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2024 年高考化学常考点必杀300 题（新高考通用）
题型11 反应原理综合题（25 题）
1．乙醇是一种清洁的替代能源，催化加氢制备乙醇技术是当前的研究热点。
(1)
催化加氢制备乙醇的反应为
。
①若要计算上述反应的
，须查阅的两个数据是
的燃烧热和 。
②某金属有机骨架负载的铜基催化剂上，
加氢生成
的部分反应机理如图所示。
过程中
两个
均参与反应，画出
的结构式（注明电荷） 。
(2)乙酸甲酯催化加氢制备乙醇主要涉及如下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
在其他条件不变时，将
的混合气体以一定流速通入装有铜基催化剂的
反应管，测得
转化率、
选择性
选择性
]随温度的变化如图所示。
①铜基催化剂须含合适物质的量之比的
与
的晶胞如图所示（立方体），
晶体的密度
可表示为
（用含
的代数式表示，
表示阿伏加德罗常数的值）。
1
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②
下均有
，其原因是 。
③
范围内，
转化率随温度升高而迅速增大的主要原因是 。
④温度高于
时，催化剂的催化活性下降，其原因可能是 。
2．硫酸是一种重要的基本化工产品，接触法制硫酸的关键工序是
的催化氧化：
。回答下列问题：
(1)该反应在有无催化剂下的部分反应历程如图所示：
的
（填“>”“<”或“=”，下同）0，
。
(2)在不同钒催化剂下，在相同时间内，
的转化率与温度的关系如图所示：
①催化性能最佳的催化剂是 （填标号）。
②已知晶体钾属于立方晶系，晶胞参数为
，晶体密度为
，则钾晶胞中含有K 的原子数为
（列出计算式，设
为阿伏加德罗常数的值）。
(3)在一定的温度和压强下，
达到平衡时
的转化率如下表所示：
温度/℃
平衡时
的转化率/%
0.1MPa
0.5MPa
1MPa
5MPa
10MPa
2
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450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
实际生产中采用的压强为 ，原因是 。
(4)在温度为T、容积为1L 的恒容密闭容器中充入
和
，仅发生反应：
，实验测得：
、
，平衡时
的物质
的量为
，则
。
3．党的二十大报告中强调“实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革”。利用CO2
合成淀粉的研究成果已经被我国科学家发表在《Nature》杂志上，其涉及的关键反应如下：
I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)
H
△
1=-49.0kJ•mol-1
.CO
Ⅱ
2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)
H
△
2=+41.2kJ•mol-1
.CO(g)+2H
Ⅲ
2(g)=CH3OH(g)
H
△
3=
(1)反应Ⅲ的△H3= ，该反应自发进行的条件是 (填“高温自发”、“低温自发”或“任何温
度下都自发”)。
(2)在该反应体系中，下列有关说法错误的是 。
A．增大H2的浓度有利于提高CO2的转化率
B．升高温度，反应Ⅱ的速率加快，反应I 的速率减慢
C．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
D．达到平衡后，若压缩体积，反应I 平衡正向移动，反应Ⅱ平衡不移动
(3)反应Ⅱ的反应速率v=v 正- v 逆=k 正c(CO2)c(H2)-k 逆c(CO)c(H2O)，其中k 正、k 逆分别为正、逆反应速率常数，
影响速率常数k 的因素有温度和催化剂等。该反应的平衡常数K=
，升高温度时，k 正-k 逆是 (填
“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)在催化剂作用下，向某恒容密闭容器中通入1molCO2和3molH2，只发生I、Ⅱ两个反应。测得不同温度
下CO2的平衡转化率和甲醇的选择率随温度的变化趋势如图所示。
已知：甲醇的选择率=
×100%
3
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①根据图中数据，温度选择 K 达到平衡时，反应体系内甲醇的产量最高。随着温度的升高，CO2的
平衡转化率增加，但甲醇的选择率降低，请分析其原因： 。
②513K 时，平衡体系的压强为p0MPa，体系中n(H2O)= mol，反应Ⅱ的Kp= (列出计算式即
可)。
4．
减排能有效降低温室效应，同时，
也是一种重要的资源，因此研究
捕集与转化对实现
“碳中和”目标具有重要意义而备受关注。
(1)某研究机构成功合成了氮掺杂多孔有机聚合物DLU-1 吸附剂，用于烟道气（主要是
