文档文本内容
专题10 反应原理综合题（非选择题）
1．（2026·四川达州·二模）CO2催化加氢制甲醇是碳的捕集、利用和封存技术中最具应用前景的技术路径
之一。该过程主要发生下列反应：
反应
Δ H /kJ⋅mol
-1
平衡常数
I
CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)
-49.5
K 1
Ⅱ
CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)
K 2
Ⅲ
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)
-90.7
K 3
回答下列问题：
(1)反应Ⅱ的Δ H =_________kJ⋅mol
-1，若ΔS>0，则该反应在_________（填“高温”、“低温”或“任
意温度”）条件下能自发进行。
(2)一定温度下，在某恒压密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2发生上述反应。下列说法能说明该体系
达到平衡状态的是_________（填标号）。
A．v (CO2)= v (CO)
B．气体密度不再变化
C．n(CO2):n(CH3OH)恒定不变
D．K 1
K 2
恒定不变
(3)以n(CO2):n(H2):n(Ar)=1:3:1的进气比通入载有催化剂Cu-ZnO-Y2O3的密闭反应管中，维持压强为3
MPa 进行上述三个反应，反应达到平衡状态时，测得CO2的转化率、CH3OH的选择性随温度的变化如图1：
已知：CH3OH或CO 的选择性= n(转化为CH3OH 或CO 的CO2)
n(消耗的CO2)
×100%
①表示CH3OH选择性的曲线为_________（填“a”或“b”），并说明选择的理由_________。
M
②
点达到平衡状态时，CO2的转化率为50%，则反应Ⅱ的K p=_________。
(4)我国科学家研究发现，用图2 电解装置电催化CO2制甲醇可显著提高甲醇的选择性。已知钴酞菁
（CoPc）分子可吸附CO，将钴酞菁（CoPc）分子限域在碳纳米管内部，能抑制副产物CO 的生成。回答
下列问题：
①阴极的电极反应式为_________KHCO3溶液不参与电极反应）。
②碳纳米管内甲醇的选择性高于管外的原因可能是_________。
2．（2026·山东潍坊·二模）CO2−CH4干气重整制水煤气(CO、H2)是碳捕集、利用及封存框架中的一种典型
低碳过程。其主要反应如下，其中反应Ⅲ是催化剂表面产生积碳的主要原因之一。
Ⅰ．CH4(g)+CO2(g)⇌2H2(g)+2CO(g) Δ H 1=+247.34 kJ⋅mol
−1
Ⅱ．H2(g)+CO2(g)⇌H2O(g)+CO(g) Δ H 2
Ⅲ．2CO(g)⇌CO2(g)+C(s) Δ H 3=−172.47 kJ⋅mol
−1
回答下列问题：
(1)已知：CO2(g)、H2O(g)、CO(g)的标准摩尔生成的焓(标准压力下，由稳定单质生成1mol 化合物的焓
变)分别为−393kJ⋅mol
−1、−241.8kJ⋅mol
−1、−110kJ⋅mol
−1，则Δ H 2=___________kJ⋅mol
−1。
(2)已知ΔG = Δ H −T Δ S，ΔG的值只取决于反应体系的始态和终态，忽略Δ H、Δ S随温度的变化。以上
各反应的ΔG与温度的关系如图1 所示，其中表示反应Ⅰ的曲线为___________(填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)初始投料CO2、CH4各1mol，充入密闭容器中，在0.05 MPa、0.1MPa、1MPa压强下，n(H2)/n(CO)随
着温度变化如图2。
1MPa
①
对应的曲线为___________(填“a”“b”或“c”)。700℃时，将0.05MPa 压强下的容器压缩体积重新达
到平衡后，
c
2(H2)
c(CH4)
___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
②已知625℃时，反应Ⅱ的化学平衡常数Kx(Ⅱ)=1，n(CO2)=n(CO)，m 点积炭的物质的量为
___________；积炭的物质的量：m 点___________n 点(填“>”“<”或“=”)；625℃时，反应Ⅲ的物质的量分
数平衡常数Kx =___________。
③当升温1000℃以上，图2 曲线重合的原因是___________。
3．（2026·安徽马鞍山·二模）MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利
用MgCO3与H2反应生成H4的路线，主要反应如下：
Ⅰ．MgCO3(s)⇌MgO(s)+CO2(g) Δ H 1=+101kJ/ mol
Ⅱ．CO2(g)+ 4 H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) Δ H 2<0
Ⅲ．CO2(g)+ H2(g)⇌CO(g)+ H2O(g) Δ H 3=+ 41kJ/ mol
回答下列问题。
(1)已知：一定温度下，由稳定单质(其标准摩尔生成焓视为0)生成1 mol 化合物的焓变称为该化合物的标准
摩尔生成焓(Δf H m
θ )。表中为几种物质在298 K 时的标准摩尔生成焓：
物质
CO2(g)
CO(g)
H2O(g)
CH4(g)
Δf H m
θ /(kJ⋅mol−m
−n
−p
−q
Δ H 2=___________kJ/mol。
(2)若将CO2和H2各1 mol 充入恒温密闭容器中，仅进行反应Ⅱ和反应Ⅲ，下列有关说法正确的是
___________(填序号)。
A．恒容时充入H2O(g)，反应Ⅱ和反应Ⅲ的正反应速率均减小
B．恒容时充入He(g)，反应Ⅰ的平衡不移动
C．恒压时若混合气体的密度不再改变，则反应达平衡状态
D．任意时刻，容器内n(H2O)+n(H2)+n(CH4)=1mol
(3)100 kPa 下，向密闭容器中投入H2和MgCO3各1 mol 发生反应。反应达到平衡时，反应物(H2和MgCO3)的
转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如下图(温度低于360℃反应Ⅲ不发生)。
注：含碳生成物选择性= 含碳生成物的物质的量
MgCO3转化的物质的量
×100 %
①表示CO2选择性的曲线是___________(填“a”、“b”、“c”、“d”)，500℃～600℃，随温度升高曲线d 下
降的原因可能是___________。
550℃
②
下达到平衡，n(CO2)=___________mol，n(H2O)=___________mol。
300℃
③
，若初始压强为150 kPa，达平衡时，c 曲线上的点应___________移(填“上”、“下”、“不”)。
4．（2026·广东深圳·二模）工业合成氨是20 世纪人类的伟大发明之一。以N2、H2O与CO为原料合成NH3，
直接合成氨路线与传统合成氨路线如图所示。
I．“传统合成”法：
(1)在合成氨工业中，原料气在进入合成塔前需经过铜氨液处理，目的是除去其中的CO，其反应为：
[Cu(NH3)2)
+ (aq)+CO (g) + NH3⋅H2O (aq)⇌[Cu(NH3)3CO)
+ (aq)+ H2O (l)Δ H <0、ΔS<0，该反应在
_____（填“高温”或“低温”）下能正向自发进行。
(2)已知：N2(g)+3 H2(g)⇌2NH3(g)Δ H =−92.4 kJ⋅mol
−1；N−H键能为391kJ⋅mol
−1；1molN2(g)与
3 mol H2(g)全部变为气态原子，最终结合为2molNH3(g)过程的能量变化如图所示，图中E =_____
kJ⋅mol
−1。
II．“直接合成”法：
该反应体系中发生主反应3CO (g)+3 H2O (g)+ N2(g)⇌2NH3(g)+3CO2(g)Δ H <0；同时，还发生副反应
CO (g)+ H2O (g)⇌CO2(g)+ H2(g)Δ H <0。
(3)当体系达到平衡时，下列说法正确的有_____。
A．使用合适的催化剂可以提高NH3的平衡产率
B．当c(H2O)=c (CO)时，说明反应体系达到平衡状态
C．增大体系压强，副反应的平衡逆向移动
D．再次通入H2O (g)， CO的平衡转化率增大
