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第04 讲 化学反应的方向、化学反应的调控
目录
01 课标达标练
题型01 自发过程与自发反应
题型02 焓变与熵变
题型03 化学反应方向的判据
题型04 工业合成氨条件的选择
题型05 工业上选择适宜生产条件的原则
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 自发过程与自发反应
1．（2025·四川攀枝花·月考）下列说法正确的是
A．能自发进行的反应一定能迅速发生
B．NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H<0
C．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)
H>0
△
，该反应在高温下能自发进行
1
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D．加入合适的催化剂能改变反应的焓变，使非自发反应转化为自发反应
【答案】C
【解析】自发进行的反应需要一定的反应条件才能进行，不一定能实际发生，A 项错误；该反应是熵值增
加的反应，△S>0，△H-T
S<0
△
，反应才能自发，由于在室温下不能自发进行，则该反应的△H>0，B 项
错误；△H-T
S<0
△
，反应才能自发，NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)
H>0
△
，△S>0，该反应在高温下
能自发进行，所以化学反应在高温下能自发进行，C 项正确；催化剂通过降低反应活化能加快反应速率，
但不能改变反应的焓变，D 项错误。
2．（2025·四川广安市·模拟）980℃时，在恒容密闭容器中发生反应：FeO(s)+C(s)
Fe(s)+CO(g)
△H>0。下列叙述正确的是
A．正反应在任何温度下都能自发进行
B．升高温度，正反应速率大于逆反应速率，平衡常数增大
C．当气体摩尔质量或气体压强不变时一定达到平衡
D．达到平衡时再充入CO，重新达到平衡时CO 浓度增大
【答案】B
【解析】A．正反应为气体分子数增大的反应，它是熵增、焓增的反应，△G=△H-T△S<0，高温下能自发
进行，A 错误；B．升高温度，平衡向吸热方向移动，正反应速率大于逆反应速率，平衡常数增大，B 正
确；C．反应物为固体，产物只有一种气体，气体摩尔质量恒定，不能根据气体摩尔质量判断平衡状态；
恒温恒容条件下，对于气体分子数增大的反应，压强不变时能判断达到平衡状态，C 错误；D．达到平衡
时，再充入CO，平衡向左移动，达到新平衡时，温度不变，K=c(CO)不变，故CO 浓度不变，D 错误；故
选B。
3．（2025 学年·达州市一模）二氧化碳是常见废气物质，甲醇是21 世纪的清洁能源之一，如果能用废气
CO2为原料合成CH3OH，既能实现碳中和，也能改变能源结构，实现双赢。回答下列问题：
I.（1）在298K，以H2或H2O 为原料，将废气CO2合成甲醇的反应如下：
反应I：CO2(g)+3H2(g)⇌
❑
CH3OH (g)+ H2O (g)ΔH= 48.97kJ
−
⋅mol
1
− ΔS= 177.16J
−
⋅mol
1
−⋅K
1
−
反应II：CO2(g)+2H2O (g)⇌
❑
CH3OH (g)+3/2O2(g)ΔH=+676.48kJ⋅mol
1
− ΔS= 43.87J
−
⋅mol
1
−⋅K
1
−
请根据反应自发性判断，反应 (填序号)更适宜甲醇的工业化生产。
【答案】【答案】（1）I
【解析】（1）当ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发进行，反应I 在低温下自发进行，反应II 任何温度下均不能
自发进行，故反应I 更适宜甲醇的工业化生产；
2
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02 焓变与熵变
4． (2025·浙江·期中）下列关于化学反应的说法中不正确的是
A．降低温度，反应物中活化分子百分数不变
B．若某反应的ΔH＜0，ΔS＞0，该反应在任何温度下都能自发进行
C．1molNH3在不同状态时的熵值：s[NH3(l)] < s[NH3(g)]
D．
ΔH＞0，该反应在高温下能自发进行
【答案】A
【解析】A 项，降低温度，反应物中分子所具有的能量普遍降低，部分活化分子变为普通分子，导致反应
物中活化分子百分数减小，A 错误；B 项，若某反应的ΔH＜0，ΔS＞0，该反应的ΔG=ΔH-TΔS 恒小于零，
则该反应在任何温度下都能自发进行，B 正确；C 项，等质量的不同状态下物质的熵值为气体大于液体大
于固体，则1molNH3在不同状态时的熵值：s[NH3(l)] < s[NH3(g)]，C 正确；D 项，
ΔH＞0，该反应的ΔG=ΔH-TΔS 在高温下小于0，即高温下能
自发进行，D 正确；故选A。
5．下列对化学反应预测正确的是
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
M(s)==X(g)＋Y(s)
ΔH＞0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)=4Q(g)
ΔH＞0，自发反应
x 可能等于1、2、3
C
W(s)+xG(g)=4Q(g)＋6G(g)
能自发反应
ΔH 一定小于0
D
4M(s)+N(g)＋2 W(l)=4Q(s)
常温下，自发进行
ΔH＞0
【答案】B
【解析】A 项，该反应的反应物是固体，生成了气体，所以ΔS>0，该反应的ΔH>0，所以该反应在高温下
自发，故A 错误；B 项，该反应ΔH>0，能自发进行，则ΔS>0，所以x 可能等于1、2、3，故B 正确；C
