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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，与化学反应速率、化学平
衡相结合；从考查内容上看，均与盖斯定律有关,试题
整体难度虽然较大。
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
更是近几年的高频考点，另外利用盖斯定律进行反应
热的比较和计算也应加以关注。
考向2 分压平衡常数(Kp)计算
考向3 平衡图像原因解释之温度、压强对平衡的
影响
考向4 平衡图像原因解释之选择反应最佳条件
考向5 平衡图像原因解释之转化率、产率变化分
析
【思维
导图
】
1
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【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
(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：＝
2
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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.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
3
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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
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
1 反应热的计算
1．（2024·山西运城·三模）汽车尾气中的CO、
、碳氮化合物是大气污染物。科研工作者经过研究，
可以用不同方法处理氮氧化物，防止空气污染。回答下列问题：
(1)已知：
kJ·mol
kJ·mol
能将NO 转化成无毒物质，写出在298K 时该反应的热化学方程式： 。
(2)氮氧化物也可以用尿素
水溶液吸收。用尿素水溶液吸收体积比为1 1∶的NO 和
混合气，
可将N 元素转变为对环境无害的气体，该反应的化学方程式为 。
【答案】(1)4NH3(g)+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) ΔH=-1807.8 kJ·mol−1
(2)(NH2)2CO+NO+NO2=2N2+CO2+2H2O
【详解】（1）
能将NO 转化成无毒物质N2和H2O，根据得失电子守恒和原子守恒配平化学方程式为：
4
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4NH3+6NO=5N2+6H2O，已知①
kJ·mol
；②
kJ·mol
；由盖斯定律可知②-
×5
②
可得4NH3(g)
+6NO(g)=5N2(g)+6H2O(l) ΔH=−905.8kJ·mol−1-5×180.4 kJ·mol−1=-1807.8 kJ·mol−1。
（2）用尿素水溶液吸收体积比为1 1∶的NO 和
混合气，可将N 元素转变为对环境无害的气体N2，尿素
[(NH2)2CO]中氮元素化合价为-3 价，而NO 和NO2混合气中的氮元素的化合价分别为+2 价、+4 价，三种物质
混合后氮元素发生了归中反应，生成氮气和二氧化碳；反应的化学方程式为
(NH2)2CO+NO+NO2=2N2+CO2+2H2O。
2．（2024·山西大同·模拟预测）甲烷干重整(DRM)以温室气体
和
为原料在催化条件下生成合成
气CO 和
。发生的反应有：
ⅰ、
ⅱ、
ⅲ、
ⅳ、
(1)
； (填“高温”或“低温”)有利于反应ⅳ自发进行。
【答案】(1) -172.1 低温
【详解】（1）由盖斯定律可得反应iii-反应i 得
，所以
=+74.9kJ/mol-247kJ/
mol=-172.1 kJ/mol；反应ⅳ．
，
、
，由
，可知低温有利于反应自发进行；
3．（2024·山西·模拟预测）乙醛(CH3CHO)是一种常见的有机物，在生产、生活中用途广泛。回答下列问
题：
(1)已知：①
；ΔH1
5
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②
；ΔH2
③
；ΔH3
；ΔH= (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
【答案】(1)
【详解】（1）根据盖斯定律，目标反应式=
，故
；
4．（2024·山西太原·三模）石油裂解产生的乙烯含有0.5%～3%乙炔，乙炔在Ziegler－Natta 催化剂中会
使乙烯聚合失活。乙炔选择性加氢已经被证明是提纯乙烯最有效的技术之一。回答下列问题：
(1)已知25℃、101kPa 下，相关物质的燃烧热数据如下表：
物质
（g）
（g）
（g）
燃烧热（△H）/
－1299.6
－285.8
－1411.0
乙炔半氢化反应
的
= 。
【答案】(1)
【详解】（1）由盖斯定律可知，乙炔的燃烧热+氢气的燃烧热-乙烯的燃烧热得到反应：
；
5．（2024·河北·模拟预测）将CO 或CO2转化为高附加值化学品是颇具前景的合成路线。
(1)工业上用CO2和H2反应合成二甲醚。
已知：
；
。
写出
和
转化为
和
的热化学方程式： ，该反应在
(填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。
【答案】(1) 2
+6
=
+3
-387.7kJ/mol 低温
6
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【详解】（1）根据题干信息可知，反应①
；
反应②
，
和
转化为
和
的反应方程式：2
+6
=
+3
可由2
+
①②得到，故
=2×(-181.6kJ/mol)+(-24.5kJ/mol)=-387.7kJ/mol，故其热化学方程式为：2
+6
=
+3
-387.7kJ/mol，则该反应正反应是一个气体体积减小的放热反应，即该反应
＜0，
＜0，
则该反应在低温条件下能自发进行，故答案为：2
+6
=
+3
-387.7kJ/
mol；低温；
6．（2024·山西晋中·模拟预测）氨是重要的化工原料，我国目前氨的生产能力居世界首位。随着科技的发
展，氨的合成途径越来越多。回答下列问题：
(1)有一种新的以
载氮体的碳基化学链合成氨的方法，其原理为：
①该反应分两步进行：
（Ⅰ）
（Ⅱ）
已知反应（Ⅰ）：反应物总键能比生成物总键能多
；反应（Ⅱ）：正反应活化能比逆反应活化
能小
，则
的
。
②反应
能自发进行的条件为： 。
A．高温 B．低温 C．任何温度
【答案】(1)
A
7
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【详解】（1）①根据已知条件可知，
，
，
，故答案为：
②该反应为熵增的吸热反应，根据吉布斯自由能可知，其在高温下能自发进行，故选A。
考向
2
分压平衡常数
(Kp)
计算
7．（2024·山西晋中·三模）水煤气变换反应
可用于
制氢，该反应可分两步完成：
①
②
请回答下列问题：
(1)x= 。
(4)保持压强为1.7MPa，按
进行投料，曲线a、b 分别表示不同条件下反应达到平衡，相应
物质的分压[如
]如图所示。
①曲线b 条件下对应的水煤气变换反应中CO 的转化率是 ，平衡常数
。
②根据图中信息，曲线a 中H2的产率比曲线b 低的主要原因可能是 (用化学方程式表示，不考虑
)。
【答案】(1)+6
8
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(4) 80% 2
【详解】（1）由②=总反应-
×2
①
可得，x=-41.2+2 23.6=+6；
（4）①曲线b 条件下没有甲烷生成，只发生了水煤气变换反应，该反应是一个气体分子数不变的反应。设水
