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题型三 化学平衡的计算
一、化学平衡计算模式
对以下反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)，令A、B 起始物质的量分别为a mol、b mol，达到平衡后，
A 的消耗量为mx，容器容积为V L。
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
起始/(mol) a b 0 0
转化/(mol) mx nx px qx
平衡/(mol) a-mx b-nx px qx
二、压强平衡常数Kp的计算模式
化学平衡常数是近几年高考的重点和热点，有关平衡常数和转化率的有关计算有所增加，常
结合图像或表格进行考查，意在考查考生变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知的学科素养，
以及知识整合、科学思维的关键能力。化学平衡常数、反应物转化率将以生产、生活实际为载体，
结合化学图像共同考查继续成为高考命题热点。预计在今后的高考会从不同角度考查平衡常数的
计算如用平衡分压等计算平衡常数、利用平衡常数分析平衡移动方向、利用平衡常数的表达式分
析反应之间平衡常数的关系、结合图像图表考查平衡常数等，考查考生的分析能力、数据处理能
力。
1
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一、有关化学平衡的计算
1．极端假设法确定各物质的浓度范围
可逆反应不能进行到底，因此各物质平衡时都有一定的范围，可通过极端假设法设定反应正向或逆向进行
到底求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
2．化学平衡计算题的“万能钥匙”——“三段式”
如mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)，设A、B 起始物质的量浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，达到平
衡后消耗A 的物质的量浓度为mx mol·L－1。
mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)
起始(mol·L－1) a b 0 0
变化(mol·L－1) mx nx px qx
平衡(mol·L－1) a－mx b－nx px qx
二、分压平衡常数(Kp)计算
1．分压平衡常数(Kp)
(1)气体的分压p(B)：相同温度下，当某组分气体B 单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气
体B 所具有的压强，称为气体B 的分压强，简称气体B 的分压。符号为p(B)，单位为Pa 或kPa 或MPa
(2)分压定律
①分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和
p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p
②气体的分压之比等于其物质的量之比：＝
③某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：＝＝x(B)
则：气体的分压＝气体总压×体积分数＝总压×物质的量分数
(3)分压平衡常数Kp (只受温度影响)
一定温度下，气相反应：mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应
物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式如下：
Kp= pp(C )⋅pq( D)
pm( A )⋅pn(B)
，
其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D 各气体的分压
2．Kp计算的两种模板
模板1．根据“某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数
第一步
根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度
第二步
计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。
第三步
根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体
的体积分(或物质的量分数)
第四步
根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)，压强平
衡常数表达式为Kp＝
模板2．直接根据分压强计算压强平衡常数
2
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N2(g) ＋ 3H2(g)
2NH3(g)
p(始)： p0 3p0 0
Δp： p 3p 2p
p(平)： p0－p 3p0－3p 2p
Kp＝
(2 p)2
( p。−p)×(3 p。−3 p)3
一、浓度平衡常数Kc的计算
1．(2023 年河北卷)氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能
源问题都具有重要意义。