项，该反应是气体系数之和增大的反应，所以ΔS>0，该反应能自发，则ΔH>0，故C 错误；D 项，该反应
的反应物有气体，反应后无气体，则ΔS<0，该反应常温下能自发进行，则ΔH 应该小于0，故D 错误；故
选B。
6． (2025·四川巴中市·联考）在298 K 和100 kPa 压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：
3
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物质
S/(J·K－1·mol－1)
ΔH/(kJ·mol－1)
ρ/(kg·m－3)
C(金刚石)
2.4
－395.40
3513
C(石墨)
5.7
－393.51
2260
此条件下，对于反应C(石墨)―→C(金刚石)，下列说法正确的是( )
A.该反应的ΔH＜0，ΔS＜0
B.由公式ΔG＝ΔH－TΔS 可知，该反应ΔG＝985.29 kJ·mol－1
C.金刚石比石墨稳定
D.超高压条件下，石墨有可能变为金刚石
【答案】D
【解析】根据燃烧热的定义可知：C(金刚石，s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－395.40 kJ·mol－1，C(石墨，s)＋
O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.51 kJ·mol－1，反应C(石墨)―→C(金刚石)的ΔH＝(－393.51 kJ·mol－1)－(－
395.40 kJ·mol－1)＝1.89 kJ·mol－1＞0，ΔS＝S(金刚石)－S(石墨)＝2.4 J·K－1·mol－1－5.7 J·K－1·mol－1＝－3.3
J·K－1·mol－1＜0，A 错误；由公式ΔG＝ΔH－TΔS 可知，该反应ΔG＝1.89 kJ·mol－1－298 K×(－3.3×10－3
kJ·K－1·mol－1)＝2.8734 kJ·mol－1，B 错误；由A 项分析可知，反应C(石墨)―→C(金刚石)是吸热反应，说明
质量相同时，石墨的能量较低，则石墨比金刚石稳定，C 错误；由于金刚石的密度比石墨大，故质量相同
时，金刚石的体积小，则反应C(石墨)―→C(金刚石)是体积减小的过程，故超高压条件下，石墨有可能变
为金刚石，D 正确。
03 化学反应方向的判据
7． (2025·四川宜宾二中·考月）下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是
A．1 mol H2O 在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]
B．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0 能否自发进行与温度有关
C．H2O2分解和HClO 分解均是自发过程，故这两个反应的ΔH 和ΔS 的变化相同
D．常温下，反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行，则该反应的ΔH＜0
【答案】C
【解析】物质聚集状态不同，熵值不同，气体＞液体＞固体，1 mol H2O 在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]＜
S[H2O(g)]，故A 正确；CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0、ΔS＞0，能否自发进行，ΔH－TΔS＜0 与温
度有关，故B 正确；反应自发只能说明ΔH－TΔS＜0，不能说明ΔH 和ΔS 的变化相同，故C 错误；反应物
有4 mol 固体物质、2 mol 液体物质、1 mol 气体物质，生成物只有固体，ΔS＜0，若能自发进行，ΔH－TΔS
＜0，则ΔH 必须小于0，故D 正确。
4
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8．（2025·宁夏·二模）对于反应 )4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)，△H<0. 下列说法正确的是
A．该反应△S<0
B．使用催化剂能降低反应的焓变
C．其他条件不变，增
可提高NH3 的平衡转化率
D．1mol N-H 断裂的同时有1 mol O-H 断裂说明反应到达该条件下的平衡状态
【答案】D
【解析】A．由反应方程式可知，反应后气体分子数增加，熵值增大，故A 错误；B．使用催化剂可以降
低反应所需的活化能，加快反应速率，但反应物和生成物的总能量不变，反应焓变不变，故B 错误；C．
其他条件不变，增大n(NH3)/n(O2)平衡正向移动，NH3 的平衡转化率减小，故C 错误；D．1molN-H 断裂
的同时有1molO-H 断裂，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故D 正确；故选：D。
9．(2025·浙江省第一届NBchem 三模)碳的单质及其化合物是重要而值得深入探讨的研究对象。请回答：
（4）焦炭是重要的还原剂，比如用来提取金属Zn，其中一步反应在1200K 下实现：反应(1)
ZnO+C→Zn(g)+CO(g)。与碳有关的相关反应和其ΔG 如下：反应(a)：C+O2
CO2；反应(b)：2C+O2
2CO；反应(c)：2CO+O2
2CO2；反应(d)：2Zn+O2
2ZnO。
提示：ΔG=ΔH-TΔS；ΔG＜0，反应正向自发；ΔG＞0，反应逆向自发；ΔG=0，反应平衡。其中ΔS 与混乱
度有关，气体相对分子质量越大，结构越复杂，其相应的ΔS 也越大。
①解释为什么是在1200K 下进行反应(1)，并说明产物为什么是CO 。
②如果反应(1)的产物是CO2，温度需要达到 。
