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重难点14 化学反应原理综合题
考向
2025 考向预测
考向1 反应热的计算
“化学反应原理”是新高考的必考内容，在大题中常
与反应机理结合考查，与盖斯定律、化学反应速率、
化学平衡相结合；试题整体难度较大。
预计2025 年高考，主要考查能源及能源的利用，盖斯
定律的运用及压强平衡常数反应最佳条件等。能源问
题是高考热点，特别是反应过程中能量变化图示、利
用盖斯定律进行反应热的比较和计算更是近几年的高
频考点。
考向2 平衡常数(K)、分压平衡常数(Kp)计算
考向3 平衡图像分析、反应条件的选择和控制
考向4 电化学相关考查
【思维导图】
【高分技巧】
一.反应热的计算
1.利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法
（1）步骤
①对比：对比分析目标热化学方程式和已知热化学方程式，调整已知热化学方程式的化学计量系数与目标
热化学方程式的化学计量系数一致
②叠加：根据目标热化学方程式中的反应物和生成物加减所调整的热化学方程式
③计算：按照“叠加”步骤中的调整方法，焓变也随之作相应变化
1
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（2）方法
①倒：为了将热化学方程式相加得到目标热化学方程式，可将热化学方程式颠倒过来，反应热的数值不
变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错
②乘：为了将热化学方程式相加得到目标热化学方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘
③加：上面的两个步骤做好了，只要将热化学方程式相加即可得目标热化学方程式，反应热也要相加
2.ΔH 的三种计算式
（1）ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝H(生成物)－H(反应物)
（2）ΔH＝反应物总键能之和－生成物总键能之和
常见物质中的化学键数目
物质
CO2(C===O
)
CH4(C－H)
P4(P－P)
SiO2(Si－O)
石墨
金刚石
Si
S8(S－S)
键数
2
4
6
4
1.5
2
2
8
（3）ΔH＝E1－E2，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能
二.分压平衡常数(Kp)计算
1.分压平衡常数(Kp)
（1）气体的分压p(B)：相同温度下，当某组分气体B 单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，
该气体B 所具有的压强，称为气体B 的分压强，简称气体B 的分压。符号为p(B)，单位为Pa 或kPa 或
MPa
（2）分压定律
①分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p
②气体的分压之比等于其物质的量之比：＝
③某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：＝＝x(B)
则：气体的分压＝气体总压×体积分数＝总压×物质的量分数
（3）分压平衡常数Kp (只受温度影响)
一定温度下，气相反应：mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物
分压
幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式如下：
Kp= pp(C )⋅pq( D)
pm( A)⋅pn(B) ，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D 各气体的分压
2
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2.Kp 计算的两种模板
模板．根据“某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数
第一步
根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度
第二步
计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。
第三步
根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分
(或物质的量分数)
第四步
根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)，压强平衡常数表达
式为Kp＝
三.平衡图像原因解释之温度、压强对平衡的影响
（1）若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响
改变的条件(其他条件不变)
化学平衡移动的方向
浓度
增大反应物浓度或减小生成物浓度
向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度
向逆反应方向移动
压强(对有气体参加的反应)
反应前后气体体积改变
增大压强
向气体分子总数减小的方向移动
减小压强
向气体分子总数增大的方向移动
反应前后气体体积不变
改变压强
平衡不移动
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
降低温度
向放热反应方向移动
催化剂
同等程度改变v 正、v 逆，平衡不移动
（2）“惰性气体”对化学平衡移动的影响
①恒温、恒容下：加入惰性气体
体系总压增大，但体积不变，各反应物、生成物的浓度均未改
变，故反应速率不变，V 正、V 逆也不变，化学平衡也不发生移动
②恒温、恒压下：加入惰性气体
体积增大
各反应物浓度减少
反应速率减小，V
正、
V 逆均减小，等效于降压，故化学平衡向气体总体积增大的方向移动
