲醇的百分含量将降低
B．随着压强增大，甲醇的产率将增大
C．随着n(H2)/n(CO2)的增加，CO 的转化率将下降
D．若在原料气里加入CO，则CO2转化率将增大
(3)若只关注反应I，氢气和甲醇的燃烧热分别为285kJ/mol 和726kJ/mol，则绿氢生产绿甲醇的理论能量转
化效率为 。(保留一位小数)
解决方案Ⅱ：合成“绿氨”运输到使用地分解制氢
“绿氢”合成氨技术成熟，加压10bar，25℃就可以液化，液体的存储和输运成本低，现有设备无需改
造。“绿氨”具有零碳排放的特点，且其储氢质量能量密度可高达17.6wt。%，故而被视为是种非常具有
竞争力且前景广阔的储氢载体。
Ru 基催化剂的物理化学性质(部分单位省略)
样品名称
Ru 含量(理论值)(wt。%)
Ru 含量(wt。%)
Ru 分散度(%)
H2消耗量
Ru/Al2O3
1.00
1.09
1.01
0.201
RuLa/Al2O3
1.00
1.04
0.11
0.247
RuCs/Al2O3
1.00
0.97
1.91
0.193
RuLaCs/Al2O3
1.00
0.99
3.01
0.595
(4)加入Cs 元素的作用是 。
(5)在400~500℃范围内，Ru 基氨分解催化剂性能最佳的是 。
(6)合成氨反应是工业上至关重要的反应，与其有关的研究曾三获诺贝尔奖，有人提出另一种制备氨的路
线：
，已知ΔG=ΔH-
TΔS，当ΔG<0 时，反应正向自发；当ΔG>0 时，反应逆向自发。计算并说明该反应是否适合工业生产
。
18．（15 分）（23-24 高三上·山西运城·期中）CO2的回收与利用是科学家研究的热点课题，可利用CO2加
氢合成甲醇。该工艺主要发生合成甲醇的反应Ⅰ和逆水汽变换反应Ⅱ。
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I．
II．
(1)反应Ⅰ能自发进行的条件是 。(填“低温”或“高温”或“任意温度”)
(2)根据下表中的键能数据，计算
。
化学键
H—H
C≡O
O—H
C=O
键能/(
)
436
1071
464
803
(3)在催化剂作用下发生上述反应Ⅰ、Ⅱ，达平衡时CO2的转化率随温度和压强的变化如下图所示，则
、
、
由大到小的顺序为 ，压强一定时，曲线随温度变化先降后升的原因 。
(4)在一定条件下，选择合适的催化剂只进行反应Ⅱ．调整CO2，和H2初始投料比，测得在一定投料比和一
定温度下，该反应CO2的平衡转化率如图(各点对应的反应温度可能相同，也可能不同)。
①经分析，E 和G 两点对应的反应温度相同，结合数据说明判断理由 。
②已知反应速率
，
、
分别为正、逆向反应速率常
数，x 为物质的量分数。C、D、E 三点中
最大的是 ，计算E 点所示的投料比在从起始到平
衡的过程中，当CO2转化率达到20%时，
。
19．（12 分）(2024·泰州模拟)甲烷是重要的资源，通过下列过程可实现由甲烷到氢气的转化。
(1)500 ℃时，CH4与H2O 重整主要发生下列反应：
9
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CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)
⇌
＋3H2(g)
CO(g)＋H2O(g)
H
⇌
2(g)＋CO2(g)
已知CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s) ΔH＝－178.8 kJ·mol－1。向重整反应体系中加入适量多孔CaO，其优点
是______________________________________。
(2)CH4与CO2重整的主要反应的热化学方程式为
反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝246.5 kJ·mol－1
反应Ⅱ：H2(g)＋CO2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2CO(g)===CO2(g)＋C(s) ΔH＝－172.5 kJ·mol－1
1．01×105 Pa 下，将n 起始(CO2)∶n 起始(CH4)＝1 1∶的混合气体置于密闭容器中，不同温度下重整体系中CH4和
CO2 的平衡转化率如图1 所示。800 ℃下CO2 平衡转化率远大于600 ℃ 下CO2 平衡转化率，其原因是
_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)利用铜-铈氧化物(xCuO·yCeO2，Ce 是活泼金属)催化氧化可除去H2中少量CO，催化氧化过程中Cu、Ce
的化合价均发生变化，可能机理如图2 所示。将n(CO)∶n(O2)∶n(H2)∶n(N2)＝1 1 49 49
∶∶
∶
的混合气体以一定流速
通过装有xCuO·yCeO2催化剂的反应器，CO 的转化率随温度变化的曲线如图3 所示。
Ce
①
基态原子核外电子排布式为[Xe]4f15d16s2，图2 所示机理的步骤(i)中，元素Cu、Ce 化合价发生的变化
为________________________________________。
②当催化氧化温度超过150 ℃时，催化剂的催化活性下降，其可能原因是
10
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