题型19 化学反应原理综合（题型专练）（全国通用）2026年高考化学二轮复习讲练测

题型19 化学反应原理综合 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 反应热与化学平衡【重难】 考向02 平衡常数、转化率与化学平衡【重难】 考向03 反应历程与化学平衡【重难】 考向04 电化学与化学平衡【重难】 考向05 反应热、反应历程与化学平衡【重难】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 化学反应原理系统考查学生对热化学、化学反应速率、化学平衡、电解质溶液（电离、水解、溶解平衡） 等核心理论的理解深度和应用能力。题目综合性强、逻辑链条长、计算要求高，是区分学生化学学科素养的关键。该题型通常以一个真实的化学过程为背景，将多个原理知识点有机整合，进行多角度、分层级的设问。预测2026年高考命题情境更加前沿与真实，试题背景将更深地融入“碳中和”、新能源、工业优化、环境治理等国家战略与科技前沿，考查学生的信息解码和知识迁移能力。考查重点从“识图”转向“析图”，即从图像中提取数据进行定量计算和逻辑推理。计算能力要求持续高位，多平衡体系中的计算、基于图像数据的复杂计算将是主要的区分点。攻克反应原理大题，需要在透彻理解理论的基础上，通过系统性训练，将知识转化为分析问题和解决问题的能力。 考向01 反应热与化学平衡 【例1-1】（2025·四川卷）乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气()为原料制备乙二醇，反应按如下两步进行： ① ② 已知：为物质生成焓，反应焓变产物生成焓之和-反应物生成焓之和。相关物质的生成焓如下表所示。 物质 0 回答下列问题： (1)生成乙二醇的总反应③，其热化学方程式为 ， 0(填“>”“<”或“=”)，反应在 (填“高温”或“低温”)自发进行。 (2)恒压时，合成气中增大，(羟基乙醛)单位时间产率降低，其原因是 。 (3)反应中伴随副反应④：。平衡常数与温度之间满足关系常数，反应②和④的与的关系如图所示，则 ，(填“>”“<”或“=”)；欲抑制甲醇的生成，应适当 (填“升高”或“降低”)反应温度，理由是 。 (4)若反应在恒容密闭容器中进行，溶剂中甲醛初始浓度为。 ①反应后，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为，则甲醛的平均消耗速率 。 ②溶剂中和浓度分别保持为，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为，生成乙二醇的平衡常数 (科学记数，保留小数点后2位)。 【例1-2】（2025·广东卷）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。 (1)基态Ti原子的价层电子排布式为 。 (2)298K下，反应的、，则298K下该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。 (3)以为原料可制备。将与10.0molTi放入容积为的恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。 编号 过程 (a) (b) (c) (d) ① kJ/mol。 ②不同温度下，平衡时反应体系的组成如图。曲线Ⅰ对应的物质为 。 ③温度下， ，反应(c)的平衡常数 (列出算式，无须化简)。 (4)钛基催化剂可以催化储氢物质肼的分解反应： (e) (f) 为研究某钛基催化剂对上述反应的影响，以肼的水溶液为原料(含的物质的量为)，进行实验，得到、随时间t变化的曲线如图。其中，为与的物质的量之和；为剩余的物质的量。设为0~t时间段内反应(e)消耗的物质的量，该时间段内，本体系中催化剂的选择性用表示。 ①内，的转化率为 (用含的代数式表示)。 ②内，催化剂的选择性为 (用含与的代数式表示，写出推导过程)。 1.利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法 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 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 2．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 【变式1-1】（2025·河北石家庄·模拟预测）在碳中和目标推动下，全球加氢制甲醇技术加速发展。 I．间接法制甲醇 先将与过量反应获得含有CO和的混合气，再生产甲醇。相关反应如下： 反应I 反应ii (1)相关键能如下表所示，则 (用含字母的代数式表示)，反应ii自发进行的条件为 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 化学键 键能 (2)恒压条件下，反应i结束后，先分离出混合气中的水蒸气，再进行甲醇合成，有利于提高CO和的平衡转化率，解释其原因为 。 II．直接法制甲醇 以和为原料生产甲醇，发生反应iii，同时发生副反应i． 反应iii (3)向2 L恒容密闭容器中加入和发生反应。平衡时，CO和在含碳产物中的体积分数及的转化率随温度的变化如图所示。 ①表示甲醇体积分数随温度变化的曲线为 (填“m”或“n”)。 ②时，反应经达到平衡，则内的生成速率 ，生成的物质的量 mol，反应iii的平衡常数 (列出计算式即可)。 ③范围内，的转化率先降低后升高的原因为 。 【变式1-2】（2025·贵州六盘水·一模）磷在氯气中燃烧生成磷氯化物，其中、常用于制造农药。回答下列问题： (1)已知：①   ②   则   。 (2)实验测得的速率方程为(为速率常数，只与温度、催化剂有关)，速率常数与活化能的经验关系式为(为常数，为活化能，为热力学温度)。在图示温度范围内，向密闭容器中充入适量和，实验测得在催化剂、作用下，与的关系如图所示。催化效能Cat1 Cat2(填“高于”或“低于”)，判断依据是 。 (3)温度为时，向恒容密闭容器中充入 ，发生反应，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表： 0 50 150 250 350      1.0 0.84 0.82 0.80 0.80 ①前50s的平均反应速率 。 ②若起始时向该容器中充入1.0 mol 、1.0 mol 和1.0 mol ，反应达到平衡前 (填“>”或“<”)，判断依据是 。 (4)向恒温恒容密闭容器中充入0.2 mol (g)和0.2 mol (g)，发生反应，不同条件下反应体系总压强(p)随时间(t)的变化曲线如图所示： ①相对曲线b，曲线c改变的条件是 。 ②曲线c对应的平衡常数 (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)。 考向02 平衡常数、转化率与化学平衡 【例2-1】（2025·黑吉辽蒙卷）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ．直接合成法：，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 355K 400K 平衡常数 1.0 (1)该反应的 0(填“>”或“<”)。 (2)已知的燃烧热分别为，则上述合成反应的 (用a、b和c表示)。 (3)实验表明，在500K时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是 (答出1条即可)。 Ⅱ．间接合成法：用合成气和制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 (4)在2MPa、催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线 (填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线 表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有 (填标号)。 