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压轴题12 化学反应原理综合题
反应热的计算
1. 盖斯定律：①已知方程式；②虚拟过程法:总反应=各分步之和
2. 燃烧热：1mol 可燃物、指定的氧化物H→H2O(l)，C→CO2(g)，S→CO2(g)，N→N2(g)
3. 焓变的计算：①运用盖斯定律计算；
②通过键能计算（注意化学键个数，反应物总键能-生成物总键能）；
③利用燃烧热计算（注意化学计量数，注意燃烧焓负号，反应物燃烧焓-生成物燃烧焓）；
④按比例，通过能量计算（注意化学计量数，生成物总能量-反应物总能量）；
⑤通过活化能计算（正反应活化能-逆反应活化能）
4. 热化学方程式的书写：结合题干的文字、图像信息，注意反应方程式的物质状态→ΔH 的单位和正负
→ΔH 与化学计量数要对应一致。
化学反应速率及影响因素
1. 外界条件对速率或平衡的影响：分清是速率还是平衡问题，还是速率和平衡两者均有。
2. 审题步骤：
（1）注意反应特点：主、副反应/反应I、II 等
关注点：①状态—浓度；②气体总量变不变—压强；③焓变：正反应是吸热还是放热—温度。
（2）观察容器特点：恒压？恒容？绝热？
（3）判断体系的状态（平衡、非平衡）
①非平衡状态量，其变化与速率有关——从影响速率的因素角度作答
②平衡状态量，则与平衡有关——从平衡移动规律角度作答
平衡及影响因素
1. 可逆反应的平衡状态的判断方法：①正逆速率比等于系数比；②变量不变。
考查方式：直接考查（平衡时）；隐含考查。
2. 转化率与平衡转化率变化
（1）判断是否处于平衡状态，平衡转化率在同条件下最大；
（2）若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的
影响；若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性
(主副反应)的影响。
（3）提高平衡转化率措施：通过控制投料比影响平衡转化率的变化——增大一种反应物的浓度，能提高
另一种反应物的平衡转化率，而本身的平衡转化率减小。
（4）平衡转化率的计算：三段式法——起始量、转化量、平衡量、原子守恒法
3. 平衡常数平衡常数
（1）K：利用平衡时的浓度；Kp 关键：需要计算分压
通过表达式、三段式或两个方程式原子守恒法找数据；
1
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（2）判断移动方向：Q<K，正向进行；Q=K，平衡状态；Q>K，逆向进行；
（3）平衡常数之间的关系：
①方程式加则乘，减则除；
②系数扩大或缩小n 倍、扩大：K’=Kn、缩小：K’=
；
③可逆反应：K 正•K 逆=1。
（4）判断 K 变化时只考虑温度是否变化；
（5）K 与热效应的关系（焓变，K 大小：生生不息）；
4. 物质选择性——温度、催化剂； 在给定条件下反应物之间如果同时发生多个反应，选择适当的催化剂
能提高反应的选择性，从而提高目标产物的产率。
4. 5. 平衡移动图像分析
注意条件：单一？多个？控制变量法→对象→移动→结果→表述；
方法：定一议二；先拐先平，数值大——压强大、温度高、使用催化剂
正逆速率大小关系：哪边大向哪边移动
反应的方向判断
1. 自发反应与非自发反应
2. 自发的条件：ΔG=ΔH-TΔS<0：
ΔH>0，ΔS>0，在高温条件下进行；ΔH<0,ΔS<0，在低温条件下进行；
3.根据方程式或图像，判断反应的趋势大小：
一般△H 越小，K 越大，△G 越小，反应进行的趋势越大。
题型01 以碳的化合物为信息
1. （2025·辽宁大连·模拟预测）CH4和CO2重整反应(DRM)可同时利用两种温室气体转化成用途广泛的合成
气，发生的反应主要有：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
Ⅳ．
Ⅴ．
(1)
(用含
、
、
的代数式表示)。
2
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(2)利用镍基催化剂进行DRM 实验，发现生成石墨碳附着于催化剂表面而使之失活，通过几个反应的吉布
斯自由能和实验事实进行分析。
①已知：
G=-RTlnK。根据图1，从化学热力学的角度分析，750℃时发生反应，难以避免石墨碳生成的原
因是 。
②图2 中，Cu12Ni 催化反应决速步骤的化学方程式为 ，抗石墨碳沉积的效果最好的催化剂是 。
(3)由于上述催化剂的催化和抗石墨碳沉积效果难以兼顾，利用放电装置进行等离子体DRM 实验。压强p
条件下，图3 是甲烷和二氧化碳流量均为100mL/min 时，CH4转化率、CO2转化率、H2选择性和CO 选择性
与放电电压的关系曲线。(CO 的选择性：
，(H2的选择性：
)
3
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①图3 中，电压为 kV 时，甲烷主要发生了反应V。
②在20kV 电压下，通入CH4和CO2各n0mol 时反应达到平衡状态，此时气体总物质的量为nmol。只考虑反
应Ⅱ，且产物均为气态，则该条件下，反应Ⅱ的Kp计算式为 (气体分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1)
(2) 750℃时，反应V 的
，正向自发反应，生成石墨碳，反应Ⅳ的
，逆向自发反应，消
除石墨碳，
数值表明反应V 正向生成石墨碳的热力学趋势更大
(3) 15
【详解】（1）由题干信息可知，Ⅰ．
，Ⅱ．
，Ⅳ．
，反应Ⅰ-
-
ⅡⅣ可
得反应
根据盖斯定律可得：
，故答案为：
；
（2）①已知
G=-RTlnK，根据图1 可知，750℃时，反应V 的
，则K＞1，即正向自发反应，生成石
墨碳，反应Ⅳ的
，则其K＜1，即逆向自发反应，消除石墨碳，
数值表明反应V 正向生成石墨碳
的热力学趋势更大，则750℃时发生反应，难以避免石墨碳生成，故答案为：750℃时，反应V 的
，
4
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正向自发反应，生成石墨碳，反应Ⅳ的
，逆向自发反应，消除石墨碳，
数值表明反应V 正向生
成石墨碳的热力学趋势更大；
②已知反应过程中活化能越大，该步反应的反应速率越慢，活化能最大即反应速率最慢的一步为该反应的
决速步骤，根据图2 中信息可知，Cu12Ni 催化反应决速步骤的化学方程式为：
，由图2 信
息可知，脱氢反应第4 步为CH*=C*+H*，发生该步反应，三种催化剂中Sn12Ni 需要克服的活化能最大，反
应不易发生，故产生的积碳较少，故抗石墨碳沉积的效果最好的催化剂是Sn12Ni，故答案为：
；Sn12Ni；
（3）①由题干图3 中可知，电压为15kV 时，H2的选择性最大，CO 选择性几乎为0，说明电压下甲烷主要
发生了反应V，故答案为：15；
②在
电压下，H2、CO 选择性为95%，CH4的转化率和CO2的转化率均为65%，通入CH4和CO2各
时反应达到平衡状态，根据H2、CO 的选择性可知，
=95%，解得
n(CO)=1.235n0mol，
=95%，解得n(H2)=1.235n0mol，平衡时CO 和H2的物质的量分别为：
1.235n0mol，1.235n0mol，CO2 和CH4 的物质的量分别为：(1-65%)n0=0.35n0mol，(1-65%)n0=0.35n0mol，此
时气体总物质的量为
，则P(CO)=P(H2)=
，P(CO2)=P(CH4)=
，只考虑反应Ⅱ，且产物均
为气态，则该条件下，反应Ⅱ的
=
=
，故答案为：
；
题型02 以含氮化合物为信县
2. （2025·黑龙江吉林·一模）工业合成氨反应是在催化剂表面上进行的，其反应历程如下(*表示吸附态)：
化学吸附：
5
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表面反应：
脱附：
其中，
的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。
回答下列问题：
(1)①催化剂的选择是合成氨的核心技术之一，使用催化剂1 或催化剂2 合成氨，产氨速率与温度的关系
如图。
根据由图判断，活化能
(填“>”“=”“<”)。
②分析说明原料气中
过量的理由
(2)反应
到平衡时，正、逆反应的速率方程分别为：
，
为速率常数，已知
，据
此计算
(3)合成氨中所使用的原料氢气可将二氧化碳转化为高附加值化学品
，在催化剂作用下主要发生以
下反应。甲醇的选择性
。
I.
II.
