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专题09 化学反应原理综合 有机合成综合
考点概览
题型一 化学反应原理综合
题型二 有机合成综合
化学反应原理综合
1．（2026·湖南岳阳·二模）目前我国研发出一种利用乙醇制氢且同时实现乙酸生产的新途径，主要反应为：
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题：
(1)已知：25℃、100kPa 下，由各种元素指定单质生成1mol 某纯物质的热效应叫做该物质的标准摩尔生成
热
。部分物质
如下表。
物质
0
则
___________
。
(2)向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的乙醇和水蒸气，发生反应Ⅰ和Ⅱ，下列叙述能说明反应Ⅰ
已达到平衡状态的有___________。
A．
和
的物质的量之比不再变化B．气体平均摩尔质量不再变化
C．
D．混合气体的密度不再变化
(3)下列关于反应Ⅰ的
随温度T(K)的变化趋势正确的是___________(填序号)。
(4)恒压条件下，向密闭容器中投料后产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图所示。
题型一
注：副产物指
、CO、
混合气体
[已知：乙酸选择性=
×100％]
①由图1 可知，反应Ⅰ最适宜的温度为___________。
②由图中信息可知，乙酸的选择性随温度升高呈先增大后减小的抛物线趋势，请解释后减小的原因：
___________。
③在温度为270℃，压强为100kPa 下，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知乙醇和水的起始投料分别
为1mol 和8.2mol。平衡时乙醇的转化率为80％，
，则反应Ⅰ的压强平衡
常数
___________kPa(计算出结果；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(5)某团队提出一种新型高效的光电分解水制氢的方法——磁场辅助光电分解水(如图所示)，在光照、磁场
中，光电极产生“电子”和“空穴(
，具有强氧化性)，它们分别驱动电极反应。
①电极X 为___________极(填“阴”或“阳”)。
②在酸性介质中生成M 的电极反应式为___________。
2．（25-26 高三下·衡阳一中·学情自测）
加氢还原制备燃料气
的原理如下：
反应
反应ii：
回答下列问题：
(1)上述反应中，所含原子不参与杂化的分子是___________(填化学式)。
(2)
___________
。
(3)能正确表示反应i 的自由能与温度关系的是___________(填标号)。
(4)在恒容密闭容器中充入
和
，在一定温度下只发生反应i．下列情况表明该反应一定达到
平衡状态的是___________(填标号)。
A．气体密度不随时间变化
B．气体压强不随时间变化
C．
体积分数不随时间变化
D．
不随时间变化
(5)在密闭容器中充入
和
，只发生反应ii．达到平衡后，改变下列条件，既能提高活化分子百分数又
能提高
平衡转化率的是___________(填标号)。
A．分离水 B．加入催化剂 C．增大压强 D．升高温度
对于反应ii，浓度平衡常数(
)、压强平衡常数(
)和物质的量分数平衡常数(
)之间的关系是
___________。
提示：用浓度计算的平衡常数叫做浓度平衡常数，用分压计算的平衡常数叫做压强平衡常数，用物质的量
分数计算的平衡常数叫做物质的量分数平衡常数。
(6)保持压强恒定为100 kPa 下，向容积可变的密闭容器中按
投料，发生上述反应i 和
反应ii，平衡时
的转化率
和CO 的选择性[如
]与温度(
)
关系如图所示。
①随着温度升高，
曲线变化先快后慢，其原因是___________。
②
平衡时，
___________；反应i 的平衡常数
___________
(列出计算式
即可)。
组分
CO
3.5
3.9
1.2
2.7
0.3
3．（25-26 高三下·湖南邵阳·第二次联考）
和
是两种主要的温室气体。为助力我国实现双碳目标，
