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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 化学反应进行的方向
题型02 化学反应原理在化工生产中的调控作用
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 化学反应进行的方向
1．
【生产与学科知识结合】（2025·安徽·三模）合成氨工艺是人工固氮最重要的途径，实现了
人类“向空气中要面包”的梦想。
和
生成
的反应为：
，
某工艺条件，Fe 作催化剂，控制温度
773K，压强
，原料中
和
物质的量之比为
，速率方程
(
为速率常数)。下列关于合成氨工艺的理解正确的是
A．常温下，合成氨反应能自发进行
B．恒温、恒容条件下，当气体密度不变时，合成氨反应达到平衡
C．控制温度(773K)高于室温，能用勒夏特列原理解释
D．该工艺中及时分离出
，提高反应物的平衡转化率，减慢化学反应速率
【答案】A
【解析】A．根据ΔG=ΔH−TΔS 计算，常温（298K）时ΔG=−92.4 kJ/mol−298K×(−0.2 kJ/K·mol)=−32.8
kJ/mol<0，反应能自发进行。虽然实际工业需高温催化剂，但热力学上常温下可自发，A 正确。
B．恒温恒容下，总质量始终不变，密度=
，故密度始终不变，无法作为平衡判据，B 错误。
C．升高温度（773K）使放热反应的平衡逆向移动（勒夏特列原理），但工业高温主要为提高反应速率
（动力学因素），而非平衡移动，C 错误。
1
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D．分离NH3降低其浓度，根据速率方程v=k·c(N2)·c1.5(H2)·c−1(NH3)，分母减小导致速率增大，而非减慢，
D 错误；
故选A。
2．（2025·江苏盐城·三模）阅读下列资料，完成下面小题：氮及其化合物在生产生活中具有广泛用途。
是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱等工业；合成氨反应为
。氮的氧化物对空气有污染，需要进行治理。
下列说法正确的是
A．反应NH3(g)+ HCl(g)= NH4Cl(s)常温下能自发进行，则该反应的△H >0
B．铜锌原电池中，盐桥中的K+和
分别移向正极和负极
C．合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高H2的转化率
D．常温下，pH 均为5 的盐酸与氯化铵溶液中，水的电离程度相同
【答案】B
【解析】A．NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)常温下能自发进行，ΔS＜0，则ΔH＜0，A 错误；
B．原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，铜锌原电池中，盐桥中的K＋和NO 分别移向正极
和负极，故B 正确；
C．合成氨生产中将NH3液化分离，不能加快正反应速率，C 错误；
D．盐酸抑制水的电离，氯化铵促进水的电离，水的电离程度不同，D 错误；
答案选B
3．(2025•广东茂名期中)某密闭容器中，在高温条件下，有利于自发进行的反应是( )
A．C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH>0 B．N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0
C．2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) ΔH<0 D．2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0
【答案】A
【解析】A 项，反应C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH>0、ΔS＞0，由ΔG=ΔH-TΔS＜0 可知，在高温
下能自发进行，故A 正确；B 项，反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0、ΔS＜0，由ΔG=ΔH-TΔS＜0
可知，在低温下能自发进行，故B 错误；C 项，反应2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) ΔH<0、ΔS＜0，由
ΔG=ΔH-TΔS＜0 可知，在低温下能自发进行，故C 错误；D 项，反应2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0、ΔS
＜0，由ΔG=ΔH-TΔS＜0 可知，在低温下能自发进行，故D 错误；故选A。
4．（2025·广西河池·二模）用草酸锌制备ZnO 的反应式为：ZnC2O4(s)=ZnO(s)+CO(g)+CO2(g)
H>0
△
，下
列说法错误的是
A．该反应△S>0，在高温下能自发进行 B．用x-射线衍射实验可区分ZnO 晶体和干冰
C．如图所示ZnO 晶胞中，Zn2+的配位数为4 D．熔点：ZnS 晶体>ZnO 晶体>干冰晶体
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【答案】D
【解析】A．由方程式可知，这是一个反应前后气体分子数增加的反应，因此∆S＞0，又因∆H＞0，所以
反应在高温下∆G=∆H-T∆S＜0，自发进行，A 正确；
B．ZnO 为离子晶体，干冰为分子晶体，二者结构不同，用X-射线衍射实验可以区分，B 正确；
C．由氧化锌的晶胞结构图可看出，每个氧原子同时与4 个锌原子形成离子键，每个锌原子同时与4 个氧
原子形成离子键，可以想象为正四面体，锌原子在正四面体内部中间，氧原子在四个顶点上面，因此锌离
子的配位数是4，C 正确；
D．ZnO 与ZnS 均为离子晶体，离子电荷相同的情况下，离子的半径越小，离子键越强，熔点越高，因此
熔点ZnO＞ZnS，D 错误；
故选D。
5．下列关于自发过程的叙述中，正确的是( )
A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程
C．非自发过程，改变温度也不能变为自发过程
D．能自发进行的反应不一定能迅速发生反应
【答案】D
【解析】A 项，反应自发进行的判断依据是△H-T
S
△＜0；自发进行的反应也需要一定条件才可以发生，
故A 错误；B 项，有些自发进行的反应也需要反应条件，才能进行，如氢气和氧气需要点燃反应，故B 错
误；C 项，非自发过程，改变温度使△H-T
S