6
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①在恒容容器中温度升高甲醇的选择性 (填：“增大”“减小”或“不变”)
②恒温恒容条件下，原料气
以物质的量
投料在初始压强为
下进行反应。达到平衡
时
的选择性为
，
转化率为
。则该条件下反应II 的分压平衡常数
。(对于
气相反应，用组分B 的平衡
代替
，记作
。
，p 为平衡总压，
为平衡系统中B
的物质的量分数。)
【答案】(1) < N2的吸附与分解是合成氨的限速步骤，提高N2的分压可加快该限速反应并有利于
平衡向生成氨方向移动，从而提高产率
(2)-1.5
(3) 减小
【详解】（1）①由图可知，使用催化剂1 时反应速率更快，说明催化剂1 降低反应活化能的效果更好，
则活化能
<
；
②工业上往往使原料气中 N2适当过量，其理由是：N2的吸附与分解是合成氨的限速步骤，提高N2的分压
可加快该限速反应并有利于平衡向生成氨方向移动，从而提高产率。
（2）由
在平衡状态下相等，则Kp=
=
=
，
=-1、β = –1.5、
。
（3）①反应I 是放热反应，反应II 是吸热反应，在恒容条件下升高温度，反应I 平衡逆向移动，反应II 平
衡正向移动故甲醇选择性减小；
②设起始投料 n(CO2) : n(H2) = 1 : 3，CO2转化率为50%，其中80%转化生成CH3OH、20%转化生成CO，列出
“三段式”
7
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=0.5、
0.8，解得x=0.4，y=0.1，初始压强为
，则平衡压强为：
，则该条件下反应II 的分压平衡常数
=
。
题型03 以含硫化合物为信息
3. （2025·辽宁·模拟预测）
是一种有毒气体，对人体的危害主要有损伤呼吸系统、消化系统、神经系
统等，可以用
吸收，涉及的反应如下：
ⅰ．
；
ⅱ．
；
ⅲ．
。
回答下列问题：
(1)同周期元素中比基态硫原子第一电离能大的原子有 个。
(2)
。
(3)向体积不同的容器中分别通入
只发生反应ⅰ，达到平衡时，
的体积分数随容器体积(V/L)和
温度(T/K)的变化情况如图所示。
8
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①
由大到小的顺序是 ，理由是 。
②
时，反应ⅰ的平衡常数
。
(4)已知反应ⅱ正反应的速率方程为
，逆反应的速率方程为
，下图表示速率常数的对数(
)随温度的倒数(
)的变化曲线。
①表示
的曲线是 (填字母)。
②若A、B、C、D 四点的纵坐标依次为
、
、
、
，
下，测得容器内
的浓度均为
，则反应进行的状态是 (填“正向进
行”“逆向进行”或“平衡状态”)。
(5)
可被
溶液吸收，一种实现
溶液再生并将酸性污水中的硝酸盐降解为无污染气体的电解装
置如下图所示。
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惰性电极Y 的电极反应式为 。
【答案】(1)3
(2)
(3)
，相同体积时，
平衡时
的体积分数逐渐减小，平衡正移，
温度升高 0.25 或
(4) a 逆向进行
(5)
【详解】（1）同周期元素，从左往右第一电离能有增大的趋势，P 元素3p 轨道半充满更加稳定，第一电
离能比S 大，则同周期元素中比基态硫原子第一电离能大的原子有P、Cl、Ar，共3 个。
（2）根据盖斯定律，反应ⅲ-反应ⅰ可得反应ⅱ，则
（3）①反应ⅰ是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡时
的体积分数减小，由图可知，相同体
积时，
平衡时
的体积分数逐渐减小，平衡正移，温度升高，故
。
②由N 点列三段式：
，平衡时，
的体积分数为40%，列方程：
，解得
，此时容器体积为2L，因此
的浓度依次为
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，
，代入
的表达式
，求得
。
（4）①随着温度的降低，
增大，正、逆反应速率均减小，则
和
均减小，则斜线a、b 符合要
求；由于温度降低平衡逆向移动，
，则降低相同温度时
减小得更快，则曲线a 表示
随
变化的关系，曲线b 表示
随
变化的关系。
②
下，反应达平衡时
，即
，化学平衡常数
，容器内
的浓度均为
，
浓度商
，则反应逆向进行。
（5）
溶液再生将酸性污水中的硝酸盐降解为无污染气体，则
在惰性电极Y 电极得到电子生成
N2，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极反应式为
。
题型04 反应机理与Kp 的计算
4. （2025·辽宁·二模）江南大学某团队开发了一种新型铑基单原子催化体系
，实现了
（或
）加氢一步高效制乙醇。有关反应为：
反应1：
；
反应2：
。
回答下列问题：
(1)
。
(2)一定温度下，在恒容密闭容器中充入
和
，发生上述反应。下列叙述正确的
11
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是_______。
A．总压强不随时间变化时达到平衡状态B．增大催化剂质量，反应速率一定增大
C．达到平衡时，
D．反应1、反应2 都是熵减反应
(3)
催化加氢制备乙醇的反应历程如下：
上述循环中，形成
键的反应是 。
(4)在恒容密闭容器中充入
和
，在不同催化剂（
和
）作用下，仅发生反应1.实验
测得单位时间内
的转化率与温度关系如图所示。
①催化效能较高的是 （填“
”或“
”）。
②b 点 （填“是”或“不是”）平衡点，判断依据是 。
③当温度高于
时，曲线
变化的原因可能是 。
(5)某温度下，向恒容密闭容器充入
和
，起始压强为
。发生上述反
应1 和2，达到平衡时测得
转化率为
为
。反应2 的平衡常数
为
（只列计算式，已知：用分压计算的平衡常数为
，分压等于总压×物质的量分数）。
12
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【答案】(1)
(2)AD
(3)
(4)
不是 b 点的转化率不是对应温度的最大转化率 温度升高，
催化活性降低
（合理即可）
(5)
（答案合理即可）
【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应
—反应1 可得目标反应，即
；故答案为：
。
（2）A．反应1 和2 都是气体分子数减小的反应，在恒温恒容条件下，气体压强不变时表明总物质的量不
变，达到平衡状态，A 项正确；
B．速率与催化剂表面的活性位点有关，催化剂质量增大不一定表面的活性位点增多，B 项错误；
C．根据化学计量数以及初始投料可知，平衡时
和
浓度仍然是
，C 项错误；
D．反应1 和2 都是气体分子数减小的反应，即熵减反应，D 项正确；
故答案选AD。
（3）观察循环图可知，形成
键的粒子是
和
，发生反应为
，故答案
为：
。
（4）①单位时间内转化率在数值上等于反应速率，相同温度下，转化率较高，则催化剂效率较高，结合
图像可知，cat2 的催化性能高；故答案是：cat2。
②根据图像分析可知，b 点的转化率小于相同温度下a 点对应的转化率，而平衡转化率是该温度下的最大
转化率，故b 点不是平衡点；故答案为：不是；b 点的转化率不是对应温度的最大转化率。
③如果温度过高，催化剂会失去活性，转化率降低；故答案为：温度升高，催化剂活性降低。
（5）根据原子守恒和相关数据计算得到：平衡体系中，各气体组成：
，气体总物质的量为
。设平衡时
气体总压强为P，恒温恒容下气体压强之比等于物质的量之比。有：
，则
，即
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平衡体系中，各组成的分压：
为
为
为
为
为
。反应2 的平衡常数：
；故答案为：
。
题型05 键能及表格型数据
5. （24-25 高三上·辽宁鞍山·阶段练习）化石燃料的燃烧会排放大量的
、
，综合利用
、
可
以减缓温室效应，保护环境。回答下列问题：
(1)各化学键的键能如下：
化学键
键能(
)
436
1072
803
465
326
413
已知反应：
，该反应 (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)
温度时，在容积为
的恒容密闭容器中发生反应
。不同时刻
测得容器中
、
、
如下表：
时间
0
1
2
3
5
6
7
0
①表格中的个别数据有误，有误的数据是 (填第几行第几列)。第
时
。
②
内该反应的
。
(3)在甲、乙两个体积不同的恒容密闭容器中分别充入
和
，发生反应
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，甲醇的体积分数随温度的变化图像如图所示。
①两容器的体积甲 乙(填“>”“<”)。
②
、
、
三点氢气的化学反应速率最快的是 。
③若
点压强恒定为
，则
点平衡常数
(
用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分
压
总压气体的物质的量分数)。
【答案】(1)吸热
(2) 第4 行第8 列
(3)
【详解】（1）该反应的化学方程式为
，
和
断键要吸收的能量
，
和
成键释放的能量
，
，是吸热反应；
（2）①甲醇在第
时物质的量小于
，因为该反应是可逆反应，不可能进行到底，所以错误的数据
是第4 行第8 列；第
时化学反应就达到平衡，所以第
时
是
;
②
内该反应的
；
（3）①该反应是一个体积减小的反应，相同温度下甲容器甲醇含量高，投料相同，说明甲容器体积小压
强大，反应物转化率大；
②C 点温度高，压强大，化学反应速率最快；
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③根据三段式求出
点
转化物质的量是
，则平衡时三种物质
，
，
，总物质的量是
、
。
1. （2025·内蒙古赤峰·二模）我国科学家研发的“液态阳光”计划是通过太阳能发电电解水制氢，再采用
高选择性催化剂将二氧化碳加氢制备甲醇，发生反应如下：
反应1：
反应2：
(1)反应
。
(2)在恒温恒容密闭容器中加入2mol
和2mol
，若只发生反应1，则下列选项可以说明反应1 达到化
学平衡的是
a．