③判断反应(a)的ΔH 0(填“>”、“＜”、“=”)，ΔS 0(填“>”、“＜”)
【答案】(4)在图1 相关反应的ΔG—温度图中，在(d)，(b)两线交点所对应的温度T1下，反应(d)和反应(b)
的ΔG 相等，这时反应ZnO+C→Zn(g)+CO(g)的ΔG=0，这时温度大约是1200K，高于这个温度，反应(b)的
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ΔG 小于反应(d)的ΔG，碳单质还原氧化锌的反应就可以自发进行了。由于此时温度小于T2，反应的产物当
然是CO T2 ＜ >
【解析】（4）在图1 相关反应的ΔG—温度图中，在(d)，(b)两线交点所对应的温度T1下，反应(d)和反应
(b)的ΔG 相等，这时反应ZnO+C→Zn(g)+CO(g)的ΔG=0，这时温度大约是1200K，高于这个温度，反应(b)
的ΔG 小于反应(d)的ΔG，碳单质还原氧化锌的反应就可以自发进行了，由于此时温度小于T2，反应的产
物当然是CO；根据ΔG-T 图，反应(1)若生成CO2，对应ΔG=0 时温度为T2；C+O2=CO2是放热反应ΔH＜
0；反应后气体分子数减少(混乱度减小)ΔS＞0；
04 工业合成氨条件的选择
10．（2025·四川宜宾市·二诊）一定条件下，将H2 和N2 按物质的量之比为3:1 充入密闭容器中发生反
应：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)。测得不同压强下，达到化学平衡时氨的物质的量分数X(NH3)随温度变化如下
图：
下列说法错误的是
A. 压强：P1<20MPa B. 速率：b < a
C. a 点时，N2的转化率约为33% D. 虚线表示p1条件下充入He 后的图像
【答案】D
【解析】A．合成氨反应为气体分子数减小的反应，其它条件相同时，增大压强，平衡时氨的物质的量分
数增大，可知压强：P1<20MPa ，A 正确；B．a 点温度高，压强大，反应速率快，速率：b < a，B 正确；
6
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C．a 点时，氨的物质的量分数为0.20，列三段式
，2x/(4-
2x)=0.2，x≈0.33，N2的转化率约为33%，C 正确；D．恒容条件下充入非反应气体，压强增大，但反应物
浓度不变，平衡不移动，平衡时氨的物质的量分数不变，D 错误；故选D。
11．（2025·四川南充中学·月考）在一定条件下，对于密闭容器中的反应：N2＋3H2
2NH3，下列说法
正确的是
A．当氮气和氢气投料比(物质的量之比)为1 3∶时，达到平衡时氨的体积分数最大
B．增加铁触媒的接触面积，不可能提高合成氨工厂的年产量
C．达到平衡时，氢气和氨气的浓度比一定为3 2∶
D．分别用氮气和氢气来表示该反应的转化率时，数值大小一定相同
【答案】A
【解析】当氮气和氢气投料比为1 3∶时，v(N2)∶v(H2)＝1 3∶，两种原料的转化率相同，故达到平衡时氨的体积
分数最大，A 正确；增加铁触媒的接触面积，加快反应速率，可以提高合成氨工厂的年产量，B 错误；平
衡时，物质的浓度关系取决起始量和转化率，所以到平衡时，H2和NH3的浓度比不一定为3 2∶，C 错误；
反应速率之比等于化学计量数之比，因化学计量数不同，则反应速率的数值不同，D 错误。
12．(2025·北京延庆一模)硝酸是重要化工原料，工业合成氨以及氨氧化制取硝酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是
A．合成塔中合成氨的反应条件都是为了提高平衡转化率
B．氧化炉中反应的化学方程式：4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)
C．A 物质可以是空气或氧气，目的是使
尽量充分的转化为HNO3
D．生产过程中吸收塔产生的尾气可用碱液吸收
【答案】A
【解析】氮气和氢气合成塔中合成氨气，含有氨气的混合气体进入氨分离器得到氨气，氨气在氧化炉中催
化氧化生成NO，NO 和空气中氧气结合生成NO2，NO2、O2和水反应得到硝酸，最后尾气处理防止污染环
境。A 项，合成氨的反应是放热反应，合成氨的反应条件中高温不能提高平衡转化率，目的是为了提高催
化剂的活性、加快反应速率，另外加入催化剂也不能提高平衡转化率，A 错误；B 项，氧化炉中NH3和O2
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在催化剂、加热的条件下反应生成NO 和H2O，化学方程式：4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)，B 正
确；C 项，流程分析可知M 为空气，氨气的催化氧化需要O2，NO 和水反应生成HNO3需要O2；吸收塔发
生反应：2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，O2与NO 反应生成NO2， NO2被吸收生成HNO3，所以
空气的作用是：将使NO 充分转化为HNO3，C 正确；D 项，吸收塔产生的尾气中可能含有未反应的NO 和
NO2等氮氧化物，这些气体可以用碱液(如NaOH 溶液)吸收，生成硝酸盐和亚硝酸盐，D 正确；故选A。
05 工业上选择适宜生产条件的原则
13．(2025·浙江省宁波市高三二模)烟气中SO2的去除及回收是一项重要的研究课题。一定条件下，用CO
与高浓度烟气中SO2反应回收硫，发生如下反应：反应1：4CO(g)＋2SO2(g)
S2(g)＋4CO2(g) ΔH。
（1）工业上为提高SO2吸收速率，下列措施合理的是_______。
A．加压增大原料气浓度 B．降低温度
C．及时分离出S2 D．改用更高效的催化剂
【答案】(1)AD
