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热点专项 多平衡体系中最佳反应条件、选择性、转化率、
产率判断
目录
01 考情透视·目标导航............................................................................................................................
02 知识导图·思维引航............................................................................................................................
03 核心精讲·题型突破............................................................................................................................
【真题研析】...........................................................................................................................................................
【核心精讲】...........................................................................................................................................................
1．多重平衡体系分类.............................................................................................................................................
2．有关多重平衡及选择性的问题.........................................................................................................................
3．连续反应的思维模型.........................................................................................................................................
4．竞争反应的思维模型.........................................................................................................................................
5．工业生产图像中转化率、产率变化分析思路.................................................................................................
【命题预测】...........................................................................................................................................................
考向1 选择反应最佳条件.......................................................................................................................................
考向2 解释曲线发生某种现象的原因...................................................................................................................
考向3 多重化学平衡的计算...................................................................................................................................
考点要求
考题统计
考情分析
反应条件
的选择或
曲线原因
分析
2024·安徽卷，12，3 分；2024·辽吉黑卷，10，3
分；2024·江苏卷，13，3 分；2023•江苏卷，
13，3 分；2022•江苏卷，13，3 分；
近几年高考对化学平衡相关
知识的考查中，经常出现同
一体系中多平衡共存问题，
这类试题有固定的的设问、
答法或有确定的解题思路。
预计2025 年重点考查多重平
衡下化学平衡体系的分析、
化学平衡常数的计算等。
多重化学
平衡的计
算
2024·浙江6 月卷，11，3 分；2024·湖南卷，
14，3 分；2023•湖南卷，16(2)；
1
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1．(2024·浙江6 月卷，11，3 分)二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
I．C2H6(g)＋CO2(g)
C2H4(g)＋CO(g)＋H2O(g) ΔH1＞0
II．C2H6(g)＋2CO2(g)
4CO(g)＋3H2(g) ΔH2＞0
向容积为
的密闭容器中投入2 mol C2H6和3 mol CO2，不同温度下，测得
时(反应均未平衡)的
相关数据见下表，下列说法不正确的是( )
温度(
)
400
500
600
乙烷转化率(
)
2.2
9.0
17.8
乙烯选择性(
)
92.6
80.0
61.8
注：乙烯选择性
A．反应活化能：I＜II
B．
时，0~5 min 反应I 的平均速率为：v(C2H4)=2.88×10-3
mol·L－1·min－1