的体积分数不变 b．混合气体平均摩尔质量不变 c．总压不变 d．速率：
(3)温度一定时，若只发生反应1，在1L 容器中加入
和
，2min 时达到平衡，生成
为0.5mol，0~2min 内，
，此时再充入
和
，平
衡 移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。
(4)不同压强下，按照
投料，同时发生反应1 和反应2，实验测定
的平衡转化率随温
度的变化关系如图1 所示。压强
、
、
由大到小的顺序为 ；
时三条曲线几乎交于一点的原
因是 。
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(5)在T℃、8MPa 条件下，将
、
和2molAr 充入反应器，平衡后
的转化率和
的
选择性[
的选择性
]曲线如图2 所示，则反应1 的
(列出计
算式即可)。
【答案】(1)-90
(2)bc
(3) 0.25 逆向
(4)
时以反应2 为主，改变压强对反应2 几乎无影响
(5)
【详解】（1）根据盖斯定律可知，反应
=反应1-反应2，则
=-90
；
（2）反应1：
是气体体积缩小的放热反应，
在恒温恒容密闭容器中加入2mol
和2mol
，发生反应1；
a.设建立平衡的过程中转化CO2物质的量为xmol，则转化H2、CH3OH、H2O 的物质的量依次为3xmol、
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xmol、xmol，则CO2的物质的量分数为
=
，CO2的体积分数始终不变，CO2的体积分数
不变不能说明反应达到平衡状态，故a 不符合题意；
b.混合气体平均摩尔质量不变，说明各组分含量不变，反应达到平衡状态，故b 符合题意；
c.总压不变，说明各组分含量不变，反应达到平衡状态，故c 符合题意；
d.速率:v(CO2)=v(H2O)，不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，故d 不符合题意；
故答案为:bc；
（3）在1L 容器中加入1.5 mol CO2和2.5mol H2，2min 时达到平衡，生成CH3OH 为0.5mol，则0~2min 内，
v(CO2)=
=0.25mol•L-1•min-1；平衡时CO2浓度为1 mol/L、H2浓度为1mol/L，CH3OH 为0.5mol/L，H2O
的浓度为0.5mol/L，K=
=0.25，此时再充入1 mol H2O(g)和1 molCO2，Q=
=0.375>K，平衡逆
向移动；
（4）反应1 为气体分子数减少的反应，反应2 为气体分子数不变的反应，因此低温阶段压强越大，CO2的
平衡转化率越高，故压强由大到小的顺序是
；反应2 为吸热反应，温度较高时，主要发生反应
2，反应2 前后气体分子数相等，
时三条曲线几乎交于一点的原因是：
时以反应2 为主，改变压强对反
应2 几乎无影响，故CO2的平衡转化率几乎不再受压强影响；
（5）在T℃、8MPa 条件下，将
、
和2molAr 充入反应器，平衡后
的转化率为40%，
的选择性为80%，根据三段式有：
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平衡时气体总物质的量为(0.6+0.96+0.08+0.4+0.32+2)mol=4.36mol；
则反应1 的
=
。
2. （2025·黑龙江·模拟预测）
、
、
既是化工原料，也是重要的氮肥。回答下列
问题：
(1)在酸催化下，
与
混合溶液发生的离子反应为
。
已知：
则上述反应的
(用含
的代数式表示)。
(2)工业上，合成尿素的原理为
。
①
的键角由大到小的顺序为 (用“>”号连接)。
②
和
的相对分子质量相同，但是，在常温常压下，
呈固态，
呈液态，其主要原因是 。
③在体积可变的密闭容器中充入
和
，发生上述反应，
平衡转化率随温度、压强变化
如图所示。X 代表 (填“压强”或“温度”)；在a、b、c 三点中，平衡常数由大到小排序为
(用“>”连接，下同)。在a、b、c 三点中，正反应速率由大到小排序为 。
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④某温度下，在1L 恒容密闭容器中充入一定的
和
，发生上述反应，达到平衡时
平衡转化率
为75%，
此温度下，该反应的平衡常数
。
(3)将一定量的
固体(含0.72g 水)置于密闭恒容真空容器中，并充入
和
，其中
的分压
为100kPa，在27℃下进行干燥。现为保证
不分解，
的分压应不低于 kPa[已知
，
分解的平衡常数
]。
【答案】(1)
(2)
分子间形成氢键数目和强度强于
压强
300
(3)40
【详解】（1）由已知可得：Ⅰ．
；Ⅱ．
；Ⅲ．
；Ⅳ．
；根据盖斯定律，Ⅰ-
-
+
ⅡⅢⅣ得到
20
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(1)的
。
（2）①NH3是三角锥形分子，键角为107°，H2O 是V 形分子，键角为105°，CO2是直线形分子，键角为
180°，因此三者键角按照由大到小的顺序排列为CO2> NH3>H2O；
②
分子间形成氢键数目和强度强于
，故在常温常压下，
呈固态，
呈液态；
③升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳的平衡转化率减小；压强增大，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转
化率增大，故X 为压强；反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，二氧化碳的平衡转化率减小，故Y1
＜Y2，Kb＞Ka，温度相同时平衡常数K 相同，故
；一般温度越高速率越大，压强越大速率越大，
故
。
④设
起始投入
/L ，
。
（3）0.72g 水的物质的量为0.04mol，故
，
分解的
反应方程式为
，其分解的平衡常数
，解得
，则为保证
不分解，须
，故
的分压应不低于40kPa。
3. （2025·辽宁大连·一模）二氧化碳加氢的高值化利用是解决全球气候变暖和能源短缺问题的重要举措。
乙烯、甲醇、二甲醚等基础化工原料是二氧化碳加氢转化的主要产品。
I．二氧化碳加氢制乙烯
已知
的燃烧热为
；
的燃烧热为
；
气化需
的能量。
(1)写出二氧化碳加氢制乙烯和
的热化学方程式 。
(2)该反应需要 (填写“低温”、“高温”或“任意温度”)时能自发进行。
21
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II．二氧化碳加氢制二甲醚
其中涉及的反应有：
i．
ii．
iii．
已知：生成物M 的选择
(3)在恒温
恒容条件下，将一定量的
通入密闭容器中(含催化剂)发生上述反应。下列能
说明该反应体系已达化学平衡状态的是_______(填选项)。
A．
B．反应ii 中
C．混合气体的密度不变
D．混合气体的平均相对分子质量不变
在恒压
密闭容器中充入
和
发生反应，
的平衡转化率和生成物的选择性随温
度变化如图所示(不考虑其他因素影响)：
(4)在
条件下，平衡时
，计算反应ii 在
下的平衡常数
(精确至
1)。
(5)温度高于
，
平衡转化率随温度升高而上升的原因是 。
22
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III．
催化制备二甲醚
催化
直接加氢合成二甲醚的反应机理如图甲，在
界面上发生的反应为
，其反应历程如图乙，在
界面上发生的反应除生成自由基外还有水
蒸气产生。
(6)图乙表示的反应历程中，决速步骤为_______。
A．
B．
C．
D．
(7)
界面上的反应为 。
【答案】(1)
(2)低温
(3)D
(4) 2.84 25
(5)温度高于
时，升高温度，反应i
，平衡左移，反应iii
，平衡右移，且反应iii 右移程
度大于反应i 左移程度，使
的平衡转化率上升
(6)D
(7)
【详解】（1）
的燃烧热化学方程式为：
，
23
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的燃烧热化学方程式：
，
，则二氧化碳加氢制乙烯和
的热化学方程式
，即
；
（2）该反应为放热反应，
，同时气体分子数减小，即
，
，低温时
，
所以该反应在低温时能自发进行；
（3）A．反应进行到某个时刻，
物质的量之比恰好为1：1，不能说明反应达平
衡状态，A 错误；
B．根据反应ii，当
，正逆反应速率相等，且符合计量关系，反应达到平衡，
而
不能说明反应达到平衡状态，B 错误；
C．根据
，反应前后物质均为气体，反应过程中气体总质量不变，恒容条件下气体总体积不变，则混
合气体密度始终保持不变，混合气体密度始终不变不能说明反应达平衡状态，C 错误；
D．根据
，反应前后物质均为气体，反应过程中气体总质量不变，反应前后气体物质的量不断变化，
则混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达平衡状态，D 正确；
答案选D。
（4）在220℃条件下，
平衡转化率为40%，CO 的选择性为5%、二甲醚的选择性为80%，则有
0.38mol
与反应i，消耗1.14mol
，有0.02 mol
参与反应iii，消耗0.02mol 反应
，则剩余的
；平衡时，
，
，
24
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，平衡常数
；
（5）温度高于
，
平衡转化率随温度升高而上升的原因：温度高于
时，升高温度，反应i
，平衡左移，反应iii
，平衡右移，且反应iii 右移程度大于反应i 左移程度，使
的平衡
转化率上升；
（6）在反应历程中，反应过程的能垒最高（活化能最大），反应速率最慢，该步骤为反应的决速步骤，
由图乙可知，
活化能最大，反应速率最慢，为决速步骤，则答案选D；
（7）在
界面上发生的反应为
，同时除生成自由基外还有水蒸气产
生，则
界面上的反应为
；
4. （2025·辽宁·模拟预测）甲硫醇(
)是重要的有机化工中间体，可用于合成维生素。通过
和
合成
的主要反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
回答下列问题：
