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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)。
【答案】(1)－41.2 (2)bc (3)反应①活化能远小于反应② 升高温度，反应②
的反应速率提升程度更大 (4)b (5)ⅰ.增大 ⅱ.p2
【解析】(1)根据盖斯定律，由反应②－反应①，可得CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)
＋H2(g) ΔH＝－14.9 kJ·mol-1－26.3 kJ·mol-1＝－41.2 kJ·mol-1。(2)该反应中反应
物、生成物均为气体，气体总质量不变，容器恒容，则气体密度始终不变，故a
错误；反应①和②反应前后气体分子数均不相等，气体总压强为变量，则气体总
压强不变可以说明反应达到平衡状态，故b 正确；H2O(g)的浓度不变，则反应体
系中各物质浓度均不变，可以说明反应达到平衡状态，故c 正确；CO 和CO2的
物质的量相等，不能说明各物质浓度不变，不能说明反应达到平衡状态，故d 错
误。(3)由图可知，使用该催化剂时反应①的活化能远小于反应②的，故此时反
应①的选择性可接近100%；活化能越高的反应的速率对温度越敏感，反应②的
活化能更高，升温对其化学反应速率的增加更明显，故升高温度，反应①的选择
性下降。(4)增加原料中CH4的量，反应③和反应⑤平衡正向移动，但CH4的平
衡转化率降低，故a 错误；增加原料中CO2的量，反应③平衡正向移动，CH4的
平衡转化率增大，故b 正确；恒容条件下通入Ar 气，体系压强增大，但各反应
物浓度不变，平衡不移动，CH4转化率不变，故c 错误。(5)ⅰ.由题图知，随着
投料组成中Ar 含量下降，CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，说明反应
④正向进行程度大于反应⑤正向进行程度，故平衡体系中n(CO)∶n(H2)的值将增
大。ⅱ.根据a、b 两点起始时CH4/CO2/Ar 的物质的量之比为40/40/20，平衡时
CO2转化率为30%，CH4转化率为20%，设起始时CH4、CO2、Ar 的物质的量分
别为2 mol、2 mol、1 mol，反应③中CH4 转化a mol，则反应⑤中CH4 转化
(2×20%－a)mol，反应④中CO2转化(2×30%－a)mol，列关系式如下：
③CH4(g)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)
转化量/mol： a a 2a 2a
④CO2(g)＋H2(g) ⥫⥬CO(g)＋ H2O(g)
转化量/mol：0.6－a 0.6－a 0.6－a 0.6－a
⑤CH4(g)＋H2O(g) ⥫⥬ CO(g) ＋ 3H2(g)
转化量/mol：0.4－a 0.4－a 0.4－a 3(0.4－a)
平衡时n(CH4)＝1.6 mol，n(CO2)＝1.4 mol，n(CO)＝2a mol＋(0.6－a)mol＋(0.4
－a)mol＝1 mol，n(H2)＝2a mol＋3(0.4－a)mol－(0.6－a)mol＝0.6 mol，n(H2O)
＝(0.6－a)mol－(0.4－a)mol＝0.2 mol。
恒压密闭容器中，气体的分压之比等于物质的量之比，平衡时Ar 的分压为p
kPa，则p(CH4)＝1.6p kPa，p(H2O)＝0.2p kPa，p(CO)＝p kPa，p(H2)＝0.6p
kPa，故Kp＝＝＝(kPa)2。
【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)。
【答案】(1)低温 440 (2)－184.6 (3)BC (4)AC (5)较高流速下反应未达平
衡状态，HCl 的转化率与反应速率相关，T3温度低，反应速率较慢，故α(T3)小
于α(T2)和α(T1) (6)6
【解析】(1)反应2HCl(g)＋O2(g)⥫⥬Cl2(g)＋H2O(g)是反应前后气体分子数目减小
的放热反应，所以该反应的ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0 时，反应可以自发进