四.平衡图像原因解释之选择反应最佳条件
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，又要注意二者影响的矛盾性
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
注意催化剂的活性对温度的限制
五.平衡图像原因解释之转化率、产率变化分析
3
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总方针
转化率问题首先看是否是平衡转化率，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；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
（建议用时：40 分钟）
考向
01
反应热的计算
1．（2025·辽宁点石联考·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）。
【答案】（1）
【解析】（1）根据盖斯定律可得，
；根据多重平衡叠加原则，
；
2．（2025·辽宁·联考）将
催化加氢不仅有利于实现双碳目标，还能制取重要的化工原料和优良的替代
燃料——甲醇，该过程涉及的主要反应有：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
回答下列问题：
（1）已知几种化学键的键能数据如下表所示：
化学键
键能/(kJ·mol-1)
436
803
464
414
326
则
kJ·mol-1，在 (填“高温”或“低温”)条件下有利于反应Ⅰ的自发进行。
【答案】（1）-46 低温
【解析】（1）
的
=反应物的总键能-生成物的总键能
=2×803kJ/mol+3×436 kJ/mol-3×414 kJ/mol- 326kJ/mol- 464kJ/mol-2×464kJ/mol=-46kJ/mol，该反应是气体体
4
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积减小的放热反应，
、
，当
时反应能够自发进行，则在低温条件下有利于反应Ⅰ的
自发进行。
考向
02
平衡常数
(K)
、分压平衡常数
(Kp)
计算
3．（2025·辽宁·联考）将
催化加氢不仅有利于实现双碳目标，还能制取重要的化工原料和优良的替代
燃料——甲醇，该过程涉及的主要反应有：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
回答下列问题：
（2）恒温条件下，向2L 恒容密闭容器中充入3mol
和1mol
控制反应条件只发生反应Ⅰ，
2min 后反应达到平衡，此时
mol，则0~2min 内，用
表示的化学反应速率
(结
果保留两位小数，下同)mol·L-1·min-1，化学平衡常数
(不写单位)。
（3）工业上可通过改变催化剂的组成来提高甲醇的选择性和产率。在密闭容器中，当
时，
作催化剂只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在553K、3.1MPa 达到
平衡时
的转化率为50%，甲醇选择性[已知：
的选择性
]为90%，CO 选
择性为10%。此时，
气体物质的量分数约为 %(结果保留4 位有效数字)，甲醇的平衡分压=
(结果保留两位小数)MPa．
【答案】（2）0.45 2.08
（3）16.13 0.45
【解析】（2）根据已知条件列出“三段式”
则0~2min 内，用
表示的化学反应速率
=0.45 mol·L-1·min-1，化学平衡常数
=2.08。
（3）根据已知条件列出“三段式”
5
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达到平衡时
的转化率为
=50%，甲醇选择性为
=90%，x=0.45，y=0.05，平衡时
气体总物质的量为4mol-2xmol=3.1mol，此时，
气体物质的量分数约为
16.13%，甲醇的
平衡分压=
=0.45Mpa。
4．（2025·辽宁名校联盟·联考）降低大气中
浓度对实现“碳达峰”“碳中和”目标具有重要价值。
催化加氢制乙醇等醇类化学品是将
转化为高附加值化学品的重要途径。
二氧化碳加氢制取乙醇的反应为：
①
。
已知：
②
。
③
。
（3）在压强为
的恒压条件下，将一定量
和
置于密闭容器中只发生反应①，平衡状态时各物
质的物质的量分数随温度变化的关系如图2 所示。其中表示
和
的变化曲线分别为
、 （填“
”“
”“
”或“
”）；A、B 两点用
表示的速率
(A)
(B)（填
“>”或“<”）；A 点时
转化率为 （保留三位有效数字），此时反应①的平衡常数
（用平衡
分压代替平衡浓度计算平衡常数）的计算式为 （不必化简）。
【答案】（3）
< 66.7%
【来源】辽宁省名校联盟2024-2025 学年高三上学期12 月联考（考后强化版）化学试题
【解析】
（3）温度升高，反应放热，平衡逆向移动，反应物物质的量分数增加，生成物物质的量分数减小，且化
学计量数越大，变化的物质的量百分数越大，因此推断
的曲线为L1，CO2(g)的曲线为L2，H2O(g)的
曲线为L3，
的曲线为
；B 点温度高，速率快，
(A)<
(B)；根据A 点数据，设A 点条
件下，平衡时
的物质的量为
，则可推知三段式：
6
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，平衡时，气体的总物质的量为
1mol，
平衡转化率
；
；
5．（2024·吉林·高考真题）为实现氯资源循环利用，工业上采用
催化氧化法处理
废气：
。将
和
分别以不同起始流速通入
反应器中，在
和
下反应，通过检测流出气成分绘制
转化率(
)曲线，如下图所示(较
低流速下转化率可近似为平衡转化率)。
回答下列问题：
（5）设N 点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数
(用平衡物质的量分数代替平
