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专题10 化学反应原理综合题
1．（2025·天津宁河·一模）Ⅰ．“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物(如CO2、CO、CH4等)
为原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应为(忽略其他副反应)：
CO
①
2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41.2kJ·mol⁻¹ K1
CO(g)+2H
②
2(g)=CH3OH(g) ΔH2=-90.6kJ·mol⁻¹K2
③
K3
则
= kJ·mol-1，平衡常数K3= (用K₁、K₂ 表示)。
(2)在恒温恒容下，反应(
达平衡状态的标志是______(填序号)。
A．平衡常数K 保持不变
B．容器内气体的密度保持不变
C．
D．容器内混合气体平均相对分子质量不变
(3)欲提高反应
中甲醇的平衡产率，可采取的措施有______。
A．升高温度
B．增大体系压强
C．增加CO2的浓度
D．使用高效催化剂
(4)研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如下图所示。温度小于900℃时
进行电解反应，碳酸钙先分解为CaO 和CO2，电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应为
则阴极的电极反应为 。
Ⅱ．亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸。常温下，已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为0.1mol·L-1，溶液中
含磷粒子的物质的量分数(δ)与溶液pH 的关系如图所示。
(5)
(填数值)。
(6)
随溶液pH 的变化用曲线 (填“1”“2”或“3”)表示。
2．（2025·河北唐山·一模）
二甲基甲酰胺(DMF)是一种常见的有机溶剂，高温易分解。一种
加氢偶合二甲胺制备DMF 的反应如下：
：
(g)+CO2(g)+H2(g)
(g)+H2O(g)
：
(g)+CO2(g)+3H2(g)
(g)+2H2O(g)
回答下列问题：
(1)反应
(g)+2H2(g)
(g)+H2O(g)
，该反应在 (填
“较高”“较低”或“任意”)温度下可自发进行。
(2)已知平衡常数K 仅与温度有关，且
(R 与C 为常数)，若升高温度，则
1(填“
”“
”或“
”)。
(3)DMA 在
催化剂表面不同位点的部分反应路径如图1 所示。
①在 位点上(填“
”或“
”，更有利于
与DMA 反应生成DMF。
②恒容条件下，下列说法正确的是 (填字母)。
a．
可以降低反应的焓变
b．混合气体密度保持不变，说明反应均达到平衡状态
c．适当增大压强，可提高DMA 的转化率
d．温度越高，DMF 的回收率越高
(4)300℃时，向
恒容密闭容器中加入
、
各
，
，含氮物种的物质的量随时间的
变化关系如图2 所示。
内，
的化学反应速率为
。若平
衡总压为
，反应的平衡常数
。(
为平衡分压代替平衡浓度的平衡常数，
平衡分压
总压该气体物质的量分数)
3．（2025·广东佛山·一模）乙酸乙酯是应用最广泛的脂肪酸酯之一。
(1)乙酸乙酯水解可用于制备化工原料。
①基态O 原子价层电子排布式为 。
②常温下，某CH3COONa 溶液pH=9，则c(CH3COOH)＋c(H＋)= mol·L-1。
③18O 标记的乙酸乙酯在NaOH 溶液中发生水解的部分历程如下：
已知
可快速平衡。
能量变化如图：
反应I、II、III、IV 中，表示乙酸乙酯在NaOH 溶液中水解的决速步是 ，总反应△H=
(用含E1、E2、E3、E4的代数式表示)，体系中含
18O 的微粒除A、B、D、E 外，还有 。
(2)反应CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l)
CH3COOCH3CH3(l)＋H2O(l)的∆H<0，∆S>0。
①反应 自发进行(选填“低温下”“高温下”“任意温度下”或“不能”)。
T℃
②
时，该反应平衡常数Kx=
=1，其中
，n(总)为平衡时乙醇、