C．其他条件不变，平衡后及时移除H2O(g)，可提高乙烯的产率
D．其他条件不变，增大投料比[n(C2H6)/ n(CO2)]投料，平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】A 项，由表可知，相同温度下，乙烷在发生转化时，反应Ⅰ更易发生，则反应活化能：
Ⅰ<Ⅱ，A 正确；B 项，由表可知，500℃时，乙烷的转化率为9.0%，可得转化的乙烷的总物质的量为
2
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2mol×9.0%=0.18mol，而此温度下乙烯的选择性为80%，则转化为乙烯的乙烷的物质的量为
0.18mol×80%=0.144mol，根据方程式可得，生成乙烯的物质的量为0.144mol，则0~5 min 反应I 的平均速
率为：
，B 正确；C 项，其他条件不变，平衡后及时移除
H2O(g)，反应Ⅰ正向进行，可提高乙烯的产率，C 正确；D 项，其他条件不变，增大投料比[n(C2H6)/
n(CO2)]投料，平衡后CO2转化率提高，C2H6转化率降低，D 错误；故选D。
2．(2024·安徽卷，12，3 分)室温下，为探究纳米铁去除水样中SeO4
2-的影响因素，测得不同条件下
SeO4
2-浓度随时间变化关系如下图。
实验序号
水样体积/ mL
纳米铁质量/ mg
水样初始pH
①
50
8
6
②
50
2
6
③
50
2
8
下列说法正确的是( )
A．实验①中，0~2 小时内平均反应速率v(SeO4
2-)=2.0 mol·L－1·h－1
B．实验③中，反应的离子方程式为：2Fe+SeO4
2-+8H+=2Fe3++Se+4H2O
C．其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率
D．其他条件相同时，水样初始pH 越小，SeO4
2-的去除效果越好
【答案】C
【解析】A 项，实验①中，0~2 小时内平均反应速率
，A 不正确；B 项，实验③中水样初始
pH =8，溶液显弱碱性，发生反应的离子方程式中不能用H+配电荷守恒，B 不正确；C 项，综合分析实验
①和②可知，在相同时间内，实验①中SeO4
2-浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当增加纳米铁
3
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质量可加快反应速率，C 正确；D 项，综合分析实验③和②可知，在相同时间内，实验②中SeO4
2-浓度的
变化量大，因此，其他条件相同时，适当减小初始pH，SeO4
2-的去除效果越好，但是当初始pH 太小时，
H+浓度太大，纳米铁与H+反应速率加快，会导致与SeO4
2-反应的纳米铁减少，因此，当初始pH 越小时
SeO4
2-的去除效果不一定越好，D 不正确；故选C。
3．(2024·辽吉黑卷，10，3 分)异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150℃时其制备过程
及相关物质浓度随时间变化如图所示，15 h 后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是( )
A．
时，反应②正、逆反应速率相等
B．该温度下的平衡常数：①>②
C．0~3h 平均速率(异山梨醇) 0.014mol·kg-l·h-l
D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】A 项，由图可知，3 小时后异山梨醇浓度继续增大，15 h 后异山梨醇浓度才不再变化，所以
3 h 时，反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，A 错误；B 项，图像显示该温度下，15 h 后
所有物质浓度都不再变化，且此时山梨醇转化完全，即反应充分，而1，4-失水山梨醇仍有剩余，即反应
②正向进行程度小于反应①、反应限度小于反应①，所以该温度下的平衡常数：①>②，B 正确；C 项，由
图可知，在0~3h 内异山梨醇的浓度变化量为0.042mol/kg ，所以平均速率( 异山梨醇)=
，C 正确；D 项，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变物质平衡
转化率，所以反应②加入催化剂不改变其平衡转化率，D 正确；故选A。
4．(2024·湖南卷，14，3 分)恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g，发生如下反应：
主反应：CH3OH(g)＋CO(g)=CH3COOH(g) ΔH1
4
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副反应：CH3OH (g)＋CH3COOH(g)=CH3COOCH3(g)＋H2O(g) ΔH2
在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数
随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，
下列说法正确的是( )
A． 投料比x 代表
B． 曲线c 代表乙酸的分布分数
C．ΔH1＜0，ΔH2＞0
D． L、M、N 三点的平衡常数：K(L)=K(M)＞K(N)
【答案】D
【解析】题干明确指出，图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为δ(CH3COOH)、
δ(CH3COOCH3)，若投料比x 代表
，x 越大，可看作是CH3OH 的量增多，则对于主、副反应
可知生成的CH3COOCH3越多，CH3COOCH3分布分数越高，则曲线a 或曲线b 表示CH3COOCH3分布分数，
曲线c 或曲线d 表示CH3COOH 分布分数，据此分析可知AB 均正确，可知如此假设错误，则可知投料比x
代表
，曲线a 或曲线b 表示δ(CH3COOH)，曲线c 或曲线d 表示δ(CH3COOCH3)。A 项，投料
比x 代表
，故A 错误；B 项，曲线c 表示CH3COOCH3分布分数，故B 错误；C 项，曲线a 或
曲线b 表示δ(CH3COOH)，当同一投料比时，观察图像可知T2时δ(CH3COOH)大于T1时δ(CH3COOCH3)，