【解析】(1)A 项，加压增大原料气浓度，增大压强，反应速率加快，可以提高SO2吸收速率，A 符合；B
项，降低温度，反应速率减慢，SO2吸收速率降低，B 不符合；C 项，及时分离出S2不能增大反应速率，C
不符合；D 项，改用更高效的催化剂，可以增大反应速率，提高提高SO2吸收速率，D 符合；故选AD；
14．(2025·四川成都实验中学·月考)以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化
成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图所示。下列说法中错误的是
A．250℃时，催化剂的活性最大
B．250～300℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是催化剂的催化效率降低
C．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是催化剂效率增大
D．300～400℃时，乙酸的生成速率升高的原因是温度升高
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【答案】C
【解析】A．由图可知，250 ℃时，催化剂的活性最大，A 项正确；B．250～300 ℃时，温度升高而乙酸的
生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低，B 项正确；C．300～400 ℃时， 乙酸
的生成速率升高的原因是温度升高，C 项错误；D．300～400 ℃时， 乙酸的生成速率升高的原因是温度升
高，D 项正确；答案选C。
15．(2025·浙江省9+1 高中联盟高三联考)氮及其化合物与人类生产、生活密切相关。氨催化氧化制NO 是
工业制备硝酸的核心过程：
主反应：4NH3(g)+5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)AH=-905kJ/mol
副反应：4NH3(g)+3O2(g)
2N2(g)+6H2O(g)AH=-1268kJ/mol
而在雷电的作用下，氮气被氧气直接氧化成NO，最终转化成硝酸。
（2）在20 个大气压、铁触媒的作用下，经历相同时间反应产物的产率和温度的关系如下表所示：
t/℃产
率%
450
550
650
750
800
850
900
950
1000
……
NO
19.0
37.5
62.5
81.5
96.5
96.5
93.1
85.5
73.0
……
N2
61.5
37.5
18.1
6.4
1.5
2.0
6.7
12.0
25.1
……
下列说法不正确的是_______。
A．工业上进行氨催化氧化生成NO 时，温度应控制在800C~850℃
B．活化能大小：主反应≤副反应
C．降温降压一定能提高NO 的平衡产率
D．选择合适的催化剂，可以提高NO 的选择性
【答案】（2）BC
【解析】（2）A 项，根据表格数据可知，800℃~850℃时NO 的产率较高，则进行氨催化氧化生成NO 时，
温度应控制在800C~850℃，A 正确；B 项，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，根据表格可知，
副反应的速率大于主反应，故副反应的活化能较小，B 错误；C 项，由于体系中两个反应的同时存在，压
强的减小对两个反应的影响程度不同，有可能造成对副反应的影响更大，导致NO 的选择性下降，C 错误；
D 项，合适的催化剂可以提高反应的选择性，D 正确。故选BC；
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1．(2025·四川内江·联考)用一种较活泼的金属把另一种金属从化合物中还原出来的方法称为金属热还原法。
钠、镁、铝是常用的还原剂。一些常见的金属热还原反应如下：
序号
反应
H/kJ/mol
△
S/J/(mol·K)
△
①
2Al(l) + 3BaO(s)=3Ba(g) +Al2O3(s)
487
207.53
②
2Al(s) + 3BaO(s)=3Ba(s)+Al2O3(s)
4
-15.70
③
Mg(l) + 2RbCl(s)=2Rb(g)+MgCl2(s)
381.77
223.06
④
4Na(l)+TiCl4(g)=Ti(s)+4NaCl(s)
-899.8
-291
下列说法不正确的是
A．反应①表明金属沸点：Al>Ba
B．对于反应：2Ba(s)+O2(g)=2BaO(s)
H
△
1，4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)
H
△
2，由反应②可以推出
3
H
△
1≈
H
△
2
C．反应③说明金属活动性顺序：Mg>Rb
D．对于反应④：|
H|>>|T
S|
△
△说明焓变对该反应的自发性起主要影响作用
【答案】C
【解析】A 项，金属的熔、沸点与金属键强度有关，金属键强度越大，熔、沸点越高，相同温度下Al 为液
态，Ba 为气态，说明Ba 的金属键强度小于Al，A 正确；B 项，根据盖斯定律，反应②的
，
，所以3
H
△
1≈
H
△
2，B 正确；C 项，根据元素周期律，
Rb 金属性大于Na，而金属性Na 大于Mg，所以金属活动性顺序：Rb>Mg，C 错误；D 项，对于反应④
，
，ΔG=ΔH-TΔS＜0 反应能自发，所以温度小于3092.1K 能自
发进行，只有当温度大于3092.1K 时，ΔΔH-TΔS＞0，此时反应不能自发进行，说明焓变对该反应能否自
发进行有决定性影响，D 正确。故选C。
2．(2025•北京通州期中)氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧
化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是
