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大单元五 热化学 化学反应速率与平衡
微专题3 化学反应原理综合分析
【真题再现●明考向】
(2025·安徽卷)Ⅰ.通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解
反应：
①HCOOH(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋26.3 kJ·mol-1
②HCOOH(g)===CO2(g)＋H2(g) ΔH2＝－14.9 kJ·mol-1
(1)反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)的ΔH＝________kJ·mol-1。
(2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的HCOOH(g)，发生上述两个分
解反应，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.H2O(g)的浓度不变
d.CO 和CO2的物质的量相等
(3)一定温度下，使用某催化剂时反应历程如图，反应①的选择性接近100%，原
因是______________________________；升高温度，反应历程不变，反应①的选
择性下降，可能的原因是________________________。
Ⅱ.甲烷和二氧化碳重整是制取合成气(CO 和H2)的重要方法，主要反应有：
③CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)
④CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)
⑤CH4(g)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋3H2(g)
(4)恒温恒容条件下，可提高CH4转化率的措施有__________(填标号)。
a.增加原料中CH4的量
b.增加原料中CO2的量
c.通入Ar 气
(5)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的CH4/CO2/Ar 混合气，投料组
成与CH4和CO2的平衡转化率之间的关系如下图。
ⅰ.投料组成中Ar 含量下降，平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将________(填“增
大”“减小”或“不变”)。
ⅱ.若平衡时Ar 的分压为p kPa，根据a、b 两点计算反应⑤的平衡常数Kp＝
________(kPa)2(用含p 的代数式表示，Kp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)。
【核心梳理●明方向】
1.题型概述
2.解答化学平衡移动问题的步骤
(1)正确分析反应特点：包括反应物、生成物的状态，气体体积变化，反应的热
效应。
(2)明确外界反应条件：恒温恒容、恒温恒压、反应温度是否变化、反应物投料
比是否变化。
(3)结合图像或K 与Q 的关系、平衡移动原理等，判断平衡移动的方向或结果。
3.分析图表与作图时应注意的问题
(1)仔细分析并准确画出曲线的最高点、最低点、拐点和平衡点。
(2)找准纵坐标与横坐标的对应数据。
(3)描绘曲线时注意点与点之间的连接关系。
(4)分析表格数据时，找出数据大小的变化规律。
4.解答有关平衡常数的计算
(1)结合题意，运用“三段式”，分析计算、确定各物理量的变化。
(2)多重平衡体系的计算用好连续计算法(分设变量)、守恒法两种方法。
(3)多重平衡体系达到整体综合平衡后，每种平衡组分都只能有一个平衡浓度。
【考点突破●提能力】
1.(2025·四川名优校联盟3 月联考)为实现氯资源循环利用，工业上采用RuO2催
化氧化法处理HCl 废气：2HCl(g) ＋O2(g)⥫⥬Cl2(g) ＋H2O(g) ΔH1 ＝－57.2
kJ·mol-1 K
将HCl 和O2分别以不同起始流速通入反应器中，在360 ℃、400 ℃和440 ℃下
反应，通过检测流出气成分绘制HCl 转化率(α)曲线，如图所示(较低流速下转化
率可近似为平衡转化率)。
回答下列问题：
(1)该反应在________下能够自发进行(填“高温”或“低温”)；T1＝________
℃。
(2)已知H2 的燃烧热ΔH2＝－285.8 kJ·mol-1；H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋44.0
kJ·mol-1，则H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)的反应热ΔH＝________kJ·mol-1。
(3)温度为T3 时，恒容密闭容器中，不能表明该反应一定达到平衡状态的是
________(填标号，下同)。
A.混合气体的平均相对分子质量不变
B.平衡常数K 值不变
C.混合气体的密度不变
D.断裂n mol H—Cl 键的同时断裂n mol H—O 键
(4)下列措施不能提高M 点HCl 转化率的是________。
A.增大HCl 的流速
B.将温度升高40 ℃
C.增大n(HCl)∶n(O2)
D.使用更高效的催化剂
(5)图中较高流速时，α(T3)小于α(T2)和α(T1)，原因是________________________
