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备战2025 年高考化学【一轮·考点精讲精练】复习讲义
考点42 化学反应的方向与调控方法
知识精讲
一．化学反应方向的判断
二．工业合成氨条件的选择
课后精练
选择题：
20
题
非选择题：
5
题
建议时长：
60
分钟
实际时长：
分钟
一．化学反应方向的判断
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。
1
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②熵变＝生成物的总熵－反应物的总熵。
③物质的量越大，分子数越多，熵值越大。
④反应过程中气体物质的量增加的反应是熵增大。
⑤固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程是熵增大。
3．化学反应方向的判断
（1）判据(ΔG＝ΔH－TΔS)
（2）一般规律：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。
2
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二．工业合成氨条件的选择
1．控制反应条件的目的
（1）促进有利的化学反应进行：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。
（2）抑制有害的化学反应进行：通过控制反应条件，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．控制反应条件的基本措施
（1）控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等措施
控制反应速率。
（2）提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高
转化率。
3．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(有气体参
加)
Δvg<0
(反应前后气体分子数
减小)
高压
在设备条件和成本允许的前
提下，尽量采取高压
3
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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
4．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。
4
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(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
1．一定温度下，在密闭容器中发生反应：
。下列说法正确
的是
A．在恒容条件下，向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
B．在恒压条件下，向平衡体系中加入
，
的转化率不变
C．混合气体的物质的量不再发生变化可说明反应达到平衡
D．该反应在任何温度下都能自发进行
【答案】A
【详解】A．在恒容条件下，向平衡体系中充入惰性气体，反应体系中各物质的浓度不变，平衡不移动，A
正确；
B．在恒压条件下，向平衡体系中加入
，平衡正向移动，
的转化率变大，B 错误；
C．该反应气体总物质的量不变，故混合气体的物质的量不变不能说明反应到平衡，C 错误；
D．该反应为吸热的，不是在任何温度下都能自发进行，D 错误；
故选A。
2．已知
(设
、
不随温度而变化)，当
时反应能自发进行。关于反应
，
。下列说法正确的是
A．低温下能自发进行
B．任意温度下都不能自发进行
C．高温下能自发进行
D．任意温度下都能自发进行
5
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【答案】C
【详解】反应
，若
，则反应可自发进行，
，
，
因此T 为较大正数时，反应能自发进行，故答案为C。
3．有关工业合成氨的说法错误的是
A．不断移去液氨，有利于反应正向进行B．400~500℃时，原料的平衡转化率最大
C．增大压强，氨的分解速率增加
D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒
【答案】B
【详解】A．如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等)，化学平衡就被破坏，并向减弱这种改变的
方向移动，不断将氨气液化，降低生成物浓度，有利于平衡正向移动，故A 正确；
B．合成氨是放热反应，升高温度平衡逆向移动，原料的平衡转化率降低，控制温度为400℃～500℃是因
为此温度催化剂的活性最高，反应速率较大，生产效率较高，故B 错误；
C．增大压强，化学反应速率增大，氨的分解速率增加，故C 正确；
D．制备原料气过程中会产生其它杂质，为防止催化剂中毒和安全，原料气须经过净化处理，故D 正确；
故答案选B。
4．下列关于工业生产过程的叙述正确的是