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而T2＞T1可知，温度越高则δ(CH3COOH)越大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，ΔH1＞0；曲线c 或
曲线d 表示δ(CH3COOCH3)，当同一投料比时，观察可知T1时δ(CH3COOCH3)大于T2时δ(CH3COOCH3)，
而T2＞T1可知，温度越高则δ(CH3COOCH3)越小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，ΔH2＜0，故C 错
误；D 项，L、M、N 三点对应副反应ΔH2＜0，且TN＞TM=TL，升高温度平衡逆向移动，K(L)=K(M)＞
K(N)，故D 正确；故选D。
5．(2024·江苏卷，13，3 分) 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：
①CO2(g)＋H2(g)= CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝41.2kJ·mol−1
②CO(g)＋2H2(g)= CH3OH(g) ΔH2
225℃、8×106Pa 下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、
L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO 和CH3OH 的体积分数如图所示。下列说法正确的是( )
A．L4处与L5处反应①的平衡常数K 相等
B．反应②的焓变ΔH2＞0
C．L6处的H2O 的体积分数大于L5处
D．混合气从起始到通过L1处，CO 的生成速率小于CH3OH 的生成速率
【答案】C
【解析】A 项，L4处与L5处的温度不同，故反应①的平衡常数K 不相等，A 错误；B 项，由图像可知，
L1-L3温度在升高，该装置为绝热装置，反应①为吸热反应，所以反应②为放热反应，ΔH2<0，B 错误；C
项，从L5到L6，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②在向右进行，反应②消耗 CO，而 CO 体积分数
没有明显变化，说明反应①也在向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，n(H2O) 增
大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有H2O 的消耗与生成，故 n 总减小而n(H₂O)增加，即H2O 的
体积分数会增大，故L6处的H2O 的体积分数大于L5处，C 正确；D 项，L1处CO 的体积分数大于
CH3OH，说明生成的 CO 的物质的量大于CH3OH，两者反应时间相同，说明CO 的生成速率大于 CH3OH
的生成速率，D 错误；故选C。
6．(2023•江苏卷，13，3 分)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) ΔH＝-164.7kJ·mol−1
CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH＝41.2kJ·mol−1
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在密闭容器中，
、
时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下
反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图所示。CH4的选择性可表示为
。下列说法正确的是( )
A．反应2CO(g)＋2H2(g)=CO2(g)＋CH4(g)的焓变ΔH＝-205.9kJ·mol−1
B．CH4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
的值或增大压强，均能使
平衡转化率达到X 点的值
【答案】D
【解析】A 项，由盖斯定律可知反应2CO(g) ＋2H2(g)=CO2(g) ＋CH4(g) 的焓变
，A 错误；B 项，CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋
2H2O(g)为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CH4的含量降低，故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降
低，B 错误；C 项，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 项，450℃时，提高
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CO2平衡转化
率达到X 点的值，D 正确。 故选D。
7．(2022•江苏卷，13)乙醇-水催化重整可获得H2。其主要反应为
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C2H5OH(g)+3H2O(g)= 2CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝173.3kJ·mol−1
CO2(g)+H2(g)= CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41.2kJ·mol−1
在
、n 始(C2H5OH)：n 始(H2O)=1：3 时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO 的选择性及H2
的产率随温度的变化如图所示。
CO 的选择性
，下列说法正确的是( )
A．图中曲线①表示平衡时H2产率随温度的变化
B．升高温度，平衡时CO 的选择性增大
C．一定温度下，增大
可提高乙醇平衡转化率
D．一定温度下，加入CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率
【答案】D
【解析】根据已知反应①C2H5OH(g)+3H2O(g)= 2CO2(g)＋6H2(g) ΔH2＝173.3kJ·mol−1，反应②CO2(g)
+H2(g)= CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝41.2kJ·mol−1，且反应①的热效应更大，故温度升高的时候对反应①影响更