衡浓度计算)
【答案】（5）6
【解析】（5）由图像可知，N 点HCl 的平衡转化率为80%，设起始n(HCl)=n(O2)=4mol，可列出三段式
则
。
6．（2025·辽宁大连·期中）甲烷是一种清洁能源，也是一种重要的化工原料，常用作合成甲醇。
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（3）以甲烷为原料通过以下反应合成甲醇：
。现将
和
充入恒容密闭容器中，在不同温度和压强下进行上述反应。测得平衡时甲醇的
物质的量随温度、压强的变化如下图1 所示：
①结合反应原理及图像分析可知：
时降低温度，
(填“增大”、“减小”或“不变”)；
(填“>”、“<”或“=”)。
E
②、F、N 点对应的化学平衡常数大小关系为 (用
、
、
表示)。
③
，若
点对应的平衡时
，总压强为
，则用分压代替浓度表示F 点的平衡常
数
(分压=总压物质的量分数)。
【答案】
（3）减小 >
1.25
【解析】
（3）①正反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，则
时降低温度，
减小，增大压强，平衡
正向移动，
的物质的量减小，则
；
②升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，相同温度平衡常数相同，则有
；
③根据数据列三段式：
此时总压强为
，则
，
，
，则
；
7．（2025·内蒙古·适应性考试）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
8
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获取
的新方法，反应如下：
反应1：
反应2：
（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 。
P
③点
，此时
，反应2 的平衡常数
。
【答案】（2）I > 使
与
反应生成水，减小
的浓度，使反应2 平衡正向移动
【解析】（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
，
，
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，P 点
的转化率50%，
，
，解得y=
，x=
，
；
；
8．（2025·东北三省·联考）环氧乙烷
常作消毒剂。现代工业常用银作催化剂，氧化乙烯制备环氧
乙烷，相关反应如下：
主反应i：
副反应ii：
回答下列问题：
（5）某温度下，保持压强为
，向密闭容器中充入
和
，经过
达到平衡，乙
烯平衡转化率为
，环氧乙烷选择性为
。
①
内用
分压表示的反应速率为
（用含t 的代数式表示）。
②反应ii 的平衡常数
为 （只列计算式）。
【答案】
（5）
【解析】
（5）①根据向密闭容器中充入
和
，经过
达到平衡，乙烯平衡转化率为
，环
氧乙烷选择性为
，平各组分的物质的量如下：
组分
起始/mol
1
1.2
0
0
0
变化/mol
1×50%=0.5
0.4×
+0.2×
1×50%×80%=0.4
1×50%×20%×2=0.2
0.2
平衡/mol
0.5
0.7
0.4
0.2
0.2
起始时
分压为
；
，平
衡时
分压为
用
分压表示的反应速率为
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。
②反应ⅱ是等气体分子数反应，可以用物质的量代替分压或浓度计算平衡常数，
。
考向
03
平衡图像分析、反应条件的选择和控制
9．（2025·辽宁省实验中学·期末）在“碳达峰、碳中和”的目标引领下，对减少二氧化碳排放的相关技术
研究正成为世界各国的前沿发展方向。回答下列问题：
（1）利用CH4-CO2重整反应不仅可以对天然气资源综合利用，还可以缓解温室效应对环境的影响。该过
程主要发生如下反应：
i．
ii．
反应i 历程的能量变化如图1 所示，C(ads)为吸附活性炭。在4.8MPa 恒压条件下，等物质的量的CH4和
CO2发生重整反应，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化如图2 所示。
①反应i 历程的决速步骤反应方程式为 ，选择 条件能够提高CO2的平衡转化率。
a．高温高压 b．高温低压 c．低温高压 d．低温低压
②表示CH4平衡转化率的曲线是 (填“A”或“B”)，判断的依据是 。
600℃
③
时，反应的平衡常数Kp= MPa2。(精确到0.01，用平衡分压代替平衡浓度表示，分压
总压物质的量分数。)
【答案】（1）CH4(g)+CO2(g)=C(ads)+2H2(g)+2CO2(g) b B 相同温度下CO2的转化率高于
CH4的转化率 0.16
【解析】（1）①由题干图1 所示反应历程可知，反应i 历程中第一步反应的活化能大于第二步的活化能，
活化能越大反应速率越慢，故反应i 的决速步骤反应方程式为：CH4(g)+CO2(g)=C(ads)+2H2(g)+2CO2(g)，反
应i 的反应物总能量低于生成物总能量，则该反应是一个气体体积增大的吸热反应，故选择高温低压条件
能够提高CO2的平衡转化率，故答案为：CH4(g)+CO2(g)=C(ads)+2H2(g)+2CO2(g)；b；
②根据题干图2 可知：当CH4和CO2按物质的量之比1:1 投料时，若只发生反应i 则CH4和CO2在相同温度
下的转化率相等，但由于反应ii 能够增大CO2的转化率，即相同温度下CO2的转化率高于CH4的转化率，
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故表示CH4平衡转化率的曲线是B，判断的依据是相同温度下CO2的转化率高于CH4的转化率，故答案
为：相同温度下CO2的转化率高于CH4的转化率；B；
③由题干图2 信息可知，600℃时，CO2的转化率为30%，CH4的转化率为20%，设初始投入的CH4和CO2