乙酸、乙酸乙酯和水的物质的量之和。1mol 乙醇和1mol 乙酸充分反应后，乙酸的转化率为
(写出计算过程)。
(3)制备乙酸乙酯的实验中，常用饱和碳酸钠溶液收集产物。
CH3COOCH2CH3＋H2O＋Na2CO3
CH3COONa＋CH3CH2OH＋NaHCO3 K=7.03×105，理论上用饱和碳酸钠
溶液收集乙酸乙酯不合理。设计如下实验：
序号
操作
现象
i
取10mL 饱和NaOH 溶液(4.5mol·L-1)和5mL 乙酸乙酯混
合，加入2mL 乙醇，常温下振荡5min
混合液变澄清、透
明、均一
ii
取10mL 饱和Na2CO3溶液(pH=12.5)和5mL 乙酸乙酯混
合，加入2mL 乙醇并加热至90℃，振荡5min
混合液仍为乳浊
液，静置后分层
根据实验，用饱和Na2CO3溶液收集乙酸乙酯是合理的，其原因有：
①饱和Na2CO3溶液极性较大，乙酸乙酯在其中的溶解度比在NaOH 溶液中 (填“大”或
“小”)。
②从速率角度分析， 。
4．（2025·黑龙江哈尔滨·一模）含碳化合物的反应在化学工业中具有重要地位。回答下列问题；
(1)甲酸
可分解产生氢气，相关热化学方程式如下；
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
；
(2)在T℃时，向不同体积的恒容密闭容器中各加入
，发生反应Ⅲ，反应相同时间，测得各
容器中甲酸的转化率与容器体积的关系如图1，
其中n 点反应达平衡。m 点时
的体积分数为 (结果保留2 位有效数字)；
两点中，甲酸的
浓度；m p(填“>”，“<”或“=”)；该温度下该反应的平衡常数
(用含“
”“
”或“
”的表达式表示)；
。
(3)工业上常用氯苯
和硫化氢
在特定催化剂条件下反应来制备苯硫酚
，但会有
副产物苯
生成。
Ⅳ．
Ⅴ.
①将体积比
的
和
的混合气体通过含有催化剂的不同温度下的恒温反应器，定时测定反应
器尾端出来的混合气体中各产物的量，得到单程收率与温度的关系如图2.
图2
下列说法正确的是 。
a．645℃时，反应Ⅳ的化学平衡常数
b．590℃以上，随温度升高，反应Ⅳ平衡逆向移动
c．645℃，延长反应时间，可以提高
的单程收率
②现将一定量的
和
置于一固定容积的容器中模拟工业生产过程，在不同温度下均反应20min
测定生成物的浓度。实验测得温度较低时
浓度大于
，从活化能角度分析其主要原因是
。
5．（2025·广东江门·一模）硫酰氯及1，4-二(氯甲基)苯是重要化工原料，可通过氯化反应制备。
(1)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下：
①
中S 原子的杂化类型为 。
②若正反应的活化能为
，逆反应的活化能
，则
。(用含a、b 的代数
式表示)
(2)恒容密闭容器中按不同进料比充入
和
，测定其
温度下体系达平衡时的
(
，
初始压强
为体系平衡压强)，结果如下图1。
①根据M 点坐标计算
温度下用分压表示的平衡常数
。(写出计算过程，结果保留两位有
效数字)
②图1 中能准确表示
温度下
随进料比变化的曲线是 (填序号)。
③若
，请在图2 中画出
在
温度下随进料比变化的示意图 。
(3)1，4-二(氯甲基)苯(D)是有机合成中的重要中间体，可由对二甲苯(X)的光氯化反应合成。对二甲苯氯化
过程如下图3，某温度下，反应器中加入一定量的X，保持体系中氯气浓度恒定(反应体系体积变化忽略不
计)，测定不同时刻相关物质的浓度如图4。
①反应ii 和反应iii 的活化能的大小关系
。(填“>”“<”“=”)
②此反应条件下，进行至 时，停止反应，及时分离出1，4-二(氯甲基)苯(D)。
A．22min B．30min C．60min D．100min
6．（2025·山西·一模）二氧化碳的捕集、利用与储存被国际公认为是实现减排降碳的关键技术手段。用
CO2制备C2H4有利于实现“双碳”目标。该反应分两步进行
I．
II．
(1)反应II 的
0。
(2)已知部分共价键的键能如下表所示：
化学键
C=O
C
O
H—H
C=C
C—H
O—H
键能(
)
803
1071
436
611
414
464
则
。
(3)若反应II 在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是_______(填序号)。
A．容器中混合气体的密度保持不变
B．容器内混合气体的压强保持不变