大一些，即CO2选择性增大，同时CO 的选择性减小，根据CO 的选择性的定义可知③代表CO2的选择性，
①代表CO 的选择性，②代表H2的产率。A 项，由分析可知②代表H2的产率，A 错误；B 项，由分析可知
升高温度，平衡时CO 的选择性减小，B 错误；C 项，两种物质参加反应增大一种物质的浓度，会降低该
物质的平衡转化率，C 错误；D 项，加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大H2产率，或
者选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可以增大H2产率，D 正确；故选D。
1．多重平衡问题的解题思路
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2．多平衡体系中有关平衡常数的计算技巧
(1)有关多平衡体系平衡常数的计算，如何确定多个反应相关联物质在平衡时量的多少是解题的关键点。
若用常规的三段式计算，对反应过程分析要求高，容易出错。但无论多少个反应，反应进行的程度如何，
反应前后的原子总数是不变的，因而解答这类问题可用原子守恒法，可规避对反应过程的分析。
(2)原子守恒法解题基本思路。
1 ．多重平衡体系分类
多重平衡可分成两类：一种是竞争性的多重平衡，此类反应被称为平行反应或竞争反应。平行反应指
的是反应物相同，生成物不同的两个或多个反应(其中一个生成目标产物的反应是主反应，其余的是副反
应)。另一种是连续性的多重平衡，此类反应被称为连续反应或分步反应。
2 ．有关多重平衡及选择性的问题
在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的。
(1)如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那么该反应物的平衡转化率就
会增大。
(2)在一定温度下，特定的混合体系，多重平衡选择性为定值。因为平衡常数只与温度有关，且催化剂
不能改变某一物质的平衡转化率。
(3)如果在同一条件下，两个物质同时可以发生几个可逆反应，那么催化剂的选用就可以使其中某一反
应的选择性提高。
3 ．连续反应的思维模型
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【易错提醒】
连续反应中只要有一个反应平衡发生移动，那么另一个反应平衡也会联动。
4 ．竞争反应的思维模型
5 ．工业生产图像中转化率、产率变化分析思路
【易错提醒】
多重平衡体系达到整体综合平衡后，每种平衡组分都只能有一个平衡浓度。
考向
1
选择反应最佳条件
1．(2025·四川省绵阳市阶段练习)二甲醚和水蒸气制氢气可作为燃料电池的氢能源，发生的主要反应
如下：
反应I：CH3OCH3(g)＋H2O(g)
2CH3OH(g) ΔH1＞0
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反应Ⅱ：CH3OH(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋3H2(g) ΔH2＞0
反应Ⅲ：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH3＞0
在恒压下，将一定比例的二甲醚和水蒸气混合后，以一定流速通过装有催化剂的反应器，反应相同时
间测得的CH3OCH3实际转化率、CO2实际选择性与CO2平衡选择性随温度的变化如图所示，CO2的选择性
。下列说法不正确的是( )
A．曲线b 表示CO2实际选择性随温度的变化
B．适当增加H2O 的物质的量，可提高H2的产率
C．
时，反应Ⅱ的速率大于反应Ⅲ的速率
D．一定温度下，若增大压强，反应Ⅲ平衡不移动，CO 的平衡产量不变
【答案】D
【解析】由公式可知，二氧化碳的实际选择性与二氧化碳平衡选择性随温度的变化趋势应该相同，所
以曲线b 为二氧化碳实际选择性，则曲线a 为二甲醚的实际转化率。A 项，由分析可知，曲线b 为二氧化
碳实际选择性，则曲线a 为二甲醚的实际转化率，故A 正确；B 项，适当增加水蒸气的物质的量，水蒸气
的浓度增大，反应Ⅱ的平衡向正反应方向移动、反应Ⅲ的平衡向逆反应方向移动，有利于提高氢气的产率，
故B 正确；C 项，由图可知，200℃时，二氧化碳的实际选择性大于平衡选择性，说明反应Ⅱ的速率大于反
应Ⅲ，故C 正确；D 项，反应I、反应Ⅱ都为气体体积减小的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，
水蒸气的浓度增大，反应Ⅲ的平衡向逆反应方向移动，一氧化碳的平衡产量减小，故D 错误；故选D。
2．(2025·北京市北师大附中高三模拟)甲烷还原二氧化碳是实现“双碳”目标的有效途径之一，常压、
催化剂作用下，按照CO2和CH4的物质的量之比
投料。有关反应如下：
反应I：CH4(g)＋CO2(g)
2CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝+247kJ·mol−1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41kJ·mol−1
某一时段内，CH4和CO2的转化率随温度变化如下图所示。
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已知：CO2的转化效率
下列分析不正确的是( )
A．根据反应Ⅰ、Ⅱ，低压高温有利于提高CO2的平衡转化率
B．
时，CO2转化的R 值为
C．由
升高到
，含氢产物中水的占比增大
D．由
升高到
，CO2的转化效率逐渐增大
【答案】C
【解析】A 项，反应Ⅰ是气体分子数增大的吸热反应，反应Ⅱ是气体分子数不变的吸热反应，升高温
度均有利于反应Ⅰ、Ⅱ的平衡正向移动，提高CO2的平衡转化率，且降低压强有利于反应Ⅰ的平衡正向移
动，c(H2)增大可促进反应Ⅱ的平衡正向移动，也可提高CO2的平衡转化率，所以低压高温有利于提高CO2
的平衡转化率，故A 正确；B 项，由图可知，500℃时CO2的转化率为20%，CH4的转化率为40%，CO2的
转化效率为
=1.5，故B 正确；C 项，由图可知，温度由400℃升高到600℃时CH4转化率的增大幅
度远大于CO2，则此时主要发生反应Ⅰ，且只有反应Ⅱ生成水，所以含氢产物中水的占比减小，故C 错误；
D 项，由图可知，由700℃升高到1000℃时△n(CO2)变化幅度较大，△n(CH4)变化幅度较小，则CO2的转
化效率逐渐增大，故D 正确；故选C。