(4)向1L恒容密闭体系中加入1molN2、3 mol H2O和3 mol CO，达平衡后，CO的平衡转化率[α (CO))与
n(H2)
n(NH3)
随温度(T )的变化关系如图所示。
①曲线i 对应_____（填“α (CO)”或“
n(H2)
n(NH3)
”）。
②计算250
∘C时副反应的平衡常数（写出计算过程）_________________。
(5)时空产率是衡量催化剂活性的物理量，用单位时间内单位质量的催化剂催化产生的生成物的物质的量表
示，其单位为μ mol⋅g
−1⋅h
−1(1 μ mol=10
−6 mol)。恒温恒压下，向均含有30 mg催化剂的密闭容器中，
分别通入足量H2O (g)。保持CO分压[P (CO))为0.23 MPa，改变N2分压[P(N2))；或保持P(N2)为0.23 MPa，
改变P (CO)。分别测定反应2h时NH3的产量，得到NH3产量随气体分压的变化曲线如图所示。
已知：一般情况下，催化剂对气体的吸附能力越强，时空产率受该气体分压影响越大。
①由图可知，催化剂对_____（填“N2”或“CO
''）的吸附能力更强。
②若N2分压为0.23 MPa ,CO分压为1.5 MPa，则该条件下，NH3的时空产率为______μ mol⋅g
−1⋅h
−1。
5．（2026·湖北襄阳·二模）二氧化碳、甲烷干重整是碳捕集、利用及封存框架内一种典型的低碳过程，其
原理为：CH4 (g)+CO2(g)⇌2H2(g)+2CO (g) Δ H 1=+247.3kJ⋅mol
−1。
I．旧法干重整主要反应有：
主反应：CH4 (g)+CO2(g)⇌2H2(g)+2CO (g)
副反应I：H2(g)+CO2(g)⇌H2O (g)+CO (g) Δ H 2=+ 41.2kJ⋅mol
−1
副反应II：CO (g)+ H2(g)⇌H2O (g)+C (s) Δ H 3=−131.3kJ⋅mol
−1
副反应III：CO2(g)+2H2(g)⇌C (s)+2H2O (g) Δ H 4=−90.2kJ⋅mol
−1
副反应IV：2CO (g)⇌CO2(g)+C (s) Δ H 5=−172.47kJ⋅mol
−1
(1)不同反应温度下各主副反应的吉布斯自由能(ΔG)与温度的关系如图所示。
直线d 代表___________的吉布斯自由能(ΔG)与温度的关系。
a．副反应I b．副反应II c．副反应III d．副反应IV
(2)将等物质的量的CH4 (g)和CO2(g)充入恒压反应器中，达到平衡时各组分的物质的量与温度的关系如图所
示。
①温度低于600℃时，积碳严重的原因是___________。
500℃
②
时，H2的产量明显高于CO，原因是___________。
II．碳酸盐间接干重整的主要反应为：
反应a：CaCO3(s)⇌CaO (s)+CO2(g)
反应b：CH4 (g)+CO2(g)⇌2H2(g)+2CO (g)
(3)t ℃时，向2L恒容密闭容器中投入100gCaCO3和1molCH4。反应5 分钟达到平衡，容器内的压强由
p0kPa增加到3.5 p0kPa，CH4的平均反应速率为0.08 mol⋅L
−1⋅min
−1，则CaCO3的转化率为___________，
反应a的平衡常数K p为___________(用含p0的代数式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算平衡常数)。
III．使用
MonC
(
)催化甲烷干重整反应的二维机理如图所示。
(4)n=___________。
(5)第④步反应的化学方程式为___________。
(6)Δ H 1+Δ H 2+Δ H 3+Δ H 4=___________。
6．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）将二氧化碳转化为高附加值有机物，不仅助力“碳达峰”，还具有良好
经济效益。二氧化碳催化加氢制甲醇，发生以下反应：
反应①CO2(g)+3 H2(g)⇌CH3OH (g)+ H2O (g)Δ H 1=−49.0kJ/ mol
反应②CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g)Δ H 2=+ 41.2kJ / mol
(1)反应①在_______(填“低温”或“高温”)正向自发进行。
(2)反应CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH (g)的Δ H =_______kJ/mol。
(3)恒压密闭容器中，按照n(CO2):n(H2)=1:3投料，发生反应①和②。测得平衡时CO2的转化率、CO和
CH3OH的选择性随温度的变化如图所示[选择性= n (CO)或n(CH3OH)
n (CO)+n(CH3OH)
×100 %]。
①图中代表CO2平衡转化率随温度变化的曲线是_______(填“a”“b”或“c”)。
②下列说法正确的是_______(填标号)。
A．200∼350℃范围内，H2的平衡转化率始终低于CO2
B．温度越高，越有利于工业生产CH3OH
C．未达平衡前，加入选择性高的催化剂，有可能提高CH3OH的产率
③270℃时反应②的分压平衡常数为_______(保留2 位有效数字，已知气体分压=气体总压×气体的物质的
量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数K p)。
(4)Zn-Ga-O 催化CO2制甲醇，其反应历程如图所示。Zn-Ga-O 无催化活性，形成氧原子空位后才具备催化
活性，H2先在Zn−Ga−O表面解离为H
*，随后参与CO2的还原过程。
已知：ⅰ．催化剂上吸附或沉积太多的水，易使催化剂中毒；
ⅱ．口表示氧原子空位，*表示微粒吸附在催化剂上。
①理论上，反应历程中消耗的H
*与生成的甲醇的物质的量之比为_______。
②若原料气中H2比例过低、过高均会减弱催化剂活性，原因是_______。
7．（2026·安徽合肥·二模）氢能作为一种清洁的可再生能源，具有燃烧热值高、环境污染少等优点，重整
工艺是制氢的理想选择。
I．甲醇水蒸气重整制氢
主反应：①CH3OH (g)+ H2O (g)⇌CO2(g)+3 H2(g) Δ H 1
副反应：②CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g) Δ H 2=+ 41.3kJ⋅mol
−1
③CH3OH (g)⇌2H2(g)+CO (g) Δ H 3=+90.7kJ⋅mol
−1
(1)Δ H 1=_______kJ⋅mol
−1。
(2)研究发现，氧空位可提高甲醇水蒸气重整制氢催化剂的活性。将Cu
2+替代CeO2晶格中的Ce
4+，可形成
Ce−Cu−O固溶体催化剂。随Cu
2+含量的增加，氧空位数目_______(填“增多”、“不变”或“减少”)。
(3)将一定量CH3OH (g)和H2O (g)的混合气充入密闭容器中，在催化剂作用下发生甲醇水蒸气重整制氢反应。
不同温度下反应相同时间后，CH3OH转化率、H2和CO的选择性变化如下图所示。
使用该催化剂发生甲醇水蒸气重整制氢反应的最佳温度为_______。随温度升高，H2的选择性降低，CO 的
选择性增大的原因可能是_______。
Ⅱ．甲烷水蒸气重整制氢的主要反应有：
④CH4 (g)+ H2O (g)⇌CO (g)+3 H2(g)
⑤CO (g)+ H2O (g)⇌CO2(g)+ H2(g)
⑥CH4 (g)+2H2O (g)⇌CO2(g)+ 4 H2(g)
(4)一定温度下，向恒压密闭容器中通入一定量的CH4 (g)和H2O (g)，发生上述反应，下列说法中能表明反应
达到平衡状态的是_______(填标号)。
a．气体密度不变 b．气体总压强不变
c．H2的体积分数不变 d．CO和CO2的物质的量相等
(5)温度为600℃，压强为1.5 MPa的条件下，将n(CH4):n(H2O)=1:6.5的混合气通入密闭容器中发生甲烷
水蒸气重整制氢反应，达平衡时CH4的转化率为40 %，CO的选择性为25%(CO的选择性
=
n (CO)
n (CO)+n(CO2)
×100 %)。
i．平衡时n(H2):n (CO)=_______，反应⑤的分压平衡常数K p=_______(保留2 位有效数字，K p是用分压代
替浓度计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。