甲烷重整技术是利用温室气体大规模制氢的一项重要研究课题，其中“甲烷干重整”主要涉及如下反应：
①
②
回答下列问题：
(1)有关化学键键能数据如表：
化学键
键能/
436
463
803
1076
则
___________
。反应②能自发进行，则
___________0(填“大于”或“小于”或“等
于”)。
(2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的
和
发生反应①和反应②，下列说法中能表
明反应达到平衡状态的是___________(填字母序号)。
a．气体总压强不变 b．气体密度不变
c．CO 和
的物质的量相等 d．
的浓度不变
(3)以不同进料比
的原料气，在恒温恒压下发生“甲烷干重整”反应，平衡时甲烷的转化率X、
平衡混合气中各组分的体积分数Y 如图所示。随着进料比增大，产物中
___________(填“增大”或
“减小”或“不变”)。若进料比为1 时，
、
，则
转化率为___________，反应②
的分压平衡常数
___________(保留两位小数)。
(4)电化学还原二氧化碳制甲醇：其中将双极膜应用于二氧化碳制备甲醇过程中的电解原理如图所示。
已知：双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，在直流电场的作用下，双极膜间
解离成
和
，并向两极迁移。
石墨电极上的电极反应式是___________，双极膜内每消耗54 g 水，理论上催化电极表面被还原的
体
积是___________L(标准状况)。
4．（2026·湖南常德·模拟）氟及其化合物在现代无机化学中占有重要的地位。
Ⅰ氟氧化合物
(1)
是一种比较稳定的氟氧化合物，
与足量水蒸气完全反应生成
和
时放出热
量31.27 kJ，该反应的热化学方程式为________。
(2)向恒温恒容的密闭容器中充入适量
气体发生反应：
，
、
的浓度随
时间的变化如图所示。前2 分钟内
________
，比较a、b 两点的逆反应速率：
________
（填“>”“<”或“=”）。
Ⅱ稀有气体氟化物
(3)氟单质可与稀有气体氙（
）发生反应生成
、
、
。已知：常压下，
反应①
；
反应②
；
则反应
在673 K 时的压强平衡常数
为________
，该反应为________（填
“吸热”或“放热”）反应。
(4)恒温条件下，向2L 恒容容器中充入1.0 mol Xe 和2.0 mol
，反应生成
、
、
。达到平衡
时，
的转化率为80%，
，且
的分布系数
，则反应
的浓度平衡常数K 的值为
________。
(5)
晶体的晶胞如图所示，晶胞棱边夹角均为90°，
属于________（填晶体类型）。图中原子A
的分数坐标为
，原子B 的分数坐标为
。已知
的键长为r pm，则原子C 的分数坐标
为________。
5．(25-26 高二下·河北邢台卓越联盟·)在“碳中和”的国际大背景下，如何实现碳捕集和碳转化成为科学研
究的热点。根据所学知识，回答下列问题：
Ⅰ．CO 和水通过催化转化可以生成甲酸，有利于碳中和。其主要反应如下：
CO
①
（g）+H2O（g）⇌HCOOH（g） ΔH1=-10.5kJ·mol-1
CO
②
（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g） ΔH2=akJ·mol-1
CO
③
2（g）+H2（g）⇌HCOOH（g） ΔH3=+30.9kJ·mol-1
(1)a=______；已知反应②的ΔS<0，则反应②自发进行的条件是______（填标号，下同）。
A．高压 B．低压 C．高温 D．低温
(2)在温度恒为T1K 的恒容密闭容器中充入1mol CO（g）、2mol H2O（g），发生上述反应①和②，经过
10min，容器内反应达到平衡状态。下列图像正确且能说明反应达到平衡状态的是______。
A．
B．
C．
D．
Ⅱ．CO2加氢还原可制备CH3OH，发生的反应为CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g） ΔH4<0，
同时还有副反应CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）发生。一定条件下，向体积为2L 的恒容密闭容