______________________________________________________________________
。
(6)设N 点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数K＝________(用
平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。
2.(2025·河北省石家庄市二模)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。回答下列问题：
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) ΔH1＝＋58.1 kJ·mol-1
ⅱ.HNCO(g)＋H2O(g)===NH3(g)＋CO2(g) ΔH2＝－81.1 kJ·mol-1
(1) 已知CO(NH2)2(g) 、NH3(g) 的燃烧热(ΔH) 分别为－634.3 kJ·mol-1、－46.1
kJ·mol-1，则HNCO(g)的燃烧热ΔH＝______________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1 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 代表反应器入口
相关气体的浓度]的变化如图2 所示。
当
n<0.9
时
，
NO2
去
除
率
为
负
值
，
解
释
其
原
因
为
______________________________
______________________________________________。
【限时训练】（限时：60 分钟）
化学反应原理综合分析
(满分：80 分)
1.(14 分)(2025·甘肃卷)乙炔加氢是除去乙烯中少量乙炔杂质，得到高纯度乙烯的
重要方法。该过程包括以下两个主要反应：
反应1：C2H2(g)＋H2(g)===C2H4(g) ΔH1＝－175 kJ·mol-1(25 ℃，101 kPa)
反应2：C2H2(g)＋2H2(g)===C2H6(g) ΔH2＝－312 kJ·mol-1(25 ℃，101 kPa)
(1)25 ℃，101 kPa 时，反应C2H4(g)＋H2(g)===C2H6(g) ΔH＝_______kJ·mol-1。
(2)一定条件下，使用某含Co 催化剂，在不同温度下测得乙炔转化率和产物选择
性(指定产物的物质的量/转化的乙炔的物质的量)如图所示(反应均未达平衡)。
①在60 ～220 ℃范围内，乙炔转化率随温度升高而增大的原因为
_______________
____________________________________________________________(任写一条)，
当温度由220 ℃升高至260 ℃，乙炔转化率减小的原因可能为
_________________
______________________________________________________。
②在120 ～240 ℃范围内，反应1 和反应2 乙炔的转化速率大小关系为
v1_______v2(
填
“
>”“<”
或
“
＝
”
)
，
理
由
为
__________________________________
______________________________________________。
(3)对于反应1，反应速率v(C2H2)与H2 浓度c(H2)的关系可用方程式v(C2H2)＝
k[c(H2)]α表示(k 为常数)。145 ℃时，保持其他条件不变，测定了不同浓度时的反
应速率( 如下表) 。当v(C2H2) ＝1.012×10-4 mol·L-1·s-1 时，c(H2) ＝
_________mol·L-1。
实验组
c(H2)/(mol·L-1)
v(C2H2)/(mol·L-1·s-1)
一
4.60×10-3
5.06×10-5
二
1.380×10-2
1.518×10-4
(4)以Pd/W 或Pd 为催化剂，可在常温常压(25 ℃，101 kPa)下实现乙炔加氢，反
应机理如下图所示(虚线为生成乙烷的路径)。以________为催化剂时，乙烯的选
择
性
更
高
，
原
因
为
_______________________________________________________
______________________________________________。(图中“*”表示吸附态；
数值为生成相应过渡态的活化能)
2.(13 分)(2025·河北卷)乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工
和煤化工等工业路线合成。
(1)石油化工路线中，环氧乙烷(EO)水合工艺是一种成熟的乙二醇生产方法，环
氧乙烷和水反应生成乙二醇，伴随生成二乙二醇(DEG)的副反应。
主反应：EO(aq)＋H2O(l)===EG(aq)
ΔH<0
副反应：EO(aq)＋EG(aq)===DEG(aq)
体系中环氧乙烷初始浓度为1.5 mol·L-1，恒温下反应30 min，环氧乙烷完全转化，
产物中n(EG)∶n(DEG)＝10∶1。
①0～30 min 内，v 总(EO)＝______________mol·L-1·min-1。
