文档文本内容
专题28 化学反应原理综合题——能量主线型
考向
五年考情（2021-2025）
命题趋势
能量主线型化学反应
原理综合题
2025·湖北卷、2024·浙江
6 月卷、2024·甘肃卷、
2024·湖南卷、2024·江苏
卷、2023·全国甲卷、
2023·海南卷、2023·江苏
卷、2023·河北卷、2023·
天津卷、2023·重庆卷、
2023·北京卷、2022·浙江
卷、2022·湖北卷、2022·
天津卷、2022·江苏卷、
2022·重庆卷、2022·辽宁
卷、2021·河北卷、2021·
湖南卷、2020·新课标Ⅱ
卷、2020·江苏卷、2020·
天津卷
化学反应原理综合题主要考查热化学、化学反应速率
和化学平衡等主干理论知识，主要命题点有盖斯定律
的应用、反应速率和化学平衡的分析、化学平衡常数
的表达式书写与计算、反应条件的分析选择、生产生
活中的实际应用等，试题常以填空、读图、作图、计
算等形式呈现。试题一般以与生产、生活紧密联系的
物质为背景材料命制组合题，各小题之间又有一定的
独立性。主要考查学生的信息处理能力、学科内综合
分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问
题，体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。在
近几年的相关考题中，对单一因素影响的考查已经越
来越少了，主要以“多因素影响”出现，考查学生的
综合分析判断能力。以实际情景(场景)为背景，更能
体现核心素养的要求。而在实际生产过程中，影响因
素是多元化、多方位和多层次的。
1．（2025·湖北卷）
粉末可在较低温度下还原
。回答下列问题：
（1）已知一定温度下：
则
的
(用m 和n 表示)。
（2）图1 分别是
和
下
还原
过程中反应体系电阻
随反应时间
变化的曲线，可用 (填标号)表示反应的快慢。
a．
b．
c．
d．
（3）图1 中曲线 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)对应的反应温度最高。
（4）研究发现
对
的还原性主要来自于其产生的
。一般认为
在
表面被氧化
成
有两种可能途径，图2 是理论计算得到的相对能量变化图，据此推测途径 (填“a”或
“b”)是主要途径。
（5）
产生
的可能反应：①
或②
。将
放在含微量水的
气流中，在
至
的
升温过程中固体质量一直增加，由此可断定
的来源之一是反应 (填“①”或“②”)。若要判
断另一个反应是否是
的来源，必须进行的实验是 。
（6）已知
。研究表明，在相同温度下，用
还原
比直接用
还原更有优势，从平衡移动原理角度解释原因： 。
2．（2024·浙江6 月卷）氢是清洁能源，硼氢化钠(
)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢
反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为
，
)
请回答：
（1）该反应能自发进行的条件是_______。
A．高温
B．低温
C．任意温度
D．无法判断
（2）该反应比较缓慢。忽略体积变化的影响，下列措施中可加快反应速率的是_______。
A．升高溶液温度
B．加入少量异丙胺
C．加入少量固体硼酸
D．增大体系压强
（3）为加速
水解，某研究小组开发了一种水溶性催化剂，当该催化剂足量、浓度一定且活性不
变时，测得反应开始时生氢速率v 与投料比
之间的关系，结果如图1 所示。请解
释ab 段变化的原因 。
（4）氢能的高效利用途径之一是在燃料电池中产生电能。某研究小组的自制熔融碳酸盐燃料电池工作
原理如图2 所示，正极上的电极反应式是 。该电池以
恒定电流工作14 分钟，消耗
体积
为
，故可测得该电池将化学能转化为电能的转化率为 。[已知：该条件下
的摩尔体积
为
；电荷量
电流
时间
；
；
。]
（5）资源的再利用和再循环有利于人类的可持续发展。选用如下方程式，可以设计能自发进行的多种
制备方法，将反应副产物偏硼酸钠(
)再生为
。(已知：
是反应的自由能变化量，其计
算方法也遵循盖斯定律，可类比
计算方法；当
时，反应能自发进行。)
I．
II．
III．
请书写一个方程式表示
再生为
的一种制备方法，并注明
。(要求：反应物不
超过三种物质；氢原子利用率为
。)
3．（2024·甘肃卷）
是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。
（1）由
制备
：
已知
时，由
制备
