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大题03 化学反应原理综合题
内容概览
类型一 热化学与电化学
类型二 热化学与化学平衡
类型三 化学平衡与电解质溶液
类型四 电化学与电解质溶液
类型五 电化学与化学平衡
类型一 热化学与电化学
1．（24-25 高三上·上海·期中）通过电化学、热化学等方法，将
转化为HCOOH 等化学品，是实现“双
碳”目标的途径之一，完成下列小题：
（1）某研究小组采用电化学方法将
转化为HCOOH，装置如下图。电极B 上的电极反应式是 。
该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下：
Ⅰ：
kJ mol⁻¹
⋅
Ⅱ：
kJ mol⁻¹
⋅
Ⅲ：
（2）计算：
_______kJ mol⁻¹
⋅
。
A．+14.8
B．-14.8
C．-772.2
D．+772.2
（3）反应Ⅲ在恒温恒容的密闭容器中进行，
和
的投料浓度均为1.0mol L⁻¹
⋅
，平衡常数
。
下列能判断该反应达到平衡的标志是_______。
1
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A．
和
的浓度相等
B．
mol L⁻¹
⋅
C．容器中混合气体密度保持不变
D．容器中混合气体的压强保持不变
（4）用氨水吸收HCOOH，得到1.00mol L⁻¹
⋅
氨水和0.18mol L⁻¹
⋅
甲酸铵的混合溶液，298K 时该混合溶液的
。(写出计算过程)
[已知：298K 时，电离常数
、
]
2．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）
不仅是一种温室气体，也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源，
可通过热化学、电化学等方法再利用。
(
)
Ⅰ科学家通过如下反应利用
合成甲醇：
已知：
回答下列问题：
(1)计算上述合成甲醇反应的焓变
。
(2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果，
在3MPa，
时，不同Ni、Ga 配比的
催化剂下，测定甲醇时空收率随温度的
变化曲线如图所示，甲醇时空收率随温度变化先增大后减小的原因是 。催化剂的最佳配比和
反应温度是 。
(3)将等量
和
充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇，已知该温度下反应的化学平衡常数
，
2
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下列事实说明该反应已达平衡的是___________。
A．气体密度保持不变
B．
与
的生成速率相等
C．某时刻容器中
D．混合气体的平均相对分子质量不变
(
)
Ⅱ甲烷干重整反应可以将两类重要的温室气体和
进行重整，涉及主要反应如下：
反应I：
反应Ⅱ：
(4)恒温恒容
密闭容器中，按
投料，初始总压
，达到平衡状态时测
得
转化率为
，平衡总压为
。计算该温度下反应Ⅰ的浓度平衡常数
。
(5)某研究小组为了评估甲烷干重整反应中不同催化剂的性能差异，在常压、催化剂作用下，按
投料，不同温度下反应相同时间，测得
的转化率(柱形图)和产物
(
)如图所示。请分析产物
随温度变化的原因(不考虑催化剂失活) 。
3．（2024·浙江·高考真题）通过电化学、热化学等方法，将
转化为
等化学品，是实现“双
碳”目标的途径之一。请回答：
3
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(1)某研究小组采用电化学方法将
转化为
，装置如图。电极B 上的电极反应式是 。
(2)该研究小组改用热化学方法，相关热化学方程式如下：
：
Ⅱ：
Ⅲ：
①
。
②反应Ⅲ在恒温、恒容的密闭容器中进行，
和
的投料浓度均为
，平衡常数
，
则
的平衡转化率为 。
③用氨水吸收
，得到
氨水和
甲酸铵的混合溶液，
时该混合溶液的
。[已知：
时，电离常数
、
]