和
）和天然
气中
的捕集。为考查样品对单组分气体的吸附性能，测定在1bar，273 和298K 下的单组分气体吸附
等温线如图，请阐述DLU-1 吸附剂能做捕获剂的理由： 。
(2)工业上用（
和
反应合成二甲醚，
）
①恒温恒容下，充入等物质的量的
和
充分反应，以下叙述能说明该反应达到平衡状态的
（填序号）。
A．
的物质的量分数保持不变 B．容器中混合气体的密度保持不变
C．容器中混合气体的平均摩尔质量保持不变 D．断裂
键的同时断裂
键
②在某压强下，合成二甲醚的反应在不同温度、不同投料比时，
的平衡转化率如图所示，则
（填“>”或“<”）。
③
温度下，将
和
充入2L 的密闭容器中，5min 后反应达到平衡状态，则0~5min 内的
平均反应速率
。
(3)工业上可以利用二氧化碳合成甲醇，已知
①
4
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②
a．若③
正反应的活化能为
，则逆反应的活化能为
（用含Ea的式子表示）
b．某一刚性容器中充入
和
，起始压强为
，在催化剂存在条件下发生上述三个反应，
测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图所示。已知：选择性
．240℃平衡
时，反应③的压强平衡常数
为
（用含p 的式子列出计算式，不用化简）
(4)以
为原料，电解法制取乙烯、乙烷的装置如图，生成乙烯的电极反应式为： ．
5．将二氧化碳资源化是实现“碳中和”目标的重要手段。回答下列问题：
(1)利用
和重整技术可获得合成气(主要成分为CO 和
)，反应如下：
I：
Ⅱ：
反应
的
，该反应活化能
(正)
(逆)(填“>”“<”或“=”)。
(2)二氧化碳催化加氢可合成乙醇，其反应原理为：
，该反应
的平衡常数与温度的关系如表。
温度/K
400
500
平衡常数/K
9
5.3
①该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)，在 时可自发进行(填“高温”“低
温”或“任意温度”)。
5
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②恒容绝热容器中发生上述反应，下列说法正确的是 。
A．加入合适的催化剂可以提高
的平衡转化率
B．反应达平衡后容器内温度保持不变
C．反应达平衡时
一定成立
D．容器内气体密度不变时说明达到了平衡状态
③设m 为起始时的投料比，即
。通过实验得到图像如下：
图甲中控制其他条件，只调节反应温度，反应速率最快的是 (填
、
或
)，理由是
。图乙表示在
，起始压强为4 MPa 的恒容条件下，平衡状态时各物质的物质的量分数与温度的关系，
温度时，该反应的压强平衡常数
(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物
质的量分数)。
6．我国航天事业高速发展，火箭推进剂的研究一直航天工业的热点课题。火箭推进剂燃料有肼(
)、
液氢、液态甲烷(
)等，常见氧化剂有
、液氧等。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式如下：
.
ⅰ
.
ⅱ
.
ⅲ
①则
②用化学反应原理解释反应ⅲ可自发进行反应的原因为 。
③火箭推进器内氢氧燃烧的简化反应历程如图所示：
6
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其中能垒最大的一步反应方程式为 。
(2)利用甲烷和水蒸气催化制氢，为推进剂提供了丰富的氢燃料，该工业制氢主要存在如下两个反应：
a：
b：
恒定压强为
时，将物质的量之比为1：3 的
与
混合投入反应容器中，600℃时平衡体
系中部分组分的物质的量分数如下表所示：
物质
物质的量分数
0.04
0.32
0.50
0.08
①下列操作中，能提高
平衡转化率的是 (填字母)。
A．提高
与
的投料比 B．移除
C．选择合适的催化剂 D．恒温恒压下通入Ar 气
②已知
为反应的压强平衡常数，其表达方法为：在浓度平衡常数表达式中，用各组分气体平衡时的分
压代替浓度；气体的分压等于其物质的量分数乘以气体总压。600℃时反应a 的压强平衡常数为
(列出计算式)。
③平衡体系中
的物质的量分数随温度T 的变化如图，解释原因 。
(3)要实现氢能源的广泛使用，储氢材料特别重要。某镁铁合金是目前储氢效果较好的材料之一，其晶胞
如图所示：
7
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该晶胞边长为apm，阿伏伽德罗常数的值为
。Fe 的配位数是 ，该合金储氢时，若每个晶
胞可以储存4 个
分子，计算
合金储存氢气的质量为 g。
7．CH4-CO2干气催化重整制合成气(H2+CO)是CO2资源化利用的重要研究方向，生产过程需做好积炭的控制。
在密闭容器中，该重整体系发生反应Ⅰ～Ⅳ。
.
Ⅰ
.
Ⅱ
.
Ⅲ
.
