大题03 化学反应原理综合题（逐空突破）-【大题精做】冲刺2025年高考化学大题突破+限时集训（黑吉辽蒙专用）

大题03 原理综合题 “化学反应原理”是新高考的必考内容，在大题中常与反应机理结合考查，与化学反应速率、化学平衡相结合；从考查内容上看，均与盖斯定律有关,试题整体难度虽然较大。预计2025年高考，主要考查能源及能源的利用，盖斯定律的运用及压强平衡常数反应最佳条件等。能源问题是高考热点，特别是反应过程中能量变化图示更是近几年的高频考点，另外利用盖斯定律进行反应热的比较和计算也应加以关注。 题型1 热化学方程式及反应热的计算 1．（2025·内蒙古·模拟预测）在传统克劳斯工艺制备的基础上，科研工作者提出分解制备同时获取的新方法，反应如下： 反应1：     反应2：     (1)传统克劳斯工艺反应如下，则 。           【规范答案】(1) 【解题思路】（1）根据盖斯定律（④+③）得，； 2．（2024·内蒙古呼和浩特·模拟预测）以为主要成分的雾霾综合治理是当前重要的研究课题，其中汽车尾气的处理尤为重要。已知101kPa时：          回答下列问题： (1)汽车尾气中的NO和CO在催化转换器中发生以下反应可减少尾气污染：   ，则 。 【规范答案】(1) 【解题思路】（1）①   ②   ③   ②×2-①-③得=-749 1．书写热化学方程式的“五环节” (1)一写方程式：写出配平的化学方程式(2)二标状态：用s、l、g、aq标明物质的聚集状态 (3)三定条件：确定反应的温度和压强并在ΔH后注明(101kPa、25℃时可不标注) (4)四标ΔH：在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－” (5)五标数值：根据化学计量系数写出ΔH的值 2、利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法 (1)步骤：①对比：对比分析目标热化学方程式和已知热化学方程式，调整已知热化学方程式的化学计量系数与目标热化学方程式的化学计量系数一致②叠加：根据目标热化学方程式中的反应物和生成物加减所调整的热化学方程式③计算：按照“叠加”步骤中的调整方法，焓变也随之作相应变化 (2)方法①倒：为了将热化学方程式相加得到目标热化学方程式，可将热化学方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错②乘：为了将热化学方程式相加得到目标热化学方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘③加：上面的两个步骤做好了，只要将热化学方程式相加即可得目标热化学方程式，反应热也要相加 3、ΔH的三种计算式 (1)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝H(生成物)－H(反应物) (2)ΔH＝反应物总键能之和－生成物总键能之和 常见物质中的化学键数目 物质 CO2(C===O) CH4(C－H) P4(P－P) SiO2(Si－O) 石墨 金刚石 Si S8(S－S) 键数 2 4 6 4 1.5 2 2 8 (3)ΔH＝E1－E2，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能 1．（2024·内蒙古通辽·一模）利用 CO2 合成甲醇、二甲醚技术是有效利用 CO2 资源，实现“碳中和”目标的重要途径。 (1)开发 CO2 直接催化加氢合成二甲醚技术是很好的一个研究方向。 主反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)  1=-122.54kJ•mol-1 副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  2 ①已知 25℃和 101kPa 下，H2 (g)、CO(g)的燃烧热H 分别为-285.8kJ•mol-1、-283.0kJ•mol-1，H2O(l)=H2O(g)  H=+44kJ•mol-1，则H2= kJ/mol。 【答案】(1) +41.2 【详解】（1）①设H2(g)、CO(g)的燃烧热分别为△H3和△H4，液态水转变为气态水反应热为△H5，根据盖斯定律有△H2=△H3+△H5-△H4=(-285.8 kJ•mol-1)+( +44kJ•mol-1)-( -283.0kJ•mol-1)=+41.2 kJ•mol-1。 2．（2024·内蒙古·二模）和是两种常见的温室气体，利用和生成高附加值合成气CO和，以及甲烷部分催化裂解制备乙烯是目前研究的热点之一。回答下列问题： (1)已知：  ；  ；   。 反应的 ； 【答案】(1) +247.3 【详解】（1）可得到反应的； 3．（2024·内蒙古包头·三模）I．含碳化合物甲烷、等是重要的化工原料，可生产氢气、甲醇、烯烃等物质。回答下列问题： Ⅱ.以氧化铟作催化剂，可实现催化加氢制甲醇。 已知：ⅰ.催化剂活化：(无活性)(有活性)； ⅱ.与在活化的催化剂表面同时发生如下反应： 反应① 反应② 反应③： (2)反应③中 。 【答案】(2) 【详解】（2）根据盖斯定律，反应③=反应①-反应②，则∆H3= ∆H1- ∆H2=-49.0kJ/mol-(+41.0kJ/mol)=-90.0kJ/mol。 4．（2024·内蒙古锡林郭勒盟·三模）氮氧化物是大气的主要污染物，为防治环境污染，科研人员做了大量研究。 I．汽油燃油车上安装三元催化转化器，可以使和两种尾气反应生成，可有效降低汽车尾气污染，反应为。 (1)下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓（）（标准摩尔生成焓是指在、条件下，由稳定态单质生成化合物时的焓变）数据。 物质 0 90 则 。 【答案】(1)-746 【详解】（1）=生成物的总焓变-反应物的总焓变=kJ/mol×2-90kJ/mol×2-(-110.5 kJ/mol)×2=-746 kJ/mol； 5．（2024·辽宁沈阳·三模）回答下列问题。 (2)已知25℃时中和热的，反应 ，写出固体的溶解平衡的热化学方程式： 。 一定条件下，由稳定单质反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热()。下图为Ⅵ A族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图： (3) 硫化氢发生分解反应的热化学方程式为 。 (4)利用可制备乙烯及合成气(CO、)。有关化学键键能(E)的数据如表： 化学键 H-H C=C C-C C-H E(kJ/mol) 436 a 348 413 ①已知，则 。 【答案】(2)BaSO4(s) Ba2+(aq)+ SO(aq) ΔH=+40kJ/mol (3)H2S(g)=S(s)+H2(g) ΔH=+20 kJ/mol (4) 613 【详解】（2）由题意可得如下热化学方程式： ①H+(aq)+ OH-(aq)=H2O(l) ΔH=-57.3kJ/mol ②Ba2+(aq) +2OH-(aq)+ SO(aq)+2H+(aq)=BaSO4(s)+2 H2O(l) ΔH=-154.6kJ/mol 由盖斯定律可知，反应①×2-反应②得到硫酸钡固体的溶解平衡BaSO4(s) Ba2+(aq)+ SO(aq)则ΔH=(-57.3kJ/mol)×2-(-154.6kJ/mol)=+40kJ/mol，固体溶解的热化学方程式为BaSO4(s) Ba2+(aq)+ SO(aq) ΔH=+40kJ/mol，故答案为：BaSO4(s) Ba2+(aq)+ SO(aq) ΔH=+40kJ/mol； （3）同主族元素，从上到下非金属性依次减弱，气态氢化物的热稳定性依次减弱，生成气态氢化物的焓变ΔH依次增大，则点c表示硫化氢，由图可知，生成硫化氢的热化学方程式为S(s)+H2(g)= H2S(g) ΔH=-20 kJ/mol，所以硫化氢发生分解反应的热化学方程式为H2S(g)=S(s)+H2(g) ΔH=+20 kJ/mol，故答案为：H2S(g)=S(s)+H2(g) ΔH=+20 kJ/mol； （4）①反应ΔH=反应物总键能－生成物总键能，则2×4×413kJ/mol-(a+4×413kJ/mol+2×436kJ/mol)=+167kJ/mol，解得a=613kJ/mol，故答案为：613； 题型二 有关反应速率、转化率、速率常数的计算 1．（2024·辽宁·模拟预测）二氧化碳重整和综合利用技术对实现“碳达峰、碳中和”具有重要和深远意义。 已知：和重整制备主要涉及如下反应，其中碳在催化剂表面沉积会降低催化剂的活性。 Ⅰ．  。 Ⅱ．   Ⅲ．  。 (2)时，向恒容密闭容器中充入和，反应前容器内气体压强为；达到平衡时测得、和的物质的量分别为、、。 ③的平衡转化率为 。 【规范答案】(2) 70% 【解题思路】（2）①反应Ⅰ涉及到的物质有：CH4、CO2、CO、CH3OH，决定沸点的因素是分子间相互作用，而甲醇能形成分子间氢键，因此沸点最高的是； ②平衡时测得、和的物质的量分别为、、， 反应Ⅰ： 反应Ⅰ生成的为，则反应Ⅲ生成的为，则有： 反应Ⅲ： 反应Ⅲ消耗的C为，最终生成的C为0.02mol，则反应Ⅱ生成的C为，则有： 反应Ⅱ： 综上，、、、、的平衡物质的量分别为、、、、，恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，则容器内气体的平衡压强与反应前压强之比为； ③的平衡转化率为； 2．（2024·辽宁锦州·模拟预测）氢能是极具发展潜力的清洁能源，2021年我国制氢量位居世界第一、请回答： (2)工业上，常用与重整制备。500℃时，主要发生下列反应： I． Ⅱ． ②下列操作中，一定能提高平衡转化率的是 (填标号)。 A．加催化剂        B．增加用量 C．移除        D．恒温恒压，通入惰性气体 E．恒温恒容，通入惰性气体 【规范答案】(2) CD 【解题思路】（2）②A．加催化剂只能改变反应速率，不影响平衡，不影响转化率； B．增加用量，使甲烷的转化率降低； C．移除 ，可以使平衡正向移动，提高甲烷的转化率； D．恒温恒压，通入惰性气体，容器的体积增大，平衡向气体分数增大的方向移动，有利于反应Ⅰ的进行，提高甲烷的转化率； E．恒温恒容，通入惰性气体，浓度不变，平衡不移动，转化率不变； 故选CD； 1．有关化学反应速率计算公式的理解 对于反应mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g) (1)计算公式：v(A)＝ (2)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d (3)注意事项 ①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体 ②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值 2．化学平衡计算中常用公式 对于可逆反应：对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L 　　　 mA(g)　＋　nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx  nx px qx 平衡/mol a－mx  b－nx px qx 平衡常数：K＝＝ (固体和纯液体的浓度为常数，不计入化学平衡常数表达式中)反应物(A)的转化率：α(A)＝×100%＝×100%＝×100% 3．化学反应速率常数及应用 (1)速率常数含义：反应速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用反应速率常数大小来比较化学反应的反应速率 (2)速率常数的影响因素：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，但温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，一般温度越高，反应速率常数越大。