专题12 化学反应原理综合题（山东专用）-【好题汇编】2025年高考化学一模试题分类汇编

专题12 化学反应原理综合题 1．（2025·山东省实验中学·一模）甲烷化反应即氢气和碳氧化物反应生成甲烷，可实现碳循环利用。涉及反应如下： 反应Ⅰ：CO(g)+3H2(gCH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2kJ/mol 反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2 反应Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH3=-165kJ/mol 积碳反应(CO的歧化和CH4的裂解反应是催化剂积碳主要成因，可致催化活性降低)如下： 反应Ⅳ：2CO(g)CO2(g)+C(s) 反应Ⅴ：CH4(g)C(s)+2H2(g) 回答下列问题： （1）ΔH2= kJ/mol。 （2）在360℃时，在固定容积容器中进行上述反应(不考虑积碳反应)，平衡时CO和H2的转化率及CH4和CO2产率随n(H2)/n(CO)增大的变化情况如图1所示。 已知：CH4的选择性=×100%。 ①图中表示CO转化率、CO2产率变化的曲线分别是 、 (填标号)，A、C两点的值相同，C点通过改变温度达到A点，则A、B、C三点温度由大到小的顺序是 。 ②按=3向恒容容器内投料，初始压强为p0，若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，达到平衡时总压为，CO的平衡转化率为a，则CH4的选择性= %，反应Ⅰ的Kp(用分压表示，分压=总压×物质的量分数)= 。 （3）已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2所示，相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图3所示。 由图2可知，CO的歧化反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应，相同时间内CH4的产率在温度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的可能原因是 。 2．（2025·山东泰安·一模）草酸亚铁可用于制药。在一定温度下，将置入真空容器中发生如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 已知760K以下只发生反应Ⅰ，平衡时的关系如图所示。760K以上反应Ⅰ和反应Ⅱ同时进行。 回答下列问题： （1）660K时，将置入一真空刚性容器中至反应到达平衡，此时反应Ⅰ的平衡常数 ；有关该混合体系说法正确的是 （填序号）。 a．反应Ⅰ的正、逆反应的活化能(、)， b．FeO的质量不变时，体系达到平衡状态 c．平衡后充入惰性气体氩，减小 d．平衡时，分离出部分，再次平衡时， （2）反应能自发进行，的数值范围是填序号______（填序号）。 A． B． C． D． （3）800K时，将置入另一真空刚性容器中至反应到达平衡，此时容器中，则 ；保持温度不变，充入少量气体，再次平衡时容器中 （填“增大”“减小”或“不变”）；升高温度， （填“增大”“，减小”或“不变”）。 3．（2025·山东潍坊·一模）加氢转化为二甲醚()的反应过程如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   回答下列问题： （1）若逆反应的活化能为，则正反应的活化能为 (用含的式子表示)。 （2）在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4mol 和2mol 发生上述反应，的平衡转化率、和CO生成物的选择性随温度变化如下图所示。 已知： ①表示选择性的曲线是 (填“a”“b”或“c”)；温度高于270℃时，曲线c随温度升高而增大的原因是 。 ②260℃，达到平衡时，容器内 ；反应Ⅰ用气体分压表示的平衡常数 (气体分压p=气体总压×体积分数)。 （3）在恒温密闭容器中将等物质的量的和混合，选择适当的催化剂进行反应Ⅱ，已知该温度下反应Ⅱ的平衡常数，平衡时体系中CO的物质的量分数为，则 (填标号)。 a．        b．        c．        d． 4．（2025·山东烟台、德州、东营·一模）CO2催化加氢转化为CH3OH既能响应国家的“双碳”目标，又能缓解能源紧缺。该过程主要发生下列反应： Ⅰ．CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1 Ⅱ．CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2 Ⅲ．CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3<0 回答下列问题： （1）反应Ⅰ、Ⅱ以物质的量分数表示的平衡常数lnKx与温度T的变化关系见图。则ΔH3/ΔH2的数值范围是___________(填标号)。 A．<-1 B．-1-0 C．0-1 D．>1 （2）3MPa下，以进气流量4.5mmol·min－1、n(CO2)：n(H2)=1：3 持续通过装有0.5g催化剂的反应管中(仅发生上述反应Ⅰ、Ⅱ)。经相同时间测得CO2的转化率[α(CO2)]、CH3OH的选择性[S(CH3OH)]及CH3OH的时空收率[Y(CH3OH)]随温度(T)的变化关系如图： 已知：a.S(CH3OH)=n(转化为CH3OH的CO2)/n(消耗的CO2)×100% b.Y(CH3OH)=CH3OH的产率×CO2的进气流量/催化剂的质量(mmol·h－1·g－1) ①该条件下，合成CH3OH的最佳温度是 ，图中代表S(CH3OH)随温度变化的曲线是 ，280℃后，曲线b快速下降的可能原因是 。 ②280℃时，CO的选择性为 ，若Y(CH3OH)为4.95 mmol·h－1·g－1，则α(CO2)= (列出计算式即可)。 ③一定条件下，将进气流量改为0.04mmol·min－1(此流量下的转化率可近似认为平衡转化率)，测得出气流量为0.038 mmol·min－1，α(CO2)为50%，此时反应Ⅰ的平衡常数Kp= 。 5．（2025·山东淄博·一模）二氧化碳资源化利用，涉及主要反应如下： I．　 II.　 回答下列问题： （1）的焓变 反应I的净速率，其中、分别为正、逆反应速率常数。升高温度时， (填“增大”、“减小”或“不变”)。 （2）分别向压强为、的恒压体系中通入和，达平衡时，部分含碳物种的摩尔分数随温度变化如图所示。 表示压强为时，的摩尔分数随温度变化的曲线是 (填标号)。随温度升高，当温度高于655℃，对应含碳物种的摩尔分数的原因是 。 （3）图示M、N、P三点对应的转化率大小关系为 ；655℃时，反应I的平衡常数 ；600℃，压强为时，若增大投料比，重新达平衡后，的值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 6．（2025·山东菏泽·一模）TiCl4用于制备海绵钛和钛白粉。一定条件下，可利用金红石(TiO2)、C和Cl2反应制得，涉及主要反应如下： Ⅰ．TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)  ΔH1=-49kJ/mol Ⅱ．TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)TiCl4(g)+CO2(g)  ΔH2=-222kJ/mol Ⅲ．C(s)+CO2(g)2CO(g)  ΔH3 回答下列问题： （1）ΔH3= kJ/mol。 （2）若在100kPa下，足量的TiO2、C和Cl2发生上述反应，达到平衡后，气相中TiCl4、CO和 CO2摩尔分数随温度的变化关系如图所示。 结合上图分析，实际生产中反应温度选择800-1000℃的原因是 。200℃时，若向平衡体系中通入少量Cl2，TiO2氯化反应的化学平衡将 (填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)，Cl2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。1200℃时，反应Ⅰ的平衡常数Kp= kPa。 （3）一定条件下，若向15L恒容容器中加入5mol TiO2与15mol碳粉，通入10mol Cl2发生上述反应，不同时间测得混合体系内各物理量见下表： t/min 10 20 30 40 n(Cl2)/mol 6 2.5 1 1 n(C)/mol 12 10 9 9 p(CO)：p(CO2) 2：1 1：1 1：1 1：1 已知起始总压强为6MPa，10min时，体系总压强为 ；0-20min内，用TiCl4压强变化表示的化学反应速率v= MPa/min。 7．（2025·山东济宁·一模）苯胺是制造药物的原料，硝基苯加氢制苯胺产率较高，相关反应如下： Ⅰ．C6H5-NO2(l)+2H2(g)C6H5-NHOH(l)+H2O(l)  ΔH=-150.7kJ/mol(快) Ⅱ．C6H5-NHOH(l)+H2(g)C6H5-NH2(l)+H2O(l)  ΔH=-95.0kJ/mol(慢) （1）硝基苯与氢气反应生成苯胺：Ⅲ．C6H5-NO2(l)+3H2(g)C6H5-NH2(l)+2H2O(l)  ΔH= kJ/mol。 （2）室温下，向含有1L 0.1mol/L硝基苯的甲醇溶液的刚性容器中加催化剂，通入H2并保持p(H2)=0.18Mpa。反应过程中硝基苯转化率、苯基羟胺和苯胺的选择性(S)随反应时间变化如图所示： 已知：S(苯胺)=[n生成(苯胺)/n消耗(硝基苯)]×100%。图中代表S(苯胺)的曲线为 ，提高硝基苯的平衡转化率，可采取的措施 ，0-34min内v(苯胺)= ；120min时已达平衡，忽略溶液体积变化，该温度下反应Ⅱ的平衡常数K= mol/L/MPa(氢气的浓度可用氢气的压强代替)。 （3）相同投料下，298K下硝基苯平衡转化率随压强的变化关系、0.18MPa下硝基苯平衡转化率随温度的变化关系如图所示，图中对应等压曲线的是 ，a、b、c、d四个点中，处于相同化学平衡状态的点是 。 8．（2025·山东聊城·一模）苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体，常用乙苯为原料制备。 （1）乙苯制备苯乙烯的原理如下： ①为提高乙苯的平衡转化率，应选择的反应条件为 （填序号）。 A．低温、低压    B．高温、高压    C．高温、低压    D．低温、高压 ②已知。则的为 。 （2）在下，有三种原料气配比：①只有乙苯；②；③。测得乙苯的平衡转化率与温度的变化关系如图所示。 图中，表示原料气配比为只有乙苯的曲线是 （填“a”或“b”或“c”），相同温度下，乙苯转化率曲线a大于曲线c的原因是 。 （3）在时，乙苯和按照充入钯膜反应器（仅能透过而移出），平衡时氢气的移出率为90%，乙苯的平衡转化率为80%，平衡常数 ，保持反应条件不变，继续通入一定量，乙苯的平衡转化率 （填“增大”“减小”或“不变”）。 （4）乙苯制备苯乙烯时，会产生少量积碳，相同条件下使用水蒸气代替，可较长时间内保持催化剂的催化活性，其原因是 。（用化学方程式来表示） 9．（2025·山东青岛·一模）积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。用甲烷和水蒸气催化制氢气涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： （1）反应Ⅰ的正反应活化能 逆反应活化能(填“>”或“<”)。 （2）刚性绝热密闭容器中只发生反应Ⅰ，下列一定能说明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．气体混合物的密度不再变化    B．消耗速率和生成速率相等 C．和的物质的量之比不再变化    D．气体平均相对分子质量不再变化 E．