A．降低温度    B．增大压强 C．减小初始氢酯比    D．延长原料与催化剂的接触时间 ③483K时，出口处的值为 (精确至0.01)。 ④A点反应的浓度商 (用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 【例2-2】（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：   副反应： 体系中环氧乙烷初始浓度为，恒温下反应30min，环氧乙烷完全转化，产物中。 ①0~30min内， 。 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．0~30min内， c．0~30min内， 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：。按化学计量比进料，固定平衡转化率，探究温度与压强的关系。分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图： ①代表的曲线为 (填“”“”或“”)；原因是 。 ② 0(填“>”“<”或“=”)。 ③已知：反应，，x为组分的物质的量分数。M、N两点对应的体系， (填“>”“<”或“=”)，D点对应体系的的值为 。 ④已知：反应，，p为组分的分压。调整进料比为，系统压强维持，使，此时 (用含有m和的代数式表示)。 一、平衡常数的计算 a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g） 1.浓度平衡常数：Kc＝ ①平衡量必须为平衡时的浓度 ②等体积反应：可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度 ③恒压条件下：先计算平衡体积，再算平衡常数 2.压强平衡常数：Kp＝ ①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可 ②分压Pi＝P总×xi＝P总×＝（P1+P2+P3+…）× ③恒容条件下：先计算平衡总压，再算平衡常数或直接根据分压计算 3.物质的量分数平衡常数：Kx＝ ①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可 ②物质的量分数：xi＝ 二、多重平衡体系化学平衡常数的计算 1.多重平衡是指相互关联的若干平衡同时存在于一个平衡系统中，且至少有一种物质同时参与几个相互关联的平衡。多重平衡涉及的反应多，但各个平衡之间存在内在联系，要么连续，要么竞争，这样可将三个平衡简化为两个平衡，从而快速解答。也可以从元素守恒入手，只要抓住起始状态与平衡状态即可，可以忽略复杂的反应过程，从而使复杂问题简单化。 2.同一容器内的多平衡体系，相同组分的平衡浓度相同 ①化学平衡：a A（g）b B（g）+c C（g），c C（g）d D（g）+e E（g） ②特点：计算K1、K2时，用到的c（C）相同 3.计算方法 （1）元素守恒法：根据某元素守恒，计算出平衡时相应组分的浓度 （2）设未知数法 ①有几个平衡假设几个未知数（变化量） ②用这些未知数表示出平衡时相应组分的浓度 ③根据相关等量计算出未知数，带入平衡常数表达式求解 三、平衡转化率大小变化分析技巧 1.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。 2.判断反应物转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。常见有以下几种情形： 反应类型 条件的改变 反应物转化率的变化 有多种反应物的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 恒容时只增加反应物A的用量 反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大 同等倍数地增大反应物A、B的量 恒温恒压条件下 反应物转化率不变 恒温恒容条件下 m＋n＞p＋q 反应物A和B的转化率均增大 m＋n＜p＋q 反应物A和B的转化率均减小 m＋n＝p＋q 反应物A和B的转化率均不变 只有一种反应物的可逆反应：mA(g) nB(g)＋pC(g) 增加反应物A的用量 恒温恒压条件下 反应物转化率不变 恒温恒容条件下 m＞n＋p 反应物A的转化率增大 m＜n＋p 反应物A的转化率减小 m＝n＋p 反应物A的转化率不变 【变式2-1】（2025·陕西西安·模拟预测）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或（CO2）来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示： 化学反应 平衡常数 温度/℃ 500 800 I． 2.5 0.15 Ⅱ． 1.0 2.50 Ⅲ． 回答下列问题： (1)根据反应可推导出、与之间的关系，则 （用、表示）。 (2)反应Ⅲ的 （填“>”或“<”）0，该反应在 条件下可自发进行。 A．低温    B．高温    C．任何温度 (3)恒温恒容条件下，只发生反应Ⅲ，能说明该反应已达平衡状态的是______。 A．容器内压强保持不变 B． C．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3：1 D．容器内的密度保持不变 (4)一定条件下，向恒容密闭容器中各通入1 mol CO2和3 mol H2。 ①若只发生反应Ⅱ和Ⅲ，测得不同容积容器中CO2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示。 A、B点对应的正反应速率： （填“>”、“=”或“<”），原因为 。 ②若一定温度下，反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ同时发生，起始压强为200 MPa，反应经 min后达到平衡，此时体系压强为150 MPa，H2O的分压，则 min内，反应的平均速率 （用含的代数式表示）；反应Ⅱ的平衡常数 （为用各组分的分压代替物质的量浓度计算的平衡常数）。 【变式2-2】（2025·湖南湘西·一模）丙烯是重要的化工原料，工业上常用丙烷催化脱氢制取丙烯：  kJ·mol-1。回答下列问题： (1)升温时，的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)在某恒压绝热容器中发生该反应，不能说明该反应已达平衡状态的是 (填标号)。 A．体系中气体的平均摩尔质量不再改变 B．反应的平衡常数不再改变 C．的消耗速率等于的生成速率 (3)在压强分别为0.1 MPa和0.01 MPa的条件下，在密闭容器中充入等量的发生上述脱氢反应，平衡时和的物质的量分数随温度的变化如图所示。 ①在a、b、c、d四条曲线中，表示0.1 MPa时和平衡时物质的量分数的曲线依次是 、 。 ②计算Q点对应温度下该反应的平衡常数 MPa(为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 (4)实际生产中，反应体系还存在的裂解[]和生成积碳等副反应。在恒温条件下，将以固定流速持续通过装有催化剂的反应器，刚开始一段时间后，测得出口处混合气体中含量较少，反应3小时后，测得出口处混合气体中的含量明显增加，可能的原因是 ，为了解决这一问题，可向反应体系中加入一定量的 (填“”或“”)。 考向03 反应历程与化学平衡 【例3-1】（2025·云南卷）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为： Ⅰ．     Ⅱ．   回答下列问题： (1)乙醇可由秸秆生产，主要过程为 秸秆纤维素 乙醇 (2)对于反应Ⅰ： ①已知  则 。 ②一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．的体积分数不再变化 D．单位时间内生成，同时消耗 ③反应后从混合气体分离得到，最适宜的方法为 。 (3)恒压100kPa下，向密闭容器中按投料，产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性] ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为 。 ②由图中信息可知，乙酸可能是 (填“产物1”“产物2”或“产物3”)。 ③270℃时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则 ，平衡常数 (列出计算式即可；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 【例3-2】（2025·陕晋青宁卷）/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线，主要反应如下： I．   II．   III．   回答下列问题， (1)计算 。 (2)提高平衡产率的条件是_______。 A．高温高压 B．低温高压 C．高温低压 D．低温低压 (3)高温下分解产生的催化与反应生成，部分历程如图，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 。 (4)下，在密闭容器中和各发生反应。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化关系如下图(反应III在以下不考虑)。 注：含碳生成物选择性 ①表示选择性的曲线是 (填字母)。 ②点M温度下，反应Ⅱ的 (列出计算式即可)。 ③在下达到平衡时， 。，随温度升高平衡转化率下降的原因可能是 。 一、反应机理(“环式”反应)图像及分析 1.模型：“环式”反应 （1）位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧；“入环”的物质为反应物，如①和④； （2）“出环”的物质为生成物，如②和③。 2.催化剂与中间产物 （1）催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 （2）中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。 【思维模型】“环式”反应机理图像分析模型(通览全图，找准一“剂”三“物”) 一“剂”指催化剂 催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上 三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间体) 反应物 生成物 中间体 通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物 通过一个箭头最终脱离整个历程的物质多是产物 通过一个箭头脱离整个历程，但又生成生成物的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[　]”标出 二、能垒与决速步骤及分析 1.能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也称为慢反应。 如图所示，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*＋H*===CO2＋2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 2.模型 （1）能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。 （2）用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。 （3）相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高，产物的稳定性强。 【变式3-1】（2025·河北衡水·三模）催化加氢制甲醇，是资源化利用的极具前景的研究领域。涉及的主要如下。 反应ⅰ.   反应ⅱ.   反应ⅲ.   回答下列问题： (1) 。 (2)反应ⅲ的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注。 相对能量为-1.3eV时，对应物质M的化学式为 ；该反应历程中决速步骤的能垒为 eV。 (3)下列说法正确的是______（填字母）。 A．的结构稳定，活化分子百分数较低，需要催化剂降低反应的活化能 B．恒温恒压条件下，混合气体的平均相对分子质量不再变化时，说明反应ⅰ已达平衡 C．恒温恒容条件下，通入水蒸气可提高的平衡转化率 D．升高温度，反应ⅱ的平衡常数减小，反应ⅲ的平衡常数增大 (4)有催化剂的条件下，向恒容密闭容器中充入1 mol和3 mol，只发生反应ⅰ和反应ⅱ，的平衡转化率与、CO的选择性随温度的变化如图所示，或CO的选择性。 ①图中Y曲线代表 （填化学式）的选择性。 ②的平衡转化率在250℃以后随温度升高而变大的原因为 。 ③3.0 MPa，250℃反应达到平衡后，的物质的量为2.6 mol，反应ⅱ的长 ［已知：对于气相反应，用组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可以表示平衡常数，记作，如，为总压强，为平衡系统中B的物质的量分数］。 【变式3-2】（2025·四川德阳·模拟预测）乙炔是化工生产中非常重要的有机物，其制备方法多种多样。回答下列问题： I．用CO2、H2O、C联合制备乙炔的反应过程如图所示： (1)可用 技术测定BaC2的晶体结构。 (2)联合制备乙炔的总反应方程式为 。 (3)反应③包含两步反应，第一步反应：，则第二步反应理论上生成0.5 mol CO时转移电子的数目为 。 Ⅱ．甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一 (4)已知：         则反应2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)在 (填“高温”或“低温”)条件下能自发进行；碳原子的杂化轨道中s轨道成分越多，吸电子能力越强，可推测碳氢键的极性：C-H(甲烷) C-H(乙炔)(填“>”或“<”)。 (5)在高温和隔绝氧气的条件下，甲烷能分解产生乙炔。分解体系中各气体的平衡分压(p/Pa)与温度(T/℃)的关系如图所示： ①℃时，反应的压强平衡常数 Pa2。 ②在某温度下，向V L恒容密闭容器中充入0.12 mol CH4，只发生反应 ，达到平衡时，测得，则CH4的平衡转化率为 。 考向04 电化学与化学平衡 【例4-1】（2025·广西卷）尿素为农业生产常用氮肥。回答下列问题： I．工业合成 (1)是合成尿素的原料之一，在下，混合气体以一定流速通过合成塔。测得出口含量随反应温度和催化剂粒径的变化曲线如图。的原因是 。达到最高点后，曲线②下降的原因是 。 (2)已知：常温下各物质的相对能量如图。 则反应的 。 (3)模拟工业合成尿素。高温高压下，存在如下液相平衡体系。 主反应： 副反应： 平衡体系内，部分组分的物质的量分数随初始的变化曲线如图，代表的是 （填标号）。时，，随着的增大，与趋于一致，原因是 。 (4)实际生产中，当初始时，的平衡转化率为的平衡常数 （用物质的量分数代替浓度计算，忽略副反应，保留1位小数）。 Ⅱ．电催化合成 我国科研工作者以污染物为氮源，用纳米片电催化与合成尿素。下图为电催化合成尿素的原理示意图。 (5)a电极为 极。 (6)b电极发生的电极反应式为 。 【例4-2】（2025·天津卷）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。 