已知：1mol 物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
物质
N2(g)
O2(g)
NO(g)
能量/kJ
945
498
631
回答下列问题：
(1)恒温下，将1mol 空气(N2和O2的体积分数分别为0.78 和0.21，其余为惰性组分)置于容积为VL 的恒容密
闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应：
i．N2(g)＋O2(g)
2NO(g) K1 △H1
ii．2NO(g)＋O2(g)
2NO2(g) K2 △H2＝－114kJ∙mol-1
①△H1＝_______kJ∙mol-1。
②以下操作可以降低上述平衡体系中NO 浓度的有_______(填标号)。
A．缩小体积 B．升高温度 C．移除NO2 D．降低N2浓度
③若上述平衡体系中c(NO2)＝amol·L-1，c(NO)＝bmol·L-1，则c(O2)＝_______mol·L-1，K1＝_______(写出含
a、b、V 的计算式)。
2. (2022 年6 月浙江卷)主要成分为H2S 的工业废气的回收利用有重要意义。
(1)回收单质硫。将三分之一的H2S 燃烧，产生的SO2与其余H2S 混合后反应：2H2S(g)＋SO2(g)
S8(s)
＋2H2O(g)。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为c(H2S)＝2.0×10-5mol·L－1、c(SO2)＝5.0×10-
5mol·L－1、c(H2O)＝4.0×10-3mol·L－1，计算该温度下的平衡常数K＝ 。
3．(2022 年河北卷节选)氢能是极具发展潜力的清洁能源，以氢燃料为代表的燃料电池有良好的应用前景。
(2)工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应。
Ⅰ．CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)
Ⅱ．CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g)
①下列操作中，能提高CH4(g)平衡转化率的是_______ (填标号)。
A．增加CH4(g)用量 B．恒温恒压下通入惰性气体
3
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C．移除CO(g) D．加入催化剂
②恒温恒压条件下，1mol CH4(g)和1molH2O(g)反应达平衡时，CH4(g)的转化率为α，CO2(g)的物质的量为
bmol，则反应Ⅰ的平衡常数Kx＝ (写出含有α、b 的计算式；对于反应mA(g)＋nB(g)
pC(g)
＋qD(g)，
，x 为物质的量分数)。其他条件不变，H2O(g)起始量增加到5mol，达平衡时，α＝
0.90，b＝0.65，平衡体系中H2(g)的物质的量分数为 (结果保留两位有效数字)。
二、分压常数Kp的计算
4．(2023•湖北省选择性考试，19 节选)(4)1200K 时，假定体系内只有反应C40H12 (g)
C40H10(g) + H2(g)
发生，反应过程中压强恒定为p0(即C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp 为_______(用
平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
5．(2023 年福建卷节选)探究甲醇对丙烷制丙烯的影响。丙烷制烯烃过程主要发生的反应有
i．C3H8(g)＝C3H6(g)＋H2(g) △H1＝＋124kJ∙mol－1 △S1＝127J∙ K-1∙mol－1 Kp1
ii．C3H8(g)＝C2H4(g)＋CH4(g) △H2＝＋82kJ∙mol－1 △S2＝135J∙ K-1∙mol－1 K
p2
iii．C3H8(g)＋2H2(g)＝3CH4(g) △H3＝－120kJ∙mol－1 △S3＝27.5J∙ K-1∙mol－1 K
p3
已知：Kp为用气体分压表示的平衡常数，分压＝物质的量分数×总压。在0.1Mpa、t℃下，丙烷单独进料时，
平衡体系中各组分的体积分数φ 见下表。
物质
丙烯
乙烯
甲烷
丙烷
氢气
体积分数(%)
21
23.7
55.2
0.1
0
(2)①在该温度下，Kp2远大于Kp1，但φ(C3H6)和φ(C2H4)相差不大，说明反应iii 的正向进行有利于反应i 的
__________反应和反应ⅱ的___________反应(填“正向”或“逆向”)。
②从初始投料到达到平衡，反应i、ii、iii 的丙烷消耗的平均速率从大到小的顺序为：__________。
③平衡体系中检测不到H2，可认为存在反应：3C3H8(g)＝2C2H6(g)＋3CH4(g) Kp，下列相关说法正确的是
_____________(填标号)。
a．Kp＝K∙Kp3 b．Kp＝(MPa)2
c．使用催化剂，可提高丙烯的平衡产率 d．平衡后再通入少量丙烷，可提高丙烯的体积分数
④由表中数据推算：丙烯选择性＝×100%＝ (列出计算式)。
6．(2023 年辽宁卷节选)硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2(g)＋O2(g)
SO3(g) ΔH＝－98.9kJ·mol-1
(i)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度
的关系如下图所示，下列说法正确的是_______。
