专题4 非选择题突破(2) 命题点2 多平衡体系中反应条件、选择性、产率、转化率的规范解答(Word教参)-【精讲精练】2026年高考化学二轮专题辅导与训练

该高中化学讲义聚焦高考多平衡体系核心考点，围绕反应条件选择、选择性、产率及转化率的规范解答，按“最佳反应条件选择-曲线变化趋势分析”逻辑架构知识点，通过考点梳理、方法指导、真题训练（含2025年河北卷等典型题）等环节，帮助学生构建分析框架，突破平衡移动与图像解读难点，体现复习系统性与针对性。 资料创新采用“原理阐释-图像解读-规范表达”三步教学法，结合催化剂影响分析（如Ni-CeO₂与Ni催化性能对比）培养科学思维，设置从基础例题到高考真题的分层练习，保障复习效果，提升学生规范解答能力，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

命题点2　多平衡体系中反应条件、选择性、产率、转化率的规范解答 [对应学生用书P72] 一、最佳反应条件的选择 1．科学家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)＋2H2(g)，在常压下反应，冷凝收集，测得常温下液态收集物中主要产物的质量分数如图所示。 则反应温度不宜超过________。 [解析]　通过图像分析得，当温度高于300 ℃时，乙酸乙酯的质量分数开始下降，所以反应温度不宜高于300 ℃。 [答案]　300 ℃ 2．NH3还原技术是当今最有效、最成熟的去除NOx的技术之一。使用V2O5/(TiO2-SiO2)催化剂能有效脱除电厂烟气中氮氧化物，发生脱硝主要反应为4NO＋4NH3＋O2===4N2＋6H2O。除去NO反应过程中提高气体流速可提高催化剂的利用率，降低成本。气体流速与NO转化率的关系如图所示。为合理利用催化剂应选择________ h-1的流速。 [解析]　气体流速在5000～10 000 h-1时，NO的转化率高，且转化率不变，除去NO反应过程中提高气体流速可提高催化剂的利用率，降低成本，所以为合理利用催化剂应选择10 000 h-1的流速。 [答案]　10 000 3．甲烷还原可消除NO污染。将NO、O2、CH4混合物按一定体积比通入恒容容器中，发生如下主要反应： ①CH4(g)＋2NO(g)＋O2(g)===N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＜0 ②CH4(g)＋4NO(g)===2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH2＜0 ③CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＜0 在催化剂A和B的分别作用下，NO的还原率和CH4的转化率分别和温度的关系如图所示。 由图可知，消除NO的最佳条件是________和催化剂________。 [解析]　由图可知，500 ℃时，在催化剂A的作用下NO还原率最高，是消除NO的最佳条件。 [答案]　500 ℃　A 二、曲线变化趋势规范解答 4．CO2和H2合成甲烷也是CO2资源化利用的重要方法。对于反应CO2(g)＋4H2(g)⥫⥬CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－165 kJ·mol-1，催化剂的选择是CO2甲烷化技术的核心。在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得CO2转化率和生成CH4选择性随温度变化的影响如图所示： (1)高于320 ℃后，以Ni-CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，而以Ni为催化剂，CO2转化率仍在上升，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是______________，使用的合适温度为________。 [解析]　(2)根据图像分析可知，温度适宜(320 ℃)时，以Ni-CeO2为催化剂明显比以Ni为催化剂时CO2转化率高，且催化剂选择性强，所以应选择Ni-CeO2为催化剂，最佳温度为320 ℃。 [答案]　(1)320 ℃时，以Ni-CeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移；以Ni为催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO2转化率增加 (2)Ni-CeO2　320 ℃ 5．研究碳及其化合物的资源化利用具有重要的意义。已知下列热化学方程式： 反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1＝－164.9 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol-1 将n(CO2)∶n(H2)＝1∶4的混合气体充入密闭容器中发生上述反应Ⅰ、Ⅱ，在不同温度和压强时，CO2的平衡转化率如图。0.1 MPa时，CO2的转化率在600 ℃之后，随温度升高而增大的主要原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [答案]　反应Ⅰ的ΔH1<0，反应Ⅱ的ΔH2>0，600 ℃之后，温度升高，反应Ⅱ向右移动，二氧化碳减少的量比反应Ⅰ向左移动二氧化碳增加的量多 6．CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应为2CO2(g)＋6H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－122.54 kJ·mol-1。