C．反应速率2v 正(CO)=v 逆(H2)
D．同时断裂1mol O—H 键和2mol H—H 键
(4)向某1L 刚性容器中，加入1molCO2、3molH2在不同催化剂(M、N)下发生上述反应。相同时间内测得
CO2的转化率和C2H4的选择性(含碳生成物中C2H4的物质的量分数)随温度的变化如图所示。
①根据图像，合成乙烯的最佳催化剂为 。
500~800K
②
之间，乙烯的选择性随温度变化的原因是 。
③在M 催化剂、700K 条件下反应，反应后混合气体中C2H4的体积分数为 (保留至0.01%)。
(5)二氧化锆是制备催化剂M 和N 的一种原材料，其晶胞如下图所示，其晶胞参数为anm。
Zr
①
原子填充在O 原子形成的 空隙中。
2
②个Zr 原子间的最短距离为 nm。
7．（2025·山东·一模）甲烷化反应即氢气和碳氧化物反应生成甲烷，可实现碳循环利用。涉及反应如下：
反应Ⅰ：CO(g)+3H2(g
CH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2kJ/mol
反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH2
反应Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)
CH4(g)+2H2O(g) ΔH3=-165kJ/mol
积碳反应(CO 的歧化和CH4的裂解反应是催化剂积碳主要成因，可致催化活性降低)如下：
反应Ⅳ：2CO(g)
CO2(g)+C(s)
反应Ⅴ：CH4(g)
C(s)+2H2(g)
回答下列问题：
(1)ΔH2= kJ/mol。
(2)在360℃时，在固定容积容器中进行上述反应(不考虑积碳反应)，平衡时CO 和H2的转化率及CH4和
CO2产率随n(H2)/n(CO)增大的变化情况如图1 所示。
已知：CH4的选择性=
×100%。
①图中表示CO 转化率、CO2产率变化的曲线分别是 、 (填标号)，A、C 两点
的值相同，C 点通过改变温度达到A 点，则A、B、C 三点温度由大到小的顺序是 。
②按
=3 向恒容容器内投料，初始压强为p0，若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，达到平衡时总压为
，
CO 的平衡转化率为a，则CH4的选择性= %，反应Ⅰ的Kp(用分压表示，分压=总压×物质的量
分数)= 。
(3)已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2 所示，相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图
3 所示。
由图2 可知，CO 的歧化反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应，相同时间内CH4的产率在温
度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的可能原因是
。
8．（2025·江苏无锡·一模）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为
．
．
．
在密闭容器中，
时，在催化剂作用下反应相同时间所测得的
平
衡转化率、
实际转化率随温度的变化如图1 所示。
的选择性可表示为
。
(1)各物质的相对能量如图2 所示，
，平衡时
的选择性随着温度的升高
(填“增大”“减小”或“不变”)，用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度为 。
(2)在密闭容器中，
和
的起始物质的量分别为
和
，平衡后反应体系中各物质的
物质的量随温度的变化如图3 所示，图中表示
的物质的量的曲线为 。在
，反应
的
平衡常数
。(保留两位有效数字)
(3)
催化
与
转化为
的机理如图4 所示。反应体系中
呈现 种价态，催化剂中
掺入少量
，用
替代
结构中部分
形成
，可提高催化效率的原因是
。
9．（2025·安徽·一模）2024 年10 月30 日中国航天员搭载神舟十九号载人飞船顺利进入“太空之家”，中
国空间站设有完整的可再生生命保障系统，对二氧化碳进行收集和再生处理，实现了对二氧化碳的加氢甲
烷化，生成甲烷与水，并伴有副反应。
Ⅰ．
(主反应)
Ⅱ．