4
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a．温度越高，反应速率越大
b．α=0.88 的曲线代表平衡转化率
c．α 越大，反应速率最大值对应温度越低
d．可根据不同α 下的最大速率，选择最佳生产温度
(ii)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所
示，催化性能最佳的是_______(填标号)。
(iii)设O2的平衡分压为P，SO2的平衡转化率为αe，用含P 和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp＝
_______________ (用平衡分压代替平衡浓度计算)。
7．(2023•全国乙卷，28 节选)(3)将FeSO4置入抽空的刚性容器中，升高温度发生分解反应：2FeSO4(s)
Fe2O3(s)+SO2(g) +SO3(g) (Ⅰ)。平衡时
的关系如下图所示。
时，该反应的平衡总压P 总
=_______ kPa、平衡常数KP(Ⅰ)=_______(kPa)2。KP(Ⅰ)随反应温度升高而_______(填“增大”“减小”或“不
变”)。
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(4)提高温度，上述容器中进一步发生反应2SO3(g)
2SO2(g) +O2(g) (Ⅱ)，平衡时
_______(用
表示)。在
时，
，则
_______ kPa，KP(Ⅱ)=_______ kPa (列出计
算式)。
8．(2023 年新课标卷节选)氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：
(4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中
一种进料组成为xH 2＝0.75、
2
N
x
＝0.25，另一种为xH 2＝0.675、
2
N
x
＝0.225、xAt＝0.10。(物质i 的摩尔分数：
xi＝)
①图中压强由小到大的顺序为_______，判断的依据是___________________________。
②进料组成中含有情性气体Ar 的图是_______。
③图3 中，当P2＝20MPa、xNH 3 ＝0.20 时，氮气的转化率α＝_______。该温度时，反应N2(g)＋H2(g)
NH3(g)的平衡常数Kp＝__________(MPa)-1 (化为最简式)。
9．(2023 年湖北卷节选)纳米碗C40H10是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，C40H10可以由C40H20分子
经过连续5 步氢抽提和闭环脱氢反应生成。C40H20(g)——→C40H18(g)＋H2(g)的反应机理和能量变化如下：
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(4)1200K 时，假定体系内只有反应C40H12(g)
C40H10(g)＋H2(g)发生，反应过程中压强恒定为P0(即
C40H12的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数Kp为_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝
总压×物质的量分数)。
(5)
∙
C40H19(g)
C40H18(g)＋H∙(g)及反应的lnK(K 为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验
条件下，lnK＝－＋c(R 为理想气体常数，c 为截距)。图中两条线几乎平行，从结构的角度分析其原因是
______________________________________________________。
10．(2023 年重庆卷节选)银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
(2)一定条件下，银催化剂表面上存在反应：Ag2O(s)
2Ag(s)＋O2(g)，该反应平衡压强Pc与温度T 的
关系如下：
T/K
401
443
463
Pc/kPa
10
51
100
①463K 时的平衡常数Kp＝_______(kPa)。
②起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag 和O2，经下列过程达到各平衡状态：
已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是_______(填字母)。
A．从Ⅰ到Ⅱ的过程△S＞0
B．Pc(Ⅱ)＞Pc(Ⅲ)
C．平衡常数：K(Ⅱ)＞K(Ⅳ)
D．若体积V(Ⅲ)＝2V(Ⅰ)，则Q(Ⅰ)＝K(Ⅲ)
E．逆反应的速率：v(Ⅰ)＞v(Ⅱ)＝v(Ⅲ)＞v(Ⅳ)
③某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强P 的关系为v(O2)＝k(1－ )，k 为
速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。若转化率为14.5%，则v(O2)＝_______(用
k 表示)。
11．(2022·全国甲卷)金属钛(Ti)在航空航天、医疗器械等工业领域有着重要用途，目前生产钛的方法之一是