3．(2025·江苏省南京师大附中高三质检)在CO2与H2反应制甲醇的反应体系中，主要反应的热化学方
程式为
反应I：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.5kJ·mol−1
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反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+40.9kJ·mol−1
向恒压密闭容器中通入1molCO2和3molH2，CO2的平衡转化率、CH3OH 的平衡产率随温度的变化如下
图所示。下列说法正确的是( )
A．反应I 的平衡常数
B．1molCO2(g)和1molH2(g)充分反应，吸收热量40.9kJ
C．平衡时CH3OH 的体积分数可能大于0.5
D．曲线a 代表的是CO2的平衡转化率
【答案】D
【解析】反应I 为放热反应，温度升高平衡逆向移动，CO2的平衡转化率减小，甲醇的平衡产率下降，
反应Ⅱ为吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，甲醇的平衡产率只与反应I 相关，
因此甲醇的平衡产率一直在下降，即曲线b 代表的是CH3OH 的平衡产率，所以升高温度CO2的平衡转化率
先减小后增大，即曲线a 代表的是CO2的平衡转化率。A 项，平衡常数K 定义为生成物浓度的化学计量数
次幂的乘积与反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比值，液体和固体通常不计入浓度项，由反应方程式
可知，反应I 的平衡常数K=
，故A 错误；B 项，该反应为可逆反应，反应不能完全进行，
因此吸收的热量小于40.9kJ ，故B 错误；C 项，曲线b 代表的是CH3OH 的平衡产率，因此平衡时CH3OH
的体积分数不可能大于0.5，故C 错误；D 项，反应I 为放热反应，温度升高平衡逆向移动，CO2的平衡转
化率减小，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，所以升高温度CO2的平
衡转化率有可能受两个反应相互影响，先减小后增大，曲线a 代表的是CO2的平衡转化率，故D 正确；故
选D。
4．一定条件下，用Fe2O3、NiO 或Cr2O3 作催化剂对燃煤烟气回收。反应为2CO(g)＋SO2(g)
2CO2(g)＋S(l) ΔH＝－270 kJ·mol－1。
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(1)其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO 作催化剂均能使
SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是_____________________。
(2)某科研小组用Fe2O3作催化剂，在380 ℃时，分别研究了n(CO)∶n(SO2)为1∶1、3∶1 时SO2转化
率的变化情况(图2)。则图2 中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1 的变化曲线为____(填“a”或“b”)。
【答案】(1)Fe2O3作催化剂时，在相对较低温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源 (2)a
【解析】(2)在其他条件不变时，增大CO 的浓度，可以提高SO2的平衡转化率。由图2 可知转化率：a
＞b。
5．CO2 和H2 合成甲烷也是CO2 资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)＋4H2(g)
CH4(g)＋
2H2O(g) ΔH＝－165 kJ·mol－1，催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应
相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示：
(1)高于320 ℃后，以Ni-CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，而以Ni 为催化剂，CO2转化率仍在上
升，其原因是________________________________________________________。
(2)对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是____________________，使用的合适温
度为______________________。
【答案】(1)320 ℃时，以NiCeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移；以Ni 为
催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO2转化率增加
(2)NiCeO2 320 ℃
【解析】(2)根据图像分析可知，温度适宜(320 ℃)时，以NiCeO2 为催化剂明显比以Ni 为催化剂时
CO2转化率高，且催化剂选择性强，所以应选择NiCeO2为催化剂，最佳温度为320 ℃。
考向
2
解释曲线发生某种现象的原因
6．(2025·江苏省南通市高三第四次质量检测)CO2催化加氢制CH3OH 能实现碳的循环利用。一定压强
下，1 mol CO2与3 mol H2在密闭容器中发生的反应如下：
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Ⅰ： CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH<0
Ⅱ： CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH>0
反应相同时间，测得不同温度下CO2转化率和CH3OH 选择性如图实验值所示。图中平衡值表示在相
同条件下达到平衡状态时CO2转化率和CH3OH 选择性随温度的变化。已知：CH3OH 的选择性=
×100%。
下列说法正确的是( )
A．曲线b 表示CO2的平衡转化率
B．其他条件不变，240 ℃时加压或使用高效催化剂均可能使CO2转化率达到X 点
C．220～280 ℃时，反应Ⅰ生成CH3OH 速率小于反应Ⅱ生成CO 的速率
D．为提高CH3OH 生产效率，需选择相对较低的温度