行，则该反应在低温下能够自发进行；升高温度时平衡逆向移动，反应物的转化
率降低，即温度越高，HCl 的转化率越低，且较低流速下转化率可近似为平衡转
化率，则图中T1为440 ℃，T2为400 ℃，T3为360 ℃。(2)设方程式①2HCl(g)
＋O2(g)⥫⥬Cl2(g)＋H2O(g) ΔH1＝－57.2 kJ·mol-1 ②H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH2＝－285.8 kJ·mol-1；③H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋44.0 kJ·mol-1
④H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g) ΔH
根据盖斯定律可知，④＝②－①＋③，则ΔH＝(－285.8 kJ·mol-1)－(－57.2
kJ·mol-1)＋(＋44.0 kJ·mol-1)＝－184.6 kJ·mol-1。
(3)A 项，该反应前后气体分子数不相等，且所有反应物和产物都是气体，则总
质量不变，此时平均相对分子质量是变量，当混合气体的平均相对分子质量不变
时可以表明反应达到平衡；B 项，平衡常数只受温度影响，温度为T3时，恒容
密闭容器中，平衡常数K 是定值，当平衡常数K 值不变时，不能说明反应达到
平衡；C 项，该反应过程中气体总质量和总体积都不变，混合气体的密度是定值
当混合气体的密度不变时，不能说明反应达到平衡；D 项，断裂n mol H—Cl 键
的同时断裂n mol H—O 键，说明正逆反应速率相等，说明反应达到平衡。(4)由
题图可知，增大HCl 的流速，HCl 的转化率降低，A 符合题意；M 点对应温度为
360 ℃，由图像可知，将温度升高40 ℃，HCl 的转化率增大，B 不符合题意；
对比图1、2 可知，其他条件相同时降低 n(HCl)∶n(O2)，可提高M 点HCl 转化
率，则增大n(HCl)∶n(O2)时降低M 点HCl 转化率，C 符合题意；使用高效催化
剂，可以增加该温度下的反应速率，使单位时间内的转化率增加，D 不符合题意。
(5)图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速
过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，
T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。(6)由图像可知，N
点HCl 的平衡转化率为80%，设起始 n(HCl)＝n(O2)＝4 mol，可列出三段式
2HCl(g)＋O2(g)⥫⥬Cl2(g)＋H2O(g)
起始(mol) 4 4 0 0
转化(mol) 3.2 0.8 1.6 1.6
平衡(mol) 0.8 3.2 1.6 1.6
则K＝＝6。
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
______________________________
______________________________________________。
【答案】(1)－646.3 (2)①3.8×10-6 11.8% ②温度高于800 ℃时，反应ⅰ已
进行完全，升高温度，反应ⅱ的速率加快(合理即可) (3)① ②AD (4)NH3主
要发生反应ⅲ，同时反应ⅴ进行的程度大于反应ⅳ进行的程度，导致NO2出口
浓度高于入口浓度
【解析】(1)已知：CO(NH2)2(g)＋O2(g)===CO2(g)＋N2(g)＋2H2O(l) ΔH3＝－
634.3 kJ·mol-1 ，NH3(g) ＋O2(g)===N2(g) ＋H2O(l) ΔH4 ＝－46.1 kJ·mol-1 ，
CO(NH2)2(g)===NH3(g)＋HNCO(g) ΔH1＝＋58.1 kJ·mol-1，由盖斯定律，将ΔH3
－ΔH4－ΔH1 可得HNCO(g)燃烧热化学方程式：HNCO(g)＋O2(g)===CO2(g)＋
N2(g)＋H2O(l) ΔH＝－634.3 kJ·mol-1－(－46.1 kJ·mol-1)－58.1 kJ·mol-1＝－646.3