ii．若温度不变，减小压强，则n(H2):n (CO)的值_______(填“增大”、“不变”或“减小”)。
8．（2026·浙江绍兴·二模）研究高效处理燃煤烟气中的NOx，在环保领域具有重要价值。
(1)已知在25℃，101kPa 时，
a．N2(g)+3H2(g)
2NH
⇌
3(g) ΔH1=-92.4kJ/mol
b．2H2(g)+O2(g)
2H
⇌
2O(l) ΔH2=-571.6kJ/mol
c．N2(g)+O2(g)
2NO(g)
⇌
ΔH3=+180.0kJ/mol
d．6NO(g)+4NH3(g)
5N
⇌
2(g)+6H2O(g) ΔH4=-1807.0kJ/mol
H
①
2O(l)=H2O(g) ΔH=___________kJ/mol。(保留一位小数)
②若NH3还原NO 的主反应为d，相同时间内测得选用Fe2O3作催化剂的实验相关数据如图1 所示。图1 中
250-300℃ NO 转化率上升，而N2产率下降的原因是___________。
③若NH3还原NO 的只发生反应为d，以下措施能提高原料的平衡转化率的是___________。
A．升高温度 B．将水液化从体系中分离
C．加入催化剂 D．减小压强
(2)CO 还原NO 的反应机理及相对能量如图(TS 表示过渡态)：
①写出该反应过程中决速步骤的化学方程式___________。
CO
②
还原NO 反应自发进行的条件是___________。
(3)氢气选择性催化还原(H2-SCR)技术可以在100-200℃的低温条件下去除氮氧化物，并且与其他还原剂相
比，H2具有绿色清洁、无污染的优势。NO 被H2还原的机理如下：
序号
反应
Ⅰ
NO+*→NO*
Ⅱ
O2+2*→2O*
Ⅲ
H2+2*→2H*
Ⅳ
Ⅴ
N*+N*→N2+2*
Ⅵ
O*+H*→OH*+*
Ⅶ
OH*+H*→H2O+2*
式中*表示一个空白的活性吸附位点，NO*表示吸附态的NO 分子。
请写出步骤反应：Ⅳ___________。
(4)吸附法是利用吸附材料的表面物理吸附和化学吸附特性，从烟气中分离和去除氮氧化物的一种重要净化
技术。不同吸附材料对NO 吸附性能不同，金属有机框架Mn-MOF-74 吸附性能优越，较高温度下才能脱
附。它是由Mn2+与2，5-二羟基对苯二甲酸根离子(
)通过配位键连接形成一维六方孔道结构。
Mn-MOF-74 与NO 吸附后微粒存在的化学键有___________。
A．范德华力
B．氢键
C．共价键
D．离子键
9．（2026·河南濮阳·二模）氮是自然界中重要的元素之一，研究氮及其化合物的性质对解决环境和能源问
题都具有重要意义。
(1)基态N 原子处于最高能级的电子云轮廓图为___________，其核外电子的空间运动状态有___________种。
(2)目前我国氨的生产能力位居世界首位。
①工业合成氨反应：N2(g)+3 H2(g)⇌2NH3(g) Δ S =−200J⋅K
−1⋅mol
−1。根据如图数据判断，该反应
在常温下___________(填“能”或“不能”)自发。
②某合成氨速率方程为：v =k c
α(N2)c
β(H2)c
γ(NH3)，根据表中数据，γ =___________。
实验
c(N2)/ mol/L
c(H2)/ mol/L
c(NH3)/ mol/L
v / mol/(L⋅s)
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1 p
10q
4
m
2n
p
2.828q
③在30.4 MPa、
n(H2)
n(N2)
=2.8条件下，混合气体以一定流速通过NH3合成塔。测得出口NH3含量随反应温度和
催化剂粒径的变化曲线如图。a<b<c的原因是___________。
(3)尿素[CO(NH2)2)为农业生产常用氮肥。
①模拟工业合成尿素。高温高压下，存在如下液相平衡体系。
主反应：2NH3(l)+CO2(l)⇌CO(NH2)2(l)+ H2O (l)
副反应：NH3(l)+CO2(l)+ H2O (l)⇌NH4 HCO3(l)
实际生产中，当初始
n(NH3)
n(CO2)
= 4.5、
n(H2O)
n(CO2)
=0.2时，CO2的平衡转化率为80%，则该反应的平衡常数K x =
___________(用物质的量分数代替浓度计算，忽略副反应，保留1 位小数)。
②近年研究发现，电催化CO2和含氮物质(NO3
−等)在常温常压下合成尿素，有助于解决环境污染问题。向一
定浓度的KNO3溶液中通CO2至饱和，在电极上反应生成CO(NH2)2，电解原理如图所示。
电解过程中生成尿素的电极反应式是___________。
(4)二甲胺[(CH3)2 NH)是用途广泛的化工原料。
25℃下，(CH3)2NH⋅H2O的电离常数为K b，−lg K b=3.2，则1mol/L[(CH3)2NH2)
+Cl
−水溶液的pH =
___________。
10．（2026·河南郑州·二模）我国科研工作者研发了高效催化剂BOx@SiO2，用于丙烷催化氧化脱氢制取
丙烯。
(1)已知：①CH3CH2CH3(g)+ 1
2 O2(g)⇌CH3CH =CH2(g)+ H2O (g) △H1；
②CH3CH2CH3(g)+5O2(g)⇌3CO2(g)+ 4 H2O (g) △H2=−2043kJ⋅mol
−1；
③CH3CH =CH2(g)+ 9
2 O2(g)⇌3CO2(g)+3 H2O (l) △H3=−2058kJ⋅mol
−1；
④H2O (l)= H2O (g) △H4=+ 44.0kJ⋅mol
−1；
则△H1=________kJ⋅mol
−1。
(2)在P kPa b℃、BOx@SiO2催化下，密闭容器中加入2.5 mol C3H8与4 mol O2，发生催化氧化脱氢制取
丙烯。C3H8的转化率及C3 H6的选择性如图1 所示。
400~b℃
①
时，C3 H6的选择性逐渐降低的原因是________。
②若在b℃时，只发生①②反应，达到平衡时，C3H6的产率=________，反应①的K p=________（写出计
算式即可）。
(3)为了分离丙烷与丙烯，我国科研人员研发了微孔金属有机框架材料，该材料的晶胞如图2 所示。
①Ni
2+的价电子排布式为________。SiF6
2−的空间结构为________。
②该材料的晶胞中三种粒子的个数比，N (Ni
2+):N (pyz−SH):N(SiF6
2−)=________。
(4)微孔金属有机框架材料具有优秀的C3H6捕获能力，实现了C3H6和C3H8的高效分离。在296 K，不同压强
下，该材料吸收C3H6、C3 H8的吸收量如图3 所示。根据图3 选择分离C3H6和C3 H8的条件为296 K、
________（选“0.01”、“0.1”或“1”）kPa，原因是________。
11．（2026·天津河东·二模）MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用
MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：
Ⅰ.MgCO3(s)⇌MgO (s)+CO2(g) Δ H =+101kJ⋅mol
−1
Ⅱ.CO2(g)+ 4 H2(g)⇌CH4 (g)+2H2O (g) Δ H =−166kJ⋅mol
−1
Ⅲ.CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g) Δ H =+ 41kJ⋅mol
−1
(1)MgCO3(s)+ 4 H2(g)⇌MgO (s)+2H2O (g)+CH4 (g)，此反应________自发进行（填标号）。
A．任何温度下都能
B．高温
C．低温D．任何温度下都不能
(2)上述反应体系中，下列有关说法正确的是________（填标号）。
A．反应Ⅰ是放热反应，故降低温度有利于提高CH4单位时间的产率
B．
n(H2)
n(CO2)
的比值越大越有利于CO2的捕获，但不利于CH4的分离
C．选择合适的催化剂，能调节反应Ⅱ的速率，改变CO2的平衡转化率
D．温度恒定，将容器体积压缩至原来的一半，再达平衡时还有MgCO3剩余，则二氧化碳的浓度不变
(3)高温下MgCO3分解产生的MgO催化CO2与H2反应生成CH4部分历程如下图，其中吸附在催化剂表面的物种
用*标注，所示步骤中速率最慢的基元反应方程式为________；下列4 个基元反应中反应③是________反应