(1)已知反应Ⅱ中相关的化学键的键能数据如下：
化学键
键能
断开
键需要吸收 kJ 的能量。
(2)甲醇的沸点(
)介于水(沸点为
)和甲硫醇(沸点为
)之间，其原因是 。
(3)下列有关
和
制取甲硫醇的说法正确的是 (填字母)。
25
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A．使用催化剂或升高温度都可以提高活化分子百分数，从而缩短达到化学平衡的时间
B．一定温度下，向恒容密闭容器中充入一定量
和
，反应后，若容器内气体密度不再发
生变化，则说明反应已达到化学平衡状态
C．一定条件下，向恒容密闭容器中充入一定量
和
，反应达到平衡后，若按相同比例再
充入一定量
和
的平衡转化率不变
(4)温度为
，向压强为
的恒压密闭容器中充入
和
(物质的量之比为1：2)发生反应Ⅰ
和Ⅱ，达到平衡时，
的转化率为
，
的体积分数为
。
①
的选择性为
的选择性
)。
②反应I 的平衡常数
(保留3 位有效数字，
是用分压表示的平衡常数)。
(5)甲醇燃料电池不需要燃料的前期预处理，能直接通过特定的方式使甲醇和空气反应产生电流，已广泛应
用于电动车，其工作原理如图所示。负极的电极反应为 ，消耗0.1mol 甲醇时需要消耗标准状况下
的体积为 L。
【答案】(1)
(2)甲醇分子间可以形成氢键，但是其氢键的数目小于水，甲硫醇分子间没有氢键
(3)
(4)
26
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(5)
【详解】（1）反应物Ⅱ中断裂化学键，所需要的能量总和为：
，生成产物放出的能量
总和是：
，根据
断裂键所需总能量 形成键所放出总能量
−
=(6b+2c+2d+2e)-
[6b+2E(C—S）+4d]=a，所以断开
键需要吸收的能量是：
。
（2）甲醇含有羟基，其分子间能够形成氢键，但是由于其形成的氢键数目小于水，甲硫醇分子间没有氢
键，故其沸点居于两者之间。
（3）A．升高温度或使用催化剂都可以提高活化分子百分数，从而加快反应速率，使平衡更快到达，缩短
达到化学平衡的时间，A 正确；
B．所有物质都呈气态，建立平衡的过程中，混合气体的总质量始终不变，在恒容容器中，气体的密度始
终不变，因而“密度不再变化”并不能判定一定达到平衡状态，B 错误；
C．若按相同比例再充入一定量
和
，相当于加压，两个反应都是气体分子数不变的反应，
增大压强，平衡不移动，所以甲醇的平衡转化率不变，C 正确；
故选AC。
（4）①假设通入
，达到平衡时，甲醇的转化率是
，则平衡时参加反应
的甲醇的物质的量为
，
的体积分数为
，反应Ⅰ、Ⅱ都是气体分子数不变的反应，则平
衡时混合气体的总物质的量为3mol，生成的
的物质的量为：
，生成
消耗的甲醇的物质的量为
，则生成
消耗的甲醇的物质的量为
，生成
的物质的量为
，故
的选择性为
。
27
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②根据①的分析可知，平衡时甲醇的物质的量为
，
的物质的量为：
，
的物质的量为
，水的物质的量为：
，则反应Ⅰ的平衡常数
。
（5）根据图示可知，通入甲醇的电极为负极，负极电极反应式为：
。已
知消耗
得到
，当消耗
甲醇，转移
，故消耗氧气
，标准状况下氧气体
积为：
。
5.（24-25 高三上·吉林·阶段练习）异丁烯是一种重要的有机化工原料，广泛用于合成橡胶等精细化学品，
可通过甲基叔丁基醚裂解制得，相关反应如下：
反应I．
反应Ⅱ．
(1)已知
的相对能量分别为
，则
。
(2)关于甲基叔丁基醚裂解制异丁烯，下列说法正确的是___________(填序号)。
A．升高温度能提高甲基叔丁基醚的转化速率
B．反应I 在低温条件下能正向自发进行
C．使用催化剂，可以提高甲基叔丁基醚的平衡转化率
D．恒压下，通入
能提高异丁烯的平衡产率
(3)反应I 和反应Ⅱ的
随温度(T)的变化关系如图，升高温度后反应I 和反应Ⅱ的化学平衡常数变化量分
28
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别为
和
，则
1(填“>”“<”或“=”)。
(4)在异丁烯中引入水蒸气，一定条件下会发生如下两个反应：
反应Ⅲ．
(主反应)
反应IV．
(副反应)
分别在不同压强下，以不同水：异丁烯投料，测定异丁烯的平衡转化率随温度的变化关系，所得结果如图
所示：
①两图反应时的压强分别为
和
，压强为
的图是 (填“乙”或“丙”)。
②图中
由大到小的顺序为 (填序号)。
③右图中，b 点时
的物质的量分数为0.5，则
的转化率为 ；该温度时，反应Ⅲ的平衡
常数
。
【答案】(1)
29
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(2)AD
(3)>
(4) 乙
0.005(或
)
【分析】
生成物总能量-反应物总能量；温度升高，反应I 正向移动，K 增大，则
随温度升高而增
大的为反应I 对应曲线，
随温度升高而减小的为反应Ⅱ对应曲线；主反应及副反应均为反应后气体分
子数减少的反应，压强增大，有利于增大异丁烯的平衡转化率，相同温度及投料比下，图乙中异丙烯的平
衡转化率较低，压强为
时的图为图乙；投料时增大水的比重，反应Ⅲ平衡正向移动，异丁烯的平衡
转化率增大，所以图中
由大到小的顺序为
。
【详解】（1）根据
生成物总能量-反应物总能量，可知
，故答案为：
；
（2）A．温度升高，反应速率增大，甲基叔丁基醚的转化速率增大，A 正确；
B．反应I 为熵增的吸热反应，由
可知，该反应在高温条件下能正向自发进行，B 错误；
C．催化剂不影响平衡移动，不能改变反应物的平衡转化率，C 错误；
D．恒压下通入
，相当于减小反应体系的压强，反应I 为反应后气体分子数增加的反应，减压平衡正向
移动，异丁烯的平衡产率增大，D 正确；
故答案为：AD；
（3）温度升高，反应I 正向移动，K 增大，则
随温度升高而增大的为反应I 对应曲线，
随温度升
高而减小的为反应Ⅱ对应曲线，由题图甲可知，温度升高值相同时，反应I 的
随温度升高而增大的程
度大于反应Ⅱ的
随温度升高而减小的程度，所以
，故答案为：>；
（4）①主反应及副反应均为反应后气体分子数减少的反应，压强增大，有利于增大异丁烯的平衡转化率，
相同温度及投料比下，图乙中异丙烯的平衡转化率较低，所以压强为
时的图为图乙，故答案为：乙；
30
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②投料时增大水的比重，反应Ⅲ平衡正向移动，异丁烯的平衡转化率增大，所以图中
由大到小的
顺序为
，故答案为：
；
③图丙为
时的异丁烯的平衡转化率随温度的变化关系， 异丁烯的平衡转化率为
，水的物质的
量分数为0.5，设异丁烯和水的投料量均为
，主反应异丁烯的变化量为
，副反应异丁烯的变化量
为
，可得关系式：
，解得
，则水的转化率=
；平衡时，
，
，
，
，所以反应Ⅲ的平衡常数
，故答案为：20%；0.005(或
)。
6.（24-25 高三上·辽宁·阶段练习）合成氨是化学工业的重要基础，在我国广泛应用以天然气为原料的合成
氨工艺。
(一)原料气的制取
以甲烷为原料制取氢气：
31
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(1)依据图甲，可以判断
0(填“>”或“<”)，判断的依据是 。
(2)影响甲烷转化为氢气的平衡因素有温度、压强和水碳比，影响关系分别如图乙和图丙所示。从热力学角
度分析，甲烷转化反应宜选择___________(填序号)。
A．低温高压
B．高温低压
C．高水碳比
D．低水碳比
(3)在恒温恒压条件下，当原料气中
时，甲烷平衡体积分数为
，则甲烷的平衡转化
率为 。
(二)原料气的净化
原料气中含有一定量的。改良蒽醌二磺酸钠(
)法是一种常见脱硫方案，其原理如下：
I．
II．
III．
(氧化态)
(还原态)
IV．
(还原态)
(氧化态)
32
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(4)原料气进入合成塔前须除去
，目的是 。
(5)该方法的可循环的物质有 。
(三)氨气的合成。
工业合成氨的原理为
在合成塔中使用某催化剂时，合成氨的速率方程可表示为
(6)按照一定氮氢比投料，反应速率并不总是随温度的升高而增大，如图丁所示。结合上述速率方程分析，
其原因为 。
【答案】(1) > 温度越高，lgK 越大，K 越大，升高温度，平衡正向移动，正反应是吸热反应
(2)BC
(3)50%
(4)防止催化剂中毒失活和腐蚀设备
(5)
、
(氧化态)、
、
(或
、
)
(6)温度较低时随温度升高，
增大的程度更大，温度较高时，随温度升高
增大的程度更大，使反应速率
随温度升高先增大后减小
【详解】（1）根据图甲，可以看出反应
，lgK 随
的增大而减小，即
温度越高，lgK 越大，K 越大，升高温度，平衡正向移动，正反应是吸热反应，a>0；
（2）由题图可知，其他条件相同时，压强越小、温度越高则平衡时甲烷的体积分数越小，即反应正向进
行的程度越大，因此宜采用高温低压条件；随着水碳比增大，甲烷的平衡体积分数减小，即反应正向进行
33
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的程度增大，因此宜采用高水碳比，选BC。
（3）在恒温恒压条件下，因为反应
不涉及
，且反应前后气体物质
的量不变，所以根据三段式计算
的平衡转化率时可不考虑该反应。设初始投入的
和
分
别为3mol 和1mol，反应达到平衡时
转化量为
，可得三段式：
同一条件下气体的体积分数即为物质的量分数，因此有
，解得
，
的平衡转
化率为
。
（4）
作为有害杂质，可能会使催化剂中毒失活，还会腐蚀设备，因此必须除去
；
（5）根据化学方程式可知，
、
(氧化态)、
在流程中先被消耗又重新生成，同时第I 步生
成的
可与第II 步生成的NaOH 反应重新得到
，因此
、
(氧化态)、
、
(或
、
)均可以循环使用。
（6）因为各气体的压强均为正值，所以由速率方程可知
增大使反应速率增大，
增大使反应速率减小。
随着温度的升高，
与
均增大，如果
增大的程度更大，则反应速率增大；如果
增大的程度更大，则
反应速率减小。由此可推测温度较低时随温度升高，
增大的程度更大，温度较高时，随温度升高
