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备战2026 年高考化学【一轮·夯基提能】精讲精练复习讲义
第41 讲 化学反应的方向、调控、等效平衡（讲义）
讲义
夯基·知识精讲
【知识点1】化学反应的方向+5 道例题
【知识点2】化学反应的调控——工业合成氨条件的选择+5 道例题
【知识点3】等效平衡+5 道例题
练习
提能·课后精练
选择题：
15
题
非选择题：
5
题
建议时长：
75
分钟
实际时长： 分钟
【知识点1】化学反应的方向
1．自发反应
（1）含义：在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
（2）特点：
2．熵和熵变的含义
（1）熵的含义：熵是衡量一个体系混乱度的物理量，用符号表示。
（2）影响熵大小的因素： ①相同条件下，物质不同熵不同。
②同一物质：S(g)>S(l)>S(s)。
（3）熵变的含义
①熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS 表示，化学反应的ΔS 越大，越有利于反应自发进行。
②熵变＝生成物的总熵－反应物的总熵。
③反应过程中气体物质的量增加的反应是熵增大反应，固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过
程是熵增大过程。
3．化学反应方向的判据(ΔG＝ΔH－TΔS)
四象限法判断反应能否自发进行
Δ
①H<0，ΔS>0 的反应任何温度下都能自发进行；
Δ
②H>0，ΔS<0 的反应任何温度下都不能自发进行；
Δ
③H 和ΔS 的作用相反，且相差不大时，温度对反应
的方向起决定性作用。
当ΔH<0，ΔS<0 时，低温下反应能自发进行；
当ΔH>0，ΔS>0 时，高温下反应能自发进行。
【例1】以
为原料合成
涉及的主要反应如下：
①
1
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②
的平衡转化率
的选择性
随温度、压强变化如图所示。
已知：
100%。
下列叙述正确的是
A．
B．温度介于
时，体系主要发生反应①
C．由信息可知，反应①在低温下能自发进行
D．初始
，平衡后
的转化率为
，若只发生反应①
和②，则
【答案】C
【详解】A．反应①气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，CH3OH 的选择性增
大，由图可知，相同温度下，P1压强下CH3OH 的选择性大于P2压强下CH3OH 的选择性，则p1＞p2；相同
压强下，升高温度，CH3OH 的选择性减小，但CO2的平衡转化率先减小后增大，说明反应①平衡逆向移
动，反应②平衡正向移动，则ΔH1＜0，ΔH2＞0，故A 错误；
B．温度介于350~400°C 时，CH3OH 的选择性接近为0，意味着转化为CH3OH 的CO2为0，说明体系发生
的反应主要是②，故B 错误；
C．温度高于300℃时，二氧化碳的转化率增大，而甲醇的选择性降低，说明升高温度反应①逆向移动，反
应②正向移动，则ΔH1＜0、ΔH2＞0，而反应①的正向气体减少，∆S1＜0，低温时才有∆G=∆H1-T∆S1＜0，
因此反应①理论上低温自发，故C 正确；
D．设转化为CH3OH 的CO2为x mol，转化为CO 的为(0.3-x) mol，H2总消耗为3x+(0.3-x)=2x+0.3=2×0.39
（H2转化率39%），解得x=0.24，S-CH3OH=
×100%=80%≠78%，故D 错误；
故选C。
【例2】已知合成氨反应：
当温度 (填“高于”或“低于”) K 时，合成氨反应可自发进行。
【答案】低于 465.2
【详解】ΔH-TΔS<0 的反应能自发进行，ΔH-TΔS=-92.2-T×(-198.2)×10-3<0，解得T<465.2K 时，反应可以自
发进行。
【例3】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：
2
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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
【答案】(1)能 (2)6a-b-9c
【详解】（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）反应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，故反应ⅱ的
(6a-b-9c) kJ·mol-1。
【例4】在温和条件下，将
转化为
烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将
高选
择性合成
，该流程示意图如下：
在反应器中，发生如下反应：
反应i：
反应ii：
计算反应
的
，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
【详解】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
反
应能自发进行，则低温下自发进行，故选B。
【例5】工业生产催化剂的过程会产生含大量高浓度氮氧化物(
)的烟气，对环境造成严重破坏。某工
3
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艺通过选择性催化还原法(SCR)治理去除烟气中的
，使其达到排放标准，且无需二次处理。
SCR 主反应：
(i)
(ii)
SCR 副反应
(iii)
请回答：
(1)标准状态下，一些物质的相对能量如表所示：
物质
相对能量
0
0
-50
91
-242
34
①计算反应(ii)的
。
②判断反应(ii)在什么条件下自发进行 (填“任意温度”“高温”或“低温”)。
【答案】
(1)-1320 任意温度
【详解】（1）①
生成物总能量-反应物总能量，对于反应
：生成物总能量为
，反应物总能量为
，则该反应的
；
②反应自发进行的判断依据是
，由反应(ⅱ)可知，反应后气体分子数增加，所以
，又因为
，根据
，
，
，则在任意温度下，
，反应都能自发进
行；
故答案为：-1320；任意温度；
【知识点2】化学反应的调控——工业合成氨条件的选择
1．控制反应条件的目的
通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从而促进有利的化学反应进行。
也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质的产生或抑制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应
继续进行。
2．工业生产中选择适宜生产条件的原则
外界条件
有利于加快速率
的条件控制
有利于平衡正向移动的条件
控制
综合分析结果
浓度
增大反应物的
浓度
增大反应物的浓度、减小生
成物的浓度
不断地补充反应物、及时地分
离出生成物
催化剂
加合适的催化剂
—
加合适的催化剂
温度
高温
ΔH<0
低温
兼顾速率和平衡，考虑催化剂
的适宜温度
ΔH>0
高温
在设备条件和成本允许的前提
下，尽量采取高温并考虑催化
剂的活性
压强
高压
Δvg<0
高压
在设备条件和成本允许的前提
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(有气体参加)