Ⅳ
用x 表示进料比
。回答下列问题：
(1)t℃时，刚性容器中以一定的进料比发生上述四个反应，下列说法正确的是___________(填标号)。
A．平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ逆向移动
B．根据混合气体的密度不变可判断重整反应体系已达到平衡状态
C．增大CH4的起始浓度，K(
)
Ⅰ和K(
)
Ⅱ同时增大
D．催化剂能降低反应的活化能，增大CH4的平衡转化率
(2)下表列出反应Ⅱ中3 种化学键的键能：
化学键
C=O
H-H
O-H
键能/(kJ/mol)
799
436
463
则CO 中C≡O 的键能为
。
(3)反应Ⅰ～Ⅳ中，△H-T
S
△随温度的升高而增大的是反应 。
(4)101 kPa 的密闭容器中，进料比x 分别为2.0、1.0 和0.5 下进行催化重整反应，测得平衡时积炭生成量
随反应温度的变化如图所示。
8
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①x=0.5 的曲线是 (填“甲”“乙”或“丙”)。
②因积炭生成量增加导致反应Ⅰ速率显著降低的原因是 。
③x=1.0，温度低于1000℃，随着温度的升高，积炭生成量减少的原因是 。
(5)t℃、p kPa 时，进料比x=0.5，若催化重整只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，达到平衡时气体总物质的量增加了
60%，混合气中n(H2O)：n(CO2)=5：6。
①甲烷的平衡转化率为 。
②平衡常数K(
)=
Ⅱ (列出计算式)。
8．我国力争于2030 年前做到碳达峰，2060 年前实现碳中和。以生物材质(以C 计)与水蒸气反应制取H2
是一种低耗能，高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO 两步构成。气化炉中涉及
到的反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
Ⅳ．
(1)已知反应Ⅱ的
，
、
、
的键能分别为803kJ/mol、464kJ/mol、
436kJ/mol，则
中碳氧键的键能为 kJ/mol
(2)绝热条件下，将
、
以体积比2：1 充入恒容密闭容器中，若只发生反应Ⅱ，下列可作为反应Ⅱ
达到平衡的判据是_____。
A．
与
比值不变
B．容器内气体密度不变
C．容器内气体压强不变
D．
不变
(3)反应Ⅱ：
的速率方程为
，
。(
、
为速率常数，与温度、催化剂、接触面积有关，与浓度无关)。净反应
速率(
)等于正、逆反应速率之差。平衡时，
(填“>”“<”或“=”)。
(4)对于反应Ⅲ，若平衡时保持温度不变，再充入
，使其浓度增大到原来的2 倍，则平衡移动方向为
(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)；当重新平衡后，
浓度 (填“变大”“变小”或
9
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“不变”)。
(5)一定条件下，
与
反应可合成
，
，该反
应分两步进行：
ⅰ．
ⅱ．
T℃，压强恒定为100kPa 时，将
的混合气体和催化剂投入反应器中，达平衡时，部分
组分的物质的量分数如表所示。
组分
物质的量分数(%)
的平衡转化率为 ，反应ⅰ的平衡常数
(
是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物
质的量分数)。
9．深入研究含碳、氨元素物质的转化有着重要的实际意义。
Ⅰ．合成尿素：如图所示是合成尿素反应的机理及能量变化(单位：
)，
表示过渡态。
(1)若
，则总反应
。
(2)若向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的
和
发生上述反应。结合以上机理，下列叙述
能说明反应已经达到平衡状态的是 (填标号)。
a．
的体积分数不再变化 b．平衡常数K 不再变化
c．
d．断裂
键的同时断裂
键
(3)图为使用不同催化剂①、②、③时，反应至相同时间，容器中尿素的物质的量随温度变化的曲线，A 点
(填“是”或“不是”)平衡状态，
以上
下降的原因可能是 (答出一点即可，
不考虑物质的稳定性)。
10
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Ⅱ．
处理大气污染物
(4)①
、
在催化剂
的表面进行两步反应转化为无毒的气体，第一步为
；则第二步为 。
②已知：
的速率方程为
，k 为速率常数，只与温度有关。
为提高反应速率，可采取的措施是 (填标号)。
A．升温 B．恒容时，再充入
C．恒容时，再充入
D．恒压时，再充入
(5)在总压为
的恒容密闭容器中，充入一定量的
和
发生上述反应，在不同条件下达到
平衡时，温度
时
的转化率随
变化的曲线，以及在
时
的转化率随
变化
的曲线如图所示：
①表示
的转化率随
变化的曲线为 曲线(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)；上述反应的
0(填“>”或“<”)。
②在
时，用平衡分压代替其平衡浓度表示的化学平衡常数
(结果保留两位小数)[已知：
气体分压(
)=气体总压(
)×该气体的物质的量分数]。
10．
、
常用于制造农药等。磷在氯气中燃烧生成这两种卤化磷。请回答下列问题：
11