Ⅰ．CO2与苯的分子结构 (1)CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为 ，苯是 (填“极性”或“非极性”)分子。 Ⅱ．苯的催化氧化 Co3O4做催化剂时，在有、无光照条件下，苯的催化氧化产物相同，但反应历程不同。无光照条件下反应活化能为38 kJ/mol，有光照条件下反应活化能为26 kJ/mol。如图是290℃时，有、无光照条件下，苯的转化率随时间的变化曲线。 (2)光照条件下，对应的转化率曲线为 (填“a”或“b”)。 (3)有、无光照条件下，两种反应历程的 (填“相等”或“不等”)。 Ⅲ．CO2的转化 (4)CO2与H2反应可以合成甲醇：。一定温度下，等物质的量的CO2和H2在恒容密闭容器中发生上述反应达到平衡后，下列各操作有利于平衡正向移动的是 (填序号)。 a.分离出甲醇    b.充入稀有气体    c.增加H2量    d.降低温度 (5)一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如图。 ①电极a是 极，电极反应式为 ； ②电解过程中，电极b一侧的溶液pH将 (填“升高”“不变”或“降低”)； ③电解过程中通过阳离子交换膜的离子为 。 1.燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步：写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： 燃料电池电解质 正极反应式 酸性电解质 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性电解质 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 固体电解质(高温下能传导O2－) O2＋4e－===2O2－ 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3) O2＋2CO2＋4e－===2CO 第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。 2.解答新型化学电源题目的方法 (1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。 (2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。 (3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。 (4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。 3.电解池电极反应式的书写步骤 微提醒：通常电极反应可以根据阳极材料和电解质溶液的性质进行判断，但在高考题中往往需要结合题给信息进行判断。 4.有关离子交换膜的类型及其应用 （1）阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过) 以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开 ①负极反应式：Zn-2e-=Zn2＋ ②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu ③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区 ④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) （2）阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过) 以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开 ①阴极反应式：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- ②阳极反应式：2I-_2e-=I2 ③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3-＋5I-＋3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极) （3）质子交换膜(只允许H＋和水分子通过) 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2 ①阴极反应式：2H＋＋2e-=H2↑ ②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋ ③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 ④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) （4）双极膜 双极膜 由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源 【变式4-1】（2025·贵州遵义·模拟预测）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 CO(g) NO(g) 0 -393.5 -110.5 90 则 。 (2)将和按物质的量之比为1：1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat1和Cat2)进行反应，相同时间内测定逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(NO的转化率)，结果如图所示。 ①400℃下脱氮率较高的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。 ②催化剂Cat2催化条件下，450℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是 。 Ⅱ.一定条件下与可发生反应：  。 (3)将与按物质的量之比为置于恒温恒容密闭容器中反应。下列能说明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。 A．体系压强保持不变 B．与的物质的量之比保持不变 C． D． (4)将一定量的与置于密闭容器中发生反应，在相同时间内测得的物质的量分数与温度的变化曲线如图1所示(虚线为平衡时的曲线)。的平衡转化率与压强、温度及氮硫比的关系如图2所示。 ①由图1可知，温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是 。 ②图2中压强： (填“>”、“＜”或“=”，下同)；氮硫比： 。 ③温度为，压强恒定为时，反应平衡常数 (用含、的式子表示)。 Ⅲ.某科研团队设计以、和熔融制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。 (5)写出石墨电极Ⅰ生成Y的电极反应式： 。 【变式4-2】（2025·湖南郴州·一模）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，催化重整是实现“双碳”经济的有效途径之一，具有广阔的市场前景和经济、社会价值。相关的主要反应有： Ⅰ：   Ⅱ：   已知：常温常压下，、、CO的燃烧热分别为890.3 kJ/mol、285.8 kJ/mol、283.0 kJ/mol。 请回答： (1)反应Ⅰ的 kJ/mol。 (2)恒温恒容条件下，若起始按投料，只发生反应Ⅰ，不能作为反应达到平衡的标志是___________(填序号)。 A．浓度不再发生变化 B．体系压强不再变化 C．单位时间内，消耗a mol 时，同时生成2a mol D．混合气体的平均相对分子质量不变 (3)在总压为100 kPa的恒压密闭容器中，按投料，在一定温度下发生反应Ⅰ、Ⅱ，测得、的平衡转化率分别为30%和50%。