将金红石(TiO2)转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。TiO2转化为TiCl4有直接氯化法和碳氯化法
(ⅰ)直接氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g) ΔH1＝172kJ·mol－1
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(ⅱ)碳氯化：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g) ΔH2＝－51kJ·mol－1
在1.0×105pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1∶2.2∶2 进行反应。体系中气体平衡组成比例(物质的量分
数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
反应C(s)＋CO2(g)=2CO(g)的平衡常数 Kp(1400℃)＝_______Pa
12．(2022·全国乙卷)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利
用。
H2S 热分解反应：2H2S(g)===S2(g)＋2H2 ΔH4＝170kJ·mol－1
在1470K、100kPa 反应条件下，将n(H2S)：n(Ar)＝1：4 的混合气进行H2S 热分解反应。平衡时混合气中
H2S 与H2的分压相等，H2S 平衡转化率为________，平衡常数Kp＝________kPa
13．(2022·湖南卷)2021 年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。在一定温度下，向
体积固定的密闭容器中加入足量的C(s)和1 mol H2O(g)，起始压强为0.2 MPa 时，发生下列反应生成水煤气：
Ⅰ.C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH1＝+131.4 kJ·mol－1
Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.1 kJ·mol－1
反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，CO 的物质的量为0.1 mol，反应Ⅰ的平衡常数Kp＝_______(以分压
表示，分压=总压×物质的量分数)
14．(2021·湖北卷)对于反应I，总压恒定为100kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反
应)，从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是_________________________；在温度为T1时，
C3H8 的平衡转化率与通入气体中C3H8 的物质的量分数的关系如图所示，计算T1 时反应I 的平衡常数Kp＝
______kPa(保留一位小数)
1．(2024·浙江省浙南名校联盟高三第一次联考节选)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
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SO2(g)＋1/2O2(g)
SO3(g)) ΔH2＝-98.9kJ·mol−1
对于气体参与的反应，可用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量浓度c(B)来表示平衡常数Kp。
设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，则上述催化氧化反应的Kp= (用含p 和αe的代数式表示)。
2．(2024·浙江省诸暨市高三适应性考试节选)工业废气硫化氢(H2S)具有高腐蚀性和毒性，需要回收处理并加
以利用。
(1)已知下列反应的热化学方程式：
Ⅰ、2H2S(g))
2H2(g)＋S2(g) ΔH1
Ⅱ、CH4(g)＋S2(g)
CS2(g)＋2H2O(g) ΔH2＝+64kJ·mol−1
Ⅲ、2H2S(g)＋CH4(g)
CS2(g)＋4H2(g) ΔH3＝+234kJ·mol−1
若在1470K、100
反应条件下，将
的混合气进行H2S 热分解反应。平衡时混合气
中H2S 与H2的分压(即组分的物质的量分数×总压)相等，H2S 平衡转化率为 ，平衡常数
。
3．研究CO2 加氢制CH4 对资源综合利用有重要意义。相关的主要化学反应如下：
Ⅰ.CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1<0
Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH2
Ⅲ.2CO(g)＋2H2(g)⇌CO2(g)＋CH4(g) ΔH3＝－247.1kJ· mol－1
在一定条件下，向体积为V L 的恒容密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2发生上述反应，20 min 时，容器
内反应达到平衡，容器中CH4(g)为a mol，CO 为b mol，以H2 表示的0～20 min 内平均反应速率v(H2)＝