器中通入1mol CO2和2mol H2，发生上述两反应。反应过程中CO2转化率（反应相同时间）随温度变化和
容器内总压强（在T2K 温度下）随时间变化分别如图1、图2 所示。
(3)图1 中a 点的正反应速率和逆反应速率的大小关系为v 正（a）______（填“＞”“<”或“=”）v 逆
（a）。
(4)图1 中CO2转化率在b 点后呈现减小的变化趋势，其原因是______。
(5)在T2K 温度下，达到平衡时，容器中H2O（g）的浓度为______mol·L-1。
(6)图2 中（T2K 温度下）0~t0min 内，用CH3OH 的分压变化表示的反应速率为______（用含t0、p0的式子表
示）kPa·min-1；该温度下，反应②的平衡常数Kp=______。
6．（2026·湖南长沙长郡中学·二模）环氧乙烷(
)沸点10.7℃，常用作医院的消毒剂，可利用氧化乙
烯的方法制备环氧乙烷，其反应原理为
。
(1)该反应自发进行的条件是______(填“高温”“低温”或“任意温度”)，正反应活化能______(填“>”或
“<”)逆反应活化能。
(2)在恒温恒容的条件下，下列说法能表明上述反应达到平衡状态的是______(填标号)。
A．消耗1 mol 乙烯的同时生成1 mol 环氧乙烷
B．混合气体的密度不随时间变化
C．气体平均摩尔质量不随时间变化
D．气体总压强不随时间变化
(3)化工生产设计时，常用串联多个反应器的工艺方法进行合成环氧乙烷，并在两个相同的反应器中间加装
热交换装置和产物吸收装置，设计这种工艺的目的是______。
(4)反应过程中常伴随副反应
。一定温度下，
在恒容密闭容器中充入
和
，发生上述两个反应，反应相同时间后，测得乙烯的转化率及
的分压随温度变化如图所示。
200℃时测得环氧乙烷的选择性为
(环氧乙烷选择性
)，计算
该温度下主反应的
______
(用含
的式子表示，
为分压平衡常数，分压=总压×物质的量分
数)。
(5)乙烯电解制环氧乙烷的原理如图所示(电解液为2.0 mol/L KCl 溶液)。
①阴极反应式为______。
②该电解装置的电流效率
______
，KCl 溶液的浓度不宜太高，
否则电流效率
会下降，其原因是______(从平衡移动的角度解释)。
7．（2026·湖南永州·二模）氢能被誉为“21 世纪终极能源”。甲醇水蒸气催化重整制氢方法是目前比较成
熟的制氢方法，涉及到的反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
回答下列问题：
(1)
_______
。
(2)恒温恒容的密闭容器中，假设只发生反应Ⅰ，下列能说明该反应一定达到平衡状态的是_______(填字母
序号)。
a．
b．容器内混合气体的密度不再变化
c．容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化
d．单位时间内，断裂
键的同时断裂
键
(3)反应Ⅱ的机理包括以下3 种路径(主要步骤如图)，在B 路径中，决速步骤的能垒是_______eV，反应Ⅱ
的最优路径是_______(填字母序号)。
(4)以
作催化剂时，若只发生反应Ⅰ和Ⅱ，向密闭容器中充入
与
，反应
温度对平衡时
的转化率、
的选择性
的影响如图所示：
已知：
520K 时，
的平衡转化率为_______，反应Ⅱ的平衡常数
_______(用物质的量分数代替平衡浓度计
算，物质的物质的量分数：
；保留两位有效数字)。
(5)甲醇水溶液电解制氢与甲醇水蒸气重整反应的产物相同，其优势在于反应温度低，产物气中不含CO。
在酸性条件下，电解甲醇水溶液获得氢能的阳极反应式为_______。
8．（2026·湖南湘潭·二模）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。
Ⅰ.制氢技术对氢能产业链的整体布局与发展至关重要。
催化重整制氢（SMR）是氢能源利用领域的研究热点之一，主要反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
(1)反应Ⅲ的
_______
，该反应能够自发进行的条件是_______（填“高温”“低温”或“任
意温度”）。
(2)将
通入反应器中，发生SMR 反应达到平衡，得到
的平衡转化率与水碳比
、