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数 (3)速率方程 ①定义：一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比 ②表达式：对于反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，则v正＝k正·ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的反应速率常数)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的反应速率常数) 反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，v正＝k正·c2(NO2)，v逆＝k逆·c2(NO)·c(O2)。 (4)速率常数与化学平衡常数之间的关系 ①K与k正、k逆的关系 对于反应：aA(g)＋bB(g)pC(g)＋qD(g)， 则：v正＝k正·ca(A)·cb(B) (k正为正反应速率常数) v逆＝k逆·cp(C)·cq(D) (k逆为逆反应速率常数) 反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cp(C)·cq(D)，即： ②Kp与k正、k逆的关系 以2NO2N2O4为例，v正＝k正·p2(NO2)，v逆＝k逆·p(N2O4) 反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·p2(NO2)＝k逆·p(N2O4)＝＝Kp，即：Kp＝ 1．（2024·辽宁·三模）利用介孔限域催化温室气体加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一，反应如下： i．   ii．   (2)在5.0MPa下，将和在催化剂作用下进行反应i和ii．平衡时和CO选择性S[S(或CO)]及的转化率a随温度的变化如图所示。 ①表示平衡时的转化率的曲线是 (填“x”“y”或“z”)。 ②250℃时，平衡体系共有，则的平衡转化率= ，反应i的 (是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式)。 ③p、q两点反应i的正反应速率大小： 。(填“>”“=”或“<”) 【答案】(2) z ＜ 【详解】（2）①反应i为放热反应，反应ii为吸热反应，升高温度，反应i逆向移动，反应ii正向移动，二氧化碳转化率受两个反应影响，温度高于250℃时，以反应ii为主，随温度升高，平衡正向移动，温度低于250℃时，以反应i为主，随温度升高，平衡逆向移动，所以表示平衡时的转化率的曲线是z； ②250℃时，平衡体系共有，结合图像可知，选择性，说明此时，其平衡转化率：；，，平衡时二氧化碳物质的量：4mol，氢气物质的量：14mol，水物质的量：1mol，一氧化碳物质的量：0.5mol，甲醇物质的量0.5mol，总物质的量：20mol，则； ③根据图像，p点位于曲线y之上，q点位于曲线y之下，则p、q两点反应i的正反应速率大小：； 2．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）CH4-H2O(g)催化重整制氢是氢能源领域的研究热点，主要反应如下： 反应I：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   (5)在6kPa的恒温恒压容器中，加入2molCH4(g)和2molH2O(g)，进行反应I、Ⅱ、Ⅲ，经10min达到平衡，测得，，用CH4的分压表示的平均反应速率为 kPa·min-1， 【答案】(5) 0.2 【详解】（5）恒温恒压时，加入2molCH4(g)和2molH2O(g)，进行反应I、Ⅱ、Ⅲ，经10min达到平衡，测得，，设各反应变量分别为x mol、y mol、z mol，列得“三段式”如下：    ， 则有关系式：①2-x-2y-z=0.5②x-z=0.5，计算可得CH4初始分压=kPa，CH4平衡时物质的量为2-(x+y)=1 mol，利用差量法可得平衡时气体总物质的量=4+(2x+2y)=6 mol，故CH4平衡压强=kPa，故CH4平均反应速率为 kPa·min-1； 3．（2024·辽宁·模拟预测）Ⅰ、CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有： ① ② ③ (2)反应①，，(、只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10，则 。升高温度，增大的倍数 (填“大于”“小于”或“等于”)增大的倍数。 【答案】(2) 10 小于 【详解】（2）当反应达到平衡时，，，则=10；反应①为放热反应，升高温度，化学平衡常数减小，增大的倍数小于增大的倍数； 4．（2024·辽宁大连·模拟预测）苯硫酚()是一种医药中间体，可做麻醉剂，其工业制备原理如下。 主反应I：    副反应Ⅱ：   已知：①的选择性 ②改变温度对热效应(吸收或释放)大的反应影响大 请回答下列问题： (1)的活化能 (填“>”、“<”或“=”)。 恒温恒容条件下，该分解反应达平衡时，减小反应物浓度，再次达平衡时，的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)时向恒容密闭容器中充入等物质的量的和，只发生上述主、副反应。反应达到平衡时的体积分数为m，的体积分数为n。 ①下列有关上述过程说法正确的是 。 A．已知主反应，则该反应在高温下自发进行 B．平衡时的选择性为 C．平衡时正反应速率： D．升高体系的温度，达新平衡后比值变大 【答案】(1) < 增大 (3) BD 【详解】（1）根据盖斯定律，将副反应-主反应得C6H5SH(g)⇌C6H6(g)+S8(g) ∆H=(-45.8kJ/mol)-(-16.8kJ/mol)=-29kJ/mol＜0，∆H=Ea(正)-Ea(逆)，故Ea(正)＜Ea(逆)； （3） ①A．主反应的∆H＜0、∆S＜0，要使∆G= ∆H-T ∆S＜0反应能自发进行，该反应在低温下自发进行，A项错误； B．设起始充入的C6H5Cl和H2S物质的量为amol，主反应消耗C6H5Cl物质的量为xmol，则主反应消耗H2S、生成C6H5SH和HCl物质的量都为xmol，副反应消耗C6H5Cl物质的量为ymol，则副反应消耗H2S、生成C6H6和HCl物质的量都为ymol、生成S8物质的量为mol，平衡时C6H5Cl、H2S、C6H5SH、HCl、C6H6、S8物质的量依次为(a-x-y)mol、(a-x-y)mol、xmol、(x+y)mol、ymol、mol，总物质的量为(2a+)mol，HCl的体积分数为m，S8的体积分数为n，则=m、=n，解得x=、y=，平衡时C6H5SH的选择性为×100%=×100%=×100%，B项正确； C．根据同一反应同一方向，不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，主反应的正反应速率：v(C6H5Cl)=v(H2S)=v(C6H5SH)，副反应的正反应速率：v(C6H5Cl)=v(H2S)=v(C6H6)，故平衡时正反应速率：v(C6H5Cl)+v(H2S)=2[v(C6H5SH)+v(C6H6)]，C项正确； D．Kp(主反应)=，Kp(副反应)= ，主反应和副反应都是放热反应，升高温度，主反应、副反应都逆向移动，Kp(主反应)、 Kp(副反应)都减小，由于副反应的∆H更小，Kp(副反应)减小得更多，则比值变大，D项错误； 故答案选BC； 5．（2024·辽宁丹东·二模）工业尾气脱硝是减少空气污染的重要举措．回答下列问题： (2)模拟工业尾气脱硝：一定条件下，将的气体与混合，均匀通过催化脱硝反应器，测得内去除率与转化率随反应温度的变化如图所示． ③时，为提高反应Ⅲ中的平衡转化率，理论上能采取的措施是 ；（填选项） A．适当降低温度       B．加入少量生石灰 C．恒容充入更多    D．使用更高效的催化剂 【答案】(2) AB 【详解】（2）③A．反应Ⅲ为放热反应，适当降低温度，平衡正向移动，NO转化率升高，A符合题意； B．加入少量生石灰，可吸收CO2，平衡正向移动，NO转化率升高，B符合题意； C．恒容充入更多Ar对平衡无影响，对NO的平衡转化率无影响，C不符合题意； D．催化剂不能使平衡移动，对NO平衡转化率无影响，D不符合题意；故选AB。 题型三 分压平衡常数(Kp)计算 1．（2024·辽宁沈阳·三模）氢能将在实现“双碳”目标中起重要作用。一种膜反应器催化制氢气原理如下： i． ii． iii． 请回答下列问题： (4)恒温恒容膜反应器中按甲烷水蒸气投料，体系压强为，平衡后测得甲烷转化率为，选择性为（选择性），氧化钙对二氧化碳的吸收率为，则的分压为 ，反应i的平衡常数 。（写出计算式即可；用分压代替物质的量浓度计算；分压=总压×物质的量分数） 【规范答案】(4) 6 【解题思路】（4）恒温恒容膜反应器中按甲烷水蒸气投料，体系压强为，此时甲烷得分压为，水蒸气得分压为，平衡后测得甲烷转化率为，选择性为（选择性）此时的分压为，氧化钙对二氧化碳的吸收率为，的分压为；则由三段式得， ，反应i的平衡常数 2．（2024·吉林长春·模拟预测）按要求回答下列问题 (6)丙烷分别在和下直接裂解，达平衡时，丙烷和丙烯的物质的量分数随温度的变化关系如图3所示。压强 （填“<”或“>”）；点温度下裂解反应的平衡常数 （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 【规范答案】(6) < 0.0125MPa 【解题思路】（6）丙烷直接裂解为气体分子数增多的反应，增大压强平衡逆向移动，C3H8增多，所以p2＜0.1；丙烷直接裂解为吸热反应，温度升高，平衡正向移动，C3H8减少，B、D为C3H8；设起始C3H8的物质的量为amol，则：，a点时C3H8的物质的量分数为50%，则=50%，解得x=；C3H8、C3H6、H2平衡分压分别为0.1MPa×=×0.1Mpa、0.1MPa×=×0.1Mpa、0.1MPa×=×0.1Mpa，则Kp==0.0125MPa，故答案为：＜；0.0125MPa。 1．分压平衡常数(Kp) (1)气体的分压p(B)：相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压。符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa (2)分压定律 ①分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p ②气体的分压之比等于其物质的量之比：＝ ③某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：＝＝x(B) 则：气体的分压＝气体总压×体积分数＝总压×物质的量分数 (3)分压平衡常数Kp (只受温度影响) 一定温度下，气相反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式如下： ，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D各气体的分压 2．Kp计算的两种模板 模板1．根据“某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数 第一步 根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度 第二步 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 第三步 根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分(或物质的量分数) 第四步 根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝ 模板2．