________ mol·L－1·min－1(用含a、b、V 的代数式表示，下同)，此时H2O(g) 的浓度为________ mol·L－1，反应Ⅱ
的平衡常数为________(列出计算式)。
4．(2024·安徽普通高等学校招生考试适应性测试节选)(3)一定条件下，反应：
丙烷平衡转化率
与平衡常数
的关系可表示为：
，式中
为系统总压。
分别为
和
时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图所示，其中表示
下的关系曲线是 (填“Ⅰ”或
“Ⅱ”)。
时，KP= MPa (保留2 位有效数字)。
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5．为减少CO2对环境造成的影响，可采用“CO2催化加氢制甲醇”方法将其资源化利用。恒温恒压密闭容
器中，加入2molCO2和4molH2，发生下列反应：
I．CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
II．CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH2
初始压强为p0，在300℃发生反应，反应达平衡时，CO2的转化率为50%，容器体积减小20%，则达到平衡
时H2的转化率为________，反应II 的平衡常数K＝________(保留两位有效数字)。
6．CO2在Cu−ZnO 催化下，可同时发生如下的反应I、II，其可作为解决温室效应及能源短缺的重要手段。
I．CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－57.8 kJ·mol－1
II．CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1
对于气体参加的反应，表示平衡常数Kp时，用气体组分(B)的平衡分压p(B)代替该气体的平衡浓度c(B)，
则反应II 的Kp=___________已知：气体各组分的分压p(B)，等于总压乘以其体积分数］。
在Cu−ZnO 存在的条件下，保持温度T 不变，在一刚性密闭容器中，充入一定量的CO2及H2，起始及达平
衡时，容器内各气体物质的量如下表：
CO2
H2
CH3OH(g)
CO
H2O(g)
总压强/kPa
起始/mol
5.0
7.0
0
0
0
p0
平衡/mol
n1
n2
p
若反应I、II 均达平衡时，p0＝1.2p，则表中n1＝_____；若此时n2＝3。则反应I 的平衡常数Kp＝_____(无
需带单位，用含总压p 的式子表示)。
7．(2024·辽宁省朝阳市建平区高三期末节选)(3)利用H2S 的热分解反应可生产H2：2H2S(g)
S2(g)＋
2H2(g)。现将0.20 mol H2S 通入某恒压(压强
)密闭容器中，在不同温度下测得H2S 的平衡转化率如图所
示。
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已知：对于气相反应，用某组分(B)的平衡分压(
)代替物质的量浓度(
)也可表示平衡常数(
)。(
的物质的量分数，
为平衡时气体总压强)。
温度升高时，混合气体的平均摩尔质量 (填“增大”“减小”或“不变”)。温度为
℃时。该反应
的平衡常数KP= MPa(用含a 的代数式表示)。
8．甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：
①CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206 kJ· mol－1
②CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41 kJ· mol－1
恒定压强为100 kPa 时，将n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3 的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分
数与温度的关系如下图所示。
回答下列问题：
已知投料比为n(CH4)∶n(H2O)＝1∶3 的混合气体，p＝100 kPa。600 ℃ 时，CH4 的平衡转化率为
____________，反应①的平衡常数的计算式为Kp＝__________(Kp 是以分压表示的平衡常数，分压＝总压×物质
的量分数)。
9．二甲醚是一种清洁能源，用水煤气制取二甲醚的原理如下：
Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)
Ⅱ.2CH3OH(g)⇌CH3OCH3(g)＋H2O(g)
500 K 时，在2 L 密闭容器中充入4 mol CO 和8 mol H2，4 min 达到平衡，平衡时CO 的转化率为80%，且
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2c(CH3OH)＝c(CH3OCH3)，则：
(1)0～4 min，反应Ⅰ的v(H2)＝_____________________________。
(2)反应Ⅱ中CH3OH 的转化率α＝_______________，反应Ⅰ的平衡常数K＝________。
10．一定条件下，CO2与H2反应可合成CH2=CH2，2CO2(g)＋6H2(g)
CH2=CH2(g)＋4H2O(g)，该反应分
两步进行：
i.CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH1