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(1)
的VSEPR 模型是 。已知
中P 原子的d 能级参与杂化，分子呈三角双锥形（如图甲），
由此推知
中P 的杂化类型为 （填标号）。
A．
B．
C．
D．
(2)已知，①
kJ mol
⋅
，
②
kJ mol
⋅
（
）。
则
（用含a、b、c 的式子表示）kJ mol
⋅
。
(3)实验测得
的速率方程为
（k 为速率常数，只与温度、
催化剂有关），速率常数k 与活化能的经验关系式为
（R 为常数，
为活化能，T 为绝对温
度）。
①一定温度下，向密闭容器中充入适量
和
，实验测得在催化剂Cat1、Cat2 下
与
的
关系如图乙所示。催化效能较高的是 （填“Cat1”或“Cat2”），判断依据是 。
②将2n mol
和n mol
充入体积不变的密闭容器中，一定条件下发生上述反应，达到平衡时，
为a mol，如果此时移走n mol
和0.5n mol
，在相同温度下再达到平衡时
的物质的量为x，则x 为 （填标号）。
A．
mol B．
mol C．
mol D．0.5a mol
mol
(4)向恒容密闭容器中投入0.2 mol
和0.2 mol
，发生反应：
，在
12
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不同条件下进行，反应体系总压强随时间的变化如图丙所示。
①相对曲线b，曲线a 改变的条件可能是 ；曲线c 改变的条件可能是 。
②曲线b 条件下，该反应平衡常数（
）为 。[提示：用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。]
11．丙烯是一种用途广泛的有机原料，可制备多种化工产品。请回答：
已知：CH2=CHCH3与H2O 发生加成反应的化学方程式如下(a、b 均大于0)：
Ⅰ：
Ⅱ：
“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”均满足范特霍夫方程
(R 为热力学常数，C 为不同反应常数），
其平衡常数与温度的关系如图1 所示，T1℃时，在初始压强为400 kPa 的恒容密闭容器中，按1：1 的物质
的量之比充入CH2=CHCH3(g)和H2O(g)发生反应I 和反应Ⅱ，产物的分压随时间变化如图2 所示：
(1)表示CH3CH(OH)CH3(g)转化为HOCH2CH2CH3(g)的热化学方程式为 。
(2)若反应Ⅱ的熵变为△S(
)
Ⅱ，则反应Ⅲ：
的熵变
△S(
)
Ⅲ （填“＞”“=”或“＜”）△S(
)
Ⅱ。
(3)由图可知“反应Ⅰ”和“反应Ⅱ”的焓变△H1 （填“＞”“=”或“＜”）△H2。
13
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(4)若在绝热恒容容器中发生上述反应，则下列事实能说明反应达到平衡状态的是___________（填标号）。
A．容器内气体的压强不变
B．容器内温度不变
C．容器内气体的密度不再改变
D．容器内n(CH2=CHCH3)：n(H2O)的比值不变
(5)①图2 中表示CH3CH(OH)CH3的曲线为 （填“M”或“N”）。
②图2 中CH2=CHCH3(g)的平衡转化率为 %。
③T1℃时，反应Ⅱ的平衡常数Kp= kPa-1(Kp为以分压表示的平衡常数）。
④若其他条件不变，T1℃时，向压强为400kPa 的恒压密闭容器中，充入n(CH2=CHCH3)：n(H2O)=1：1 的混
合气体，达到新平衡时，CH3CH(OH)CH3(g)的平衡产率将 （填“变大”“变小”或“不变”）。
12．我国提出努力争取实现在2060 年前实现碳中和，充分体现了为解决环境问题的大国担当，为此科研
工作者进行了不懈的努力，研究了多种转化
的技术，请回答下列问题：
(1)
转化为
：反应原理为
。若该反应自发进行，反应适宜条
件是 （填“低温”或“高温”）。
(2)二氧化碳到淀粉的人工合成第一步为用无机催化剂将二氧化碳还原为甲醇，反应方程式为
。一定温度下，恒容密闭容器中投入3mol
和1mol
，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。请回答：
①曲线 （填“a”或“b”）代表
下的
；该反应为 反应（填“放热”或
“吸热”）
②下列不能说明该反应达平衡的是： 。
a．单位时间内断裂
个碳氧双键同时断裂
个氢氧键
b．密度不再改变
c．平均相对分子质量不变
d．
不变
14
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③下列措施既能加快反应速率，又能提高
的是 。
a．升高温度 b．分离出水蒸气
c．温度不变缩小容器体积 d．增大
的浓度
④计算在250℃，
下达平衡后，
的转化率
。（保留三位有效数字）
(3)据文献报道，
可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是 。
(4)
超干重整
得到的CO 经偶联反应可制得草酸
。常温下，向某浓度的草酸溶液中加入
一定浓度的NaOH 溶液，所得溶液中
，则此时溶液的
。（已知常温下
的
，
）
13．丙烷的价格低廉且产量大，而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值，因此丙烷脱氢制丙烯具有重
要的价值。回答下列问题：
(1)已知下列反应的热化学方程式：
直接脱氢
反应①：
反应②：