kJ·mol-1。(2)①由题图1 可知 750 ℃时，NH3 浓度为38×10-6 mol·L-1，根据反
应速率公式v＝，0～10 min 内，v(NH3)＝＝3.8×10-6 mol·L-1·min-1；750 ℃时，
HNCO 起始浓度设为c0，平衡浓度为30×10-6 mol·L-1，转化率α＝，由反应ⅰ和
ⅱ可知NH3的浓度变化等于CO(NH2)2的浓度变化加上HNCO 的浓度变化，由题
图1 知，CO(NH2)2 完全转化为NH3 和HNCO，HNCO 再部分转化为NH3 和
CO2 ，设 CO(NH2)2 起始浓度为x ，则x ＋(x －30×10-6 mol·L-1) ＝38×10-6
mol·L-1，解得x＝34×10-6 mol·L-1，HNCO 转化率 α＝≈11.8%；②温度高于800
℃时，反应ⅰ已进行完全，升高温度，反应ⅱ的速率加快(合理即可)，所以
HNCO(g)的转化率随温度的升高而增大。(3)①一定温度和压强下，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，根据
反应ⅱ可知生成CO2的同时生成等量NH3，即反应ⅱ生成的c(NH3)＝c mol·L-1，
则反应ⅰ生成的NH3 浓度为(b －c)mol·L-1 ，生成的HNCO 浓度也为(b －
c)mol·L-1，反应ⅱ中消耗的HNCO 浓度为c mol·L-1，则剩余的HNCO 浓度为(b
－c)mol·L-1－c mol·L-1＝(b－2c)mol·L-1，反应ⅰ的平衡常数K＝＝；②反应ⅰ是
气体分子数增大的反应，反应ⅱ是气体分子数不变的反应，缩小容器容积，反应
ⅰ平衡逆向移动，总平衡逆向移动，氨气的物质的量减小，但体积减小，NH3浓
度增大，A 符合题意；反应ⅰ吸热，反应 ⅱ放热，升高温度，反应ⅰ正向移动、
反应ⅱ逆向移动，NH3浓度不一定增大，B 不符合题意；加入更高效催化剂，只
加快反应速率，不影响平衡移动，NH3浓度不变，C 不符合题意；分离出部分
CO2，反应ⅱ平衡正向移动，导致反应ⅰ也正向移动，NH3浓度增大，D 符合题
意。(4)由题图2 和表中信息可知，当 n<0.9 时，NH3主要发生反应ⅲ，同时反应
ⅴ进行的程度大于反应ⅳ进行的程度，导致NO2出口浓度高于入口浓度，所以
NO2去除率为负值。
【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)
【答案】(1)－137 (2)①升高温度，反应速率加快(或升高温度，催化剂活性增
强) 220～260 ℃时，催化剂活性降低 ②> 乙烯的选择性高于乙烷的选择性，
反应1 的转化速率大 (3)9.20×10-3 (4)Pd/W C2H―→C2H6(g)，Pd/W 作催化剂
时所需活化能更大，更难生成C2H6(g)
【解析】(1)根据盖斯定律可知，目标反应＝反应2－反应1，ΔH＝ΔH2－ΔH1＝
－137 kJ·mol-1。(2)①在60～220 ℃范围内，反应未达到平衡状态，升高温度，
反应速率加快，故乙炔转化率随温度的升高而增大，另外催化剂活性增强也可加
快反应速率，提高乙炔转化率；而温度由220 ℃升高至260 ℃时，催化剂活性
降低，故乙炔转化率减小。②由图中产物选择性曲线可知，在120～240 ℃范围
内，乙烯的选择性高于乙烷的选择性，故反应1 的转化速率大，即v1>v2。(3)由
题意知，实验组一、实验组二存在关系式：v1(C2H2)＝k[c1(H2)]α、v2(C2H2)＝
k[c2(H2)]α，且c2(H2)＝3c1(H2)、v2(C2H2)＝3v1(C2H2)，代入并联立可得3＝3α，即α
＝1，而v(C2H2)＝1.012×10-4 mol·L-1·s-1＝2v1(C2H2)，故此时c(H2)＝2c1(H2)＝
9.20×10-3 mol·L-1。(4)由催化反应机理图中的能量变化可知，C2H―→C2H4(g)时，
使用Pd/W 催化剂所需活化能更小，更易生成C2H4(g)，且C2H―→C2H6(g)时，使
用Pd/W 催化剂所需活化能更大，更难生成C2H6(g)，故以Pd/W 为催化剂时乙烯
的选择性更高。