ii.2CO(g)＋4H2(g)
CH2=CH2(g)＋2H2O(g) ΔH2
T℃，压强恒定为100kPa 时，将n(CO2)：n(H2)=1：3 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
H2
CO
CH2=CH2
物质的量分数(%)
CO2的平衡转化率为________，反应i 的平衡常数Kp=________(Kp是以分压表示的平衡常数，分压=总压×
物质的量分数)
11．(2024· 浙江省9 +1 高中联盟高三联考节选)氢能源是最具应用前景的能源之一。甲烷-水蒸气催化重整
制氢(SMR)是一种制高纯氢的方法之一，其涉及的主要反应如下：
反应Ⅰ：CH4(g)＋H2O(g)
CO(g)＋3H2(g) ΔH1＝+206.3kJ·mol−1
反应Ⅱ：CH4(g)＋2H2O(g)
CO2(g)＋4H2(g) ΔH2
反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH3＝-41.1kJ·mol−1
(2)一定温度下，向某容积为1L 的恒容容器中按照水碳比[
]充入
和
，
tmin 后反应达到平衡。达到平衡时，容器中CO 为mmol，CO2为nmol。
反应Ⅲ的平衡常数
(用含a，m，n 的代数式表示)。
12．(2024·浙江省三校高三联考选考模拟节选)将二氧化碳转化为高附加值化学品是目前研究的热点之一，
甲醇是重要的化工原料和优良的替代燃料，因此加氢制甲醇被广泛关注。在催化剂作用下主要发生以下反应。
Ⅰ. CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝-49.4kJ·mol−1
Ⅱ. CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41kJ·mol−1
Ⅲ.CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH3
(2)恒温恒容条件下，原料气CO2(g)、H2(g)以物质的量浓度1：3 投料时，控制合适条件(不考虑反应Ⅲ)，
甲醇的选择性为
。已知初始压强为2Mp，c(CO2)=1.0mol·L－1，CO2平衡转化率为
，则该条件下反应
ⅡKP= 。(对于气相反应，用组分B 的平衡
代替
，记作KP。
，p 为平衡压强，
为平衡系统中
的物质的量分数。)
13．(2024·THUSSAT 中学生标准学术能力高三诊断性测试节选)在恒容密闭容器中发生反应：CO2(g)
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+2NH3(g)=CO(NH2)2(s)+H2O(l)，测得CO 的平衡转化率与起始投料比[η=
，n 分别为1：1、2：1、3：1]
和温度关系如图所示((不考虑水的蒸气压)。
曲线a 代表的投料比为 ；若T1℃下，从反应开始至达到M 点历时5min，测得M 点对应的总压
强为140kPa，则0~5min 内，NH3分压的平均变化率为 kPamin-1，M 点对应条件下的分压平衡常数
为 (kPa)-3(列出计算式即可)。
14．(2024·山东烟台高三期中联考节选)将CO2转化为高附加值碳基燃料，可有效减少碳排放。将CO2和H2
在催化剂作用下，可实现二氧化碳甲烷化。可能发生反应：
i．CO2(g)+4H2 (g)
CH4 (g)+2 H2O(g) ΔH1
ii．CO2(g)+H2 (g)
CO (g)+ H2O(g) ΔH2＝+41.2 kJ·mol－1
iii．CO(g)+3H2 (g)
CH4 (g)+ H2O(g) ΔH3＝-206.1kJ·mol－1
(2)不同条件下，
投料，发生上述反应，CO2的平衡转化率与温度的关系如图2.升高温
度，反应i 的化学平衡常数 (填“增大”或“减小”)；
、
、
由大到小的顺序是 。
压强为
的条件下，温度高于600℃之后，随着温度升高转化率增大的原因是 。
(3)①在某温度下，向恒容容器中充入7 mol CO2和12 mol H2，初始压强为19kPa，反应经10min 达到平衡，
此时气体的总物质的量为17mol，
，则
kPa/min，该温度下反应ii 的化学平
衡常数K= 。
②若保持温度不变压缩容器的体积，CH4的物质的量 (填“增加”“减小”或“不变”)，反应i
的平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。
15．(2024·陕西西安长安区教学片高三理科模拟节选)乙酸是基本的有机化工原料，乙酸制氢具有重要意义，
制氢过程发生如下反应：
热裂解反应Ⅰ： CH3COOH(g)
2CO (g)+ 2H2(g) ΔH1
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脱羧基反应Ⅱ：CH3COOH(g)
CO2 (g)+CH4(g) ΔH2
(3)若利用合适的催化剂发生热裂解反应Ⅰ和脱羧基反应Ⅱ，温度为TK 时达到平衡，总压强为p kPa，乙酸
体积分数为20%，其中热裂解反应Ⅰ消耗的乙酸占投入量的20%，脱羧基反应Ⅱ的平衡常数Kp为 kPa (Kp
为以分压表示的平衡常数)。
16．(2024·河南南阳市TOP 二十名校高三仿真模拟节选) (5)一定温度下，向总压强恒定为100kPa 的反应器
中充入1 mol CO2(g)和3 mol H2(g)，发生反应：
①CO2(g)+ 3H2 (g)
CH3OH (g)+ H2O(g) (主反应)；