(3)为提高效率，该研究小组参考文献优化热化学方法，在如图密闭装置中充分搅拌催化剂M 的
(有
机溶剂)溶液，
和
在溶液中反应制备
，反应过程中保持
和
的压强不变，总反
应
的反应速率为v，反应机理如下列三个基元反应，各反应的活化能
(不
考虑催化剂活性降低或丧失)。
Ⅳ：
4
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V：
VI：
①催化剂M 足量条件下，下列说法正确的是 。
A．v 与
的压强无关 B．v 与溶液中溶解
的浓度无关
C．温度升高，v 不一定增大 D．在溶液中加入
，可提高
转化率
②实验测得：
，
下，v 随催化剂M 浓度c 变化如图。
时，v 随c 增大而
增大：
时，v 不再显著增大。请解释原因 。
4．（2024·浙江·二模）
不仅是一种温室气体，也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源，可通过热化学、
电化学等方法再利用。其中甲烷干重整反应可以将两类重要的温室气体
和
进行重整，涉及主要反
应如下：
反应I：
5
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反应Ⅱ：
(1)若恒温、恒压的密闭容器中只发生反应I，下列能说明反应已达到化学平衡状态的是______。
A．容器内气体密度不再发生变化
B．
和CO 的物质的量之和不变
C．化学反应速率
D．断裂4mol
键的同时生成2mol
键
(2)恒温刚性密闭容器中，按
投料，初始总压3MPa，达到平衡状态时测得
和
转化率分别为60%、40%。计算该温度下反应I 的压强平衡常数
=
（用各物质的
分压代替物质的量浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。
(3)某研究小组为了评估甲烷干重整反应中不同催化剂的性能差异，在常压、催化剂作用下，按
投料，不同温度下反应相同时间，测得
的转化率（柱形图）和产物
（
）如图所示。请分析产物
随温度变化的原因（不考虑催化剂失
活） 。
(4)该研究小组发现长时间反应后催化剂活性下降，主要存在以下积碳副反应：（a）
；
6
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（b）
。因此该小组借助X 射线衍射（如图）定性评估催化剂的
积碳情况。已知积碳会在
出现衍射峰，下列说法正确的是______。
A．碳附着在催化剂表面，使得活性位点与反应物之间的接触受阻，所以催化活性受到抑制
B．一般甲烷干重整的反应温度都很高，因此副反应a 很可能是实际过程中产生积碳的主要原因
C．对比三种催化剂的X 射线衍射结果可发现Ir 型催化剂没有明显积碳，能在甲烷干重整过程中保持高稳
定性
D．该小组进一步评估新型金属复合催化剂（H 型和M 型）的积碳情况，将反应后的催化剂加热至恒重后，
发现H 型和M 型催化剂的重量损失分别为16.7%和10.2%，这表明H 型催化剂能在甲烷干重整过程中保持
更高的稳定性
(5)该研究小组查阅资料发现还可利用电解还原
，电解过程中常需要调控溶液pH 以实现有效转化。现
有1.0L
溶液，在298K 下加入醋酸钾固体将
调至
，忽略溶液体
积变化，所加醋酸钾固体的质量为 g。[已知：298K 时，
]
类型二 热化学与化学平衡
5．（24-25 高三上·四川成都·期中）甲烷的催化重整是制备氢气的重要方法，可提高资源综合利用效率。
I. 甲烷—水催化重整
反应a：
反应b ：
(1)研究表明，反应b 在Fe3O4催化下进行，反应分两步进行如下：
7
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第一步：
第二步：3Fe(s)+4H2O(g)=Fe3O4(s)+ 4H2(g) △H4= 。
(2)气体分子可与金属表面之间形成共价键，据此可利用铜-铈氧化物选择性催化氧化除去H2中少量CO，机
理如下图所示。
①金属吸附位优先吸附CO 而非O2，可能的原因是 。
②如果用
18O2代替O2参加反应，则除去CO 的产物分子的结构式是 。
.