(副反应)
回答下列问题：
(1)几种化学键的键能为：
、
、
、
，则
。
(2)一定温度时，在固定容积的容器中充入1mol
和4mol
进行上述反应，平衡时
的转化率
，
的选择性(
)随温度变化如图所示：
根据图像分析可知：
0(填“
”或“
”)，
平衡转化率先减小后增大的原因是
。T℃，反应Ⅱ的
(保留两位有效数字，
为用各气体分压表示的平衡常数，分压=总压
物质的量分数，
的选择性
)。
(3)早期长征运载火箭推进剂成分为
和
，它们混合后反应的产物对环境友好，其化学方
程式为 。在点火的瞬间火箭尾部喷射出红色火焰，同时伴随着滚滚红色烟雾，研究发现是
分解的结果。T℃时，
，
和
的消耗速率与其浓度存在如下关系：
，
(其中
、
是只与温度有关的常数)，一定温度下，
或
的消耗速率与其浓度的关系图像如图所示：
表示
消耗速率与其浓度的关系图像是 (填“X”或“Y”)，该温度下速率常数
值为
。
(4)空间站中通过电解回收再生的水为宇航员提供氧气。某科技小组模拟用一种新型的纳米硅基锂电池电解
水为宇航员提供
，其电池反应式为
，工作原理示意图如下：
(电解液由锂盐和有机溶剂组成)
电池工作时，理论上为宇航员提供标准状况下11.2L 的氧气时，正极材料的质量变化为 g。
10．（2025·江西·一模）氢气是理想的清洁和高能燃料。乙醇和水重整制氢主要发生的反应如下：
反应1：
；
反应2：
。
回答下列问题：
(1)基态
的轨道表示式为 。
(2)
，该反应在 (填“较高温
度”“较低温度”或“任意温度”)能自发进行。
(3)压强为
时，
的平衡产率与温度、起始投料比
的关系如图所示(每条曲线上
的平衡产率相等)。
b
①、c 两点
的平衡产率相等的原因是 。
②
的转化率：a 点 (填“>”“<”或“=”)c 点。
③若初始、、
浓度相等，则对应化学反应速率由小到大的顺序为 。
(4)
时，将
和
的混合气体投入恒容密闭容器中发生反应，初始压强为
，平衡时容器内压强为
，
，平衡时
，反应2 的平衡常数
(用最简分式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(5)乙醇和水蒸气在高温下重整得到
、
和
的混合气体，通过碱溶液吸收、干燥得到
和
体积
比
的混合气体，由该混合气体组成的碱性燃料电池如图所示。
放电过程中，b 极的电极反应式为 。
11．（2025·湖南岳阳·一模）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展的重大战略。在催化剂作用下，
可被
还原为
等化学品，主要反应如下：
反应1：
反应2：
(1)反应
的
。
(2)恒温恒容条件下，若起始按
投料，只发生反应1，能作为反应达到平衡的标志是
___________(填序号)。
A．
浓度不再发生变化
B．
百分含量不再发生变化
C．气体平均相对分子质量不再发生变化D．
(3)将
和
充入密闭容器发生反应1 和反应2，并达到平衡状态。相同温度下，在不同
压强下测得
的平衡转化率、
的选择性
和
的选择性
随压强变化曲线如图甲所示。图中表示
选择性的曲线是
(填“m”、“n”或“p”)，A 点时
的转化率为 ，反应2 的压强平衡常数
(结
果保留2 位有效数字)。
(4)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱酸环境下
甲醇化，工作原理如图乙所示。
已知：法拉第效率
的定义(X 代表
)如：
①实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上会产生气体a 导致法拉第效率降低，气体a 的分子式为
。
②阴极生成甲醇的电极反应式为 。
12．（2025·四川巴中·一模）
与
反应合成
，是实现“碳中和”的有效途径。
(1)反应I：
已知：
①
。
②实验测得反应I 的
，
，
与温度的关系如图所示(
表示速率
常数)。直线
表示 (填“
”或“
”)，理由是 ，反应I 的平衡常数
(用
和
表示)。
③温度为
时，将
和
充入
恒容密闭容器中合成
，当
转化率为50%
时，反应I 的
(填“>”、“<”或“=”)。
(2)二氧化碳也可用电化学方法进行还原，下面是二氧化碳在电极表面被还原为产品
的示意图
①写出该电极反应式 。
②在二氧化碳流速为
(已换算成标准状况)，阴极板面积为
条件下，测得
的生成速率
为