(反应前后气体分
子数减小)
下，尽量采取高压
Δvg>0
(反应前后气体分
子数增加)
低压
兼顾速率和平衡，选取适宜的
压强
3．下图是工业合成氨的工艺，根据流程解答下列问题：
(1)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其热化学方程式如下：
N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，
结合反应的化学方程式分析哪些措施可以提高合成氨的反应速率？哪些措施可以提高氮气或氢气的转化
率？
【提示】升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大；降
低温度、增大压强、增大反应物浓度或减小生成物浓度等有利于提高氮气或氢气的转化率。
(2)工业合成氨中，使用铁触媒作催化剂。
①铁触媒加快化学反应速率的原因是什么？
【提示】使用铁触媒作催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了活化分子的百分数，有效碰
撞次数增加，反应速率加快。
②铁触媒能提高氢气的平衡转化率吗？ 简述理由。
【提示】不能。因为催化剂对化学平衡无影响。
③铁触媒能提高反应混合物中氨的体积分数吗？
【提示】能。因为实际合成氨过程为非平衡状态下进行，反应速率大，单位时间里生产的氨气的量多。
(3)合成氨时选择500 ℃而不采用常温主要考虑什么因素？
【提示】考虑速率因素，500 ℃时催化剂的催化活性最好。
(4)合成氨时一般采用的压强为10～30 MPa 的原因是什么？
【提示】合成氨时增大压强尽管可以同时提高反应速率和反应物的转化率。但是，压强越大，对材料的强
度和设备的要求也越高，增加生产投资将降低综合经济效益。故一般采用的压强为10～30 MPa。
(5)合成氨工业中，为提高反应物的转化率，还采取哪些措施？
【提示】使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用。
(6)综合考虑——选择适宜的生产条件
a．温度：400～500 ℃
b．压强：10～30 MPa
c．投料比：＝
d．以铁触媒作催化剂
e．采用循环操作提高原料利用率
【例1】化学与生产、生活息息相关。下列说法错误的是
A．工业生产中一般采用400~500℃合成氨，原因之一是铁触媒在500℃左右时的活性最大
B．味精能增加食品的鲜味，是一种常用的增味剂，其主要成分为谷氨酸钠
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C．水玻璃具有黏结力强、耐高温等特性，可用作黏合剂和防火剂，它是一种强电解质
D．锅炉水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，后用盐酸除去
【答案】C
【详解】A．工业一般选择400~500℃合成氨，原因之一是铁触媒在500℃左右时具有最大活性，A 正确；
B．味精的主要成分为谷氨酸钠，它是一种鲜味剂，是生活中常用的增味剂，B 正确；
C．水玻璃是硅酸钠的水溶液，它不能燃烧，可以用做木材防火剂，水玻璃既不是电解质也不是非电解
质，C 错误；
D．锅炉水垢中含有的CaSO4，可先用Na2CO3溶液处理，将其转化为CaCO3，再用盐酸溶解除去，D 正
确；
故答案选C。
【例2】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
【详解】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。
【例3】硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。
下列说法正确的是
A．流程中，
、
和NO 作反应物时，均作还原剂
B．合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高
的平衡产率
C．吸收塔中通入空气的目的是提高NO 的转化率
D．可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料
【答案】C
【详解】氮气和氢气在合成塔中发生
反应生成
，
在氧化炉中发生
反应生成NO，NO 与空气在吸收塔中发生2NO+O2=2NO2、
3NO2+H2O=2HNO3+NO 反应制得硝酸，据此回答。
6
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A．在合成氨反应
中，N2中氮元素化合价从0 价降低到-3 价，N2作氧化剂；
在氧
化炉中发生反应
，
中氮元素化合价升高，
作还原剂；NO 在吸收塔
中发生反应2NO+O2=2NO2，NO 中氮元素化合价升高，NO 作还原剂，A 错误；
B．合成氨的正反应是放热反应，高温会使平衡逆向移动，降低
的平衡产率；高压使平衡正向移动，
能提高
的平衡产率，B 错误；
C．吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO，通入空气，提供O2，使NO 能充分反应，
提高NO 的转化率，C 正确；
D．浓硝酸具有强氧化性，能与铜反应，不能用铜作为盛装浓硝酸的罐体材料，D 错误；
故选C。
【例4】工业上以黄铁矿(主要成分
)为原料生产硫酸的主要流程如下。
已知：步骤Ⅱ中
的平衡转化率随温度和压强的变化情况如下表。
温度/℃
平衡时
的转化率/%
450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
下列说法错误的是
A．步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催化剂中毒
B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提高
的平衡转化率
C．步骤Ⅱ实际生产中应选择
和
D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，提高
的吸收效率
【答案】C
【详解】A．步骤Ⅰ中产生的二氧化硫不纯，含有杂质，因此步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催
化剂中毒，故A 正确；
B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提供足够的氧气，使平衡正向移动，该操作可以提高SO2的平衡转
化率，故B 正确；
C．根据表格数据，450℃和10MPa 时SO2的转化率最高，但压强由1MPa 升高到10Mpa 二氧化硫的转化率
提升并不明显，因此实际生产中需要考虑成本和设备承受能力，通常选择450℃和1MPa，故C 错误；
D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，逆流喷淋可以增加气液接触面积，提高SO3的吸收效率，故D
正确；
故选C。
【例5】某工业生产中发生反应：
。下列有关该工业生产的说法正确的是
A．工业上合成M 时，一定采用高压条件，因为高压有利于M 的生成
B．若物质B 价廉易得，工业上一般采用加入过量的B，以提高A 和B 的转化率
C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高
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D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M 的日产量