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)。
【答案】(1)①0.05 ②cd (2)①L1 该反应为气体分子数减小的反应，温度相
同时，增大压强，平衡正向移动，固定平衡转化率增大 ②< ③＝ 12 ④
【解析】(1)①环氧乙烷的初始浓度为 1.5 mol·L-1，反应30 min，环氧乙烷完全
转化，则0～30 min 内，v 总(EO)＝＝＝0.05 mol·L-1·min-1。②主反应ΔH<0，为放
热反应，生成物总能量低于反应物总能量，a 错误；由题目信息知，合成乙二醇
的过程中伴随着副反应的发生，EG 既是主反应的生成物，又是副反应的反应物，
即EG 的浓度变化量小于EO 的浓度变化量，故v 总(EO)＞v 总(EG)，b 错误；由题
目信息知，反应完成后产物中n(EG)∶n(DEG)＝10∶1，即Δn(EG)∶Δn(DEG)＝
10∶1，反应时间相同，则v 总(EG)∶v 副(DEG)＝10∶1，结合v 总(EG)＝v 主(EG)
－v 副(EG)可得，＝，则v 主(EG)∶v 副(DEG)＝11∶1，c 正确；选择适当催化剂可
以提高主反应的选择性，从而提高乙二醇的最终产率，d 正确。(2)①由题目信
息知，该反应为气体分子数减小的反应，同一温度下，增大压强，平衡正向移动，
则α 增大，故L1、L2、L3分别代表α＝0.6、0.5、0.4 的曲线。②由图可知，压强
相等时，温度越高则对应的平衡转化率α 越小，即平衡逆向移动，故该反应为放
热反应，ΔH<0。③M、N 两点对应平衡转化率相等，则平衡时各组分物质的量
分数均相等，故Kx(M)＝Kx(N)；D 点对应的平衡转化率为0.5，根据题给信息知，
该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO、3 mol H2，列三段式：
2CO(g)＋3H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)
起始量/mol 2 3 0
转化量/mol 1 1.5 0.5
平衡量/mol 1 1.5 0.5
平衡时x(CO)＝、x(H2)＝、x(HOCH2CH2OH)＝，则D 点对应体系的Kx＝＝12。
④设在该条件下，起始时加入m mol CO 和3 mol H2，α(H2) ＝0.75，则H2转化
了2.25 mol，由此列三段式：
2CO(g)＋3H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)
起始量/mol m 3 0
转化量/mol 1.5 2.25 0.75
平衡量/mol m－1.5 0.75 0.75
平衡时，x(CO)＝、x(H2)＝、x(HOCH2CH2OH)＝，则Kp＝
MPa-4＝ MPa-4。
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)。
【答案】(1)－172 高温 (2)NiMo(或NiMo 合金) 1.58 CH4(g)===CH＋H*[或
CH4(g)＋CO*＋O*===CH＋H*＋CO*＋O*] (3)① ②大于 小于 ③ 0.65
【解析】(1)根据盖斯定律，－反应Ⅰ－反应Ⅱ＝反应Ⅲ，ΔH3＝－ΔH1－ΔH2＝
－41 kJ·mol-1－131 kJ·mol-1＝－172 kJ·mol-1；根据ΔG＝ΔH－TΔS<0 时反应能自
发进行，主反应吸热，熵增，可知主反应倾向于在高温下进行。(2)由题图1 可
知，相同条件下，为提高化学反应速率，使用NiMo 合金催化剂时活化能较低，
效果更好；在该催化剂上，b→c 反应历程的垒能最大，最大能垒(活化能)为1.14
eV＋0.44 eV＝1.58 eV；决速步骤的反应方程式为CH4(g)===CH＋H*[或CH4(g)＋
CO*＋O*===CH＋H*＋CO*＋O*]。(3)①在条件ⅰ时，只考虑主反应CO2(g)＋
CH4(g)⥫⥬2CO(g)＋2H2(g)，达到平衡时，CH4、CO2 的转化率为80%，平衡时
c(CO2)＝c(CH4)＝0.2 mol·L-1，c(CO)＝c(H2)＝1.6 mol·L-1，K＝；②同时考虑主反
应和副反应Ⅰ(K1＝1.0)，主反应中CH4 的平衡转化率为75%，CH4、CO2 转化