，则二氧化碳的转化率为 。
13．（2025·江苏·一模）
的催化加氢反应可以产生多种高附加值产品，如甲醇，碳氢化合物等。Ⅰ．
由
制碳氢化合物的过程如图-1 所示。
(1)涉及部分反应：
(2)催化剂Ⅰ可使用铁基催化剂。
①方铁矿(
)可用作催化剂，当
时，晶体中
为 。
②地球化学研究发现，地幔层(温度
)中磁铁矿与石墨矿会转化为方铁矿，该反应的化学方
程式为 。
Ⅱ．电催化
还原制备碳氢化合物，其装置原理如图-2 所示。
(3)电池工作过程中，阴极生成
的电极反应式为 。
(4)每转移2mol 电子，阳极室溶液质量减少 g。
Ⅲ．把
附着在分子筛
上，可催化
、
生成
及碳氢化合物，部分反应机理如
图-3 所示。催化剂中
、
转化率，烃的选择性关系如图-4 所示。
(5)
大于1 后，CO 转化率降低的可能原因为 。
(6)随
增加，烯烃选择性减少，烷烃增加的可能原因为 。
14．（2025·山东济宁·一模）苯胺是制造药物的原料，硝基苯加氢制苯胺产率较高，相关反应如下：
Ⅰ．C6H5-NO2(l)+2H2(g)
C6H5-NHOH(l)+H2O(l) ΔH=-150.7kJ/mol(快)
Ⅱ．C6H5-NHOH(l)+H2(g)
C6H5-NH2(l)+H2O(l) ΔH=-95.0kJ/mol(慢)
(1)硝基苯与氢气反应生成苯胺：Ⅲ．C6H5-NO2(l)+3H2(g)
C6H5-NH2(l)+2H2O(l) ΔH= kJ/mol。
(2)室温下，向含有1L 0.1mol/L 硝基苯的甲醇溶液的刚性容器中加催化剂，通入H2并保持
p(H2)=0.18Mpa。反应过程中硝基苯转化率、苯基羟胺和苯胺的选择性(S)随反应时间变化如图所示：
已知：S(苯胺)=[n 生成(苯胺)/n 消耗(硝基苯)]×100%。图中代表S(苯胺)的曲线为 ，提高硝基苯的平衡转
化率，可采取的措施 ，0-34min 内v(苯胺)= ；120min 时已达平衡，忽略溶液体积变化，该温度
下反应Ⅱ的平衡常数K= mol/L/MPa(氢气的浓度可用氢气的压强代替)。
(3)相同投料下，298K 下硝基苯平衡转化率随压强的变化关系、0.18MPa 下硝基苯平衡转化率随温度的变
化关系如图所示，图中对应等压曲线的是 ，a、b、c、d 四个点中，处于相同化学平衡状态的点是
。
15．（2025·河北秦皇岛·一模）异丁烯（
）是重要的化工原料，是合成橡胶的重要单体之一，常用
正丁烯异构化、异丁烷（
）催化脱氢制备。
I．正丁烯异构化能量变化如图
(1)正丁烯和异丁烯中更稳定的是 ，为获得更多的异丁烯，异构化反应应在 （填“高温”或
“低温”）下进行。
(2)正丁烯异构化（三种产物，考虑立体异构）反应机理如下，请补充基元反应iii 和基元反应
。
i：
。
ii：
。
iii： 。
iV：
。
V： 。
II．异丁烷（
）催化脱氢反应
可表示为
副反应可表示为
相关化学键的键能如下表所示：
化学键
键能
615
347.7
413.4
436
(3)根据键能估算
。
(4)不同温度下，在恒压的密闭容器中充入
异丁烷和
，平衡时测得相关数据如图所示。（收
率
）
①图中，异丁烯收率最高时的反应温度为 ，此时异丁烯收率= 。
②
、压强为
条件下，反应达到平衡时，异丁烷的分压为 ，反应
的平衡常数
（
为用分压代替浓度计算出的平衡常数，列出计算式即可）。
16．（2025·内蒙古呼和浩特·一模）催化加氢制甲醇是减少碳排放的一项关键技术，并为未来燃料和材料
的制造提供方案。在催化剂作用下主要发生以下反应：
I．
II．
III．
(1)反应Ⅲ自发进行的条件是 。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入
和
，发生上述反应。
①反应达平衡后，测得
为
，
为
，则甲醇的选择性为 (甲醇的选择性
)，反应II 的
(保留小数点后三位)。
②平衡时，
转化率
、
选择性
、
选择性
随温度
变化如图所示：
图中表示
的曲线是 (填“a”、“b”或“c”)，曲线c 变化趋势的原因是 。
(3)二氧化碳与氢气反应生成的水在温度低于0℃时可形成多种冰的晶体，其中两种冰晶体的晶胞如下图所
示。
①构成该晶体的粒子通过 (填标号)结合成晶体；
A．极性键 B．非极性键 C．氢键 D．范德华力
A
②
晶胞和B 晶胞的体积比为 。
17．（2025·江苏南通·一模）CO2的转化是实现“碳中和”的有效途径。