体系的压强不再变化    F．体系的温度不再变化 （3）已知(忽略、随温度的变化)，。反应Ⅱ、Ⅲ的随变化曲线正确的为 (填标号)。在所选图像中画出反应Ⅰ的随变化的曲线 。 A．              B． C．              D． M(s)对反应有催化作用，存在反应。时，刚性密闭容器中加入等物质的量和发生上述三个反应。达平衡时总压强为，含碳物质的物质的量相等，和的物质的量相等。 （4）的平均生成速率为 。 （5）的分解率为 %(保留一位小数)。 （6）下，反应的 。 （7）平衡后，继续向刚性容器中加入含碳物质各，则反应的分解平衡 (填“向正反应方向移动”“向逆反应方向移动”或“不移动”)。 10．（2025·山东日照·一模）CO2加氢制甲醚的反应原理：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)   其分步反应及副反应如下： I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   Ⅱ．2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)     Ⅲ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   回答下列问题： （1） ，上述反应的ΔG随温度的变化如图，其中表示反应Ⅲ的ΔG随温度的变化曲线是 (填a、b或c)。 （2）在4.0MPa条件下，将1mol CO2、3mol H2通入反应器发生反应I、Ⅱ、Ⅲ，测得CO2平衡转化率、CH3OH产率与温度的关系如图所示。 已知：X产率=，n理论(x)表示CO2完全转化为X时对应生成X的物质的量，X表示CH3OH、CO、CH3OCH3。 ①表示CH3OH产率的曲线是 (填m或n)。 ②250℃，测得平衡体系中H2O的物质的量为0.3mol，则甲醚的产率为 ，该温度下反应Ⅱ的KP= 。 ③240℃～280℃温度范围内，甲醚的选择性随温度升高而 (填“增大”、“减小”或“不变”)。已知：甲醚的选择性= 210℃-240℃温度范围内，随温度升高n曲线对应的量逐渐增大的原因是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题12 化学反应原理综合题 1．（2025·山东省实验中学·一模）甲烷化反应即氢气和碳氧化物反应生成甲烷，可实现碳循环利用。涉及反应如下： 反应Ⅰ：CO(g)+3H2(gCH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2kJ/mol 反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2 反应Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH3=-165kJ/mol 积碳反应(CO的歧化和CH4的裂解反应是催化剂积碳主要成因，可致催化活性降低)如下： 反应Ⅳ：2CO(g)CO2(g)+C(s) 反应Ⅴ：CH4(g)C(s)+2H2(g) 回答下列问题： （1）ΔH2= kJ/mol。 （2）在360℃时，在固定容积容器中进行上述反应(不考虑积碳反应)，平衡时CO和H2的转化率及CH4和CO2产率随n(H2)/n(CO)增大的变化情况如图1所示。 已知：CH4的选择性=×100%。 ①图中表示CO转化率、CO2产率变化的曲线分别是 、 (填标号)，A、C两点的值相同，C点通过改变温度达到A点，则A、B、C三点温度由大到小的顺序是 。 ②按=3向恒容容器内投料，初始压强为p0，若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，达到平衡时总压为，CO的平衡转化率为a，则CH4的选择性= %，反应Ⅰ的Kp(用分压表示，分压=总压×物质的量分数)= 。 （3）已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2所示，相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图3所示。 由图2可知，CO的歧化反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应，相同时间内CH4的产率在温度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的可能原因是 。 【答案】（1）-41.2 （2）b d B=C>A （3）放热 高温时，积碳反应主要发生CH4裂解，导致催化剂积碳，活性降低 【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ，ΔH2=ΔH1-ΔH3= - 206.2kJ·mol-1-（-165 kJ ·mol-1）=-41.2 kJ ·mol-1。 （2）①结合反应，越大，相当于n(H2)越大，CO转化率越大，直到接近100%，故b表示CO转化率；随着的增大，CO接近完全转化，CH4产率逐渐增大，直到接近100%，故c表示CH4产率变化的曲线，由碳元素守恒可知，CO转化率接近100%，CH4产率接近100%，CO2的产率接近0，则d表示CO2产率变化的曲线；b表示CO转化率，B、C均在曲线b上，温度B=C，结合反应Ⅰ、Ⅱ，两反应均为放热反应，则温度越低CO转化率越高，A点转化率高于c，故温度B=C>A； ②设n（CO）=n，则n（H2）=3n，列出反应Ⅰ三段式： 反应Ⅱ前后气体体积不变，反应Ⅰ前后总物质的量减少2x，根据初始压强为p0，达到平衡时总压为，则，解得x=0.5n；CO的平衡转化率为a，列出反应Ⅱ三段式为： 则CH4的选择性；平衡时，CO的分压为、H2分压为、CH4的分压为、H2O分压为，Ⅰ的Kp= 。 （3）根据图2可知，随着温度升高，反应Ⅳ的化学平衡常数逐渐减小，说明升高温度反应Ⅳ平衡逆向移动，则CO的歧化反应属于放热反应，相同时间内CH4的产率在温度高于330°C时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的原因是高温时，积碳反应主要发生CH4裂解，导致催化剂积碳，活性降低。 2．（2025·山东泰安·一模）草酸亚铁可用于制药。在一定温度下，将置入真空容器中发生如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 已知760K以下只发生反应Ⅰ，平衡时的关系如图所示。760K以上反应Ⅰ和反应Ⅱ同时进行。 回答下列问题： （1）660K时，将置入一真空刚性容器中至反应到达平衡，此时反应Ⅰ的平衡常数 ；有关该混合体系说法正确的是 （填序号）。 a．反应Ⅰ的正、逆反应的活化能(、)， b．FeO的质量不变时，体系达到平衡状态 c．平衡后充入惰性气体氩，减小 d．平衡时，分离出部分，再次平衡时， （2）反应能自发进行，的数值范围是填序号______（填序号）。 A． B． C． D． （3）800K时，将置入另一真空刚性容器中至反应到达平衡，此时容器中，则 ；保持温度不变，充入少量气体，再次平衡时容器中 （填“增大”“减小”或“不变”）；升高温度， （填“增大”“，减小”或“不变”）。 【答案】（1）2.25 bd （2）A （3）4:1 不变 增大 【解析】（1）已知760K以下只发生反应Ⅰ，由方程式可知生成等量的CO和CO2，所以，由图像可知，660K时，所以； a．由图像可知，升高温度，增大，平衡正向逆向，反应吸热，则反应Ⅰ的正、逆反应的活化能，，a错误 b．分解生成FeO，FeO的质量不变时，体系达到平衡状态，b正确； c．平衡后充入惰性气体氩，平衡不移动，不变，c错误； d．平衡时，分离出部分，平衡正向移动，生成等量的CO和CO2，则再次平衡时，，d正确； 故选为：bd； （2）反应为熵减反应，则ΔS<0，能自发进行，说明该反应ΔH<0，由盖斯定律可知，，则，故选A； （3）设反应Ⅰ生成CO2 xmol，反应Ⅱ生成CO2 ymol，可列三段式： 则，则，；保持温度不变，充入少量气体，反应I、Ⅱ的平衡常数不变，则不变；升高温度，反应向吸热方向移动，即逆向移动，所以增大，故答案为：4:1；不变；增大。 3．（2025·山东潍坊·一模）加氢转化为二甲醚()的反应过程如下： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   回答下列问题： （1）若逆反应的活化能为，则正反应的活化能为 (用含的式子表示)。 （2）在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4mol 和2mol 发生上述反应，的平衡转化率、和CO生成物的选择性随温度变化如下图所示。 已知： ①表示选择性的曲线是 (填“a”“b”或“c”)；温度高于270℃时，曲线c随温度升高而增大的原因是 。 ②260℃，达到平衡时，容器内 ；反应Ⅰ用气体分压表示的平衡常数 (气体分压p=气体总压×体积分数)。 （3）在恒温密闭容器中将等物质的量的和混合，选择适当的催化剂进行反应Ⅱ，已知该温度下反应Ⅱ的平衡常数，平衡时体系中CO的物质的量分数为，则 (填标号)。 a．        b．        c．        d． 【答案】（1） （2）b 270℃之后主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ吸热，升高温度，平衡正向移动，平衡转化率增大 3.12mol 0.024 （3）c 【解析】（1）观察可知，反应可由2×Ⅰ+Ⅲ得到，根据盖斯定律，该反应的，则该反应的正反应的活化能为； （2）①①反应Ⅲ放热，升高温度，其平衡逆向移动，的选择性降低，反应Ⅱ吸热，升高温度，其平衡正向移动，CO的选择性变大，故表示选择性的曲线是b，表示CO选择性的曲线是a，曲线c表示CO2的平衡转化率随温度的变化；反应Ⅰ放热，升高温度，其平衡逆向移动，平衡转化率降低；反应Ⅱ吸热，升高温度，其平衡正向移动，平衡转化率增大；故平衡转化率随温度升高，270℃之前主要发生反应Ⅰ，270℃之后主要发生反应Ⅱ； ②由图知，260℃达平衡时，平衡转化率为50%，共转化了1mol，CO的选择性为36%，则生成了CO，二甲醚的选择性为50%，则二甲醚生成了，反应Ⅲ消耗甲醇0.5mol，甲醇的选择性为，则平衡时甲醇为，可列出三个反应的转化量情况： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ．，则平衡时容器内，，，，，，气体的总物质的量为6.12mol，反应Ⅰ的平衡常数； （3）设和初始均加入1mol，生成的CO为xmol，对于反应Ⅱ列出三段式：，由于反应前后气体化学计量数之和相等，则其平衡常数，解得，平衡体系中CO的物质的量分数，则，选c。 4．（2025·山东烟台、德州、东营·一模）CO2催化加氢转化为CH3OH既能响应国家的“双碳”目标，又能缓解能源紧缺。该过程主要发生下列反应： Ⅰ．CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH1 Ⅱ．CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2 Ⅲ．CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3<0 回答下列问题： （1）反应Ⅰ、Ⅱ以物质的量分数表示的平衡常数lnKx与温度T的变化关系见图。则ΔH3/ΔH2的数值范围是___________(填标号)。 A．<-1 B．-1-0 C．0-1 D．>1 （2）3MPa下，以进气流量4.5mmol·min－1、n(CO2)：n(H2)=1：3 持续通过装有0.5g催化剂的反应管中(仅发生上述反应Ⅰ、Ⅱ)。