（填“吸热”或“放热”）。
(4)100 kPa 下，在密闭容器中H2(g)和MgCO3(s)各1 mol 发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生
成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如下图（反应Ⅲ在360℃以下不考虑）。注：
含碳生成物的选择性= 含碳生成物的物质的量
MgCO3转换的物质的量
×100 %
①表示CO2选择性的曲线是________（填字母）。
②点M 温度下，H2O的物质的量为________mol。
500~600℃
③
，解释CO2变化的原因可能是________。
12．（2026·山西太原·二模）逆水煤气变换反应（Ⅰ）是将二氧化碳加氢转化为甲醇、低碳烯烃、芳烃以
及汽油等高附加值化学品和燃料的关键步骤，对于实现CO2资源化利用具有重要意义。已知：
Ⅰ.CO2(g)+ H2(g)⇌
❑
❑
CO (g)+ H2O (g) ΔH1
Ⅱ.CO2(g)+ 4 H2(g)⇌
❑
❑
CH4 (g)+2H2O (g) Δ H 2=−165.0kJ⋅mol
−1
Ⅲ.CO (g)+3H2(g)⇌
❑
❑
CH4(g)+H2O (g) Δ H 3=−206.0kJ⋅mol
−1
Kaiser 等研究了在常压、原料气的氢碳比[n(H2):n(CO2))=3:1、催化剂条件下，平衡时各组分的摩尔分数
（物质i 的摩尔分数：xi= ni
n总
）随反应温度的变化如图1 所示：
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ的Δ H 1=______。
(2)图中随着反应温度的升高，CH4的摩尔分数一直在减小，原因是______。
(3)下列说法错误的是______（填标号）。
A．高温有利于反应Ⅰ正向进行，但也容易导致催化剂失活
B．温度降低，反应Ⅱ、Ⅲ逐渐变为主反应，导致产物中CO 占比降低
C．提高原料气的氢碳比可以促进CO2转化，但过高的氢碳比会导致大量CH4生成
D．加压会促进反应Ⅰ正向移动，设计高温稳定且低温高效的催化剂也是反应Ⅰ的关键
(4)假设T 1℃时，在上述的Kaiser 实验条件下进行以上三个反应，起始时n(H2)=3 mol，平衡时测得反应体
系中n(CO2)=a mol，则平衡时n(CH4)=______mol（用含a 的代数式表示，下同），反应Ⅰ的化学平衡常
数K 1=_______。
(5)乙醇的部分氧化（反应①）和完全蒸汽重整（反应②）被积极探索作为可能的氢气生产途径，而选择性
部分重整乙醇与水反应生成乙酸和氢气（反应③）更具优势。不同乙醇转化产氢途径的焓变（Δ H）以及
自由能变化（ΔG）随温度的变化关系如图2 所示（图中涉及物质均为气态）。下列说法正确的是______
（填标号）。
A．600K 以上，三个反应的ΔG均小于0，均可自发进行
B．300K 以下，反应②可以自发进行
C．三个反应的熵变Δ S均大于0
(6)在p MPa、T℃下，将投料比n(CO2):n(H2)=1:1的原料气匀速通过无分子筛膜多孔载体反应器，只发
生反应Ⅰ，CO2的平衡转化率为25％。同温同压下，若通入装有催化剂的新型膜反应器（如图所示分子筛
膜能选择性分离出H2O），CO2的平衡转化率为40％，则相同时间内a 出口和b 出口中H2O的质量比为
______。
13．（2026·河北雄安·二模）CO (g)和H2O (g)催化重整制备甘油(C3H8O3)体系中存在如下反应：
反应Ⅰ．CO (g)+ H2O (g)⇌CO2(g)+ H2(g) Δ H 1=−41.2kJ⋅mol
−1
反应Ⅱ．CO2(g)+ 4 H2(g)⇌CH4 (g)+2H2O (g) Δ H 2=−270kJ⋅mol
−1
反应Ⅲ．3CO (g)+ 4 H2(g)⇌C3 H8O3(g) Δ H 3=−425kJ⋅mol
−1
回答下列问题：
(1)反应C3H8O3(g)+3 H2O (g)⇌3CO2(g)+7 H2(g)的Δ H =________kJ⋅mol
−1。
(2)将n(CO)：n(H2)=3:4 的混合气体分别以不同流速通入盛有催化剂的反应器中，在不同温度下仅发生反应
Ⅲ。通过检测流出气成分，绘制C3H8O3(g)的产率曲线如图所示（较低流速下的产率可近似为平衡产率）。
M
①
点对应υ(C3 H8O3)=________mol⋅h
−1。
②图中温度由低到高的顺序为________，判断依据为________。
T
③
1时，Q 点C3H8O3(g)的产率比N 点低的原因可能为________。
(3)550℃时，向恒容密闭容器中充入1molCO（g）和1molH2O(g)发生反应Ⅰ和Ⅱ．平衡时H2O(g)的转化率
为60 %，n(CO2)
n(CH4)
=7。
CO(g)
①
的平衡体积分数为________；反应Ⅰ的平衡常数K=________。
②若向该容器中充入2molCO(g)和2molH2O(g)发生反应，平衡时，
n(CO2)
n(CH4)
________7（填“>”“<”或“=”）。
14．（2026·浙江宁波·二模）CO2与H2通过催化转化为高附加值化学品是实现“双碳”目标的途径之一。
“Chem is try”小组将CO2和H2按体积比1:3 通入恒容密闭容器中发生反应Ⅰ和Ⅱ。
Ⅰ.2CO2(g)+6 H2(g)⇌CH3CH2OH(g)+3 H2O(g) Δ H 1 K 1
Ⅱ.CO2(g)+ H2(g)⇌CO(g)+ H2O(g) Δ H 2>0 K 2
请回答：
(1)下列关于反应Ⅰ的Δ H −T⋅Δ S随温度T 的变化趋势正确的是________。
A．
B．
C．
D．
升高温度，
K 1
K 2
________（填“增大”、“不变”或“减小”）。
(2)实验测得平衡时，部分组分的体积分数-温度曲线如下图所示。
①在下图中画出100~400℃之间CH3CH2OH的体积分数随温度变化的曲线________；
②CO(g)和H2O(g)对应的曲线，在700℃之后的趋势变化的原因是________；
(3)反应Ⅱ的一种反应机理如下（其中*表示吸附态）：
①CO2(g)+∗→CO2∗
②H2(g)+∗+∗→2H*
③CO2∗+∗→CO*+O*
________
④
⑤OH*+OH*→H2O*+O*
⑥CO*→∗+CO(g)
⑦H2O∗→∗+ H2O(g)
写出第④步的反应方程式________。
(4)CO2和H2在一定条件下合成HCOOH。
25℃时，向含有0.1mol 的NaOH 溶液中逐滴滴加x molHCOOH，所得溶液体积为100mL，pH =3.5，该滴加
过程中水的电离程度变化情况为________，x =________（保留2 位小数，已知HCOOH 的p K a=3.7，
10
−0.2≈0.6）。
15．（2026·内蒙古包头·二模）水煤气变换反应是实现氢能高效清洁利用的重要反应。
(1)水煤气变换反应CO(g)+ H2O(g)=CO2(g)+ H2(g) Δ H =___________kJ⋅mol
−1。
（已知：CO 燃烧热为283kJ⋅mol
−1，H2燃烧热为285.8kJ⋅mol
−1，
H2O(l)= H2O(g) Δ H =+ 40.67 kJ⋅mol
−1）
(2)我国学者研发了一种用于低温水煤气变换反应的高效稳定催化剂——原子层金簇负载催化剂，下图表示
该催化剂与金催化剂催化下的反应历程：（吸附在催化剂表面上的物种用*标注）
由图可知___________（填“A”或“B”）更有利于该反应进行。
(3)一定条件下，水煤气变换反应CO+ H2O⇌CO2+ H2的中间产物是HCOOH。HCOOH 水溶液在密封石英管
中的分解反应：
Ⅰ．HCOOH⇌CO+ H2O（快）Ⅱ．HCOOH⇌CO2+ H2（慢）
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，H
+仅对反应Ⅰ有催化作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立
平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：
反应Ⅰ正反应速率方程为：v =kc (H
+)⋅c(HCOOH)，k 为反应速率常数。T1温度下，HCOOH 电离平衡常数
为K a，当HCOOH 平衡浓度为x mol⋅L