A．联合制碱法中循环使用CO2和NH3，以提高原料利用率
B．硫酸工业中，SO2氧化为SO3时采用常压，因为高压会降低SO2转化率
C．合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
D．SO2在接触室被氧化成SO3，SO3在吸收塔内被吸收制成浓硫酸
【答案】D
【详解】A．联合制碱法中，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠和二氧化碳，二氧化碳被循环利用，而氯化铵
并没有直接循环利用，而是作为其他化工原料，则氨气没有被循环利用，故A 错误；
B．对于该反应，常压时转化率就很高了，增大压强对提高SO2的转化率影响不大，同时会增大成本，故
通常采用常压而不是高压，故B 错误；
C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，导致生成物浓度减小，逆反应速率瞬间减小，正反应速率随之减
小，平衡向正反应方向移动，从而提高了N2、H2的转化率，故C 错误；
D．SO2在接触室被氧化成SO3，SO3在吸收塔内被吸收制成浓硫酸，故D 正确；
6
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答案选D。
5．氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两种反应制得：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发，
、
、
熔点分别约为
、
、
，下列说法正确的是
A．常温下反应Ⅰ的
，因此速率快
B．反应Ⅰ的
，
C．性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行
D．由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ
【答案】D
【详解】A．常温下反应Ⅰ的
，说明反应可以自发进行，但不能判断反应速率的快慢，A 错误；
B．反应Ⅰ是化合反应所以
，B 错误；
C．反应Ⅱ在常温下不能自发进行，催化剂不能使不能自发的反应变为自发的反应，C 错误；
D．反应Ⅰ：
，反应Ⅱ：
，
、
、
熔点分别约为
、
、
，由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度
高于反应Ⅱ，D 正确；
故选D。
6．反应
。25℃时，将
固体放置在密闭
容器中达到平衡，测得
为
。下列说法不正确的是
A．该反应
B．该反应常温下能自发进行
C．
固体的量越多，产生
浓度越大
D．平衡时
生成的速率和
消耗的速率相等
7
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【答案】C
【详解】A．反应前后气体分子数增加，则
，故A 正确；
B．25℃时
能分解生成氨气，说明该反应常温下能自发进行，故B 正确；
C．增加固体反应物用量对反应速率和化学平衡均无影响，则浓度保持不变，故C 错误；
D．平衡时正反应速率等于逆反应速率，则平衡时
生成的速率和
消耗的速率相等，故D 正确；
故选：C。
7．乙烯是重要的有机化工原料，广泛用于合成乙醇、乙醛、乙酸等；乙烯直接氧化制乙酸的反应为
CH2=CH2(g)+O2(g)
CH3COOH(g)ΔΗ。实验室可用加热乙醇和浓硫酸混合物至170℃时反应制
取乙烯。下列有关乙烯直接氧化制乙酸反应的说法正确的是
A．反应中投入1molO2和1molCH2=CH2，反应结束转移电子的数目约等于4×6.02×1023
B．反应的ΔΗ=E(C−C)+4E(C−H)−E(C=O)−E(C−O)−E(O−H)(E 表示键能)
C．一定温度下，反应可以自发进行，该反应的ΔH＜0
D．反应使用高效选择性催化剂，可以提高CH2=CH2的平衡转化率
【答案】C
【详解】A．由反应CH2=CH2(g)+O2(g)
CH3COOH(g)可知，该反应为可逆反应，反应中投入
1molO2和1molCH2=CH2，不能完全转化，转移电子的数目小于4×6.02×1023，故A 错误；
B．焓变可以用反应物的总键能减去生成物的总键能，所以该反应的ΔΗ=E(C=C)+E(C−H)+ E(O=O)−
E(C−C)-E(C=O)−E(C−O)−E(O−H)(E 表示键能)，故B 错误；
C．由于该反应的ΔS＜0，要能自发进行，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0，则该反应的ΔH＜0，故C 正确；
D．反应使用高效选择性催化剂，能缩短达到平衡的时间，但不能提供转化率，故D 错误；
故选C。
8． 氮是生命的基础，氮及其化合物在生产生活中具有广泛应用。工业上用氨的催化氧化生产硝酸，其热
化学方程式为4NH3(g)+ 5O2(g)
4NO(g)+ 6H2O(g)
H = -904 kJ·mol
△
-1.生产硝酸的尾气中主要含有NO、
NO2等大气污染物，可用石灰浆等碱性溶液吸收处理，并得到Ca(NO3)2、Ca(NO2)2等化工产品。对于反应
4NH3(g) + 5O2(g)
4NO(g)+6H2O(g)，下列有关说法正确的是