经相同时间测得CO2的转化率[α(CO2)]、CH3OH的选择性[S(CH3OH)]及CH3OH的时空收率[Y(CH3OH)]随温度(T)的变化关系如图： 已知：a.S(CH3OH)=n(转化为CH3OH的CO2)/n(消耗的CO2)×100% b.Y(CH3OH)=CH3OH的产率×CO2的进气流量/催化剂的质量(mmol·h－1·g－1) ①该条件下，合成CH3OH的最佳温度是 ，图中代表S(CH3OH)随温度变化的曲线是 ，280℃后，曲线b快速下降的可能原因是 。 ②280℃时，CO的选择性为 ，若Y(CH3OH)为4.95 mmol·h－1·g－1，则α(CO2)= (列出计算式即可)。 ③一定条件下，将进气流量改为0.04mmol·min－1(此流量下的转化率可近似认为平衡转化率)，测得出气流量为0.038 mmol·min－1，α(CO2)为50%，此时反应Ⅰ的平衡常数Kp= 。 【答案】（1）C （2）280℃ b 反应未达平衡，CO2的转化率逐渐增大，反应Ⅰ速率的增大程度远大于反应Ⅱ，故甲醇的选择性快速下降 22.5% 【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅲ可以看作是反应Ⅰ和反应Ⅱ的加和：，根据题目描述，，即 ，从图中可以看出，反应Ⅰ的随温度升高而增大，说明 ，反应Ⅱ的随温度升高而减小，说明 ，因此且 ，，所以 的范围为； 故答案为 C （2）①根据题干信息，甲醇的时空收率Y与甲醇的产率成正比，280℃时，Y最大，即甲醇产率最大，也就是说280℃是生成CH3OH的最佳温度； 故答案为：280℃ 根据（1）题结论以及a、b两条曲线变化趋势可知，反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，升高温度n(CH3OH)减小，转化为CH3OH的CO2减小，n(CO)增加，转化为CO的CO2增加，则S(CH3OH)降低，图中代表S(CH3OH)随温度变化的曲线是b； 故答案为：b 280℃后，曲线b快速下降的可能反应未达平衡，升高温度，CO2的转化率逐渐增大，反应Ⅰ速率的增大程度远大于反应Ⅱ，故甲醇的选择性快速下降; 故答案为：反应未达平衡，升高温度，CO2的转化率逐渐增大，反应Ⅰ速率的增大程度远大于反应Ⅱ，故甲醇的选择性快速下降 ②根据图像信息可知，280℃时，CH3OH的选择性为77.5，根据反应Ⅰ和反应Ⅱ以及元素守恒和选择性的表达式可得，，，，所以； 故答案为：22.5% ，已知 ，进气流量4.5 mmol·min－1、n(CO2)：n(H2)=1：3 ，所以 的进气流量为，根据单位换算，1h通入CO2的物质的量为，催化剂质量为 0.5 g，因此， =CO2转化率×CH3OH的选择性，280℃时甲醇的选择性为77.5%，所以，故； 故答案为： ③根据题意，该气体流速下的转化率为平衡转化率，若假设装置中起始时含有气体，那么起始时、，反应Ⅰ中，反应Ⅱ，则假设反应Ⅰ达到平衡后再发生反应Ⅱ并达到平衡，且平衡时n总=0.038xmmol，则有如下三段式； 反应Ⅰ的三段式为： ， 反应Ⅱ的三段式为： ， 根据平衡时转化率为50%，可知a=0.005x，n总=0.01x-a+a-b+0.03x-a-2b+a+b=0.04x-2b=0.038xmmol，解得b=0.001xmmol，则平衡时、、，,可以得到反应Ⅰ的； 故答案为：。 5．（2025·山东淄博·一模）二氧化碳资源化利用，涉及主要反应如下： I．　 II.　 回答下列问题： （1）的焓变 反应I的净速率，其中、分别为正、逆反应速率常数。升高温度时， (填“增大”、“减小”或“不变”)。 （2）分别向压强为、的恒压体系中通入和，达平衡时，部分含碳物种的摩尔分数随温度变化如图所示。 表示压强为时，的摩尔分数随温度变化的曲线是 (填标号)。随温度升高，当温度高于655℃，对应含碳物种的摩尔分数的原因是 。 （3）图示M、N、P三点对应的转化率大小关系为 ；655℃时，反应I的平衡常数 ；600℃，压强为时，若增大投料比，重新达平衡后，的值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】（1） 增大 （2）d 升高温度，促进反应I正向进行，抑制反应II，低温时，以反应II为主，高于655℃，以反应I为主 （3） 1.2 减小 【解析】（1）根据盖斯定律，反应II-反应I×2可得，=；反应I正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，增大； （2）升高温度，反应I平衡正向移动，反应II平衡逆向移动，增大，减小，增大压强，反应II平衡正向移动，增大，减小，则压强为时，、的摩尔分数随温度变化的曲线分别是d、a；则压强为时，、的摩尔分数随温度变化的曲线分别是c、b；表示压强为时，的摩尔分数随温度变化的曲线是d； 温度升高，当温度高于655℃，对应含碳物种的摩尔分数的原因是：升高温度，促进反应I正向进行，抑制反应II，低温时，以反应II为主，高于655℃，以反应I为主； （3）根据（2）中分析，M、P两点温度相同，压强相同，的转化率相同，为80%，为10%，则为10%，N点为40%，为40%，则为20%，说明N点的转化率较小，M、N、P三点对应的转化率大小关系为：； 根据碳原子守恒，655℃时，N点、、分别为0.2mol、0.4mol、0.4mol；根据反应I．、II.反应共消耗为0.4mol+0.4mol×4=2mol，余下2mol，生成为0.4mol+0.4mol×2=1.2mol，此时体系内气体总的物质的量为(0.2+0.4+0.4+2+1.2)=4.2mol，655℃时，N点压强为，则、、、的分压分别为、、、，反应I的平衡常数==1.2； 600℃，压强为时，若增大投料比，的转化率变大，根据图像中a、d两条曲线可知，增多，减少，则重新达平衡后，的值将减小。 6．（2025·山东菏泽·一模）TiCl4用于制备海绵钛和钛白粉。一定条件下，可利用金红石(TiO2)、C和Cl2反应制得，涉及主要反应如下： Ⅰ．TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)  ΔH1=-49kJ/mol Ⅱ．TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)TiCl4(g)+CO2(g)  ΔH2=-222kJ/mol Ⅲ．