△＜0，故C 错误；D 项，有些自发进行的反应也需要反应条
件，才能进行，只有达到发生的条件才能发生反应，故D 正确；故选D。
6.（2025·湖南·模拟预测）化学之美，外美于现象，内美于原理。下列说法错误的是
A．制作泡菜时加入少量维生素C，维生素C 可去除泡菜中的亚硝酸盐
B．“水晶帘动微风起，满架蔷薇一院香。”水晶可由熔融态
快速冷却形成
C．生产玻璃时发生反应
，该反应为自发进行的熵增
反应
D．欢歌热舞庆佳节，舞台上灯光光柱的形成是因为丁达尔效应
【答案】B
【解析】A．维生素C 具有还原性，能有效降低亚硝酸盐的含量，A 正确；
B．水晶是二氧化硅晶体，熔融SiO2缓慢冷却形成水晶，B 错误；
C．该反应生成气体，熵增（ΔS>0），
，所以
＜0，能自发进行，该反应为自发进行
的熵增反应，C 正确；
D．灯光光柱是胶体的丁达尔效应，D 正确；
故选B。
7.（2025·上海·一模）常用的SO2去除法是钙基固硫。已知：298K、101kPa 时，反应CaO(s)
+SO2(g)=CaSO3(s)的∆H=-402.0kJ·mol-1，∆H-T∆S=-345.7kJ·mol-1，若此反应中∆H 和∆S 不随温度变化而变
3
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化，则保持此反应自发进行的温度低于
A．2.127K
B．2127K
C．1854K
D．185.4K
【答案】B
【解析】根据吉布斯自由能公式
，当
时反应自发。已知
，
。代入公式：
。反应自发需满足
，即：
。因此，温度需低于
。
故选B。
8．“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。
（1）氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一，反应原理为：NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)＝
NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是__________________________。
【答案】反应∆H＜0
【解析】反应NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)＝NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)为熵减的反应，该反应常温下
能自发进行，反应∆H＜0。
9.（2025·安徽·模拟预测）
的重整反应弥补甲烷—水蒸气重整反应产生较高
的不
足，发生反应如下：
反应 I．
⇋
反应Ⅱ．
反应Ⅲ．
反应Ⅳ．
已知：①含碳物质的百分数：
；②对于反应
，
其中
，
、
、
、
为各组分的平
衡分压。回答下列问题：
、
和
标准摩尔燃烧焓数据分别为-890.3、-283.0 和-
，则
，反应
在 条件下能自发进行(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
【答案】 +247.3 或247 高温
【解析】根据盖斯定律，
⇋
，反应
，
，在高温条件
下能自发进行；
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02 化学反应原理在化工生产中的调控作用
11.（2025·浙江·模拟预测）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：
。下面说法正确的是
A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响
B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率
C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa 以节省设备成本
D．由于
在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉
【答案】C
【解析】A．合成氨选择
，既考虑温度对速率的影响（加快反应速率），也考虑催化剂（铁触
媒）的活性，该温度下催化剂活性高，不只是考虑速率， A 错误；
B．及将氨气及时液化分离，平衡正向移动，但浓度降低了，反应速率会减慢，不是加快，B 错误；
C．增大压强，平衡正向移动，能提高平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用
20MPa 左右可节省设备成本，C 正确；
D．直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险，且空气中含有其他
杂质气体，会影响反应，不能直接混合，D 错误；
故答案选C。
12．（2024·上海徐汇·模拟预测）冶铜烟气可以作为工业制硫酸为原料。下列的说法正确的是
A．500℃左右，转化器中反应的平衡转化率最大
B．使用以铁为主的催化剂
C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒
D．压强一般采用20~50MPa
【答案】C
【解析】冶铜烟气中含有二氧化硫气体，二氧化硫净化后转化为三氧化硫，三氧化硫与水反应制得硫酸。
A．转化器中二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫，该反应是放热反应，低温时平衡转化率比较大，500℃
左右该反应的平衡转化率不是最大的，A 错误；
B．由于硫酸与铁能够发生反应，不能使用以铁为主的催化剂，B 错误；
C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒，C 正确；
D．工业制硫酸用浓硫酸吸收三氧化硫，产物是液体，无需高压反应，D 错误；
故选C。
13．（23-24 高三上·天津·阶段练习）近年，科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯新方法：
，在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产
物的质量分数如图所示。关于该方法，下列推测不合理的是
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A．乙醛是反应中的催化剂
B．减小体系压强，有利于提高乙醇平衡转化率
C．反应温度不宜超过
D．该工艺除了产生乙醚、乙酸外，还可能产生乙烯等副产物
【答案】A
【解析】A．在催化剂作用下，乙醇氧化成乙醛，乙醛被氧化乙酸，乙醛是反应历程中的中间产物，故A