−1时，H
+浓度为___________mol⋅L
−1，此时反应Ⅰ的反应速率v =
___________mol⋅L
−1⋅h
−1（用含K a、x 和k 的代数式表示）。
②T3温度下，在密封石英管内完全充满1.0 mol⋅L
−1HCOOH水溶液，使HCOOH 分解，分解产物均完全溶
于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示（忽略碳元素的其他存在形式）。图中表示CO 随时
间变化的曲线为___________（填“X”、“Y”或“Z”）。t1时刻测得CO、CO2的浓度为0.70 mol⋅L
−1、
0.16 mol⋅L
−1，反应Ⅱ达平衡时，测得H2的浓度为y mol⋅L
−1。体系达平衡后
c(CO)
c(CO2)
=___________（用
含y 的代数式表示，下同），反应Ⅱ的平衡常数为___________。
16．（2026·江西南昌·二模）“乙醇选择性部分重整制氢”是一项极具前瞻性的制氢技术，反应如下：
C2H5OH (g)+ H2O (g)=CH3COOH (g)+2H2(g) Δ H。
回答下列问题：
(1)已知常温下各物质的相对能量如下，则Δ H =______；若通过键能估算该反应的Δ H，至少需要______
（填数字）种化学键的键能数据。
(2)反应中4 种物质的沸点由高到低的顺序为：CH3COOH>______。
(3)一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图。其中选择性最高的产物为______（填序号）。
A．CH2=CH2
B．CH3CHO
C．CH3COOH
D．CO
(4)按体积比1:1投入C2H5OH (g)和H2O (g)，不考虑副反应，得到温度、压强和平衡转化率的关系如图所示。
①Kx是以物质的量分数表示的平衡常数，则K x(P)______K x(Q)（填“>”“＜”或“=”）；
O
②
点对应体系的K p为______kPa（保留两位小数）。
(5)一定条件下，乙醇水蒸气制氢还有其他途径，反应机理如图。
①若用❑
18O标记C2H5
18OH，则产物中CO2的化学式为______；
②相比之下，“乙醇选择性部分重整制氢”的优点有______。
17．（2026·山东德州·二模）工业上常用CaSO4(s)消除废气中的CO，发生的反应如下：
反应I．CO(g)+CaSO4(s)⇌CaO(s)+CO2(g)+SO2(g) Δ H 1<0(T ° C时，K =2
3 mol⋅L
-1)
反应Ⅱ．CaO(s)+CO2(g)⇌CaCO3(s) Δ H 2
反应Ⅲ．CaO(s)+SO2(g)⇌CaSO3(s) Δ H 3(Δ H 3< Δ H 2)
反应Ⅳ．4CO(g)+2SO2(g)⇌4CO2(g)+S2(g) Δ H 4>0
回答下列问题：
(1)反应4CaSO4(s)+S2(g)⇌4CaO(s)+6SO2(g)的焓变Δ H =_______(用含ΔH1、ΔH4的代数式表示)。
(2)向2 L 恒容密闭容器中加入5 mol CO(g)和1 mol CaSO4(s)，在T ° C下若只发生反应I，测得容器中
气体密度(ρ)与时间(t)的关系曲线如图所示：
①0→t1min内，用SO2(g)表示的平均反应速率为_______mol⋅L
-1⋅min
-1。
②若再向体系中补充1 mol CaSO4(s)，则图示a、b、c、d 和e 点中，b 点可能会移向_______(填标号)。
(3)恒容容器中，加入5 mol CO(g)和一定量的CaSO4(s)，发生上述反应，测得平衡时气相中CO、CO2、
SO2体积分数与温度的关系如图所示，忽略固体体积对气体体积的影响。
①曲线Ⅱ对应物种为_______(填化学式)。
②T 1~T 2° C，曲线I 和Ⅱ重合的原因是_______。
③T 3° C时，平衡后体系中S2(g)的物质的量为_______mol，若起始压强为p0kPa，反应Ⅳ的平衡常数K p=
_______(kPa)
-1(用含p0的代数式表示)。
④已知T 3° C后曲线Ⅱ与曲线Ⅲ斜率的绝对值相同。T 4° C时，再向容器中补充1 mol 的CaSO4(s)，则
p(CO)
p(CO2)将_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
18．（2026·内蒙古乌兰察布·二模）甲醇脱氢法制HCOOCH3，涉及主要反应如下：
反应I:2CH3OH (g)⇌HCOOCH3(g)+2H2(g)Δ H 1；
反应II：CH3OH (g)⇌CO (g)+2H2(g)Δ H 2>0。
回答下列问题：
(1)已知：键能数据如下表：
化学键
C—H
C—O
C=O
H—O
H—H
键能
(kJ⋅mol
−1)
413
358
799
467
432
则Δ H 1=_______kJ/mol。
(2)一定温度下，向恒容密闭容器中充入1molCH3OH(g)，下列能说明反应I达到平衡状态的是_______(填字
母，下同)。
a．容器内压强不再变化 b．混合气体的密度不再变化
c．容器内H2的体积分数不再变化 d．HCOOCH3的消耗速率等于H2生成速率的2 倍
(3)一定条件下，向密闭容器中充入1molCH3OH(g)，反应I、II 达到平衡后，采取下列措施，一定能提高
CH3OH(g)平衡转化率的是_______。
a．恒温恒压，充入惰性气体 b．恒温恒容，充入适量CO
c．恒温恒容，充入CH3OH (g) d．其他条件不变，升高温度
(4)向恒容密闭容器中充入5 molCH3OH (g)，测得平衡时CH3OH的转化率和HCOOCH3的选择性
[
2n(HCOOCH3)生成
n(CH3OH)消耗
×100 %)随温度T的变化关系如图所示。
①表示HCOOCH3的选择性随温度变化情况的曲线是_______(填“L1”或“L2”)。
②T 1时，n(HCOOCH3)=_______；温度高于T 1时，
n (CO)
n(HCOOCH3)随着温度的升高而_______(填“增大”“减
小”或“不变”)。
③温度为T 1时，若起始时容器内压强为p0kPa，反应5 min达平衡。则0∼5 min内生成H2的反应速率为
_______kPa⋅min
−1，该温度下反应I的分压平衡常数K p=_______kPa(用平衡分压代替平衡浓度表示，分
压=总压×物质的量分数)。
19．（2026·四川攀枝花·二模）乙二醇是一种重要的化工原料，在制药、合成树脂等工业领域有广泛应用，
可采取下列两种方法合成。
Ⅰ．直接合成法：由合成气直接法制乙二醇，主要反应如下：
反应Ⅰ 2CO (g)+3 H2(g)⇌HOCH2CH2OH (g) ΔH1
反应Ⅱ CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH (g) ΔH2
(1)已知：298 K、101 kPa 下
CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g) Δ H3=+ 41.2kJ⋅mol
−1
CO2(g)+3 H2(g)⇌CH3OH (g)+ H2O (g) ΔH4=−49.0kJ⋅mol
−1
反应Ⅱ的ΔH2=___________kJ⋅mol
−1。
(2)在恒压密闭容器中充入合成气[P (CO):P(H2)=2:3)，仅考虑发生反应Ⅰ：
2CO (g)+3 H2(g)=
❑
Δ
HOCH2CH2OH (g) ΔH1，维持10%的平衡转化率，所需反应条件（温度、压强）如下表：
温度T/K
298.15
300
354.7
400
压强P/kPa
5.73
6.38
49.27
260.99
反应Ⅰ的平衡
常数K
6.5×10
4
4.24×10
4
1
1.27×10
−3
则：ΔH1___________（选填“>”或“<”）0，随着温度升高所需压强增大的原因是___________。
(3)直接合成法制乙二醇的反应Ⅰ、Ⅱ的反应历程（部分）如下图（TS 表示过渡态），下列过程中活化能
最大的基元反应方程式为___________。
(4)在2 L 刚性容器中充入合成气[P (CO):P(H2)=1:1)，在总压40 MPa、473 K，含0.8 mg Rh(铑)的某催化
剂存在下反应。测得HOCH2CH2OH (g)和CH3OH (g)的时空收率分别为0.8 mol⋅(mg-Rh)−1⋅h
−1和
0.9 mol⋅(mg-Rh)−1⋅h