C(s)+CO2(g)2CO(g)  ΔH3 回答下列问题： （1）ΔH3= kJ/mol。 （2）若在100kPa下，足量的TiO2、C和Cl2发生上述反应，达到平衡后，气相中TiCl4、CO和 CO2摩尔分数随温度的变化关系如图所示。 结合上图分析，实际生产中反应温度选择800-1000℃的原因是 。200℃时，若向平衡体系中通入少量Cl2，TiO2氯化反应的化学平衡将 (填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)，Cl2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。1200℃时，反应Ⅰ的平衡常数Kp= kPa。 （3）一定条件下，若向15L恒容容器中加入5mol TiO2与15mol碳粉，通入10mol Cl2发生上述反应，不同时间测得混合体系内各物理量见下表： t/min 10 20 30 40 n(Cl2)/mol 6 2.5 1 1 n(C)/mol 12 10 9 9 p(CO)：p(CO2) 2：1 1：1 1：1 1：1 已知起始总压强为6MPa，10min时，体系总压强为 ；0-20min内，用TiCl4压强变化表示的化学反应速率v= MPa/min。 【答案】（1）+173 （2）温度低于800℃，反应速率慢，高于1000℃，TiCl4的摩尔分数显著降低 正向移动 不变 3600 （3）6.6MPa 0.1125 【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，ΔH3=-49kJ/mol+222kJ/mol=+173 kJ/mol； （2）反应Ⅰ、Ⅱ均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应Ⅲ吸热，升温，CO增多，CO2减少；实际生产中反应温度选择800-1000℃的原因是：其它条件不变时，温度低于800℃，反应速率慢，高于1000℃，TiCl4的摩尔分数显著降低；200℃时，CO的摩尔分数为0，说明只发生了反应Ⅱ，若向平衡体系中通入少量Cl2，TiO2氯化反应的反应物浓度增大，化学平衡将正向移动，通入少量Cl2，压强增大，由于反应Ⅱ为等体积反应，反应物中气体只有Cl2，Cl2自身的平衡转化率不变；根据图示，1200℃时，TiCl4的摩尔分数为0.36，CO的摩尔分数为0.40，CO2的摩尔分数为0.20，则Cl2的摩尔分数为0.04，反应Ⅰ的平衡常数Kp=； （3）根据碳原子守恒，10min时消耗3molC，生成CO和 CO2共3mol，消耗4mol Cl2，生成TiCl42mol，平衡时气体总的物质的量为6mol+3mol+2mol=11mol，恒温恒容，气体压强之比等于其物质的量之比，可知10min时，体系总压强为=6.6MPa；20min时消耗5molC，生成CO和 CO2共5mol，消耗7.5mol Cl2，生成TiCl43.75mol，平衡时气体总的物质的量为2.5mol+5mol+3.75mol=11.25mol，恒温恒容，气体压强之比等于其物质的量之比，可知20min时，体系总压强为=6.75MPa，TiCl4分压为=2.25MPa，用TiCl4压强变化表示的化学反应速率v=0.1125MPa/min。 7．（2025·山东济宁·一模）苯胺是制造药物的原料，硝基苯加氢制苯胺产率较高，相关反应如下： Ⅰ．C6H5-NO2(l)+2H2(g)C6H5-NHOH(l)+H2O(l)  ΔH=-150.7kJ/mol(快) Ⅱ．C6H5-NHOH(l)+H2(g)C6H5-NH2(l)+H2O(l)  ΔH=-95.0kJ/mol(慢) （1）硝基苯与氢气反应生成苯胺：Ⅲ．C6H5-NO2(l)+3H2(g)C6H5-NH2(l)+2H2O(l)  ΔH= kJ/mol。 （2）室温下，向含有1L 0.1mol/L硝基苯的甲醇溶液的刚性容器中加催化剂，通入H2并保持p(H2)=0.18Mpa。反应过程中硝基苯转化率、苯基羟胺和苯胺的选择性(S)随反应时间变化如图所示： 已知：S(苯胺)=[n生成(苯胺)/n消耗(硝基苯)]×100%。图中代表S(苯胺)的曲线为 ，提高硝基苯的平衡转化率，可采取的措施 ，0-34min内v(苯胺)= ；120min时已达平衡，忽略溶液体积变化，该温度下反应Ⅱ的平衡常数K= mol/L/MPa(氢气的浓度可用氢气的压强代替)。 （3）相同投料下，298K下硝基苯平衡转化率随压强的变化关系、0.18MPa下硝基苯平衡转化率随温度的变化关系如图所示，图中对应等压曲线的是 ，a、b、c、d四个点中，处于相同化学平衡状态的点是 。 【答案】（1）-245.7 （2）C 适当降低温度、增大H2的压强、及时分离出水 3.6 （3）n a和b 【解析】（1）根据盖斯定律将反应Ⅰ+反应Ⅱ得到目标反应，则 ΔH=-150.7kJ/mol+(-95.0kJ/mol)=-245.7kJ/mol； （2）根据两个反应的生成物可知，苯基羟胺(C6H5-NHOH)和苯胺(C6H5-NH2)的选择性之和为1，且两条选择性曲线相交时，各占50%；由此可知曲线A代表硝基苯的转化率；由题干信息可知，生成苯基羟胺的反应是快反应，故开始反应时，苯基羟胺的选择性(S)大于苯胺，故曲线B表示苯基羟胺的选择性(S)；曲线C代表苯胺的选择性(S)；提高硝基苯的平衡转化率，即使得平衡正向移动，可以采取的措施是适当降低温度、增大H2的压强、及时分离出水等措施； 0-34min内硝基苯转化率为85%，苯胺的选择性为50%，则v(苯胺)=； 120min时已达平衡，硝基苯平衡转化率为90%，苯胺的选择性为80%，列出各物质的变化量： 则平衡时，，p(H2)=0.18Mpa，，由于反应是在甲醇溶液中进行的，故水等液体均需要代入平衡常数表达式中进行计算，则； （3）当温度为298K时，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，硝基苯平衡转化率增大，故曲线m表示等温条件下硝基苯平衡转化率随压强的变化曲线，同理当压强保持0.18MPa不变时，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，硝基苯平衡转化率减小，故图中对应等压曲线的是n； 处于相同化学平衡状态，说明其温度和压强是相同的，a点的条件是，同理，d点的条件是，c点的条件是，b点的条件是，故图中处于相同化学平衡状态的点是a和b。 