蒸气和一氧化碳的投料分别为2.4mol 和1mol，参加反应的一氧化碳为x mol，根据已知信息可得以下三段式：
，
，
，CO 的转化率为80%，
。②根据图中的数据可知曲线a 条件下有甲烷生成，且氢气的产率降低，则发生了副反应，
化学方程式为
；
8．（2024·山西太原·一模）深入研究含碳、氮元素物质的转化有着重要的实际意义。
Ⅰ．合成尿素：如图所示是合成尿素反应的机理及能量变化(单位：
)，
表示过渡态。
(1)若
，则总反应
。
(5)在总压为
的恒容密闭容器中，充入一定量的
和
发生上述反应，在不同条件下达到平
衡时，温度
时
的转化率随
变化的曲线，以及在
时
的转化率随
变化的曲线
如图所示：
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①表示
的转化率随
变化的曲线为 曲线(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)；上述反应的
0(填“>”或“<”)。
②在
时，用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数
(结果保留两位小数)[已知：气
体分压(
)=气体总压(
)×该气体的物质的量分数]。
【答案】(1)
(5) Ⅱ < 3.45
【详解】（1）由图可知，反应③的焓变为
，反应①②的总
焓变为+87.5kJ/mol，则总反应
；
（5）①由化学平衡移动原理可知，
的值越大，一氧化二氮自身的转化率越小，所以曲线Ⅱ表示一氧
化二氮的转化率随的变化；则曲线Ⅰ为
时
的转化率随
变化的曲线，由图可知，降低温度，
转化率增大，平衡正向移动，则正反应为放热反应，焓变小于0；
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②该反应是气体体积不变的反应，平衡前后气体的总压强不变，在总压为100kPa 的
的容器中，一
氧化二氮和一氧化碳的起始分压都为50kPa，由图可知，温度为T1时，一氧化二氮的转化率为65%，由方程
式可知，平衡时，一氧化二氮和一氧化碳的分压都为50kPa-50kPa×65%=17.5kPa，二氧化碳和氮气的分压都
为50kPa×65%=32.5kPa，则反应的标准平衡常数
。
9．（2024·河北保定·一模）
是典型的温室气体，Sabatier 反应可实现
转化为甲烷，实现
的资
源化利用。合成
过程中涉及如下反应：
甲烷化反应（主反应）：
逆变换反应（副反应）：
回答下列问题：
(1)Sabatier 反应所需的
可从工业尾气中捕获，下列不能作为捕获剂的是__________（填标号）。
A．氯化钙溶液
B．小苏打溶液
C．硫酸铵溶液
D．纯碱溶液
(2)已知：
的燃烧热
分别为
转化为
吸收
的热
量。甲烷化反应的
。
(3)已知：
的选择性
。科研小组按
进行投料，从以下
三个角度探究影响
选择性的因素。
①若在恒温
恒压
容器中进行反应，反应
达到平衡，二氧化碳的平衡转化率为
，甲烷的
选择性为
，则逆变换反应的
（保留两位小数）。从反应开始到平衡用
的压强变
化表示的平均反应速率为
（写出计算式）。
②若在恒容容器中进行反应（初始压强为
），平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所
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示。图中表示
的物质的量分数随温度变化的曲线是 （填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”）。
曲线1 和曲线3 交叉点处
的平衡分压为
（计算该空时忽略逆变换反应）。
③积碳会使催化剂的活性降低，从而影响甲烷的选择性，各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示：
温度
800
21.60
0.136
0.133
850
33.94
0.058
0.067
900
51.38
0.027
0.036
由表中数据可知，积碳反应主要由反应 引起（填化学方程式），该反应的
0
（填“>”或“<”）。
【答案】(1)ABC
(2)
(3) 0.27
曲线2 0.004
>
【详解】（1）氯化钙溶液、小苏打溶液、硫酸铵溶液均不能与二氧化碳反应，只有纯碱溶液能与二氧化碳发
生反应，答案选ABC；
（2）
的燃烧热
分别为
转化为
吸收
的热量，
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根据盖斯定律，4 倍氢气燃烧热-甲烷燃烧热再将气态水转化为液态水得出甲烷化反应热化学方程式：甲烷化
反应（主反应）：
，故
；
（3）①设起始时
，则发生甲烷化反应消耗的
为
，发
生逆变换反应消耗的
为
。
反应达到平衡后各气体的物质的量为：
，
，
，
，
。平衡后混合气体的总物质的量
。
，
。
②结合图中
的变化曲线可知，温度较低时（大约在
以下），甲烷化反应的逆反应占主导地位，且
随着温度的升高，甲烷化反应的化学平衡逆向移动，
的含量逐渐增大，则
的含量也逐渐增大，
和
的含量逐渐减小[此阶段
]，故曲线1 是
的变化曲线：曲线2 是
的变化曲线；
曲线3 是
的变化曲线，温度较高时（大约在
以上），逆变换反应的正反应占主导地位，且随着温度
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的升高，
的含量逐渐减小。
设起始时
，达到平衡时消耗的
为
。
曲线1 和曲线3 交叉点处，
，解得
。
达到平衡时各气体的物质的量为：
，平衡后混
合气体的总物质的量
。在温度和容器的体积一定时，
，则
，解得
，故曲线1 和曲线3 交叉点处
的平衡
分压：
。
③相同温度下，反应
的平衡常数最大。平衡常数越大，反应进行的程度越大，故积碳
反应主要由该反应造成。温度越高，该反应的平衡常数越大，说明升高温度该反应的化学平衡正向移动，故
该反应为吸热反应，反应的
。
10．（2024·山西晋城·模拟预测）硫酸亚铁在工农业生产中有许多用途，如可用作农药防治小麦黑穗病，
制造磁性氧化铁、铁催化剂等。回答下列问题：
(1)在
气氛中，
的脱水热分解过程如图所示：
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根据上述实验结果，可知x= ，y= 。
(2)已知下列热化学方程式：
则
的
。
(3)将
置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：
。
平衡时
的关系如下图所示。
时，该反应的平衡总压
、平衡常数
。
随反应温度升高而 (填“增大”“减小”或“不変”)。
(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应
，在
达到平衡时，
、
，则
，
(列出计算式)。
【答案】(1) 4 1
(2)(a+c-2b)
(3) 3.0 2.25 增大
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(4)
(pSO2-pSO3)
【详解】（1）设起始时FeSO4•7H2O 的物质的量为1mol，m(FeSO4•7H2O)=278g，生成FeSO4•xH2O 的失重率
为19.4%，生成FeSO4•yH2O 的失重率为38.8%，即278×19.4%=126-18x，278×38.8%=126-18y，解得x≈4，
y≈1，故答案为：4；1。
（2）①FeSO4•7H2O(s)═FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1=akJ•mol-1，②FeSO4•xH2O(s)═FeSO4(s)
+xH2O(g)ΔH2=bkJ•mol-1，③FeSO4•yH2O(s)═FeSO4(s)+yH2O(g)ΔH3=ckJ•mol-1，根据盖斯定律：①+
-2×
③
②计算
反应：FeSO4•7H2O(s)+FeSO4•yH2O(s)=2(FeSO4⋅xH2O)(s)的ΔH=(a+c-2b)kJ/mol，故答案为：(a+c-2b)。