8
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A．该反应的△S>0
B．加入催化剂可降低该反应的焓变
C．4mol NH3和5molO2充分反应放出的热量为904 kJ
D．达到平衡时，升高温度，v (正)减小、v (逆)增加
【答案】A
【详解】A．由反应方程式可知，该反应一定是熵增的反应，反应△S>0，A 项正确；
B．加入催化剂反应的焓变不变，B 项错误；
C．该反应是可逆反应，可逆反应不可能完全反应，则4mol NH3和5molO2不可能完全反应，反应放出的热
量小于904 kJ，C 项错误；
D．达到平衡时，升高温度，v (正)、v (逆)均增加，D 项错误；
9．
可生产
并进而制得硫酸等，其反应原理为：
。下列说法
正确的是
A．该反应在工业上需要在高温高压下进行
B．反应速率平衡后再通入
、
的体积分数一定增加
C．反应在高温、催化剂条件下进行可提高
的平衡转化率
D．
和
充分反应放出的热量小于196.6kJ
【答案】D
【详解】A．该反应的条件是在常压，450~500℃时，用五氧化二钒作催化剂，这个反应是可逆反应，而且
是反应后气体分子数减小的反应，从理论上来说，应采用高压有利于
生成，但是在常压时
转化率
已很高，没有必要用高压设备了，故A 错误；
B．当通入
的量很大时，参与反应的
较少，生成的
增加较少，但是由于混合气体总量增加更多，
则
的体积分数反而减小，故B 错误；
C．催化剂能改变反应速率，但不能改变
的平衡转化率，故C 错误；
D．该反应为可逆反应，不能进行到底，放出的热量小于196.6kJ，故D 正确；
答案选D。
9
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10．一定温度下，在1L 恒容密闭容器中，发生“甲烷重整”反应：
，其原理如下所示。
已知“甲烷重整”反应在不同温度下的化学平衡常数如下表所示：
温
度/℃
850
1000
1200
1400
K
0.5
2
275
1772
下列说法错误的是
A．物质a 可能是FeO
B．该反应在任何温度下均可自发进行
C．若减小
的值，则
的平衡转化率增大
D．1000℃，若容器中
、
，则反应处于平衡状态
【答案】B
【详解】A．由反应①可知，氢元素被还原，则铁元素被氧化，所以物质a 可能是FeO，A 正确；
B．该反应的
，根据表中数据，升高温度，化学平衡常数增大，则正反应为吸热反应，
，根
据
反应可自发进行，可知该反应在高温下可能自发进行，B 错误；
C．若减小
的值，即相当于增加水蒸气的浓度，化学平衡正向移动，则
的平衡转化率
增大，C 正确；
D．1000℃，若容器中
，
，则
，则此时反应处于平衡状态，D 正确；
故选B。
10
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11．
催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体，其反应式为
，下图为
，温度在250℃下的甲醇的物质的量分数
与压强p 的关系
及压强在
下的甲醇的物质的量分数
与温度t 的关系，下列有关说法正确的是
A．由图可知，随压强增大，平衡常数K 增大
B．曲线a 为250℃时等温过程曲线
C．该反应在任何温度下都能自发进行
D．当
时，
的平衡转化率为53.3％
【答案】B
【详解】A．平衡常数K 只受温度的影响，压强增大，K 值不变，A 错误；
B．根据分析可知，b 为等压过程曲线，a 为等温过程曲线，B 正确；
C．由于该反应
、
，根据
，不一定小于0，在低温时能够自发，C 错误；
D．起始物n(H2)/n(CO2)=3，设n(H2)=3mol，n(CO2)=1mol，设二氧化碳的变化量为x，根据已知条件列三段
式：
，
时，
，解得：x=
，则
的平衡转化率为33.3％，D 错误；
故选B。
11
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12．反应
可实现
的资源化，下列
说法正确的是
A．上述反应在任何温度下均可自发进行
B．上述反应每消耗1mol
同时形成7mol σ 键
C．上述反应平衡常数
D．催化剂可以降低上述反应的焓变，提高化学反应速率
【答案】B
【详解】A．△H-T
S<0
△
时反应自发进行，该反应△H<0，△S<0，反应在较低温度下可自发进行，A 错
误；
B．根据
，反应每消耗1mol
，生成
0.5molCH3OCH3、1.5molH2O，形成7mol σ 键，B 正确；
C．上述反应平衡常数
，C 错误；
D．催化剂可以加快反应速率，但是不改变反应的焓变，D 错误；
故选B。
13．苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应可简化如下：
+CO+2H2
+H2O
下表分析了Pt-ZSM-5 催化剂应用于苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应的相关实验数据：
温
度/℃
苯平衡转
化率，%
甲苯和对二甲苯
总选择性，%
甲苯选择性，%
对二甲苯选择性，%
400
2.17
63.14