硅 (填“吸”或“放”)热
。升高
温度有利于制备硅的原因是 。
（2）在催化剂作用下由粗硅制备
：
。
，
密
闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与
和
气体反应，
转化率
随时间的变化如下图所示：
①
，经方式 处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率
。
②当反应达平衡时，
的浓度为
，平衡常数K 的计算式为 。
③增大容器体积，反应平衡向 移动。
4．（2024·湖南卷）丙烯腈(
)是一种重要的化工原料。工业上以
为载气，用
作催化剂
生产
的流程如下：
已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定：
②反应釜Ⅰ中发生的反应：
ⅰ：
③反应釜Ⅱ中发生的反应：
ⅱ：
ⅲ：
④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。
回答下列问题：
（1）总反应
(用含
、
、和
的代数式表示)；
（2）进料混合气中
，出料中四种物质(
、
、
、
)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如
图：
①表示
的曲线是 (填“a”“b”或“c”)；
②反应釜Ⅰ中加入
的作用是 。
③出料中没有检测到
的原因是 。
④反应
后，a、b、c 曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是 。
（3）催化剂
再生时会释放
，可用氨水吸收获得
。现将一定量的
固体(含
水)置于密闭真空容器中，充入
和
，其中
的分压为
，在
℃下进行干燥。为
保证
不分解，
的分压应不低于
(已知
分解的平衡常数
)；
（4）以
为原料，稀硫酸为电解液，Sn 作阴极，用电解的方法可制得
，
其阴极反应式 。
5．（2024·江苏卷）氢能是理想清洁能源，氢能产业链由制氢、储氢和用氢组成。
（1）利用铁及其氧化物循环制氢，原理如图所示。反应器Ⅰ中化合价发生改变的元素有 ；含
CO 和
各1mol 的混合气体通过该方法制氢，理论上可获得
。
（2）一定条件下，将氮气和氢气按
混合匀速通入合成塔，发生反应
。海绵状的
作催化剂，多孔
作为
的“骨架”和气体吸附
剂。
①
中含有CO 会使催化剂中毒。
和氨水的混合溶液能吸收CO 生成
溶液，该反应的化学方程式为 。
②
含量与
表面积、出口处氨含量关系如图所示。
含量大于
，出口处氨含量下降的
原因是 。
（3）反应
可用于储氢。
①密闭容器中，其他条件不变，向含有催化剂的
溶液中通入
，
产率随温
度变化如图所示。温度高于
，
产率下降的可能原因是 。
②使用含氨基物质(化学式为
，CN 是一种碳衍生材料)联合
催化剂储氢，可能机理如图
所示。氨基能将
控制在催化剂表面，其原理是 ；用重氢气(D2)代替H2，通过检测是否存
在 (填化学式)确认反应过程中的加氢方式。
6．（2023·全国甲卷）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题：
（1）已知下列反应的热化学方程式：
①
②
反应③
的
_______
，平衡常数
_______(用
表示)。
（2）电喷雾电离等方法得到的
(
等)与
反应可得
。
与
反应能高选择
性地生成甲醇。分别在
和
下(其他反应条件相同)进行反应
，结果
如下图所示。图中
的曲线是_______(填“a”或“b”。
、
时
的转化率为_______(列出
算式)。
（3）
分别与
反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以
示例)。
(ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
(ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则
与
反应的能量
变化应为图中曲线_______(填“c”或“d”)。
(ⅲ)
与
反应，氘代甲醇的产量
_______
(填“＞”“＜”或“=”)。若
与
反应，生成的氘代甲醇有_______种。
7．（2023·海南卷）磷酸二氢钾在工农业生产及国防工业等领域都有广泛的应用。某研究小组用质量分数
为85%的磷酸与
反应制备
，反应方程式为
一定条件下的实验结果如图1 所示。
回答问题：
（1）该条件下，反应至1h 时KCl 的转化率为 。
（2）该制备反应的