Ⅱ甲烷—二氧化碳催化重整
甲烷和二氧化碳在催化剂作用下可以发生反应c：
(3)将n(CO2)：n(CH4)=1：1 投入密闭容器中，只发生反应c，在不同条件下达到平衡。设体系中甲烷的物质
的量分数为
，在
下的
、在
下的
如图所示。
①图中与C 处于相同化学平衡状态的点是 。
②计算C 点压强平衡常数Kp= (Pa)2(用气体分压代替浓度的平衡常数，结果用科学计数法表示，保留
两位有效数字)。
(4)催化重整反应中催化剂的活性会因发生积碳反应而降低，同时存在的消碳反应可使积碳量减少。相关数
据如表：
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积碳反应：
消碳反应：
活化能
( kJ/mol)
催化
剂X
33
91
催化
剂Y
43
72
①由上表判断，一定条件下将反应气通入催化剂中，立即检测到有大量积碳生成，其原因是 ，甲
烷催化重整的催化剂选择 (填“X”或“Y”)更合适。
②在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程
(k 为速率常数)。在
p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则a、b、c 曲线对应的p(CO2)从大到小的
顺序为 (用a、b、c 表示)。
6．（2024·上海徐汇·模拟预测）甲醚(CH3OCH3)是一种重要的清洁燃料，未来可能替代柴油和液化气作为洁
净燃料使用。
(1)乙醇也是一种清洁燃料，乙醇的沸点为78.5℃，而甲醚的沸点为−23℃，解释沸点差异的原因
。
(2)下列工业中以提高汽油、柴油等轻质液体燃料的产量和质量为目的是___________。
A．石油分馏
B．重油裂解
C．石油裂化
D．煤的干馏
(3)利用水煤气合成甲醚的三步反应如下：
① 2H2(g)＋CO(g)
CH3OH(g) ΔH1 =−90.8 kJ·mol−1
② 2CH3OH(g)
CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH2=−23.5 kJ·mol−1
③ CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH3=−41.2 kJ·mol−1
总反应：3H2(g)＋3CO(g)
CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH= 。
(4)一定条件下，起始浓度分别为c(CO)=0.6 mol·L−1、c(H2)=1.4 mol·L−1，8 min 后反应①达到化学平衡，CO 的
平衡转化率为50%，则8min 内H2的平均反应速率为 。
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(5)一定温度下，在恒容密闭容器中发生反应②，当容器内气体的总压强不再变化时。下列说法正确的是
___________。
A．该反应可能处于化学平衡状态
B．正、逆反应速率一定相等
C．CH3OH 全部转化为CH3OCH3和H2O
D．CH3OH、CH3OCH3、H2O 的浓度一定相等
(6)T ℃时，反应②的平衡常数为2,此温度下，向密闭容器中加入一定量的CH3OH，某时刻测得部分组分的
浓度如下：
物质
CH3OH
CH3OCH3
c/mol·L−1
0.44
0.60
比较此时正、逆反应速率的大小 ,判断依据为 。
A．v(正)>v(逆) B．v(正)<v(逆) C．v(正)=v(逆) D．无法判断
7．（24-25 高三上·山东德州·开学考试）探究
合成反应化学平衡的影响因素，有利于提高
的产率。以
、
为原料合成
涉及的主要反应如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
反应Ⅲ
回答下列问题
(1)
。
(2)起始投料
时，在不同条件下达到平衡，设体系中某物质的摩尔分数为x，如甲醇的摩尔分数
为
，在t=250℃下的
、在
下的
如图所示。
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①图中对应等温过程的曲线是 ，判断的理由是 。
②当
时，反应条件可能为 或 。
③已知C 点条件下CO 的摩尔分数为m，
的摩尔分数为n，
的摩尔分数 ，反应Ⅰ的K=