（3）反应为2FeSO4(s)
Fe2O3(g)+SO2(g)+SO3(g)(Ⅰ)，由图可知，平衡时p(SO3)随着温度升高而增大，说明升
高温度时平衡正向移动，该反应为吸热反应，则平衡常数Kp(Ⅰ)随反应温度升高而增大，并且刚性容器中存在
n(SO2)=n(SO3)，根据恒温恒容条件下气体的物质的量之比等于压强之比、660K 时p(SO3)=1.5kPa 可知
p(SO2)=p(SO3)=1.5kPa，平衡总压p 总= p(SO2)+p(SO3) =3.0kPa，该反应的分压平衡常数
Kp(Ⅰ)═p(SO2)•p(SO3)=1.5kPa×1.5kPa=2.25(kPa)2，故答案为：3.0；2.25；增大。
（4）设平衡体系中n(SO2)=xmol，n(SO3)=ymol，n(O2)=zmol，根据S 原子守恒可知参加反应的FeSO4的物质
的量为(x+y)mol，反应中Fe2+失电子生成Fe2O3，-2 价氧原子失电子生成O2，SO
得电子生成SO2，根据电子
守恒可得x+y+4z=2x，即y+4z=x，所以体系中n(SO3)+4n(O2)=n(SO2)，根据恒温恒容条件下气体的压强之比
等于其物质的量之比可知pSO2=pSO3+4pO2，则pO2=
(pSO2-pSO3)，929K 时p 总=pSO2+pSO3+pO2=84.6kPa、
pSO3=35.7kPa，则pSO2=46.26kPa，pO2=2.64kPa，Kp(Ⅱ)=
=
kPa，故答案为：
(pSO2-pSO3)；
。
11．（2024·陕西·一模）“碳中和”有利于全球气候改善，CO2的资源化利用成为研究重点。
(1)二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于实现“碳达峰、碳中和”，总反应可表示为：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)。
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
a．
kJ·mol-1
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b．
kJ·mol-1
①总反应的△H= kJ·mol-1；反应b 在 温度下能自发进行(填“较高”“较低”或“任意”)。
(2)CH4-CO2重整制H2的过程为：
，同时伴随副反应：
。测得CO2的平衡转化率(α)与温度(K)、压强(MPa)的关系如下图
所示：
①图中m 表示的是 (填“温度”或“压强”)，n1 n2(填“＞”“=”或“＜”)。
②若在m1和n1条件下，向密闭容器中充入1 mol CH4和1 mol CO2，达到平衡状态时测得容器内CO 的物质的
量为1mol，计算B 点对应条件下
的Kp= (MPa)2(列出计算式即可。
用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
【答案】(1) -49 较低
(2) 温度 ＜
【详解】（1）①已知：a．
kJ·mol-1
b．
kJ·mol-1
根据盖斯定律，将两个热化学方程式相加，(a)+(b)，整理可得总反应的热化学方程式：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)，△H=-49 kJ/mol；
根据体系自由能公式△G=△H-T
S
△＜0 时反应可自发进行，由b 反应的方程式可知：该反应的正反应是气体
体积减小的放热反应，△H＜0，△S＜0，要使该反应自发进行，反应温度应该是在较低温度下发生；
17
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（2）①根据图示可知：CO2的转化率会随着m 的增大而增大。主反应
及副反应：
的正反应都是气体体积增大的反应，在温度不变时，
增大压强，化学平衡会向气体体积减小的逆反应方向移动，导致CO2的转化率降低，与图示不吻合，故m 不
能表示压强，而是表示温度；
在温度不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，导致CO2的转化率降低。CO2的转化率：
n1＞n2，则压强：n1＜n2；
②反应开始时加入CO2、CH4的物质的量都是1 mol，假设主反应消耗CO2的物质的量是x，副反应消耗CO2
的物质的量是y，根据物质反应转化关系，结合B 点时CO2转化率是60%，平衡时CO 的物质的量是1 mol，
可得x+y=0.6 mol，2x+
=1 mol，解得x=y=0.3 mol，故平衡时n(CH4)=1 mol-(0.3 mol+0.1 mol)=0.6 mol，
n(CO2)=0.4 mol，n(CO)=1 mol，n(H2)=0.6 mol， n(H2O)=0.2 mol，气体的总物质的量n(总)=0.6 mol+0.4 mol+1
mol+0.6 mol+0.2 mol=2.8 mol，则在温度为m1、压强为n1的条件下，主反应的压强平衡常数Kp=
=
；
12．（2024·陕西渭南·模拟预测）二氧化碳加氢制甲烷有利于实现“碳达峰、碳中和”，该过程中的主要
反应为
①
；
②
。
回答下列问题：
(1)写出甲烷与
反应制取水煤气(CO、
)的热化学方程式： 。
(2)已知部分化学键的键能数据如表所示：
化学键
C-H
H-H
O-H
C=O
键能(kJ/mol)
414
436
463
x
18
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其中x= 。
(4)向若干个体积均为2L 的恒容密闭容器中均充入1mol
、3.6mol
，若只发生反应①
△H=-165kJ/mol，在不同温度下经过10min 测得各容器中
的转化率如图
所示。
①
转化率先升高后降低的原因是 。
X
②
点对应的坐标为(400，80)，X 点对应
的转化率为 (保留三位有效数字)；X 点对应的容器中压强
为
kPa，则X 点对应的平衡常数
(用含
的代数式表示，
为用分压表示的平衡常数，
气体的分压=总压×该气体的物质的量分数)。
X
③、Y 两点对应的平衡常数
(填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】(1)
(2)799.5
(4) 温度升高，反应速率加快，相同时间内二氧化碳转化率增大，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，
二氧化碳转化率降低，故
转化率先升高后降低
小于
【详解】（1）已知：
19
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①
②
由盖斯定律可知，②×2-①，
；
（2）反应的焓变等于反应物键能和减去生成物的键能和，由①可知，
，x=799.5
；
（4）①温度升高，反应速率加快，相同时间内二氧化碳转化率增大，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，
二氧化碳转化率降低，故
转化率先升高后降低；
X
②
点为最高点，则说明此时为平衡状态，对应的坐标为(400，80)，则反应二氧化碳0.8mol、氢气3.2mol，
生成甲烷0.8mol、水1.6mol，平衡二氧化碳0.2mol、氢气0.4mol，X 点对应
的转化率为
；
总的物质的量为3mol，X 点对应的容器中压强为
kPa，则X 点对应的平衡常数
；
③反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则X、Y 两点对应的平衡常数
小于
。
考向
3
平衡图像原因解释之温度、压强对平衡的影响
13．（2024·陕西西安·一模）我国力争在2060 年前实现“碳中和”，体现了中国对解决气候问题的大国担
当。为此我国制定了实现“碳中和”和“温室气体净零排放”的长期战略目标。
的转化、回收和重整受
到越来越多的关注，它是有效应对全球气候变化、促进低碳社会构建的重要方法。
20