反应Ⅱ的压强平衡常数(Ⅱ)= 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数) (4)在一定条件下的密闭容器中，按投料，只发生反应Ⅰ，图1表示和的速率-浓度关系曲线，图2表示温度对产率的影响曲线。 ①表示的速率-浓度关系曲线是 (填“甲”或“乙”)。升高温度，反应重新达到平衡时，图1中相应的平衡点可能为 (填写字母)。 ②此反应优选温度为900℃的原因是 。 (5)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱酸环境下甲醇化实现碳中和，工作原理如图所示。 ①实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上会产生气体A，导致的转化率降低，则气体A的分子式为 。 ②阴极生成甲醇的电极反应式为 。 考向05 反应热、反应历程与化学平衡 【例5-1】（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：   反应2：   (1)25℃，101kPa时，反应   。 (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 (填“>”“<”或“=”)，理由为 。 (3)对于反应1，反应速率与浓度的关系可用方程式表示(k为常数)。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)。当时， 。 实验组 一 二 (4)以Pd/W或Pd为催化剂，可在常温常压下实现乙炔加氢，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) 【例5-2】（2025·安徽卷）I．通过甲酸分解可获得超高纯度的。甲酸有两种可能的分解反应： ① ② (1)反应的 。 (2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的，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．的浓度不变       d．和的物质的量相等 (3)一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近，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(和)的重要方法，主要反应有： ③ ④ ⑤ (4)恒温恒容条件下，可提高转化率的措施有 (填标号)。 a．增加原料中的量      b．增加原料中的量     c．通入气 (5)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的//混合气，投料组成与和的平衡转化率之间的关系如下图。 i．投料组成中含量下降，平衡体系中的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ii．若平衡时的分压为，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数 (用含p的代数式表示，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)。 【变式5-1】（2025·浙江·一模）利用将催化还原为甲醇可以有效实现“碳减排”，其转化反应为：   。 已知该转化反应在某固体催化剂表面分两步进行： 反应I：   反应Ⅱ：   (1)根据以上数据计算 ，反应Ⅱ能自发进行的条件是 。 (2)以物质的量之比1：20向刚性容器中投入和合成甲醇。的平衡转化率随温度的变化如下图所示。 ①时，，则反应的平衡常数为 (保留1位有效数字)。 ②随温度升高，的平衡转化率先减小后增大的原因是 。 (3)研究表明，电催化还原也可制得甲醇，部分反应机理如下图所示(其中吸附在催化剂表面的物种用“”标注)。下列描述不正确的是___________。 A．合成甲醇的决速步反应为 B．制备甲醇过程中会产生大量副产物HCHO C．以上反应过程中只断裂键和形成键 D．加入合适的催化剂可以提高甲醇的选择性 (4)某电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。 写出催化电极的电极反应式 ，电池工作过程中阴极室电解液中的浓度 (填“增大”“减小”或“基本不变”)。 【变式5-2】（2025·吉林·一模）循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线，主要反应如下： 反应Ⅰ．     反应Ⅱ．            回答下列问题： (1)反应的 (用、表示)。 (2)已知：由最稳定的单质合成某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成焓，用表示，最稳定的单质的摩尔生成焓为0。有关物质的如下表所示，则 。 物质 -393.5 -74.8 -241.8 (3)一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．单位时间内生成，同时消耗 (4)高温下分解产生的催化与反应生成，部分历程如图，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注，所示步骤中生成水的基元反应是 (填标号)，最慢的基元反应方程式为 。 (5)已知：时，反应Ⅰ的平衡常数。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量的，抽真空后，通过一个支管通入(然后将支管封闭)。在，的初始压强为，平衡时，测得烧瓶中压强为，则平衡时的分压 。 (6)当温度高于360℃，体系内除了反应Ⅰ和反应Ⅱ，还发生反应Ⅲ：  。360~600℃，随温度升高的平衡转化率下降，其原因可能是 。 1.（2025·河北衡水·三模）作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产。已知反应：。 (1)在恒温恒容装置中充入一定量的和，在催化剂的作用下进行反应，测得不同时间的和的浓度如下表： 时间/min 0 5 10 15 20 25 1.00 0.36 0.12 0.08 0.072 0.072 2.00 1.20 0.90 0.85 0.84 0.84 ①前10分钟内的平均速率 。 ②下列可以作为体系达到平衡状态的标志是 （填字母）。 A．容器内气体的密度不变        B．容器内气体压强不变 C．容器内    D．容器内NO和的浓度比为4:6 ③达到平衡时的转化率为 。 (2)测得温度、压强对平衡转化率的影响如图1所示。 ①根据图像可知： （填“>”“<”或“=”），反应的平衡常数、、的大小关系为 。 ②该反应 （填“一定”“一定不”或“不一定”）能自发进行。 (3)不同温度下NO的产率如图2所示。温度高于900℃时，NO产率下降的可能原因是 。 2.（2025·湖北·一模）苯乙烯作为一种重要的基础有机化工原料，广泛用于合成塑料和橡胶。工业上可以采用如下两种工艺制备苯乙烯： 工艺一：乙苯直接脱氢 反应I： 工艺二：耦合乙苯脱氢。 反应I： 反应Ⅱ： 回答下列问题： (1)反应的 。 (2)反应I正反应的活化能 逆反应的活化能（填“>”或“<”）。 (3)采用工艺一时，工业上常在恒压下掺入高温水蒸气，其理由是 。 (4)起始为常压下，在容积为的恒容密闭容器中，控制投料比分别为和，并在催化剂作用下发生反应，乙苯平衡转化率与反应温度的关系如图1所示。 曲线A的投料比为 。若时初始乙苯的物质的量为，反应经达到图中Q点所示的平衡状态，则下反应的平衡常数 。 (5)相同条件下，工艺二乙苯的平衡转化率明显高于工艺一乙苯的平衡转化率，其可能的原因是 。 (6)在某催化剂下，工艺二制备苯乙烯的反应历程如图2所示 实验证明，催化剂表面碱性太强会降低苯乙烯的生成速率，其原因可能是 （写出1点）。 