。
(3)起始投料
，
，
下，催化剂组成改变对甲醇的时空收率和选择性影响如
下表所示。时空收率([g·(kg—催化剂)·h-1])表示单位质量催化剂在单位时间内所获得的产物量。
组成
/[g·(kg 催化剂)1·h-1]
选择性/%
①
78
40
②
96
88
③
138
91
催化效果最好的催化剂组成是 (填序号)，理由是 。
8．（24-25 高三上·湖北武汉·阶段练习）水煤气是一种优质燃料和重要的化工原料，其制备方法是将水蒸
气与焦炭在高温下混合反应，然后投入固体CaO 进行处理。
I．在温度T₁ 下将高温水蒸气通入炽热的焦炭中，其中可能发生的一些反应如下：
反应方程式
焓变
压强平衡常数
Kp
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①C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)
=+131.3kJ·mol-1
Kp1=5×106kPa
②CO(g)+H2O(g)
CO₂(g)+H2(g)
=-41.2kJ·mol-1
Kp2
(1)已知反应
的焓变
，近似认为反应焓变不随温度变化，
则焦炭的燃烧热
。
(2)在温度
下体系达到化学平衡，将这一时刻记为t0，然后将可压缩的恒温反应容器突然压缩至原来体
积的一半。将压缩之后这一瞬间的时刻记为t1，重新达到平衡时的时刻记为t2。则t1时反应①的正反应速
率比 t0时 ，t2时水蒸气的转化率比t1时 。 (填“增大”或“减小”)
(3)反应②的平衡常数
很小，若近似忽略生成
的反应，在一个体积固定的恒温容器内投入足量焦
炭与一定量的水蒸气，在温度
下达到平衡时水蒸气的转化率为
，下图的三条曲线分别代表了达到平衡
时不同的转化率α 对应的水蒸气分压、H2分压、体系的总压，则代表水蒸气分压的曲线是 (填
标号)。欲使平衡转化率为80%，则初始充入水蒸气的压强应为 kPa(结果保留两位有效数字)。
II．投入固体可吸收反应产生的
生成
除了CaO 以外，钙还有多种氧化物。
(4)CaO 在大约50GPa 的高压条件下还可以进一步与
反应得到由
和
构成的另一种钙的氧化物
， 预测
的空间构型为 。
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(5)反应生成的
在自然界中会被溶解有
的雨水溶蚀，该过程的离子方程式为 。
类型三 化学平衡与电解质溶液
9．（24-25 高三上·广东广州·阶段练习）二氧化碳的捕集和资源化利用是缓解温室效应的重要战略方向。
回答下列问题：
Ⅰ．二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳。总反应可表示为：
该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
(1)若反应①为慢反应，请在图中接着完善画出反应②的能量变化曲线，标注出相应的物质(含聚集状态)以
及总反应的
(含具体数值) 。
(2)合成总反应在起始物
时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为
，在
下的
、在
下的
如图所示。
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(a)图中对应等温过程的曲线是 (填“a”或“b”)，判断的理由 。
(b)当
时，
的平衡转化率
。
Ⅱ．催化CO2加氢合成乙酸在减少碳排放的同时还可以生产重要的化工原料。弱电解质的电离度是指弱电
解质在溶液中达到电离平衡时，已电离的电解质分子数占原来总分子数(包括已电离的和未电离的>的百分
数，用a 表示。而在实验测定中，
，
为一定浓度下电解质的摩尔电导率，
为无限稀释时溶液
的摩尔电导率，
。某小组实验测得
时，
乙酸的
。
(3)在298K 时，乙酸的电离平衡常数
(列出计算式，不需化简)。
(4)在298K 时，几种离子的摩尔电导率如下表所示。已知：摩尔电导率越大，溶液的导电性越好。空间站
通过电解水实现O2的再生，从导电性角度选择，最适宜的电解质为 (填化学式)。
离子种类
摩尔电导率/(
)
349.82
79.80
76.34
50.18
73.52
50.11
10．（2025 高三·全国·专题练习）甲醇是一种重要的有机化工原料。在工业生产中可以通过乙烯和水蒸气