(1)CO2催化加氢合成甲醇(反应Ⅰ)中伴随反应Ⅱ的发生：
反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)=CH3OH(g)＋H2O(g)
反应Ⅱ：CO2(g)＋2H2(g)=CH2O(g)＋H2O(g)
恒压时，CO2和H2起始量一定的条件下，在分子筛膜反应器中反应，该分子筛膜能选择性分离出H2O(g)。
①使用分子筛膜的目的是 。
②将反应后的气体以一定流速通过含Cu＋修饰的吸附剂，分离其中的CH3OH(g)和CH2O(g)，Cu＋能与π 键
电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1 所
示。20～40min，CH3OH(g)浓度比增大而CH2O(g)浓度比几乎为0 的原因是 。
(2)CO2与CH4重整可以制取CO 和H2。1.01×105Pa 下，将n 起始(CO2) n∶
起始(CH4)=1 1∶的混合气体置于密闭容
器中，发生如下反应：
反应Ⅲ：CH4(g)＋CO2(g)=2CO(g)＋2H2(g)；ΔH=246.5kJ·mol-1
反应Ⅳ：H2(g)＋CO2(g)=CO(g)＋H2O(g)；ΔH=41.2kJ·mol-1
反应Ⅴ：2CO(g)=CO2(g)＋C(s)；ΔH=-172.5kJ·mol-1
不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图2 所示。500～800℃范围内，CO2的平衡转化率低于
CH4的原因是 。
(3)一种金属氧化物(用MR 表示)催化CO2与环氧丙烷(
)反应制碳酸酯X 反应机理如图所示。已知
CO2中的碳氧键可以被催化剂中具有较强给电子能力的活性中心的电子进攻而活化断裂。
①碳酸酯X 的结构简式为 。
MgO
②
活化催化CO2的能力强于Al2O3的原因是 。
18．（2025·江西赣州·一模）复旦大学郑耿锋教授团队合成了
空心多层纳米球催化剂，
并利用该催化剂光催化
氧化
制乙醇。相关反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
回答下列问题：
(1)根据上述反应，
。
(2)DFT 理论计算研究活化
的机理以及
转化为乙醇的三个关键步骤机理如下图所示。结合图中信息，
该过程中可能产生的烃类物质为 （填结构简式）。
(3)
被活化为超氧自由基（
），该自由基在四个不同的金属位点的能量如图所示，则该反应主
要在 位点（填“
、
、
或
”）发生，理由是 。
(4)整个偶联反应生成
过程的能量变化如图所示，则决定该反应速率快慢的是第 步（*表示吸附在
催化剂表面）。
(5)在450℃、101kPa 条件下，将
和
按
投入一恒温密闭容器中，在催化剂作用下，发生
反应Ⅰ和Ⅱ，经过相同反应时间（未达平衡）测得乙醇的选择性S 和
的转化率如下表所示。
已知：产物A 的选择性
催化剂
乙醇选择性
（%）
转化率
（%）
58.2
43.5
26.8
33.8
46.3
50
①依据表中数据应选择 作催化剂（填“
”或“
”或“
”）。
②某温度下，向容积为2L 的恒容容器中加入
，发生反应Ⅰ和Ⅱ，在催化剂的作用下达到
平衡时
的体积分数为
，
的转化率为80%，则
的选择性为 ，该温度下反应Ⅰ
的平衡常数
（保留三位有效数字）。
19．（2025·河北石家庄·一模）环氧乙烷(
)是一种重要的化工原料。现代工业常用银作催化剂，氧
化乙烯制备环氧乙烷。发生的主要反应有：
I．
Ⅱ．
回答下列问题：
(1)已知银催化反应Ⅰ时存在如下转化过程：
据此计算焓变
(用含
、
、
的代数式表示)。
(2)反应Ⅰ的正、逆反应速率可分别表示为
、
(
、
分别
为正、逆反应速率常数，p 为物质的分压)。T℃时，
，向某恒容密闭容器中充入
和
发生反应Ⅰ和Ⅱ，一段时间后达平衡。
①反应Ⅰ的压强平衡常数
；仅降低温度，
将 (填“增大”“减小”或“不
变”)，解释其原因为 (填选项字母)。
A．
、
均增大，且
增大的程度更大 B．
、
均减小，且
减小的程度更大
C．
增大、
减小，平衡正向移动 D．
、
均减小，且
减小的程度更大
②下列情况能表明体系达到平衡状态的是 (填选项字母)。
A．混合气体密度不随时间变化
B．气体平均摩尔质量不随时间变化
C．碳的总物质的量
不随时间变化
D．
(3)250℃时，将
和