10
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A．氨分离器可以加快合成氨的反应速率
B．吸收塔中通入过量A 的目的是提高硝酸的产率
C．工业生产中可选择铝作为罐体材料盛装大量浓硝酸
D．可以用
对硝酸生产尾气中的氮氧化物进行处理
【答案】A
【解析】氮气和氢气在合成塔中生成氨气，氨分离器用来分离氨气，氨气在氧化炉中氧化生成一氧化氮，
进一步氧化生成二氧化氮，吸收塔中氮氧化合物与氧气、水反应生成硝酸，通入过量的氧气X 可以提高硝
酸的产率。A 项，氨分离器将氨气分离出来，减小浓度，反应速率减小，平衡正向移动，A 错误；B 项，
吸收塔中氮氧化合物与氧气、水反应生成硝酸，通入过量的氧气可以提高硝酸的产率，B 正确；C 项，铝
能与浓硝酸发生钝化，可以使用铝作为罐体材料盛装大量浓硝酸，C 正确；D 项，硝酸生产中的尾气为氮
氧化合物，具有氧化性，氨气具有还原性，可以发生归中反应生成氮气，故可以用NH3对硝酸生产尾气中
的氮氧化物进行处理，D 正确；故选A。
3．（2025 学年·四川绵阳一模）Co基活性炭催化CH4−CO2重整不仅可获得合成气(CO与H2)，还能同时消耗
两种温室气体，回答下列问题：
（1）CH4−CO2重整反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO (g)+2H2(g) ΔH1>0，相关物质的燃烧热数值如下表所
示：
物质
CH4(g)
CO (g)
H2(g)
燃烧热ΔH /(kJ⋅mol
1
−)
a
b
c
该催化重整反应的ΔH1= kJ⋅mol
1
−(用含a、b、c 的代数式表示)，从热力学角度考虑，有利于合
成气生成的条件是 (填“高压”或“低压”)。
【答案】（1） (a-2b-2c) 低压
【解析】（1）由CH4(g)、CO (g)、H2(g)的燃烧热数值可知①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O (l)
ΔH1=akJ⋅mol
1
−；②CO (g)+1
2 O2(g)=CO2(g) ΔH2=bkJ⋅mol
1
−；③H2(g)+1
2 O2(g)=H2O (l)
ΔH3=ckJ⋅mol
1
−；由盖斯定律①-2×
-2×
②
③可得CH4(g)+CO2(g)=2CO (g)+2H2(g) ΔH1=(a-2b-2c)
kJ⋅mol
1
−；该反应是气体体积增大的反应，从热力学角度考虑，有利于合成气生成的条件是低压。
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4． (2025·四川德阳市·质量监测)CO2催化重整制CH4意义重大，涉及如下反应：
反应：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
回答下列问题：
（3）在密闭容器中，
、
时，同时发生反应Ⅰ和Ⅲ，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图所示(已知CH4的平衡选择性
)。
①该催化剂催化CO2反应的最佳温度为_______。
②体系温度降低，CH4
平衡选择性_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
③CO2的平衡转化率在
之后随温度升高而增大的主要原因是_______。
【答案】（3）① 350℃~400℃ ②增大 ③ 600℃之后随温度升高，反应Ⅰ的平衡正向移动程度大于
反应Ⅲ的平衡逆向移动程度
【解析】（3）①根据图像可知：CO2的实际转化率在350～400℃范围内最高，故反应最佳温度范围为350
～400℃；
②升高温度，反应Ⅲ的化学平衡逆向移动，反应I 的化学平衡正向移动，n(CH4)减小，n(CO)增大，故CH4
的平衡选择性随着温度的降低而增大；
③反应Ⅲ为放热反应，温度升高反应平衡常数K 减小，CO2转化的量减小；反应Ⅰ为吸热反应，温度升高
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反应平衡常数K 增大，CO2转化的量增大，600℃之后随温度升高，反应Ⅰ的平衡正向移动程度大于反应Ⅲ
的平衡逆向移动程度；
5． (2025·山西大同市·期中)在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)
2SO
⇌
3(g)
∆H=-196.6 kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时
的转化率。下列说法错误的是
温度/℃
平衡时SO2的转化率/%
0.1MPa
0.5MPa
1MPa
5MPa
10MPa
450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
A．从理论上分析，选择温度450-550℃，既利于平衡正向移动又利于提高反应速率
B．从理论上分析，为了使
尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa
C．在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，因为常压下
的转化率已经很高了
D．在实际生产中，通入过量的空气，既利于平衡正向移动，又利于提高反应速率
【答案】A
【解析】A 项，该反应为放热反应，从理论上分析，温度越低越有利于平衡正向移动，但温度过低反应速
率太小，且影响催化剂的催化活性，所以工业上选择温度450～550°C，主要原因是考虑催化剂的活性最佳，
A 错误；B 项，由表格数据可知450℃，10MPa，二氧化硫的转化率达99.7％，从理论上分析，为了使SO2
尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa，B 正确；C 项，反应为气体体积缩小的反应，增
大压强平衡正向移动，所以从理论上分析，选择高压，但常压下SO2的转化率已经很高了，继续增大压强，
虽然二氧化硫的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，在实际生产中，
为了降低成本采用常压条件，C 正确；D 项，空气的成本较低，在实际生产中，通入过量的空气，反应物
浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，从而可提高成本较高的二氧化硫的转化率，D 正确；故选A。
6．(2025·浙江省县域教研联盟高三模拟考试)锑(Sb)元素的单质与化合物有着广泛的用途。
（3）工业上可利用真空冶金法处理脆硫铅锑矿(主要成分为Pb4FeSb6S14)得到Sb2S3蒸汽，总反应方程式为：
Pb4FeSb6S14
4PbS+FeS+3Sb2S3，随着温度升高，固体产物依次变为气态，达到平衡时Sb2S3、PbS 与FeS
的蒸汽压(pθ)与温度(T)的关系如图所示：
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下列说法不正确的是 。
A．可通过控制温度，使气态产物中的各个组分逐一冷凝，实现铅、锑、铁的分离与富集
B．900K 时Sb2S3、PbS 大量挥发，FeS 仍为非气态
C．相比传统的高温冶炼，真空冶金法的优点是提高了资源的利用率，低碳高效
D．T1时总反应的平衡常数Kp=10-3a
【答案】（3）BD
【解析】（3）A 项，随着温度升高，固体产物依次变为气态，则可以通过控制温度，使气态产物中的各个
组分逐一冷凝，实现铅、锑、铁的分离与富集，A 项正确；B 项，由图可知，900K 时PbS 蒸汽压的lgpθ较
小，且随着温度的进一步升高，PbS(g)的蒸汽压显著增大，故900K 时PbS 没有大量挥发，B 项错误；C 项，
根据真空冶炼法的总反应可知，相比传统的高温冶炼，真空冶炼法提高了资源的利用率，低碳高效，C 项
正确；D 项，由图可知，T1时Sb2S3(g)的lgpθ=a，则Sb2S3(g)的蒸汽压为10aPa，PbS(g)的lgpθ=0，PbS(g)的
蒸汽压为1Pa，此时总反应的平衡常数Kp=(10a)3×(1)4=103a，D 项错误；故选BD。
7．（2025·八省1 月四川·联考卷）甲烷氧化偶联制乙烯是提高甲烷附加值的一项重要研究课题，其涉及的
反应如下：
4CH
①
4(g)＋O2(g)
2C2H6(g)＋2H2O(g) ΔH1＝-354kJ·mol−1
2CH
②
4(g)＋O2(g)
C2H4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝-282kJ·mol−1
CH
③
4(g)＋2O2(g)
CO2(g)＋2H2O(g) ΔH3＝-803kJ·mol−1
已知：以乙烯为例，其选择性定义为
。
回答下列问题：
（1） C2H6氧化生成C2H4的热化学方程式④为 ，反应的ΔS 0(填“>”或“<”或“=”)，反应
(填“能”或“不能”)自发进行。
（2）CH4氧化偶联生成C2H4分步进行，C2H6和C2H4的选择性随反应时间的变化关系如图所示，第一步反
应的产物为 。
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（3）恒压进料，原料气的n(CH4)：n(O2)对CH4转化率与C2H6、C2H4、CO2选择性的影响如图所示，根据
本研究课题的目的，n(CH4)：n(O2)在 (填“2~3”或“3~4”)更优，其原因是 。
（4）一定条件下，C2H4的生成速率v 与O2分压p 间的关系为：
。若O2的初始分压为p0，
随着反应进行，当C2H4的生成速率v 降低到其初始生成速率
的
时，则O2分压p= (用p0表示)。
（5）若n(CH4)：n(O2)=3.5：1、初始压强为450kPa，在恒容反应器中达平衡，CH4的转化率为30%，C2H4
和C2H6的选择性均为40%，则反应④的平衡常数Kp= kPa (保留整数)。
【答案】(1)2C2H6(g)＋O2(g)
2C2H4(g)＋2H2O(g) △H=-210kJ/mol > 能
(2) C2H6
(3) 2~3 n(CH4)：n(O2)为2~3 时，乙烯的选择性远大于乙烷的选择性，而n(CH4)：n(O2)为3~4 时，乙
烯的选择性与乙烷的选择性相差不大，且n(CH4) n(O
∶
2)为2~3 时CH4的转化率大
(4)
(5)416
【解析】(1)由题意可知，乙烷氧化为乙烯的反应为2C2H6(g)＋O2(g)
2C2H4(g)＋2H2O(g)，由盖斯定律可
知，反应②×2-反应①=反应④，则反应④的△H=(-282kJ/mol)×2-(-354kJ/mol)=-210kJ/mol，反应的热化学方
程式为2C2H6(g)＋O2(g)
2C2H4(g)＋2H2O(g) △H=-210kJ/mol；该反应是熵增的放热反应，任何条件下，
反应ΔH-TΔS 均小于0，能自发进行；(2)由图可知，甲烷偶联生成乙烯起始反应时，乙烷的选择性大于乙
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烯的选择性，说明第一步反应的产物为乙烷；(3)由图可知，n(CH4)：n(O2)为2~3 时，乙烯的选择性远大于
乙烷的选择性，而n(CH4)：n(O2)为3~4 时，乙烯的选择性与乙烷的选择性相差不大，且n(CH4) n(O
∶
2)为2~3
时CH4的转化率大，所以甲烷氧化偶联制乙烯时n(CH4)：n(O2)为2~3 时更优；(4)由题意可知，反应起始时
①，随着反应进行，当C2H4的生成速率v 降低到其初始生成速率
的