化合生成甲醇已知：
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①
②
③
(1)请写出乙烯和水蒸气化合生成甲醇气体的热化学方程式： 。
(2)也可以将
与
混合，在恒容密闭容器中发生反应来制备：
，图1 是在两种投料比
分别为1：4 和1：6 时，
平衡
转化率随温度变化的曲线，图2 是生成的甲醇过氧化氢燃料电池的工作原理示意图：
①图1 中b 点对应的平衡常数K 值 c 点对应的平衡常数K 值填“
”“
”或“
” ，理由是
。
②图1 中a 点对应的
的转化率 c 点对应的
的转化率。 填“
”“
”或“
” ，
③图2 中电极N 是
填负极或正极
④图2 中电极M 的电极反应式： 。
(3)
时，
的电离常数
，则该温度下
水解反应的平衡常
数
，若向
溶液中加入少量的
，则溶液中
将
填“增大”、“减小”
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或“不变” 。
(4)常温下，用NaOH 溶液吸收
得到
的
溶液，吸收过程中水的电离平衡
填“向
左”、“向右”或“不” 移动。试计算溶液中
。常温下
的电离平衡常数
，
11．（24-25 高三上·河南·阶段练习）NH3和N2H4是氮与氢元素形成的两种重要化合物，NH3还可形成多种
铵盐如NH4Cl、NH4HSO3等。回答下列问题：
(1)NH3溶于水形成的溶液中存在电离平衡：
，下列方法可使
的
溶液中
电离程度增大的是 (填字母)。
a．加入少量NH4Cl 固体 b．加水稀释至
c．加入少量NaCl 固体
d．加入少量
的NaOH 溶液 e．通入少量NH3
(2)常温下，用氨水吸收SO2可得到]NH4HSO3溶液，在NH4HSO3溶液中：
(填“>”“<”或
“=”)
；反应
的平衡常数K= [已知：常温下电
离常数
，
，
]。
(3)25℃时，将100mL
NH4Cl 溶液和100mL
AgNO3溶液混合(忽略溶液混合后的体积变
化)，混合后溶液中Ag＋的浓度为
[25°C 时，
]。
(4)N2H4是二元弱碱，N2H4在水溶液中存在如下两步电离：
①
；
②___________
。
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写出N2H4在水溶液中的第②步电离方程式： 。25℃时，向N2H4的水溶液中加入稀硫酸，欲使
，同时
，应控制溶液的pH 范围为 (用含a、b 的式子
表示)。
(5)25℃时，将
的NH4Cl 溶液与
的NaOH 溶液等体积混合，反应后测得溶液的pH=7，则
溶液中
(填“>”“<”或“=”)
，
的电离常数
(用含a 的
代数式表示，不考虑液体混合时体积的变化)。
12．（24-25 高三上·江苏泰州·阶段练习）食醋是烹饪美食的调味品，有效成分主要为醋酸(用
表示)。
的应用与其电离平衡密切相关。
时，
的
。
(1)某小组研究
下
电离平衡的影响因素。
提出假设：稀释
溶液或改变
浓度，
电离平衡会发生移动。设计方案并完成实验用浓度均为
的
和
溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液；测定
，记录数据。
序号
Ⅰ
40.00
0
2.86
Ⅱ
4.00
36.00
0
3.36
…
Ⅶ
4.00
4.53
Ⅷ
4.00
4.00
32.00
4.65
①根据表中信息，数据：a= ，b= 。
②由实验Ⅰ和Ⅱ可知，稀释
溶液，电离平衡正向移动；结合表中数据，给出判断理由： 。
③由实验Ⅱ~Ⅷ可知，增大
浓度，
电离平衡 (填“正”或“逆”)向移动。实验结论：
假设成立。
(2)小组分析上表数据发现：随着
的增加，
的值逐渐接近
的
。
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查阅资料获悉：一定条件下，按
配制的溶液中，
的值等于
的
。
对比数据发现，实验Ⅷ中
与资料数据
存在一定差异；推测可能由物质浓度准确程度不
够引起，故先准确测定
溶液的浓度再验证。
①移取
溶液，加入2 滴酚酞溶液，用
溶液滴定至 ，消耗体积
为
，则该
溶液的浓度为
。
②用上述
溶液和
溶液，配制等物质的量的
与
混合溶液，测定
，结
果与资料数据相符。