【答案】D
【详解】A．如常压下转化率较大，则不采用高压，且考虑对设备的承压要求，则不一定采用高压，故A
错误；
B．加入B，平衡正向移动，A 的转化率增大，但B 的转化率减小，故B 错误；
C．正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，转化率减小，故C 错误；
D．催化剂可以提高反应速率，单位时间内生成更多的M，提高M 的日产量，故D 正确；
答案选D。
【知识点3】等效平衡
1．等效平衡的含义
在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)下，同一可逆反应体系，不管是从正反应开始，还是从逆反应开
始，还是正、逆反应同时投料，达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量(质量分数、物质的量分
数、体积分数等)均相同。等效平衡判断“四步曲”
观察可逆反应特点(物质状态、气体分子数)，判断反应是反应前后气体体积不变的可逆反应还是反应
前后气体体积改变的可逆反应；
挖掘反应条件，是恒温恒容还是恒温恒压，注意密闭容器不等于恒容容器；
采用一边倒法，将起始物质按可逆反应化学计量数之比转化成同一边的物质；
联系等效平衡判断依据，结合题目条件判断是否为等效平衡。
2．等效平衡的判断方法
（1）恒温恒容条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等量即等效。
例如：2SO2(g) ＋ O2(g)
2SO3(g)
①
2 mol 1 mol 0
②
0 0 2 mol
③
0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol
④
a mol b mol c mol
上述①②③三种配比，按化学方程式的化学计量关系均转化为反应物，则SO2均为2 mol，O2均为1
mol，三者建立的平衡状态完全相同。
④中a、b、c 三者的关系满足c＋a＝2，＋b＝1，即与上述平衡等效。
形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、
物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量(
)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量完全相同，
即平衡状态完全相同。
（2）恒温恒压条件下反应前后体积改变的反应
判断方法：极值等比即等效。
例如：2SO2(g) ＋ O2(g)
2SO3(g)
2 mol
①
3 mol 0
1 mol
②
1.5 mol 2 mol
③
a mol b mol c mol
按化学方程式的化学计量数关系均转化为反应物，则①②中＝，故互为等效平衡。
③中a、b、c 三者关系满足：＝，即与①②平衡等效。
形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量(
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)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)相同，但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、体积
(V)不同但成比例。
（3）恒温条件下反应前后体积不变的反应
判断方法：无论是恒温恒容，还是恒温恒压，只要极值等比即等效，因为压强改变对该类反应的化学
平衡无影响。
例如：H2(g) ＋ I2(g)
2HI(g)
1 mol 1 mol
①
0
2 mol 2 mol
②
1 mol
③
a mol b mol c mol
①②两种情况下，n(H2)∶n(I2)＝1 1∶，故互为等效平衡。
③中a、b、c 三者关系满足∶＝1 1∶或以a∶b＝1 1∶，c≥0，即与①②平衡等效。
形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量(
)
相同，但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)、反应达
到平衡时所需的时间(t)不同但成比例。
3．虚拟“中间态”法构建等效平衡
（1）构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。由增大压强平衡移动
方向分析物质的转化率、百分含量、物质的量浓度、放出或吸收热量的变化情况。
（2）构建恒温恒压平衡思维模式(以气体物质的量增加的反应为例，见图示)
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
【例1】挥发性有机物的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一，通过催化氧化法
去除乙酸乙酯的过程主反应如下：
，一定温度下，将
不同量的原料通入恒压密闭容器中只发生上述反应，平衡时热量变化如下表：
实验编
号
初始投入量/mol
平衡时热量变化
①
2
10
0
0
放热2akJ
②
0
0
4
5
吸热2bkJ
③
0
0
4
4
吸热2ckJ
下列说法正确的是
A．选择高效催化剂可以提高乙酸乙酯氧化反应的选择性和平衡转化率
B．该反应低温自发
C．该反应的
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D．向实验②平衡后的体系中通入
，
的平衡转化率比③中的大
【答案】C
【详解】A．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡转化率，A 错误；
B．由实验①可知，该反应正方向为放热反应，且为熵增反应，根据ΔG=ΔH-TΔS<0 时反应可以自发，则
该反应理论上任意温度均自发，B 错误；
C．该反应在恒温、恒压条件下进行，结合①的数据可知，若投入量为1mol 乙酸乙酯和5mol 氧气，平衡
时放热akJ，此时1mol 乙酸乙酯和5mol 氧气没有消耗完全，
，该组实验设为④，对比④
和③可知，两者为量相等的等效平衡，结合表格中数据可知，③平衡时吸热2ckJ，即①中平衡时剩余物质
若完全转化继续放热2ckJ/mol，则题干中反应的ΔH=−(a+2c)kJ/mol，C 正确；
D．该反应在恒温、恒压条件下进行，向实验②平衡后的体系中通入
，与实验开始投入5molCO2
和5molH2O 等效，则此时和③也为等效平衡，即平衡时
的平衡转化率和③中一样大，D 错误；
故选C。
【例2】某恒温环境下，体积均为
的三个密闭容器甲、乙、丙中，加入催化剂后，
与
加热至
600℃发生反应
。三个容器中起始投料如表所示。下列说法正确的是
物质
甲
乙
丙
1
0
2
2
0
4
0
2
0
A．三个容器中反应的平衡常数大小不相等
B．达到平衡时，丙容器中的
大于乙容器中的
的2 倍
C．
后甲容器达到平衡，测得气体压强为反应前的90%，则
内
的平均反应速率为
D．若丙容器中
的平衡转化率为80%，则丙容器中反应平衡常数
【答案】D
【详解】A．温度相同，则三个容器中反应的平衡常数大小相等，A 错误；
B．由表，甲乙为等效平衡，丙投料较甲增大一倍，反应为气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移