−1(时空收率是指催化剂中单位质量Rh 在单位时间内所获得的产物量)，则用H2表示
的反应速率为___________mol⋅L
−1⋅h
−1。
Ⅱ．间接合成法：可用草酸二甲酯(DMO)催化加氢合成乙二醇，发生如下3 个均放热的连续反应，其中
MG 生成乙二醇的反应为可逆反应。
(5)在固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比n(H2)
n (DMO) =52.4，出口处DMO 的转化率及MG、乙二醇、
乙醇的选择性随温度的变化曲线如下图(某物质的选择性= n生成(该物质)
n消耗(DMO)
×100 %，3 种物质的选择性之和
为1)，其中曲线a 表示DMO 的转化率，曲线c 表示乙醇的选择性。
483 K
①
时，出口处n(乙二醇)
n(乙醇) 的值为___________。
A
②
点时，计算MG (g)+2H2(g)⇌HOCH2CH2OH (g)+CH3OH (g)的浓度商Qx表达式为___________(注：用物
质的量分数代替浓度表示)。
20．（2026·广东深圳·二模）氟及其化合物在现代无机化学中占有重要的地位。回答下列问题：
(1)基态F 原子的价层电子轨道表示式为___________。
(2)F2的气态氧化反应为：1
2 F2(g)+e
-=F
-(g) Δ H，其反应热可利用键能(Eb)和第一电子亲和能(Eea)数据
计算。已知：第一电子亲和能为元素的基态气态原子得到一个电子形成负一价气态阴离子时放出的热量。
Eb(F-F)
Eea (F)
156kJ⋅mol
−1
328kJ⋅mol
−1
①Δ H =___________kJ⋅mol
−1。
②根据定义比较Eea关系：F___________O(填“＞”或“＜”)。
(3)Xe和F2在一定条件下能发生下列反应：
ⅰ．Xe(g)+F2(g)⇌XeF2(g)
ⅱ．Xe(g)+2F2(g)⇌XeF4(g)
ⅲ．Xe(g)+3F2(g)⇌XeF6(g)
一定温度下，1molXe与一定量F2通入恒压反应器。平衡时，XeF2，XeF4、XeF6的物质的量n随F2的平衡
分压p(F2)的变化如图。
①曲线L1对应的物质为___________。
②若p平(F2)= p1时，Xe的转化率为α，且XeF4在三种产物中的物质的量分数为0.48，则n(XeF4)=
___________(用含α的代数式表示)，XeF4的选择性
n(XeF4 消耗的F2)
n(消耗的F2)
=___________(保留2 位小数)。
③在图中M点处达到平衡时，p平(F2)=___________kPa(用含p1、p2的代数式表示)。该温度下，若使用有
利于反应ii 的催化剂，重新达到平衡后M点将___________(填“上移”、“下移”或“不移动”)。
(4)XeF2是一种温和的氧化剂和氟化剂。一种XeF2氟化二苯亚砜(Ph2SO，ph−代表苯基)生成Ph2SOF2的反
应机理如图。
研究发现，该反应可由催化剂量的Cl
−引发，起始阶段发生XeF2+2Cl
−→Xe+Cl2+2F
−。F
−在反应中起
实际催化作用，引发自由基反应。反应机理的I~IV 步骤中，需要在反应物或产物位置补写F 的是
___________。
21．（2026·云南玉溪·二模）我国力争2030 年前完成碳达峰，2060 年前实现碳中和，二氧化碳资源化利用
备受关注。二氧化碳加氢技术是连接“高碳”现状与“零碳”未来之间的桥梁，为化石能源的清洁化利用
提供了过渡方案，甲醇、乙烯等基础化工原料是二氧化碳加氢转化的主要产品。
Ⅰ.CO2催化加氢可合成甲醇，主要发生下列反应：
i.CO2(g)+3 H2(g)⇌CH3OH (g)+ H2O (g) Δ H l=−58.6kJ/ mol K 1
ii.CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g) Δ H 2=+ 41.2kJ/ mol K 2
iii.CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH (g) ΔH3 K 3
(1)ΔH3=_______kJ/mol，K 3=_______(用含K 1、K 2的代数式表示)。
(2)在恒温(T >373K)恒容条件下，将一定量的CO2、H2通入密闭容器中(含催化剂)，发生上述反应i、ii、
iii。下列能说明该反应体系已达到平衡状态的是_______(填字母)。
A．n(CH3OH):n(H2O)=1:1
B．CO2的转化率不变
C．混合气体的密度不变
D．混合气体的平均相对分子质量不变
(3)在某催化剂作用下，CO2制备CH3OH的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物种用*标注，TS 表示过
渡态)，决速步的基元反应式为_______。
(4)将CO2和H2按物质的量之比1：3 通入密闭容器中发生反应i 和反应ii(忽略反应iii)，分别在1 MPa、3
MPa、5 MPa 下，测得CO2在不同温度下的平衡转化率(α )和生成CH3OH、CO选择性(S)(选择性为目标产物在
含碳产物中的比值)的变化如图所示。
①代表5MPa 下α (CO2)随温度变化趋势的是曲线_______(填“a”“b”或“c”)。
②随着温度的升高，a、b、c 三条曲线接近重合的原因是_______。
P
③点对应反应ii 的压强平衡常数K p为_______(列出计算式即可)。
II.电化学法还原二氧化碳制备乙烯，其原理如图所示。
(5)若电解后溶液pH 基本不变，则阴极电极反应式为_______。
22．（2026·河北邯郸·二模）甲烷干重整(DRM，反应I)和甲烷蒸汽重整(SMR，反应Ⅱ)反应是化工生产领
域利用温室气体制备化工原料的有效手段，涉及反应如下：
反应Ⅰ：CH4 (g)+CO2(g)⇌2H2(g)+2CO (g) Δ H 1
反应Ⅱ：CH4 (g)+ H2O (g)⇌CO (g)+3 H2(g) Δ H 2
(1)已知标准摩尔生成焓(Δf H m
θ )是指标准状态下，由稳定的单质生成1mol化合物的焓变。
物质
CO (g)
CH4 (g)
H2(g)
H2O (g)
Δf H m
θ /(kJ⋅mol
−1) −110.5
−74.9
0
−241.8
依据表中数据，计算Δ H 2=___________kJ⋅mol
−1。
(2)富氦天然气是目前提取战略资源氦气的主要气源，通过水合物法气体分离技术获得He 是我国目前采用
的方法之一。笼形水合物是除He 以外的大部分分子装在以___________(填“氢键”或“共价键”)相连的
几个水分子构成的笼内；结合图示，从物质结构的角度解释He 无法形成笼状水合物的原因：___________。
(3)研究表明，甲烷干重整(反应I)的一种反应机理(ads 指吸附在催化剂表面的中间物种)如下：
i．……；
ii．CH4 (g)→CHx (ads)+(4−x)H (ads)(x可能为0，1，2，3，4)；
iii．CHx (ads)+O (ads)→CO (ads)+ x H (ads)；
iv．CO (ads)→CO (g)，2H (ads)→H2(g)。
则反应i 的方程式为___________；当CH4与CO2物质的量比为1:1 及2:1 时，体系中各物质的含量如下图
所示(C2表示2 个碳的烃类)，当温度高于1100℃时，H2含量均高于CO 的主要原因为___________。
(4)在567K，8MPa 条件下，发生反应Ⅱ的同时发生副反应，反应达到平衡时，体系中各组分摩尔分数(物
质i 的摩尔分数xi= ni
n总
)与投料水碳比[
n(H2O)
n(CH4))的关系如图所示：
x(CH4)
和
x (CO)
随水碳比的变化曲线分别是
___________、___________(填序号)。当
n(H2O)
n(CH4)
= 4时，反应Ⅱ的压强平衡常数K p=___________(MPa)2(列
出计算式即可，以分压表示，分压=总压×物质的量分数)
23．（2026·江西九江·二模）以CO2为原料合成甲醇，是实现“双碳”目标的有效途径之一，合成过程中涉
及的反应如下：
Ⅰ、CO2(g)+3 H2(g)⇌CH3OH(g)+ H2O(g) Δ H 1<0
Ⅱ、CO2(g)+ 4 H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) Δ H 2<0