增大
的程度更大，使反应速率随温度升高先增大后减小。
7.（2025·黑龙江齐齐哈尔·三模）乙酸水蒸气重整制氢气是一项极具前景的制氢工艺，该过程中可能发生下
34
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列反应：
Ⅰ．水蒸气重整：
Ⅱ．热裂解：
Ⅲ．水煤气变换：
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ的
，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下具有自
发性。
(2)若反应Ⅱ在恒温恒容的密闭容器中发生，下列能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。
A．容器内氢元素的质量分数不再变化 B．容器内气体的平均摩尔质量不再变化
C．容器内的压强不再变化 D．容器内
E．单位时间内，每断裂
键的同时形成
键
(3)已知：水碳比
是指转化进料中水蒸气分子总数与碳原子总数的比值。下图是水碳比
分别为2 和4 时，反应温度对
平衡产率影响的示意图。
①表示水碳比
的曲线是 (填“a”或“b”)。
②水碳比
时，
平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小。
平衡产率逐渐减小的原
因可能是 。
(4)已知：S 表示选择性，
。在
以反应Ⅰ
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为主反应时，1MPa 下，平衡时
和
随温度的变化；350℃下，平衡时S(CO)和
随压强
的变化均如图所示。
①350℃下，
选择性随压强变化的曲线是 (填字母)。
②图中B、C、D、M、N、P、Q7 个点中与A 点处于相同化学平衡状态的点有 个。
(5)在一定温度和压强下，向容积可变的密闭容器中通入
和
，同时发生上述三个反
应，达到平衡时CO 的选择性(
)为20%，测得平衡时体系中气体物质
的量增加50%，则反应Ⅲ的
。
【答案】(1)
高温
(2)BC
(3) a 此时体系内主要发生反应Ⅲ，反应Ⅲ放热，升高温度，平衡逆向移动，消耗
(4) a 3
(5)6
【详解】（1）根据盖斯定律，
。 已知
，
，则
。
反应I 中
，
（气体分子数增多，混乱度增大 ），根据
，当T 较大时，
，
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反应自发，所以该反应在高温条件下具有自发性。
（2）A．反应前后氢元素始终在体系内，根据质量守恒定律，容器内氢元素的质量分数始终不变，不能说
明反应达到平衡，A 错误；
B．反应前后气体总质量不变，但气体总物质的量变化，根据
，当容器内气体的平均摩尔质量不再
变化时，说明气体总物质的量不变，反应达到平衡，B 正确；
C．反应前后气体分子数不同，在恒温恒容条件下，容器内压强不再变化，说明气体总物质的量不变，反
应达到平衡，C 正确；
D．容器内
不能说明各物质的量不再变化，不一定达到平衡，D 错误；
E．单位时间内，每断裂
键（正向反应）的同时形成
键（正向反应），都是正向反应
速率，不能说明正逆反应速率相等，未达到平衡，E 错误；
综上，答案是BC。
（3）①水碳比
越大，水蒸气相对量越多，有利于反应正向进行，氢气平衡产率越高，所以表示水
碳比
=4 的曲线是a。
②水碳比
=2 时，
(g)平衡产率随温度升高先增大后逐渐减小。前期升温反应未达平衡，反应
正向进行，
产率增大；后期温度升高，反应I 是吸热反应，反应III 是放热反应，升温使反应III 逆向移
动程度大于反应I 正向移动程度，导致氢气平衡产率减小。
（4）①本题为乙酸水蒸气重整制氢气的反应，反应Ⅰ为主要反应，即
的选择性较高，CO 的选择性较
低，而且压强增大时，反应Ⅰ逆向移动，则
选择性降低，则
选择性随压强变化的曲线是a；②图
中B、C、D、M、N、P、Q7 个点中M、Q、D 与A 点平衡状态相同，则与A 点处于相同化学平衡状态的点
有3 个。
（5）CO 的选择性为20%，利用质量守恒法解题，具体为：初始投入
和
，则
，
，
；设平衡体系中CO 为
，则CO2为
；
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根据C 原子守恒
，
根据O 原子守恒
，
根据
原子守恒
，
根据平衡时体系中气体物质的量增加
得出平衡气体总物质的量为
，则平衡体系中
气体总物质的量
则
，所以
、
、
、
，设容器体积为VL，则平衡常数
。
8.（24-25 高三下·黑龙江·阶段练习）苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂等的重要单体。合成苯乙烯有以下
两种常见方法：
Ⅰ．苯乙烯可由乙苯和
催化脱氢制得。
i．
ii．
iii．
(1)
。
(2)为提高乙苯的平衡转化率，应选择的反应条件为___________(填标号)。
A．低温、高压
B．高温、低压
C．低温、低压
D．高温、高压
(3)在一定压强和催化剂作用下，向恒容容器中充入等物质的量的乙苯和
。达到平衡时，各物质的体积
分数随温度的变化如图所示。
38
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代表苯乙烯体积分数的曲线为 (填“A”或“B”)。
Ⅱ．直接催化脱氢法制苯乙烯
(4)该反应能自发进行的条件是 。
(5)研究表明，在恒压条件下，该反应存在催化剂表面积碳导致乙苯平衡转化率较低等问题。若乙苯蒸气中
掺混水蒸气，控制反应温度
，能够有效解决这些问题。掺入水蒸气的作用是 。(用化学
方程式表示)
(6)将一定量乙苯气体充入密闭容器中，恒定压强为P，发生上述反应。还发生如下副反应：
副反应i：
副反应ii：
以上反应体系中，产物苯乙烯
、苯
和甲苯
的选择性S
随乙苯平衡转化率的变化曲线如图所示。
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①其中曲线c 代表的产物是 (填“苯”或“甲苯”)，若该温度下，乙苯转化率为
时，恰好
达到平衡状态，则副反应ii 的
(保留2 位有效数字)。
②在一定温度和压强条件下，为了提高反应速率和苯乙烯选择性，可采取的措施是 。
【答案】(1)＋117.6
(2)B
(3)A
(4)高温
(5)
(6) 甲苯 0.0093 选择合适的催化剂
【详解】（1）根据盖斯定律，反应i=反应 ii-反应 iii，
；
（2）
反应i、iii 均为吸热的、体积增大的可逆反应，为提高
的平衡转化率，可采取的措施为：升
高温度或降低压强，故选B；
（3）升高温度，反应i、iii 两个平衡都向正反应方向移动，乙苯、CO2的体积分数都减小，苯乙烯、CO 和
H2O 的体积分数增大。反应i、ii 两个反应中都涉及H2，但H2的体积分数随温度的升高而增大，则表明第①
个反应进行的程度大于第②个反应进行的程度，H2的体积分数随温度的增大程度小于苯乙烯，代表苯乙烯
体积分数的曲线为A；
（4）反应为吸热反应，正向为熵增反应，
，
需要高温，故能自发进行的条件是高
温；
（5）该反应为正反应方向气体分子数增加，加入水蒸气起稀释作用，相当于起减压的效果，从而促进平
衡向正向移动，增大乙苯的平衡转化率；同时水蒸气在高温条件下可以与碳发生反应有效降低积碳含量，
方程式为
；
（6）①最初苯乙烯的选择性大于苯和甲苯，即曲线a 代表苯乙烯的选择性；密闭容器中，恒定压强为P，
40
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随着反应进行，气体的量在增加，故体积增大，分压减小，相当于等效减压，主反应：
正向移动，副反应i：
正
向移动，副反应ii：
不受分压变化移动，曲线c 代表的产物
是甲苯，曲线b 表示苯；图中数据显示，乙苯的转化率为90%，设起始物质的量为1mol，则反应后气体总
的物质的量为1.9mol，
，
，可得副反应ii 的
；
②选择合适的催化剂可提高反应速率和苯乙烯选择性。
9.（2025·黑龙江哈尔滨·二模）工业烟气中
(以
为主)的脱除常采用
选择性催化还原(SCR)技术，
其核心反应为：主反应：
副反应：
(1)已知
，则
。
41
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(2)300°C 时，在某恒温刚性容器中充入
的混合气体，若仅发生主反应，下列叙述
能说明反应已达到化学平衡状态的是 (填字母)。
a．
b．混合气体的密度保持不变
c．单位时间内断裂
键的同时断裂
键
d．
的体积分数不再改变
(3)其他条件相同，在甲、乙两种催化剂作用下，若仅发生主反应，经过相同时间，
转化率与温度的关
系如图所示。
①工业上选择催化剂 (填“甲”或“乙”)。
②在催化剂甲的作用下，当温度高于
(M 点)时，
转化率降低原因可能是 。
(4)
时，在某恒压
密闭容器中充入等物质的量的
、
、
的混合气体，若仅发生主反应和
副反应，平衡后，
转化率为
，且
和
物质的量相等，则
(保留2 位有效数字)。
(5)已知主反应分三步进行
I．
II．
42
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III．
研究发现，在催化剂表面引入
可形成“
吸附位”和“
活化位”。
请分析催化剂表面引入
后，主反应选择性提高、副反应选择性降低的原因是 。
【答案】(1)-1429
(2)ad
(3) 乙 催化剂活性降低或副反应增多
(4)2.5
(5)定向活化
和
，同时减少了
和
的碰撞，促进了主反应的发生，抑制副反应对
的竞争
【详解】（1）根据盖斯定律可知，
，解得
；
（2）a．当
时，说明正反应速率等于逆反应速率，反应达到平衡状态，a 项正确；
b．根据反应方程式可知，气体的质量不变，容器的容积不变，故密度不是变量，故当混合气体的密度保
持不变时，不能说明反应达到了平衡状态，b 项错误；
c．单位时间内断裂
键的同时断裂
键，说明反应达到了平衡状态， c 项错误；
d．反应达到平衡状态时，各组分的量不发生变化，故当
的体积分数不再改变时，说明反应达到了平衡
状态，d 项正确；
答案选ad；
（3）①由图可知，催化剂乙在较低的温度下就具有较高的催化效果，故工业上选择催化剂乙；