随温度变化关系如图2 所示。该条件下反应为 反应(填“吸热”或“放
热”)，且反应热随温度升高而 。
（3）该小组为提高转化率采用的措施中有：使用浓磷酸作反应物、向系统中不断通入水蒸气等。它们
能提高转化率的原因是：不使用稀磷酸 ；通入水蒸气 。
（4）298K 时，
的平衡常数
。(已知
的
)
8．（2023·江苏卷）空气中
含量的控制和
资源利用具有重要意义。
（1）燃煤烟气中
的捕集可通过如下所示的物质转化实现。
“吸收”后所得的
溶液与石灰乳反应的化学方程式为 ；载人航天器内，常用LiOH
固体而很少用KOH 固体吸收空气中的
，其原因是 。
（2）合成尿素[
]是利用
的途径之一。尿素合成主要通过下列反应实现
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
①密闭体系中反应Ⅰ的平衡常数(K)与温度的关系如图甲所示，反应Ⅰ的
(填“=0”或
“>0”或“<0”)。
②反应体系中除发生反应Ⅰ、反应Ⅱ外，还发生尿素水解、尿素缩合生成缩二脲[
]和尿
素转化为氰酸铵(
)等副反应。尿素生产中实际投入
和
的物质的量之比为
，其实际投料比值远大于理论值的原因是 。
（3）催化电解吸收
的KOH 溶液可将
转化为有机物。在相同条件下，恒定通过电解池的电
量，电解得到的部分还原产物的法拉第效率(
)随电解电压的变化如图乙所示。
其中，
，n 表示电解生成还原产物X 所转移电子的物质的量，F 表示法拉第常数。
①当电解电压为
时，电解过程中含碳还原产物的
为0，阴极主要还原产物为 (填
化学式)。
②当电解电压为
时，阴极由
生成
的电极反应式为 。
③当电解电压为
时，电解生成的
和
的物质的量之比为 (写出计算过程)。
9．（2023·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：
物质中的化学键断裂时所需能量如下表。
物质
能量/
945
498
631
回答下列问题：
（1）恒温下，将
空气(
和
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
的恒容密闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应：
i
ii
①
。
②以下操作可以降低上述平衡体系中
浓度的有 (填标号)。
A．缩小体积 B．升高温度 C．移除
D．降低
浓度
③若上述平衡体系中
，则
(写
出含a、b、V 的计算式)。
（2）氢气催化还原
作为一种高效环保的脱硝技术备受关注。高温下氢气还原
反应的速率方程
为
为速率常数。在一定温度下改变体系中各物质浓度，测定结果如下表。
组
号
1
0.10
0.10
r
2
0.10
0.20
3
0.20
0.10
4
0.05
0.30
？
表中第4 组的反应速率为
。(写出含r 的表达式)
（3）①以空气中的氮气为原料电解合成氨时，
在 (填“阴”或“阳”)极上发生反应，产生
。
②氨燃料电池和氢燃料电池产生相同电量时，理论上消耗
和
的质量比为
，则在碱性介质中
氨燃料电池负极的电极反应式为 。
③我国科学家研究了水溶液中三种催化剂(a、b、c)上
电还原为
(图1)和
电还原为
(图2)反
应历程中的能量变化，则三种催化剂对
电还原为
的催化活性由强到弱的顺序为 (用字母
a、b、c 排序)。
10．（2023·天津卷）工业上以硫黄为原料制备硫酸的原理示意图如下，其过程包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个阶段。
Ⅰ.硫液化后与空气中的氧反应生成SO2。
（1）硫磺(
)的晶体类型是 。
（2）硫的燃烧应控制事宜温度。若进料温服超过硫的沸点，部分燃烧的硫以蒸汽的形式随SO2进入到
下一阶段，会导致 (填序号)。
a.硫的消耗量增加 b.SO2产率下降 c.生成较多SO3
（3）SO2(g)氧化生成80g SO3(g)放出热量98.3kJ，写出该反应的热化学方程式 。随温度升高，
SO2的平衡转化率 (填“升高”或“降低”)。
（4）从能量角度分析，钒催化剂在反应中的作用为 。
Ⅱ.一定条件下，钒催化剂的活性温度范围是450～600℃。为了兼顾转化率和反应速率，可采用四段转
化工艺：预热后的SO2和O2通过第一段的钒催化剂层进行催化氧化，气体温度会迅速接近600℃，此
时立即将气体通过热交换器，将热量传递给需要预热的SO2和O2，完成第一段转化。降温后的气体依
次进行后三段转化，温度逐段降低，总转化率逐段提高，接近平衡转化率。最终反应在450℃左右
时，SO2转化率达到97％。