有时还会发生副反应：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol-1，其他条件相同时，反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2实际总转化率影响如图1所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如图2所示。(已知：CH3OCH3的选择性＝×100%) (1)图1中，温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因可能是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)图2中，在240～300 ℃范围内，相同温度下，二甲醚的实际选择性高于其平衡值，从化学反应速率的角度解释原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [答案]　(1)温度高于290 ℃，随着温度升高，CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)平衡向右移动的程度大于2CO2(g)＋6H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋3H2O(g)平衡向左移动的程度，使CO2的平衡总转化率上升 (2)CO2催化加氢直接合成二甲醚的反应活化能较低，而合成二甲醚时的副反应CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)活化能较高，所以二甲醚的实际选择性高于其平衡值 1．(2025·河北卷节选)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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)ΔH________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“＝”)。 解析　(1)2CO(g)＋3H2(g)⥫⥬HOCH2CH2OH(g)　ΔH该反应为气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，p(L1)>p(L2)>p(L3)，故L1、L2、L3对应α为0.6、0.5、0.4；(2)由图可知，压强相同时，温度升高，平衡转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0；(3)M、N的进料相同，平衡转化率相等，平衡时各组分物质的量分数分别相等，则Kx(M)＝Kx(N)。 答案　(1)L1　该反应为气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大 (2)<　(3)＝ 2．(2025·北京卷节选)MgCl2和NH3反应过程中能量变化示意图如下。 (1)室温下，MgCl2和NH3反应生成[Mg(NH3)6]Cl2而不生成[Mg(NH3)]Cl2。分析原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)从平衡的角度推断利于[Mg(NH3)6]Cl2脱除NH3生成MgCl2的条件并说明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)由MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可知，反应生成[Mg(NH3)6]Cl2的活化能更低，故室温下易于生成[Mg(NH3)6]Cl2； (2)根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可得到反应为放热反应，即MgCl2(s)＋6NH3(g)===[Mg(NH3)6]Cl2(s)　ΔH＜0，该反应的正反应为气体系数减小的放热反应，脱除NH3生成MgCl2是指逆反应方向，故低压高温有利于脱除NH3生成MgCl2。 答案　(1)生成[Mg(NH3)6]Cl2的活化能更低 (2)根据MgCl2和NH3反应过程中的能量变化示意图可得到反应的热化学方程式为MgCl2(s)＋6NH3(g)===[Mg(NH3)6]Cl2(s)　ΔH＜0，该反应的正反应为气体系数减小的放热反应，故低压高温有利于脱除NH3生成MgCl2。 3．(2025·陕晋宁青卷节选)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)　ΔH1＝＋101 kJ·mol-1 Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－166 kJ·mol-1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)===H2O(g)＋CO(g)　ΔH3＝＋41 kJ·mol-1 MgCO3(s)＋4H2(g)===MgO(s)＋2H2O(g)＋CH4(g)　ΔH4＝－65 kJ·mol-1。 (1)提高CH4平衡产率的条件是________(填序号)。 A．高温高压　　　　　 B．低温高压 C．高温低压 D．低温低压 (2)高温下MgCO3分解产生的MgO催化CO2与H2反应生成CH4，部分历程如图甲，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注。所示步骤中最慢的基元反应是________(填序号)，生成水的基元反应方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　(1)反应Ⅱ为气体分子数减少的放热反应，低温及高压条件下均有利于平衡正向移动，提高CH4的平衡产率，故选B。