动，则达到平衡时，丙容器中的
小于乙容器中的
的2 倍，B 错误；
C．
后甲容器达到平衡，测得气体压强为反应前的90%，则此时总的物质的量为3mol×90%=2.7mol，
减小0.3mol，反应为气体分子数减小1 的反应，则反应0.3mol 氧气，
内
的平均反应速率为
，C 错误；
D．若丙容器中
的平衡转化率为80%，则反应1.6mol 氧气、3.2mol 二氧化硫、生成3.2mol 三氧化硫，
剩余0.4mol 氧气、0.8mol 二氧化硫，丙容器中反应平衡常数
，D 正确；
10
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故选D。
【例3】一定温度下，在3 个容积均为
的恒容密闭容器中反应
达到平
衡，下列说法正确的是
容器
温度/K
起始浓度
平衡浓度
I
400
0.20
0.10
0
0.080
II
400
0.40
0.20
0
III
500
0
0
0.10
0.025
A．该反应的正反应吸热
B．达到平衡时，容器I 中反应物转化率比容器II 中的小
C．达到平衡时，容器II 中
大于容器III 中
的两倍
D．达到平衡时，容器III 中的正反应速率比容器I 中的小
【答案】B
【详解】对比Ⅰ、Ⅲ，如温度相同，0.1mol/L 的CH3OH 相当于0.20mol/L 的H2和0.1mol/L 的CO，为等效
平衡，但Ⅲ温度较高，平衡时CH3OH 较低，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，对比Ⅰ、
Ⅱ，在相同温度下反应，但Ⅱ浓度较大，由方程式可知，增大浓度，平衡正向移动，以此解答该题。
A．对比Ⅰ、Ⅲ，如温度相同，0.1mol/L 的CH3OH 相当于0.20mol/L 的H2和0.1mol/L 的CO，为等效平
衡，但Ⅲ温度较高，平衡时CH3OH 较低，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，故A 错误；
B．对比Ⅰ、Ⅱ，在相同温度下反应，但Ⅱ浓度较大，由方程式2
可知，增
大浓度，平衡正向移动，该反应正向为体积减小的反应，增大浓度转化率会增大，则容器Ⅰ中反应物转化
率比容器Ⅱ中的小，故B 正确；
C．Ⅱ浓度较大，Ⅲ温度较高，增大浓度平衡正向移动，升高温度平衡逆向移动，Ⅲ的转化率降低，Ⅲ中
相当于起始c(H2)为Ⅱ的一半，平衡时Ⅱ中c(H2)小于Ⅲ中的两倍，故C 错误；
D．对比Ⅰ、Ⅲ，Ⅲ温度较高，浓度相当，升高温度，正逆反应速率增大，则容器Ⅲ中的反应速率比容器
Ⅰ中的大，故D 错误；
故选：B。
【例4】800℃时，三个相同的恒容密闭容器中发生反应
，一
段时间后，分别达到化学平衡状态。
容器编号
起始浓度/(
)
I
0.01
0.01
0
0
Ⅱ
0
0
0.01
0.01
Ⅲ
0.008
0.008
0.002
0.002
下列说法不正确的是
11
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A．Ⅱ中达平衡时，
B．Ⅲ中达平衡时，CO 的体积分数大于25%
C．Ⅲ中达到平衡状态所需的时间比Ⅰ中的短
D．若Ⅲ中起始浓度均增加一倍，平衡时
亦增加一倍
【答案】B
【详解】利用反应
，采用一边倒的方法将生成物全部转化为反应物，
各反应物的浓度分别相等(都为0.01mol/L)，则表明相同温度下、三个相同的恒容密闭容器中的平衡为等效
平衡，达到平衡时各组分的浓度分别对应相等；容器Ⅰ中，可利用已知数据，并假设CO 的浓度变化量为
x，建立以下三段式：
K=
，解得x=0.005mol/L。
A．Ⅱ与Ⅰ为恒温恒容下的等效平衡，所以达平衡时，c(H2)=x=0.005 mol·L−1，A 正确；
B．Ⅲ中达平衡时，CO 物质的量浓度为0.005mol/L，CO 的体积分数为
=25%，B 不正
确；
C．Ⅲ可以看成是Ⅰ中反应进行的某个阶段，所以达到平衡状态所需的时间比Ⅰ中的短，C 正确；
D．若Ⅲ中起始浓度均增加一倍，即相当于加压(气体体积变为原来的一半)，由于反应前后气体分子数相
等，所以平衡不移动，平衡时c(H2)亦增加一倍，D 正确；
故选：B。
【例5】某容器中充入
，发生反应
，达平衡后，保持温度不变，作如
下几种改变：①体积增大一倍；②恒容下增加
；③恒压下增加
。以下判断正确的是
A．达新平衡后，①、②、③中
转化率都增大
B．②中平衡右移，达到新平衡后
含量减小
C．达到新平衡后，③中化学反应速率比原平衡大
D．达新平衡后，①中
转化率大于③中
转化率
【答案】D
【详解】A．①体积增大，平衡向右移动，
转化率增大，②增加
浓度，平衡向右移动，但
转
化率降低，③恒压增加
，
转化率不变，A 错误；
B．②中增加
浓度，平衡向右移动，
转化率降低，
含量增大，B 错误；
C．恒压下增加
，容器体积成比例增大，达到新平衡后，各组分的浓度与原来相等，③中化学反
应速率与原平衡相等，C 错误；
D．①中
转化率增大，③中
转化率不变，达新平衡后，①中
转化率大于③中
转化率，D
正确；
答案选D。
12
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第41 讲 化学反应的方向、调控、等效平衡（练习）
一、选择题：本题共15 小题，每小题3 分，共45 分。在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要
求．
1．下列对于反应的预测正确的是
选项
化学反应方程式
已知条件
预测
A
室温下不能自发进行
B
，低温下自发反
应
可以等于3
C
常温下能自发反应
D
，能自发反应
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】B
【详解】A．该反应生成气体，熵增（ΔS>0），室温下不能自发说明ΔH-TΔS>0，故ΔH>0，A 错误；
B．若x=3，反应气体减少（ΔS<0），但ΔH<0，低温时ΔH 主导，满足ΔH-TΔS<0，x 可以等于3，B 正
确；
C．反应气体增加（ΔS>0），常温自发需ΔH-TΔS<0，但ΔH 可能>0（高温有利），预测ΔH<0 不一定正
确，C 错误；
D．ΔH>0 且反应自发，需ΔS>0 且高温下TΔS>ΔH 时可自发，D 错误；
故选B。
2．下列说法正确的是
A．能够自发进行的反应一定是熵增的过程
B．
，压缩容器体积，平衡正移，则反应的平衡常数增大
C．
，则正反应的活化能大于逆反应的活化能
D．
，高压可提高CO 的吸收率
【答案】D
【详解】A．反应自发进行需 ΔG＜0，熵减的放热反应也可自发，故A 错误；
B．平衡常数只与温度有关，压缩体积平衡移动但K 不变，故B 错误；
C．该反应ΔH＜0，故正反应活化能＜逆反应活化能，故C 错误；
D．反应正向气体分子数减少，高压使平衡正移，提高CO 吸收率，故D 正确；
故选：D。
3．在700℃时，将
水蒸气通入
密闭容器中发生反应：
，
时达到平衡，测得
。下列说法正确的是
A．反应在低温下可自发进行
B．压缩体积可提高水蒸气的平衡转化率
C．增加碳的质量可提高该反应速率
D．反应达到平衡时
【答案】D
13
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【详解】A．该反应为正向气体体积增大的反应，即
，根据吉布斯自由能，
，
，高温下
，反应自发进行，A 错误；
B．该反应为正向气体体积增大的反应，压缩体积，增大压强，平衡逆向进行，水蒸气的平衡转化率减