直接根据分压强计算压强平衡常数 N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g) p(始)： p0 3p0 0 Δp： p 3p 2p p(平)： p0－p 3p0－3p 2p Kp＝ 1．（2024·吉林长春·模拟预测）回答下列问题： I．元素锑被广泛用于制造半导体和二极管，在电子工业中有重要地位。 (3)汽油燃油车上安装三元催化转化器，可以使和两种尾气反应生成，可有效降低汽车尾气污染。已知反应：  。在密闭容器中充入和发生反应，平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示： ①据图分析可知， (填“>”、“<”或“=”)； ②反应在点达到平衡后，若此时降低温度，同时压缩容器体积，在重新达到平衡过程中，点会向点中的 点方向移动。 ③E点的压强平衡常数 (保留两位有效数字；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×该组分物质的量分数)。 【答案】(3) > G 0.089 【详解】（3）①反应为放热反应，相同条件下，升高温度，平衡逆向移动，则NO含量增大，结合图，则>； ②结合①分析，D点温度高于而低于，，反应在点达到平衡后，若此时降低温度，则D点不会是ABC点，压缩容器体积，则装置中压强增大，平衡正向移动，NO含量减小，那么在重新达到平衡过程中，点会向点中的G点方向移动。 ③E点NO体积分数为25% 则，a=2mol，则NO、CO、氮气、二氧化碳的物质的量分别为4mol、6mol、2mol、4mol、总的物质的量为16mol，压强平衡常数。 2．（2024·吉林·模拟预测）是重要的资源，催化重整不仅可制得，还对温室气体的减排具有重要意义。工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应： I． Ⅱ． 总反应：Ⅲ． (4)在，条件下，甲烷水蒸气重整反应达到平衡时体系中各组分摩尔分数与投料水碳比的计算结果如图所示。(物质i的摩尔分数) ①曲线②、④分别代表体系中 、 的变化曲线(填化学式)。 ②投料水碳比为4时，反应Ⅲ的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】(4) CH4 CO2 【详解】（4）水碳比增加，增加，提高转化率，但转化率降低，故随水碳比增加升高最明显的是，降低明显的②是，水碳比较大时，会与进一步反应生成，使摩尔分数降低，摩尔分数升高，故③为④为；根据反应Ⅲ，，，，。 3．（2024·吉林长春·模拟预测）“碳—化学”是指以碳单质或分子中含一个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。回答下列问题： (2)CH4—CO2催化重整技术制合成气是研究热点之一，具有广阔的市场前景、经济效益和社会意义，发生的主要反应如下： 主反应： 副反应： ②恒温恒压下，向起始体积为3L的容器中充入1molCO2、2molCO和2molH2，达到平衡，测得CO的物质的量为1.7mol，H2O的物质的量为0.1mol。平衡时的总体积为 。 ③该温度下，副反应的压强平衡常数 (保留三位有效数字)。 【答案】(2) 2.76L 0.103 【详解】（2）②恒温恒压下，根据题目数据，列如下式子： 副反应，题中为达到平衡时，测得H2O的物质的量为0.1mol，即： 根据达到平衡时，测得CO的物质的量为1.7mol，即： .. 平衡时气体总物质的量为，根据PV=nRT可知，，，； ③该温度下，假设压强为P，则副反应的压强平衡常数， 故答案为：2.76；0.103。 4．（2024·吉林长春·模拟预测）甲烷干重整(DRM)利用和两种温室气体生产合成气，是一种有效实现碳达峰、碳中和的关键技术，在科学研究和工业应用领域都受到广泛的关注。其反应体系主要有以下几个反应发生： ①   ②   ③   ④   回答下列问题。 (4)在、初始投料的条件下，甲烷、二氧化碳重整制合成气的过程中各平衡组分的物质的量随温度的变化如图所示。 ①在630℃时，反应的平衡常数 (是以分压表示的平衡常数，已知分压总压物质的量分数)。 ②反应体系在600℃时，有较多积碳产生，为避免积碳过多导致导致催化剂失活，生产中可改变的条件为 (答一点即可)。 【答案】(4) (或) 升高温度或改进催化剂 【详解】（4）①由图可知，在630℃时，反应达到平衡时，，，，，，气体总物质的量为2mol，则反应的平衡常数。 ②反应体系在600℃时，有较多积碳产生，为避免积碳过多导致导致催化剂失活，生产中可改变的条件为升高温度或改进催化剂。 5．（2024·吉林白山·二模）氨是重要的化工原料，也是潜在的储氢材料。回答下列问题： (4)化学上，把反应物消耗一半所用时间叫作“半衰期”。在恒容密闭容器中充入适量钨和，实验测得在钨表面氨气分解反应半衰期与温度()、初始压强()的关系如图所示。 (填“>”“<”或“=”)。温度下，反应进行到时容器内反应体系总压强为 。 【答案】(4) < 150 【详解】（4）起始投入反应物的量相等，T1温度下半衰期大于T2，说明T1＜T2；在恒温恒容条住下，气体压强之比=物质的量之比，对于恒温恒容密闭容器，气体总物质的量与压强成正比例。初始NH3为0.8mol，反应0.4mol时气体总物质的量为1.2mol ，对应的压强为p，有0.8mol:1.2mol=100kPa:p ，解得p=150kPa； 题型四 平衡图像原因解释之温度、压强对平衡的影响 1．（2024·辽宁辽阳·一模）氮及其化合物在生产、环保研究等方面用途非常广泛，回答下列问题： (3)在隔绝空气的密闭容器中发生反应：FeSO4（aq）+NO（g）Fe(NO)SO4（aq）（棕黄色），下列叙述正确的是______。（填标号） A．溶液颜色不变，反应达到平衡状态 B．其他条件不变，充入少量O2，平衡不移动 C．其他条件不变，加少量FeSO4，溶液颜色加深 D．其他条件不变，微热，溶液颜色加深 【规范答案】(3)AC 【解题思路】（3）A．由题意可知，该反应是溶液颜色变深的反应，则溶液颜色不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡状态，故正确； B．其他条件不变，充入少量氧气，氧气与一氧化氮反应使反应物浓度减小，pH向逆反应方向移动，故错误； C．其他条件不变，加少量硫酸亚铁固体，溶液中硫酸亚铁的浓度增大，平衡向正反应方向移动，生成物的浓度增大，溶液颜色变深，故正确； D．其他条件不变，微热，一氧化氮气体逸出，反应物的浓度减小，平衡向逆反应方向移动，生成物的浓度减小，溶液颜色变浅，故错误； 2．（2024·黑龙江大庆·二模）苯乙烯作为一种重要的基础有机化工原料，工业上常用以下两种方法制备苯乙烯，其原理如下： 乙苯直接脱氢： 乙苯氧化脱氢： 回答下列问题： (3)密闭容器中发生反应I，一定条件建立平衡后，下列说法正确的是_____(填字母)。 A．降低温度，都减小 B．，说明反应达到了平衡状态 C．恒容条件下，通入，压强增大，平衡逆向移动 D．选取合适的催化剂可以降低反应的活化能 【规范答案】(3)AD 【解题思路】（3）A．降低温度，反应I的正逆反应速率均减小，故正确； B．由方程式可知，生成物苯乙烯与氢气的物质的量始终相等，则不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误； C．恒容条件下，通入不参与反应的氩气，混合气体的压强增大，但反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，平衡不移动，故错误； D．选取合适的催化剂可以降低反应的活化能，加快反应速率，故正确； 故选AD； 影响化学平衡的因素 (1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 (2)“惰性气体”对化学平衡移动的影响 ①恒温、恒容下：加入惰性气体体系总压增大，但体积不变，各反应物、生成物的浓度均未改变，故反应速率不变，V正、V逆也不变，化学平衡也不发生移动 ②恒温、恒压下：加入惰性气体体积增大各反应物浓度减少反应速率减小，V正、 V逆均减小，等效于降压，故化学平衡向气体总体积增大的方向移动 【答题模板及剖析】 恒压线(恒温线) 答题策略 叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果) 答题模板 该反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向移动，因此×××(得结论) 经典例题 乙烯气相水合反应的热化学方程式为C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)　ΔH＝－45.5 kJ·mol－1，下图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为__________，理由是______________ 标注答案 p1＜p2＜p3＜p4，反应正方向是分子数减少的反应，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高 1．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）化学工业在碳中和领域起着重要作用，目前对二氧化碳的综合利用有多种途径。 途径一：将工业废气中的二氧化碳转化为甲烷，原理如下： 反应ⅰ    kJ⋅mol 途径二：二氧化碳和氢气合成甲醇，原理如下： 反应ⅱ     kJ⋅mol 反应ⅲ     kJ⋅mol 请回答下列问题： (3)恒温恒容条件下，研究反应ⅰ，下列说法正确的是___________。 A．混合气体密度不变时，反应达到平衡 B．充入，可提高的转化率 C．加入催化剂，可提高的平衡转化率 D．充入Ar，对的产率无影响 【答案】(3)BD 【详解】（3）A．该反应过程中气体总质量和总体积都是定值，混合气体密度是定值，当混合气体密度不变时，不能说明反应达到平衡，A错误； B．充入，平衡正向移动，可提高的转化率，B正确； C．加入催化剂，可提高反应速率，但不能提高的平衡转化率，C错误； D．恒温恒容条件下，充入Ar，各反应物和生成物的浓度不变，平衡不发生移动，对的产率无影响，D正确； 故选BD。 2．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）不仅是一种温室气体，也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源，可通过热化学、电化学等方法再利用。 (Ⅰ)科学家通过如下反应利用合成甲醇： 已知： 回答下列问题： (3)将等量和充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇，已知该温度下反应的化学平衡常数，下列事实说明该反应已达平衡的是___________。 A．气体密度保持不变 B．与的生成速率相等 C．某时刻容器中 D．混合气体的平均相对分子质量不变 【答案】(3)BD 【详解】（3）A．容器体积和气体总质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此气体密度保持不变不能说明反应已达平衡，A错误；B．反应速率比等于系数比，与的生成速率相等，则说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，B正确；C．某时刻容器中某时刻容器中，则，反应未平衡，C错误；D．气体总质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以混合气体的平均相对分子质量会发生改变，当混合气体的平均相对分子质量不变时，反应达到平衡，D正确； 3．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）CO和NO都是有毒气体，但新的研究表明，它们都是生命体系气体信号分子，在人体内具有重要的生理作用，是高中阶段常见的气体。 