均为amol，则三段式分析为：
、
，即平衡时容器中含有：0.8amolCH4、0.7amolCO2、
0.5amolCO、0.3amolH2、0.1amolH2O，压强为4.8MPa，则CH4的平衡分压为：
=1.6MPa，同理可知：CO2、CO、H2的平衡分压分别为：1.4MPa、1MPa
和0.6MPa，则反应的平衡常数Kp=
=
=0.16MPa2，故答案为：0.16；
10．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．
（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：
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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】
（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
。
【解析】
（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；
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：
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，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
)。
11．（2025·辽宁精准教学·联考）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：
（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)。
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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)
（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 。
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【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
【解析】（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
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。
12．（2025·吉林省吉林市·一模）回答下列问题。
I．以CO2为碳源，可将其转化为能源物质。例如选择性加氢合成CH3OH，合成过程中发生下列反应：
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反应i：CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ∆H1 = +41.2 kJ·mol-1
反应ii：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ∆H2
反应iii：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ∆H3 = -49.4 kJ·mol-1
（4）不同温度以及n(CO2)/n(CH4)对反应出口产物中甲烷含量、n(H2)/n(CO)的影响如图所示，图中未画出
n(CO2)/n(CH4)=3 时出口合成气中n(H2)/n(CO)变化关系图，下列说法中错误的是 。(填标号)
a．n(CO2)/n(CH4)=3 时，600~1100℃范围内随着温度上升，n(H2)/n(CO)逐渐上升
b．n(CO2)/n(CH4)=3 时，n(H2)/n(CO)最大值对应的温度小于950℃
c．相同温度时，n(CO2)/n(CH4)越大，对应n(H2)/n(CO)越小的主要原因是发生了副反应③
d．副反应④⑤可能会造成催化剂失效
（5）研究表明，CO 催化变换反应的速率方程为：
。
式中
、
、
、
分别表示相应的物质的量分数，Kp为平衡常数，k 为反应的速率常数，温度升
高时k 值增大。在气体组成和催化剂一定的情况下，反应速率随温度变化的曲线如图所示。根据速率方程
分析，反应速率在Tm前后先增大后减小的原因是 。
【答案】（4）a
（5）
之前
减小对v 的降低程度小于k 增大对v 的提高程度，从而从整体反应速率上升；超过
时，
减小对v 的降低程度大于k 增大对v 的提高程度，从而从整体反应速率下降
【解析】（4）a．由图可知，温度高，出口产物中甲烷含量低，n(H2)/n(CO)逐渐变大，但高n(CO2)/n(CH4)
配比会导致积炭反应造成催化剂失活或堵塞反应设备，故n(H2)/n(CO)逐渐变小，因此600~1100℃范围内随
着温度上升，n(H2)/n(CO)先增大后减小，a 错误；
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b．由图可知，n(H2)/n(CO)先随温度升高而增大，950℃后n(H2)/n(CO)随温度升高减小，因此n(CO2)/
n(CH4)=3 时，n(H2)/n(CO)最大值对应的温度小于950℃，b 正确；
c．相同温度时，n(CO2)/n(CH4)越大，越促进了副反应③的发生，因此n(H2)/n(CO)越小，c 正确；
d．副反应④⑤都产生积碳，积碳可能会造成催化剂失效，d 正确；
答案选a。
（5）温度升高时CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
H
△
2=-41.2kJ/mol，平衡逆向移动，Kp 减小，而温度升
高时k 值增大。
之前