小，B 错误；
C．碳为固体，改变碳的用量对反应速率无影响，C 错误；
D．根据三段式，
，
所以
，D 正确；
故选D。
4．反应2NO(g)＋2CO(g)
N2(g)＋2CO2(g)一定条件下能自发进行，可用于处理汽车尾气。下列说法正确
的是
A．反应的温度越高，平衡常数K 的数值越小
B．正反应的活化能大于逆反应的活化能
C．该反应的平衡常数表达式K=
D．反应中每消耗11.2LNO，转移电子数目为6.02×1023
【答案】A
【详解】A．反应2NO(g)＋2CO(g)
N2(g)＋2CO2(g)是气体体积减小的反应，
，一定条件下能自发
进行，说明该反应为放热反应，反应的温度越高，平衡逆向移动，平衡常数K 的数值越小，A 正确；
B．由A 可知，该反应为放热反应，正反应的活化能小于逆反应的活化能，B 错误；
C．该反应的平衡常数表达式K=
，C 错误；
D．未说明11.2LNO 所处的温度和压强，无法计算物质的量，D 错误；
故选A。
5．反应
可用于储氢，可能机理如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的
B．步骤I 中
带正电荷的C 与催化剂中的N 之间作用
C．步骤III 中存在非极性键的断裂和形成
14
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D．反应中每消耗
，转移电子数约为
【答案】B
【详解】A．根据反应方程式可知：该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以该反应的ΔS<0，A 错
误；
B．由题图所示的反应机理可知，
中C 显正价，O 显负价，步骤I 可理解为
中带部分正电荷的C
与催化剂中的N 之间作用，B 正确；
C．步骤III 中不存在非极性键的断裂和形成，C 错误；
D．该反应中CO2中C 元素的化合价由+4 价降低到+2 价，每消耗1molCO2转移电子的数目约为
，D 错误；
故选B。
6．下列关于自发反应的叙述中，正确的是
A．自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的
B．铁在潮湿的空气中生锈属于自发反应
C．自发过程必然是自发反应
D．自发反应与外界条件无关
【答案】B
【详解】A．自发反应的逆过程在相同条件下ΔG 变为正值，因此不可能自发，故A 错误；
B．铁在潮湿空气中生锈是放热反应，常温下ΔG<0，属于自发反应，故B 正确；
C．自发过程包括物理过程（如冰融化）和化学反应，不一定是自发反应，故C 错误；
D．ΔG=ΔH-TΔS，温度等外界条件会影响ΔG 的正负，因此自发反应与外界条件有关，故D 错误；
选B。
7．工业制硫酸时，在接触室中发生反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)，下列说法正确的是
A．反应为放热反应，温度升高不利于提高产率，故应控制温度为较低温度
B．选择合适催化剂可以有效降低反应活化能，同时提高SO2平衡转化率
C．反应为气体分子数减少的反应，工业生产中应选择较大压强
D．接触室中热交换器起到加快反应速率，同时促使反应平衡正向移动的作用
【答案】D
【详解】A．温度太低不利于催化剂活性的提高，反应速率慢，A 错误；
B．选择合适的催化剂可以降低反应活化能，但不能改变平衡状态，不能提高SO2平衡转化率，B 错误；
C．工业生产中，在常压条件下SO2转化率已相当高，不必加压，C 错误；
D．接触室中物料通过热交换器加热，使原料气温度升高，加快反应速率，同时使反应后气体降温，促使
平衡正向移动，以提高SO2转化率，D 正确；
答案选D。
8．氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。
15
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下列说法不正确的是
A．控制原料气
，是因为
相对易得，适度过量可提高
转化率
B．合成氨一般选择
进行，铁触媒的活性最大，原料气平衡转化率高
C．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离
D．压缩机加压是为了保证尽可能高的平衡转化率和反应速率
【答案】B
【详解】A．空气中氮气充足，相对易得，控制原料气比
，使氮气过量，增加氢气的转化
率，A 正确；
B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，反应速率增大，是考虑综合效率；该反
应是放热反应，温度升高，该反应的平衡转化率降低，B 错误；
C．热交换将氨气的热量转给N2和H2，目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离，C
正确；
D．根据合成氨特点，该反应是气体体积减小的反应，加压提高原料的转化率并加快了反应速率，D 正
确；
故选B。
9．下列事实不能用平衡移动原理解释的是
A．工业合成氨时，选择在500℃条件下进行
B．密闭烧瓶内的
和
的混合气体，受热后颜色加深
C．用饱和食盐水除去氯气中混有的少量氯化氢
D．乙醇和乙酸在浓硫酸作用下加热制取乙酸乙酯
【答案】A
【详解】A．合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，工业采用500℃是因为此温度下催化剂
活性好，反应速率快，不能用平衡移动原理解释，故A 错误；
B．
的反应为放热反应，升温平衡逆向移动，颜色加深，能用平衡移动原理解释，故B 正
确；
C．实验室用排饱和食盐水法收集氯气，利用饱和食盐水中氯离子浓度混使平衡逆向进行，
，能用平衡移动原理解释，故C 正确；
D．浓硫酸能吸收酯化反应生成的水，有利于酯化反应正向移动，能用平衡移动原理解释，故D 正确；
故选A。
16
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10．下列陈述Ⅰ与陈述Ⅱ均正确，且具有因果关系的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
A
键能：Si-O 键>Si-Cl 键
熔点：SiO2>SiCl4
B
工业合成氨选用400~500℃高温条件
升温有利于加快合成氨的速率
C
将装有红棕色NO2气体的注射器由10mL 压缩至5mL，气
体颜色变浅
，增大压强，平衡正
向移动
D
H2O(g)的热稳定性比H2S(g)高
H2O 分子间存在氢键
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】B
【详解】A．由于SiO2为共价晶体，SiCl4为分子晶体，则熔点：SiO2＞SiCl4，与键能大小无关，A 不合题
意；
B．合成NH3的反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，但升高温度为加快反应速率，B 符合
题意；
C．压缩注射器，增大压强，平衡向正反应方向移动，但容器的体积减小，NO2浓度增大，气体颜色比压
缩前深，C 不合题意；
D．H2O(g)的热稳定性比H2S(g)高是由于H-O 的键能比H-S 键能更大，与H2O 分子间存在氢键无关，D 不
合题意；
故答案为：B。
11．下列有关焓变(
)和熵变(
)说法正确的是
A．能够自发进行的反应一定是
的反应
B．水凝结成冰的过程中，其
，
C．反应
中，其
、
D．一定温度下，反应
能自发进行，该反应的