说法错误；
B．根据反应方程式可知，组分均为气体，且是物质的量增大的反应，根据勒夏特列原理，减小体系压
强，平衡向正反应方向移动，乙醇平衡转化率增大，故B 说法正确；
C．根据图像可知，300℃时，乙酸乙酯的质量分数最高，超过300℃，乙酸乙酯质量数下降，乙醚的质量
分数增大，因此反应温度不宜超过300℃，故C 说法正确；
D．乙醇能氧化成乙醛、乙酸，能发生取代反应生成乙醚，也能发生消去反应生成乙烯，故D 说法正确；
答案为A。
14．（2026 届·全国·模拟）在恒压密闭容器中，充入起始量一定的
和
，主要发生下列反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ:
达平衡时，
转化率和CO 的选择性随温度的变化关系如图所示［CO 的选择性
］，下列说法正确的是( )
A.反应Ⅰ的
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B.升高温度能提高
的平衡产率
C.温度高于300 ℃时，曲线②随温度升高而升高说明此时主要发生反应Ⅱ
D.同时提高
的平衡转化率和平衡时
的选择性，应选择在低温低压条件下反应
【答案】A
【解析】反应Ⅰ的
，能够自发进行，根据
可知，
，A 正确；反应Ⅰ
是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，
的
平衡产率降低，B 错误；反应Ⅰ是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO 的选择性逐渐增大，因此曲
线①表示CO 的选择性随温度的变化关系。曲线②表示平衡时
转化率随温度的变化关系，温度高于
300 ℃时，曲线①随温度升高增大趋势大于曲线②，说明此时主要发生反应Ⅰ，C 错误；反应Ⅱ是反应前
后气体分子数减小的放热反应，反应Ⅰ是反应前后气体分子数不变的吸热反应，要同时提高
的平衡
转化率和平衡时
的选择性，应选择在低温高压条件下反应，D 错误。
15．（2025 春·四川广元·期末）工业制硫酸中的一步重要反应是
在400-500℃下的催化氧化：
，这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行，下述有关说
法中错误的是( )
A.使用催化剂是为了加快反应速率，提高生产效率
B.在上述条件下，
不可能100%转化为
C.通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度
D.达到平衡时，
的浓度与
的浓度一定相等
【答案】D
【解析】A.催化剂可加快反应速率，缩短生产时间，则提高生产效率，A 正确；
B.该反应为可逆反应，则
不可能
的转化为
，B 正确；
C.通过调控反应条件，可使平衡正向移动，如增大压强，增大氧气浓度等措施，可以提高反应进行的程
度，C 正确；
D.平衡时，各物质的物质的量浓度不变，浓度是否相等，与起始量、转化率有关，D 错误；故选：D。
16．在恒压密闭容器中，充入起始量一定的
和
，主要发生下列反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ:
达平衡时，
转化率和CO 的选择性随温度的变化关系如图所示［CO 的选择性
］，下列说法正确的是( )
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A.反应Ⅰ的
B.升高温度能提高
的平衡产率
C.温度高于300 ℃时，曲线②随温度升高而升高说明此时主要发生反应Ⅱ
D.同时提高
的平衡转化率和平衡时
的选择性，应选择在低温低压条件下反应
【答案】A
【解析】A（√）反应Ⅰ的
，能够自发进行，根据
可知，
。
B（×）反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移
动，
的平衡产率降低。
C（×）反应Ⅰ是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO 的选择性逐渐增大，因此曲线①表示CO 的选
择性随温度的变化关系。曲线②表示平衡时
转化率随温度的变化关系，温度高于300 ℃时，曲线①
随温度升高增大趋势大于曲线②，说明此时主要发生反应Ⅰ。
D（×）反应Ⅱ是反应前后气体分子数减小的放热反应，反应Ⅰ是反应前后气体分子数不变的吸热反应，
要同时提高
的平衡转化率和平衡时
的选择性，应选择在低温高压条件下反应。
17. 如图为接触法制硫酸的设备和工艺流程，其中关键步骤是
的催化氧化：
。下列说法正确的是( )
A.增大接触室内压强一定有利于提高生产效益
B.为提高
转化率，工业生产中应尽可能在较低温度下反应
C.工业生产要求高效，应使用催化剂并在催化剂活性最佳的温度下反应
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D.该反应为放热反应，在任何条件下都能自发进行，因为吸热反应是非自发的
【答案】C
【解析】A（×）“四方面”——化学反应速率、设备，反应后气体分子数减小，增大接触室内压强，有
利于平衡正向移动，但由于增大压强对设备和动力的要求很高，成本高，效益可能不佳。
B（×）“四方面”——化学反应速率、化学反应限度，该反应为放热反应，为提高
转化率，应尽可
能在较低温度下反应，但温度过低会使反应速率太慢，经济效益低。
C（√）“四方面”——化学反应速率，为加快反应速率，应使用催化剂，还需要考虑催化剂的最佳活性
温度，不一定温度越高，反应速率越大。
D（×）化学反应能否自发进行的判断依据是
，反应能否自发进行要综合焓变和熵变以及
温度来判断。
18.（2025 高三上·江苏扬州·期中）制氢技术研究具有重要意义。
（1）肼硼烷水解制氢。
①肼硼烷水解：
，生成的
可进一步转化为
或
。
若要增大氢气的产率，需提高生成 的选择性(填“
”或“
”)。
②石墨烯可用作肼硼烷水解的催化剂载体。在石墨烯上引入氨基，有利于催化剂均匀分散于水中，原因是
。
（2）电催化乙二醇制氢，同时得到乙醇酸，电解原理如下图-1 所示。一定条件下，测得乙二醇与乙醇酸
的总物质的量及乙醇酸的法拉第效率随时间变化如下图-2 所示。[法拉第效率
]
①阳极的电极反应式为 。
②乙醇酸的法拉第效率小于100%的原因是 。
（3）甲醇和水蒸气重整制氢。在340℃时，将一定量的
和
在催化剂作用下发生反应，其可能
的机理如下图-3 所示。
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①水蒸气在催化剂表面生成活性
。
的电子式为 。
②随着水蒸气浓度的增大，
的转化率先增大后减小的原因是 。