②下列说法正确的是________(填序号)。
a.主反应中，生成物总能量高于反应物总能量
b.0～30 min 内，v 总(EO)＝v 总(EG)
c.0～30 min 内，v 主(EG)∶v 副(DEG)＝11∶1
d.选择适当催化剂可提高乙二醇的最终产率
(2)煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100%，具有广
阔的发展前景。反应如下：2CO(g)＋3H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g) ΔH。按化学
计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强的关系。α 分别为0.4、0.5 和
0.6 时，温度与压强的关系如图：
①代表α ＝0.6 的曲线为________( 填“ L1”“L2” 或“ L3”) ；原因是
_____________________________________________________________________。
②ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
③已知：反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬yY(g)＋zZ(g)，Kx＝，x 为组分的物质的量分数。
M、N 两点对应的体系，Kx(M)______Kx(N)(填“>”“<”或“＝”)，D 点对应体系
的Kx的值为________。
④已知：反应aA(g)＋bB(g)⥫⥬yY(g)＋zZ(g)，Kp＝，p 为组分的分压。调整进料
比为n(CO)∶n(H2)＝m∶3，系统压强维持p0 MPa，使α(H2)＝0.75，此时Kp＝
__________MPa-4(用含有m 和p0的代数式表示)。
3.(14 分)(2025·贵州普通高中选择性考试模拟)从烟气中捕集CO2，与CH4耦合反
应生成CO 和H2，有利于减少CO2排放，减缓温室效应。反应方程式如下：
主反应：CO2(g)＋CH4(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g) ΔH＝＋247 kJ·mol-1 K
主要的副反应：Ⅰ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41 kJ·mol-1 K1
Ⅱ.C(s)＋H2O(g)⥫⥬CO(g)＋H2(g) ΔH2＝＋131 kJ·mol-1 K2
Ⅲ.2CO(g)⥫⥬C(s)＋CO2(g) ΔH3 K3
回答下列问题：
(1)计算ΔH3＝________kJ·mol-1。为了抑制副反应Ⅲ的发生，主反应倾向于在
________(选填“高温”或“低温”)下进行。
(2)主反应分别在Ni 和NiMo 合金催化剂上的反应历程如图1 所示，其中吸附在
催化剂表面的中间物种加注*。
由图1 可知，相同条件下，为提高化学反应速率，使用________催化剂较好。在
该催化剂上，反应历程的最大能垒(活化能)为________eV，决速步骤的反应方程
式为______________________________________________________________。
(3)在恒温、c(CO2)＝c(CH4)＝1 mol·L-1时进料，在不同条件下达到平衡时的理论
平衡转化率和n(H2)/n(CO)如下表：
条件
平衡转化率(%)
n(H2)/
n(CO)
CH4
CO2
ⅰ.只考虑主反应
80
80
1.00
ⅱ.同时考虑主反应和
副反应Ⅰ(K1＝1.0)
75
x
y
ⅲ.只考虑主反应在
透氢膜反应器中进行
—
90
—
①在条件ⅰ时，K＝___________(列出计算式)。
②与条件ⅰ相比，条件ⅱ中x__________80%，y_______1.00(选填“大于”“等
于”或“小于”)。
③在条件ⅲ时，透氢膜反应器的工作原理如图2 所示。出口a 和出口b 中H2的物
质的量的比值为________(保留小数点后2 位)。
4.(13 分)(2025·山西省吕梁市二模)氮氧化物的污染治理迫在眉睫，利用CO 还原
NO 可以实现CO、NO 的双减排，反应原理如下：
反应Ⅰ：2CO(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g) ΔH1＝－746.6 kJ·mol-1
反应Ⅱ：CO(g)＋2NO(g)⥫⥬N2O(g)＋CO2(g) ΔH2＝－381.5 kJ·mol-1
回答下列问题：
(1)计算反应Ⅲ：N2(g)＋2NO(g)⥫⥬2N2O(g) ΔH3＝________kJ·mol-1。
(2)在恒容密闭容器中充入一定量的NO(g)和不定量的CO(g)发生反应Ⅰ，测得
N2(g)的平衡物质的量n(N2)在不同温度下随 n(CO)的变化关系和在不同n(CO)下
随温度的变化关系如图甲所示。
图中表示n(N2)在不同n(CO)下随温度的变化关系的曲线是__________(填字母，
下同)，在表示不同温度下n(N2)随n(CO)的变化关系的曲线中，温度较高的曲线
是__________。
(3)某温度下，在恒压容器中按不同投料比充入CO(g)和NO(g)，若主要发生反应
Ⅱ时，图乙曲线中能表示N2O(g)的平衡体积分数随投料比n(CO)∶n(NO)变化的
是________(填字母)。
(4)若某温度下，向某恒压容器中按n(CO)∶n(NO)＝1∶1 投料，发生反应Ⅰ、Ⅱ，