【答案】A
【解析】A 项，反应I 为放热反应，反应II 为吸热反应，升高温度，反应I 平衡逆向移动导致CO2的平
衡转化率降低，反应II 平衡正向移动导致CO2的平衡转化率升高，CO2的平衡转化率不会一直随温度的升
高而降低，故曲线b 表示CO2的平衡转化率，故A 正确；B 项，使用催化剂对化学平衡无影响，所以使用
高效催化剂不可能使CO2转化率超过平衡转化率，故B 错误；C 项，260～280 ℃间，CH3OH 选择性的实
验值大于平衡值，说明相同时间内得到的量更多，反应I 的速率大于反应II，即反应Ⅰ生成CH3OH 速率大
于反应Ⅱ生成CO 的速率，故C 错误；D 项，由图像可知，升高温度，CO2转化率升高，CH3OH 选择性降
低，为提高CH3OH 生产效率，需选择适宜的温度，而不是相对较低的温度，故D 错误；故选A。
7．(2025·江苏省南京市五校联盟高三联考)二甲醚催化制备乙醇主要涉及以下两个反应：
反应Ⅰ：CO(g)+CH3OCH3(g)
CH3COOCH3(g) ΔH1=a kJ/mol；
反应Ⅱ：CH3COOCH3(g)+2H2(g)
CH3CH2OH(g)+CH3OH(g) ΔH2=b kJ/mol。
反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数lgK1、lgK2与温度的关系如图甲所示；固定CO、CH3OCH3、H2的原料
比、体系压强不变的条件下，同时发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时各物质的物质的量分数随温度的变化如图乙所
示。下列说法正确的是( )
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A．a>0
B．测得X 点CH3CH2OH 的物质的量分数是10%，则X 点反应Ⅱ有：v 正<v 逆
C．由CH3COOCH3的曲线知，600 K 后升高温度对反应Ⅰ的影响程度小于反应Ⅱ
D．曲线B 表示CO 或CH3OCH3的物质的量分数随温度的变化
【答案】D
【解析】A 项，由图可知：温度升高，lgK1减小，即平衡常数K1减小，说明温度升高，化学平衡逆向
移动，逆向是吸热反应，则该反应的正反应是放热反应，所以a＜0，A 错误；B 项，X 点对应反应温度为
400 K，由图可知：X 点乙醇物质的量分数小于平衡时乙醇的物质的量分数，说明此时反应未达平衡状态，
反应正向进行，v 正＞v 逆，B 错误；C 项，由图1 可知，反应Ⅰ、Ⅱ均为放热反应，升高温度，化学平衡均
逆向移动，由图2 可知升高温度后乙酸甲酯的物质的量分数降低速率大于甲醇的降低速率，所以600 K 后
升高温度对反应Ⅰ的影响程度大于反应Ⅱ，C 错误；D 项，B 曲线随温度升高，物质的量分数升高，当温
度高于600K 时，乙醇或甲醇的物质的量分数很小，以反应Ⅰ为主，温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，一
氧化碳或甲醚物质的量分数升高，故曲线B 表示一氧化碳或甲醚的物质的量分数随温度的变化，D 正确；
故选D。
8．CO2 催化加氢直接合成二甲醚的反应为2CO2(g)＋6H2(g)
CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－
122.54 kJ·mol－1。有时还会发生副反应：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，其他
条件相同时，反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5 小时的CO2实际总转化率影响如图1 所示；反应温
度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5 小时的二甲醚实际选择性影响如图2 所示。(已知：CH3OCH3的选择性
＝×100%)
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(1) 图1 中，温度高于290 ℃，CO2 平衡总转化率随温度升高而上升的原因可能是
___________________。
(2)图2 中，在240～300 ℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于其平衡值，从化学反应速
率的角度解释原因：__________________________________________。
【答案】(1)温度高于290 ℃，随着温度升高，CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)平衡向右移动的程度大
于2CO2(g)＋6H2(g)
CH3OCH3(g)＋3H2O(g)平衡向左移动的程度，使CO2 的平衡总转化率上升
(2)CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应活化能较低，而合成二甲醚时的副反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋
H2O(g)活化能较高，所以二甲醚的实际选择性高于其平衡值
9．甲基环己烷催化脱氢(
)是石油工业制氢常见方法，以Ni-Cu 为催化剂，
固定反应温度为650 K，以氮气为载气，在不同载气流速情况下，甲基环己烷脱氢转化率如图所示，b 点转
化率能与a 点保持相当的原因是__________________________________________。
【答案】a 点载气流速较小，甲基环己烷的浓度较大，其在催化剂表面吸附及发生脱氢反应的百分率
较小，故其转化率较小；适当加快载气流速可以减小反应物的浓度，使反应物在催化剂表面吸附及发生脱
氢反应的百分率变大，故甲基环己烷转化率随载气流速适当加快而提高；b 点载气流速过快，会使甲基环
己烷在催化剂表面的反应时间减少，导致甲基环己烷转化率降低，因此，b 点转化率能与a 点保持相当
10 ．工业上用SiO2 和焦炭高温下反应制得粗硅，再经如下2 步反应制得精硅：Si(s) ＋
3HCl(g)===SiHCl3(g)＋H2(g) ΔH＝－141.8 kJ·mol－1，SiHCl3(g)＋H2(g)===Si(s)＋3HCl(g)，反应过程中可
能会生成SiCl4。
如图所示，当＞3，SiHCl3平衡产率减小的原因是____________________________。
【答案】SiHCl3参与了其他的反应，导致平衡体系内SiHCl3浓度降低，产率降低