（5）气体经过每段的钒催化剂层，温度都会升高，其原因是 。升高温度后的气体都需要降
温，其目的是 。
（6）采用四段转化工艺可以实现 (填序号)。
a．控制适宜的温度，尽量加快反应速率，尽可能提高SO2转化率
b．使反应达到平衡状态
c．节约能源
Ⅲ．工业上用浓硫酸吸收SO3。若用水吸收SO3会产生酸雾，导致吸收效率降低。
（7）SO3的吸收率与所用硫酸的浓度、温度的关系如图所示。
据图分析，最适合的吸收条件；硫酸的浓度 ，温度 。
（8）用32 吨含S 99%的硫磺为原料生成硫酸，假设硫在燃烧过程中损失2%，SO2生成SO3的转化率
是97%，SO3吸收的损失忽略不计，最多可以生产98%的硫酸 吨。
11．（2023·重庆卷）银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。
（1）在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图所示，回答下列问题：
①中间体
生成吸附态
的活化能为
。
②由
生成
的热化学方程式为 。
（2）一定条件下，银催化剂表面上存在反应：
，该反应平衡压强
与
温度
的关系如下：
40
1
443
463
10
51
100
①
时的平衡常数
。
②起始状态Ⅰ中有
和
，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
B．
C．平衡常数：
D．若体积
，则
E．逆反应的速率：
③某温度下，向恒容容器中加入
，分解过程中反应速率
与压强
的关系为
，k 为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少
时，逆反应速率最大。若转化
率为
，则
(用
表示)。
（3）
可用作固体离子导体，能通过加热
制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图所示
(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。
①测定晶体结构最常用的仪器是 (填字母)。
A．质谱仪 B．红外光谱仪 C．核磁共振仪 D．
射线衍射仪
②
与
晶胞的体积之比为 。
③测定
中导电离子类型的实验装置如图所示。实验测得支管a 中
质量不变，可判定导电离
子是
而不是
，依据是 。
12．（2023·北京卷）尿素
合成的发展体现了化学科学与技术的不断进步。
（1）十九世纪初，用氰酸银
与
在一定条件下反应制得
，实现了由无机物
到有机物的合成。该反应的化学方程式是____________________。
（2）二十世纪初，工业上以
和
为原料在一定温度和压强下合成尿素。反应分两步：
ⅰ．
和
生成
；
ⅱ．
分解生成尿素。
结合反应过程中能量变化示意图，下列说法正确的是__________(填序号)。
a．活化能：反应ⅰ<反应ⅱ
b．ⅰ放热反应，ⅱ为吸热反应
c．
（3）近年研究发现，电催化
和含氮物质(
等)在常温常压下合成尿素，有助于实现碳中和及解
决含氮废水污染问题。向一定浓度的
溶液通
至饱和，在电极上反应生成
，电解
原理如图所示。
①电极是电解池的__________极。
②电解过程中生成尿素的电极反应式是_____________。
（4）尿素样品含氮量的测定方法如下。
已知：溶液中
不能直接用
溶液准确滴定。
①消化液中的含氮粒子是__________。
②步骤ⅳ中标准
溶液的浓度和消耗的体积分别为和
，计算样品含氮量还需要的实验数据有
__________。
13．（2022·浙江卷）主要成分为
2
H S 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
2
H S 燃烧，产生的
2
SO 与其余
2
H S 混合后反应：
2
2
8
2
3
2H S(g)+SO (g)
S (s)+2H O(g)
8
。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为
-5
-1
-1
2
c H S =2.0 10 mol
L
、
-5
-1
2
c SO
=5.0 10 mol L
、
-3
-1
2
c H O =4.0 10 mol L
，计算该温度下的平衡
常数K= _______。
（2）热解
2
H S 制
2
H 。根据文献，将
2
H S 和
4
CH 的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边
出料)，发生如下反应：
Ⅰ
-1