Ⅲ、CO2(g)+ H2(g)⇌CO(g)+ H2O(g) Δ H 3>0
回答下列问题：
(1)向恒压密闭容器中分别充入1 molCO2和1molH2，若只发生反应Ⅰ，该反应在不同的条件下CO2的转化
率随时间变化关系如下图所示。
①下列事实能说明反应达到平衡状态的是______(填标号)。
A．容器内CO2的体积分数不变 B．容器内CH3OH和H2O的物质的量相等
C．容器内气体的密度不变 D．每生成1.5 mol H2的同时生成0.5 molH2O
②压强p1______p2(填“>”或“<”)，判断理由为______。
(2)①反应Ⅳ：CH3OH(g)+ H2(g)⇌CH4(g)+ H2O(g) Δ H 4=______(用含ΔH1、ΔH2的代数式表示)。
②反应Ⅰ的平衡常数K 1和反应Ⅱ的平衡常数K 2随温度的变化如下图所示(已知：T 1<T 2<T 3)，推断出反应
Ⅳ的反应热ΔH4______0(填“>”或“<”)。
(3)向恒容密闭容器中充入2.0 molCO2和3.2molH2发生上述反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在不同温度下达到平衡时，
CO2转化率和各含碳产物选择性变化如图所示，其中c 曲线表示的物质为正四面体结构。经测定在240℃
达到平衡状态时，容器内的总压强为P MPa，则反应Ⅰ的压强平衡常数K p=______(MPa)
−2。已知：CH3OH
选择性= n生成(CH3OH)
n消耗(CO2)
×100 %。
(4)在传统方法中，CO2转化率和CH3OH选择性通常比较低，科学团队研制了一种具有反应和分离气态水双
功能的分子筛膜催化反应器(CMR)，提高了目标产物CH3OH的选择性，同时降低了其它副产物的选择性，
CMR模式原理如下图所示。
①CMR模式下，CO2的平衡转化率显著提高，结合信息分析原因：______。
②CMR模式下，极性大的分子，更易被膜吸附并快速通过。结合题中信息和所学知识分析比较CH3OH、CH4、
CO的极性由大到小的顺序为______。
24．（2026·山东泰安·二模）甘油(C3H8O3)水蒸气重整获得H2过程中涉及的主要反应如下：
Ⅰ．C3H8O3(g)⇌3CO (g)+ 4 H2(g) Δ H 1=+245.5kJ⋅mol
−1
Ⅱ．CO (g)+ H2O (g)⇌CO2(g)+ H2(g) Δ H 2
Ⅲ．CO2(g)+ 4 H2(g)⇌CH4 (g)+2H2O (g) Δ H 3
(1)平衡常数与温度之间满足关系ln K =−Δ H
RT +C(R、C 均为常数)，反应Ⅱ和Ⅲ的ln K与1
T 的关系如图所
示，则Δ H 2_______Δ H 3(填“>”、“<”或“=”)。
1.0×10
5Pa
条件下，
1mol C3H8O3
和
9 mol H2O
发生上述反应达平
衡状态时，体系中CO、H2、CO2和CH4物质的量变化曲线如图。
(2)表示CH4物质的量随温度变化的曲线是_______(填“①”、“②”或“③”)。
(3)550℃反应达平衡状态时，H2O的平衡转化率为_______，反应Ⅱ的压强平衡常数K p=_______。
(4)其他条件不变，在400∼500℃范围，达到平衡时，对体系加压，H2的物质的量_______(填“增大”、
“减小”或“不变”，下同)；升高温度，H2O的物质的量_______，理由是_______。
25．（2026·河北张家口·二模）2026 年两会热点议题之一是生物天然气绿色发展。CO2和CH4重整与利用有
利于实现“碳达峰”和“碳中和”目标。天然气和二氧化碳重整主要发生反应：
①CH4 (g)+CO2(g)⇌2CO (g)+2H2(g) ΔH1
②CH4 (g)+CO2(g)⇌CH3COOH (g) ΔH2
③CO2(g)+3 H2(g)⇌CH3OH (g)+ H2O (g) ΔH3
回答下列问题：
(1)CH4、CO2分子的空间结构均与其VSEPR 模型相同，其主要原因是___________。
(2)2CO (g)+2H2(g)⇌CH3COOH (g)的Δ H =___________(用ΔH1、ΔH2表示)。
(3)一定温度下，在恒容密闭容器中充入1mol CH4 (g)和1mol CO2(g)，只发生上述反应②，下列叙述错误
的是___________(填标号)。
A．当混合气体的总压强不变时达到平衡状态
B．平衡时充入少量氩气，正反应速率小于逆反应速率
C．达到平衡时，再充入少量CO2，平衡正向移动，反应热增大
D．其他条件不变，加入催化剂，活化分子百分数会增大
(4)初始按反应①的化学计量数投入反应物且只发生反应①，固定CH4平衡转化率(α)分别为10%、50%、
60%时探究温度与压强变化关系如图所示。
①ΔH1___________(填“>”或“<”)0。
②用物质的量分数计算的平衡常数叫物质的量分数平衡常数(K x)，A、B 两点对应的体系，K x(A)
___________(填“>”“<”或“=”)K x(B)，C 点对应体系的K x(C)=___________(用分数表示)。
(5)在容积均为1 L 的恒容密闭容器甲、乙中，起始分别投入1mol CO2和3 mol H2，只发生反应③，分别
在恒温、绝热条件下发生反应，测得压强与时间关系如图所示。
a
①点时CO2的转化率为___________；比较转化率：α (a)___________(填“>”“<”或“=”，下同)α (b)。
②比较速率：v逆(b)___________v正(c)。
26．（2026·山东东营·二模）金属锆在核工业、高温合金等领域有重要应用。工业上常以锆英石(主要成分
ZrSiO4)为原料，在密闭容器中加入一定量的ZrSiO4、C和Cl2，反应生成挥发性ZrCl4，可能发生的反应
有：
反应ⅰ、ZrSiO4(s)+2Cl2(g)+2C(s)⇌ZrCl4(g)+SiO2(s)+2CO(g) Δ H 1=−78.2kJ⋅mol
−1
反应ⅱ、ZrSiO4(s)+2Cl2(g)+C(s)⇌ZrCl4(g)+SiO2(s)+CO2(g) Δ H 2=−250.7kJ⋅mol
−1
反应ⅲ、C(s)+CO2(g)⇌2CO(g) ΔH3
回答下列问题：
(1)ΔH3=______kJ⋅mol
−1。
(2)在100 kPa 下，过量的ZrSiO4、C与一定量Cl2发生上述反应，平衡体系中气体组分ZrCl4、Cl2、CO、
CO2的体积分数随温度变化如图所示。
①图中表示CO 体积分数的曲线是______，其曲线变化的原因是______。
②在T1温度下，向平衡体系中再通入少量氯气，重新达平衡后，氯气的转化率将______(填“减小”、“增
大”或“不变”)。
③由图像分析可知，温度越低，ZrCl4的体积分数越高，但实际生产中却选择较高的T2温度，其原因是
______。
④在T2温度下，反应ⅰ的平衡常数K p=______(K p为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)，
在T2温度下压缩容器体积，
c(CO2)⋅c(ZrCl4)
c(Cl2)
数值______(填“减小”、“增大”或“不变”)。
27．（2026·云南昆明·二模）丙烯是一种重要的化工原料，利用丙烷制备丙烯，可以提高丙烷的附加值，
具有良好的社会经济效益。回答下列问题：
Ⅰ.丙烷直接脱氢制丙烯：C3H8(g)⇌C3H6 (g)+ H2(g)
(1)利用下列键能数据计算该反应的Δ H =_______kJ⋅mol
−1。
化学键
C−C
C=C
C−H
H−H
键能/(
kJ⋅mol
−1)
347.7
615
413.4
436
(2)将m molC3H8(g)和q mol Ar(g)混合通入反应器中，在某温度、pkPa条件下进行丙烷脱氢反应。
①通入Ar(g)对C3H8(g)平衡转化率的影响是_______(填“增大”“减小”或“不变”)。
②平衡时，若C3H8的转化率为α，则该反应的平衡常数为K p=_______kPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，
分压=总压×物质的量分数)。
Ⅱ.CO2氧化丙烷制丙烯：
反应①：C3 H8(g)+CO2(g)⇌C3 H6 (g)+ H2O (g)+CO (g) Δ H =+165.5kJ⋅mol
−1
反应②：C3H8(g)⇌C3H6 (g)+ H2(g)