8．（2025·山东聊城·一模）苯乙烯是合成树脂、离子交换树脂及合成橡胶等的重要单体，常用乙苯为原料制备。 （1）乙苯制备苯乙烯的原理如下： ①为提高乙苯的平衡转化率，应选择的反应条件为 （填序号）。 A．低温、低压    B．高温、高压    C．高温、低压    D．低温、高压 ②已知。则的为 。 （2）在下，有三种原料气配比：①只有乙苯；②；③。测得乙苯的平衡转化率与温度的变化关系如图所示。 图中，表示原料气配比为只有乙苯的曲线是 （填“a”或“b”或“c”），相同温度下，乙苯转化率曲线a大于曲线c的原因是 。 （3）在时，乙苯和按照充入钯膜反应器（仅能透过而移出），平衡时氢气的移出率为90%，乙苯的平衡转化率为80%，平衡常数 ，保持反应条件不变，继续通入一定量，乙苯的平衡转化率 （填“增大”“减小”或“不变”）。 （4）乙苯制备苯乙烯时，会产生少量积碳，相同条件下使用水蒸气代替，可较长时间内保持催化剂的催化活性，其原因是 。（用化学方程式来表示） 【答案】（1）C +158.8kJ/mol （2）c 降低乙苯分压并消耗氢气，促进平衡向生成苯乙烯的方向移动 （3）3.2 增大 （4） 【解析】（1）①该反应为气体分子数增大的吸热反应，则为提高乙苯的平衡转化率，应选择高温、低压条件才能使平衡正向移动，故选C； ②将已知反应依次编号为①②，由盖斯定律可知，反应①+②可得二氧化碳和乙苯反应制备苯乙烯的反应，则反应ΔH=(+117.6 kJ/mol)+( +41.2 kJ/mol)= +158.8kJ/mol； （2）乙苯制备苯乙烯均是气体分子数增大的反应，恒压条件下，增加其他气体的用量，相当于减压，平衡正向移动，相应的乙苯转化率也就越高，故原料气配比为只有乙苯时，其转化率最低，曲线是c； 相同温度下，乙苯的平衡转化率曲线a大于曲线c，且a大于b，则a表示；原因是充入二氧化碳气体降低乙苯的分压并消耗乙苯制备苯乙烯反应生成的氢气，使得平衡正向移动，使得乙苯脱氢制备苯乙烯的反应正向移动，乙苯转化率提高； （3）设向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应C6H5C2H5 (g) C6H5CH=CH2(g) +H2 (g)，乙苯的平衡转化率为80%，平衡时氢气的移出率为90%，可列三段式：，平衡时混合气体总物质的量为mol=10.08mol，则、、，平衡常数；保持反应条件不变，继续通入一定量，乙苯的分压减小，平衡正向移动，乙苯的平衡转化率增大； （4）乙苯制备苯乙烯时，会产生少量积碳，相同条件下使用水蒸气代替，可较长时间内保持催化剂的催化活性，说明产生的积碳能和水蒸气反应，化学方程式为。 9．（2025·山东青岛·一模）积极发展氢能，是实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。用甲烷和水蒸气催化制氢气涉及的主要反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： （1）反应Ⅰ的正反应活化能 逆反应活化能(填“>”或“<”)。 （2）刚性绝热密闭容器中只发生反应Ⅰ，下列一定能说明反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．气体混合物的密度不再变化    B．消耗速率和生成速率相等 C．和的物质的量之比不再变化    D．气体平均相对分子质量不再变化 E．体系的压强不再变化    F．体系的温度不再变化 （3）已知(忽略、随温度的变化)，。反应Ⅱ、Ⅲ的随变化曲线正确的为 (填标号)。在所选图像中画出反应Ⅰ的随变化的曲线 。 A．              B． C．              D． M(s)对反应有催化作用，存在反应。时，刚性密闭容器中加入等物质的量和发生上述三个反应。达平衡时总压强为，含碳物质的物质的量相等，和的物质的量相等。 （4）的平均生成速率为 。 （5）的分解率为 %(保留一位小数)。 （6）下，反应的 。 （7）平衡后，继续向刚性容器中加入含碳物质各，则反应的分解平衡 (填“向正反应方向移动”“向逆反应方向移动”或“不移动”)。 【答案】（1）> （2）DEF （3）C （4）7 （5）83.3 （6）2102或44100 （7）不移动 【解析】（1）根据盖斯定律可得反应Ⅰ=（反应Ⅱ+2反应Ⅲ）×1/2，可得反应Ⅰ的焾变ΔH=+206.47kJ⋅mol-1，因ΔH＞0，所以反应Ⅰ的正反应活化能大于逆反应的活化能； （2）A．因为该反应在刚性容器中反应，气体体积不会改变，反应过程中因质量守恒，气体的总质量也不会改变，因为不管该反应是否达到平衡，气体混合物的密度均不变化，故A错误； B．化学平衡的本质特征是正反应速率等于逆反应速率，而题中所给CH4 消耗速率和 CO 生成速率均指正反应速率，用做概念，故B错误； C．如果该反应从正反应方向起始，在反应过程中无论是否达到平衡状态，CO 和 H2 的物质的量之比总是1:3，不会改变，故C错误； D．在反应过程中气体的总质量保持不变，而如未达到平衡状态，气体的物质的量就会不断变化（反应前后气体的分子数不相等），气体的平均相对分子质量就会不断变化。题中讲气体平均相对分子质量不再变化，可以证明反应达到平衡状态，故D正确； E．题中给定的是绝热体系，如果反应体系未达到平衡状态，反应体系的温度变会不断变化。另外如果反应体系未达到平衡状态，反应体系中气体的总物质的量也会不断变化（反应前后气体的分子数不相等），题目中“体系的压强不再变化”，可以证明反应达到平衡状态，故E正确； F．题中给定的是绝热体系，如果反应体系未达到平衡状态，反应体系的温度变会不断变化。