【答案】D
【详解】能够自发进行的反应：ΔG=ΔH−TΔS<0，据此分析；
A．能够自发进行的反应不一定ΔH<0，可能ΔH>0 但ΔS 足够大且高温下ΔG<0，A 错误；
B．水结冰是放热（ΔH<0），但液态→固态熵减（ΔS<0），B 错误；
C．反应中气体物质的量从3mol 增至4mol，熵增（ΔS>0），C 错误；
D．反应气体物质的量减少（ΔS<0），但该反应在常温下即可自发，说明ΔH<0 足以使ΔG=ΔH−TΔS<0，
D 正确；
故选D。
12．下列说法正确的是
A．标准状况下，2g
完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ 热量，则
燃烧热的热化学方程式为：
B．C(石墨，s)=C(金刚石，s)
，则金刚石比石墨稳定
C．反应
在室温下可自发进行，则该反应的
D．反应
，当反应放出9.2kJ 热量时，转移电子数为
17
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0.6
【答案】D
【详解】A．氢气的燃烧热是1mol 氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，标准状况下，2g 氢气完全燃烧生
成液态水，放出285.8kJ 热量，则氢气燃烧热的热化学方程式为：
，故A 错误；
B．由热化学方程式可知，石墨转化为金刚石的反应为金刚石的能量高于石墨的吸热反应，物质的能量越
高越不稳定，则石墨比金刚石稳定，故B 错误；
C．由热化学方程式可知，氨气与氯化氢反应生成氯化铵的反应是熵减的反应，在室温下可自发进行，说
明反应ΔH—TΔS＜0，则该反应是焓变小于0 的放热反应，故C 错误；
D．由热化学方程式可知，合成氨反应放出9.2kJ 热量时，反应消耗氮气的物质的量为0.1mol，转移电子的
数目为0.6NA，故D 正确；
故选D。
13．
转化为
的反应为
。在有、无催化剂
条件下
氧化成
过程中能量的变化如图所示。450℃、
催化时，该反应机理为：
反应①
反应②
下列说法正确的是
A．反应1 的△S＞0
B．
催化时，反应②的速率大于反应①
C．其他条件相同，增大
，
的转化率下降
D．
【答案】A
【详解】A．反应自发，根据吉布斯自由能可知焓大于0，△S＞0，A 项正确；
B．由图可知，
催化时，反应②的活化能大于反应①的活化能，活化能越大反应速率越慢，则反应②
的速率小于反应①，B 项错误；
C．其他条件相同，增大
，
增大，
减小，
的转化率增大，C 错误；
D．产物由气态转化为固态时会继续放热，所以
，
D 错误：
故选A。
18
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14．Deacon 发明的将氯化氢转化为氯气的总反应为：
，
。该总反
应可按下列催化过程进行：
Ⅰ．
，
Ⅱ．
，
Ⅲ．
，
实验测得在一定体积的容器中，当进料浓度比
的比值分别为1、4、7 时，总反应的HCl 平衡
转化率随温度变化的曲线如图所示。
下列说法中不正确的是
A．
B．图中曲线③代表的
C．增加少量
，不改变HCl 的平衡转化率
D．曲线①表明
时，HCl 平衡转化率已经接近100%，但在工业生产中通常采用的反应温度为
，可能是因为此温度下催化剂活性更高，反应速率更快
【答案】B
【详解】A．根据图像，随温度升高，HCl 平衡转化率降低，可知升高温度，平衡逆向移动，
，故
A 正确；
B．其它条件相同，增大HCl 的投料，HCl 转化率减小，所以图中曲线③代表的
=7，故B 错
误；
C．
是催化剂，增加少量
，平衡不移动， HCl 的平衡转化率不变，故C 正确；
D．工业上为提高生产效率，需综合考虑反应速率和限度，曲线①表明
时，HCl 平衡转化率已经接近
100%，但在工业生产中通常采用的反应温度为
，可能是因为此温度下催化剂活性更高，反应
速率更快，故D 正确；
选B。
15．科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了合成氨的反应历程，如图所示。其中吸附在催化剂表面的
物质用*表示，TS 表示过渡态。下列说法正确的是
19
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A．图示历程包含了9 个基元反应
B．
反应的
，说明H—H 键断裂放出热量
C．实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为400~500℃，是为了提高氨气产率
D．原料气
，平衡时，氨气的体积分数为20%，则氮气的转化率约为33.3%
【答案】D
【详解】A．根据反应历程图可知，该历程经历了
的7 个基元反应，A 错误；
B．化学键的断裂需要吸收热量，B 错误；
C．合成氨反应为放热反应，高温平衡向左移动，氨气的产率降低，但实际工业生产中，合成氨一般采用
的温度为400~500℃，是为了使催化剂的活性最大，提高反应速率，提高单位时间内氨气的产量，C 错
误；
D．原料气
，平衡时，氨气的体积分数为20%，设
，则
，消
耗的
，列三段式：
，因
，解得
mol，则氮气的转化率约为
，D 正确；
故答案为：D。
二、非选择题：本题共5 小题，共55 分。
16．为实现氯资源循环利用，工业上采用
催化氧化法处理
废气：
K
将
和
分别以不同起始流速通入反应器中，在360℃、400℃和440℃下反应，通过检测流出气成分绘
制
转化率（
）曲线，如图所示（较低流速下转化率可近似为平衡转化率）。
20
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回答下列问题：
(1)该反应在 下能够自发进行（填“高温”或“低温”）；
℃。
(2)已知
的燃烧热
；
，则
的反应热
。
(3)温度为
时，恒容密闭容器中，不能表明该反应一定达到平衡状态的是______（填标号，下同）。
A．混合气体的平均相对分子质量不变
B．平衡常数
值不变
C．混合气体的密度不变
D．断裂
键的同时断裂
键
(4)下列措施不能提高M 点
转化率的是______。
A．增大
的流速
B．将温度升高40℃
C．增大
D．使用更高效的催化剂
(5)图中较高流速时，
小于
和
，原因是 。
(6)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】
(1)低温 440
(2)-184.6
(3)BC
(4)AC
(5)较高流速下反应未达平衡状态，
的转化率与反应速率相关，
温度低，反应速率较慢，故
小
于
和
(6)6
【详解】（1）反应2HCl(g)+
O2(g)
Cl2(g)+H2O(g)是反应前后气体分子数目减小的放热反应，所以该反
应的ΔS<0，根据ΔG=ΔH-TΔS<0，反应可以发生，则该反应在低温下能够自发进行；升高温度时平衡逆向
移动，反应物的转化率降低，即温度越高，HCl 的转化率越低，且较低流速下转化率可近似为平衡转化
率，则图中T1为440℃，T2为400℃，T3为360℃。答案为：低温；440；
（2）设方程式①
H
②
2(g)+
O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8KJ/mol；
③
21
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④
根据盖斯定律可知，④=
-
+
②①③，则
，故答案为：-184.6；