3.（2025·湖南·一模）将甘油()转化成高附加值产品是当前热点研究方向，甘油和水蒸气经催化重整可制得氢气，主要反应如下： 反应I：； 反应Ⅱ：； 反应Ⅲ：； 反应Ⅳ：。 (1) 。 (2)条件下，和发生上述反应达平衡状态时，体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图1所示。其中表示物质的量变化曲线的是 ，400~550℃，的变化趋势为 (填“增大”“减小”或者“不变”)。550℃达到平衡时，的平衡转化率为 ， 。 (3)反应Ⅳ制备时的副产物很多，主要有、等，生产过程中必须采取措施抑制副产物产生，为了有效提高氢气的产率，研究人员还采用CaO吸附增强制氢的方法。如下图2所示，请分析加入CaO能提高氢气产率的原因： 。 (4)高效的催化剂是这种制氢方法能大规模应用的重要因素。图3为三种不同催化剂在一段时间内与甘油转化率的关系，则Ni/SiC催化剂的优点是 。 4.（2025·山东潍坊·模拟预测）催化加氢合成是综合利用的热点研究领域。某催化剂催化加氢合成的主要反应有： ① ② 回答下列问题： (1)在密闭容器中，保持投料比不变，将和按一定流速通过反应器，一段时间后测得转化率和甲醇选择性随温度变化关系如图所示。 反应②为 反应(填“放热”或“吸热”)；若催化剂的活性受温度影响不大，则温度高于图中曲线均下降的原因是 。 (2)初始、恒压下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、和的体积分数如图所示。 ①混合气从起始到通过处、的生成速率 (填“>”“<”或“=”，下同)的生成速率，的体积分数 ；位点温度为，且各物质体积分数保持不变，，则对应的分压为 、反应①的 (保留小数点后两位)。 ②初始、恒压下，保持、通入比例不变，进行上述实验，测得从处开始，的体积分数不再改变，若处的温度高于，则处的体积分数 2.8%(填“>”“<”或“=”)。 5.（2025·山东·模拟预测）载氧体化学链燃烧技术(CLC)是一种燃烧效率更高的新技术。以H2为燃料，以CaSO4为载氧体的CLC体系工作原理如图所示。 已知：每消耗2mol 生成放出483.6kJ的热量；“燃料反应器”中发生反应的热化学方程式为  (反应1)。 回答下列问题： (1)“空气反应器”中发生反应的热化学方程式为 。 (2)随着温度的升高，“燃料反应器”中还可能发生副反应：  (反应2)，某实验室利用HSC软件绘制出1mol 和1mol 在不同温度下反应的平衡体系中产物的组成如图所示。 ① (填“＋”或“-”)，理由是 。 ②该CLC体系工作时，“燃料反应器”中应该采用 (填标号)，否则不但会影响燃烧效率而且会有污染物生成。 A．高温高压         B．高温低压        C．低温高压        D．低温低压 ③化学反应等温式的一种表达形式为，其中、可以视为与温度无关的定值，R是常数。我国研究人员根据化学反应等温式、利用HSC软件，计算出不同温度下反应1的平衡常数、反应2的平衡常数数值如表所示。 温度/℃ 600 800 1000 1200 ⅰ．随着温度的升高，的变化趋势小于的原因是 。 ⅱ．600℃时，平衡体系中的物质的量为 mol。 ⅲ．保持1000℃，将“燃料反应器”的容积压缩，重新达到平衡后，的变化情况为 (填“增大”“减小”或“不变”)。 6.（2025·陕西西安·模拟预测）I.回答下列问题。 (1)“液态阳光”是推动碳低峰，碳中和的技术新路径。反应原理为： (假设该反应无副反应)。设，y随温度的变化关系如下图所示，图所对应该反应的线条是 。 II.稀有气体曾被认为无法形成化合物，近年来稀有气体化合物的合成蓬勃发展。Xe的氟化物被广泛用作刻蚀剂、氧化剂和氟化剂，常用Xe和制备，反应体系存在如下平衡(以下实验均在恒容条件下进行)： 反应i：   反应ii：   反应iii：   温度/℃ 250 400 (2)关于上述反应，下列有关说法正确的是 (填标号)。 A．当体系总压不再改变时，反应达到平衡 B．当Xe与的投料比为1：1时，的平衡转化率大于Xe C．达到平衡后将从体系中移除，反应ⅰ、ⅱ、ⅲ均正向移动 (3)升高温度，平衡 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，理由是 。 (4)在400℃条件下，向1 L容器内通入21.32 mol Xe和40.35 mol，t min后反应达平衡。平衡时各产物的物质的量(n)如表所示。 物质 n/mol 3.59 17.40 0.32 ①t min内，Xe的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。 ②平衡时的转化率的区间为 (填标号)。 A．50%~60%        　　B．70%~80%        　　C．90%~100% ③400℃时反应iii的平衡常数K3= 。 (5)向某恒容密闭容器中充入一定量的Xe和，发生反应i、ii、iii，平衡时容器中、、的分布分数δ[如]随温度的变化如图所示(已知反应ⅲ为放热反应)。先增大后减小的原因是 (用平衡移动原理解释)。 7.（2025·浙江·一模）既是大气污染物之一，也是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含硫化工产品的生产。 I.库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。库仑测硫仪中电解原理示意图如右。检测前，电解质溶液中保持定值时，电解池不工作。待测气体进入电解池后，溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。 (1)测硫仪工作时电解池的阳极反应式为 。 (2)煤样为，电解消耗的电量为库仑，煤样中硫的质量分数为 。（已知：电解中转移电子所消耗的电量为96500库仑。）（用含和的关系式表示） II.工业上用和制备硫酰氯。 (3)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，中心原子的杂化方式为 。工业上制备原理如下：  。该反应自发进行的条件是 A．低温    B．高温    C．低压    D．高压 (4)恒容密闭容器中按不同进料比充入和，测定、、温度下体系达平衡时的（，为体系初始压强，，为体系平衡压强），结果如图。 ①上图中温度由高到低的顺序为 ，判断依据为 。 ②温度下用分压表示的平衡常数 。 8.（2025·河北·模拟预测）尿素是一种常用的氮肥、还原剂和化工原料。其熔点为132.7℃，沸点为197℃。合成尿素包括如下两个基元反应： ①  kJ·mol-1 ②  kJ·mol-1 已知正反应活化能：②>①。回答下列问题： (1)1 mol含 mol σ键。常温常压下，尿素的熔点高于大多数相对分子质量相等的化合物，其主要原因是 。 (2)速控反应是反应 (填“①”或“②”)。    kJ·mol-1。 (3)140℃时向某刚性密闭容器中充入1 mol和1 mol合成尿素，下列情况不能判断该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．混合气体密度不随时间变化 B．混合气体总压强不随时间变化 C．体积分数不随时间变化 D．气体平均摩尔质量不随时间变化 (4)在恒容密闭容器中充入2 mol和1 mol，在不同催化剂(Cat1、Cat2)作用下合成尿素，单位时间内氨的转化率与温度的变化关系如图所示。 下列叙述正确的是___________(填标号)。 A．b点达到平衡状态，平衡后升温，平衡向左移动 B．其他条件相同时，Cat2的催化效能大于Cat1，工业生产宜选择Cat2 C．100~400℃时升温，Cat1作用下活化分子百分数增大 D．bc段氨转化率快速降低的原因是反应物相对能量降低 (5)420℃时，向容积为1 L的恒容密闭容器中充入4.2 mol、1.2 mol和适量催化剂，发生反应： ，达到平衡时，的转化率为50%，此温度下该反应的平衡常数K为 (用分数表示)。 (6)最近研究发现，在双金属催化剂()作用下，电解含的酸性废水和可合成尿素，装置如图所示。阴极的电极反应式为 。 9.（2025·陕西商洛·模拟预测）为了遏制日益严峻的温室效应，的应用领域得到了广泛的开拓，其中将二氧化碳高效转化为清洁能源甲醇，对减排和开发新能源具有重要意义。 (1)我国科学家在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料——甲醇。 已知：         计算   ，该反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。 (2)一定条件下，在体积为6.0 L的恒容密闭容器中，按照为、、分别充入1 mol 和一定量，发生反应，测得平衡转化率与反应温度的关系如图所示。 ①曲线Ⅱ表示的是投料比 时平衡转化率与反应温度的关系，判断的理由是 。 ②a、b、c三点对应的化学平衡常数分别为、、，其大小关系为 。 ③260℃时，按投料，20 min时反应达到平衡，则0~20 min内 。设起始时压强为，则平衡常数 (用含的代数式表示)。 10.（2025·云南楚雄·模拟预测）氮的氧化物和碳的氧化物在化工生产中应用广泛。回答下列问题： (1)CO和分别与氧气反应的热化学方程式如下。 ①   ②   已知某反应的平衡常数表达式为，写出此反应的热化学方程式： 。 (2)反应   的速率方程为(k为只受温度影响的速率常数)，则既能加快反应速率，又能增大NO产量的措施是 。 (3)中国科学院大学以Bi为电极材料，利用化学催化还原制备HCOOH．用计算机模拟在电极材料表面发生还原反应的历程如图所示(*表示微粒与Bi的接触位点)： 依据反应历程图中的数据，你认为电化学催化还原生成HCOOH的选择性 (填“高于”或“低于”)生成CO的选择性，原因是 。 (4)一定温度下的恒容密闭容器中，反应的部分实验数据如表所示： 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 /() 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 a 0.03 0.02 ①根据表格中的数据推测 。 ②0.1 完全分解所需时间为 。 (5)一种利用一氧化碳脱硝的方法涉及如下反应： ⅰ．   ； ⅱ．   ； ⅲ．   ； ①一定温度下，向10 L恒容密闭容器中充入0.1 mol CO和0.1 mol ，10 min末达到平衡。实验测得反应前容器内气体压强为100 kPa，平衡时容器内气体压强为95 kPa，CO、NO的分压均为5 kPa，分压为15 kPa．则0∼10 min内平均反应速率 。 ②反应ⅱ的平衡常数 (是用分压表示的平衡常数，保留一位有效数字)。 11.（2025·江苏·模拟预测）CO2的转化是实现“碳中和”的有效途径。 (1)CO2催化加氢合成甲醇(反应Ⅰ)中伴随反应Ⅱ的发生： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 恒压时，CO2和H2起始量一定的条件下，在分子筛膜反应器中反应，该分子筛膜能选择性分离出H2O(g)。 ①使用分子筛膜的目的是 。 ②将反应后的气体以一定流速通过含Cu+修饰的吸附剂，分离CH3OH(g)和CH2O(g)，Cu+能与π键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1所示。20~40min，CH3OH(g)浓度比增大而CH2O(g)浓度比几乎为0的原因是 。 (2)CO2与CH4重整可以制取CO和H2.1.01×105 Pa下，将n起始(CO2)：n起始(CH4)=1：1的混合气体置于密闭容器中，发生如下反应： 反应Ⅲ： ； 反应Ⅳ：； 反应Ⅴ：； 不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图2所示。500~800℃范围内，CO2的平衡转化率低于CH4的原因是 。 (3)一种金属氧化物(用MR表示)催化CO2与环氧丙烷()反应制碳酸酯X反应机理如图3所示。已知CO2中的碳氧键可以被催化剂中具有较强给电子能力的活性中心的电子进攻而活化断裂。 ①碳酸酯X的结构简式为 。 ②MgO活化催化CO2的能力强于Al2O3的原因是 。 (4)空间站里常用“Sabatier反应”控制空气中CO2含量。 已知：i．H2和CH4的燃烧热分别为285.5 kJ·mol-1和890.0 kJ·mol-1. ii．；。 则Sabatier反应：的 。 (5)电催化还原CO2可以制备甲酸原理如图，电解质溶液为KOH。2024年，为降低系统能耗，对装置改进，搭建“(阴阳极)共产甲酸耦合系统”，将KOH电解液更换为KOH+CH3OH混合溶液，应将 (填“a”或“b”)极区电解液更换。此时该电极的电极反应式为： 。 12.（2025·甘肃白银·二模）随着人们环保意识的日益增强，甲烷转化脱硫技术在环保领域的应用前景越来越广阔。 已知：Ⅰ．   Ⅱ．   回答下列问题： (1)   ，该反应的正、逆反应活化能分别为、，则 (填“＞”“＜”或“＝”) 。 (2)在某恒容、绝热的密闭容器中，充入CH4和CO2发生反应Ⅱ，下列描述不可表示该反应达到平衡状态的是 (填字母)。 A．CH4的体积分数保持不变        B．该反应的平衡常数不变        C． (3)向恒容密闭容器中充入一定量的SO2和CH4，只发生反应Ⅰ。在不同催化剂条件下，SO2在单位时间内的转化率随温度变化的关系如图所示。 工业生产过程中应选择的最佳催化剂是 ；若选择催化剂Cat.2，SO2在单位时间内的转化率随温度升高先增大后减小，其原因是 。 (4)一定条件下，在压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比1：1：7充入CH4、SO2、N2发生反应Ⅰ和Ⅱ。测得的平衡转化率为90%，CH4的平衡转化率为50%，则达到平衡时，SO2的分压p= kPa，反应Ⅱ的压强平衡常数(Ⅱ)= kPa2 (用平衡分压计算)。 13.（2025·浙江·一模）水是化学反应的良好介质，是“永远值得探究的物质”。 (1)①25℃，，的平衡常数 (保留2位有效数字)。 ②HF也能发生与水类似的电离，当其作溶剂时是很强的酸，请画出线性分子结构 。 (2)用惰性电极电解碱性水溶液，在阳极生成，在阴极生成和，实现的再生。总反应为，阴极的电极反应式为 。 (3)为研究快速反应的速率常数(，在一定温度下为常数)。可通过微扰(瞬时升温)使化学平衡发生偏离，观测体系微扰后从不平衡态趋向新平衡态所需的驰豫时间，从而获得的信息。对于，若将纯水瞬时升温到25℃，测得。 已知：，，(为的平衡浓度)。 ①请画出时刻瞬时升温后反应建立新平衡的过程示意图 。 ②25℃时，计算得为 。 (4)利用超临界水氧化技术，在一定条件下，测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示，其中为以碳元素计的物质的量分数，为反应时间。 升温到600℃，峰值出现的时间提前，且峰值更高，请解释原因 。 14.（2025·广东·模拟预测）镍、钴等过渡金属及其化合物在能源催化领域应用广泛。 (1)基态Co原子的价层电子排布式为 。 (2)以乙醇和水蒸气为原料可制备能源气体。将和通入恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。 编号 过程 I II Ⅲ ① 。 ②不同温度下，平衡时和的选择性[的选择性]、乙醇的转化率如图所示。的选择性随温度变化关系曲线为 ；温度为时， (3)在某刚性密闭容器中，分别以醇水比为、、、投料（乙醇的起始物质的量相同），反应相同时间测得氢气生成速率随温度变化的关系如图所示。图中醇水比为时，各点均已达到平衡状态。已知有机物在催化剂表面容易发生积碳。 ①高温条件下，增大水醇比有利于消除积碳，原因是 。 ②由图可知、醇水比为时产生氢气的速率为，若催化剂的质量为，反应时间为，则产生氢气的质量为 g。