题目中“体系的温度不再变化” 可以证明反应达到平衡状态。故F正确； 答案选DEF； （3）根据ΔH−TΔS=−RTlnK，得到    ,反应Ⅲ的ΔH大于反应Ⅱ，从反应前后气体分子数的变化情况看，反应Ⅲ的ΔS与反应Ⅱ相差不大，故图像选C;同理，反应Ⅰ的ΔH介于反应Ⅲ和反应Ⅱ之间。从反应前后气体分子数的变化情况看，反应Ⅰ的ΔS与反应Ⅱ、Ⅲ相差不大，故画出图像如下：； （4）依据题意，不妨设平衡时CH4、CO、CO2的物质的量均为x，设平衡时H2O和H2的物质的量均为y，设初始加入的M⋅4H2O(s) 和 CH4(g)均为1mol，设M⋅4H2O(s)的分解率为α。综合以上反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ并考虑CO和CO2的物质的量相等。可以写出总的反应关系如下：，从题意“平衡时CH4、CO、CO2的物质的量相等”可判断参加反应的CH4为2/3mol，通过方程可知参加反应的H2O为1mol，判断出平衡体系中得到的H2为7/3mol,则平衡体系中的H2O(g)也是7/3mol，因初始设定加入的M⋅4H2O(s) 为1mol，其中的水分子共4 mol，综上述，可计算出M⋅4H2O(s)的转化率（根据H2O计算）：（1mol+7/3mol）÷4 mol=5/6=83.3%。在平衡体系中，根据碳守恒有：3x=1，根据氢守恒有：4x+4y=4＋8×5/6。解得：x=1/3、 y=7/3。如此可根据平衡混合气体中氢气所占物质的量分数计算生成的氢气的分压：，因为起始氢气的分压为0，于是可得0∼30minH20∼30 minH2的平均生成速率为 7kPa⋅min−1 ； （5）由（4）可知的分解率为83.3%； （6）反应II的Kp表达式为：,如上分析，p(H2)= p(H2O)= 210kPa，同理可计算p(CO)= p(CH4)=1/17×510kPa=30 kPa。将数值代入上式可得Kp=2102或44100； （7）平衡后，继续向刚性容器中加入含碳物质各 0.5 mol ，相当于将一氧化碳、二氧化碳和甲烷增大同等倍数，观察反应Ⅰ，其平衡常数可表达为：,通过平衡常数表达式分析，当同等倍数改变一氧化碳和甲烷的浓度时，常数并不发生改变。即平衡不会发生移动。同理，反应Ⅱ、Ⅲ的平衡也不会发生移动。因为这样改变不会使上述三个化学平衡发生移动，C[H2O(g)]不会发生改变。反应M⋅4H2O(s)M⋅4H2Os的分解平衡不移动。 【点睛】复杂多平衡体系的计算问题关键要从变化中抓不变因素，如从元素守恒角度看问题等。 10．（2025·山东日照·一模）CO2加氢制甲醚的反应原理：2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)   其分步反应及副反应如下： I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)   Ⅱ．2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)     Ⅲ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   回答下列问题： （1） ，上述反应的ΔG随温度的变化如图，其中表示反应Ⅲ的ΔG随温度的变化曲线是 (填a、b或c)。 （2）在4.0MPa条件下，将1mol CO2、3mol H2通入反应器发生反应I、Ⅱ、Ⅲ，测得CO2平衡转化率、CH3OH产率与温度的关系如图所示。 已知：X产率=，n理论(x)表示CO2完全转化为X时对应生成X的物质的量，X表示CH3OH、CO、CH3OCH3。 ①表示CH3OH产率的曲线是 (填m或n)。 ②250℃，测得平衡体系中H2O的物质的量为0.3mol，则甲醚的产率为 ，该温度下反应Ⅱ的KP= 。 ③240℃～280℃温度范围内，甲醚的选择性随温度升高而 (填“增大”、“减小”或“不变”)。已知：甲醚的选择性= 210℃-240℃温度范围内，随温度升高n曲线对应的量逐渐增大的原因是 。 【答案】（1）-122.2 a （2）n 10% 1.5 减小 210℃240℃温度范围内，升高温度，反应Ⅰ逆向移动使CH3OH减少，反应Ⅱ逆向移动使CH3OH增多，240℃前升温对反应Ⅱ影响更大 【解析】（1）由盖斯定律可知反应2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)可由2×Ⅰ+Ⅱ得到，则==-122.2； 由反应可知反应Ⅰ中，，；反应Ⅱ中、，则反应Ⅰ和反应Ⅱ的ΔG随温度的变化曲线变化趋势相同，结合图像可知，b、c代表反应Ⅰ、反应Ⅱ，则a代表反应Ⅲ的ΔG随温度的变化曲线； （2）①由反应可知CO2最终可转化为CH3OH、CO、CH3OCH3三种物质，其转化率始终高于CH3OH的产率；则m代表CO2平衡转化率、n代表CH3OH产率； ②250℃，CO2平衡转化率为25%，CH3OH产率为10%，则此时n(CO2)=0.75mol，n(CH3OH)=0.1mol，设生成的CH3OCH3的物质的量为xmol，CO为ymol，则根据C原子守恒得：2x+y=0.25-0.1=0.15；根据O原子守恒得：2n(CO2)＋n(CO)＋n(CH3OH)＋n(CH3OCH3)＋n(H2O)=2，即0.75×2+y+0.1+x+0.3=2，联立解得x=y=0.05，理论上生成甲醚0.5mol；则甲醚的产率为；根据H原子守恒得：2n(H2)+ 4n(CH3OH)+2n(H2O)+6n(CH3OCH3)=6，即2n(H2)+4×0.1+2×0.3+6×0.05=6，解得：n(H2)=2.35mol； 该温度下反应Ⅱ的KP===； ③随温度升高，反应Ⅱ逆向移动，则甲醚的选择性减小；210℃240℃温度范围内，升高温度，反应Ⅰ逆向移动使CH3OH减少，反应Ⅱ逆向移动使CH3OH增多，240℃前升温对反应Ⅱ影响更大，因此甲醇的产率逐渐增大。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$