2
2
2
1
2H S(g)
2H (g)+S (g) ΔH =170kJ mol
Ⅱ
-1
4
2
2
2
2
CH (g)+S (g)
CS (g)+2H (g)
ΔH =64kJ mol
总反应：
Ⅲ
2
4
2
2
2H S(g)+CH (g)
CS (g)+4H (g)
投料按体积之比
2
4
V H S :V CH
=2:1，并用
2
N 稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得
2
H 和
2
CS 体积分数如下表：
温度/℃
950
1000
1050
1100
1150
2
H /V(%)
0.5
1.5
3.6
5.5
8.5
2
CS /V(%)
0.0
0.0
0.1
0.4
1.8
请回答：
①反应Ⅲ能自发进行的条件是_______。
②下列说法正确的是_______。
A．其他条件不变时，用Ar 替代
2
N 作稀释气体，对实验结果几乎无影响
B．其他条件不变时，温度越高，
2
H S 的转化率越高
C．由实验数据推出
2
H S 中的S-H 键强于
4
CH 中的C-H 键
D．恒温恒压下，增加
2
N 的体积分数，
2
H 的浓度升高
③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意
图_______。
④在1000℃，常压下，保持通入的
2
H S 体积分数不变，提高投料比
2
4
V H S :V CH
，
2
H S 的转化率
不变，原因是_______。
⑤在950
~ 1150
℃
℃范围内(其他条件不变)，
2
S (g) 的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律
并分析原因_______。
14．（2022·湖北卷）自发热材料在生活中的应用日益广泛。某实验小组为探究“
2
H O
CaO
Al
”体系的
发热原理，在隔热装置中进行了下表中的五组实验，测得相应实验体系的温度升高值( T
)随时间(t)的
变化曲线，如图所示。
实验编
号
反应物组成
a
0.20g CaO 粉末
5.0mL
2
H O
b
0.15g Al 粉
5.0mL
2
H O
c
0.15g Al 粉
5.0mL 饱和石灰水
d
0.15g Al 粉
5.0mL 石灰乳
e
0.15g Al 粉
0.20g CaO 粉末
5.0mL
2
H O
回答下列问题：
（1）已知：
①
1
2
1
2
s
H O l
s
65.17
CaO
Ca OH
H
kJ mol
②
2
1
2
2 s
2
16.73
Ca OH
Ca
aq
OH
aq
H
kJ mol
③
1
2
2
3
4
3
s
3H O l
H
g
415.0
2
Al
OH
aq
Al OH
aq
H
kJ mol
则
2
2
2
4
s
2
s
7H O l
2
3H
g
CaO
Al
Ca
aq
Al OH
aq
的
4
H
___________
1
·
kJ mol 。
（2）温度为T 时，
2
K
x
sp Ca OH
，则
2
Ca OH
饱和溶液中
c OH ___________(用含x 的代
数式表示)。
（3）实验a 中，4min 后T
基本不变，原因是___________。
（4）实验b 中，T
的变化说明Al 粉与
2
H O 在该条件下___________(填“反应”或“不反应”)。实
验c 中，前3min 的T
有变化，其原因是___________；3min 后T
基本不变，其原因是___________
微粒的量有限。
（5）下列说法不能解释实验d 在10min 内温度持续升高的是___________(填标号)。A．反应②的发生
促使反应①平衡右移
B．反应③的发生促使反应②平衡右移
C．气体的逸出促使反应③向右进行
D．温度升高导致反应速率加快
（6）归纳以上实验结果，根据实验e 的特征，用文字简述其发热原理___________。
15．（2022·天津卷）天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物
(L 为配体)溶于弱
碱性的海水中，制成吸收液，将气体
转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶
段：①
的吸收氧化；②
的再生。反应原理如下：
①
②
回答下列问题：
（1）该工艺的总反应方程式为___________。1mol
发生该反应的热量变化为___________，
在总反应中的作用是___________。
（2）研究不同配体与