（3）A．该反应前后气体分子数不相等，且所有反应物和产物都是气体，则总质量不变，此时平均相对分
子质量是变量，当混合气体的平均相对分子质量不变时可以证明反应达到平衡，A 不选；
B．平衡常数只受温度影响，温度为T3时，恒容密闭容器中，平衡常数K 是定值，当平衡常数K 值不变
时，不能说明反应达到平衡，B 选；
C．该反应过程中气体总质量和总体积都不变，混合气体的密度是定值，当混合气体的密度不变时，不能
说明反应达到平衡，C 选；
D．断裂n mol
键的同时断裂n mol
键，说明正逆反应速率相等，说明反应达到平衡，D 不
选；
答案选BC；
（4）A．由图可知，增大HCl 的流速，HCl 的转化率降低，A 正确；
B．M 点对应温度为360℃，由图像可知，升高温度，HCl 的转化率增大，B 错误；
C．对比图1、2 可知，其他条件相同时降低n(HCl):n(O2)，可提高M 点HCl 转化率，则增大n(HCl):n(O2)时
降低了M 点HCl 转化率，C 正确；
D．使用高效催化剂，可以增加该温度下的反应速率，使单位时间内的转化率增加，D 错误；
故选AC；
（5）图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速过快，反应物分子来不
及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢
的转化率低，答案为：较高流速下反应未达平衡状态，
的转化率与反应速率相关，
温度低，反应速
率较慢，故
小于
和
；
（6）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Kx=
。
17．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：
(1)
可以被电化学还原为乙烯，写出在酸性水溶液中阴极的电极反应方程式 。
(2)研究表明，表面吸附的CO 是电化学还原
过程中的关键中间体。CO 在催化剂表面活性位点的吸附
可以用如下反应方程式表示：
；其中*表示一个未被占据的活性位点，*CO 表示
该位点被CO 占据，该反应平衡常数表示为
(这里的K 是标准平衡常数，是无量纲的量)
为被占据活
性位点的比例，
可以用CO 的分压
和
表示，写出
的表达式 。
(3)在正常情况下，人体血浆中
的浓度为
，
的平衡浓度为
。计算
该条件下，人体血浆的pH 值 。(该条件下，
的
，
；
)
22
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(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)
。与碳有关的相关反应和其ΔG 如下：反应(a)：
；反应(b)：
；反应(c)：
；反应(d)：
。
提示：
；
，反应正向自发；
，反应逆向自发；
，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
，温度需要达到 。
③判断反应(a)的ΔH 0(填“>”、“＜”、“=”)，ΔS 0(填“>”、“＜”)
(5)解释石墨的碳碳键长小于金刚石中的碳碳键长 。
【答案】
(1)
(2)
(3)7.40
(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
下，反应(d)和反应(b)的ΔG 相
等，这时反应
的
，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
，反应的产物当然
是CO
＜ >
(5)1：石墨中C 为
杂化，金刚石中C 为
杂化，石墨中未参与杂化的p 轨道相互重叠，形成大
键(
)，轨道重叠程度变大，键长变短；2：石墨中有大
键(
)，碳碳键级为1.5，金刚石中碳碳键级为1，键
级越大，键长越短
【详解】（1）酸性条件下，
在阴极得电子生成
，根据守恒配平
。
（2）由
（吸附平衡，
为未被占据活性位点比例 ），变形推导得
。
（3）
一级电离
，
，代入数据
，结
合
计算
。
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（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
下，反应(d)和反应(b)的ΔG 相
等，这时反应
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
，反应的产物当然是
CO；根据
图，反应(1)若生成
，对应
时温度为
；
是放热反应
；反应后
气体分子数减少（混乱度减小）
；
（5）石墨中C 为
杂化，金刚石中C 为
杂化，石墨中未参与杂化的p 轨道相互重叠，形成大π 键(
)，轨道重叠程度变大，键长变短；石墨中有大π 键(
)，碳碳键级为1.5，金刚石中碳碳键级为1，键级越
大，键长越短。
18．醋酸钙晶体
可用作食品稳定剂、螯合剂、抑霉剂。醋酸钙晶体受热时随温度的
升高会依次发生下列反应。
反应
备注
ⅰ
升温至
，完全分解
ⅱ
ⅲ
升温至
，反应
iv 的
ⅳ
ⅴ
高于
ⅵ
回答下列问题：
(1)已知
键和
键的键能分别为
、
，以及反应ⅲ：
，则
键的键能为
。
(2)反应ⅲ在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)下能自发进行。
(3)向恒压密闭容器中加入
，逐渐升温至
，并稳定在
(假设
条件下，该容器中只发生反应ⅲ)。
①若继续升温至
并达到平衡状态，则
的平衡转化率 (填“增大”“减小”或
“不变”)。
②维持
不变，若向恒压密闭容器中通入适量的Ar，则
的平衡转化率 (填“增
大”“减小”或“不变”)，其原因为 。
(4)已知某温度时，反应
的
，该温度下，向恒容密闭容器中加入过
量
和一定量甲烷，仅发生反应ⅴ和ⅵ。若初始时容器内压强为
，平衡时容器内总压强为
，则平衡体系中甲烷的体积分数为
(用含
的代数式表示)。
(5)以二氧化碳为原料采用特殊的电极电解强酸性的二氧化碳水溶液可得到一氧化碳，电化学装置如图所
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示。
X
①
极生成CO 的电极反应式为 。
②当外电路中转移1mol 电子时，X 极与Y 极产生气体的物质的量之比为 。
【答案】
(1)612
(2)高温
(3)增大 增大 反应体系总压强不变，通入Ar，相当于减小压强，反应ⅲ是气体分子数增多的反
应，减小压强平衡正向移动，
的平衡转化率增大
(4)
(5)
2:1
【详解】（1）根据
反应物的总键能-生成物的总键能，设
键的键能为
，结合化学方程
式可知，
，解得：
。
（2）反应ⅲ是气体分子数增多的反应，且
，根据
可知，反应ⅲ在高温下能自发
进行。
（3）①反应ⅲ是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，
的平衡转化率增大。
②反应体系总压强不变，通入Ar，相当于减小压强，反应ⅲ是气体分子数增多的反应，减小压强平衡正向
移动，
的平衡转化率增大。
（4）反应
的
，则平衡时，
的分压为
，根据三段式法可
得：
，
，即
，则平衡体系中甲烷的体积分
数为
。
（5）①X 极得电子发生还原反应，即生成CO 的电极反应式为
。
Y
②
极失电子发生氧化反应，即生成
的电极反应式为
，转移1mol 电子时，产生
CO 与
的物质的量之比为
。
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19．乙烯是重要化工原料，也是制备聚乙烯塑料的单体。回答下列问题：