②2CO2(g)+ 6H2 (g)
CH3CH2OH (g)+3H2O(g) (主反应)；
③CO2(g)+ H2 (g)
CO (g)+ H2O(g) (副反应)。
达到平衡时CO2转化率为50%，甲醇选择性为
，生成0.05 mol CH3CH2OH，则反应①的平衡常数Kp 为
(写出数字表达式即可)[用分压计算的平衡常数为压强平衡常数Kp，分压=总压×物质的量分数；甲醇选
择性：
]。
17．某些有机物在氧载体Fe2O3的作用下部分氧化，反应混合气可制备合成气(CO、H2)。反应体系中主要反
应有：
反应ⅰ CO(g)＋3H2(g)⇌CH4(g)＋H2O(g) ΔH1＝－205.9 kJ·mol－1
反应ⅱ CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g) ΔH2＝－164.7 kJ·mol－1
反应ⅲ CH4(g)＋CO2(g)⇌2CO(g)＋2H2(g) ΔH3＝＋247.1 kJ·mol－1
反应ⅳ CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH4
请回答：
(1)H 表示25 ℃，101 kPa 下的焓。则H(CO2)＋H(H2)________H(H2O)＋H(CO)(填“大于”、“小于”或
“等于”)。
(2)①反应ⅲ的平衡常数Kx(ⅲ)＝[x(B)表示组分B 平衡时的摩尔分数]。其他条件不变，会导致反应ⅲKx减小
的条件是________。
A.升温 B.降温 C.加压 D.减压 E.恒容容器中再通入一定量H2(g)
②T ℃下，测定上述所有反应达平衡时的体系中，反应ⅳ的平衡常数Kx(ⅳ)＝1.00，x(CO2)＝x(H2O)、x(H2)
＝a、x(CH4)＝b，忽略其他反应。则反应ⅲ的平衡常数Kx(ⅲ)＝_______________________(用含a、b 的最简式子
表示)。
18．(2024·四川绵阳中学高三高考适应性考试节选)(2) CO2催化加氢制取甲醇，反应如下：
主反应：CO2(g)+ 3H2 (g)
CH3OH (g)+ H2O(g) ΔH1= -49.5 kJ·mol－1
副反应： CO2(g)+ H2 (g)
CO (g)+ H2O(g) ΔH2=+41 .2kJ·mol－1
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在一定条件下，向某
恒容密闭容器中充入1 mol CO2和a mol H2发生反应，起始总压强为
。实
验测得CO2的平衡转化率和平衡时CH3OH 的选择性随温度变化如图所示：
已知：CH3OH 的选择性
％。
图中表示平衡时CH3OH 的选择性的曲线为 (填“X”或“Y”)，温度高于280℃时，曲线Y 随温度升高
而升高的原因是 。240℃时，反应
容器内达到平衡状态，副反应的
，初始充入H2的物质
的量a= mol。
19．H2用于工业合成氨：N2＋3H2
高温、高压
催化剂
2NH3。将n(N2)：n(H2)＝1：3 的混合气体，匀速通过装有催
化剂的反应器反应，反应器温度变化与从反应器排出气体中NH3的体积分数φ(NH3)关系如图，反应器温度升高
NH3的体积分数φ(NH3)先增大后减小的原因是______________________________________________
某温度下，n(N2)：n(H2)＝1：3 的混合气体在刚性容器内发生反应，起始气体总压为2×l07Pa，平衡时总压
为开始的90%，则H2的转化率为____________，气体分压(p 分)＝气体总压(p 总)×体积分数，用某物质的平衡分
压代替物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)，此温度下，该反应的化学平衡常数Kp＝_________(分
压列计算式、不化简)
20．(2024·广东湛江高三毕业班调研考试节选)2023 年5 月，中国神舟十六号载人飞船成功发射，三位航天
员景海鹏、朱杨柱、桂海潮在天宫空间站开启长达半年的太空生活。
(2)航天员呼吸产生的CO2还可以利用Bosch 反应：CO2(g)+2H2 (g)
C(s)+ 2H2O(g) 代替Sabatier 反应。
在250℃时，向体积为2L 恒容密闭容器中通入2molH2和1molCO2发生Bosch 反应，测得容器内气压变化如图所
示。
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①试解释容器内气压先增大后减小的原因： 。
②该温度下Bosch 反应的Kp= (写出计算过程，Kp为用气体的分压表示的平衡常数，分压=气体
的体积分数×体系总压)。
③在上图基础上画出其他条件相同，向体系加入催化剂时其压强随时间的变化曲线。
21．“有序介孔碳”和“纳米限域催化”的研究双双获得国家自然科学奖一等奖。利用介孔限域催化温室
气体CO2加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一、
反应如下：
i.CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1
ii.CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1
iii.CO(g)＋2H2(g)
CH3OH(g) ΔH3＝－90.6 kJ·mol－1
(1)ΔH1＝________ kJ·mol－1。