反应③：CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g)
反应④：CO2(g)+C (s)⇌2CO (g)
(3)向某密闭容器中按n(C3H8):n(CO2)=1:1投料，若只发生反应①，下列说法正确的是_______(填标号)。
A．该反应ΔS>0
B．升高温度或增大压强均可以使C3H8的平衡转化率提高
C．升高温度可以提高该反应的平衡常数
D．消耗CO2的物质的量和生成C3H6物质的量相等时，说明反应达到化学平衡状态
(4)某科研小组在580℃，催化作用下，研究不同投料比n(C3 H8):n(CO2)对脱氢反应的影响，丙烷转化率、
丙烯选择性随时间的变化如图所示。
已知丙烯产率=丙烷转化率×丙烯选择性。若反应时间为25min，则最佳投料比n(C3H8):n(CO2)为_______，
原因是_______。
(5)该工艺的优点有_______(填标号)。
A．CO2与H2反应，使反应②的化学平衡正向移动
B．有利于减少积炭
C．有利于CO2与H2资源利用
Ⅲ.C3H8电氧化合成
(6)在碱性介质中，生成C3H6的电极反应式为_______。
28．（2025·河北石家庄·二模）尿素[CO(NH2)2]热解制备NH3，并利用NH3进行脱硝反应(与NOx 反应)是科研
领域的一个研究方向。
Ⅰ．CO(NH2)2(g)和H2O(g)混合热解制备NH3(g)时，发生如下反应：
ⅰ．CO(NH2)2(g)⇌NH3(g)+HNCO(g) Δ H 1=+58.1kJ⋅mol
-1；
ⅱ．HNCO(g)+H2O(g)⇌NH3(g)+CO2(g) Δ H 1=-81.1kJ⋅mol
-1。
回答下列问题：
(1)已知CO(NH2)2(g)、NH3(g)的燃烧热Δ H分别为−634.3kJ⋅mol
−1、−46.1kJ⋅mol
−1，则HNCO(g)
的燃烧热Δ H =_______kJ⋅mol
−1。
(2)工业上将CO(NH2)2(g)与H2O(g)混合以一定流速通过管式反应器发生反应ⅰ和ⅱ．气体通过反应器时间
为10 min，测得反应器出口相关物质的转化率及浓度随温度的变化如图所示。
①750℃时，0~10 min 内，NH3的生成速率v (NH3)=_______mol⋅L
−1⋅min
−1；HNCO(g)的转化率为
_______(保留3 位有效数字)。
②温度高于800℃，HNCO(g)的转化率随温度的升高而增大，解释其原因为_______。
(3)一定温度和压强下，向某密闭容器中加入一定量的CO(NH2)2(g)和H2O(g)发生反应ⅰ和ⅱ．体系达平衡
时，测得体系中c[CO(NH2)2)=a mol⋅L
−1，c(NH3)=b mol⋅L
−1，c(CO2)=c mol⋅L
−1。
①反应ⅰ的平衡常数K =_______(用含a、b、c的代数式表示)。
②下列操作一定可以提高上述平衡体系中NH3浓度的是_______(填选项字母)。
A．缩小容器容积 B．升高温度 C．加入更高效催化剂 D．分离出部分CO2
Ⅱ．利用NH3进行脱硝反应时发生如下反应：
主反应
ⅲ．4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
ⅳ．4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O
副反应
ⅴ．2NO+O2=2NO2
ⅵ．4NH3+3O2=2N2+6H2O
(4)实验表明，其他条件一定时，NOx去除率(R)随氨氮比[n=
c(NH3)
c(NO)+c(NO2)
，c 代表反应器入口相关气体的
浓度]的变化如图所示。
当n<0.9时，NO2去除率为负值，解释其原因为_______。
29．（2026·江西萍乡·二模）CO2含量的控制和资源化利用具有重要意义，我国在碳氧化物催化加氢合成甲
醇上取得了突破性进展。
(1)在催化剂M的作用下，CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g)的微观反应历程和相对能量(E)如图所示，其中吸
附在催化剂表面上的物种用“*”标注。
已知：
表示C，
表示O，
表示H。
历程I：
反应甲：CO2(g)=CO (g)+O
*
历程II：
反应乙：H2(g)+O
*= HO
*+ H
*
历程III：
反应丙：______。
①历程III 中的反应丙可表示为______。
②CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g)的决速步骤的能垒是______eV。
(2)由CO2合成甲醇是CO2资源化利用的重要方法，该过程的有关反应如下：
主反应：CO2(g)+3 H2(g)⇌CH3OH (g)+ H2O (g)Δ H 1<0
副反应：CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g)Δ H 2>0
按n(H2):n(CO2)=3:1的投料比发生上述反应，测得CO2的平衡转化率(X−CO2)和CH3OH的选择性(S—
CH3OH)随温度、压强的变化如图所示。
(已知：①LTA 分子筛膜具有很强的亲水性。
②S−CH3OH = n(转化为CH3OH 的CO2)
n(转化的CO2)
×100 %)
①使用LTA 分子筛膜可以提高CO2的平衡转化率，原因是______。
②P1、P2的大小关系为：P1______P2(填“>”、“<”或“=”)。
350℃
③
以上时，P1和P2条件下的CO2平衡转化率几乎交于一点的原因是______。
④250❑
∘C、P2条件下，H2的平衡转化率为______，副反应的Kp=______(均保留到小数点后2 位)。
(3)反应CO2(g)+3 H2(g)⇌CH3OH (g)+ H2O (g)一般认为可通过如下两个步骤来实现：
步骤①：CO2(g)+ H2(g)⇌CO (g)+ H2O (g)
步骤②：CO (g)+2H2(g)⇌CH3OH (g)
反应的快慢由步骤②决定，在恒压、投料比n(H2):n (CO)=2:1条件下，使用不同压制压强下形成的催化剂
对步骤②在相同时间内进行催化反应，请在图2 画出10～30MPa 范围内，CO 转化率与压制压强P 之间的
关系曲线(不考虑催化剂失活)______。(已知：催化剂存在孔结构(孔结构通向催化剂内部的活性中心)，使
用前可在高压下压制成型，压制压强越大，孔径越小，但压强超过25MPa 时会造成催化剂颗粒破裂成粉
末。)
30．（2026·江苏南通·二模）对燃煤气进行综合处理，可实现绿色环保与变废为宝的目的。
(1)燃煤气中SO2的含量可利用库伦测硫仪进行检测，其工作原理如图-1 所示。电解质溶液中c(I3
−)
c(I
−) =k(k是
定值)，且保持定值时该电解池不工作。待测气体进入电解池后，电解池开始工作，待测定结束后
c(I3
−)
c(I
−) =k。
①SO2导致测硫仪出现数据变化时的离子反应为___________。
②标况下，若待测气体以56 mL/ min的流速通入，10min 末测硫仪显示转移了0.02mol 电子，则待测气体
中SO2的体积分数为___________。
(2)工业上CO2经过捕集和电催化还原可转化为有机物。以0.1mol⋅L
−1的KHCO3溶液为电解质溶液，将CO2
通入Cu 基催化剂的电极材料上(Cu 是催化剂的活性位点)，相同条件下电解得到的部分还原产物的法拉第
效率(FE %)随电压变化如图-2 所示。
FE % = nX(生成还原产物X 所需要电子的物质的量)
n总(电解过程中通过的电子总物质的量)
×100 %
①有机胺(RNH2)与CO2反应生成RNH2
+COO
−，再失去1 个质子后再跟水反应可实现有机胺的再生。有机胺能
吸收CO2的原因是___________。
②当电压为U 1时，生成H2的电极反应式为___________。
③电压从U 2增大到U 3时，电流减小的原因可能是___________。
(3)某科研小组研究了Fe 掺杂六方氮化硼(BN)对N2O还原反应的催化性能。Fe−BN上吸附N2O、CO和SO2的
稳定构型如图-3 所示(所有键距均以nm 为单位)，CO、SO2还原N2O反应过程的曲线图如图-4 所示。
①在Fe−BN表面容易产生吸附态氧原子(O*)的原因是___________。
②科研小组依据数据认为N2O还原反应使用CO 优于SO2，理由是___________。