减小对v 的降低程度小于k 增大对v 的提高程度，从而从整体反应速率上升；超
过
时，
减小对v 的降低程度大于k 增大对v 的提高程度，从而从整体反应速率下降。
13．（2025·哈尔滨九中·月考）氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。回答下列问题：
（1）工业合成氨的反应为：
，查阅资料可知，H-H、
、N-H 的键能分别
为436kJ/mol、946kJ/mol、398kJ/mol，该反应活化能
(填“>”或“<”)。
（2）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(如体系温度为
495℃时，纳米Fe 的温度为547℃，而
的温度为415℃)的原理如图所示。
下列分析正确的是_______。
A．“热Fe”上的变化属于焓减、熵增的变化
B．“热Fe”有利于
快速转化为N
C．“冷Ti”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
（3）恒压密闭容器中按
充入
和
，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，
的体积分数随温度变化如图所示。
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240℃
①
时，催化效果最好的催化剂为 (填“I”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。
T>300℃
②
，曲线重合的原因是 。
M
③
点对应条件下的
(对于反应
，
，x 为物质
的量分数)。
（4）某温度下，在容积为VL 的恒容密闭容器中模拟工业合成氨，充入
和
的总物质的量为2mol，容
器内起始压强为标准压强
，容器内各组分的物质的量分数与反应时间t 的关系如图所示：
内，平均反应速率
。
【答案】（1）<
（2）BD
（3）I 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
（4）
【解析】（1）由题中数据和可知，△H=反应物键能和-生成物键能和=946kJ/mol+436kJ/mol×3-389kJ/
mol×6=-80kJ/mol；该反应为放热反应，所以正反应的活化能小于逆反应的活化能；
（2）A．“热Fe”上的变化为氮气、氢气分子断键生成氮原子、氢原子的过程，属于焓增、熵增的变化，
错误；
B．“热Fe”为催化剂，能降低反应活化能，且温度较高有利于共价键的断裂，即有利于
、H2快速转化
为N·、H·，正确；
C．合成氨反应为放热反应，“冷Ti”低于体系温度，有利于合成氨反应正向进行，但是反应速率降低，错
误；
D．高温利于反应速率、低温利于平衡正向移动，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，正确；
故选BD。
（3）①根据图示，240℃时，NH3的体积分数最大的是对应催化剂I，所以催化效果最好的催化剂为I；；
T>300℃
②
，曲线重合的原因是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；
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③恒压密闭容器中按
充入
和
，由三段式可知：
M 点对应条件下
，
，氮气、氢气、氨气分别为
、2mol、
，总的物质的量为
，
；
（4）反应中氮气和氢气的量减小、氨气的量增大，结合方程式
，a 为氮气、c
为氢气、b 为氨气，初始
和
的总物质的量为2mol，且两者含量相等，则氮气、氢气初始均为1mol
氢气和氨气含量相等，则
， b=0.2mol，此时氢气为0.4mol、总的物质的为2-0.2×2=1.6mol，
总压强为
，氢气分压为
，
内，平均反应速率
。
14．（2025·大庆实验中学·期中）
是一种对环境友好的新型能源，可直接作内燃机燃料，也可以作燃
料电池直接能催化剂量来源。“哈伯法”合成氨的反应：
，相关键能数
据如下表：
化学键
键能
请回答下列问题：
（2）科研小组模拟不同条件下的合成氨反应，向压强为
的恒压密闭容器中充入物质的量之比为
的
和
混合气体，在不同催化剂作用下反应，相同时间内
的转化率随温度的变化如图所示：
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b 点
（填“>”、“<”或“=”）；若图中a 点已达平衡状态，a 点的转化率比c 点高的原因是
；c 点时混合气体平均相对分子质量为
，c 点对应温度下反应的压强平衡常数
。（结果用
分数表示，
为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）
【答案】（2）> 反应已达到平衡状态，该反应放热，升高温度，平衡逆向移动，氢气的转化率下降
1/2025
【解析】（2）b 点未达到平衡状态，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；
a 点达到平衡状态，c 点温度高于a 点，合成氨反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，氢气的转化率降
低；
c 点相对平均分子质量为15.5，
，x=0.5mol，反应后气体总物质的量为
4mol，N2的物质的量分数为
，H2的物质的量分数为
，NH3的物质的量分数为
，KP=
=
；
考向
04
电化学相关考查
15．（2025·辽宁沈阳·期中）当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳
利用技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。在298K、101kPa 时，用CO2、H2为原料合成甲醇
(CH3OH)是研究热点之一，该热点主要涉及以下过程：
i.