回答下列问题：． (2)用FeO冶炼Fe的过程涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①将FeO和CO放入恒容密闭容器中，下列事实能说明反应Ⅰ和Ⅱ均已达到平衡状态的是 （填选项字母）。 A．容器内气体的密度不再发生变化                B．CO的生成速率等于消耗速率 C．容器内气体总压强不再发生变化                D．容器内CO和的物质的量相等 【答案】(2) ABC 【详解】（2）①反应I和反应I相互干扰，只能同时达到平衡状态，如果没有达到平衡状态，容器内CO和的CO2量都会发生变化，气体的密度和总压会随之变化，所以A、C均可以作为达到平衡状态的标志；B中说明CO的物质的量不再发生变化，也能作为达到平衡状态的标志；而CO和的物质的量相等，无法判断接下来是否仍相等，不能作为达到平衡状态的标志；故选ABC。 4．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）铁的化合物在工业生产中具有重要的应用。以硅酸铁作为载氧体实现甲烷部分氧化，发生的主要反应有： i．； ii．； iii． iv. 回答下列问题： (4)在恒温恒容条件下，仅发生反应i，下列说法不能表明反应i已达到化学平衡的是___________(填标号)。 A．相同时间内，气态反应物有键断裂的同时气态产物有键生成 B．容器中气体的密度不再变化 C．固体中所含氧元素的质量分数不再变化 D．容器中气体的平均相对分子质量不再变化 【答案】(4)A 【详解】（4）反应i相同时间内，气态反应物有键断裂的同时气态产物有键生成，叙述的都是正反应，A不能表明反应i已达到化学平衡；容器中气体的密度、固体中所含氧元素的质量分数、容器中气体的平均相对分子质量均为变量，当变量不再变化时，表明可逆反应已达到化学平衡，所以B、C、D能表明反应i已达到化学平衡。 5．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）氮氧化物(、NO等)的处理和资源化利用具有重要意义。 (1)反应分为三步基元反应完成。 第一步：决速步骤) 第二步： ①活化能最高的是第 步。 ②为了提高总反应中NO的反应速率和转化率可采用的措施为 (写两条)。 【答案】(1) 一 缩小容器体积(或增大压强或充入H2) 【详解】（1）①活化能越大反应速率越慢，而慢反应决定总反应速率的快慢，第一步为决速步骤，则第一步反应活化能最高，故答案为一； ②总反应为放热反应且正向气体分子数减小，因此可通过增大压强(压缩容器体积)或增大氢气浓度加快反应速率同时使平衡正向移动，从而提高NO的转化率，故答案缩小容器体积(或增大压强或充入H2)； 题型五 平衡图像原因解释之选择反应最佳条件及转化率、产率变化分析 1．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一，反应原理为： 反应Ⅰ：。 已知：      回答下列问题： (3)在恒压密闭容器中通入和的混合气体制备甲醇。过程中测得甲醇的时空收率（STY）（表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率）随温度（T）变化如下表： ①该反应最适宜的温度是 ℃。 ②随着温度升高，反应速率加快，甲醇的时空收率增大。继续升高温度，甲醇的时空收率反而降低的原因可能是 。 【规范答案】(3) 210 生成甲醇的反应为放热反应，升高温度超过一定程度后，导致平衡逆向移动 【解题思路】（3）①由图可知，该反应最适宜的温度是210℃，此时甲醇的时空收率最高。 ②生成甲醇的反应为放热反应，升高温度超过一定程度后，导致平衡逆向移动，使得甲醇的时空收率反而降低； 2．（2024·黑龙江绥化·模拟预测）工业尾气脱硝是减少空气污染的重要举措。回答下列问题： (3)氨化脱硝：氨化脱硝过程发生反应 ，不同温度下，经过相同时间的脱硝效率随温度的变化关系如图2所示。分析420℃时的脱硝效率低于390℃时的脱硝效率的原因可能是 。 【规范答案】(3)420℃催化剂活性差，催化效率低，反应速率较慢，脱硝效率较低 【解题思路】（3）图示中是相同时间的脱硝效率随温度的变化，即速率随温度的变化，温度高的420℃时的脱硝效率反而低于温度低的390℃时的脱硝效率的原因可能是420℃催化剂活性差，催化效率低，反应速率较慢，脱硝效率较低。 1、平衡图像原因解释之选择反应最佳条件 化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 2、平衡图像原因解释之转化率、产率变化分析 答题要领 转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响 1．（2024·湖南·模拟预测）是工业废气中的常见物质，为了实现碳达峰、碳中和的战略目标，某兴趣小组设计利用和或合成甲醇，提出了如下两个方案： 方案一：     方案二：   相关物质的化学键键能(E)数据如表所示： 化学键 803 436 343 465 413 回答下列问题： (3)经研究发现，当以和为原料合成甲醇时，通常伴随着以下副反应反应Ⅱ：  ，反应Ⅱ在恒压密闭容器中，以Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维为催化剂，按照的投料比投入和发生反应I、反应Ⅱ。经过相同的时间，测得不同温度下和CO的产率变化如图所示： 当温度高于520K时，甲醇产率降低的原因可能为 (写出两条)。 【答案】(3)在催化剂存在下，反应Ⅱ的选择性增大；升温时反应I的平衡逆向移动 【详解】（3）当温度高于520K时，甲醇的产率降低，原因可能为在Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维催化剂存在条件下反应Ⅱ的选择性增大，或者升温时反应I的平衡逆向移动，故答案为：在Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维催化剂存在条件下反应Ⅱ的选择性增大、升温时反应I的平衡逆向移动。 2．（2024·黑龙江·二模）环氧乙烷(，简称EO)是在有机合成中常用的试剂。EO常温下易燃易爆，其爆炸极限为3～100%。近年来，常用以乙烯、氧气、氮气混合气投料的乙烯氧化法制备EO。部分涉及反应为： 主反应： 副反应： (4)以Ag为催化剂的反应机理如下： 反应Ⅰ：  慢 反应Ⅱ：  快 反应Ⅲ：  快 ①一定能够提高主反应反应速率的措施有 (填标号)。 A．降低温度    B．通入氦气    C．增大CO2浓度    D．增大浓度 ②加入1，2-二氯乙烷会发生。一定条件下，反应经过一定时间后，EO产率及选择性与1，2—二氯乙烷浓度关系如图。1，2—二氯乙烷能使EO产率先增加后降低的原因是 。 【答案】(4) D 1，2-二氯乙烷能使EO产量先增加后降低的原因是，1，2-二氯乙烷浓度低时抑制副反应增加主反应选择性，1，2-二氯乙烷浓度较高时则会使催化剂失活降低催化效果 【详解】（4）①A.降低温度反应速率减慢，A错误；B.若在刚性容器中通入惰性气体，反应体系中各物质的浓度不变，则不影响反应速率，B错误；C.增大CO2浓度不影响主反应的速率，C错误；D.反应I是慢反应，决定反应速率，增大浓度，可以加快主反应速率，D正确； 故选D。 ②加入少量1，2-二氯乙烷会消耗，减少与乙烯的副反应，即减少反应Ⅲ的发生，但1，2-二氯乙烷过量，会使Ag催化剂转化为氯化银，使银不能再生，催化循环受阻，降低EO产量，故1，2-二氯乙烷能使EO产量先增加后降低的原因是，1，2-二氯乙烷浓度低时抑制副反应增加主反应选择性，1，2-二氯乙烷浓度较高时则会使催化剂失活降低催化效果。 3．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）降低大气中、含量是当今世界重要科研课题之一，以、为原料制备乙醇、甲醇、甲酸等能源物质具有较好的发展前景。回答下列问题： (1)在催化剂作用下，二氧化碳加氢可合成乙醇：。保持压强为5MPa，向恒压密闭容器中通入一定量和发生上述反应，的平衡转化率与温度、投料比[]的关系如图所示。 ③若实验容器改为在绝热的密闭容器中进行，实验测得的转化率随时间变化的示意图如图所示，b点 (填“<”、“=”或“>”)，时刻，的转化率降低的原因是 。 【答案】(1) > 该反应达到平衡后，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行 【详解】（1）③若实验容器改为在绝热的密闭容器中进行，在c点前随着时间的推移，反应正向进行，H2(g)的转化率增大，c点之后，反应达到平衡状态，反应放热，在绝热容器中温度升高平衡逆向移动，H2(g)的转化率降低，故b点反应没有达到平衡，b点v正＞v逆；t3~t4时刻，H2(g)的转化率降低的原因是：该反应达到平衡后，因反应为放热反应且反应容器为绝热容器，故容器内温度升高，反应逆向进行。 4．（2024·黑龙江·模拟预测）草酸钙一水结晶水合物可用作分析试剂、常用作分离稀土金属的载体。回答下列问题： (4)在密闭容器中充入足量粉末，只发生(1)中反应④，测得平衡时残留固体质量与温度关系如图所示： ①用平衡移动原理解释曲线变化： 。 ②温度高于800℃时，曲线斜率减小，可能是产物之间发生了可逆的无机氧化还原反应，写出该反应的化学方程式： 。 【答案】(4) 该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，残留固体的质量减小 【详解】(4)①由方程式可知，该反应为固体质量减小的反应，由图可知，温度升高，残留固体的质量减小，说明升高温度，平衡向正反应方向移动，该反应为吸热反应； ②温度升高，化学反应速率加快，曲线斜率增大，由图可知，温度高于800℃时，曲线斜率减小，说明反应生成的一氧化碳与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，导致反应物的浓度减小，反应速率减小，且浓度减小的影响对反应速率的影响大于温度升高对反应速率的影响，所以反应速率会减小，曲线斜率会减小，一氧化碳与水蒸气反应的化学方程式为； 5．（2024·黑龙江·二模）丙烯是一种重要的化工原料，但丙烯的产量仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上以WO3/SiO2为催化剂，利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制丙烯：  。请回答下列问题： (2)利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制备丙烯时，仅发生如下反应： 反应ⅰ： 反应ⅱ： 一定条件下，经相同反应时间，丙烯的产率、丁烯的转化率随温度变化的关系如图所示： ①丁烯的转化率随温度升高而增大可能的原因是 ，500~550℃丙烯产率下降的原因为 。 【答案】(2) 温度升高、催化剂活性增强共同使化学反应速率加快，丁烯转化率增大 随温度升高，反应ⅱ速率增大的幅度大于反应ⅰ 【详解】（2）①温度升高、催化剂的活性增强共同使反应速率加快，单位时间内消耗丁烯的量增加，使丁烯的转化率增大；500~550℃反应ii速率增大的幅度大于反应ⅰⅰ。 题型六 电解质溶液中有关电离(水解)平衡常数及溶度积( Ksp)的相关计算 1．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）资源化利用有助于实现“双碳目标”。选择不同条件，利用和可获得甲醇、甲醛等多种有机物。回答下列问题： (1)工业上在Cu-ZnO催化下利用发生如下反应Ⅰ生产甲醇，同时伴有反应Ⅱ发生。 Ⅰ．   Ⅱ．   (2)T℃（T＞100℃），在容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol和一定量，在一定条件下只发生可逆反应Ⅰ。若起始时容器内气体压强为1.2kPa，达到平衡时，的分压与起始投料比的变化关系如下图所示。 