计算
氧化丙烷脱氢反应③：
的
。
(2)已知下列键能数据，结合反应①数据，计算
的键能是
。
化学键
键能/(
)
347.7
413.4
436.0
(3)一定温度下，向密闭容器中充入1mol
，发生反应①。
①若该反应在恒压环境中进行，常通过向体系中通入稀有气体Ar 的方式来提高
的平衡转化率，
原因是 。
②若该反应在恒容环境中进行，用压强传感器测出容器内体系压强随时间的变化关系如图a 所示，计算该
温度下反应①的平衡常数
kPa(
为用平衡时各气体分压代替气体的浓度表示的平衡常
数，分压=总压×物质的量分数)。若保持相同反应时间，在不同温度下，丙烯产率如图b 所示，丙烯产率
在425℃之前随温度升高而增大的原因可能是 、 ，随着温度继续升高，丙烷可能
分解为其他产物。
15
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(4)研究人员利用
作催化剂，对反应③的机理展开研究。以
和
为原料，初期产物中没有检测
到
；以含有
的
(D 为
)和
为原料，反应过程中没有检测到
。下列推
断合理的是 (填标号)。
A．
先吸附氧气，吸附的氧气直接与吸附的丙烷反应
B．
直接氧化吸附的丙烷，吸附的氧气补充
中反应掉的氧
C．
催化丙烷脱氢过程中，碳氢键的断裂是可逆的
(5)基于电化学原理，我国科学家利用固体氧化物电解池实现高选择性
电化学脱氢制
的
工艺，装置如图c，则
生成
的电极反应式为 。
14．氢能的开发和利用是推动我国能源结构转型，保障国家能源安全，实现“碳达峰”、“碳中和”目
标的重要途径。目前，我国已成为世界第一大产氢国，主要有三类工业制氢路线：
(1)化工燃料重整制氢
已知：
则
与
反应生成
和
的反应热是
。
(2)工业副产氢
已知：工业上用水煤气法制氢气，有关化学方程式是：
反应一：
16
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反应二：
①反应一在
时达到化学平衡状态，则此温度下该反应的平衡常数表达式
。
②在
时将
和
各
通入体积为
的密闭容器中反应发生反应二，
时达到平衡
状态，该反应的平衡常数是9，则
的转化率是 ，用
的浓度变化表示的反应速率
是
。
(3)清洁能源电解制氢
已知：利用电解饱和食盐水可制得氢气，下图为电解装置示意图：
①
电极是极 (填“阴”或“阳”)，
电极的电极反应式 。
②假设室温条件下电解
饱和食盐水一段时间，当两极产生的气体共
(标准状况下)时，溶液
的
为 (溶液体积没有变化)。
15．精脱硫技术主要用于煤气中羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)的转化。回答下列问题：
(1)利用焦炉煤气中的H2可脱除煤气中羰基硫(COS)。羰基硫氢化反应历程有途径I 和途径Ⅱ两种可能，如
图所示：
①已知羰基硫氢化反应速率较快，推测其更合理的反应历程是途径 (填“I”或“Ⅱ”)。
②反应
的△H= kJ·mol-1。
(2)MoS2可作羰基硫氢化反应的催化剂，催化机理如图所示：
17
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不同钼(Mo)含量的MoS2催化剂对COS 转化率和H2S 的选择性不同，实验数据如图所示。
根据图中数据，选择 (填“3.4%Mo”或“8.7%Mo”)作催化剂效果最好；当H2S 选择性低于100%
时表明部分COS 气体与催化剂发生了反应，催化剂有吸硫现象，若H2S 选择性高于100%，可能的原因是
。
(3)金属Mo 的晶胞如图所示，若原子a、b 的坐标分别为(0，0，0)、(1，0，0)，则原子c 的坐标为
，设晶体密度为ρg·cm3，则晶胞参数为 pm(阿伏加德罗常数的值为NA)。
(4)一定温度下，向恒容密闭容器中充入物质的量之比为1：4 的CS2(g)和H2(g)，发生反应
，容器内气体压强随时间变化如下表所示。
时间/min
0
50
100
150
200
250
300
压强/kPa
100
88.0
79.8
72.4
68.2
65.0
65.0
①0-250min 内，H2分压的平均变化值为 kPa·min-l。
②该温度下，平衡常数Kp= (kPa)-2(列出计算式)。
16．煤的间接液化是煤的综合利用的一种重要方法。首先是煤燃烧生成
，再在钼系催化剂的催化作
用下与
反应，最终生成
。过程中主要发生如下反应：
18
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反应I：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
(1)钼
的基态原子中未成对电子数为 。
(2)已知
的燃烧热
。
(3)为更好地研究煤的液化过程，某学习小组对反应Ⅱ进行了系统的研究。在一个
的刚性容器中加入
气体及
水蒸气，在
及钼系催化剂(固体)存在条件下只发生反应Ⅱ。
①下列能说明该反应已达到平衡状态的有 (填标号) 。
A．
的体积分数不再改变 B．
不再改变
C．容器的总压不再改变 D．容器中气体的密度不再改变
②下图为四种组分的平衡时物质的量分数随温度的变化曲线。图中曲线b 表示的物质是 ，原因是
。
③
时该反应的平衡常数为 。
④
时，某同学在该容器中加入
和
，同时加入了
和
，达到平衡
后
的体积分数仍与N 点相同，则
(用含m 的代数式表示)。
17．肼(
)有较强的还原性，与
等可组成火箭推进剂。
(1)已知：Ⅰ.