11．二甲醚既是重要的工业品，也是燃料电池制氢的重要原料。二甲醚水蒸气重整制氢的总反应为
CH3OCH3(g)＋(1＋2x)H2O(g)
(4＋2x)H2(g)＋(2－2x)CO(g)＋2xCO2(g)，其过程包括：
Ⅰ.CH3OCH3(g)＋H2O(g)
2CH3OH(g) ΔH1＝＋23.6 kJ·mol－1
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Ⅱ.CH3OH(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋3H2(g) ΔH2＝＋49.5 kJ·mol－1
Ⅲ.CH3OH(g)
CO(g)＋2H2(g) ΔH3＝＋90.7 kJ·mol－1
Ⅳ.CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH4＝－41.2 kJ·mol－1
CO2的选择性()与水醚比[]和温度的关系如图1 所示；423 K 时，平衡时H2的物质的量分数与水醚比的
关系如图2 所示：
(1)图1 中相同温度下，水醚比越大，CO2的选择性越高的原因是____________________；
相同水醚比时，温度升高，CO2的选择性降低的原因是____________________________。
(2)图2 中水醚比大于3 时，随水醚比的增大H2的物质的量分数减小的原因是__________。
【答案】(1)提高水醚比有利于反应Ⅱ、Ⅳ正向进行，温度升高时，反应Ⅱ正向进行增加的CO2的量小
于反应Ⅳ逆向进行减少的CO2的量
(2)水醚比大于3 时，再增大水醚比，气体的总物质的量及H2O(g)的物质的量分数均增大(或过量的水
蒸气产生稀释作用)
【解析】(1)反应 Ⅱ、Ⅳ 会生成CO2，提高水醚比有利于反应 Ⅱ、Ⅳ 正向进行；反应 Ⅱ 为吸热反
应，反应 Ⅳ 为放热反应，温度升高时，反应 Ⅱ 正向进行增加的CO2的量小于反应 Ⅳ 逆向进行减少的
CO2的量，导致CO2的选择性降低。(2)水醚比大于3 时，再增大水醚比，气体的总物质的量及H2O(g)的物
质的量分数均增大，且过量的水蒸气产生稀释作用，所以随水醚比的增大H2的物质的量分数减小。
考向
3 多重化学平衡的计算
12．(2025·陕西省普通高等院校统一考试第二次适应性训练)南京理工大学朱卫华等人基于单簇催化剂
(SCC)，提出了一种一氧化氮还原反应(NORR)的新型结构～活性关系，经研究发现主要反应如下：
(Ⅰ) 2NO(g)＋2H2(g)
N2(g)＋2H2O(g) ΔH＜0
(Ⅱ) 2NO(g)＋5H2(g)
2NH3(g)＋2H2O(g) ΔH＜0
(Ⅲ) N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＜0
在T℃、100 kPa 反应条件下，向密闭容器中充入2 molNO 和6 mol H2，发生上述反应，测得含氮元素
占比[如N2的含氮元素占比
]与时间的关系如图所示。
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已知：反应Ⅱ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅰ、Ⅲ的影响；
为用物质的量分数表示的平衡常数。
下列有关说法正确的是( )
A．曲线c 表示的是氨气的含氮元素占比
B．若选择对反应Ⅱ催化效果更好的催化剂，则F 点将移向E 点
C．I 点时，0～45 min 内用氨气表示的平均反应速率约为
D．若95 min 时达到平衡，则反应Ⅲ的平衡常数
的计算式为
【答案】D
【解析】A 项，反应ii 为快反应，曲线a 表示物质快速减少，故表示NO，NH3快速增加，故曲线b 表
示氨气，曲线表示c 氮气，A 错误；B 项，若选择对反应Ⅱ催化效果更好的催化剂，反应Ⅱ会更快，生成
NH3达到最高点所用时间短，NH3的占比更大，因此F 点可能移向E 点上方的某个点，B 错误；C 项，起始
时，压强为100 kPa、2 mol NO、6 mol H2，Ⅰ点时，由图知，NO 的氮含量为6%，
n(NO)=2mol×6%=0.12mol，NH3的氮含量为47%，n(NH3)=2mol×47%=0.94mol，N2的氮含量为47%，
n(N2)=
，由氧守恒得，n(H2O)=2mol-0.12mol=1.88mol，由氢守恒得，n(H2)=
，此时的总压为P 总=
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=76.5kPa，氨气的分压为P(NH3)=
，则0~45 min 内用氨气
表示的平均反应速率约为
，C 错误；D 项，起始时，2 mol NO、6 mol H2，若95
min 时达到平衡，则由图知，NO 的氮含量为6%，n(NO)=2mol×6%=0.12mol，N2的氮含量为86%，n(N2)=
，NH3的氮含量为100%-6%-86%=8%，n(NH3)=2mol×8%=0.16mol，由氧守恒得，
n(H2O)=2mol-0.12mol=1.88mol，由氢守恒得，n(H2)=
，此时总物质的
量为(0.12+0.86+0.16+1.88+3.88)=6.9mol，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：
，则反应Ⅲ的平衡常数Kx=
，D 正确；故选D。
13．(2025·湖南省湖南师大附中高三检测)逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：
反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH1
反应Ⅱ：CO2(g)＋4H2(g)
CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2
在恒压条件下，按投料比
进行反应，含碳物质的平衡体积分数随温度的变化如图所示。下
列说法错误的是( )
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A．ΔH1＞0，ΔH2＜0
B．反应CO2(g)＋3H2(g)
CH4(g)＋H2O(g)的
C．
点反应I 的平衡常数
D．
点H2O 的压强是
的2 倍
【答案】D
【解析】A 项，随着温度的升高，甲烷平衡含量减小、一氧化碳平衡含量增大，则说明随着温度升高，
反应Ⅱ逆向移动、反应Ⅰ正向移动，则反应Ⅱ为放热反应，ΔH2＜0、反应Ⅰ为吸热反应，ΔH1＞0，故A 正