57.53
5.61
425
3.79
84.96
75.46
9.50
450
5.92
82.20
73.78
8.42
12
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475
7.08
83.99
78.10
5.89
(注：表中各次实验均控制苯、CO、H2进气量比例为1：1：2，使用催化剂Pt-ZSM-5，反应压力3MPa)
下面说法错误的是
A．表中数据分析了反应温度对苯与水煤气烷基化反应的影响
B．反应温度升高，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性降低
C．450℃下若苯与氢气投料比为1：4，则苯的平衡转化率大于5.92%
D．获取上述实验数据需保证各次实验中Pt-ZSM-5 催化剂的比表面积一致
【答案】B
【详解】A．由表中数据可知，表中为不同温度，苯与水煤气烷基化反应的数据，分析了反应温度对苯与
水煤气烷基化反应的影响，故A 正确；
B．由表中数据可知，反应温度升高，400-450℃时，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性也增
大，在475℃后，催化剂对目标产物选择性增大，副产物选择性降低，故B 错误；
C．450℃下若苯与氢气投料比为1：4，氢气浓度增大，平衡正向移动，则苯的平衡转化率增大，故C 正
确；
D．各次实验中Pt-ZSM-5 催化剂的比表面积一致，对反应的催化效果相同，可比较温度的影响，故D 正
确。
故选B。
14．
的溴化、氯化反应过程及产物的选择性如图所示。下列说法正确的是
A．
比
更稳定
13
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B．使用催化剂对氯化、溴化反应的
有影响
C．升高温度，氯化、溴化反应的
平衡转化率都增大
D．以
为原料合成2-丙醇时，应该选用溴化反应，然后再水解
【答案】D
【详解】A．能量低，物质稳定，根据图象可知，CH3CH2CH2·比(CH3)2CH·高，即(CH3)2CH·比CH3CH2CH2·
稳定，故A 错误；
B．ΔH 只与体系中始态和终态有关，因此使用催化剂降低活化能，ΔH 保持不变，故B 错误；
C．根据溴化反应过程图象可知，该反应为吸热反应，升高温度，促进平衡向正反应方向移动，
CH3CH2CH3的平衡转化率增大，根据氯化反应图象可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方
向进行，CH3CH2CH3的平衡转化率降低，故C 错误；
D．根据图象可知，(CH3)2CH·选择性95%，相对较大，即产生2－丙醇产量较多，以CH3CH2CH3为原料合
成2－丙醇时，应该选用溴化反应，然后再水解，故D 正确；
答案为D。
15．一种生产环氧乙烷的反应为：
下列说法正
确的是
A．该反应
B．使用
是为了提高乙烯的平衡转化率
C．该反应中每消耗
乙烯，转移电子的数目为
D．实际生产投料时，
值越大，平衡体系中环氧乙烷物质的量分数越大
【答案】C
【详解】A．根据反应式可知该反应
，根据反应自发的条件，
，A 错误；
B．任何催化剂不会影响平衡转化率，B 错误；
C．根据方程式，反应中消耗
乙烯时，消耗
物质的量为
，转移电子
，C 正确；
D．
值增大，可理解为
用量一定、增加
用量；
用量增加，可提高
14
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转化率，增加平衡体系中环氧乙烷物质的量，但因为
用量一定，平衡体系中环氧乙
烷物质的量的增加是有限的，而混合体系物质的量总量增加是无限的，当
用量超过一定程度时，虽然环
氧乙烷物质的量仍然增加，但其物质的量分数(在体系中所占物质的量百分比)却减小，D 错误；
故答案为：C。
16．工业合成甲醇的反应为
。反应相同时间，实验测得甲
醇的产率与压强，温度的关系分别如图1，图2 所示。下列叙述正确的是
A．合成甲醇时压强越大越好
B．增大压强，正反应速率增大，逆反应速率减小
C．合成甲醇的最佳温度为520K
D．520K 之前升高温度单位时间内甲醇的产率减小
【答案】C
【详解】A．虽然增大压强能加快反应速率、使平衡正向移动而提高甲醇的产率，但压强越大，对材料的
强度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效
益，故合成甲醇时不是压强越大越好，A 项错误；
B．增大压强，正、逆反应速率都增大，B 项错误；
C．根据图2 可知，520K 时甲醇的产率最大，合成甲醇的最佳温度为520K，C 项正确；
D．图示曲线为反应相同时间，520K 之前反应未达到平衡状态，升高温度，反应速率加快，单位时间内甲
醇的产率增大，D 项错误；
答案选C。
17．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
15
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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