0.75 mol·L-1，生成 c(CO)＝c(H2)＝1.5 mol·L-1，对于副反应列三段式：
CO2(g)＋H2(g) ⥫⥬ CO(g)＋H2O(g)
0.25 1.5 1.5 0
m m m m
0.25－m 1.5－m 1.5＋m m
K1＝1.0，平衡时＝1，m≈0.115，可知同时考虑主反应和副反应Ⅰ，CO2转化大
于0.8 mol·L-1，与条件ⅰ相比，条件ⅱ中x 大于80%；副反应Ⅰ消耗H2，生成
CO，n(H2)/n(CO)小于1；③在条件ⅲ时，只考虑主反应，CO2 平衡转化率为
90%，CH4、CO2 转化0.9 mol·L-1，各剩余0.1 mol·L-1，生成c(CO)＝c(H2)＝1.8
mol·L-1，假设出口a 含有c(H2)＝n mol·L-1，根据温度不变，K 值不变，可得＝，
n＝，则出口b 含有c(H2)＝mol·L-1＝ mol·L-1，出口a 和出口b 中H2的物质的量
的比值为≈0.65。
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__________
。
【答案】(1)－16.4 (2)c、d b (3)A (4)92.3%
(5)0.02 mol·L-1·min-1 50%
【解析】(1)根据盖斯定律，反应Ⅲ＝2×反应Ⅱ－反应Ⅰ，故ΔH3＝2ΔH2－ΔH1
＝2×(－381.5 kJ·mol-1)－(－746.6 kJ·mol-1)＝－16.4 kJ·mol-1。(2)随温度的变化，
说明温度是自变量(横坐标)，温度升高，反应Ⅰ逆向进行，n(N2)减小，所以曲线
c、d 符合题意；曲线a、b 则表示不同温度下n(N2)随 n(CO)的变化关系，在
n(CO)一定时，升高温度，n(N2)减小，所以曲线b 的温度高于曲线a。(3)按反应
化学计量数比投料时，生成物的体积分数最大，所以曲线A 能准确表示N2O(g)
的平衡体积分数随投料比n(CO)∶n(NO)变化。(4)根据反应Ⅰ、Ⅱ可知，当
N2(g)、N2O(g)的体积分数分别为20%和10%时，CO2(g)的体积分数则为50%，
CO(g)和NO(g)的体积分数之和为20%。设投料时CO(g)和 NO(g)的物质的量均
为a mol，反应达到平衡时总物质的量为n mol，生成的N2O 的物质的量为 0.1n
mol，则有：
反应Ⅰ： 2CO(g) ＋ 2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)
a a 0 0
2×0.2n 2×0.2n 0.2n 2×0.2n
a－0.4n a－0.4n 0.2n 0.4n
反应Ⅱ： CO(g) ＋ 2NO(g)⥫⥬ N2O(g)＋CO2(g)
a－0.4n a－0.4n 0 0.4n
0.1n 0.2n 0.1n 0.1n
a－0.5n a－0.6n 0.1n 0.5n
所以有a－0.5n＋a－0.6n＝0.2n，解得：a＝0.65n，平衡时NO 的物质的量＝
0.65n－0.6n＝0.05n mol，CO 的物质的量＝0.65n－0.5n＝0.15n mol。因此，
NO(g)的转化率为×100%≈92.3%；根据理想气体状态方程，等温下，气体分压
之比等于物质的量之比即p(CO)＝0.15p0 kPa，p(NO)＝0.05p0 kPa，p(N2)＝0.2p0
kPa，p(CO2)＝0.5p0 kPa；用分压表示反应Ⅰ的平衡常数Kp1＝ kPa-1。(5)根据化
学计量数之比可知，每生成1 mol CO2，生成 1 mol N2O 或0.5 mol N2，由所给信
息，5 min 后n(CO2)＝0.3 mol，n(NO)＝1.6 mol，消耗的n(NO)＝0.4 mol，设生
成的n(N2O)为x mol，生成的n(N2)为y mol，由2x＋2y＝0.4 mol，x＋2y＝0.3
mol，解得 n(N2)＝n(N2O)＝0.1 mol，v(N2O)＝＝0.02 mol·L-1·min-1。N2的选择性
＝×100%＝50%。
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