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I．热化学转化法。
(1)科学家研究利用回收的
制取甲酸(HCOOH)。已知：
①
kJ mol
⋅
-1；
②
kJ mol
⋅
-1；
③
kJ mol
⋅
-1。
则反应④
的
。
(2)查阅资料知在过渡金属催化剂存在下，
和
合成
的反应分两步进行：已知第二步
反应的方程式为
；则第一步反应的方程式 。
II．催化还原法
以下是
催化加氢合成二甲醚发生的两个主要反应：
⑤
kJ mol
⋅
-1；
⑥
kJ mol
⋅
-1。
(3)下列有关反应⑥的说法正确的是_______。
A．升高温度逆反应速率加快，正反应速率减慢
B．反应体系中
浓度不再变化，说明反应达到平衡状态
C．恒温恒容下达到平衡后，再通入
，平衡向正反应方向移动
D．平衡时，若缩小体积增大压强，则
、
均变大
【答案】(1)-26.4 kJ·mol-1(2)
(3)BD
【详解】（1）根据盖斯定律，由①
（③
②
①）可得
的
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kJ·mol
；
（2）总反应为
，减去第二步反应可得第一步反应为
。
（3）A．升高温度正逆反应速率均加快，A 错误；
B．反应达到平衡时，各物质浓度保持不变，反应体系中
浓度不再变化，说明反应达到平衡状态，
B 正确；
C．恒温恒容下达到平衡后，再通入
，各物质浓度不变，平衡不移动，C 错误；
D．根据勒夏特列原理，平衡时，若缩小体积增大压强，则
、
均变大，D 正确；
故选BD；
14．（2024·陕西宝鸡·一模）I.CO2的资源化可以推动经济高质量发展和生态环境质量的持续改善，回答下
列问题：
(1)CO2和CH4都是主要的温室气体。已知25℃时，相关物质的燃烧热数据如表：
物质
H2(g)
CO(g)
CH4(g)
燃烧热△H(kJ/mol)
-285.8
-283.0
-890.3
则催化重整反应CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)
H=
△
kJ•mol-1。
(3)在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4发生上述反应，起始压强为p，CO2的平衡转化率为α。达平衡时，
容器内总压为 。该反应的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分
数，用α、p 表达，并化为最简式)。
Ⅱ.运用电化学原理可以很好利用CO2资源。
【答案】(1)+247.3(3) (1+α)p
【详解】（1）根据已知物质的燃烧热可得热化学方程式：①2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) △H=-(285.8×2) kJ/mol；
②2CO(g)+O2(g)=CO2(g) △H=-(283.0×2) kJ/mol；③CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+ 2H2O(l) △H=-890.3 kJ/mol，根
据盖斯定律，将③-①-②，整理可得CH4(g)+CO2(g)
2H2(g)+2CO(g) △H=+247.3 kJ/mol。
（3）在恒温恒容装置中通入等体积CO2和CH4，发生反应：CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) △H=+247.3
kJ/mol，起始压强为p，假设反应开始时CO2和CH4的物质的量分别是1 mol，CO2的平衡转化率为α，则根据
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物质反应转化关系可知反应产生达平衡时，H2、CO 的物质的量分别是2α mol，CO2和CH4的物质的量分别是
(1-α) mol，此时容器中气体的总物质的量为n(总)平衡=(1-α)mol+(1-α) mol+2α mol+2α mol=(2+2α)mol，在恒温
恒容条件下气体的物质的量与压强呈正比，则
，解得p(平)=(1+α)p，即平衡时容器内总压为
(1+α)p；平衡时各种气体所占的平衡分压分别是：p(CH4)=p(CO2)=
；p(H2)=p(CO)=
，则该反应的平衡常数Kp=
。
15．（2024·陕西·模拟预测）逆水煤气变换体系中存在以下两个反应。
反应I：
反应Ⅱ：
在恒容条件下，按投料比
进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。
回答下列问题。
(1)物质的标准摩尔生成焓是指由最稳定的单质合成标准压力
下单位物质的量的物质的反应焓变，用符号
表示。
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物质
已知
液态水汽化需要吸收
的能量，则
。
(2)下列措施可提高
平衡产率的是_______(填字母)。
A．高温、高压
B．低温、高压
C．使用高效催化剂
D．及时分离出
【答案】(1)
(2)BD
【详解】（1）反应I：
，
反应Ⅱ：
，
③
，
④
，
⑤
，
⑥
，由2
+
-
⑥⑤④式可得：
，则由盖斯定律得：
；
（2）由反应I：
，反应Ⅱ：
，由反应可知，增大压强、降低温度可使平衡向着生
成
的方向移动；使用高效催化剂，不能使平衡发生移动；及时分离出H2O(g)，可使反应Ⅱ平衡向着生成
CH4的方向移动，故选BD；
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16．（2024·陕西榆林·模拟预测）丙烯是一种重要的化工原料，工业上丙烷制丙烯的相关反应如下：
ⅰ.
ⅱ.
ⅲ.
回答下列问题：
Ⅰ.单独投料(副反应抑制法)。
(1)反应：
。
(2)
时，单独加入
至
后达到平衡，体系中部分组分(仅考虑表内转化)的体积分数
见下表。
物质
体积分数
18
20
47
0
①若只考虑体系中反应ⅱ
，以下操作有利于减小
平衡转化率的是 (填字母)。
A．通入少量
B．使用高选择性催化剂 C．降温 D．减压
②
内
消耗的平均速率：反应ⅰ 反应ⅱ(填“<”、“>”或“=”)。
【答案】(1)2a+c(2) AC <
【详解】（1）根据盖斯定律，反应i
+反应iii=
，故
(2a+c)
；
（2）① A．通入少量
，反应ii 平衡逆向移动，
平衡转化率减小，故A 选；
B．使用高选择性催化剂，不能使平衡移动，故
平衡转化率不变，故B 不选；
C．降温，反应ii 平衡逆向移动，
平衡转化率减小，故C 选；
D．减压，反应ii 平衡正向移动，
平衡转化率增大，故D 不选；
答案为AC；
②根据反应方程式，同时消耗1mol 丙烷生成1mol 丙烯或1mol 乙烯或3mol 甲烷，根据平衡体积分数可知，ii
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生成的乙烯比i 生成的丙烯多，可知反应ii 的速率大于反应i，故答案为<；
17．（2024·陕西·一模）石油化工生产过程中，将石油分馏产物中长链烃的裂解产物进行分离，就可以得
到合成纤维工业、塑料工业、橡胶工业等重要的短链烃化工原料。
(1)已知：正丁烷和异丁烷之间转化的能量变化如图1 所示。
正丁烷气体转化成异丁烷气体的热化学方程式为 。
(2)已知：
、
、
的键能分别为：
、
、
。
反应1：
反应2：
①裂解反应1 在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行；
②裂解反应2 的正反应活化能 (填“
”或“
”)逆反应活化能。
【答案】(1)
(2) 高温
【详解】（1）焓变等于生成物的总能量减去反应物的总能量，根据图1 所给数据，△H=-132 kJ/mol-
(-125kJ/mol)=-7 kJ/mol，正丁烷转化为异丁烷的热化学方程式为：C4H10(g，正丁烷)=C4H10(g，异丁烷) △H=-7
kJ/mol。
（2）反应1：
反应2：
根据键能估算反应热，反应热近似等于断裂化学键的总键能与形成化学键的总键能之差，