③过程中
会分解生成CO，导致催化剂中毒。适当增大水蒸气的浓度，能降低CO 的含量，原因是
。
【答案】（1）
氨基与水分子之间形成氢键，增大了催化剂的水溶性
（2）
生成其他含碳副产物(如
等)或
（3）
水蒸气浓度增大，生成更多
，有利于
转化水蒸气浓度过大，占据较多氧
空位，不利于甲醇吸附 CO 被
氧化(或
)
【解析】（1）①肼硼烷水解：
，因为生成的
可进一步
转化为
或
，若要增大氢气的产率，需提高生成
的选择性；
②氨基中含有“N—H”键，它们能与水分子形成氢键，从而增大了粒子间的亲合性，增大了催化剂的水溶
性；
（2）①左侧乙二醇→乙醇酸，被氧化，失电子，为阳极，电极反应为
；
1
②个乙二醇转化为1 个乙醇酸，根据阳极反应式可知，转移了4 个电子，因生成其他含碳副产物(如
等)或
，消耗了部分电量，导致生成乙醇酸的电量减少，乙醇酸的法拉第效率小于100%；
（3）
①
的电子式为
；
②由反应机理图可知，随着水蒸气浓度的增大，
的转化率先增大后减小的原因是：水蒸气浓度增
大，生成更多
（占据氧空位），有利于
转化，水蒸气浓度过大，占据较多氧空位，甲醇无法
占据氧空位，不利于甲醇吸附（
）；
③由反应机理图可知，过程中
会分解生成CO，导致催化剂中毒，适当增大水蒸气的浓度，能降低
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CO 的含量，原因是：活性
具有氧化性，CO 被活性
氧化(或
)。
1．AB 型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An+(aq)+Bn-(aq)，其焓变和熵变分
别为ΔH 和ΔS。对于不同组成的AB 型强电解质，下列说法正确的是
A．ΔH 和ΔS 均大于零 B．ΔH 和ΔS 均小于零
C．ΔH 可能大于零或小于零，ΔS 大于零 D．ΔH 和ΔS 均可能大于零或小于零
【答案】D
【解析】强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH
可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB 型强电解质固体溶于水，存在
熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变
化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子的
熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反
之，熵减，即ΔS＜0。综上所述，D 项符合题意。故选D。
2．（24-25 高三上·浙江）现以掺氮碳(NC)、氯化镍为原料在恒温条件下合成超高密度单原子催化剂
(UHD-SAC)，常温常压下，其机理如图所示。已知基元反应Ⅰ需在高压环境下进行，基元反应Ⅱ在任何条
件下均可自发进行。下列说法中正确的是
A．基元反应Ⅰ需在高压环境下进行的原因可能是高压环境对其做功，使
，从而使反应可以进行
B．基元反应Ⅱ的过程中反应体系的熵呈减少趋势
C．从总反应来看，决定该过程反应快慢的是基元反应Ⅰ
D．由于总反应
，故在工业生产中，反应温度越低越好
【答案】C
【解析】A．
，
与压强无关，故A 错误；
B．基元反应Ⅱ在任何条件下均可自发进行，所以基元反应Ⅱ的过程中反应体系的熵呈增大趋势，故B 错
误；
C．活化能越大，反应速率越慢，慢反应决定总反应速率，从总反应来看，决定该过程反应快慢的是基元
反应Ⅰ，故C 正确；
D．温度降低反应速率减慢，所以在工业生产中，不是反应温度越低越好，故D 错误；
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选C。
3.（2025·浙江·杭州）三氯氢硅(SiHCl3)是光伏产业的一种关键化学原料，制备反应的方程式为Si(s)＋
3HCl(g)
SiHCl3(g)＋H2(g)，同时还有其他副反应发生。当反应体系的压强为0.05 MPa 时，分别改变进
料比[n(HCl)∶n(Si)]和反应温度，二者对SiHCl3产率影响如图所示。下列说法正确的是
A．降低压强有利于提高SiHCl3的产率
B．制备SiHCl3的反应为放热反应
C．温度为450 K，平衡常数：K(x)＞K (y)＞K (z)
D．增加HCl 的用量，SiHCl3的产率一定会增加
【答案】B
【解析】A.Si(s)＋3HCl(g)=SiHCl3(g)＋H2(g)的反应正向为气体体积减小的方向，由于降低压强平衡向气体
体积增大的方向移动，则对应此反应降低压强平衡向逆向移动，SiHCl3的产率会降低，故A 错误；
B.如图所示，升高温度，曲线是向下倾斜的，即升高温度，SiHCl3的产率会降低，则升温平衡向逆向移
动，逆向为吸热反应 ，则正向为放热反应，故B 正确；
C.平衡常数与温度有关，温度不变，平衡常数是一个定值，则温度为450 K，平衡常数：K(x)=K (y)=K
(z)，故C 错误；
D.如图所示，当n(HCl)∶n(Si)的进料比由1：:1 增大到3:1 时，SiHCl3的产率是增加的，当增大到6:1 时，
SiHCl3的产率反而减小，故D 错误。答案选B。
4．（2025·广东·期末）一定条件下，在1.0L 的密闭容器中进行反应： Cl2(g)+CO(g)
COCl2(g) ΔH<0，反应过程中的有关数据如下表：
t/min
0
2
4
6
8
c(Cl2 )/ mol·L-1
2.4
1.6
0.6
c(CO)/ mol·L-1
2
0.2
c(COCl2 )/ mol·L-1
0
下列说法正确的是
A．该反应在高温下自发进行
12
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B．2min 内，用CO 表示的化学反应速率为0.6mol·L-1·min-1
C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(COCl2)<1.8 mol·L-1
D．温度不变，在第8min 向体系中加入三种物质各1mol，则平衡向逆反应方向移动。
【答案】C
【解析】A．根据反应方程式，该反应为气体物质的量减少的反应，即ΔS＜0，已知ΔH＜0，根据
ΔG=ΔH-TΔS＜0，因此该反应在低温下自发进行，故A 错误；
B．2min 内消耗氯气物质的量浓度为0.8mol/L，则消耗CO 的物质的量浓度为0.8mol/L，根据化学反应速
率的表达式，v(CO)=
=0.4mol/(L·min)，故B 错误；
C．6min 时，CO 的物质的量浓度为0.2mol/L，6min 内消耗CO 的物质的量浓度为1.8mol，该段时间内，