【详解】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。
18．如NOx是大气中主要的污染物。大气中过量的NOx和水体中过量的NH 、NO 、NO 均是污染物。
通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO 转化为N2[反应为
△H=-746.5kJ·mol-1]；也可将水体中的NO 、NO 转化为N2。
对于反应
，下列说法正确的是
A．该反应在任何条件下都能自发进行
B．反应的平衡常数可表示为K=
C．使用高效的催化剂可以降低反应的焓变
16
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D．其它条件不变，增大
的值，NO 的转化率下降
【答案】D
【详解】A．该反应为放热反应，即
且反应前后气体分子数减少，故
，
，当温度
较低时，
，故该反应低温自发，A 错误；
B．反应的平衡常数可表示为
，B 错误；
C．催化剂可以改变反应历程，但不能改变焓变，C 错误；
D．其它条件不变，增大
的值，提高CO 的转化率，NO 的转化率下降，D 正确；
故选D。
19．金属硫化物(
)催化反应
，既可以除去天然气中的
，又可
以获得
。下列说法正确的是
A．该反应的
B．该反应的平衡常数
C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间发生作用
D．该反应中每消耗
，转移电子的数目约为
【答案】C
【详解】A．左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，
，A 错误；
B．由方程形式知，
，B 错误；
C．由题图知，经过步骤Ⅰ后，
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间形成了作用力，C 正确；
17
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D．由方程式知，消耗
同时生成
，转移
，数目为
，D 错误；
故选C。
20．以羰基化合物为载体运用化学平衡分离、提纯某纳米级活性铁粉，反应原理为
装置如下：
已知温度：
.对于该过程理解不正确的是
A．
为放热反应
B．
是以
为中心原子，
为配体的配合物
C．工作时，
区域和
区域发生反应的平衡常数互为倒数关系
D．
，温度升高，反应
增大
【答案】C
【详解】A．已知T1＜T2，当羰基合铁挥发到较高温度区域T2时，五羰基合铁分解，纯铁粉残留在右端，
一氧化碳循环利用，铁粉和一氧化碳化合成五羰基合铁时放出热量，反应
△H＜0，为放热反应，故A 正确；
B．配合物
中心原子为Fe 提供空轨道，CO 提供电子作为配体，故B 正确；
C．
区域
，
区域发生反应
，两者温
度不同，则平衡常数不是互为倒数关系，故C 错误；
D．该反应为放热反应，熵变小于0，根据反应
=∆H-T∆S，升高温度不利于反应自发进行，反应
增
大，故D 正确；
故选C。
21．多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
18
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回答下列问题：
Ⅰ．硅粉与
在300℃时反应生成
气体和
，放出
热量，该反应的热化学方程式为
。
的电子式为 。
Ⅱ．将
氢化为
有三种方法，对应的反应依次为：
①
②
③
（1）氢化过程中所需的高纯度
可用惰性电极电解
溶液制备，写出产生
的电极名称 （填
“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为 。
（2）已知体系自由能变
，
时反应自发进行。三个氢化反应的
与温度的关系如图
1 所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是 ；相同温度下，反应②比反应①的
小，主
要原因是 。
（3）不同温度下反应②中
转化率如图2 所示。下列叙述正确的是 （填序号）。
a．B 点：
b．
：A 点
点 c．反应适宜温度：
℃
19
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（4）反应③的
（用
，
表示）。温度升高，反应③的平衡常数
（填“增
大”、“减小”或“不变”）。
（5）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除
、
和
外，还有 （填分子式）。
【答案】
阴
极
或
1000℃
导致反应②的
小
a、c
减小
、
【详解】I.参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl，生成的是气态的SiHCl3和氢气，反应条件是300℃，
配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g)
SiHCl3(g)+H2(g) ∆H=-225kJ·mol-1；SiHCl3中硅与1 个H、3 个Cl 分别形成共价单键，由此可写出其电子式
为：
，注意别漏标3 个氯原子的孤电子对；