②在催化剂甲的作用下，当温度高于210℃时，温度升高，催化剂活性降低，或者副反应增多，故导致NO
的转化率降低；
（4）设在密闭容器中充入各4mol 的
、
、
的混合气体，根据三段式有
43
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，根据题意有
，解得
，可知
，
，
，反应
的平衡常数
；
（5）在催化剂表面引入
可形成“
吸附位”和“
活化位”，即催化剂表面引入
后，可
定向活化
和
，同时减少了
和
的碰撞，促进了主反应的发生，同时抑制副反应对
的竞争。
10. （2025·内蒙古呼和浩特·一模）催化加氢制甲醇是减少碳排放的一项关键技术，并为未来燃料和材料的
制造提供方案。在催化剂作用下主要发生以下反应：
I．
II．
III．
(1)反应Ⅲ自发进行的条件是 。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入
和
，发生上述反应。
①反应达平衡后，测得
为
，
为
，则甲醇的选择性为 (甲醇的选择性
)，反应II 的
(保留小数点后三位)。
44
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②平衡时，
转化率
、
选择性
、
选择性
随温度
变化如图所示：
图中表示
的曲线是 (填“a”、“b”或“c”)，曲线c 变化趋势的原因是 。
(3)二氧化碳与氢气反应生成的水在温度低于0℃时可形成多种冰的晶体，其中两种冰晶体的晶胞如下图所
示。
①构成该晶体的粒子通过 (填标号)结合成晶体；
A．极性键 B．非极性键 C．氢键 D．范德华力
②A 晶胞和B 晶胞的体积比为 。
【答案】(1)低温
(2) 60% 0.105 a 随着温度的升高，反应II 平衡正向移动，反应I、III 逆向移动，均导致
CO 的选择性提高
(3) CD 23:45
【详解】（1）根据I．
II．
III．
反应III=反应I-反应II，△H3=
H
△
1-
H
△
2=(-49.4kJ·mol-1)-(+41kJ·mol-1)=-90.4kJ·mol-1,反应III 是△H3<0，△S<0，
反应自发进行满足△G=
H-T
S<0
△
△
，需要低温条件下满足自发进行；
45
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（2）①充入
和
，发生上述反应，达平衡后，
为
，
为
，根据C
原子守恒，剩余的CO2为0.5mol，反应的CO2为1mol-0.5mol=0.5mol，甲醇的选择性为
；
根据O 原子守恒，H2O 的物质的量为1mol×2-0.3mol×1-0.2mol×1-0.5mol×2=0.5mol，根据H 原子守恒，H2的
物质的量为
(3mol×2-0.3mol×4-0.5mol×2)=1.9mol；反应II 为前后系数相等的反应，Kp=
；
②根据I．
II．
III．
△H3=-90.4kJ·mol-1
升高温度，反应I 和III 逆向移动，反应II 正向移动，甲醇的选择性降低，曲线b 代表甲醇的选择性，CO 的
选择性均升高，曲线c 代表CO 的选择性，曲线a 代表CO2的转化率；
曲线c 代表CO 的选择性随温度升高而升高，原因是：随着温度的升高，反应II 平衡正向移动，反应I、III
逆向移动，均导致CO 的选择性提高；
（3）①水形成的冰为分子晶体，粒子通过氢键和范德华力结合成晶体，答案选CD。
②A 晶胞中有H2O 个数为1+8×
，B 晶胞中有H2O 的个数为：2+4×
=4，A 晶胞的
体积为
，B 晶胞的体积为
，二者体积之比为
=23：45。
11．（2025·内蒙古·模拟预测）在传统克劳斯工艺制备
的基础上，科研工作者提出分解
制备
同时
获取
的新方法，反应如下：
46
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反应1：
反应2：
(1)传统克劳斯工艺反应如下，则
。
(2)按照新方法，向
恒容容器中通入
混合气体
。
的转化率
与温度关系曲线如图1 所示，三条曲线分别代表平衡转化率及相同反应时间内有、无催化剂的转化率。
①代表平衡转化率的曲线是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
②
0(填“<”“=”或“>”)；新方法加入部分
，而未采用
直接分解法的原因是 。
③P 点
，此时
，反应2 的平衡常数
。
(3)
时，恒容容器中发生反应2，
和
的体积分数
随时间变化曲线如图2 所示。下列说法正
确的是_______。
47
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A．反应2 在M 点达到化学平衡状态
B．
时，通入
不变
C．
的反应速率：
D．
时，降低温度，
的产率增加
(4)
可催化分解
。形成立方
时，
的
轨道分裂为两组。请参照基态原子核外电子排布规律
将
的价电子填充至图3 中，完成轨道表示式 。
【答案】(1)
(2) I > 使
与
反应生成水，减小
的浓度，使反应2 平衡正向移动
(3)BC
(4)
【详解】（1）根据盖斯定律
（④+③）得
，
48
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；
（2）①催化剂不影响转化率，只影响速率，因此平衡转化率是该条件下的最大转化率，有无催化剂都不
会超过最大转化率，故平衡转化率曲线是I；
②温度升高，
的转化率升高，反应1 为放热反应，温度升高转化率降低，故反应2 为吸热反应，温度
升高，转化率升高，且程度比反应1 大，故
>0；
新方法加入部分
，而未采用
直接分解法的原因是使
与
反应生成水，减小
的浓度，使反应2
平衡正向移动；
③向
恒容容器中通入
混合气体
，则
，
，设生成了2xmol
和2ymol
，
，
，P 点
的转化率50%，
，
，解得y=
，x=
，
；
49
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；
（3）A．化学平衡状态是指各组分浓度不再变化，反应2 在M 点未达到平衡，因在M 点后体积分数依然
在改变，A 错误；
B．恒容容器中，
时已达到平衡，通入
不影响平衡移动，故
不变，B 正确；
C．M 点的
的浓度高于N 点，故反应速率：
，C 正确；
D．
时，反应2 为吸热反应，降低温度平衡向放热方向移动，平衡逆向移动，
的产率减小，D 错误；
故选BC；
（4）
的价层电子排布式为3d8，原子核外电子排布先排能量低再排能量高，且根据泡利不相容原理轨道表
示式
；
12．（2025·辽宁鞍山·二模）一种利用焦炉气中的H2和工业废气捕获的CO2生产CH3OH 的主要反应为：
。同时发生副反应；
(1)①焦炉气是重要的化工原料，可通过 (填代号)获得；
A．石油的分馏 B．煤的气化 C．煤的液化 D．煤的干馏
②焦炉气混有一定量的H2S，合成前需净化处理，一种干法脱硫并实现脱硫剂再生的原理如下图所示：
50
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该方法使用的脱硫剂是 ，写出脱硫总反应方程式 。
(2)下列生产条件中既有利于提高甲醇的合成速率，又有利于提高甲醇选择性的是_______(填代号)。
A．加压
B．降温
C．升温
D．适宜的催化剂
(3)研究合成甲醇的催化剂时发现，CeO2-Pd 具有优异的吸附和活化CO2、H2的性能，其催化机理如下：
①已知生成CH3O*是反应的决速步骤：写出该步骤的反应方程式 (“*”表示吸附态，例如Pd-H 可表示
为H*)；
②请结合图示说明及时分离出H2O 有利于提高单位时间内甲醇产率的原因 。
(4)合成甲醇的反应也可以在复合分离膜反应器中进行，原理简化如下：
某温度下，在容积为1L 的反应器中充入1molCO2和3molH2，仅发生合成甲醇的主要反应，复合分离膜能选
择性透过水分子，进而使反应物转化率由66.7%(无复合分离膜)提升至90%，该反应的K=
51
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(计算结果用分数表示，下同)；H2O 的分离率为 (H2O 的分离率
)。
【答案】(1) D
(2)AD
(3)
及时分离出水，有利于释放出氧空位，进而提高单位时间内甲醇产率
(4)
【详解】（1）①从煤的干馏产物中可以获得焦炉气、粗氨水、煤焦油和焦炭等重要的化工原料，则焦炉
气可通过煤干馏，煤的气化中得到CO、H2，石油分流得到烃类物质，故答案为：D；
②根据图知，脱硫剂是Fe(OH)3，总反应中反应物是H2S、O2，生成物是S 和H2O，反应方程式为2H2S+O2
2S+2H2O，故答案为：Fe(OH)3；2H2S+O2
2S+2H2O；
（2）A.加压，单位体积内活化分子个数增多，则化学反应速率提高，平衡正向移动，提高甲醇的选择性，
A 正确；
B.降温，活化分子百分数减小，化学反应速率降低，B 错误；
C.升温，活化分子百分数增大，化学反应速率提高，平衡逆向移动，甲醇的选择性降低，C 错误；
D.适宜的催化剂，活化分子百分数增大，提高反应速率，催化剂具有选择性，所以提高甲醇的选择性，D
正确；
故答案为：AD；
（3）①由题干反应历程图可知，该反应中H*和CH2
*反应生成CH3O*，反应方程式为
，
故答案为：
；
②及时分离出水，有利于释放氧空位，进而提高单位时间内甲醇的产率，所以要及时分离出水，故答案为：
及时分离出水，有利于释放氧空位，进而提高单位时间内甲醇的产率；
（4）向容器中充入的CO2与H2的比等于其计量数的比，所以平衡时二者的转化率相等，该温度下，使用
分离膜时，CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)，反应物的转化率为66.7%，则消耗的
c(CO2)=1mol×66.7%×66.7%=0.667mol/L，消耗的c(H2)=3mol×66.7%=3×0.667 mol/L，则该可逆反应三段式分析
52
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为：
某温度下，该反应的K=
=
=
；如果转化率提升到90%，则生成的n(H2O)等于消耗的n(CO2)为1mol×90%=0.9mol，容器