26
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；
①裂解反应1 为熵增的吸热反应，自发进行时ΔG=ΔH-T·ΔS ＜0，则在高温下能自发进行；
②裂解反应2 为吸热反应，则正反应活化能＞逆反应活化能。
18．（2024·陕西安康·模拟预测）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，我国目前氨的生产能力位
居世界首位。合成氨反应为
。回答下列问题：
(1)已知
和
的燃烧热
分别为
和
，则合成氨反应的
；合成氨反应的逆过程能自发进行的最低温度为
。
(2)在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为 。（填字母）。
A．有利于平衡正向移动 B．防止催化剂中毒 C．提高正反应速率
【答案】(1)
462(2)A
【详解】（1）由氨气和氢气的燃烧热可写出两个热化学方程式：①
、
，根据盖斯定律可知，由
（①-②）
可得：
；
分解反应能自发进行，需要
，则
；
（2）在合成氨过程中，需要不断分离出氨，有利于平衡正向移动，A 正确；氨在该催化剂的催化作用下生成，
不会使催化剂中毒，B 错误；分离出氨，并没有增大反应物的浓度，所以不会提高正反应速率，C 错误；
考向
4 平衡图像原因解释之选择反应最佳条件
19．（2024·陕西商洛·模拟预测）甲烷不仅是一种燃料，还是用来生产氢气、乙炔、炭黑等物质的化工原
料。回答下列问题：
(3)一定条件下，甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：
I．
；
II．
。
27
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恒定压强为
时，将
的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数
与温度的关系如图所示。
①反应
在 条件下能自发进行(填字母)。
A．低温 B．高温 C．任意温度
②图中表示CO 的物质的量分数与温度的变化曲线是 (填“m”或“n”)。
③系统中q 的含量在
左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因： 。
④上述条件下，
时，
的平衡转化率为 (保留2 位有效数字)，反应Ⅰ的压强平衡常数的
计算表达式为
(Kp 是以分压表示的平衡常数，分压=总压物质的量分数)。
【答案】(3) B m 由于反应Ⅰ正反应吸热，随温度升高，反应向正反应方向进行的程度较大，
同时发生反应II，使氢气的物质的量逐渐增大，随着反应的进行，升高温度，反应II 正反应放热，平衡向逆
反应方向移动，使氢气的物质的量减小(或
之前以反应Ⅰ为主，
之后以反应II 为主，
含量会先
增大后减小) 78%
【详解】（3）①根据盖斯定律，由I-II 可得
，又该反应的
，由
自发进行的条件是高温，故答案为：B；
②两个反应都消耗水，水的物质的量分数减小，所以曲线p 表示水的物质的量分数与温度的变化关系；两个
反应都生成氢气，氢气的物质的量分数在最初增大得最快，所以曲线q 表示氢气的物质的量分数与温度的变
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化关系；氢气的物质的量分数到达峰值后减小，说明温度高于700℃后以反应II 为主，反应II 是放热反应，
升高温度平衡逆向移动，即CO 的物质的量分数一直增大，所以曲线m 表示CO 的物质的量分数与温度的变
化关系,则曲线n 表示二氧化碳的物质的量分数与温度的变化关系；
③系统中q 的含量在700℃左右出现峰值，是由于反应I 正反应吸热，随着温度升高,反应向正反应方向进行
的程度较大，同时发生反应II，使氢气的物质的量逐渐增大，随着反应的进行，升高温度，反应II 正反应放
热，平衡向逆反应方向移动，使氢气的物质的量减小(或700℃之前以反应Ⅰ为主，700℃之后以反应II 为主，
H2含量会先增大后减小)；
④假设起始时甲烷的物质的量为1mol，水蒸气的物质的量为3mol，600℃平衡时反应，反应I 消耗了xmol 水
蒸气，反应II 消耗了ymol 水蒸气，三段式表示
据图可知600℃平衡时甲烷的物质的量分数为0.04，则
，解得
，则甲烷的平衡转化率为
；平衡时氢气的物质
的量分数为0.50，则
，带入
得
，平衡时一氧化碳的体积分数为
0.06，则
，由题干可知平衡时p=100kPa，所以反应Ⅰ的压强平衡常数的计算表达式为
29
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。
20．（2024·陕西汉中·一模）燃油汽车尾气中含有CO 和氮氧化物，氮氧化物包括NO、N2O 等，研究CO
还原氮氧化物及氮氧化物的分解对环境的治理有重要意义。
(1)已知：
写出
与
催化转化成
和
的热化学方程式 。
(3)T℃和恒定压强P0kPa 时，在密闭容器中模拟某种废气中N2O 直接催化分解过程，分解过程主反应为
。反应前后各组分的信息如表：
物质
N2
N2O
O2
CO2
NO
NO2
n(投料)/mol
19
34
6.5
25
0
0
n(平衡)/mol
50
1
20
25
2
2
分析数据，任写一个N2O 分解的副反应的化学方程式： 该温度下主反应的
kPa(以分压表
示，分压=总压物质的量分数)。若除去废气中的CO2气体，在相同的条件下模拟实验，发现体系中N2O 的
平衡转化率明显降低，解释其原因： 。
【答案】(1)
(3)
或
主、副反应均为气体分子数增多的反应，
恒压条件下，除去CO2相当于增加其他气体的分压，平衡向分压减小的方向移动，平衡逆向移动，NO2转化
率降低
【详解】（1）①
；CO（g）的燃烧热为283kJ⋅mol-1，热化学方
程式：
；根据盖斯定律：②×2-①得：
；
30
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（3）根据表中数据可知，N2、O2、NO、NO2物质的量增多，为产物，结合质量守恒定律可知，N2O 分解的
副反应的化学方程式：2N2O⇌N2+2NO 或4N2O⇌3N2+2NO2；反应体系恒定总压为 P0kPa,各物质分压分别为：
p(N2O)=
、p(N2)＝
、p(O2)＝
，平衡常数：Kp=
=500P0；若除去废气中的CO2气体，
在相同的条件下模拟实验，发现体系中N2O 的平衡转化率明显降低，其原因：主、副反应均为气体分子数增
多的反应，恒压条件下，除去CO2相当于增加其他气体的分压，平衡向分压减小的方向移动，平衡逆向移动，
N2O 转化率降低，故答案为：2N2O⇌N2+2NO 或4N2O⇌3N2+2NO2；500P0；主、副反应均为气体分子数增多
的反应，恒压条件下，除去CO2相当于增加其他气体的分压，平衡向分压减小的方向移动，平衡逆向移动，
N2O 转化率降低。
21．（2024·河南新乡·三模）氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重
要作用。
Ⅰ．甲醇-水催化重整可获得氢气。
(1)表中数据是该反应中相关物质的标准摩尔生成焓
数据(标准摩尔生成焓是指在298.15K、100kPa 下
由稳定态单质生成1mol 化合物时的焓变)。
物质
0
-393.5
-241.8
-200.7
则
，该反应在 (填“高温”“低温”或
“任意温度”)下能自发进行。
Ⅱ．乙醇-水催化重整亦可获得，主要反应如下：
反应①：
反应②：
(2)向恒容密闭容器中充入1mol
和3mol
发生上述反应①和②，初始时体系压强为
100kPa．平衡时
的分布分数
、
的产率随温度的变化曲线如图所示。
31
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①为提高氢气的平衡产率，可采取的措施为 (写出2 条)。
200℃
②
以后，解释曲线a 随温度变化趋势的原因： 。
③温度为500℃时，反应经10min 达到平衡，此时乙醇的转化率为60%，则0~10min 内