II.（1）电解KOH 溶液，阳极发生氧化反应而产生O2、阴极发生还原反应才产生H2；阴极的电极反应式可
以直接写成2H++2e-=H2↑，或写成由水得电子也可以：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（2）由题目所给的图1 可以看出，反应①（最上面那条线）当∆G=0 时，对应的横坐标温度是1000℃；从
反应前后气体分子数的变化来看，反应①的熵变化不大，而反应②中熵是减小的，可见熵变对反应②的自
发更不利，而结果反应②的∆G 更负，说明显然是焓变产生了较大的影响，即∆H2<∆H1导致反应②的∆G 小
（两个反应对应的∆H，一个为正值，一个为负值，大小比较很明显）；
（3）图2 给的是不同温度下的转化率，注意依据控制变量法思想，此时所用的时间一定是相同的，所以图
示中A、B、C 点反应均正向进行，D 点刚好达到平衡，D 点到E 点才涉及平衡的移动。在到达平衡状态以
前，正反应速率大于逆反应速率，a 项正确，B 点反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；b 点错误，
温度越高，反应速率越快，所以E 点的正（或逆）反应速率均大于A 点；c 项正确，C 到D 点，SiHCl3的
转化率较高，选择此温度范围比较合适，在实际工业生产中还要综合考虑催化剂的活性温度。
（4）将反应①反向，并与反应②直接相加可得反应③，所以∆H3=∆H2-∆H1，因∆H2<0、∆H1>0，所以∆H3
必小于0，即反应③正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小；
（5）反应①生成的HCl 可用于流程中粗硅提纯的第1 步，三个可逆反应中剩余的H2也可循环使用。
22．研发CO2利用技术，降低空气中CO2含量是目前科学家研究的热点之一、CO2与H2在催化作用下生成
可再生资源甲醇，相关反应如下：
20
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反应I：CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g)
H<0
反应II：CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g)
H2
(1)反应II 在低温或常温下不能自发进行，则
H2 (填“>”“<”或“=”)0。
(2)CO2和H2合成甲醇时温度对单位时间内CO2转化率及甲醇和CO 产率的影响如图1 所示。则由图1 判断
合成CH3OH 最适宜的温度是 ；温度升高CH3OH 产率先升高后降低，降低的可能原因是
。
(3)在恒温恒容的密闭容器中，充入0.5molCO2(g)和l.0molH2(g)，容器内起始的压强为pkPa，达到平衡时，
测定容器内生成了0.3molH2O(g)，且CO2生成CO 的选择性为
(反应物的选择性=
)。
①下列相关说法正确的是 (填字母)。
A．从反应体系中分离出甲醇，有利于提高反应物的转化率
B．向容器按原比例再充入反应物，达到新平衡时各组分的体积分数不变
C．当v 生成(CH3OH)=v 生成(CO2)，说明反应达到了平衡状态
D．工业合成甲醇时，选择合适催化剂可提高甲醇的产率
②该温度下，反应II 用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数Kp= 。
(4)CO2和H2在某NiO 支撑的In2O3表面的反应历程如图2 所示(TS 表示过渡态)。
21
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决定总反应速率的步骤的活化能E 主= eV。
(5)ZnO/ZrO2固溶体是我国科学家发明了高选择性的CO2加氢合成CH3OH 的催化剂，其中ZrO2摩尔质量为
Mg/mol，其晶胞结构如图3 所示，晶胞的棱长为apm，设NA为阿伏加德罗常数的值。则Zr4+在晶胞中的配
位数为 ，该晶胞的密度为 g/cm3。
【答案】
(1)>
(2)250℃ 反应I 的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，
产率降低；温度升高，催化剂
的活性下降，
产率降低（合理即可）
(3)A
(4)2.17
(5)8
22
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【详解】（1）反应II 在低温或常温下不能自发进行，需要高温可自发，为使
，故该反应
；
（2）由图乙中可以看出，250℃时CH3OH 的产率最高，所以合成CH3OH 最适宜的温度是250℃；降低的
可能原因是：反应I 的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，
产率降低；温度升高，催化剂
的活性下降，
产率降低（合理即可）；
（3）①A．从反应体系中分离出甲醇，反应I 正向移动，有利于提高反应物的转化率，A 正确；
B．向容器按原比例再充入反应物，温度不变，压强增大，反应I 平衡正向移动，达到新平衡时各组分的体
积分数改变，B 错误；