_______________________________________________________________。
【答案】(1)①C ②7.7×10-19 (2)生成的Fe2+易被空气氧化成Fe3+，随着反应进
行，pH 不断增大，Fe3+会转化为Fe(OH)3 (3)TiO2－x/gC3N4 0.021 (4)阳极 H＋
＋ClHC==CCl2＋2e－―→
＋Cl－
【解析】(1)①由题图1 可知使用催化剂TiO2/gC3N4 分三步完成，生成H*和
OH*，A 错误；水活化为H2O＋*＋e－―→H*＋OH－，题图1 中在两种催化剂条件
下生成的是H*和OH*，且催化剂不影响反应热，B 错误；使用催化剂TiO2－x/g
C3N4水变为H2O*后相对能量不变即可解离成H*和OH*，说明吸附在催化剂表面
后可自发解离，C 正确；②解离一个水分子理论上消耗的能量就是断开一个水分
子中的一个氢氧键所消耗的能量，O－H 的键能为464 000 J·mol-1，解离一个水
分子理论上消耗的能量为 mol×464 000 J·mol-1≈7.7×10-19 J。(2)生成的亚铁离
子易被空气氧化成铁离子，由直接脱氯还原铁脱氯机理可知，随着反应进行氢离
子被消耗，pH 不断增大，Fe3+会转化为Fe(OH)3，从而生成红褐色固体。(3)由题
图2 可知单位时间内使用TiO2－x/gC3N4催化剂c/c0最小，即光照后TCE 的浓度最
低，故催化效果最好的催化剂是TiO2－x/gC3N4；ln(c0/c)＝kt，k＝＝＝0.021 s-1。
(4)由题意知该装置为电解池，三氯乙烯得电子生成顺二氯乙烯，故B 极发生还
原反应为阴极，A 为阳极；B 极的电极反应为H ＋＋ClHC==CCl2＋2e －―→
＋Cl－。
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。
【答案】(1)－49.4 (2)AD (3)①22% 0.022 ②由于反应ⅰ吸热，反应ⅱ、ⅲ
放热，所以升高温度，反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ、ⅲ平衡逆向移动，甲醇的
选择性降低 (4)①
②Cu
【解析】(1)由盖斯定律可知，反应ⅰ＋反应ⅱ可得反应ⅲ，可得ΔH3＝ΔH1＋
ΔH2＝＋41.2 kJ·mol-1－90.6 kJ·mol-1＝－49.4 kJ·mol-1。(2)A 项，该反应是气体体
积不变的反应，绝热恒容的密闭容器中发生该反应，温度减小，体系压强减小，
当体系的压强保持不变时，说明反应达到平衡；B 项，该反应过程中气体总质量
和总体积均为定值，混合气体的密度为定值，当混合气体的密度保持不变时，不
能说明反应达到平衡；C 项，该反应过程中消耗的n(CO2)和生成的n(CO)相等，
n(CO2)＋n(CO)是定值，当n(CO2)＋n(CO)保持不变时，不能说明反应达到平衡；
D 项，该反应过程中气体总物质的量是定值，CO 的体积分数是变量，当CO 的
体积分数保持不变时，说明反应达到平衡。(3)①＝3，设n(CO2)＝1 mol、n(H2)
＝3 mol，260 ℃时，CO2的平衡转化率为30%，甲醇的选择性为60%，则平衡
时n(CO2)＝1 mol×70%＝0.7 mol，n(CH3OH)＝0.3 mol×60%＝0.18 mol，n(CO)
＝0.3 mol－0.18 mol＝0.12 mol，根据O 原子守恒，n(H2O)＝2 mol－0.7 mol×2
－0.18 mol－0.12 mol＝0.3 mol，根据H 原子守恒n(H2)＝＝2.34 mol，H2的转化
率α＝×100%＝22%，气体总物质的量为3.64 mol，反应ⅰ的平衡常数Kx＝
≈0.022；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：由于反应
ⅰ吸热，反应ⅱ、ⅲ放热，所以升高温度，反应ⅰ平衡正向移动，反应ⅱ、ⅲ平
衡逆向移动，甲醇的选择性降低。(4)①参照机理图，A 应是CO2表面吸附电子
形成CO 吸附在电极表面，画出A 的结构为
；②若主要生成CH4，第1
步是C 与催化剂活性位点相连，排除Sn；Au 对CO 的吸附能力较小，CO 易脱
离，则应选Cu 作催化剂，其对CO 吸附能力强，可进一步深度加氢生成CH4。