所形成的配合物(A、B、C)对
吸收转化率的影响。将配合物A、B、C
分别溶于海水中，配成相同物质的量浓度的吸收液，在相同反应条件下，分别向三份吸收液持续通入
，测得单位体积吸收液中
吸收转化率
随时间变化的曲线如图1 所示。以
由
100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，结果最好的是___________(填“A”、“B”
或“C”)。
（3）
的电离方程式为___________。25℃时，
溶液中
、
、
在含硫粒子总浓度中所
占分数随溶液pH 的变化关系如图2，由图2 计算，
的
___________，
___________。
再生反应在常温下进行，
解离出的
易与溶液中的
形成沉淀。若溶液中的
，
，为避免有FeS 沉淀生成，应控制溶液pH 不大
于___________(已知25℃时，FeS 的
为
)。
16．（2022·江苏卷）氢气是一种清洁能源，绿色环保制氢技术研究具有重要意义。
（1）“
热电循环制氢”经过溶解、电解、热水解和热分解4 个步骤，其过程如图所示。
①电解在质子交换膜电解池中进行。阳极区为酸性
溶液，阴极区为盐酸，电解过程中
转
化为
。电解时阳极发生的主要电极反应为_______(用电极反应式表示)。
②电解后，经热水解和热分解的物质可循环使用。在热水解和热分解过程中，发生化合价变化的元素
有_______(填元素符号)。
（2）“
热循环制氢和甲酸”的原理为：在密闭容器中，铁粉与吸收
制得的
溶液反应，生成
、
和
；
再经生物柴油副产品转化为Fe。
①实验中发现，在
时，密闭容器中
溶液与铁粉反应，反应初期有
生成并放出
，该反应的离子方程式为_______。
②随着反应进行，
迅速转化为活性
，活性
是
转化为
的催化剂，其
可能反应机理如图所示。根据元素电负性的变化规律。如图所示的反应步骤Ⅰ可描述为_______。
③在其他条件相同时，测得Fe 的转化率、
的产率随
变化如题图所示。
的产
率随
增加而增大的可能原因是_______。
（3）从物质转化与资源综合利用角度分析，“
热循环制氢和甲酸”的优点是_______。
17．（2022·重庆卷）反应
在工业上有重要应用。
（1）该反应在不同温度下的平衡常数如表所示。
温度/℃
700
800
830
1000
平衡常
数
1.67
1.11
1.00
0.59
①反应的△H_____0(填“>”“<”或“=”)。
②反应常在较高温度下进行，该措施的优缺点是_____。
（2）该反应常在Pd 膜反应器中进行，其工作原理如图所示。
①利用平衡移动原理解释反应器存在Pd 膜时具有更高转化率的原因是_____。
②某温度下，H2在Pd 膜表面上的解离过程存在如下平衡：
，其正反应的活化能远小于逆反
应的活化能。下列说法错误的是_____。
A．Pd 膜对气体分子的透过具有选择性
B．过程2 的△H＞0
C．加快Pd 膜内H 原子迁移有利于H2的解离
D．H 原子在Pd 膜表面上结合为H2的过程为放热反应
③同温同压下，等物质的量的CO 和H2O 通入无Pd 膜反应器，CO 的平衡转化率为75%；若换成Pd
膜反应器，CO 的平衡转化率为90%，则相同时间内出口a 和出口b 中H2的质量比为_____。
（3）该反应也可采用电化学方法实现，反应装置如图所示。
①固体电解质采用______(填“氧离子导体”或“质子导体”)。
②阴极的电极反应式为______。
③同温同压下，相同时间内，若进口Ⅰ处n(CO)：n(H2O)=a：b，出口Ⅰ处气体体积为进口Ⅰ处的y
倍，则CO 的转化率为_____(用a，b，y 表示)。
18．（2022·辽宁卷）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔
奖，其反应为：
。回答下列问题：
（1）合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。
（2）_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，
综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用
。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
（3）方案一：双温-双控-双催化剂。使用
双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为
时，
的温度为
，而
的温度为
)。