C．当v 生成(CH3OH)=v 生成(CO2)，生成二氧化碳的反应的两个，故不能说明反应达到了平衡状态，C 错误；
D．工业合成甲醇时，催化剂不能影响平衡移动，不能提高甲醇的产率，D 错误；
故选A；
②达到平衡后，根据方程式得关系式：
，则参加反应的CO2为0.3mol，设生成
，
，
故平衡后，
，
，
，
，
，
，
，反应II 用平衡分压代替平衡浓度计算的平衡常数
（4）活化能最大的步骤反应速率最慢是反应的决速步骤，根据反应历程如下图可以看出
23
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活化能最大，
2.98-0.81=2.17eV；
（5）以面心Zr4+为参考，每个晶胞中有4 个O2-与Zr4+距离最近，面由两个晶胞共用，故Zr4+配位数为8；
晶胞中Zr4+位于顶点和面心，个数为
，O2-位于晶胞体心，个数为8，则一个晶胞含有4 个
ZrO2，质量为
，晶胞体积为a3×10-30 cm3，可知
；
23．氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到
氢气。
方法I：氨热分解法制氢气
相关化学键的键能数据
化学键
键能
946
436.0
390.8
一定温度下，利用催化剂将
分解为
和
。回答下列问题：
(1)反应
；
(2)已知该反应的
，在下列哪些温度下反应能自发进行？ (填标号)
A．25℃ B．125℃ C．225℃ D．325℃
(3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将
通入3L 的密闭容
器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。
24
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①若保持容器体积不变，
时反应达到平衡，用
的浓度变化表示
时间内的反应速率
(用含
的代数式表示)
②
时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后
分压变化趋势的曲线是
(用图中a、b、c、d 表示)，理由是 ；
③在该温度下，反应的标准平衡常数
。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应
，
，其中
，
、
、
、
为各组分的
平衡分压)。
方法Ⅱ：氨电解法制氢气
利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。
(4)电解过程中
的移动方向为 (填“从左往右”或“从右往左”)；
(5)阳极的电极反应式为 。
【答案】+90.8 CD
b 开始体积减半，N2分压变为原来的2 倍，随后由于加压平
衡逆向移动，N2分压比原来2 倍要小 0.48 从右往左 2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O
【详解】(1) 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)，
=390.8kJ mol-1
-(946 kJ mol-1+436.0kJ mol-1
)= +90.8kJ mol-1，故答案为：+90.8；
(2)若反应自发进行，则需△H-T△S<0，T>
=
=456.5K，即温度应高于(456.5-
273)℃=183.5℃，CD 符合，故答案为：CD；
(3)①设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式：
25
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根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比，
=
，解得x=0.02mol，
(H2)=
=
mol L-1 min-1，故答案为：
；
t
②2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变为原来的2 倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压
比原来2 倍要小，故b 曲线符合，故答案为：b；开始体积减半，N2分压变为原来的2 倍，随后由于加压平
衡逆向移动，N2分压比原来2 倍要小；
③由图可知，平衡时，NH3、N2、H2的分压分别为120 kPa、40 kPa、120 kPa，反应的标准平衡常数
=
=0.48，故答案为：0.48；
(4)由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电
解过程中OH-移向阳极，则从右往左移动，故答案为：从右往左；
(5)阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O，故答
案为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O。
24．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