，该温度下，反应②的
(保留小数点后两位)。
【答案】(1) +49 高温
(2) 减小体系的压强、分离出CO2 升高温度，反应②正向进行程度大于反应①正向进行程度，COx
中CO2的含量降低 1.5 0.60
【详解】（1）①CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH=
=
；故答案为+49；
②
,
时反应能自发进行，CH3OH(g)+H2O(g)=CO2(g)+3H2(g) ΔH>0，ΔS>0，故高温有利于
反应自发进行；故答案为高温；
（2）①为提高氢气的平衡产率，反应①平衡需向正反应方向移动，反应②平衡向逆反应方向移动，可以减小
体系压强或分离出CO2；故答案为减小体系压强 分离出CO2；
②曲线b 对应平衡时氢气的产率，曲线a 对应平衡时CO2的分布分数，曲线C 对应平衡时CO 的分布分数；
由图知200℃以后a 曲线随温度的升高呈现降低趋势，说明CO2的分布分数随温度升高而降低，其原因在于
升高温度反应②正向进行程度大于反应①正向进行程度，COx中CO2的含量降低；故答案为：升高温度反应
②正向进行程度大于反应①正向进行程度，COx中CO2的含量降低；
32
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③温度为500℃时，反应经10min 达到平衡，此时乙醇的转化率为60%，依据反应①列三段式如下：
500℃，由图知δ(CO2)= δ(CO)=50%，说明平衡时n(CO2)= n(CO)=0.6mol；依据反应②列三段式如下：
得出平衡时n(C2H5OH)=0.4mol，n(H2)=3mol，n(H2O)=1.8mol，n(CO2)= n(CO)=0.6mol；总物质的量n（平衡）
=6.4mol。起始时总物质的量n（起始）=4mol，p（起始）=100kPa,
,
；恒温恒容时，压强比等于物质的量比，故p（平衡）=
，平衡时分压分别为
，
，
，
，
，故答案
为：1.5；
④反应②的
，故答案为：0.60；
22．（2024·陕西榆林·三模）苯乙烯是一种很重要的有机化学原料，用途十分广泛。在以水蒸气做稀释剂、
存在催化剂的条件下，乙苯催化脱氢可生成苯乙烯。可能发生如下两个反应；
主反应：
；
副反应：
。
回答下列问题：
33
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(1)已知，在
、
条件下，
、
、
、
的燃烧热分别为
、
、
、
。则
。
(3)在不同的温度条件下，以水烃比
投料，在膜反应器中发生乙苯催化脱氢反应
。膜反应器可以通过多孔膜移去
，提高乙苯的平衡转化率，工
作原理如图所示：
已知：
移出率
×100%。
①忽略副反应，维持体系总压强p 恒定，在温度T 时，已知乙苯的平衡转化率为
，
的移出率为b，则在
该温度下主反应的平衡常数
(用含
、b、p 的代数式表示)。
(4)有研究者发现，在
气氛中乙苯催化脱氢制苯乙烯更容易进行，反应历程如图所示：
①该过程的总反应的化学方程式为 。
②根据反应历程分析，催化剂表面酸碱性对乙苯脱氢反应影响较大，如果催化剂表面碱性太强，会降低乙苯
的转化率，碱性太强使乙苯转化率降低的原因是 (写一点即可)。
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③从资源综合利用角度分析，
氧化乙苯脱氢制苯乙烯的优点是 。
【答案】(1)-97.4(3)
(4)
催化剂表面碱性太强，则带负电荷的氢氧根离子较多，不利于
的吸
附，且碱性物质会和二氧化碳反应，导致吸附在催化剂表面的二氧化碳减少，从而降低了乙苯的转化率
CO2来源广泛，简单易得，利用CO2氧化乙苯脱氢制苯乙烯能减少CO2的排放，减少温室效应，实现“碳中
和”
【详解】（1）燃烧热是指1mol 物质完全燃烧生成稳定产物放出的热量，由题中已知
C
①
6H5C2H5(g)+
O2(g)=8CO2(g)+5H2O(l) ΔH3=-4606.9kJ/mol；
②H2(g)+1
2O2(g)=H2O(l) ΔH4=-285.8kJ/mol；
③C6H5CH3(g)+9O2(g)=7CO2(g)+4H2O(l) ΔH5=-3905.0kJ/mol；
CH
④
4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH6=-890.3kJ/mol；
副反应：C6H5C2H5(g)+H2(g)
C
⇌
6H5CH3(g)+CH4(g) 等于反应①+反应②-反应③-反应④，故ΔH2=ΔH3+ΔH4-ΔH5-
ΔH6=
。
（3）①
的移出率为b，剩余氢气
，结合总压强p，将数据代入分压平衡常数，得
；
（4）①反应的化学方程式为
；
②催化剂表面碱性太强，则带负电荷的氢氧根离子较多，不利于
的吸附，且碱性物质会和二氧化碳反应，
导致吸附在催化剂表面的二氧化碳减少，从而降低乙苯的转化率；
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③
来源广泛，简单易得，利用
氧化乙苯脱氢制苯乙烯能减少
的排放，减少温室效应，实现“碳
中和”。
23．（2024·陕西榆林·二模）
的综合利用成为研究热点，
作为碳源加氢是再生能源的有效方法。
回答下列问题：
Ⅰ．工业上利用
和
制备
，已知温度为T、压强为p 时的摩尔生成焓
如表所示：
气态物质
摩尔生成焓/
0
已知：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摩尔生成焓。
(1)温度为T、压强为p 时，反应
。
Ⅱ．在催化剂作用下，
可被氢气还原为甲醇：
[同时
有副反应
发生]，
平衡转化率随温度和压强的变化如图。
(3)判断
的大小关系： 。解释压强一定时，
的平衡转化率呈现如图变化的原因：
。同时增大
的平衡转化率和
的产率可采取的措施是 。
【答案】(1)
(3)
之前以副反应为主，转化率随着温度升高而增大，
之后以主反应为主，转化
率随着温度升高而降低 增大压强
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【详解】（1）
=生成物的生成焓-反应物的生成焓，则反应
；
（3）对于反应
，增大压强，平衡正向移动，副反应
不受压强影响，当温度固定时，压强越大，
平衡转化率越
大，故
；主反应
为放热反应，温度升高，平衡逆
移，副反应
为吸热反应，温度升高，平衡正移，Tk 前以副反应
为主，转化率随着温度升高而增大，
后以主反应为主，转化率随着温度升高而降低；增大压强，可以使
主反应
正向移动，副反应
不移
动，则增大压强可同时增大
的平衡转化率和
的产率；
24．（2024·陕西铜川·模拟预测）乙烯年产量的高低是衡量一个国家石油化工发展水平的重要指标。回答
下列问题：
(1)已知
①
，
②
，
③
，
则
；
(用含
、
的式子表示)。
(2)反应
中正逆反应速率方程可表示为
、
，其中
和
是只与温度有关的常数。则升高温度过程中，
和
变化值较大
的是 。
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(3)在压强恒定为480kPa 时，向某密闭催化反应器中加入2mol 乙烯与2mol 水，使其发生反应：
，测得反应开始到第10min 乙烯的转化率
随温度的变化
如图所示(过程中催化剂活性几乎不受影响)：
b
①点前乙烯的转化率随温度升高而增大，根据活化分子碰撞理论解释其原因： ；c 点时乙醇的
体积分数为 。
b
②点时该反应的化学平衡常数
(保留两位小数，分压=气体体积分数×总压)。
【答案】(1) -261 K1·K2
(2)k 逆
(3) 温度升高使部分非活化分子吸收热量而变为活化分子，即增大活化分子百分数，增大活化分子有效
碰撞机会 25 0.05
【详解】（1）反应③可以由反应①+反应②得到，由盖斯定律知，
；
根据所给反应
，
；
。
（2）其他条件不变时，升高温度平衡向逆反应方向移动，说明逆反应速率增加更多一些，故
增大的量更
多一些。
（3）①b 点前乙烯的转化率随温度升高而增大，是因为温度升高使部分非活化分子吸收热量而变为活化分子，