(3)小组进一步提出：如果只有浓度均约为
的
和
溶液，如何准确测定
的
？小
组同学设计方案并进行实验。请完成下表中Ⅱ的内容。
Ⅰ
移取
溶液，用
溶液滴定至终点，消耗
溶液
Ⅱ
，测得溶液的
为4.76
实验总结得到的结果与资料数据相符，方案可行。
类型四 电化学与电解质溶液
13．（24-25 高三上·北京石景山·期末）某小组探究铜和双氧水在不同条件下的反应。
资料：还原反应中，增大反应物浓度或降低生成物浓度，氧化剂的氧化性增强；氧化反应中，增大反应物
浓度或降低生成物浓度，还原剂的还原性增强。
(1)实验过程
实验I
实验II
实验III
操
作
30%的
溶液
中，加入
光亮铜
片
30%的
溶液中，加入
光亮铜片，滴加
稀
硫酸
30%的
溶液
中，滴加
的氨
水
，加入
光亮
铜片
现
象
开始无明显现象，较
长时间溶液变为浅蓝
色，取出铜片晾干，
表面有蓝色沉淀物
铜片表面产生少量气泡，随着
反应的进行，气泡越来越多，
溶液很快变蓝，取出铜片晾
干，钢片依然保持光亮
立即产生大量气泡，溶
液颜色变为深蓝色，取
出钢片晾干，表面有蓝
色沉淀物
①实验I 中的蓝色沉淀物是 。
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②实验II 中发生的反应有 。
③实验III 中溶液呈深蓝色，是因为含有 离子。
④参照实验III 的操作进行实验IV：
溶液加入氨水后，加入一定量的 固体，搅拌溶解后，
加入光亮的铜片，立即产生大量气泡，溶液颜色变为深蓝色，取出铜片晾干，铜片依然保持光亮。解释铜
片依然保持光亮的原因 。
(2)分析解释
①实验I 中铜和
的电极反应式：
i．还原反应：
ii．氧化反应： 。
②实验II 比实验I 溶液更快变蓝的原因可能是：加入稀硫酸，
的氧化性 ，采用下图电化
学装置进行验证，实验操作及现象 。
③实验III 比实验I 溶液更快变蓝的原因可能是 。
14．（2025·全国·模拟预测）某化学实验小组在探究铝的性质实验时，发现将单质铝投入1
溶液中，有气泡逸出且有白色沉淀物生成。对此现象作出以下猜想。
ⅰ．
溶液水解显碱性，Al 与强碱性溶液反应生成
。
ⅱ．Al 与溶液中的水反应，
相当于催化剂。已知：氧化还原反应的平衡常数与标准电动势(
19
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)有关，
，z 表示氧化还原反应转移的电子数，
为氧化型电极电势(氧化剂和它的
还原形式在1
浓度下表现出的电动势)，
为还原型电极电势。
回答下列问题：
(1)写出铝与强碱溶液反应的离子方程式： ，该反应中，氧化剂为 。
(2)常温下，溶液中铝的各种微粒在不同pH 下的分布系数如图1。
当溶液pH> 时
就能被少量溶解，
酸式电离的平衡常数
。
(3)反应结束时，通过pH 计测得溶液的pH 约为 ，则证明猜想ⅰ是错误的。
(4)铝/水体系中可能发生反应
，已知
，
，通过计算，该反应的
，从热力学的角度来说该反应均能 (填
“自发”或“非自发”)进行。
(5)将铝/水反应看作是原电池的电化学过程，建立铝/水反应体系微观过程模型如图2。
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负极第一步反应的反应式为 ，在反应过程中，由于生成的
覆盖在金属表面，为使反应完
全，可采取的操作是 。由微观过程模型可知猜想ⅱ是正确的。Al 单质还能与其他含Al 元素的溶液
反应，请列举两种： 。
15．（24-25 高三上·浙江·阶段练习）已知溶洞的形成与下列反应有关：
①
②
(1)反应①的平衡常数为 。(用
、
、
表示)
(2)以下能判断反应①达到平衡状态的是___________。
A．CO2气体压强保持不变
B．溶液的pH 保持不变
C．
不变
D．
(3)当溶有碳酸氢钙的水从溶洞顶滴到洞底时渐渐形成了钟乳石，请解释可能的原因 。
(4)已知H2CO3的
，
，
，
，
，
为 。当c (Ca²⁺)= mol L⁻¹
⋅
时，开始产生CaCO3沉
淀。
(5)科学家近年发明了一种将二氧化碳电化学还原为甲醇的方法，装置示意图如下，电解质溶液1 为由
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KHCO3、吡啶和HCl 组成的CO2饱和水溶液，电极为选择性Cu2O/CuO 薄膜材料和Pt 电极。该装置工作时，