反应达到平衡时测得N2(g)、N2O(g)的体积分数分别为20%和10%，体系压强为
p0 kPa，则 NO(g)的转化率为________(保留3 位有效数字)，用分压表示反应Ⅰ
的平衡常数Kp1＝________kPa-1(列式即可)。
(5)若向容积为1 L 的恒容容器中各充入 2 mol 的CO(g)和NO(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ，
5 min 后测得c(CO2)＝0.3 mol·L-1，c(NO)＝1.6 mol·L-1，则N2O 的平均反应速率
v(N2O)＝_____________，则N2的选择性为__________
。
5.(12 分)(2025·湖南常德市一模)含氯有机物在自然环境中具有长期残留性和高毒
性。
Ⅰ.“催化还原脱氯法”作为一种安全有效的环境修复方法，主要分为“直接脱
氯”和“间接脱氯”两大类。
(1)间接脱氯
“光催化加氢脱氯”为典型的间接脱氯法，可在温和条件下有效降解含氯有机物，
而不产生氯化副产物。“光催化加氢脱氯”的第一步为水的活化：H2O＋*＋e－
―→H*＋OH－，如图1 为不同催化剂条件下水分子解离成H*的反应机理。
①下列说法正确的是________。
A.水的活化分两步完成
B.活化1 mol H2O，使用催化剂TiO2－x/gC3N4放出的热量比使用催化剂TiO2/gC3N4
放出的热量多
C.吸附在催化剂TiO2－x/gC3N4表面的H2O 会自发地解离成OH*
②已知O—H 键的键能为464 kJ·mol-1，解离一个水分子[H2O(g)―→H·(g)＋
·OH(g)]理论上需消耗________J 能量。(保留两位有效数字)
(2)直接脱氯
还原铁脱氯机理：R—Cl＋H＋＋Fe―→R—H＋Fe2+＋Cl－(R—为烃基)，随着反应
进行，铁表面附着一层红褐色固体，使脱氯效率下降，生成红褐色固体的原因是
______________________________________________________________________
______________________________________________。
Ⅱ.某科研团队以三氯乙烯(TCE)为核心物质进行脱氯机理研究。
(3)利用TCE 测试催化剂的活性
以TCE 测试gC3N4、TiO2/gC3N4和TiO2－x/gC3N4三种不同催化剂的“加氢脱氯活
性”(如图2 所示)。已知ln(c0/c)＝kt。t 表示光照时间，c0、c 分别为光照t 秒前、
后TCE 的浓度，k 为常数。根据图中数据，催化效果最好的催化剂是________；
其中k＝________s-1(结果保留两位有效数字)。
(4)利用生物电化学系统降解TCE 降解装置如图3 所示。电极A 为________(填
“阴极”或“阳极”)；TCE 生成顺式DCE(顺二氯乙烯)的电极方程式为
_______________________________________________________________。
6.(14 分)(2025·安徽皖北协作区一模联考)在“碳达峰、碳中和”的背景下，CO2
通过加氢转化制甲醇、乙醇等化学品的研究备受关注。回答下列问题：
Ⅰ.CO2加氢制甲醇
(1)已知如下热化学方程式：
反应ⅰ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH1＝＋41.2 kJ·mol-1
反应ⅱ：CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) ΔH2＝－90.6 kJ·mol-1
反应ⅲ：CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH3
计算：ΔH3＝________kJ·mol-1。
(2)在一绝热恒容的密闭容器中发生反应 CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)，下列
说法能说明该反应达到化学平衡状态的是________(填标号)。
A.体系的压强保持不变
B.混合气体的密度保持不变
C.n(CO2)＋n(CO)保持不变
D.CO 的体积分数保持不变
(3)一定条件下，发生上述反应ⅰ、ⅱ、ⅲ，达到平衡时CO2的平衡转化率和甲
醇选择性随温度变化的关系如图1 所示。
已知：甲醇的选择性＝×100%。
①260 ℃时，H2的转化率α＝________。反应ⅰ的平衡常数Kx＝________(精确
到小数点后3 位，Kx是以物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。
②从热力学角度分析，甲醇选择性随温度升高而降低的原因：
__________________
____________________________________________________________________。
Ⅱ.电还原制备高附加值的有机物
已知：Sn、In、Bi 的活性位点对O 的连接能力较强，Au、Cu 的活性位点对C 的
连接能力较强，Cu 对CO 的吸附能力远强于Au，且Cu 吸附CO 后不易脱离。
(4)CO2电还原可能的反应机理如图2 所示(*CO 表示吸附态的CO)。
①参照机理图画出A 的结构：________。
②若还原产物主要为CH4，应选择________(填“Sn”“Au”或“Cu”)作催化剂。