充入某密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅱ，在不同压强下达平衡。测得
平衡时，
选择性
、
选择性
及
转化率随压强变化的曲线如图所示[如
]。
①表示
随压强变化的曲线为 (填ⅰ、ⅱ或ⅲ)。
②当压强为100kPa 时，若
的转化率为56%，则此时乙烯的转化率为 。
③若将E 点对应体系降温至200℃，重新达平衡时，测得
，解释其原因为 。
20．（2025·重庆·一模）甲醇是一种关键的化学原料，用
和
都可合成甲醇。
(1)
加氢制取甲醇的过程含有以下三个反应。
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
①
时，已知
，
，求
的值 (写出推断过程)。
②反应Ⅲ反应历程如图所示，写出生成
决速步骤的化学方程式 ；图中m 的值约为
(保留到小数点后2 位，已知
)。
(2)甲醇与水蒸气在催化剂作用下可制取
，一定温度下，在恒容体系中加入
和
，发生反应：Ⅳ．
；Ⅴ．
。
①下列能说明体系一定达到平衡状态的是 (填字母)。
a．
b．体系的压强保持不变
c．混合气体的平均摩尔质量保持不变
d．混合气体的密度保持不变
②测得体系的初始压强为
，达到平衡时，甲醇的转化率为
，
的分压为
，则反
应Ⅴ的压强平衡常数
(以平衡分压代替物质的量浓度计算，分压
总压物质的量分数)。
(3)电解
可以制取
，其电解原理如下图所示。双极膜内为水，电解时双极膜内的水解离成
和
，分别向两侧发生迁移。
①电源的负极是 (填“
”或“
”)。
②催化电极的电极反应式为 。
③当催化电极生成
时，阳极室溶液增加的质量为
。
21．（2025·黑龙江吉林·一模）工业合成氨反应是在催化剂表面上进行的，其反应历程如下(*表示吸附态)：
化学吸附：
表面反应：
脱附：
其中，
的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。
回答下列问题：
(1)①催化剂的选择是合成氨的核心技术之一，使用催化剂1 或催化剂2 合成氨，产氨速率与温度的关系如
图。
根据由图判断，活化能
(填“>”“=”“<”)。
②分析说明原料气中
过量的理由
(2)反应
到平衡时，正、逆反应的速率方程分别为：
，
为速率常数，已知
，据
此计算
(3)合成氨中所使用的原料氢气可将二氧化碳转化为高附加值化学品
，在催化剂作用下主要发生以
下反应。甲醇的选择性
。
I.
II.
①在恒容容器中温度升高甲醇的选择性 (填：“增大”“减小”或“不变”)
②恒温恒容条件下，原料气
以物质的量
投料在初始压强为
下进行反应。达到平衡
时
的选择性为
，
转化率为
。则该条件下反应II 的分压平衡常数
。(对于
气相反应，用组分B 的平衡
代替
，记作
。
，p 为平衡总压，
为平衡系统中
B 的物质的量分数。)
(4)研究表明，
对催化加氢也有一定催化效果，取干燥
在
气条件下加热，热重分析显示样品
一直处于质量损失状态；X 射线衍射分析结果表明随着温度升高，该晶胞边长变长，但铈离子空间排列没
有发生变化。
加热后，当失重率(损失的质量/总质量)为
时，每个晶胞拥有的
的个数为 。
22．（2025·江西萍乡·一模）
经催化加氢可合成重要的化工原料乙烯，热化学方程式为
。
回答下列问题：
(1)已知：几种物质的能量（在标准状况下，规定单质的能量为0，测得其他物质在生成时所放出或吸收的
热量）如下表所示：
物质
能量
（kJ·mol-1）
0
-394
52
-242
则
。
(2)若甲、乙两个密闭容器起始时的容积、温度及
和
的投料比均相同。甲：恒温恒压；乙：恒温恒
容，反应
达平衡时，
的产率：甲 （填“>”“<”或
“=”）乙。
(3)在密闭容器中，按
与
的物质的量之比为1：3 进行投料，发生上述反应，在5MPa 下，测得不同
温度下平衡体系中各种物质的体积分数（φ%）如图所示。
①表示
组分的曲线是 （填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。
②图中曲线交点a 对应的
转化率为 。
③交点a 对应条件下平衡体系中
的分压为 MPa（保留2 位小数）。
(4)一定温度下，2mol
与6mol
在2L 的密闭容器中发生上述反应，5min 时达到平衡，
随时间
变化如图所示。
0~5min
①
内，
。
②第7min 时平衡移动的方向是 （填“向正反应方向”或“向逆反应方向”）移动，采取的措施可