.
Ⅱ
.
Ⅲ
火箭发射时
与
反应生成
和
。该反应的热化学方程式是 。
(2)肼的传统生产工艺为Raschig 法，两步反应分别在不同容器的水溶液环境中进行：
i．
(快)
ii．
(慢)
已知电负性N>Cl。下列说法正确的是 (填序号)。
19
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a．反应i 中NaClO 做氧化剂
b．适当提高反应i 温度，可显著提高相同时间内
的产量
c．采用3.0MPa 压强可以增大
的溶解度，提高反应ii 中
的利用率
(3)采用Raschig 法制得肼后，可采用分步蒸馏的方法将其从反应混合液中分离出来。
①水合肼(
，常温为液态)中
与
间存在氢键，用“X-H…Y”表示
与
间存在的
氢键： 。
②蒸馏过程中首先馏出的物质是 (填序号)。
a．
b．
c．NaCl
(4)产品中肼含量的测定方法如下。
取0.50g 产品加20mL 水稀释，滴入2 滴淀粉溶液，用
溶液滴定3 次，平均每次消耗
溶液
20.00mL。已知：
①样品中肼(以
计)的质量分数为 。
②若滴定过程中操作过于缓慢，则测定结果 (填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
(5)肼除做火箭推进剂外还可用于燃料电池中。某种碱性肼-空气燃料电池(电解质为KOH 溶液)具有高效、
无污染的特点，装置如右图所示。
①负极的电极反应式是 。
②电池工作一段时间后正极区KOH 溶液pH 基本保持不变，结合电极反应式解释原因 。
18．烟气脱硝技术是环境科学研究的热点。实验室模拟
将烟气中的
深度氧化为
，并进一步将
转化获得含氮产品，流程示意图如下。
深度氧化器中发生的反应：
i．
ii．
iii．
(1)
被
深度氧化，补全热化学方程式：
20
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(2)一定条件下，不同温度时，
的浓度随时间的变化如图所示。
①
(填“>”或“<”)。
②8s 时，
的浓度不同的原因是 。
(3)一定条件下，NO 的初始浓度为
时，不同反应时间，深度氧化器中
的浓度随
的变化如图所示。反应过程中
的浓度极低。
①
时，深度氧化器中发生的反应主要是 (填“i”“ii”或“iii”)。
②
时，
的浓度随
变化的原因是 。
(4)
且恒压的条件下进行烟气处理，烟气达到排放标准所需深度氧化的时间仍较
长。结合(3)，保持上述条件不变，解决这一问题可采取的措施及目的分别是 。
(5)深度氧化后的烟气通过吸收器完全转化为硝酸盐产品，产品浓度的测定方法如下。
已知
的还原产物分别是
。产品中
的物质的量浓度为
。
19．Ⅰ.甲醇是一种理想的储氢载体，我国科学家研发的全球首套太阳能燃料合成项目被称为“液态阳
21
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光”计划，可利用太阳能电解水产生H2，再将CO2与H2转化为甲醇，以实现碳中和。
(1)下列关于甲醇(CH3OH)的说法中，正确的是___________
A．甲醇在一定条件下可被氧化生成CO2 B．甲醇储氢符合“相似相溶”原理
C．甲醇官能团的电子式：
D．甲醇分子是含有极性键的非极性分子
.
Ⅱ已知，CO2生产甲醇过程主要发生以下反应：
反应Ⅰ.CO2(g) + 3H2(g)
CH3OH(g) + H2O(g) ∆H1= −48.97kJ·mol−1
反应Ⅱ.CO2(g) + H2(g)
CO(g) + H2O(g) ∆H2= +41.17 kJ·mol−1
反应Ⅲ.CO(g) + 2H2(g)
CH3OH(g) ∆H3
(2)反应Ⅲ中，①活化能E(正) E (逆) (填“>”、“<”或“=”)；
②该反应在 条件下能自发进行；
A．在高温条件下自发进行 B．在低温条件下自发进行
C．在任何条件下都能自发进行 D．在任何条件下都不能自发进行
(3)反应III 中，CO 的平衡转化率与温度的关系如图所示：
①A、B、C 三点平衡常数KA、KB、KC的大小关系为 。T1时，由D 点到B 点过程中，正、逆反
应速率之间的关系：v 正 v 逆。(填“>”、“<”或“=”)
②向某恒温恒压密闭容器中充入1mol CO(g)和2mol H2(g)，下列能说明反应III 达到平衡的是 ；
A．容器内混合气体的密度不再改变
B．容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变
C．两种反应物转化率的比值不再改变
D．v 正(CO)=2 v 逆(H2)
③在2L 恒容密闭容器中充入2mol CO 和4mol H2，在p2和T1条件下经10min 达到平衡状态。在该条件下，
v(H2)= mol·L−1·min−1。
(4)在CO2加氢合成甲醇的体系中，①下列说法不正确的是 ；
A．若在绝热恒容容器，反应I 的平衡常数K 保持不变，说明反应I、II 都已达平衡