内n(CO2)=0.1mol、n(H2)=0.3mol，生成的n(CH3OH)=0.9mol，设分离出n(H2O)=xmol，温度不变，化学平衡常
数不变，则K=
=
=
，x=0.896，H2O 的分离率=
=
=
，故答案为：
；
。
13．（2025·辽宁辽阳·二模）综合利用天然气和
重整制氢意义重大，主要反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
反应Ⅳ：
。
回答下列问题：
(1)
；实验测得反应Ⅰ中
，
，
、
是速率常数，只与温度有关。当反应达到平衡后，仅升高温度，
增大的倍数 (填“>”“<”
或“=”)
增大的倍数。
(2)恒压条件下，保持
与
体积比
投料，反应器
的压强为
，反应器
的压强为
。
53
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平衡转化率与温度的关系如图，表示反应器
中
平衡转化率与温度关系的曲线为 ，
理由是 。
(3)恒温恒压(100kPa)下向反应器
中通入
和
，发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ，反应Ⅰ、Ⅱ中甲烷
的选择性之比为4，且保持不变，
和
的转化率与时间的关系如图，
内
的化学反应速率
为
；反应Ⅱ的分压平衡常数
(列式即可)
。[
发生反应Ⅰ的
选择性
]
(4)以硫化锌为催化剂，借助太阳能直接分解水分子制氢，这是极具潜力的新型能源技术。
晶体有立方
和六方两种晶型，晶胞结构如图所示：
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则立方和六方
晶胞中每个
周围与它最近且相等距离的
个数比为 。
【答案】(1) +260 >
(2) N 投料比和温度一定时，增大压强，反应Ⅰ、反应Ⅱ平衡均向逆反应方向移动，CH4的平衡转
化率减小
(3) 0.004
(4)1：1
【详解】（1）由盖斯定律可知，反应Ⅱ+反应Ⅲ－反应Ⅳ=反应Ⅰ，则ΔH1=ΔH2+ΔH3－ΔH4=( +90kJ/mol)+
( +181kJ/mol)－( +11kJ/mol)= +260 kJ/mol，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，正反应
速率增大的倍数大于逆反应速率增大的倍数，所以k 正增大的倍数大于k 逆增大的倍数，故答案为：+260；
>；
（2）反应Ⅰ、反应Ⅱ均是气体体积增大的反应，投料比和温度一定，增大压强，反应Ⅰ、反应Ⅱ平衡均
向逆反应方向移动，甲烷的平衡转化率减小，由图可知，温度一定时，曲线N 对应甲烷的转化率小于曲线
M，所以表示反应器B 中甲烷平衡转化率与温度关系的曲线为N，故答案为：N；投料比和温度一定时，增
大压强，反应Ⅰ、反应Ⅱ平衡均向逆反应方向移动，CH4的平衡转化率减小；
（3）由图可知，10min 时，甲烷的转化率为10%、硫化氢的转化率为20%，由反应、Ⅱ中甲烷的选择性
之比为4 可知，反应Ⅰ甲烷的消耗量为2mol×10%×
=0.16mol，由方程式可知，反应Ⅰ消耗硫化氢的物质
的量为0.16mol×2=0.32mol，则反应Ⅲ消耗硫化氢的物质的量为2mol×20%—0.32mol=0.08mol，则由方程式
可知，0 10min
∼
内S2的化学反应速率为
=0.004mol/min；由图可知，平衡时甲烷的转化率为
20%、硫化氢的转化率为50%，由反应、Ⅱ中甲烷的选择性之比为4 可知，反应Ⅰ甲烷的消耗量为
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2mol×20%×
=0.32mol、反应Ⅱ甲烷的消耗量为2mol×20%×
=0.08mol，由方程式可知，反应Ⅰ消耗硫化氢
的物质的量为0.32mol×2=0.64mol，生成二硫化碳、氢气的物质的量分别为：0.32mol、
0.32mol×4=1.28mol，反应Ⅱ生成氢气的物质的量为0.16mol，则反应Ⅲ消耗硫化氢的物质的量为2mol×50%
—0.64mol=0.36mol，则由方程式可知，反应生成S2气体、氢气的物质的量分别为0.36mol×
=0.18mol、
0.36mol，则平衡体系中甲烷、硫化氢、二硫化碳、氢气、S2气体的物质的量分别为1.6mol、1mol、
0.32mol、1.8mol、0.18mol，混合气体的总物质的量为4.9mol，反应Ⅱ的分压平衡常数Kp=
kPa，故答案为：0.004；
；
（4）由晶胞结构可知，立方和六方晶胞中与硫离子距离最近的锌离子个数都为4，则每个硫离子周围与它
最近且相等距离的锌离子个数比为1：1，故答案为：1：1。
14．（2025·辽宁丹东·一模）常见火箭推进剂燃料液肼
、液氢、乙醇的相关研究是能源利用领域的
研究热点。
Ⅰ．已知在
和一定温度下，由元素的最稳定单质生成
纯物质的热效应称为该物质的标准生成
焓，用
表示。相同状况下有关物质的标准生成焓
如图所示。
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(1)火箭推进剂可用
作燃料，
作氧化剂，反应的热化学方程式可表示为：
。
Ⅱ．液氢是一种高能低温液体燃料，
可由多种途径制备得到，再经加压降温即得到液氢。
(2)
下，在某密闭容器中按
充入气体，发生反应
，平衡时
与
的分压比为
，则
的平衡转化率为
，平衡常数
(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
Ⅲ．乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为：
反应1：
反应2：
(3)在
时，若仅发生反应1 和反应2，平衡时
和
的选择性及
的产率随温度的变化如图所(
的选择性
)
升高温度，平衡时
的选择性 (填“增大”“减小”或“先增大后减小”)；分析曲线②在
前后变化趋势相反的原因 。
(4)在密闭容器中充入
和
发生反应1 和反应2，下列说法错误的是
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___________(填标号)。
A．反应1 在高温下可自发进行
B．恒压充入稀有气体，反应2 平衡不移动
C．容器内混合气体的平均相对分子质量不变，则反应均达到平衡状态
D．恒温恒容时，增大
的比值，乙醇平衡转化率减小
Ⅳ．乙醇碱性燃料电池可作为电源给铅酸蓄电池充电，一段时间后铅酸蓄电池的阴极减少了
，
(5)此时理论上消耗乙醇的质量为 g。
【答案】(1)-1079.2kJ/mol
(2) 50% 1/9 或0.11
(3) 增大 在
之前，以反应1 为主，温度升高，氢气的产率增大，在
之后，以反应2 为
主，温度升高，氢气的产率减小
(4)B
(5)2.3
【详解】（1）①根据摩尔生成焓的定义，可得到以下三种物质的摩尔生成焓的热化学方程式：
Ⅰ．
；
Ⅱ．
；
Ⅲ．
依据盖斯定律，将4×
-(2×
Ⅲ
Ⅰ＋Ⅱ)可得热化学方程式：
，其焓变
；
（2）①
、
下，在某密闭容器中按
充入气体，发生反应
，平衡时
与
的分压比为
，设起始时
的物质的量
为
，
的物质的量为
，参加反应
的物质的量为x mol，则可建立如下三段式：
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恒温恒容条件下，气体的压强之比等于物质的量之比，依题意可得：
，解得
，平衡时，
，
，
，
，则
的平衡转化率为
=50％。
由于反应前后体积不变，则平衡常数Kp=
=
或0.11。
（3）根据已知反应1、2 均为吸热反应，升高温度均有利于平衡正向移动，平衡时CO2和CO 的选择性之和
为100%，故平衡时CO2和CO 的选择性的变化趋势相反，只有第二个反应生成CO，因此升温CO 的选择性
升高，故曲线③表示CO 的选择性随温度的变化，曲线②表示平衡时H2的产率随温度的变化，曲线①表示
CO2的选择性随温度的变化，则CO 的选择性随温度的变化增大；
H2的产率在
前增大，在
后减小，其原因是：在300℃之前，以反应1 为主，温度升高，氢气生
成量大于消耗量，氢气的产率增大，300℃以后，以反应2 为主，温度升高，氢气消耗量大于生成量，氢
气的产率减小；
（4）A．反应1
，根据
反应自发进行，则高温自发进行，A 正确；
B．恒压充入稀有气体，则体积变大，与原平衡相比，相当于减压，反应1 正向移动，
、
分压增大，
连带反应2 平衡正移，B 错误；
C．两个反应全是气体，气体的总物质的量是个变化的量，气体总质量不变，则平均相对分子质量是变化
的量，混合气体的平均相对分子质量不再改变，说明反应达到了平衡，C 正确；
D．恒温恒容时，增大
的比值，相当于水的物质的量不变增加乙醇的物质的量，乙醇的浓度
增大，平衡正向移动，水平衡转化率增大，乙醇平衡转化率减小，D 正确；
故选B；
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（5）铅酸蓄电池充电是阴极的反应为
，减少的质量为
的质量，因此转移的电
子数为：
；醇碱性燃料电池的负极反应为：
，因此消耗的乙醇的物质的量为：
，
乙醇的摩尔质量为46g/mol，因此消耗的乙醇的质量为：
。
15．（2025·辽宁·一模）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。目前，
我国已成为世界第一大产氢国，以下路线均可制氢气。
I.水煤气法制氢气
发生以下两个反应：
反应1：
反应2：
(1)
时将
和
各
通入容积为
的密闭容器中仅发生反应
，
时
的转化率是
，用
的浓度变化表示的反应速率
。
(2)恒温恒压时向体系中充入一定量
(不参与反应)可提高
的平衡产率，原因为 。
.
Ⅱ乙醇与水催化反应制氢气
发生以下三个反应：
反应3：
反应4：
反应5：
(3)计算
。
(4)恒容条件下，将
和
投入密闭容器中发生Ⅱ中三个反应，平衡时
和
60
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的选择性以及乙醇的转化率随温度的变化曲线如图所示。
已知：
的选择性
①表示
选择性的曲线是 (填“
”“ ”或“ ”)。
②
时，反应4 的压强平衡常数
(已知：分压
总压该组分物质的量分数，计算结果保留
整数)。
.