ii.
iii.
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iv.
（5）“直接二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”被称为绿色电源，其工作原理如图所示，写出A 电极的电极反应
式 。
【答案】
（5）
【解析】
（5）“直接二甲醚(CH3OCH3)燃料电池”通氧气的一极为正极，即 A 电极为负极、B 电极为正极，负极
二甲醚发生氧化反应生成二氧化碳，其电极反应式为
。
16．（2025·大连育明高级中学·期中）全球大气CO2浓度升高对人类生产、生活产生了影响，碳及其化合
物的资源化利用成为研究热点。回答下列问题：
（1）Pd-MgO/SiO2界面上甲烷化的过程如图所示：下列说法正确的是_______(填标号)。
A．整个循环过程中镁的价态不断发生改变
B．循环中Pd、MgO、SiO2均未参与反应
C．氢分子在Pd 表面被吸附并解离为氢原子
D．总反应为：4H2+CO2=CH4+2H2O
（2）二氧化碳甲烷化技术可有效实现二氧化碳的循环再利用，制取CH4的装置如图。温度控制在10℃左
右，持续通入二氧化碳，电解时电解质溶液中KHCO3物质的量基本不变。阴极的电极反应为 。
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【答案】（1）CD
（2）
【解析】（1）A．由图可知，整个循环过程中镁的价态始终不变，A 错误；
B．由图可知，循环中MgO 参与了反应，B 错误；
C．由图可知，氢分子在Pd 表面被吸附并解离为氢原子，C 正确；
D．由图可知，H2和CO2为反应物，CH4和H2O 为生成物，则总反应为：4H2+CO2=CH4+2H2O，D 正确；
故选CD。
（2）该装置为电解池，右侧通入CO2，则制备CH4在右侧，即右侧的多晶铜电极为阴极，CO2被还原生成
CH4，电解时电解质溶液中KHCO3物质的量基本不变，故在阴极会同时产生碳酸氢根离子，阴极的电极反
应为：
；
17．（2025·辽宁名校联盟·联考）黄铁矿(主要成分为
)、焦炭与适量空气混合加热发生反应i．
。
（3）常温下，通过电化学原理，利用反应i 的产物
进一步与
反应，电解质溶液采用
缓冲溶液，维持
，可制备
，反应装置如图。
①在 (填“正”或“负”)极区可得到产品
。
②结合电极方程式，指出负极区
的物质的量的变化并解释原因： 。
③已知常温下，
，在配制
的
缓冲溶液时，
23
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。
【答案】
（3）正
的物质的量增多，
，每有
生成，会有
通过离子交换膜迁移到正极区 0.9
【解析】
（3）①由于使用阳离子交换膜，所以
向正极区(左)移动，形成
。
②
，每有
生成，会有
通过离子交换膜迁移
到正极区。
③
的电离量与
的水解量对比与二者的初始量都可以忽略不计，所以认为二者初始浓度即为
平衡浓度。
，代入
与
，得
，则
。
24