阴极反应为 。若用铅蓄电池代替恒压电源，当消耗标准状况下11.2LCO2时，正极质量变化为
g。
16．（24-25 高三上·北京·阶段练习）某小组探究
溶液、
溶液与碱的反应，探究物质氧化性和
还原性的变化规律。将一定浓度
溶液，饱和
混合溶液加入适量氨水，产生红褐色沉淀，经检
验，红褐色沉淀含
。
(1)分析
产生的原因：
氧化所致。
验证：向
溶液中滴入氨水，生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后有红褐色沉淀生成。
①生成白色沉淀的离子方程式是 。
②产生红褐色沉淀：
。电极反应式：还原反应：
。氧化反应： 。
(2)提出问题：产生
的原因可能是
氧化所致。
验证如下(溶液A：饱和
溶液
溶液；已排除空气的影响)：
序号
实验
试剂
现象
Ⅰ
氨水
生成沉淀，一段时间后，产生红褐色沉淀和灰黑
色固体物质
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Ⅱ
水
溶液无明显变化
①I 中可能产生Cu，运用氧化还原反应规律分析产生Cu 的合理性： 。
②检验：滤出Ⅰ中不溶物，用稀
溶解，未检出Cu。分析原因：
ⅰ．Ⅰ中未生成Cu。
ⅱ．Ⅰ中生成了Cu。由于 (用离子方程式表示)，因此未检出Cu。
(3)设计实验(
)
Ⅲ确认
的作用(已排除空气的影响)，装置示意图如下所示。
①补全电化学装置示意图 。经检验，实验中产生了
、Cu。
②Ⅱ、Ⅲ中均含
。Ⅲ中产生了Cu，Ⅱ中未产生Cu，试解释原因 。
类型五 电化学与化学平衡
17．（24-25 高三上·河北·阶段练习）
的资源化利用是化学研究的热点。
I．
与
耦合可制备丙烯
(1)在
催化作用下，
与
耦合的反应过程如图所示。
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已知：
耦合反应
的
，该反应在
(填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
II．
电还原可制备高附加值的有机物
已知：
的活性位点对O 的连接能力较强，
的活性位点对C 的连接能力较强，
对
的吸附能力远强于
，且
吸附
后不易脱离。
(2)
电还原可能的反应机理如图所示(*
表示吸附态的
)。
①若还原产物主要为
，应选择 (填“
”“
”或“
”)作催化剂。
②选择合适的金属催化剂，
电还原生成
的过程可描述为 。
(3)在一定压强下，按
投料，在
为催化剂的条件下，发生反应
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(主反应)，同时有副反应[
发生，反
应相同时间，
转化率及
选择性(甲酸选择性
)随温度的变化如图
所示。
①下列措施能提高
平衡转化率的是 (填标号)。
A 降低温度 B．再充入
C．分离出
②
下，反应至某时刻时体系中
的分压为
，则该时刻主反应的压力商
(填
计算式即可)
。
③当温度高于
时，随温度升高，主反应与副反应的反应速率相比，增加更显著的是副反应，判断
的理由是 。
III．利用电化学装置可实现
和
的耦合转化，原理如图所示。
(4)①阳极生成乙烷的电极反应式为 。
②同温同压下，若生成乙烯和乙烷的体积比为
，则消耗的
和
的体积比为 。
18．（24-25 高三上·江苏·阶段练习）氨的合成和氨氮治理对人类生存和发展具有重要意义。
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(1)氨的合成
化学链合成氨的路径主要包括如图所示的三种（M、A 代表金属），即基于金属氮化物一氧化物对（路径
1）、贫氮一富氮氮化物对（路径2）以及氢化物一亚氨基化合物对（路径3）介导的化学链合成氨。
①路径1 的化学方程式为 。
②路径2 与路径1 相比，其最主要优点是 。
③路径3 在低温下表现出显著提高的产氨速率，其原因可能是 。
(2)氨的利用
氨可用于燃料电池，根据电解质传导机制可以将SO-DAFC 法分为两类：O-SOFC（氧离子传导型电解质）和
H-SOFC（质子传导型电解质），其工作原理如图所示。
①氨气在电极上转化为
的过程可分为三步：1.氨吸附到负极活性位点；2.吸附氨分子上的N-H 键断裂；
3. 。