消耗氯气物质的量浓度为1.8mol/L，则6min 时氯气物质的量浓度为0.6mol/L，与8min 时氯气物质的量浓
度相同，表示反应已达到平衡，达到平衡时，生成COCl2物质的量浓度为1.8moL/L，该反应为放热反应，
升高温度，平衡向逆反应方向移动，则c(COCl2)＜1.8moL/L，故C 正确；
D．达到平衡时氯气、CO、COCl2物质的量浓度分别为0.6mol/L、0.2mol/L、1.8mol/L，该条件下K=
=15，温度不变，在第8min 向体系中加入三种物质各1mol，Qc=
≈1.5＜15=K，平衡向正反应方向移动，故D 错误；
答案为C。
5．（2025·江苏苏州·期中）金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)+2H2S(g)=CS2(g)+4H2(g)，既可以除去天然气
中的H2S，又可以获得H2。下列说法正确的是
A．该反应的
S<0
B．该反应的平衡常数K=
C．如图所示的反应机理中，涉及共价键的断裂与生成
D．该反应中每消耗1molH2S，转移电子的数目约为2×6.02×1023
【答案】C
【解析】A．由方程式可知，该反应为熵增的反应，反应ΔS＞0，A 错误；
B．由方程式可知，该反应的平衡常数K=
，B 错误；
C．由图可知，图所示的反应机理中，涉及H-S 共价键的断裂与H-H、S-S 共价键的生成，C 正确；
13
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D．由方程式可知，反应中碳元素的化合价升高被氧化，甲烷是反应的还原剂，氢元素的化合价降低被还
原，甲烷和硫化氢是反应的氧化剂，反应消耗2mol 硫化氢，转移电子的物质的量为8mol,则消耗1mol 硫
化氢时，反应转移电子数目约为1mol×4×6.02×1023mol-1=4×6.02×1023，D 错误；
故答案为：C。
6．（2024 高三上·全国·阶段练习）t℃时，向图1 中带隔板的密闭容器两侧各充入
与
，发生反应
(
绝对值很小，以下简称“该反应”)，体系
的自由能G(由体系的焓、熵与温度共同决定：
)随体系中氢气的体积分数
变化的示
意图如图2 所示，其中P 点为曲线最低点。则下列说法中不正确的是
A．自由能G 由M 下降到N 是抽出隔板时
与
混合造成的
B．t℃时，在P 点该反应达到进行的限度
C．若t℃时该反应的平衡常数值为64，则
D．Q 点条件下反应满足：
【答案】D
【解析】A．由于图二中M、N 横坐标相同，可知此时反应并未发生，故自由能G 减小是由体系熵增引起
的，A 正确；
B．化学反应总是向着体系的自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡，B 正确；
C．根据化学平衡常数的含义可知该反应的化学平衡常数K=
=64，解得x’=0.1，C 正确；
D．→P 过程中，x(H2)增大，给定的是可逆反应的化学平衡逆向移动，故正、逆反应速率之比
，D
错误；
故选D。
7．（2024·山东聊城·二模）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
(反应体系温度为495℃)的原理如图所示，下列分析错误的是
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A．“热
”上的变化属于焓增、熵增的变化
B．“热
”有利于
快速转化为N
C．“冷
”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
【答案】C
【解析】由图可知，“热
”上的变化为：
N2=N，“冷
”上发生的变化为：
H2=3H，氮原子和氢
原子在“冷
”上生成氨气，合成氨反应为放热反应，“热
”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断
裂，加快反应速率，“冷
” 低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率。
A．由分析可知，“热
”上的变化为：
N2=N，氮气分子发生共价键断裂的变化为焓增、熵增的变
化，故A 正确；
B．由分析可知，“热
” 高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，故B 正确；
C．由分析可知，“冷
” 低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率，但降低温
度不利于提高合成氨反应速率，故C 错误；
D．由分析可知，“热
”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，“冷
” 低于体
系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率，所以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，故D 正确；
故选C。
8．（2025·福建莆田·期中）
和
均为重要的工业原料。
（1）已知
，
的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略
随温度的变化。若
，则该反应可以自发进行。根据下图判断：
时，下列反应不能自发进行的是 (填序
号)。
15
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A．
B．
C．
D．
（2）
时，向
恒容密闭容器中充入
和
发生反应：
。
时达到平衡，测得
的物质的量为
。
①
用
表示的平均速率为 ，
时该反应的平衡常数为 。
②下列措施，既加快逆反应速率又增大
的平衡转化率的是 (填字母)。
A．增大压强 B．加催化剂 C．移出部分
D．升高温度 E．增
大
浓度
③若开始时改为充入
和一定量
的混合气体，发生反应，两种气体的平衡转化率
与起始的
物质的量之比
的关系如图所示：
表示
的平衡转化率的曲线为 (填
或
)；
(用分数表示)。
【答案】（1）C （2）
1/9 E
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【解析】（1）由图可知，600°C 时，B、D 的△G<0，反应可自发进行，C 反应的△G>0，不能自发进
行，根据盖斯定律，反应A 可以由反应C+D 得到，则反应A 的△G=
G
△
C+
G
△
D<0，可以自发进行，答案
选C；
（2）列三段式：
0~5min
①
内，v(Cl2)=
，K=
；
②反应后气体体积不变，改变压强，平衡不移动，A 选项错误；