(2)最慢的基元反应为反应历程中活化能最大的步骤，由图甲可知，反应④的活化能最大，所以该步骤最慢；生成水的反应为③，其反应方程式为HO*＋CH＋H＋H2O===CH＋2H2O(或HO* ＋CH＋H*＋H＋H2O===CH＋H*＋2H2O、HO*＋CH＋H===CH＋H2O)。 答案　(1)B　(2)④　HO*＋CH＋H＋H2O===CH＋2H2O(或HO*＋CH＋H*＋H＋H2O===CH＋H*＋2H2O、HO*＋CH＋H===CH＋H2O) 1．氢能是最为理想的能源之一，氢气的制取是氢能源利用领域的研究热点。 (1)乙醇—水蒸气催化重整制氢气是主要方法，反应Ⅰ可通过如图所示的反应历程实现。 图示历程包含________个基元反应，写出反应Ⅰ的热化学方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (ΔH用含字母a、b、c、d、e的代数式表示) (2)乙醇—水蒸气催化重整制氢还伴随反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol-1。100 kPa条件下，按n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3开始反应，平衡时H2的产率随温度的变化如图所示。 低温时H2的产率随温度升高而增大的原因为__________________________________________，一定温度下，可采取__________________________提高C2H5OH的平衡转化率。 解析　(1)由图可知，乙醇—水蒸气催化重整制氢气的反应历程含有3个过渡态，说明包含3个基元反应；反应的方程式为C2H5OH(g)＋3H2O(g)⥫⥬2CO2(g)＋6H2(g)，反应焓变ΔH为(a－b＋c＋d－e)kJ·mol-1，则反应的热化学方程式为C2H5OH(g)＋3H2O(g)⥫⥬2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝(a－b＋c＋d－e)kJ·mol-1； (2)低温时氢气的产率随温度升高而增大是因为反应Ⅰ、Ⅱ都是吸热反应，但低温条件下反应以反应Ⅰ为主，生成的氢气大于消耗的氢气，氢气的产率增大；一定温度下，移去二氧化碳或加入氧化钙吸收二氧化碳或用分子膜分离出H2，有利于减小二氧化碳的浓度或氢气的浓度，使反应Ⅰ的平衡向正反应方向移动，提高乙醇的平衡转化率。 答案　(1)3　C2H5OH(g)＋3H2O(g)⥫⥬2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝(a－b＋c＋d－e)kJ·mol-1 (2)反应Ⅰ、Ⅱ都是吸热反应，但低温条件下以反应Ⅰ为主，生成的氢气大于消耗的氢气，氢气的产率增大　移去CO2或加入CaO吸收CO2或用分子膜分离出H2 2．羰基硫(COS)，广泛应用于农药、医药及其他化工生产领域。利用CO2和H2S制备COS的反应如下： 主反应：H2S(g)＋CO2(g)⥫⥬COS(g)＋H2O(g)　ΔH1＝＋35.0 kJ·mol-1 副反应Ⅰ：2H2S(g)⥫⥬S2(g)＋2H2(g)　ΔH2＝＋171.58 kJ·mol-1 副反应Ⅱ：2H2S(g)＋2CO2(g)⥫⥬2CO(g)＋S2(g)＋2H2O(g)　ΔH3＝＋253.98 kJ·mol-1 将等物质的量的CO2(g)和H2S(g)混合气体充入恒容密闭容器中发生上述反应，反应物的转化率随温度的变化如下图： 表示CO2的转化率随温度的变化曲线为________(填“a”或“b”)，在温度低于T0时，二者转化率近似相等，可能的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　由图可知，温度低于T0时，二者转化率近似相等，可推测此条件下，副反应Ⅰ几乎不发生(或以主反应为主，或以主反应及副反应Ⅱ为主)，升温三个反应平衡右移，则温度升高对副反应Ⅰ更有利，导致硫化氢的转化率增大幅度大于二氧化碳的。则表示CO2的转化率随温度的变化曲线为b。 答案　b　副反应Ⅰ几乎不发生(或以主反应为主，或以主反应及副反应Ⅱ为主，或其他合理答案) 3．以氯化钯或氯化铑作催化剂，在温度为110 ℃、压力为10 MPa的条件下，一氧化碳与乙烯、氧气反应生成丙烯酸：2CO(g)＋2CH2===CH2(g)＋O2(g)⥫⥬2CH2===CHCOOH(g)　ΔH<0。 (1)下列情况表明该反应一定达到平衡状态的是________(填字母)。 A．混合气体的平均摩尔质量保持不变 B．混合气体的压强保持不变 C．O2的体积分数保持不变 D．混合气体中CO与O2的分压之比不变 (2)其他条件不变时，某研究小组探究CO的转化率在不同催化剂下随温度变化的关系(如图)。两种催化剂中效果较好的是________；两条曲线相交于a点的原因是________________；a点之后，转化率下降的原因是________________________________________________________________________。 解析　(1)该反应是气体体积不等的反应，故混合气体的平均摩尔质量保持不变能说明达到平衡，故A选；该反应是在恒压条件下进行，故压强始终不变，不能说明达到平衡，故B不选；假设没有达到平衡，反应向右进行，O2的体积分数会减小，故O2的体积分数不变能说明达到平衡，故C选；若CO与O2初始按物质的量之比2∶1投料，混合气体中CO与O2的分压之比始终不变，不能说明达到平衡，故D不选；(2)由图像可知，同温时cat1的转化率更高，两种催化剂中效果较好的是cat1；两条曲线相交于a点的原因是a点已达到平衡，a点之后，转化率下降的原因是反应放热，温度升高，平衡逆移，转化率减小。 答案　(1)AC　(2)cat1　a点已达到平衡　反应放热，温度升高，平衡逆移，转化率减小 学科网（北京）股份有限公司 $