下列说法正确的是_______。
a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
b．
在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率
c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率
d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
（4）方案二：
复合催化剂。
下列说法正确的是_______。
a．
时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
（5）某合成氨速率方程为：
，根据表中数据，
_______；
实
验
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。
a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率
（6）某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M 金属离子，顶点均为
配体；四面体中心为
硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为
，则M 元素为_______(填元素符号)；在该化合
物中，M 离子的价电子排布式为_______。
19．（2021·河北卷）当今，世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用技
术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。
（1）大气中的二氧化碳主要来自于煤、石油及其他含碳化合物的燃烧。已知25℃时，相关物质的燃
烧热数据如表：
物质
H2(g)
C(石墨，s)
C6H6(l)
燃烧热△H(kJ•mol-1)
-285.8
-393.5
-3267.5
（1）则25℃时H2(g)和C(石墨，s)生成C6H6(l)的热化学方程式为________。
（2）雨水中含有来自大气的CO2，溶于水中的CO2进一步和水反应，发生电离：
①CO2(g)=CO2(aq)
②CO2(aq)+H2O(l)=H+(aq)+HCO (aq)
25℃时，反应②的平衡常数为K2。
溶液中CO2的浓度与其在空气中的分压成正比(分压=总压×物质的量分数)，比例系数为
ymol•L-1•kPa-1，当大气压强为pkPa，大气中CO2(g)的物质的量分数为x 时，溶液中H+浓度为
________mol•L-1(写出表达式，考虑水的电离，忽略HCO 的电离)
（3）105℃时，将足量的某碳酸氢盐(MHCO3)固体置于真空恒容容器中，存在如下平衡：2MHCO3(s)
M2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)。上述反应达平衡时体系的总压为46kPa。
保持温度不变，开始时在体系中先通入一定量的CO2(g)，再加入足量MHCO3(s)，欲使平衡时体系中
水蒸气的分压小于5kPa，CO2(g)的初始压强应大于________kPa。
（4）我国科学家研究Li—CO2电池，取得了重大科研成果，回答下列问题：
①Li—CO2电池中，Li 为单质锂片，则该电池中的CO2在___(填“正”或“负”)极发生电化学反应。研究
表明，该电池反应产物为碳酸锂和单质碳，且CO2电还原后与锂离子结合形成碳酸锂按以下4 个步骤
进行，写出步骤Ⅲ的离子方程式。
Ⅰ.2CO2+2e-=C2O
Ⅱ.C2O
=CO2+CO
Ⅲ.__________ Ⅳ.CO
+2Li+=Li2CO3
②研究表明，在电解质水溶液中，CO2气体可被电化学还原。
Ⅰ.CO2在碱性介质中电还原为正丙醇(CH3CH2CH2OH)的电极反应方程式为_________。
Ⅱ.在电解质水溶液中，三种不同催化剂(a、b、c)上CO2电还原为CO 的反应进程中(H+被还原为H2的
反应可同时发生)，相对能量变化如图.由此判断，CO2电还原为CO 从易到难的顺序为_______(用a、
b、c 字母排序)。
20．（2021·湖南卷）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。
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_______。
KOH 溶液KOH 溶液