催化剂只改变反应速率，不影响化学平衡，B 选项错误；
TiO2状态是固态，增多或减少均不影响平衡移动，C 选项错误；
升高温度，正逆反应速率均增大，平衡逆向移动，转化率减小，D 选项错误；
增大O2浓度，平衡向正反应方向移动，TiCl4转化率增大，产物Cl2浓度增大，使逆反应速率增大，E 选项
正确；
故选E；
③当增大O2浓度，即
减小时，可使平衡向正方向移动，提高TiCl4的平衡转化率提高，故表示
TiCl4转化率的曲线为L2；
M 点TiCl4的转化率与O2的转化率相同，则a=1；
K=
=
，解得b=
。
9．（双选）利用二氧化碳和甲烷经催化重整，可以制得合成气：CO2(g)+CH4(g)⇌2CO(g)+2H2(g)，按一
定体积比加入甲烷和二氧化碳，在恒容条件下发生反应，温度对CO 和H2产率的影响如图所示。则下列叙
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述正确的是
A．该反应△H>0
B．此反应的优选温度为1000℃
C．在恒压条件下进行该反应，产率将更高
D．催化剂的使用可以降低反应的活化能，从而使平衡产率提高
【答案】AC
【解析】A．升高温度，产率提高，说明正反应吸热，
，A 正确；
B．900℃时，合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，但耗能升高，经济效益降低，故优选温
度为900℃，B 错误；
C．反应为气体计量数增大的反应，恒容与恒压相比，相当于加压，而加压不利于反应正向进行，故恒容
条件下产率低于恒压条件下，C 正确；
D．催化剂的使用可以改变反应途径，降低反应的活化能，缩短反应所需的时间，但不能使化学平衡发生
移动，也就不能提高平衡产率，D 错误；
故选AC。
10．（2024 高三上·上海虹口·期中）氢能是发展中的新能源，它的利用包括氢的制备、储存和应用三个环
节。氢气制取是氢能利用经济性考量的重要环节。
（1）高效、低成本的氢气储运技术是大力发展氢能产业的必要保障。一定温度下，某储氢合金(M)的储氢
过程中存在如下反应：zMHx(s) + H2(g)
zMHy(s)。
①上述反应中 z= (用含 x、y 的代数式表示)。
②对上述反应的焓变与熵变判断正确的是 。
A．ΔH>0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS>0 C．ΔH>0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS<0
③储氢完成后，该合金释放氢气的方式可以是 。
A．降温 B．加热 C．加压 D．减压
（2）液态有机储氢技术是借助某些不饱和液体有机化合物的加氢反应，实现氢的储存，再通过脱氢反应
实现氢的释放。乙基咔唑(M =195 g·mol－1， 结构如图所示)是一种新型的储氢材料。
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①乙基咔唑中 C 原子的杂化方式有 。
②科研中常用容氢量(
× 100%)来衡量有机化合物的储氢能力，乙基咔唑的最大
容氢量为 (精确至 0.1%)。
【答案】（1）
D BD （2）sp2、sp3 5.8%
【解析】（1）①根据原子守恒可得，
，则
；
②由
可知，气体体积减小，则
，该反应为自发反应，即
，
，故选D；
③
为气体体积减小的放热反应，升高温度或降低压强都能使平衡逆向移动，
释放出氢气，故答案为：BD。
（2）①甲基中C 原子为
杂化，苯环中C 原子为
杂化，故乙基咔唑中C 原子的杂化方式有
、
；
1mol
②
苯环能与3mol 氢气发生加成反应，则1mol 乙基咔唑最多能与6mol 氢气发生加成反应，最大容氢
量为
。
（6）A．分析可知电池工作时，熔融碳酸盐起到导电的作用，和氢离子结合生成二氧化碳，二氧化碳在
正极生成碳酸根离子循环使用，故A 错误；
B．电池是利用的是负极生成的二氧化碳的循环使用，不能利用工厂中排出的
，减少温室气体的排
放，故B 错误；
C．电子不能经过熔融电解质，故C 错误；
D．电极反应中电子守恒正极的电极反应为
，电池工作时，外电路中流过0.2 mol 电
子，反应压强0.05mol，耗
质量
，故D 正确；
故答案为：D。
11．（2024·江苏宿迁·三模）碳中和是科学研究的重要方向，将二氧化碳转化为甲烷、碳酸二甲酯等，是
资源化利用CO2的有效方式。合成CH4过程中涉及如下反应：
甲烷化反应(主反应)：CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ·mol−1
逆变换反应(副反应)：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH2=＋41.1 kJ·mol−1
（1）不同条件下，按照n(CO2) n(H
∶
2)=1 4∶投料，CO2的平衡转化率如图所示。
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①压强P1、P2、P3由大到小的顺序是 。
②压强为P1时，随着温度升高，CO2的平衡转化率先减小后增大。温度高于600℃，随温度升高CO2平衡
转化率增大的原因是 。
（2）积炭是制约CO2甲烷化工业应用的主要问题。
积炭反应：2CO(g)=C(s)＋CO2(g) ΔH3
CH4(g)=C(s)＋2H2(g) ΔH4=＋74.8 kJ·mol−1
CO
①
歧化积炭反应自发趋势是 。
A．高温自发 B．低温自发 C．任意温度自发 D．
任意温度非自发
②积碳主要由CH4(g)=C(s)＋2H2(g)引起，关键是开发出具有抗积碳性能[C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)]的催
化剂。催化剂A、B 对积碳与消碳的影响如图所示。则工业生产时应选择何种催化剂并说明理由
。
【答案】（1）P3 > P2 > P1 CO2平衡转化率为反应i 和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和，反应i 为放热
反应，随温度升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，温度较高
时，CO2平衡转化率主要取决于反应ii，(或: i 为放热反应，ⅱ为吸热反应，600℃之后，CO2转化率主要
取决于反应ii)
（2）低温 工业生产时应选择催化剂A，催化剂A 对于积碳反应的活化能大，同时对于消碳反应的活
化能小，说明不利于积碳有利于消碳
【解析】（1）①该主反应是体积减小的反应，副反应是等体积反应，画一条与y 轴相平的平行线，从下