当起始时，反应达到平衡时，平衡常数 （列出计算式）。 【规范答案】(2) 【解题思路】（2）当=2时，反应达到平衡后，列出三段式： 平衡时甲醇分压为0.24kPa，则，解得x=0.6，则平衡总压为，可得H2、CO2、CH3OH、H2O分压分别为0.08kPa、0.16kPa、0.24kPa、0.24kPa，平衡常数Kp=。 2．（2024·黑龙江·二模）2023年9月23日第19届亚运会在我国杭州正式开幕。开幕式主火炬首次使用了零碳甲醇燃料，充分体现了杭州亚运会“绿色、智能、节俭、文明”的办赛理念。已知一定条件下，催化加氢生产甲醇，发生如下反应： 反应； 反应ii：。 (3)在不同压强下，按照进行投料，在容器中发生上述三个反应，平衡时，和在含碳产物和中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图乙所示： ③在，压强为时，反应的浓度平衡常数 （填含的表达式）。 【规范答案】(3) 【解题思路】（3）由方程式可知，反应i、iii均为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量减小、一氧化碳的物质的量增大，反应ii为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的物质的量增大，所以升高温度，甲醇在含碳产物中物质的量分数减小，则曲线m表示甲醇在含碳产物中物质的量分数；反应i、iii均为体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增大，一氧化碳的物质的量减小，反应ii是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，一氧化碳的物质的量不变，所以增大压强，甲醇在含碳产物中物质的量分数增大，则压强的大小顺序为；设起始二氧化碳和氢气的物质的量为1mol和3mol，容器的体积为VL，反应i、iii生成甲醇的物质的量分别为amol、bmol，反应ii生成一氧化碳的物质的量为cmol，由图可知，在T1℃下，压强为p3时，甲醇和一氧化碳在含碳产物中物质的量分数相等、二氧化碳的转化率为α，由题意可建立如下三段式： 由二氧化碳的转化率为α可得：a+b+c=α%，由甲醇和一氧化碳在含碳产物中物质的量分数相等可得c—b=a+b=，解得a=c=、b=0，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水蒸气的物质的量分别为(1—α%)mol、(1—2α%)mol、mol、α%mol，反应v的浓度平衡常数Kc==，故答案为；m；。 1．电离常数与水解常数的关系　 (1)电离常数表达式 ①一元弱酸(HA)： HAH+＋A－ ②二元弱酸(H2A)：H2AH+＋HA－ HA—H+＋A2－ ③一元弱碱(BOH)：BOHB+＋OH－ (2)电离常数(K电离)与电离度(α)的关系——以一元弱酸HA为例 25 ℃，c mol·L－1的弱酸HA，设电离度为α HA H＋ ＋ A－ 起始浓度/mol·L－1 c 0 0 变化浓度/mol·L－1 c酸·α c酸·α c酸·α 平衡浓度/mol·L－1 c酸－c酸·α c酸·α c酸·α 电离平衡常数Ka＝＝，由于α很小，可认为1－α≈1 则Ka＝c酸·α2，α＝ (越稀越电离)，则：c(H＋)＝c酸·α＝ (3)电离常数与水解常数的关系 ①对于一元弱酸HA，Ka与Kh的关系：Kh＝ CH3COONa：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－ ②对于二元弱酸H2B，Kal(H2B)、Ka2(H2B)与Kh(HB－)、Kh(B2－)的关系： ； B2－＋H2OHB－＋OH－，Kh1(B2－)＝＝＝ HB－＋H2OH2B＋OH－，Kh2(HB－)＝＝＝ ③强酸弱碱盐：Kh＝ NH4Cl：NH4+＋H2ONH3·H2O＋H+ (3)水解常数(Kh)与溶度积常数(Ksp)的关系——强酸多元弱碱盐：Kh＝ 2.计算沉淀转化反应的平衡常数，并判断沉淀转化的程度 计算技巧 依据沉淀的转化反应和Ksp，计算该反应的平衡常数，K值越大，转化反应越易进行，转化程度越大 (若计算沉淀转化的平衡常数K＜10－5，则沉淀转化反应不能进行；若10－5＜K＜105，则沉淀转化反应为可逆反应，若K>105，则认为沉淀完全转化) 已知常温下，ZnS和CuS的Ksp分别为1.6×10－24和6.4×10－36，判断常温下反应： ZnS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Zn2＋(aq)能否进行 该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝2.5×1011＞105，故反应能完全转化 3.溶度积与溶解度的相互计算 计算 技巧 ①由饱和溶液的物质的量浓度c(mol·L－1)饱和溶液的溶解度S(g) 以AgCl(s)Ag+(aq)＋Cl－(aq)为例，饱和溶液的物质的浓度c＝1.34×10－5mol·L－1 即：1L溶液中含有1.34×10－5 mol的AgCl溶质，也就是(1.34×10－5×143.5)g＝1.92×10－3g 即：1L溶液中溶解的AgCl为1.92×10－3g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ＝1g/cm3 即：1000g溶液中溶解了1.92×10－3g的AgCl，100g水中溶解了1.92×10－4g的AgCl 即：AgCl的溶解度S(AgCl)＝1.92×10－4g ②饱和溶液的溶解度S(g)由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)KSP 20℃时，S(AgCl)＝1.5×10－4g，即：100g水中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ＝1g/cm3，也即是：0.1L水中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，也即是：0.1L溶液中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，此时n(AgCl)＝，，c(AgCl)＝1.05×10－5 mol·L－1，KSP＝c(Ag+)·c(Cl－)＝1.05×10－5×1.05×10－5＝1.1×10－10 1．（2024·内蒙古通辽·模拟预测）近年来我国极力主张“绿色环保”、“生态文明”，而的有效利用可以缓解温室效应，解决能源短缺问题。 (3)近年来，有研究人员用通过电催化生成多种燃料，其工作原理如上右图所示。 ③已知HCOOH为一元弱酸，常温下将HCOOH溶液与NaOH溶液以体积比a∶b混和(忽略溶液体积的变化)时溶液恰好呈中性，则HCOOH的电离常数 (用含a、b的代数式表示)。 【答案】 【详解】（3）③混合后溶液呈中性，所以c(H+)= c(OH-)=10-7mol/L，根据电荷可知c(HCOO-)=c(Na+)=mol/L，根据物料守恒有：c(HCOO-)+ c(HCOOH)=mol/L，所以c(HCOOH)=mol/L-mol/L=mol/L ，电离平衡常数Ka=，故答案为：。 2．（2024·内蒙古赤峰·三模）氢能新质生产力正加速发展。工业上利用天然气制备氢气，还能得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下： 反应①：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)   ∆H1=+376.3kJ/mol   K1； 反应②：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)   ∆H2=+202.0kJ/mol   K2； 回答下列问题： (5)在一定温度、102kPa下， 向反应器中充入1mol C2H4(g)发生反应：C2H4(g)C2H2(g)+H2(g)制备氢气。 ①实际操作中，往往向反应器中充入一定量的水蒸气，其目的是 。 ②忽略其他副反应，若向反应器中充入5mol水蒸气，平衡时(C2H4的转化率为75%，则该反应的Kp= 。 【答案】(5) 该反应为气体分子数增大的反应，恒压下通入水蒸气，容器体积增大，相当于减小压强，使平衡正向移动，可提高乙烯转化率 34(或34kPa) 【详解】（5）①该反应为气体分子数增大的反应，恒压下通入水蒸气，容器体积增大，相当于减小压强，使平衡正向移动，可提高乙烯转化率； ② ， 平衡时n(总)=（0.25+0.75+0.75+5）mol=6.75mol， 34kPa。 3．（2024·河南周口·模拟预测）甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等方面有广泛的应用。利用甲醇一定条件下直接脱氢可制甲醛，涉及的反应如下： 反应I： 反应II： 已知：①平衡状态下，甲醛选择性；甲醛的收率。 ②几种物质的燃烧热如下表： 物质 燃烧热 -725.8 -563.6 -283.0 -285.8 回答下列问题： (3)将加入容积为2L的刚性密闭容器中，温度对平衡状态下的选择性和收率的影响如图所示： ①图中表示收率的是曲线 (填“I”或“II”)，判断的依据是 。 ②℃，反应进行到10min时达到平衡，此时的转化率为 ， ，反应I的平衡常数 。 【答案(3) II CH3OH分解反应为可逆反应，原料中CH3OH的物质的量大于消耗CH3OH的物质的量，转化为甲醛的CH3OH的物质的量与产品中甲醛的物质的量相等 80% 0.02 mol/(L·min) 3 【详解】（3）①甲醇分解反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，则原料中甲醇的物质的量大于消耗甲醇的物质的量，由方程式可知，转化为甲醛的甲醇的物质的量与产品中甲醛的物质的量相等，则相同温度时，甲醛的选择性大于甲醇的收率，所以表示收率的是曲线II，故答案为：II；CH3OH分解反应为可逆反应，原料中CH3OH的物质的量大于消耗CH3OH的物质的量，转化为甲醛的CH3OH的物质的量与产品中甲醛的物质的量相等； ②由图可知，T1℃，反应进行到10min达到平衡时，甲醛的收率为60%、选择性为75%，则平衡体系中甲醛的物质的量2mol×60%=1.2mol，甲醇的物质的量为2mol—=0.4mol，由题意可建立如下三段式： 由三段式数据可知，甲醇的转化率为×100%=80%，10min内一氧化碳的反应速率为=0.02 mol/(L·min)，反应I的平衡常数K==3mol/L，故答案为：80%；0.02 mol/(L·min)；3。 4．（2024·辽宁辽阳·二模）我国科学家开发出了高效催化剂，实现催化还原合成乙烯和丙烯，反应原理如下： Ⅰ．； Ⅱ．。 回答下列问题： (5)时，在1L恒容密闭容器中充入和，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，达到平衡时转化率为50%，乙烯的选择性为50%。在该条件下反应Ⅰ的平衡常数 。提示：乙烯的选择性。 【答案】(5)0.4 【详解】（5）TC时，在1L恒容密闭容器中充入1.0molCO2和2.5molH2，同时发生反应I和反应Ⅱ，达到平衡时CO2转化率为50%，根据C原子守恒可知：，乙烯的选择性为50%，即，解得=0.5mol，则：、，体积为1L，则平衡时，，同理可得，，故在该条件下反应I的平衡常数K=L3·mol-3。 5．（2024·辽宁抚顺·三模）我国科学家根据在HZSM-5载体上的单层分散行为设计催化剂用于选择性还原。回答下列问题： 已知：①   kJ⋅mol（） ②   kJ⋅mol（） (5)一定温度下，向体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol，在催化剂作用下发生反应：①：②达到平衡时，NO转化率为70%，的选择性为50%[的选择性]该温度下，反应①的平衡常数 mol·L（列出计算式即可）。 