②从环保的角度来说，具有更大的优势的为 （填字母）。
A．O-SOFC 燃料电池 B．H-SOFC 燃料电池
(3)氨氮治理。
氯/铁介导电化学处理氨氮废水的机理如图所示。
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①
和
反应的离子方程式为 。
②经检测，溶液中的
的浓度随着反应的进行而逐渐增大，其原因可能是 （任写两点）。
19．（24-25 高三上·重庆沙坪坝·期中）研究含碳和含氮物质的反应对生产、生活、科研等方面具有重要的
意义。回答下列问题：
(1)消除汽车尾气中的NO、NO2，有利于减少PM2.5 的排放。已知如下信息：
ⅰ．
ⅱ．
ⅲ．2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)，△H3=-110 kJ/mol
则C(s)与NO2(g)反应生成N2(g)和CO2(g)的热化学方程式为 。
(2)在一定温度下，向2 L 刚性容器中充入2 molNO 和1 molO2(g)发生反应ⅲ(假定反应ⅲ为基元反应且不考
虑其他反应)
①下列描述可表示该反应达到平衡状态的有 (填序号)
a．容器内颜色深浅不再改变 b．混合气体密度保持不变
c．
d．单位时间内生成NO2和消耗O2的物质的量之比为2：1
②该反应的反应速率
，k 正、k 逆分别为正、逆反应速率常数，
已知平衡时O2的转化率为50%，则
为 (计算时不考虑其他反应)。
(3)在一定温度下，向起始压强为100 kPa 的1 L 恒容密闭容器中通入1 mol N2和1 molO2的混合气体发生反
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应ⅱ和ⅲ，4 min 时反应达到平衡，测得体系总压强为90 kPa，且p(N2):p(O2):p(NO)=3:2:2(p 为气体分压，单
位为kPa)，达到平衡时NO2的平均反应速率为 ，反应ⅲ的压强平衡常数Kp= 。
(4)在两个初始体积相同且容积可变的容器内分别充入2 mol NO 和1 mol O2，在总压为p1、p2条件下仅发生
反应ⅲ。待两容器均达到平衡时，测得O2转化率随温度的变化如图所示。试解释m 点的容器容积大于n
点的原因是 。
(5)已知Ni2+与Co2+性质相似，科学家们利用电化学装置将二者进行成功分离，如图所示。图中双极膜内可
将H2O 解离为H+和OH-，并在电流作用下发生定向迁移，且Co2+与乙酰丙酮不反应。当双极膜内有2 mol
H2O 发生解离时，Ⅰ室和Ⅲ室溶液质量的变化差为 。
20．（24-25 高三上·甘肃张掖·阶段练习）二氧化碳作为温室气体，是引发全球气候变化的主要元凶之一，
但通过转化可以将其变成有用的化学品或燃料，有助于实现碳循环和碳减排。一定条件下使
、
的
混合气体通过反应器可转化为甲醛。已知反应器内发生的反应有：
.
Ⅰ
；
，
.
Ⅱ
；
，
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(1)
、
分别是正反应的活化能，
、
分别是逆反应的活化能，则
(填“大于”“小于”
或“等于”)。
(2)恒温恒容条件下，将1mol
和2mol
组成的混合气体通入2L 的反应器中发生反应。下列有关说
法正确的是_______(填字母)。
A．反应过程中
B．容器的压强不再变化时，反应都达到平衡
C．加入反应Ⅰ的催化剂，升高反应Ⅰ的活化能，故提高平衡时
的选择性
D．降低反应温度，反应Ⅰ的正反应速率加快、反应Ⅱ的正反应速率减小
(3)将1mol
和2mol
组成的混合气体通入不同温度下体积均为2L 的反应器，均经过10min 检测生成
物的物质的量，如图所示。
①实验过程中，高于380℃后曲线C 逐渐减小，分析发生该变化的原因： 。
②计算450℃时，在0~10min 内
的平均反应速率
。
③450℃时，反应Ⅱ的平衡常数
(结果保留两位小数)。
(4)下图是一种电化学催化还原二氧化碳制备甲醛的装置原理图。
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①电解过程中双极膜产生的
移向 极(填“M 或N”)。
②N 极为 极(填“阳”或“阴”)，N 电极生成甲醛的电极反应式为 。
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