B．若气体的平均相对分子质量不变，说明反应I、II 都已达平衡
C．体系达平衡后，若压缩体积，反应I 平衡正向移动，反应II 平衡不移动
22
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D．选用合适的催化剂可以提高甲醇在单位时间内的产量
②已知：CH3OH 的选择性=
×100%，不考虑催化剂活性温度，为同时提高CO2的平
衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是 ，并说明其原因
A．高温高压 B．高温低压 C．低温低压 D．低温高压
原因：
(5)我国科学家设计了离子液体电还原CO2合成CH3OH 工艺，写出碱性条件下CO2生成甲醇的电极反应式
。
20．
的综合利用成为研究热点，
作为碳源加氢是再生能源的有效方法。回答下列问题：
Ⅰ．工业上利用
和
制备
，已知温度为T、压强为p 时的摩尔生成焓
如表所示：
气态物质
摩尔生成焓/
0
已知：一定温度下，由元素的最稳定单质生成
纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓。
(1)温度为T、压强为p 时，反应
。
(2)已知：温度为
时，
。实验测得：
为速率常数。
①
时，
。
②若
时，
，则
(填“>”“<”或“=”)
。
Ⅱ．在催化剂作用下，
可被氢气还原为甲醇：
[同
时有副反应
发生]，
平衡转化率随温度和压强的变化如
图。
(3)判断
的大小关系： 。解释压强一定时，
的平衡转化率呈现如图变化的原因：
。同时增大
的平衡转化率和
的产率可采取的措施是 。
(4)向压强为p 的恒温恒压密闭容器中加入
和
，进行反应，达到平衡状态时，
的转化
23
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率为20%，生成
的物质的量为
，则甲醇的选择性为 %[甲醇选择性
]；在该温度下，
的压强平衡
常数
(列出计算式，分压=总压×物质的量分数)。
21．氨是最基本的化工原料，常用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。
(1)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：
根据下列键能数据，结合上述反应数据，计算
的键能是
。
化学键
键能
946
436
(2)合成氨工业中，原料气(
及少量
的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理，目的是
除去其中
，其反应为：
。
①配离子
的中心离子是 ，配位数是 。
②铜氨溶液吸收
适宜的生产条件： 温、 压。(填“高”“低”)
(3)恒温恒压条件下，向容器中通入
和
，合成氨反应用摩尔分数表示的平衡常数
，
达到平衡时
的转化率为 (保留3 位有效数字)。(已知反应的
，物质ⅰ的摩尔分数
，
)。
(4)制备
时所需的
可以通过反应合成，但缺
。有学者倡议：常温下，把石膏矿中
(
)
Ⅱ转化为难溶的
，留下的
和
形成
，反应方程式如下：
，化学平衡常数为
，
用下列相关
的符号来表示
。通过计算反应的
判断以上倡议 (填“可
行”或“不可行”)。
(已知
、
、
、
的
、
、
)
(5)
与镓
在高温下生成
，氮化镓晶胞结构可看作金刚石晶胞内部的碳原子被
原子代替，顶
点和面心的碳原子被
原子代替。
24
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①以晶胞边长为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中的原子位置，称作原子坐标。
原子坐标为
，则
原子坐标为 。
②若
为阿伏伽德罗常数的值，
晶胞中
原子与
原子之间最短的核间距离是
，则
晶体
的密度为
(只列计算式)。
22．空间站处理
的一种重要方法是对
进行收集和再生处理，重新生成可供人体呼吸的氧气。其
技术路线可分为以下三步：
.
Ⅰ固态胺吸收与浓缩
在水蒸气存在下固态胺吸收
反应生成酸式碳酸盐(该反应是放热反应)，再解吸出
的简单方法是加
热。
.
Ⅱ
的加氢甲烷化
还原
制
的部分反应如下：
i．CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g)
ii．CO(g)+3H2
CH4(g)+H2O(g)
(1)反应CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)的
。
(2)向恒容绝热的密闭容器中充入amolCO 与2amolH2，进行反应ii，下列能判断反应已达化学平衡状态的
是 ；
a．容器中混合气体密度不变 b．混合气体中
与
之比不变
c．
d．容器内温度不变
.