【答案】(5) 【详解】（5）设参加反应①的NO的物质的量为amol、参加反应②的NO的物质的量为bmol，则反应生成N2的物质的量为、反应生成N2O的物质的量为，，解得a=0.6、b=0.8；参加反应①的NH3的物质的量为0.4mol、参加反应②的NH3的物质的量为0.2mol,反应剩余氨气的物质的量为0.4mol、剩余NO的物质的量为0.6mol；反应①生成的水的物质的量为0.6mol、反应②生成的水的物质的量为0.3mol，容器中水的物质的量为0.9mol，反应①的平衡常数mol·L。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 大题03 原理综合题 “化学反应原理”是新高考的必考内容，在大题中常与反应机理结合考查，与化学反应速率、化学平衡相结合；从考查内容上看，均与盖斯定律有关,试题整体难度虽然较大。预计2025年高考，主要考查能源及能源的利用，盖斯定律的运用及压强平衡常数反应最佳条件等。能源问题是高考热点，特别是反应过程中能量变化图示更是近几年的高频考点，另外利用盖斯定律进行反应热的比较和计算也应加以关注。 题型1 热化学方程式及反应热的计算 1．（2025·内蒙古·模拟预测）在传统克劳斯工艺制备的基础上，科研工作者提出分解制备同时获取的新方法，反应如下： 反应1：     反应2：     (1)传统克劳斯工艺反应如下，则 。           2．（2024·内蒙古呼和浩特·模拟预测）以为主要成分的雾霾综合治理是当前重要的研究课题，其中汽车尾气的处理尤为重要。已知101kPa时：          回答下列问题： (1)汽车尾气中的NO和CO在催化转换器中发生以下反应可减少尾气污染：   ，则 。 1．书写热化学方程式的“五环节” (1)一写方程式：写出配平的化学方程式(2)二标状态：用s、l、g、aq标明物质的聚集状态 (3)三定条件：确定反应的温度和压强并在ΔH后注明(101kPa、25℃时可不标注) (4)四标ΔH：在方程式后写出ΔH，并根据信息注明ΔH的“＋”或“－” (5)五标数值：根据化学计量系数写出ΔH的值 2、利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法 (1)步骤：①对比：对比分析目标热化学方程式和已知热化学方程式，调整已知热化学方程式的化学计量系数与目标热化学方程式的化学计量系数一致②叠加：根据目标热化学方程式中的反应物和生成物加减所调整的热化学方程式③计算：按照“叠加”步骤中的调整方法，焓变也随之作相应变化 (2)方法①倒：为了将热化学方程式相加得到目标热化学方程式，可将热化学方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反。这样，就不用再做减法运算了，实践证明，方程式相减时往往容易出错②乘：为了将热化学方程式相加得到目标热化学方程式，可将方程式乘以某个倍数，反应热也要相乘③加：上面的两个步骤做好了，只要将热化学方程式相加即可得目标热化学方程式，反应热也要相加 3、ΔH的三种计算式 (1)ΔH＝生成物总能量－反应物总能量＝H(生成物)－H(反应物) (2)ΔH＝反应物总键能之和－生成物总键能之和 常见物质中的化学键数目 物质 CO2(C===O) CH4(C－H) P4(P－P) SiO2(Si－O) 石墨 金刚石 Si S8(S－S) 键数 2 4 6 4 1.5 2 2 8 (3)ΔH＝E1－E2，E1为正反应的活化能，E2为逆反应的活化能 1．（2024·内蒙古通辽·一模）利用 CO2 合成甲醇、二甲醚技术是有效利用 CO2 资源，实现“碳中和”目标的重要途径。 (1)开发 CO2 直接催化加氢合成二甲醚技术是很好的一个研究方向。 主反应：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)  1=-122.54kJ•mol-1 副反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)  2 ①已知 25℃和 101kPa 下，H2 (g)、CO(g)的燃烧热H 分别为-285.8kJ•mol-1、-283.0kJ•mol-1，H2O(l)=H2O(g)  H=+44kJ•mol-1，则H2= kJ/mol。 2．（2024·内蒙古·二模）和是两种常见的温室气体，利用和生成高附加值合成气CO和，以及甲烷部分催化裂解制备乙烯是目前研究的热点之一。回答下列问题： (1)已知：  ；  ；   。 反应的 ； 3．（2024·内蒙古包头·三模）I．含碳化合物甲烷、等是重要的化工原料，可生产氢气、甲醇、烯烃等物质。回答下列问题： Ⅱ.以氧化铟作催化剂，可实现催化加氢制甲醇。 已知：ⅰ.催化剂活化：(无活性)(有活性)； ⅱ.与在活化的催化剂表面同时发生如下反应： 反应① 反应② 反应③： (2)反应③中 。 4．（2024·内蒙古锡林郭勒盟·三模）氮氧化物是大气的主要污染物，为防治环境污染，科研人员做了大量研究。 I．汽油燃油车上安装三元催化转化器，可以使和两种尾气反应生成，可有效降低汽车尾气污染，反应为。 (1)下表中数据是该反应中的相关物质的标准摩尔生成焓（）（标准摩尔生成焓是指在、条件下，由稳定态单质生成化合物时的焓变）数据。 物质 0 90 则 。 5．（2024·辽宁沈阳·三模）回答下列问题。 (2)已知25℃时中和热的，反应 ，写出固体的溶解平衡的热化学方程式： 。 一定条件下，由稳定单质反应生成1mol化合物的反应热叫该化合物的生成热()。下图为Ⅵ A族元素氢化物a、b、c、d的生成热数据示意图： (3) 硫化氢发生分解反应的热化学方程式为 。 (4)利用可制备乙烯及合成气(CO、)。有关化学键键能(E)的数据如表： 化学键 H-H C=C C-C C-H E(kJ/mol) 436 a 348 413 ①已知，则 。 题型二 有关反应速率、转化率、速率常数的计算 1．（2024·辽宁·模拟预测）二氧化碳重整和综合利用技术对实现“碳达峰、碳中和”具有重要和深远意义。 已知：和重整制备主要涉及如下反应，其中碳在催化剂表面沉积会降低催化剂的活性。 Ⅰ．  。 Ⅱ．   Ⅲ．  。 (2)时，向恒容密闭容器中充入和，反应前容器内气体压强为；达到平衡时测得、和的物质的量分别为、、。 ③的平衡转化率为 。 2．（2024·辽宁锦州·模拟预测）氢能是极具发展潜力的清洁能源，2021年我国制氢量位居世界第一、请回答： (2)工业上，常用与重整制备。500℃时，主要发生下列反应： I． Ⅱ． ②下列操作中，一定能提高平衡转化率的是 (填标号)。 A．加催化剂        B．增加用量 C．移除        D．恒温恒压，通入惰性气体 E．恒温恒容，通入惰性气体 1．有关化学反应速率计算公式的理解 对于反应mA(g)＋nB(g)===cC(g)＋dD(g) (1)计算公式：v(A)＝ (2)同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d (3)注意事项 ①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体 ②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值 2．化学平衡计算中常用公式 对于可逆反应：对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L 　　　 mA(g)　＋　nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx  nx px qx 平衡/mol a－mx  b－nx px qx 平衡常数：K＝＝ (固体和纯液体的浓度为常数，不计入化学平衡常数表达式中)反应物(A)的转化率：α(A)＝×100%＝×100%＝×100% 3．化学反应速率常数及应用 (1)速率常数含义：反应速率常数(k)是指在给定温度下，反应物浓度皆为1 mol·L－1时的反应速率。在相同的浓度条件下，可用反应速率常数大小来比较化学反应的反应速率 (2)速率常数的影响因素：与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，但温度对化学反应速率的影响是显著的，速率常数是温度的函数，同一反应，温度不同，速率常数将有不同的值，一般温度越高，反应速率常数越大。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数 (3)速率方程 ①定义：一定温度下，化学反应速率与反应物浓度以其计量数为指数的幂的乘积成正比 ②表达式：对于反应：aA(g)＋bB(g)gG(g)＋hH(g)，则v正＝k正·ca(A)·cb(B)(其中k正为正反应的反应速率常数)，v逆＝k逆·cg(G)·ch(H)(其中k逆为逆反应的反应速率常数) 反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，v正＝k正·c2(NO2)，v逆＝k逆·c2(NO)·c(O2)。 (4)速率常数与化学平衡常数之间的关系 ①K与k正、k逆的关系 对于反应：aA(g)＋bB(g)pC(g)＋qD(g)， 则：v正＝k正·ca(A)·cb(B) (k正为正反应速率常数) v逆＝k逆·cp(C)·cq(D) (k逆为逆反应速率常数) 反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·ca(A)·cb(B)=k逆·cp(C)·cq(D)，即： ②Kp与k正、k逆的关系 以2NO2N2O4为例，v正＝k正·p2(NO2)，v逆＝k逆·p(N2O4) 反应达到平衡时v正＝v逆，此时：k正·p2(NO2)＝k逆·p(N2O4)＝＝Kp，即：Kp＝ 1．（2024·辽宁·三模）利用介孔限域催化温室气体加氢制甲醇，再通过甲醇制备燃料和化工原料等，是解决能源问题与实现双碳目标的主要技术之一，反应如下： i．   ii．   (2)在5.0MPa下，将和在催化剂作用下进行反应i和ii．平衡时和CO选择性S[S(或CO)]及的转化率a随温度的变化如图所示。 ①表示平衡时的转化率的曲线是 (填“x”“y”或“z”)。 ②250℃时，平衡体系共有，则的平衡转化率= ，反应i的 (是以组分体积分数代替物质的量浓度表示的平衡常数，列计算式)。 ③p、q两点反应i的正反应速率大小： 。(填“>”“=”或“<”) 2．（2024·辽宁沈阳·模拟预测）CH4-H2O(g)催化重整制氢是氢能源领域的研究热点，主要反应如下： 反应I：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   (5)在6kPa的恒温恒压容器中，加入2molCH4(g)和2molH2O(g)，进行反应I、Ⅱ、Ⅲ，经10min达到平衡，测得，，用CH4的分压表示的平均反应速率为 kPa·min-1， 3．（2024·辽宁·模拟预测）Ⅰ、CO2催化加氢制CH3OH的反应体系中，发生的主要反应有： ① ② ③ (2)反应①，，(、只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K=10，则 。升高温度，增大的倍数 (填“大于”“小于”或“等于”)增大的倍数。 4．（2024·辽宁大连·模拟预测）苯硫酚()是一种医药中间体，可做麻醉剂，其工业制备原理如下。 主反应I：    副反应Ⅱ：   已知：①的选择性 ②改变温度对热效应(吸收或释放)大的反应影响大 请回答下列问题： (1)的活化能 (填“>”、“<”或“=”)。 恒温恒容条件下，该分解反应达平衡时，减小反应物浓度，再次达平衡时，的转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 (3)时向恒容密闭容器中充入等物质的量的和，只发生上述主、副反应。反应达到平衡时的体积分数为m，的体积分数为n。 ①下列有关上述过程说法正确的是 。 A．已知主反应，则该反应在高温下自发进行 B．平衡时的选择性为 C．