温度的关系如图1 所示。则温度
、
、
由大到小的顺序为_______，判断的理由是_______。
(3)在840℃、压强恒定为7MPa 条件下，将
和一定量水蒸气投入密闭容器中发生SMR 反应达到
平衡，体系中各组分摩尔分数（物质i 的摩尔分数
）与投料水碳比
的关系如图2 所示。
①曲线b 表示的物质为_______。
②
的摩尔分数随着水碳比的增大而下降的可能原因是_______。
③当
时，反应Ⅲ的压强平衡常数
_______（列出计算表达式即可；
为以分压表示的平
衡常数，分压=总压×摩尔分数）。
Ⅱ.氢气的安全储存是氢能应用的关键。
(4)
被储氢合金（M）吸附后解离为H 原子，储存在晶体中形成化合物（以MH 表示）。以MH 作为电
池负极材料，NiO（OH）作为电池正极材料，KOH 溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢
电池。电池充、放电时的总反应为
。电池放电时，负极的电极反应式为
_______。
有机合成综合
9．（2026·湖南怀化·二模）基于生物质资源开发常见的化工原料，是绿色化学的重要研究方向。以木质纤
维素为起始原料生产的生物基呋喃二甲酸聚酯PEF 有望代替石油基聚酯PET。PEF 和PET 的合成流程如图
所示：
回答下列问题：
(1)化合物B 的含氧官能团有___________(填名称)，物质G 的名称为___________。
(2)对化合物A，预测其可能的化学性质，完成下表。
序
号
反应试剂、条件
反应形成的新结构
反应类型
①
Na(足量)
___________
置换反应
②
___________，稀硫酸酸化
___________，中和反应
(3)M 是化合物H 的芳香族同分异构体，符合下列条件的M 有___________种(不含立体异构)。写出其中核
磁共振氢谱有五组峰且峰面积之比为3:2:2:2:1 的结构简式：___________。
①含有苯环且苯环上有3 个取代基
1 mol M
②
最多能与
反应
(4)参照上述信息，以乙醇和
为起始有机原料合成
，其他无机试剂任选，基于你设计的合成路
线，写出最后一步的化学方程式：___________。
序
号
反应试剂、条件
反应形成的新结构
反应类型
题型二
①
Na(足量)
置换反应
②
新制
，加热(或银氨
溶液，加热)，稀硫酸酸化
氧化反应，中和反应
10．（2026·湖南岳阳·二模）托伐普坦对治疗心衰、肝硬化中常出现的低血钠症具有良好的疗效，其前体
(L)的最新合成路线如下
已知：—Ts 代表
。
回答下列问题：
(1)A 中含氧官能团的名称是___________。
(2)A→B 过程中K2CO3的作用___________。
(3)C 的结构简式为___________。
(4)写出由D 生成F 的化学反应方程式___________。
(5)
是E 消去产物的同分异构体，能发生银镜反应，且1mol M 最多可还原出4mol Ag。满足上
述条件的M 的结构共有___________种(不考虑立体异构)。
(6)F→G 的第一步是在碱性条件下脱去F 中的一个氢，生成碳负离子；第二步是经历电子转移后发生分子
内环化，最终生成G。
①请在F 的结构简式的基础上补全碳负离子的结构___________(即用“
”标出第一步中失去氢的碳原
子)；
②实验表明采用叔丁醇钾[(CH3)3COK]提供碱性环境时比采用甲酸钠的产率更大，其原因为___________。
(7)I→L 的合成路线设计如下：
已知试剂X 的化学式为C8H7OCl，X 的结构简式为___________。
11．（25-26 高三下·衡阳一中·学情自测）某化工原料H 的一种合成路线如图所示。
已知：
回答下列问题：
(1)化合物A 的质谱图如图所示。
化合物A 中碳的
轨道形成___________中心___________电子的大
键。
(2)有机物C 的名称是___________；有机物E 的结构简式为___________。
(3)有机物F 中官能团的名称是___________；
的反应类型是___________。
(4)写出D 和G 反应生成H 的化学方程式：___________。
(5)J 是H 在催化剂、加热条件下与足量氢气的加成产物，J 分子含___________个手性碳原子。