确；B 项，反应Ⅱ-反应Ⅰ可得CO2(g)＋3H2(g)
CH4(g)＋H2O(g)，则
，故B
正确；C 项，M 点没有甲烷产物，且二氧化碳、一氧化碳含量相等，投料
，则此时反应Ⅰ平衡
时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水的物质的量相等，反应Ⅰ的平衡常数K=
=1，故C 正确；D
项，N 点一氧化碳、甲烷物质的量相等，结合反应方程式CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g)、CO2(g)＋
4H2(g)
CH4(g)＋2H2O(g) 的系数可知，生成H2O(g)的总的物质的量为CH4(g)的3 倍，H2O 的压强是
CH4的3 倍，故D 错误；故选D。
14．H2还原NO 的化学方程式为2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g) ΔH<0。
(1)研究表明上述反应历程分两步：
Ⅰ.2NO(g)＋H2(g)
N2(g)＋H2O2(l)(慢反应)
Ⅱ.H2O2(l)＋H2(g)
2H2O(g)(快反应)
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该总反应的速率由反应________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)决定，反应Ⅰ的活化能比反应Ⅱ的活化能
________(填“高”或“低”)。
(2)该反应常伴有副产物N2O 和NH3的生成。以Pt 作催化剂，用H2还原某废气中的NO(其他气体不反
应)，270 ℃时H2的体积分数对H2-NO 反应的影响如图所示。随着H2体积分数的增大，N2的体积分数呈下
降趋势，原因是__________________________________________________________。
(3)在一定温度下，副产物N2O 分解反应的化学方程式为2N2O(g)===2N2(g)＋O2(g)，测得在恒容容器中
N2O 分解的部分实验数据如下表。
反应时间/min
0
20
40
60
80
100
c(N2O)/ (mol·L－1)
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
0～20 min，反应速率v(N2O)为________ mol·L－1·min－1；若N2O 的起始浓度为0.20 mol·L－1，则反应至
40 min 时N2O 的转化率α＝________。
【答案】(1)Ⅰ 高
(2)随着H2体积分数的增加，NO 反应完后，在Pt 催化下，N2和H2反应生成NH3，所以N2的体积分数
呈下降趋势
(3)0.001 20%
【解析】(3)由题给数据可知，0～20 min，反应速率为v(N2O)＝
＝0.001 mol·L－
1·min－1。由题给数据可知，反应速率v(N2O)与反应物N2O 的浓度无关，反应速率恒定为0.001 mol·L－1·min
－1，则反应至40 min 时N2O 的转化率α＝×100%＝20%。
15．乙酸是生物油的主要成分之一，乙酸制氢具有重要意义：
热裂解反应：CH3COOH(g)===2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋213.7 kJ·mol－1
脱羧基反应：CH3COOH(g)===CH4(g)＋CO2(g) ΔH＝－33.5 kJ·mol－1
若利用合适的催化剂控制其他的副反应，温度为T K 时达到平衡，总压强为p kPa，热裂解反应消耗
乙酸20%，脱羧基反应消耗乙酸60%，乙酸体积分数为__________(计算结果保留1 位小数)；脱羧基反应
的平衡常数Kp为________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1 位小数)。
【答案】9.1% 0.8p
【解析】设起始时n(CH3COOH)＝1 mol，
CH3COOH(g)===2CO(g)＋2H2(g)
转化 0.2 mol 0.4 mol 0.4 mol
CH3COOH(g)===CH4(g)＋CO2(g)
转化 0.6 mol 0.6 mol 0.6 mol
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乙酸体积分数为
×100%≈9.1%，脱羧基反应的Kp＝
＝
kPa≈0.8p kPa。
16．(1)向某容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压(p)下发生反应：C2H6(g)
C2H4(g)＋
H2(g) ΔH1＝＋137 kJ·mol－1，乙烷的平衡转化率为α。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)。
(2)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2 的催化氧化：SO2(g)＋
O2(g)
SO3(g) ΔH＝－98 kJ·mol－1。将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的
气体通入反应器，在温度为T、压强为p 条件下进行反应。平衡时，若SO2 转化率为α，则SO3 压强为
__________________，平衡常数Kp＝________________(以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)设起始时C2H6和H2的物质的量均为1 mol，列出三段式：
C2H6(g)
C2H4(g)＋H2(g)
起始/mol 1 0 1
转化/mol α α α
平衡/mol 1－α α 1＋α
平衡时C2H6、C2H4和H2对应的分压分别为p、p 和p，则该反应的平衡常数Kp＝＝
。(2)
设通入的SO2、O2和N2共100 mol，利用三段式进行计算：
SO2(g)＋ O2(g)
SO3(g)
起始/mol 2m m 0
转化/mol 2mα mα 2mα
平衡/mol 2m－2mα m－mα 2mα
平衡时气体的总物质的量为(3m＋q－mα) mol，则p(SO2)＝p×，p(O2)＝p×，p(SO3)＝p×，因3m＋q＝
100，Kp＝
，代入计算得Kp＝
。
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