Ⅲ和
合成甲烷也是资源化利用的重要方法。对于上述(1)的反应
，催化剂的选择是甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件
下反应相同时间，测得转化率和生成
选择性随温度变化的影响如下图所示：
25
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(3)高于320℃后，以Ni 为催化剂，
转化率仍在上升，其原因是 。
(4)对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是 ，使用的合适温度为
。
(5)控制起始时
，P=1atm，恒容条件下，若只发生反应i、ii，平衡时各物质的量分数随温度的
变化如图所示：
①随投料比增大，CO2的转化率如何变化 (填增大，减小或者不变)。
②图中代表
的曲线是 (填“a”、“b”或“c”)；温度低于500℃时，CO 的物质的量分数约
为0，说明此条件下，反应 (填“i”或“ii”)化学平衡常数大，反应完全。
③反应CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g)的平衡常数
(用平衡分压代替平衡浓度计算，
分压总压物质的量分数)。
23．
加氢合成甲醇对缓解能源危机、改变产业结构以及实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要的战
略意义。该合成工艺主要包括三个反应：
①
②
③
(1)已知一些物质的键能数据如下：
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化学键
H―H
C=O
C≡O
H―O
E/(
)
436
803
1076
463
计算
。
(2)按照一定比例投料，测定
的平衡转化率和CO 的平衡选择性随温度和压强的变化关系如下图所示。
、
、
、
的大小关系为 ；原因为 ；
℃以后不同压强下
平衡转化
率变为一条曲线，原因为 (CO 的选择性
)。
(3)下表是一定条件下用Pd/ZnO/C-N 做催化剂，改变Pd 含量测得的催化剂组成、结构以及
转化率的数
据。
催化剂
Pd/%
Zn/g
表面O 含量/%
表面氧缺陷比例/%
转化率/%
0.02%Pd/ZnO/C-N
0.04
9.47
12.43
0.29
3.7
0.05%Pd/ZnO/C-N
0.13
6.4
9.57
0.30
6.6
0.1%Pd/ZnO/C-N
0.18
10.6
13.25
0.32
68
0.3%Pd/ZnO/C-N
0.58
9.66
12.52
0.38
71
由上表数据推测，催化剂中Pd 含量增大，
转化率增大的原因可能为 。
(4)六方ZnO 晶胞结构如下左图所示，
填充在
形成的 空隙中，该晶体的密度为
(设
表示阿伏加德罗常数的值，列出计算式)，在下右图中补充画出ZnO 晶胞的俯视投影图
。
27
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24．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，选择高效催化剂实现降能提效是目前研究的重点。回
答下列问题：
(1)合成氨反应为
，理论上 (填“高”或
“低”，下同)温有利于提高反应速率， 温有利于提高平衡转化率。
(2)合成氨反应在催化作用的化学吸附及初步表面反应历程如下：
注：方框内包含微粒种类及数目、微粒的相对总能量(括号里的数字单位：eV)，TS 表示过渡态，*表示吸
附态。
①写出
参与化学吸附的反应方程式： 。
②以上历程须克服的最大能垒为 eV。
(3)在t℃、压强为0.9MPa 的条件下，向一恒压密闭容器中通入氢氮比为3 的混合气体，体系中气体的含
量与时间变化关系如图所示：
①反应20min 达到平衡，试求0~20min 内氨气的平均反应速率
，该反应
的
(用数字表达式表示，
为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
②下列叙述能说明该条件下反应达到平衡状态的是 (填标号)。
a．氨气的体积分数保持不变 b．容器中氢氮比保持不变
c．
和
的平均反应速率之比为1 2∶ d．气体密度保持不变
③若起始条件相同，在恒容容器中发生反应，则达到平衡时H2的含量符合图中 (填“d”“e”“f”
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或“g”)点。
25．丙烯是有机化工中的重要原料，可用丙烷直接脱氢工艺和丙烷氧化脱氢工艺制备，其主反应和有关
物质的燃烧热数据如下。
.
Ⅰ丙烷直接脱氢工艺：
.
Ⅱ丙烷氧化脱氢工艺：
物质
燃烧热
-2219.9
-2058.0
-285.8
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ的
，其自发进行的条件是 。丙烷在不同温度下按照一定流速通过铬
催化剂反应相同时间，所得混合物中部分物质的体积分数如下表所示，实际控制温度为580℃，原因是
。
510℃
550℃
580℃
620℃
丙烷（%）
64.82
57.87
37.76
31.91
丙烯（%）
12.33
15.85
22.72
23.13
乙烯（%）
0.12
0.19
0.20
0.71
甲烷（%）
1.50
2.78
4.03
7.31
氢气（%）
20.47
18.99
25.45
31.14
(2)①反应Ⅱ属于自由基反应，其反应历程如下，写出第iv 步的反应方程式。
i）
ii）
iii）
iv） 。
(3)将
、
置于某恒温（高于100℃）、恒压（p）的密闭容器中进行反应Ⅱ时，发生了副
反应Ⅲ：
。达平衡时的体积分数
，
，则
的选择性为 （
的选择性
，计算
结果保留3 位有效数字），反应Ⅲ的
（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压物质的
量分数）。
(4)使用惰性电极电解
的酸性溶液制丙烯，其装置如下图所示。
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①若以铅酸蓄电池作为直流电源，其工作时负极质量 （填“增大”“减小”或“不变”）。
②X 电极的电极反应式为 。
30