即增大活化分子百分数，增大活化分子有效碰撞机会，化学反应速率加快，根据
，当乙烯转化率为40%时，生成的乙醇为0.8mol，消耗的乙烯与
水均为0.8mol，故平衡时混合气体共有3.2mol，乙醇的体积分数为25%；
b
②点为平衡状态，同理可求出b 点生成的乙醇为1.6mol，剩余的乙烯与水各为0.4mol，混合气体为2.4mol，
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此时
、
，由此求出
。
考向
5 平衡图像原因解释之转化率、产率变化分析
25．（2024·陕西·模拟预测）2023 年11 月23 日，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成
功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，其中火箭推进剂的研究功不可没。
(1)火箭推进剂可用N2H4(l)作燃料，N2O4(g)作氧化剂，N2H4(l)与N2O4(g)反应生成N2(g)和H2O(g)的热化学方程
式为 。
(已知：一定温度下，以元素的最稳定单质生成1 mol 纯物质的热效应为该物质的摩尔生成焓，以
表示，
单质的摩尔生成焓为
，相关物质的摩尔生成焓如下表所示，焓变=生成物的总摩尔生成焓-反应物的
总摩尔生成焓)
物质
N2O4(g)
N2H4(l)
H2O(g)
摩尔生成焓
+10.8
+165.8
-242.0
(2)氢燃料也是常用的火箭推进剂燃料，工业上可通过“一碳化学”技术实现氢气的制备，其主要涉及的反应
如下。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
②
时，向恒容密闭容器中通入按照
混合的气体，发生反应Ⅰ、Ⅱ，若
初始时压强为70 kPa，达到平衡时体系的压强为90 kPa，该温度下CH4的平衡转化率为 ，H2的平
衡分压为 kPa。
【答案】(1)2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=—1310.4kJ/mol
(2) b 50%
【详解】（1）由题意可知，液态肼与四氧化二氮气体反应生成氮气和水蒸气的反应为2N2H4(l)
+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g)，由∆H=生成物的总摩尔生成焓-反应物的总摩尔生成焓可得：反应∆H=4×(—
242.0kJ/mol)—2×165.8kJ/mol—10.8kJ/mol=—1310.4kJ/mol，反应的热化学方程式为2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)
+4H2O(g) △H=—1310.4kJ/mol，故答案为：2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(g) △H=—1310.4kJ/mol；
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（2）②由恒温恒容时混合气体的物质的量之比等于压强之比可知，初始时甲烷和二氧化碳的分压均为
×70kPa=20kPa、水蒸气的分压为
×70kPa=30kPa，设达到平衡时反应的甲烷和水蒸气的分压分别为akPa 和
bkPa，由题意可建立如下三段式：
由达到平衡时体系的压强为90 kPa 可得：70+2a=90，解得a=10，则甲烷的转化率为
×100%=50%；由
图可知，T1K 时反应Ⅱ的ln
=0，则
=1，解得b=5，所以氢气的分压为
(2×10+5)kPa=25kPa，故答案为：50%；25kPa；
26．（2024·陕西·模拟预测）
和
共活化处理的研究既有利于实现碳中和，又有利于处理某些环境
中的有害气体．该研究过程主要涉及如下反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
回答下列问题：
(1)反应Ⅲ的反应热
，该反应在 （填“高温”“低温”或“任意温度”）下能自发进
行；
40
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(2)向某密闭容器中投入等物质的量的
和
，发生上述反应．其中
的平衡转化率随温度或压
强变化如图．L，X 可分别代表压强或温度；
X 代表的物理量是 ，原因为 ；
②若在恒温恒容密闭容器中发生上述反应，下列条件能说明上述反应均达到平衡状态的是 （填字
母）；
A．
和
的物质的量之比不再发生变化时
B．
和
的物质的量之比不再发生变化时
C． 混合气体密度不再发生变化时
D．容器内压强不再发生变化时
【答案】(1)
高温
(2) 压强 反应Ⅱ为气体分子数目增大的反应，压强增大，平衡逆向移动，
平衡转化率降低（答
案合理即可） BD
【详解】（1）反应Ⅲ的反应热为：
，该反应气体分
子数目增多，
，根据
可知，该反应在高温下能自发进行。
（2）①由方程式可知，温度越高，
的平衡转化率越高，压强越大，
的平衡转化率越低，所以X 代
表的物理量是压强．
A
②．
和
的物质的量之比恒等于
，所以不能说明是否平衡，A 不选；
B．
和
的物质的量之比不再发生变化时能说明反应达到平衡状态，B 选：
41
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C．混合气体密度恒定不变，所以不能说明是否平衡，C 不选；
D．容器内压强不再发生变化时能说明反应达到平衡，D 选；
故选BD。
27．（2024·陕西铜川·三模）我国力争于2030 年前实现碳达峰，2060 年前实现碳中和，因此
的综合
利用成为研究热点。
(1)通过捕捉空气中的
和电解水产生的H2可以合成“零碳甲醇”。已知H2(g)的燃烧热为286
，
的燃烧热为726
，反应
的
。
(3)氢气和碳氧化物反应生成甲烷，涉及反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
T℃时，向恒容密闭容器中充入一定量的
和1mol
，平衡时
和CO 的转化率
及
和
的物质的量
随
变化的情况如图所示。
①图中表示
变化的曲线是 (填“a”、“b”、“c”或“d”)；
；
的选择性
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。
②已知起始充入1mol
和1mol
进行上述反应时，起始压强为
。反应Ⅰ的分压平衡常数
(用含
的代数式表示)。
【答案】(1)-132(3) b 62.5 60%
【详解】（1）已知：H2(g)、CH3OH(l)的燃烧热分别为286kJ/mol 和726kJ/mol，则根据燃烧热的定义列出燃
烧热的热化学方程式如下：①H2(g)+
O2(g)=H2O(l) ΔH1=-286kJ/mol；②CH3OH(l)+
O2(g)=CO2(g)
+2H2O(l) ΔH2=-726kJ/mol，由3×
-
①②得：
，根据盖斯定律 ΔH=3ΔH1-
ΔH2=3×(-286kJ mol
⋅
−1
)-(-726kJ mol
⋅
−1)=-132kJ mol
⋅
−1
；
（3）①结合反应，
越大，CO 转化率越大直到接近100%，而氢气本身的转化率将下降，故a 表示CO
转化率、b 表示H2转化率；随着
的增大，CO 接近完全转化，CH4物质的量逐渐增大，直到接近
100%，故c 表示CH4物质的量变化的曲线，则d 表示CO2物质的量变化的曲线；温度T℃时，在固定容积的
容器中充入一定量的
和1molCO，B 点
=1，因此充入1mol
，设出未知数并列出三段式如下：
；
；
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此时H2转化率为87.5%，d 表示CO2物质的量的变化曲线，由此可得，
，
，计算可得
，
，
，则
，即
m=62.5；
的选择性
；
②根据上述分析可计算出各气体平衡时的量：
，
，
，
，
，
平衡时总的气体的物质的量为：