能是 。
23．（2025·福建龙岩·一模）空间站内搭载萨巴蒂尔装置将
转化为
，再通过电解水装置回收氧元
素，其系统原理如图：
萨巴蒂尔装置内发生反应为
反应I：
反应II：
(1)已知：
。
①则
。
②其他条件不变时，压缩平衡体系体积，重新达到平衡后，下列说法正确的是 。
A．反应I 的化学平衡常数变小 B．
变大 C．
物质的量分数增大 D．
的转化率增大
(2)
下，在体积为
“高温反应器”中(其他条件相同)充入
及
，分别使用
、
、
作催化剂，在
时
的转化率如下表所示。
标号
A
B
C
催化剂
转化率/%
35.3
48.6
75.0
①使用不同催化剂时，反应的活化能比较：
催化剂
催化剂(填“=”
“>”或“<”)。
②在
时，一定未达到平衡的是 (填写上表中的“标号”)。
③使用
作催化剂，在
时测得
物质的量为
，
时，
。
(3)已知原料气中含有
及
在萨巴蒂尔装置中发生反应，达平衡时，各组分物质的量分数随
温度变化如下图所示。
达平衡时，总压为p，则反应Ⅱ的
(列出计算式，
为以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)；此时氧元素的回收率为
[列出计算式，回收率
]。
(4)萨巴蒂尔系统中不能先进行低温反应，再进行高温反应的原因是 。
24．（2025·甘肃兰州·一模）煤制甲醇工业对国家能源安全和化工产业发展意义重大。其主要流程分为煤
气化和合成甲醇：
Ⅰ．煤气化的主要反应：
反应1：
反应2：
请回答：
(1)反应
的
，在 （选填“低温”、“高温”或
“任意温度”）条件下有利于该反应自发进行。
(2)在恒温恒容容器内进行反应1 和反应2，下列说法正确的有________（填序号）。
A．混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡
B．平衡时
的体积分数可能大于
C．平衡时向容器中充入惰性气体，平衡体系中
的体积分数不变
D．平衡时缩小容器体积，平衡体系中
减小
(3)研究人员结合实验与计算机模拟结果揭示了在金催化剂表面上反应2 的反应历程（如下图所示），其中
吸附在金催化剂表面上的物质用*标注。该历程中决定反应2 速率的步骤方程式为 。
(4)在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的
和
同时发生反应1 和反应2，起
始压强为0.1MPa，平衡时
的转化率为50%，
的物质的量是为0.1mol，则反应1 的平衡常数
。（已知
为分压平衡常数，分压=总压物质的是分数）
Ⅱ．合成甲醇的主要反应为
。
(5)在其他条件一定时，甲醇的产量随温度和压强的变化趋势如上图所示，其中压强最大的是 （选
填
）。
(6)在550K、
条件下，M 点所示的反应状态中甲醇的生成速率 甲醇的消耗速率（选填“>”“<”或
“=”）。
(7)请解释甲醇的产量随温度变化的原因 。
25．（2025·广西来宾·一模）工业上可以利用
合成
，主要涉及以下两个反应。
反应Ⅰ．
反应Ⅱ．
(1)已知反应Ⅲ的平衡常数
，则反应Ⅲ的
（用含
的式子表示）。
(2)在催化剂作用下，将
和
混合充入一恒容密闭容器中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，达到平
衡时
的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图。
①分析可知，反应I 的正反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。
②
时，容器中气体总的物质的量为 ，反应Ⅱ的化学平衡常数
。
③同时提高
的平衡转化率和平衡时
的选择性，应选择的反应条件为 （填字母）。
A．高温高压 B．高温低压 C．低温高压 D．低温低压
④若向3.0MPa 恒压密闭容器中通入体积比
的混合气体，在1mol 催化剂作用下只发生反应
Ⅰ：
，测得
时空收率（表示单位物质的量催化剂表面物质
的平均生成速率）随温度的变化曲线如图所示。则169℃与223℃时，
的平均反应速率之比为
。甲醇时空收率随温度升高先增大后减小，请解释减小的可能原因是
。
(3)通过电催化将
转化为
的装置如图所示。
Pt
①
电极是 （填“阴极”或“阳极”）。
②若忽略电解液体积变化，电解过程中阴极室的浓度基本不变，写出阴极电极反应式 。