26
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(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
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
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(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
(5)20%
或
(6)适当降低温度，加入合适的催化剂(合理即可)
【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）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
(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）
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，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：
依题意，
，解得x=0.2，平衡时，n(C6H6)=0.8mol，n(CH4)=4.8mol，n(C7H8)=0.2mol，
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n(H2)=0.2mol，则
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)。
25．氢能是一种极具发展潜力的绿色能源，高效、环保的制氢方法是当前研究的热点问题。
请回答：
(1)甲烷水蒸气重整制氢：
I．
Ⅱ．
总反应：
能自发进行的条件是 。
A．低温 B．高温 C．任意温度 D．无法判断
(2)恒定压强为
时，向某密闭容器中按
投料，600℃时平衡体系中部分组分的物
质的量分数如下表所示：
组分
物质的量分
数
①下列措施中一定能提高H2 平衡产率的是 。
A．选择合适的催化剂 B．移除部分
C．向体系中投入少量
D．恒温恒压下通入气体
②用各组分气体平衡时的分压代替浓度也可以表示化学反应的平衡常数(
)，600℃时反应I 的平衡常数为
(结果保留两位小数，已知气体分压=气体总压×各气体的体积分数)。
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(3)硼氢化钠(
)水解制氢：常温下，
自水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。NaBH4
在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。
①根据上图写出
水解制氢的离子方程式 。
②其他条件相同时，测得平均每克催化剂使用量下，
浓度对制氢速率的影响如下图所示。(已知：
浓度较大时，
易以
形式结晶析出。)
分析
质量分数超过
后制氢速率下降的可能原因 。
③
转化为
后，电解
溶液又可制得
，实现物质的循环利用，电解装置如图所
示。
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阴极上的电极反应式是 。
【答案】
(1)
(2)
(3)
浓度较高时，生成较多的
以
形式结晶析
出，覆盖在催化剂表面，阻碍
与催化剂活性位的接触(或催化剂活性下降)，制氢速率下降
【详解】（1）根据盖斯定律可知，总反应=反应I+反应Ⅱ，因此
，
该反应为气体分子数增多的反应，可知
，根据
，当
时反应自发进行，根据该反
应
、
可知该反应高温下可自发进行，故答案选B。
（2）①A．选择合适的催化剂，只能加快反应速率，对平衡无影响，故A 不符合题意；
B．移除CO，降低CO 的浓度，可使反应I 平衡正向移动，但是反应Ⅱ逆向移动，
的平衡产率不一
定提高，故B 不符合题意；
C．向体系中投入少量
，反应为：
，
能与CO2反应产生
和H2O，
可知体系中的CO2减小，可知反应Ⅱ、总反应平衡正向移动，
的平衡产率一定提高，故C 符合题
意；
D．恒温恒压下通入Ar 气，体积扩大，平衡向气体分子数增大的方向移动，即反应I 平衡正向移动，一定
能提高H2平衡产率，故D 符合题意；
故答案选CD；
②由表格数据可知，平衡时CO 的物质的量分数=1-0.04-0.32-0.50-0.08=0.06，600℃时反应I 的压强平衡常
数为
。
（3）①NaBH4与水反应生成
和氢气，发生归中反应，其离子方程式为：
；
②图中是NaBH4含量对制氢速率的影响，NaBH4浓度较低时，催化剂表面活性位未被充分利用，催化剂性
能未充分发挥，对制氢速率较低；
浓度较高时，生成较多的
以
形式结晶析出，覆
盖在催化剂表面，阻碍
与催化剂活性位的接触(或催化剂活性下降)，制氢速率下降；
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③电解池阴极得电子发生还原反应，得到电子生成，电极反应式为。
32