到上，转化率变大，说明平衡正向移动，压强不断增大，因此压强P1、P2、P3由大到小的顺序是P3 > P2 >
P1，故答案为: P3 > P2 > P1；
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②压强为P1时，随着温度升高，CO2的平衡转化率先减小后增大，温度高于600℃之后，随.着温度升高
CO2转化率增大，原因是CO2平衡转化率为反应i 和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和，反应i 为放热反应，随
温度升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，温度较高时，CO2
平衡转化率主要取决于反应ii，(或: i 为放热反应，ⅱ为吸热反应，600℃之后，CO2转化率主要取决于反
应ii)；故答案为：CO2平衡转化率为反应i 和反应ⅱ的CO2平衡转化率之和，反应i 为放热反应，随温度
升高CO2平衡转化率降低，反应ⅱ为吸热反应，随温度升高CO2平衡转化率升高，温度较高时，CO2平衡
转化率主要取决于反应ii，(或: i 为放热反应，ⅱ为吸热反应，600℃之后，CO2转化率主要取决于反应
ii)；
（2）已知：Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)=CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1=-164.7 kJ·mol−1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)=CO(g)＋H2O(g) ΔH2=＋41.1 kJ·mol−1
Ⅳ：CH4(g)=C(s)＋2H2(g) ΔH4=＋74.8 kJ·mol−1
根据盖斯定律，由Ⅰ-Ⅱ2+Ⅳ得反应2CO(g)=C(s)＋CO2(g) ΔH3=ΔH1-2ΔH2+ΔH4=-164.7 kJ·mol−1-(＋41.1
kJ·mol−1) 2+74.8 kJ·mol−1=-172.1 kJ·mol−1，ΔH3<0，则2CO(g)=C(s)＋CO2(g)在低温下能自发进行，答案为
低温；
为了消除积碳，应该抑制积碳反应的发生，促进消碳反应的进行，由图可知催化剂A 对于积碳反应的活化
能大，同时对于消碳反应的活化能小，故应该选择催化剂A，答案为：工业生产时应选择催化剂A，催化
剂A 对于积碳反应的活化能大，同时对于消碳反应的活化能小，说明不利于积碳有利于消碳。
12．（2024·吉林长春·开学考试）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其
获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)+3H2(g)
2NH
⇌
3(g) ∆H=-92.4kJ·mol-1 ∆S=-200J·K-1·mol-1。回答下列问题：
（1）合成氨反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发。
（2） 温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率， 温有利于提高平衡转化率，综合考虑
催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用
。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
（3）方案二：
复合催化剂。
下列说法正确的是 。
a．
时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
（4）某合成氨速率方程为：
，根据表中数据，
；
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实
验
1
m
n
p
q
2
n
p
3
m
n
4
m
p
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为 。
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
（5）在初始压强为20MPa、450℃、容积恒定、催化剂条件下发生合成氨反应，按物质的量比值n(N2)：
n(H2)=1：3 充入反应物，氢气的平衡转化率为60%，则Kp= (保留三位小数)。
【答案】（1）能 （2）高 低 （3）a （4）
a （5）0.083MPa -2
【解析】（1）对于合成氨反应，常温下，ΔG=ΔH-TΔS=-92.4kJ·mol-1-
298K×(-0.2kJ·K-1·mol-1)=-32.8kJ·mol-1<0，故合成氨反应在常温下能自发进行。
（2）其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增大，反应速率加快；合成
氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即要使反应平衡正向移动，应降低温度。
（3）a．由题图可知，300℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多，
说明300℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a 正确；
b．同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b 错
误；
c．温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c 错误；
故选a。
（4）将实验1、3 中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q=k·mα·nβ·pγ，③10q=k·mα·nβ·(0.1p)γ，可得
γ=-1.合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但
不会提高正反应速率，a 正确，c 错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b 错误，故选a。
（5）根据已知条件列出“三段式”
平衡时压强为
=14MPa，则Kp=
=0.083MPa -2。
13．CO2甲烷化反应合成替代天然气，是其循环利用的重要路径之一。
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（1）CO2甲烷化主反应：
，
副反应：I.