(2)绝热条件下，将H2、CO2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.c(CO2)与c(CO)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)将H2、CO2以体积比3∶1 充入恒容密闭容器中，在某介孔限域催化剂存在下发生反应i 和ii。CO2的平衡
转化率及CH3OH 的选择性(生成目标产物所消耗的反应物的物质的量与参与反应的反应物的物质的量之比)随温
度变化曲线如图所示：
①CO2加氢制甲醇，________温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，________温有利于提高平
衡时CH3OH 的产率。结合上图阐述实际选用300～320 ℃反应温度的原因：________________________。
②312 ℃时反应i 的Kx＝____________________。
(Kx是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式)
22．氢能将在实现“双碳”目标中起到重要作用，乙醇与水催化重整制氢发生以下反应。
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反应Ⅰ：C2H5OH(g)＋H2O(g)
2CO(g)＋4H2(g) ΔH1＝＋255.7 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－41.2 kJ·mol－1
反应Ⅲ：C2H5OH(g)＋3H2O(g)⇌2CO2(g)＋6H2(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)ΔH3＝________ kJ·mol－1。
(2)压强为100 kPa，H2的平衡产率与温度、起始时的关系如图甲所示，每条曲线表示H2相同的平衡产率。
①产率：B 点________C 点(填>、＝或<)。
②A、B 两点H2产率相等的原因是_________________________________。
(3)压强为100 kPa 下，C2H5OH(g)和H2O(g)投料比1∶3 发生上述反应，平衡时CO2和CO 的选择性、乙醇的
转化率随温度的变化曲线如图乙所示[已知：CO 的选择性＝]
①表示CO2选择性的曲线是________(填标号)。
②573 K 时，生成氢气的体积分数为________(保留2 位有效数字，下同)。
③573 K 时，反应Ⅱ的标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(100 kPa)，p(CO2)、p(H2)、p(CO)和p(H2O)为
各组分的平衡分压，则Kθ＝________。(已知：分压＝总压×该组分物质的量分数)
(4)已知CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s) ΔH＝－178.8 kJ·mol－1，向重整体系中加入适量多孔CaO，该做法的
优点是___________________________________。
23．丙醛是一种重要的有机原料，在许多领域都有广泛的应用。在铑催化剂作用下，乙烯羰基合成丙醛涉
及的反应如下：
主反应Ⅰ.C2H4(g)＋H2(g)＋CO(g)
CH3CH2CHO(g) ΔH1
副反应Ⅱ.C2H4(g)＋H2(g)
C2H6(g) ΔH2
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已知：在一定条件下一氧化碳能与铑催化剂结合生成羰基铑络合物。
回答下列问题：
(1)T ℃时，向恒压容器中充入0.2 mol C2H4(g)、0.2 mol H2(g)和0.2 mol CO(g)，若在该条件下只发生主反应
Ⅰ，达平衡时，放出15.48 kJ 的能量；若向相同容器中充入0.4 mol CH3CH2CHO(g)，吸收20.64 kJ 的能量，则
反应Ⅰ的ΔH1＝________ kJ/mol。
(2)保持温度不变，在恒容反应器中，按照投料n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)＝1∶1∶1，发生Ⅰ、Ⅱ反应，总压为
3p kPa，反应达到平衡时C2H4的转化率为80%，C2H6的选择性为25%，则H2的转化率为________%，反应Ⅰ的
Kp＝________kPa－2(用含p 的代数式表示)。
(3)在恒压条件下，按照投料n(C2H4)∶n(CO)∶n(H2)＝1∶1∶1，匀速通入装有催化剂的反应器中发生反应Ⅰ
和Ⅱ，相同时间内，测得不同温度下C2H4的转化率(α)如图1 曲线所示。测得v(B)________v(D)(填“>”、“＝”、
“＜”)，产生这一结果的原因可能是_________________________________________。
(4)在恒压密闭容器中，通入1 mol C2H4、1 mol CO 和n(H2)，在一定温度和铑催化剂作用下，发生上述反应，
测得C2H4的转化率(α)和丙醛选择性[x(CH3CH2CHO)＝×100%]随变化关系如图2 所示。曲线b 表示________，当
1.08<<1.1 时，曲线a 随的增大而降低的原因是______________________________________________。
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