Ⅲ化工燃料重整制氢
反应为：
(5)
，将
和
的混合气体(投料比
)按一定流速通过盛有炭催化剂的反应器，测得
的转化
率受炭催化剂颗粒大小的影响如图所示(注：目数越大，表示炭催化剂颗粒越小)。
由图可知，
后
的转化率与炭催化剂的目数的关系为 ，原因是 。
【答案】(1)0.0025
61
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(2)反应1 为气体分子数增大的反应，恒温恒压时向体系中充入一定量N2，相当于减压，降低各气体分压
（相当于扩大容器体积），会使反应1 的平衡正向移动
(3)173
(4) c 14
(5) 达到化学平衡前，催化剂目数越大，反应速率越快，在相同时间反应的甲烷更多，CH4转化率越大
催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加充分，反应更完全
【详解】（1）
时将
和
各
通入容积为
的密闭容器中仅发生反应
，
时
的转化率是
，列出三段式：
用
的浓度变化表示的反应速率
=0.0025
。
（2）反应1 为气体分子数增大的反应，恒温恒压时向体系中充入一定量N2，相当于减压，降低各气体分
压（相当于扩大容器体积），会使反应1 的平衡正向移动，所以充入一定量
(不参与反应)可提高
的平
衡产率。
（3）反应3：
反应4：
反应5：
由盖斯定律反应5=反应3+2×反应4，则
=173
。
（4）①反应3、5 为吸热反应，反应4 为放热反应，随着温度的升高，反应3、5 平衡正向移动，反应4 平
衡逆向移动，反应4 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。表示CO2
选择性的曲线为a，表示CO 选择性的曲线为c（同温度下两条选择性曲线上的点的和为100%），表示
C2H5OH 转化率的曲线是b；
②CO 的选择性+CO2的选择性=1，乙醇与水的投料分别为2mol 和6mol，
时，CO 的选择性为15%，
CO2的选择性为85%，则n(CO2)：n(CO)=0.85:0.15，乙醇的转化率为60%，列出三段式：
62
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设反应4 转化CO ymol，
因乙醇的转化率为60%，则反应5 转化乙醇为1.2-x，
CO 的物质的量为1.2mol×15%×2=0.36mol，则2x-y=0.36，则n(H2O)=2.76mol，n(H2)=6.84mol，
n(C2H5OH)=0.8mol，n(CO)=0.36mol，n(CO2)=2.04mol，总物质的量为12.8mol，该反应各物质系数均为1，分
压压强之比等于物质的量之比，反应4 的压强平衡常数
。
（5）据图可知，70 min 后在反应达到化学平衡前，催化剂目数越大，反应速率越快，在相同时间反应的
甲烷更多，CH4转化率越大，因为催化剂目数越大，颗粒越小，表面积越大，原料气与催化剂的接触更加
充分，反应更完全。
16．（2025·辽宁·模拟预测）丙烯
是重要的化工原料，
时，
耦合丙烷
制备丙烯发生
如下反应：
Ⅰ．
；
Ⅱ．
。
(1)部分化学键的键能如下，计算
。
化学键
63
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能量/(
)
344
436
615
409.25
463
(2)丙烷直接脱氢也可制备丙烯，发生反应Ⅲ：
，在压强为
的恒压
容器中分别通入丙烷和
进行反应Ⅰ、丙烷进行反应Ⅲ，
的平衡转化率随温度的变化如图所示。
①
0(填“>”或“<”)，b 点正反应速率和c 点逆反应速率的大小关系为
(填
“>”“<”或“=”)。
②a 点
的平衡转化率比b 点高的原因为 。
③根据图示计算，800K 时b 点曲线对应反应的平衡常数
kPa。
(3)研究表明，在Pt 催化剂表面发生
直接脱氢制备
的反应机理如下：
步骤1.
；
步骤2.
；
步骤3._______；
步骤4.
；
步骤5.
。
①请补全步骤3： 。
64
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②实验表明
在
催化剂表面直接脱氢，
的选择性低，结合反应历程图解释其原因：
，如果对Pt 催化剂活性位点进行调节可解决这一问题。
【答案】(1)
(2) > > 在温度和总压一定时，充入
气体可降低
气体的分压，同时
与反应
生成的
反应而降低
的分压，两者均可使平衡正向移动，因此a 点
平衡转化率高
(3)
脱附反应的能垒比其深度脱氢的能垒高
【详解】（1）由反应Ⅰ+反应Ⅱ可得反应：
，该反应的
反应物的总键
能-生成物的总键能=
=
=
，由盖斯定律得：
，
则
=
=
；
（2）①由图可知，温度升高，
的平衡转化率增大，说明平衡正向移动，则反应Ⅲ为吸热反应，即
65
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；b 点和c 点对应的反应体系中，
的平衡转化率相等，但b 点的温度较高，b 点正反应速率大
于c 点正反应速率，由于体系处于平衡状态，即
，因此
；
②a 点可看作是在
反应体系中充入
气体，则a 点
的平衡转化率比
b 点高的原因为：在温度和总压一定时，充入
气体可降低
气体的分压，同时
与反应
生成的
反应而降低
的分压，两者均可使平衡正向移动，因此a 点
的平衡转化率高；
③由图可知，800K 时b 点
的平衡转化率为0.2，列三段式：
由于该体系为恒压体系，则平衡时
，
，则此时分压平衡常数
；
（3）①研究表明，在Pt 催化剂表面发生
直接脱氢制备
，总反应为：
+
，结合其它步骤的反应机理，补全步骤3 为：
；
②由反应历程图可知，
脱附反应的能垒比其深度脱氢的能垒高，因此
更容易发生脱氢反应而
形成积碳，从而导致
的选择性降低，所以
在
催化剂表面直接脱氢，
的选择性
66
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低，结合反应历程图其原因为：
脱附反应的能垒比其深度脱氢的能垒高。
17．（24-25 高三下·辽宁沈阳·阶段练习）为实现“碳中和”和“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。
Ⅰ．甲烷干重整反应(DRM)可以将两种温室气体(CH4和CO2)直接转化为合成气(主要成分为CO 和H2)，反应
方程式为
。
(1)几种物质的燃烧热如下表：
物质
燃烧热(kJ∙mol-1)
893
283
286
甲烷干重整反应
的ΔH= kJ∙mol-1。
Ⅱ．重整获得的H2可用于工业合成氨，下面是原料气在铁触媒表面催化合成氨的一种反应历程示意图：
化学键
N≡N
H－H
N－H
键能(kJ/mol)
946
436
391
(2)从反应历程角度，因为 实际生产中，选择投料比
= 。
A．1:3 B．1:3.2 C．1:2.8
(3)合成氨反应的速率方程为：
，β=
实验
v
1
m
n
p
v
2
3m
n
p
3v
3
m
n
0.1p
10v
4
m
4n
p
8v
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在合成氨过程中，需要及时液化分离出氨气，这有利于平衡正向移动，提高产率，从反应历程等方面分析，
还可能是因为 ； 。
(4)恒压密闭容器中按1:3 充入N2和H2，在不同催化剂(I，Ⅱ，Ⅲ)作用下发生反应，测得相同反应时间内，
NH3的体积分数随温度变化如图所示。
①T＞300℃，曲线重合的原因是 。
②M 点对应条件下的Kx= (对于反应
，x 为物
质的量分数，结果以分数形式化简表示)。
【答案】(1)+245
(2) N≡N 的键能很高，在催化剂表面吸附解离的活化能高，为决速步骤，需要更多的催化活性中心支
持，所以占比大 C
(3) 1.5 释放活性中心，有利于后续反应进行 γ=-1 氨气浓度小v 更大，有利于提高原料利用
率
(4) T>300℃反应均达到平衡状态，催化剂无法改变平衡时NH3的体积分数
【详解】（1）①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH1=-893kJ∙mol-1
②CO(g)+
O2(g)=CO2(g) ΔH2=-283kJ∙mol-1
③H2(g)+
O2(g)=H2O(l) ΔH2=-286kJ∙mol-1
依据盖斯定律，将反应①-②×2-③×2 得，甲烷干重整反应
的
ΔH=(-893 kJ∙mol-1)-(-283 kJ∙mol-1)×2-(-286 kJ∙mol-1)×2=+245kJ∙mol-1。
（2）从反应历程角度，铁触媒表面吸附解离N2的占比大，因为N≡N 的键能很高，在催化剂表面吸附解离
的活化能高，为决速步骤，需要更多的催化活性中心支持，所以占比大。实际生产中，通常不是按N2、H2
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的体积比1:3 投入，而是N2稍过量，则选择投料比
=1:2.8。故选C。
（3）将实验1、4 两组数据代入方程
，可得出，
，即
，β=1.5。
在合成氨过程中，需要及时液化分离出氨气，这有利于平衡正向移动，提高产率，从反应历程等方面分析，
增大了反应物与活性中心的接触面积，则还可能是因为：释放活性中心，有利于后续反应进行；从速率公
式分析，将氨及时液体分离，有利于减少混合气体中NH3的浓度：γ=-1 氨气浓度小v 更大，有利于提高原
料利用率。
（4）①三线相交前，催化剂Ⅰ的活性大，反应先达平衡，催化剂Ⅱ、Ⅲ的活性小，未达平衡，三点汇合
时，反应达平衡，T＞300℃，NH3的体积分数主要受温度变化的影响，则曲线重合的原因是：T>300℃反应
均达到平衡状态，催化剂无法改变平衡时NH3的体积分数。
②恒压密闭容器中按1:3 充入N2和H2，NH3的体积分数为20%，则N2、H2的体积分数和为80%，且二者的
体积分数之比满足化学计量数之比1:3，则N2的体积分数为20%、H2的体积分数为60%，M 点对应条件下
的Kx=
=
。
【点睛】催化剂只能改变平衡前单位时间内反应物的转化率，而对平衡转化率不产生影响。
18．（24-25 高三上·辽宁·期末）天然气中含有剧毒的
，一种利用
处理
制取
和
的反应如
下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
回答下列问题：
(1)
；
（用
、
表示）。
69
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(2)向
恒容密闭容器中充入
、
发生上述反应Ⅰ和Ⅱ，测得不同温度下，
和
的
平衡转化率、
的选择性如图所示。[
]。
①
表示 。
②
时，
反应达到平衡状态，此时容器内压强为
。则
内用
浓度变化表示的反
应速率
；
的选择性为 （用最简分数表示）；
时用
平衡分压代替平衡浓度，反应Ⅱ的平衡常数
（忽略单位；分压=总压×物质的量分数）。
③起始反应物的物质的量相同，若将恒温恒容密闭容器换成恒温恒压密闭容器，
的平衡转化率将
（填“增大”或“减小”）。
【答案】(1)
(2)
的平衡转化率 0.0176
28 增大
【详解】（1）根据盖斯定律可得，
；根据多重平衡叠加原则，
；
（2）①向
的恒容密闭容器中充入
和
发生反应Ⅰ和Ⅱ，反应Ⅰ中
和
按2：1
反应，故
的转化率始终大于
转化率的2 倍，根据图像趋势及
、
坐标可知：
表示
的平
70
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衡转化率、
表示
的平衡转化率、
表示
的选择性。答案：
的平衡转化率；
②根据
时的已知条件列出三段式：
时，
的平衡转化率为40%，则
，
的平衡转化率为88%，
则
，
，
则
内
；
的选择性为
；
平衡时
、
、
、
、
，气体
总物质的量为
，总压强为
，则各物质分压为
、
、
，反应Ⅱ的压强平衡常数
。
③反应Ⅰ、Ⅱ的正反应均是气体物质的量增大的反应，起始反应物的物质的量相同，若将恒温恒容密闭容
器换成恒温恒压密闭容器，相当于原平衡体系减压，平衡正移，
的平衡转化率增大；
71
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72