时
②，联立方程解得氧气的分压p=
；(5)设起始甲烷、氧气的物质的量依次为3.5mol、
1mol，平衡时CH4的转化率为30%，乙烷和乙烯的选择性均为40%，则平衡时甲烷、乙烷和乙烯的物质的
量为3.5mol-3.5mol×30%=2.45mol、3.5mol×30%×40%×
=0.21mol、3.5mol×30%×40%×
=0.21mol，由碳
原子个数守恒可知，二氧化碳的物质的量为3.5mol-2.45mol-0.21mol×2-0.21mol×2=0.21mol，由氢原子个数
守恒可知，H2O(g)的物质的量为
=1.05mol，由氧原子个数守恒
可知，氧气的物质的量为
=0.265mol，则平衡时混合气体的总物质的量为
4.395mol，由物质的量之比等于压强之比可知，平衡时气体压强为
=439.5kPa，则反应④
的平衡常数
≈416。
1．（2023·湖北卷）工业制备高纯硅的主要过程如下：
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石英砂
粗硅
高纯硅
下列说法错误的是
A．制备粗硅的反应方程式为SiO2+2C=====Si+2CO↑
B．1molSi 含Si-Si 键的数目约为4×16.02×10-23
C．原料气HCl 和H2应充分去除水和氧气
D．生成SiHCl3的反应为熵减过程
【答案】B
【解析】A 项，SiO2和C 在高温下发生反应生成Si 和CO，因此，制备粗硅的反应方程式为
SiO2+2C=====Si+2CO↑，A 正确；B 项，在晶体硅中，每个Si 与其周围的4 个Si 形成共价键并形成立体空
间网状结构，因此，平均每个Si 形成2 个共价键， 1mol Si 含Si-Si 键的数目约为2×16.02×10-23，B 错误；
C 项，HCl 易与水形成盐酸，在一定的条件下氧气可以将HCl 氧化；H2在高温下遇到氧气能发生反应生成
水，且其易燃易爆，其与SiHCl3在高温下反应生成硅和HCl，因此，原料气HCl 和H2应充分去除水和氧气
，C 正确；D 项，Si+3HCl=SiHCl3+H2，该反应是气体分子数减少的反应，因此，生成SiHCl3的反应为熵减
过程，D 正确；故选B。
2．（2023·江苏卷）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
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
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A．反应
的焓变
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CO2平衡转化率达到X 点的值
【答案】D
【解析】A．由盖斯定律可知反应
的焓变
，A 错误；B．
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．由图可知温度范围约为350~400℃时二氧化碳实际转化率最
高，为最佳温度范围，C 错误；D．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。
3．(2025•浙江1 月卷，18)(4)工业中常用如下反应生产HCON(CH3)2：(CH3)2NH(g)＋
CO(g)=HCON(CH3)2(l)。某条件下反应自发且熵减，则反应在该条件下ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(4)＜
【解析】(4)反应生产HCON(CH3)2的反应方程式(CH3)2NH(g)＋CO(g)=HCON(CH3)2(l)是一个某条件下反应
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自发且熵减，根据自由能变ΔG=ΔH-TΔS＜0 时反应自发可知，则反应在该条件下ΔH<0；
4．（2025·广东·高考真题）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。
（2）298K 下，反应
的
、
，则298K 下该反应
(填“能”或“不能”)自发进行。
【答案】（2）能
【解析】（2）反应
的
、
，则根据
可知，该反应在298K 下能自发进行，故答案为：能；
5．（2025·安徽·高考真题）I．通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应：
①
②
（3）一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近100%，原因是 ；升高
温度，反应历程不变，反应①的选择性下降，可能的原因是 。
Ⅱ．甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(
和
)的重要方法，主要反应有：
③
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④
⑤
（4）恒温恒容条件下，可提高
转化率的措施有 (填标号)。
a．增加原料中
的量 b．增加原料中
的量 c．通入
气
（5）恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的
/
/
混合气，投料组成与
和
的平
衡转化率之间的关系如下图。
i．投料组成中
含量下降，平衡体系中
的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（3）原因是反应①的活化能低，反应②活化能高，反应②进行的速率慢 催化剂在升温时活
性降低或升温时催化剂对反应②更有利
（4）b
（5）增大
【解析】（3）反应①的选择性接近100%，原因是反应①的活化能低，反应②活化能高，反应②进行的速