平衡时正反应速率： D．升高体系的温度，达新平衡后比值变大 5．（2024·辽宁丹东·二模）工业尾气脱硝是减少空气污染的重要举措．回答下列问题： (2)模拟工业尾气脱硝：一定条件下，将的气体与混合，均匀通过催化脱硝反应器，测得内去除率与转化率随反应温度的变化如图所示． ③时，为提高反应Ⅲ中的平衡转化率，理论上能采取的措施是 ；（填选项） A．适当降低温度       B．加入少量生石灰 C．恒容充入更多    D．使用更高效的催化剂 题型三 分压平衡常数(Kp)计算 1．（2024·辽宁沈阳·三模）氢能将在实现“双碳”目标中起重要作用。一种膜反应器催化制氢气原理如下： i． ii． iii． 请回答下列问题： (4)恒温恒容膜反应器中按甲烷水蒸气投料，体系压强为，平衡后测得甲烷转化率为，选择性为（选择性），氧化钙对二氧化碳的吸收率为，则的分压为 ，反应i的平衡常数 。（写出计算式即可；用分压代替物质的量浓度计算；分压=总压×物质的量分数） 2．（2024·吉林长春·模拟预测）按要求回答下列问题 (6)丙烷分别在和下直接裂解，达平衡时，丙烷和丙烯的物质的量分数随温度的变化关系如图3所示。压强 （填“<”或“>”）；点温度下裂解反应的平衡常数 （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 1．分压平衡常数(Kp) (1)气体的分压p(B)：相同温度下，当某组分气体B单独存在且具有与混合气体总体积相同的体积时，该气体B所具有的压强，称为气体B的分压强，简称气体B的分压。符号为p(B)，单位为Pa或kPa或MPa (2)分压定律 ①分压定律：混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和p(A)＋p(B)＋p(C)＋p(D)＋…＝p ②气体的分压之比等于其物质的量之比：＝ ③某气体的分压p(B)与总压之比等于其物质的量分数：＝＝x(B) 则：气体的分压＝气体总压×体积分数＝总压×物质的量分数 (3)分压平衡常数Kp (只受温度影响) 一定温度下，气相反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)达平衡时，气态生成物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数，称为该反应的压强平衡常数，用符号Kp表示，Kp的表达式如下： ，其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)分别为A、B、C、D各气体的分压 2．Kp计算的两种模板 模板1．根据“某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)”计算压强平衡常数 第一步 根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度 第二步 计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。 第三步 根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分(或物质的量分数) 第四步 根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝ 模板2．直接根据分压强计算压强平衡常数 N2(g) ＋ 3H2(g)2NH3(g) p(始)： p0 3p0 0 Δp： p 3p 2p p(平)： p0－p 3p0－3p 2p Kp＝ 1．（2024·吉林长春·模拟预测）回答下列问题： I．元素锑被广泛用于制造半导体和二极管，在电子工业中有重要地位。 (3)汽油燃油车上安装三元催化转化器，可以使和两种尾气反应生成，可有效降低汽车尾气污染。已知反应：  。在密闭容器中充入和发生反应，平衡时的体积分数与温度、压强的关系如图所示： ①据图分析可知， (填“>”、“<”或“=”)； ②反应在点达到平衡后，若此时降低温度，同时压缩容器体积，在重新达到平衡过程中，点会向点中的 点方向移动。 ③E点的压强平衡常数 (保留两位有效数字；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×该组分物质的量分数)。 2．（2024·吉林·模拟预测）是重要的资源，催化重整不仅可制得，还对温室气体的减排具有重要意义。工业上常用甲烷水蒸气重整制备氢气，体系中发生如下反应： I． Ⅱ． 总反应：Ⅲ． (4)在，条件下，甲烷水蒸气重整反应达到平衡时体系中各组分摩尔分数与投料水碳比的计算结果如图所示。(物质i的摩尔分数) ①曲线②、④分别代表体系中 、 的变化曲线(填化学式)。 ②投料水碳比为4时，反应Ⅲ的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 3．（2024·吉林长春·模拟预测）“碳—化学”是指以碳单质或分子中含一个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义。回答下列问题： (2)CH4—CO2催化重整技术制合成气是研究热点之一，具有广阔的市场前景、经济效益和社会意义，发生的主要反应如下： 主反应： 副反应： ②恒温恒压下，向起始体积为3L的容器中充入1molCO2、2molCO和2molH2，达到平衡，测得CO的物质的量为1.7mol，H2O的物质的量为0.1mol。平衡时的总体积为 。 ③该温度下，副反应的压强平衡常数 (保留三位有效数字)。 4．（2024·吉林长春·模拟预测）甲烷干重整(DRM)利用和两种温室气体生产合成气，是一种有效实现碳达峰、碳中和的关键技术，在科学研究和工业应用领域都受到广泛的关注。其反应体系主要有以下几个反应发生： ①   ②   ③   ④   回答下列问题。 (4)在、初始投料的条件下，甲烷、二氧化碳重整制合成气的过程中各平衡组分的物质的量随温度的变化如图所示。 ①在630℃时，反应的平衡常数 (是以分压表示的平衡常数，已知分压总压物质的量分数)。 ②反应体系在600℃时，有较多积碳产生，为避免积碳过多导致导致催化剂失活，生产中可改变的条件为 (答一点即可)。 5．（2024·吉林白山·二模）氨是重要的化工原料，也是潜在的储氢材料。回答下列问题： (4)化学上，把反应物消耗一半所用时间叫作“半衰期”。在恒容密闭容器中充入适量钨和，实验测得在钨表面氨气分解反应半衰期与温度()、初始压强()的关系如图所示。 (填“>”“<”或“=”)。温度下，反应进行到时容器内反应体系总压强为 。 题型四 平衡图像原因解释之温度、压强对平衡的影响 1．（2024·辽宁辽阳·一模）氮及其化合物在生产、环保研究等方面用途非常广泛，回答下列问题： (3)在隔绝空气的密闭容器中发生反应：FeSO4（aq）+NO（g）Fe(NO)SO4（aq）（棕黄色），下列叙述正确的是______。（填标号） A．溶液颜色不变，反应达到平衡状态 B．其他条件不变，充入少量O2，平衡不移动 C．其他条件不变，加少量FeSO4，溶液颜色加深 D．其他条件不变，微热，溶液颜色加深 2．（2024·黑龙江大庆·二模）苯乙烯作为一种重要的基础有机化工原料，工业上常用以下两种方法制备苯乙烯，其原理如下： 乙苯直接脱氢： 乙苯氧化脱氢： 回答下列问题： (3)密闭容器中发生反应I，一定条件建立平衡后，下列说法正确的是_____(填字母)。 A．降低温度，都减小 B．，说明反应达到了平衡状态 C．恒容条件下，通入，压强增大，平衡逆向移动 D．选取合适的催化剂可以降低反应的活化能 影响化学平衡的因素 (1)若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 (2)“惰性气体”对化学平衡移动的影响 ①恒温、恒容下：加入惰性气体体系总压增大，但体积不变，各反应物、生成物的浓度均未改变，故反应速率不变，V正、V逆也不变，化学平衡也不发生移动 ②恒温、恒压下：加入惰性气体体积增大各反应物浓度减少反应速率减小，V正、 V逆均减小，等效于降压，故化学平衡向气体总体积增大的方向移动 【答题模板及剖析】 恒压线(恒温线) 答题策略 叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果) 答题模板 该反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向移动，因此×××(得结论) 经典例题 乙烯气相水合反应的热化学方程式为C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)　ΔH＝－45.5 kJ·mol－1，下图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为__________，理由是______________ 标注答案 p1＜p2＜p3＜p4，反应正方向是分子数减少的反应，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高 1．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）化学工业在碳中和领域起着重要作用，目前对二氧化碳的综合利用有多种途径。 途径一：将工业废气中的二氧化碳转化为甲烷，原理如下： 反应ⅰ    kJ⋅mol 途径二：二氧化碳和氢气合成甲醇，原理如下： 反应ⅱ     kJ⋅mol 反应ⅲ     kJ⋅mol 请回答下列问题： (3)恒温恒容条件下，研究反应ⅰ，下列说法正确的是___________。 A．混合气体密度不变时，反应达到平衡 B．充入，可提高的转化率 C．加入催化剂，可提高的平衡转化率 D．充入Ar，对的产率无影响 2．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）不仅是一种温室气体，也是一种来源广泛且廉价易得的碳资源，可通过热化学、电化学等方法再利用。 (Ⅰ)科学家通过如下反应利用合成甲醇： 已知： 回答下列问题： (3)将等量和充入恒温恒容密闭容器中反应合成甲醇，已知该温度下反应的化学平衡常数，下列事实说明该反应已达平衡的是___________。 A．气体密度保持不变 B．与的生成速率相等 C．某时刻容器中 D．混合气体的平均相对分子质量不变 3．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）CO和NO都是有毒气体，但新的研究表明，它们都是生命体系气体信号分子，在人体内具有重要的生理作用，是高中阶段常见的气体。 回答下列问题：． (2)用FeO冶炼Fe的过程涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： ①将FeO和CO放入恒容密闭容器中，下列事实能说明反应Ⅰ和Ⅱ均已达到平衡状态的是 （填选项字母）。 A．容器内气体的密度不再发生变化                B．CO的生成速率等于消耗速率 C．容器内气体总压强不再发生变化                D．容器内CO和的物质的量相等 4．（2024·黑龙江齐齐哈尔·三模）铁的化合物在工业生产中具有重要的应用。以硅酸铁作为载氧体实现甲烷部分氧化，发生的主要反应有： i．； ii．； iii． iv. 回答下列问题： (4)在恒温恒容条件下，仅发生反应i，下列说法不能表明反应i已达到化学平衡的是___________(填标号)。 A．相同时间内，气态反应物有键断裂的同时气态产物有键生成 B．容器中气体的密度不再变化 C．固体中所含氧元素的质量分数不再变化 D．容器中气体的平均相对分子质量不再变化 5．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）氮氧化物(、NO等)的处理和资源化利用具有重要意义。 (1)反应分为三步基元反应完成。 第一步：决速步骤) 第二步： ①活化能最高的是第 步。 ②为了提高总反应中NO的反应速率和转化率可采用的措施为 (写两条)。 题型五 平衡图像原因解释之选择反应最佳条件及转化率、产率变化分析 1．