；
II.
；
III.
。则
。
（2）副反应II 所生成的CO 也能发生甲烷化反应，反应的化学方程式为 。原料气中氢碳比
对副反应有影响，实际生产中
值较大时能效防止积碳的原因是 。
（3）根据热力学平衡原理，有利于主反应生成更多甲烷的是 (填字母标号)。
a.高温、高压 b.低温、低压 c.高压、低温 d.低压、高温
（4）以
和
为初始原料，在催化剂
作用下保持总压为
发生反应
，不同温度下在相同时间测得CO2的转化率如下图。
A
①
点的反应速率
(填“＞”“＜”或“=”)。
B
②
点的平衡常数
。
③由图象可知，影响该催化剂活性的因素有 。
（5）Arrhenius 经验公式为
(
为活化能，单位
；k 为速率常数；R 和C 为常数，R 单
位
)。CO2甲烷化反应速率常数k 与温度T 的关系如下图，
(保留3 位有效
数字)。
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【答案】（1）
（2）
促进反应
向正方向进行将积碳消耗
（3）c
（4）＞
温度和催化剂中Mg 含量
（5）
【解析】（1）已知反应①：
，反应②：
；根据盖斯定律可知，由①-②可得反应
，故
。
（2）副反应II 所生成的CO 也能发生甲烷化反应，反应的化学方程式为
。原料气
中氢碳比
对副反应有影响，实际生产中
值较大时能效防止积碳的原因是
值较大能促进反
应
向正方向进行将积碳消耗。
（3）主反应
的正反应是一个气体物质的量减
小的放热反应，故加压、降温均能使反应正向移动，有利于主反应生成更多甲烷，故选c。
（4）①由图象可知，A 点化学反应未达到平衡，故A 点的反应速率
＞
。
B
②
点二氧化碳的转化率为90%，可列出三段式为：
，
平衡时
，则
，
，
，
，故B 点的平衡常数
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。
③由图象可知，影响该催化剂活性的因素有温度和催化剂中Mg 含量。
（5）已知，
，由图象已知C 点、D 点的坐标，代入计算，
，
，联立解得，
。
1.（2024·湖北卷）
在超高压下转化为平行六面体的
分子(如图)。下列说法错误的是
A．
和
互为同素异形体
B．
中存在不同的氧氧键
C．
转化为
是熵减反应
D．常压低温下
能稳定存在
【答案】D
【解析】A．O2和O8是O 元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，A 项正确；
B．O8分子为平行六面体，由其结构知，O8中存在两种氧氧键：上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧
键，B 项正确；
C．O2转化为O8可表示为4O2
O8，气体分子数减少，故O2转化为O8是熵减反应，C 项正确；
D．O2在超高压下转化成O8，则在常压低温下O8会转化成O2，不能稳定存在，D 项错误；
答案选D。
2．(2025•浙江1 月卷)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】＜
【解析】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；
3．(2025•广东卷) 298K 下，反应TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋2CO(g)的ΔH＜0、ΔS＞0，则298K 下
该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。
【答案】能
【解析】反应TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋2CO(g)的ΔH＜0、ΔS＞0，则根据ΔG=ΔH-TΔS 可知，该
反应在298K 下能自发进行；
4．(2025·湖南卷) 在反应器中，发生如下反应：
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反应i：2C2H4(g)
C4H8(g) ΔH1＝-104.7kJ·mol−1
反应ii：2C2H4(g)＋H2(g)
C4H10(g) ΔH2＝-230.7kJ·mol−1
计算反应C4H8(g)＋H2(g)
C4H10(g)的ΔH =_______ kJ·mol−1，
该反应_______(填标号)。
A．高温自发 B．低温自发 C．高温低温均自发 D．高温低温均不自发
【答案】﹣126 B
【解析】根据盖斯定律，反应ii－反应i 即可得到目标反应，则
，该反应是熵减的放热反应，则依据ΔG=ΔH-TΔS
＜0 反应能自发进行，则低温下自发进行，选B；
5．(2021•浙江6 月卷)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是( )
A．1molCH4(g)＜1molH2(g) B．1molH2O(g)＜2molH2O(g)
C．1molH2O(s)＞1molH2O(l) D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石黑)
【答案】B
【解析】A 项，CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔质量
大，所以熵值1molCH4(g)＞1molH2(g)，A 错误；B 项，相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，
所以熵值1molH2O(g)＜2molH2O(g)，B 正确；C 项，等量的同物质，熵值关系为：S(g)＞S(l)＞S(s)，所以
熵值1molH2O(s)＜1molH2O(l)，C 错误；D 项，从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更
有序，熵值更低，所以熵值1molC(s，金刚石)＜1molC(s，石黑)，D 错误；故选B。
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