(6)在G 的芳香族同分异构体中，能与
溶液发生显色反应的结构有___________种，其中，苯环上的一
溴代物有两种的所有可能的结构简式为___________。
12．（2026·湖南常德·模拟）泰瑞西利是一种新型的
靶向抗癌药物，其合成路线如下（部分条件
已简化）：
已知：
。
(1)A 中所含官能团的名称为________。
(2)A 与B 生成C 的反应分为两步，第一步为加成反应，第二步的反应类型为________，该步可能生成一种
与C 存在官能团位置异构的副产物，其结构简式为________。
(3)
的过程中
的主要作用是________。
(4)已知
具有类似于苯环的大
键，则G 中氮原子的杂化方式为________。
(5)A 的同分异构体中满足下列条件的有________种（不考虑立体异构）。
①含有五元环
②可发生银镜反应，不能发生水解反应
(6)参照上述合成路线和所给信息，结合所学，以
和
为原料（其它无机试剂任选）合
成
。________
13．（25-26 高三下·湖南邵阳·第二次联考）化合物(G)是重要有机合成中间体，可用于药物合成或材料化
学领域，以下是其常见的合成路线：
已知：
+
回答下列问题：
(1)G 中官能团的名称是___________；B 的结构简式是___________。
(2)F→G 反应类型是___________。
(3)D→E 化学方程式是___________。
(4)E→F 分两步进行，中间产物的结构简式是___________。
(5)M 是C 的同分异构体，满足下列条件的M 有___________种(不考虑立体异构)。
①能与碳酸氢钠反应；②能发生水解，水解产物能与
发生显色反应；③能发生银镜反应；④苯环上
有三个取代基。
(6)已知：
参照题干合成路线，写出以1,3-丁二烯和
为原料制备
的合成路
线___________(其他无机试剂任选)。
14．（2026·湖南长沙长郡中学·二模）连续纤维增强复合材料具有高强度、耐腐蚀等优点，广泛应用于航
空航天、汽车等领域。该材料常用聚酰胺为树脂基体。以下是一种新型芳香聚酰胺树脂Ⅰ的合成路线。
回答下列问题：
(1)A→B 的反应类型是______。
(2)C 的化学名称是______。
(3)D 中含氧官能团的名称为______。
(4)D→E 的化学方程式是______。
(5)J 的结构简式为______。
(6)F 的同分异构体中满足以下条件的有______种(不考虑立体异构)。
①遇
溶液显紫色； ②可发生银镜反应；
③可以与饱和
溶液反应生成
； ④苯环上有2 种取代基。
(7)结合以上合成路线信息，用对甲基苯甲醛(
)和丙二酸为原料(无机试剂任选)，设计
合成
的路线______。
15．（2026·湖南永州·二模）化合物H(西诺沙星)为喹诺酮类抗菌药，某研究小组按以下路线合成该化合物
(反应条件及试剂已简化)：
(1)A 在核磁共振氢谱上有_______组吸收峰。
(2)B 的官能团名称是_______。
(3)G 的结构简式为_______。
(4)D→E 的化学方程式为_______。
(5)满足下列条件化合物C 的同分异构体有_______种(不考虑立体异构)。
①属于芳香族化合物；②能发生银镜反应；③分子中含有
，不含
。
其中在核磁氢谱上有四组吸收峰且峰面积之比为1：2：2：2 的结构简式为_______。
(6)参照上述流程，以
、
为主要原料，设计
的合成路线图(无机试剂
任选)_______。
16．（2026·湖南湘潭·二模）有机物H 是一种用于治疗多发性骨髓瘤的药品，其合成路线如图：
已知：M 的结构简式为
。
回答下列问题：
(1)E 中含氧官能团的名称为_______。
(2)
的反应类型为_______；
的过程中生成F 和_______（填名称）。
(3)在B 的同分异构体中，同时满足下列条件的同分异构体有_______种（不考虑立体异构），其中核磁共
振氢谱中峰面积之比为
的结构简式为_______。
a.分子中含有苯环
b.
与苯环直接相连
(4)H 可在NaOH 溶液中水解，H 在NaOH 溶液中充分水解的产物为_______（填结构简式）和
。
(5)参照上述合成路线和信息，以
、
为原料，用不超过三步的反应设计合成
的路线_______。（有机溶剂及无机试剂任选）