率慢，所以反应①的选择性接近100%；反应①是吸热反应，升高温度平衡会正向移动，会有利于反应
①，但反应①选择性下降，可能原因是催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利；
（4）a．增加原料中CH4的量，CH4自身转化率降低；b．增大原料中CO2的量，CH4转化率增大；c．通入
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Ar，各物质浓度不变，平衡不移动，CH4转化率不变；故选b；
（5）如图可知，恒压时，随着Ar 含量上升(图像从右到左)，反应物的分压减小，相当于减压，平衡正向
移动，压强不影响反应④平衡移动；则随着Ar 含量下降，反应③和⑤平衡逆向移动，但甲烷的转化率下
降的更快，而反应①甲烷二氧化碳转化率相同，说明反应⑤逆移程度稍小，但CO 减小的少，则
n(CO):n(H2)增大；
6．（2024·贵州·高考真题）在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。
一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ．
ⅱ．
回答下列问题：
（1）反应ⅰ在1000K 时 (选填“能”或“不能”)自发进行。
（2）已知25℃时有关物质的燃烧热数据如表，则反应ⅱ的
(用含
的代数式
表示)。
物质
△H/kJ/mol
a
b
c
（3）受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低，原因是 。
（4）对催化剂在不同的pH 条件下进行处理，能够改变催化剂的活性。将催化剂在5 种不同pH 条件下处
理后分别用于催化CH4芳构化，相同反应时间内测定相关数据如下表，其中最佳pH 为 ，理由是
。
pH
CH4平均转化率/%
芳烃平均产率/%
产物中积碳平均含量/%
2.4
9.60
5.35
40.75
4.0
9.80
4.60
45.85
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7.0
9.25
4.05
46.80
10.0
10.45
6.45
33.10
12.0
9.95
4.10
49.45
（5）
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4:1，则
的平衡转化率为
，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，列出计算式即可)。
（6）引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯，反应如下：
(两个反应可视为同级数的平行反应)
对于同级数的平行反应有
，其中v、k 分别为反应速率和反应速率常数，Ea为反应活
化能，A1、A2为定值，R 为常数，T 为温度，同一温度下
是定值。已知
，若要提高苯的产
率，可采取的措施有 。
【答案】（1）)能
（2）6a-b-9c
（3）反应ⅰ有积炭生成，随着反应的进行，生成的积炭逐渐增多，覆盖在催化剂表面，使催化剂催化性
能逐渐降低，化学反应速率减小
（4）10.0 pH=10.0 时，产物中积炭平均含量最低，CH4平均转化率最大，芳烃平均产率最高
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（5）20%
或
（6）适当降低温度，加入合适的催化剂(合理即可)
【解析】（1）反应ⅰ．
，在
1000K 时，ΔG=ΔH-TΔS=+74.6 kJ·mol-1-1000K×80.84×10-3kJ·mol-1·K-1=-6.24 kJ·mol-1＜0，故反应ⅰ在1000K
时能自发进行。
（2）ⅱ．
由题给数据可得出以下热化学方程式：
CH
③
4(g)+2O2(g)＝CO2(g)+2H2O(l) ΔH=akJ·mol-1
C
④
6H6(l)+7.5O2(g)＝6CO2(g)+3H2O(l) ΔH=bkJ·mol-1
H
⑤
2(g)+0.5O2(g)＝H2O(l) ΔH=c kJ·mol-1
依据盖斯定律，将反应③×6-
-
×9
④⑤
得，反应ⅱ的△H2=(6a-b-9c) kJ·mol-1。
（3）由于反应ⅰ生成固态炭，会覆盖在催化剂表面，从而减小气体与催化剂的接触面积，因此随着反应
进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低。
（4）比较表中数据可以看出，pH=10.0 时，CH4平均转化率为最大值10.45%，芳烃平均产率为最大值
6.45%，产物中积炭平均含量为最小值33.10%，所以最佳pH 为10.0。
（5）973K、100kPa 下，在某密闭容器中按
充入气体，发生反应
，平衡时C6H6与C7H8的分压比为4:1，设起始时C6H6的物质的量
为1mol，CH4的物质的量为5mol，参加反应C6H6的物质的量为xmol，则可建立如下三段式：
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依题意，
，解得x=0.2，平衡时，n(C6H6)=0.8mol，n(CH4)=4.8mol，n(C7H8)=0.2mol，
n(H2)=0.2mol，则C6H6的平衡转化率为
=20%，平衡常数Kp=
或
。
（6）已知
，
，则温度降低，
增大，可提高苯的产率；加入合
适的催化剂，选择性降低Ea,苯，加快生成苯的速率，提高苯的产率。所以若要提高苯的产率，可采取的措
施有：适当降低温度，加入合适的催化剂(合理即可)。
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