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）以和为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一，反应原理为： 反应Ⅰ：。 已知：      回答下列问题： (3)在恒压密闭容器中通入和的混合气体制备甲醇。过程中测得甲醇的时空收率（STY）（表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率）随温度（T）变化如下表： ①该反应最适宜的温度是 ℃。 ②随着温度升高，反应速率加快，甲醇的时空收率增大。继续升高温度，甲醇的时空收率反而降低的原因可能是 。 2．（2024·黑龙江绥化·模拟预测）工业尾气脱硝是减少空气污染的重要举措。回答下列问题： (3)氨化脱硝：氨化脱硝过程发生反应 ，不同温度下，经过相同时间的脱硝效率随温度的变化关系如图2所示。分析420℃时的脱硝效率低于390℃时的脱硝效率的原因可能是 。 1、平衡图像原因解释之选择反应最佳条件 化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 2、平衡图像原因解释之转化率、产率变化分析 答题要领 转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响 1．（2024·湖南·模拟预测）是工业废气中的常见物质，为了实现碳达峰、碳中和的战略目标，某兴趣小组设计利用和或合成甲醇，提出了如下两个方案： 方案一：     方案二：   相关物质的化学键键能(E)数据如表所示： 化学键 803 436 343 465 413 回答下列问题： (3)经研究发现，当以和为原料合成甲醇时，通常伴随着以下副反应反应Ⅱ：  ，反应Ⅱ在恒压密闭容器中，以Cu/Zn/Al/Zr纳米纤维为催化剂，按照的投料比投入和发生反应I、反应Ⅱ。经过相同的时间，测得不同温度下和CO的产率变化如图所示： 当温度高于520K时，甲醇产率降低的原因可能为 (写出两条)。 2．（2024·黑龙江·二模）环氧乙烷(，简称EO)是在有机合成中常用的试剂。EO常温下易燃易爆，其爆炸极限为3～100%。近年来，常用以乙烯、氧气、氮气混合气投料的乙烯氧化法制备EO。部分涉及反应为： 主反应： 副反应： (4)以Ag为催化剂的反应机理如下： 反应Ⅰ：  慢 反应Ⅱ：  快 反应Ⅲ：  快 ①一定能够提高主反应反应速率的措施有 (填标号)。 A．降低温度    B．通入氦气    C．增大CO2浓度    D．增大浓度 ②加入1，2-二氯乙烷会发生。一定条件下，反应经过一定时间后，EO产率及选择性与1，2—二氯乙烷浓度关系如图。1，2—二氯乙烷能使EO产率先增加后降低的原因是 。 3．（2024·黑龙江大庆·模拟预测）降低大气中、含量是当今世界重要科研课题之一，以、为原料制备乙醇、甲醇、甲酸等能源物质具有较好的发展前景。回答下列问题： (1)在催化剂作用下，二氧化碳加氢可合成乙醇：。保持压强为5MPa，向恒压密闭容器中通入一定量和发生上述反应，的平衡转化率与温度、投料比[]的关系如图所示。 ③若实验容器改为在绝热的密闭容器中进行，实验测得的转化率随时间变化的示意图如图所示，b点 (填“<”、“=”或“>”)，时刻，的转化率降低的原因是 。 4．（2024·黑龙江·模拟预测）草酸钙一水结晶水合物可用作分析试剂、常用作分离稀土金属的载体。回答下列问题： (4)在密闭容器中充入足量粉末，只发生(1)中反应④，测得平衡时残留固体质量与温度关系如图所示： ①用平衡移动原理解释曲线变化： 。 ②温度高于800℃时，曲线斜率减小，可能是产物之间发生了可逆的无机氧化还原反应，写出该反应的化学方程式： 。 5．（2024·黑龙江·二模）丙烯是一种重要的化工原料，但丙烯的产量仅通过石油的催化裂解反应无法满足工业生产需求。工业上以WO3/SiO2为催化剂，利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制丙烯：  。请回答下列问题： (2)利用丁烯和乙烯的催化歧化反应制备丙烯时，仅发生如下反应： 反应ⅰ： 反应ⅱ： 一定条件下，经相同反应时间，丙烯的产率、丁烯的转化率随温度变化的关系如图所示： ①丁烯的转化率随温度升高而增大可能的原因是 ，500~550℃丙烯产率下降的原因为 。 题型六 电解质溶液中有关电离(水解)平衡常数及溶度积( Ksp)的相关计算 1．（2024·黑龙江哈尔滨·二模）资源化利用有助于实现“双碳目标”。选择不同条件，利用和可获得甲醇、甲醛等多种有机物。回答下列问题： (1)工业上在Cu-ZnO催化下利用发生如下反应Ⅰ生产甲醇，同时伴有反应Ⅱ发生。 Ⅰ．   Ⅱ．   (2)T℃（T＞100℃），在容积为2L的恒容密闭容器中充入1mol和一定量，在一定条件下只发生可逆反应Ⅰ。若起始时容器内气体压强为1.2kPa，达到平衡时，的分压与起始投料比的变化关系如下图所示。 当起始时，反应达到平衡时，平衡常数 （列出计算式）。 2．（2024·黑龙江·二模）2023年9月23日第19届亚运会在我国杭州正式开幕。开幕式主火炬首次使用了零碳甲醇燃料，充分体现了杭州亚运会“绿色、智能、节俭、文明”的办赛理念。已知一定条件下，催化加氢生产甲醇，发生如下反应： 反应； 反应ii：。 (3)在不同压强下，按照进行投料，在容器中发生上述三个反应，平衡时，和在含碳产物和中物质的量分数及的转化率随温度的变化如图乙所示： ③在，压强为时，反应的浓度平衡常数 （填含的表达式）。 1．电离常数与水解常数的关系　 (1)电离常数表达式 ①一元弱酸(HA)： HAH+＋A－ ②二元弱酸(H2A)：H2AH+＋HA－ HA—H+＋A2－ ③一元弱碱(BOH)：BOHB+＋OH－ (2)电离常数(K电离)与电离度(α)的关系——以一元弱酸HA为例 25 ℃，c mol·L－1的弱酸HA，设电离度为α HA H＋ ＋ A－ 起始浓度/mol·L－1 c 0 0 变化浓度/mol·L－1 c酸·α c酸·α c酸·α 平衡浓度/mol·L－1 c酸－c酸·α c酸·α c酸·α 电离平衡常数Ka＝＝，由于α很小，可认为1－α≈1 则Ka＝c酸·α2，α＝ (越稀越电离)，则：c(H＋)＝c酸·α＝ (3)电离常数与水解常数的关系 ①对于一元弱酸HA，Ka与Kh的关系：Kh＝ CH3COONa：CH3COO－＋H2OCH3COOH＋OH－ ②对于二元弱酸H2B，Kal(H2B)、Ka2(H2B)与Kh(HB－)、Kh(B2－)的关系： ； B2－＋H2OHB－＋OH－，Kh1(B2－)＝＝＝ HB－＋H2OH2B＋OH－，Kh2(HB－)＝＝＝ ③强酸弱碱盐：Kh＝ NH4Cl：NH4+＋H2ONH3·H2O＋H+ (3)水解常数(Kh)与溶度积常数(Ksp)的关系——强酸多元弱碱盐：Kh＝ 2.计算沉淀转化反应的平衡常数，并判断沉淀转化的程度 计算技巧 依据沉淀的转化反应和Ksp，计算该反应的平衡常数，K值越大，转化反应越易进行，转化程度越大 (若计算沉淀转化的平衡常数K＜10－5，则沉淀转化反应不能进行；若10－5＜K＜105，则沉淀转化反应为可逆反应，若K>105，则认为沉淀完全转化) 已知常温下，ZnS和CuS的Ksp分别为1.6×10－24和6.4×10－36，判断常温下反应： ZnS(s)＋Cu2＋(aq)===CuS(s)＋Zn2＋(aq)能否进行 该反应的平衡常数K＝＝＝＝＝2.5×1011＞105，故反应能完全转化 3.溶度积与溶解度的相互计算 计算 技巧 ①由饱和溶液的物质的量浓度c(mol·L－1)饱和溶液的溶解度S(g) 以AgCl(s)Ag+(aq)＋Cl－(aq)为例，饱和溶液的物质的浓度c＝1.34×10－5mol·L－1 即：1L溶液中含有1.34×10－5 mol的AgCl溶质，也就是(1.34×10－5×143.5)g＝1.92×10－3g 即：1L溶液中溶解的AgCl为1.92×10－3g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ＝1g/cm3 即：1000g溶液中溶解了1.92×10－3g的AgCl，100g水中溶解了1.92×10－4g的AgCl 即：AgCl的溶解度S(AgCl)＝1.92×10－4g ②饱和溶液的溶解度S(g)由饱和溶液的物质的量浓度c(mol/L)KSP 20℃时，S(AgCl)＝1.5×10－4g，即：100g水中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，由于溶液极稀，其溶液近似等于水的密度，ρ＝1g/cm3，也即是：0.1L水中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，也即是：0.1L溶液中溶解了AgCl的质量为1.5×10－4g，此时n(AgCl)＝，，c(AgCl)＝1.05×10－5 mol·L－1，KSP＝c(Ag+)·c(Cl－)＝1.05×10－5×1.05×10－5＝1.1×10－10 1．（2024·内蒙古通辽·模拟预测）近年来我国极力主张“绿色环保”、“生态文明”，而的有效利用可以缓解温室效应，解决能源短缺问题。 (3)近年来，有研究人员用通过电催化生成多种燃料，其工作原理如上右图所示。 ③已知HCOOH为一元弱酸，常温下将HCOOH溶液与NaOH溶液以体积比a∶b混和(忽略溶液体积的变化)时溶液恰好呈中性，则HCOOH的电离常数 (用含a、b的代数式表示)。 2．（2024·内蒙古赤峰·三模）氢能新质生产力正加速发展。工业上利用天然气制备氢气，还能得到乙烯、乙炔等化工产品，有关反应原理如下： 反应①：2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)   ∆H1=+376.3kJ/mol   K1； 反应②：2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)   ∆H2=+202.0kJ/mol   K2； 回答下列问题： (5)在一定温度、102kPa下， 向反应器中充入1mol C2H4(g)发生反应：C2H4(g)C2H2(g)+H2(g)制备氢气。 ①实际操作中，往往向反应器中充入一定量的水蒸气，其目的是 。 ②忽略其他副反应，若向反应器中充入5mol水蒸气，平衡时(C2H4的转化率为75%，则该反应的Kp= 。 3．（2024·河南周口·模拟预测）甲醛(HCHO)在化工、医药、农药等方面有广泛的应用。利用甲醇一定条件下直接脱氢可制甲醛，涉及的反应如下： 反应I： 反应II： 已知：①平衡状态下，甲醛选择性；甲醛的收率。 ②几种物质的燃烧热如下表： 物质 燃烧热 -725.8 -563.6 -283.0 -285.8 回答下列问题： (3)将加入容积为2L的刚性密闭容器中，温度对平衡状态下的选择性和收率的影响如图所示： ①图中表示收率的是曲线 (填“I”或“II”)，判断的依据是 。 ②℃，反应进行到10min时达到平衡，此时的转化率为 ， ，反应I的平衡常数 。 4．（2024·辽宁辽阳·二模）我国科学家开发出了高效催化剂，实现催化还原合成乙烯和丙烯，反应原理如下： Ⅰ．； Ⅱ．。 回答下列问题： (5)时，在1L恒容密闭容器中充入和，同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，达到平衡时转化率为50%，乙烯的选择性为50%。在该条件下反应Ⅰ的平衡常数 。提示：乙烯的选择性。 5．（2024·辽宁抚顺·三模）我国科学家根据在HZSM-5载体上的单层分散行为设计催化剂用于选择性还原。回答下列问题： 已知：①   kJ⋅mol（） ②   kJ⋅mol（） (5)一定温度下，向体积为1 L的恒容密闭容器中充入1 mol 和2 mol，在催化剂作用下发生反应：①：②达到平衡时，NO转化率为70%，的选择性为50%[的选择性]该温度下，反应①的平衡常数 mol·L（列出计算式即可）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$