0.375mol+0.125mol+0.25mol+0.375mol
，由于起始充入1molCO 和1mol
进行上述反应，起始压强为
，根据物质的量之比等
于压强之比可知，达到平衡时的压强为
，由此计算反应Ⅰ的分压平衡常数：
。
28．（2024·陕西安康·模拟预测）CO2资源化利用备受关注，研究CO2资源化综合利用有重要意义。已知：
反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
H1=+41.2kJ/mol
反应Ⅱ：2CO2(g)+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)
H2=-122.5kJ/mol
回答下列问题：
(1)反应2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)
H= kJ/mol。
(2)将4molCO、6molH2置于某密闭容器中，控制适当条件使其发生反应：2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)
+H2O(g)，测得CO 的某种平衡量值(x)在不同压强下随温度的变化如图1 所示：
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x
①表示 (填“体积分数”或“转化率”)，为了提高反应速率的同时能提高H2的转化率，可采取
的措施有 (填字母)。
a．使用高效催化剂 b．缩小容器的体积
c．升高温度 d．增大H2的浓度
②若p1=6MPa，B 点表示反应从开始进行到10min 时达到平衡状态，则v(H2)= MPa·min-1，Kp=
MPa-4(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
③若对D 点状态的反应同时进行降温、缩小体积的操作，重新达到平衡状态可能是图中A~G 点中的
点。
(3)在恒压密闭容器中投入xmolCO2和ymolH2，发生上述反应Ⅰ和Ⅱ。测得CO2的平衡转化率和平衡时CO 的
选择性(CO 的选择性=
×100%)随温度的变化曲线如图2 所示。
T℃
①
达到平衡时，反应Ⅱ理论上消耗CO2的物质的量为 mol。
②合成二甲醚的适宜温度为260℃，其原因是 。
【答案】(1)-204.9
(2) 转化率 b 0.16
A
(3) 0.3x 温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO 选择性过大，二甲醚的选择性减小
【详解】（1）由题干信息可知，反应Ⅰ：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
H1=+41.2kJ/mol 反应Ⅱ：2CO2(g)
+6H2(g)=CH3OCH3(g)+3H2O(g)
H2=-122.5kJ/mol 则反应：Ⅱ-2Ⅰ可得反应2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)
+H2O(g) 根据盖斯定律可知，
H=
H2-2
H1=(-122.5)kJ/mol-2×41.2kJ/mol=-204.9kJ/mol，故答案
为：-204.9；
（2）①由(1)分析可知，2CO(g)+4H2(g)
CH3OCH3(g)+H2O(g)
，升高温度平衡逆向移动，结合题干图
像可知，随着温度的升高，x 的值减小，故x 表示CO 的平衡转化率：
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a．使用高效催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，即改变不了H2的转化率，a 不合题意；
b．缩小容器的体积，即增大压强，上述平衡正向移动，H2的转化率增大，b 符合题意；
c．升高温度，上述平衡逆向移动，H2的转化率减小，c 不合题意；
d．增大H2的浓度上升平衡正向移动，CO 的转化率增大，但H2的平衡转化率减小，d 不合题意；
故答案为：转化率；b；
②由题干图像可知，B 点时CO 的转化率为50%，三段式分析为：
若p1=6MPa，B 点表示反应从开始进行到10min 时达到平衡状态，则起始H2分压为：
=3.6MPa，平衡时H2的分压为：
=2MPa，
(H2)=
=
=0.16MPa·min-1，同理平衡时p(CO)=p(H2)=2MPa，p(CH3OCH3)=p(H2O)=1MPa，故Kp=
=
=
MPa-4，故答案为：0.16；
；
③若对D 点状态的反应同时进行降温、缩小体积的操作，上述平衡均向正反应方向移动，故重新达到平衡状
态CO 的平衡转化率增大，由题干图像信息可知，可能是图中A~G 点中的A 点，故答案为：A；
（3）①由题干图2 信息可知，T℃达到平衡时，CO2的转化率为40%，CO 的选择性为25%，即一共转化了
0.4xmol 的CO2，其中有25%发生反应Ⅰ，则有75%发生反应Ⅱ，故反应Ⅱ理论上消耗CO2的物质的量为
0.4x×75%=0.3xmol，故答案为：0.3x；
②由于温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO 选择性过大，二甲醚的选择性减小，所以该催化剂条件下
合成二甲醚时较适宜的温度为260℃，故答案为：温度过低，反应速率太慢，温度过高，CO 选择性过大，二
甲醚的选择性减小。
29．（2024·陕西商洛·三模）氢能是清洁、绿色能源，我国在开发氢能领域取得突破性进展。
I．氨分解制备氢。
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在铁或钨催化剂作用下，氨分解过程中能量变化如图所示。
(1)根据图推知，
。
键能为
。
Ⅱ．甲醇和水蒸气重整制氢。
(4)一定温度下，在不同压强下，以两种不同组成进料发生上述反应，反应达到平衡时
的转化率与压
强关系如图所示。进料组成
；进料组成
，
。
[物质i 的物质的量分数：
]
①进料组成1 是 (填“甲”或“乙”)。
M
②
点
的体积分数为 ，对应温度下，该反应的平衡常数
为 (用分数表示结果)。
【答案】(1)
436(4) 乙 0.5 或
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【详解】（1）由
相对能量为0，其分解反应为吸热反应，
相对能量为
可计算
该反应的反应热
；
由
可知，
键能为
；
（4）①压强相等时，充入氩气，反应体系分压减小，平衡向正方向移动，故甲代表进料2，乙代表组成1；
②设
、
分别为
，
为
，M 点组成可用三段式计算：
；
，
，
，
。
30．（2024·陕西榆林·模拟预测）利用甲烷催化裂解制备乙烯、乙炔，也可以与
在催化剂的作用下合成
甲醇，有利于实现碳资源的有效循环。
(1)甲烷催化裂解制备乙烯、乙炔时涉及以下反应：
反应I：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
反应Ⅳ：
。
(4)在催化剂的作用下，利用
与
合成甲醇。
主反应：
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副反应：
在温度为
、压强为
下，向容器中充入
、
和
，充分反应达平
衡时
的转化率为
，产物的选择性[如甲醇的选择性
]如图所示：
计算平衡时
的物质的量为
。副反应的相对压力平衡常数
(已知：气体的相对分压
等于其分压除以标准压强
，相对压力平衡常数
是指用相对分压代替浓度计算的平衡常数)。
【答案】(1)
(4) 0.4 10
【详解】（1）根据盖斯定律，反应I+反应Ⅱ=反应Ⅳ，故
=+202
；
（4）根据题目的数据，有如下算式：
平衡时O2 的物质的量为3.0mol-1.8mol-0.8mol=0.4mol，CH4的物质的量为1mol，CO2的物质的量为0.4mol，
H2O 的物质的量为0.8mol+1.2mol=2.0mol；故副反应的
=
=10。
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