(1)已知几种共价键键能数据如表所示：
共价键
C-H
C-O
H-O
C=C
键能(kJ/mol)
413
358
467
614
以甲醇为原料制备乙烯的反应：
。
(2)以CH4、CH3CH3为原料制备C2H4的化学方程式如下：
①
②
一定温度下，在恒容密闭容器中充入适量CH4和CH3CH3，发生反应①和反应②，下列叙述表明反应一定
达到平衡状态的是___________(填标号)。
A．气体密度不随时间变化
B．气体压强不随时间变化
C．气体摩尔质量不随时间变化
D．
的值不随时间变化
(3)乙醇脱水发生如下反应：
ⅰ．
ⅱ．
乙醇脱水制乙醚、乙烯反应的lnKp随温度(T)的变化如图1 所示。
①反应ⅰ属于 (填标号)。
A．焓减、熵增反应
B．焓减、熵减反应
C．焓增、熵增反应
D．焓
增、熵减反应
②混合体系处于图1 中M 点时，平衡体系中反应物及产物分压间应满足的关系是
。
③随温度变化，产物的选择性如图2 所示。用分子筛催化剂(活性温度范围为373K~573K)催化，欲制备乙
烯应控制温度的范围为 K，理由是 。
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(4)用丙烷制乙烯的反应为
，在某温度下，总压保持为120kPa，向体积可变
的密闭容器中充入
和
，达到平衡时
的转化率为50%。平衡体系中
为
kPa。该温度下，该反应的平衡常数
kPa。提示：用气体分压计算的平衡常数为压强平衡
常数
，分压=总压×物质的量分数。
【答案】
(1)-6
(2)BC
(3)C
525~573 此温度在催化剂活性范围内且乙烯选择性最高
(4)20 20
【详解】（1）已知反应热等于断裂共价键的键能与形成共价键的键能之差，
，故答案为：-6；
（2）A．由题干信息可知，反应物和生成物均为气体，恒温恒容密闭容器中，反应过程中气体密度一直保
持不变，故气体密度不随时间变化不能说明反应达到化学平衡，A 不合题意；
B．由题干信息可知，反应前后气体的物质的量发生改变，即反应过程中恒温恒容容器中气体压强一直在
改变，故气体压强不随时间变化说明反应达到化学平衡，B 符合题意；
C．由题干信息可知，反应前后气体的物质的量发生改变，气体的质量不变，即反应过程中气体摩尔质量
一直在改变，故气体摩尔质量不随时间变化说明达到化学平衡，C 符合题意；
D．根据质量守恒可知，反应前后各原子种类和数目保持不变，即反应过程中
始终保持不变，故
的值不随时间变化不能说明反应达到化学平衡，D 不合题意；
故答案为BC；
（3）①由题干信息可知，制乙烯即
是熵增反应，结合图1，升温，乙烯
平衡常数增大，它是焓增反应，即该反应是熵增焓增反应，故答案为C；
②由题干信息可知，M 点反应i 和ii 平衡常数相等，则有
，可
得：
，故答案为：
；
③由题干随温度变化，产物的选择性图2 所示信息，结合用分子筛催化剂(活性温度范围为373K~573K)催
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化，可知在催化剂活性范围内，525~573K 时乙烯选择性最高，则欲制备乙烯应控制温度的范围为
525~573K，故答案为：525~573K；此温度在催化剂活性范围内且乙烯选择性最高；
（4）用丙烷制乙烯的反应为
，在某温度下，总压保持为120kPa，向体积可
变的密闭容器中充入
和
，达到平衡时
的转化率为50%，则三段式分析为：
，平衡体系中
为
×120kPa=20kPa，
同理可知，p(C2H4)=p(C3H8)=20kPa，该温度下，该反应的平衡常数Kp=
=
=20kPa，故答案为：20；20。
20．挥发性有机化合物(VOCs)的减排与控制已成为我国当前阶段大气污染治理的重点工作之一，通过催化
氧化法去除其中乙酸乙酯(EA)的过程如下：
反应I．
反应Ⅱ．
反应Ⅲ．
反应Ⅳ．
已知：含碳物质的百分含量：
，回答下列问题：
(1)一定温度下，将不同量的原料通入恒压密闭容器中只发生反应I，平衡时热量变化如表所示：
实验编号
初始投料
平衡时热量变化
①
0.1
0.5
0.0
0.0
放出
②
0.0
0.0
0.2
0.3
吸收
③
0.0
0.0
0.2
0.2
吸收
则反应I 的
，反应Ⅲ在 (填“低温”“高温”或“任意温度”)能自发进行。
(2)压强一定时，将
的混合气体通入装有催化剂的密闭容器中，
发生反应I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，不同温度下，平衡时各含碳物质(
、
、
和
)的百分含量(
)随温度变化如图所示，曲线
代表
(
)随温度的变化。
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①代表
(
)随温度变化的曲线是 (填“
”“ ”“ ”)，分析该曲线在温度
之
前变化的原因是 。
②温度为
时，
的体积分数是 (保留一位小数)，乙酸乙酯的转化率为 ，若此时压强为
，则反应Ⅲ的
(列出计算式)。
③若
，则
将 (填“增大”
“减小”或“不变”)。
【答案】
(1)
任意温度
(2) 反应Ⅱ正向移动的程度小于反应I 逆向移动的程度
或
减小
【详解】（1）恒压条件下，对于反应Ⅰ：CH3COOCH2CH3(g)+5O2(g)
4CO2(g)+4H2O(g)，等比投料即可
得到等效平衡，故实验①、③为等效平衡，但“一边倒”之后，实验①的投料方式为实验③的2 倍，故：
ΔH1=-(10x+20z)kJ/mol，因反应Ⅲ．
ΔS＞0，则该
反应在任何温度下自发进行，故答案为：-(10x+20z)；任何温度；
（2）①反应Ⅰ的ΔH1＜0，反应Ⅱ的ΔH2＞0，温度升高，反应Ⅰ的平衡逆移，S(CH3COOCH2CH3)减小，
反应Ⅱ的平衡正移，S(CH3COOCH2CH3)增大，故S(CH3COOCH2CH3)受两个反应共同影响，故代表
S(CH3COOCH2CH3)随温度的变化曲线为b，由题干图像可知，该曲线在温度T2之前变化为随着温度升高，
S(CH3COOCH2CH3)逐渐增大，其原因是反应Ⅱ正向移动的程度小于反应I 逆向移动的程度，故答案为：
b；反应Ⅱ正向移动的程度小于反应I 逆向移动的程度；
②温度为T2时，a 代表S(CO2)随温度的变化曲线，设投入了1mol 乙酸乙酯，故n(CO2)=
=2.8mol，n(CH3COOCH2CH3)=
=0.2mol，n(CH3COOH)=
=0.15mol，n(CH2CH2OH)=
=0.05mol。由三段式法可得：
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则平衡时气体总的物质的量n(总)=0.2+3.75+0.15+0.05+1.45+2.8=8.4mol，CO2的体积分数是
×100%≈33.3%，乙酸乙酯的转化率为：
=80.0%，则平衡时H2O(g)的平衡分压为：
=
，同理CO2的平衡分压为：
或者33.3%p0kPa，O2的平衡分压为：
，CH3CH2OH(g)的平衡分压为：
，则反应Ⅲ的平衡常数Kp=
=
=
或
，故答案为：33.3%；80.0%；
或
；
③若
，即增大O2的用量，则反应Ⅰ正向移动，则
CH3COOCH2CH3的量减小，H2O 的量增大，反应Ⅲ、反应Ⅳ正向移动，H2O 的量增大，即p(H2O)增大，则
=
，故
将减小，故答案为：减小。
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