（已知代表催化剂） (4)时，在某真空密闭容器中，将和一定量按醇水比为投料发生反应Ⅰ和Ⅱ，初始压强为，平衡时容器内压强为，平衡时，。则反应Ⅱ的平衡常数 （写出计算过程，结果用计算式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 15.（2025·江苏盐城·模拟预测）CO2是温室气体，也是来源广泛、廉价易得的碳资源，可通过热化学、电化学等方法再利用。 Ⅰ．利用CO2合成甲醇，发生反应  。 已知：    (1) (用含a、b的代数式表示)。 (2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果。在3MPa、时，不同Ni、Ga配比的催化剂作用下，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图-1所示。 ①该反应的最佳条件是 。 ②作催化剂时，随温度升高甲醇时空收率先迅速增大后减小，其中迅速增大的原因是 。 Ⅱ．一定温度和压强下，利用铜基催化剂可以实现CO2选择性加氢制甲醇。其反应机理和能量变化如图-2(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)。 (3)①以上反应历程中，决速步骤的化学方程式为 。 ②从化学键断裂和形成的角度，步骤③的过程可描述为 。 (4)合成的甲醇可利用和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极，进一步制备甲酸，其电化学装置的工作原理如图-3所示。 ①阳极的电极反应式为 。 ②假设不考虑损耗，理论上制备1mol HCOOH电路中转移 mol电子。 16.（2025·广东中山·模拟预测）N2O可应用于电子工业，也是一种温室气体。 (1)催化分解法或热分解法可消除N2O。 反应Ⅰ：2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)    ∆H<0 ①基态N原子的价层电子排布图为 。 ②反应I在任意温度可自发进行，则∆S 0(填“>”“<”或“=”) ③一种Fe-Ru催化剂催化分解工业尾气N2O，发生以下反应： N2O＋NO→NO2＋N2        ∆H1 N2O＋NO2→NO＋O2＋N2        ∆H2 2NO22NO＋O2            ∆H3 根据盖斯定律，反应Ⅰ的∆H= 。 ④热分解法进行反应Ⅰ经过两步基元反应： 第一步：N2O→N2＋O·(慢反应)        第二步：O·＋N2O=N2＋O2(快反应) 已知：基元反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)的反应速率方程可表示为v=kca(A)cb(B)。k为速率常数，总反应速率方程由慢反应决定。 则反应Ⅰ的正反应速率可表示为v=kcx(N2O)，x= 。 (2)加热NH4NO3可制N2O。 反应Ⅱ：NH4NO3(s)N2O(g)＋2H2O(g)    ∆H>0。 向恒容密闭容器中加入1mol NH4NO3，控制在一定温度下加热至压强不再变化(实验温度下仅发生反应Ⅱ)，测c(N2O)。不同温度下测得c(N2O)如图，其中一定处于平衡状态的是 (填“A”或“B”)状态。该状态时N2O的分压为p kPa，则分压平衡常数Kp= (用含p的代数式表示)。 (3)向2L恒容密闭容器中加入1molNH4NO3，一定条件下恒温加热，同时发生反应Ⅱ和反应Ⅰ，容器内n(N2O)随时间变化的关系如图，2min时恰好达到平衡，NH4NO3的转化率恰好为50％。0～a min，n(N2O)增大可能原因是反应Ⅰ的速率 (填“>”“<”或“=”)反应Ⅱ。 17.（2025·四川达州·模拟预测）过量排放打破碳循环平衡，“碳中和”成为环境治理关键目标。将转化为高附加值化学品，既能减排，又能满足工业需求。甲醇作为重要化工原料，可制备多种化学品，也可作燃料。 回答下列问题： (1)二氧化碳加氢制甲醇过程中主要涉及以下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   ①则反应的 ，反应Ⅰ的 (填“>”“<”或“=”)0，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 ②若将等物质的量的和充入恒温恒容密闭容器中进行反应Ⅱ，下列事实能说明该反应已达到平衡状态的是 (填标号)。 A．体系的压强保持不变    B．生成的速率与生成的速率相等 C．混合气体的平均相对分子质量不变    D．与的比值保持不变 (2)下图甲显示了催化剂在，氢碳比为3，相同时间内，不同温度下的转化率和甲醇的选择性性能图。可以看出，该催化剂的最适宜温度为 ℃，温度高于，的转化率降低可能的原因是 。 已知：的选择性。 (3)LTA分子筛膜具有很强的亲水性，通过使用LTA型分子筛膜催化反应器，测得在，氢碳比为3，反应相同时间，不同温度对@LTA分子筛膜催化反应器的催化性能影响如图乙所示。使用此分子筛膜，的转化率提高的原因是 。 (4)某温度、恒定压强为的条件下，将和通过装有催化剂的反应器，反应并达到平衡状态，的转化率为，甲醇的选择性为，该温度下，的平衡产率为 ，反应Ⅰ的平衡常数 (列出计算式即可)。 18.（2025·甘肃白银·模拟预测）氨气是一种重要的化工原料，在很多领域有重要的应用。回答下列问题： (1)合成氨的原料气需预先净化，其主要目的是防止催化剂 ；在实际工业生产中，提高产品平衡产率的措施有 (答出两点)。 (2)研究表明反应   分三步进行，如图1所示。 第一步反应的正反应活化能比逆反应活化能 (填“大”或“小”)；第三步反应的热化学方程式为 。 (3)可由氨气制备，主要涉及反应： Ⅰ．   ； Ⅱ．   ； Ⅲ．   。 ①一定温度下，向体积为10 L的恒容密闭容器中加入5 mol 发生反应。20 min达到平衡时容器内、的物质的量分别为2 mol、3 mol，与的体积分数相等，体系压强为10 MPa。则0～20 min内，平均反应速率 ；的平衡体积分数为 ；该温度下，反应Ⅲ的平衡常数 (是用分压表示的平衡常数，分压=总压物质的量分数)。 ②不同压强下，向密闭容器中加入等量，实验测得平衡时和的物质的量随温度的变化关系如图2所示。 图2中表示平衡时的物质的量随温度变化关系的是 (填“甲”或“乙”)，判断依据为 ；图乙中、、由大到小的顺序为 。 19.（2025·陕西安康·模拟预测）含硫化合物在化工生产和日常生活中应用广泛，关于含硫化合物的研究是目前化学工业的热点之一。回答下列问题： (1)家用煤气中常掺入微量具有难闻气味的乙硫醇(C2H5SH)作为煤气泄露的预警气。已知：C2H5OH(g)+H2S(g)C2H5SH(g)+H2O(g)  ΔH1=-32 kJ·mol-1，120℃时，在足量O2中1 mol 乙醇燃烧放热1409 kJ，1 mol 硫化氢燃烧放热562 kJ。则反应2C2H5SH(g)+9O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)的ΔH= 。 (2)已知C2H5SH呈弱酸性，其水溶液中的物种分布分数如图1所示。 ①已知Ka1(H2S)=9×10-8，Ka(C2H5SH) (填“大于”或“小于”)Ka1(H2S)。 ②废水中的C2H5SH可以用K2FeO4除去，废水pH=9时，K2FeO4氧化C2H5SH生成()和Fe(OH)3，若1molK2FeO4完全反应，则消耗 molC2H5SH。 (3)硫酰氯(SO2Cl2)常用作氯化剂和氯磺化剂、其制备原理为SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(g)  ΔH= -67.59 kJ·mol-1，恒容密闭容器中按不同投料比充入SO2(g)和Cl2(g)，测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0-p，p0为体系初始压强，p0=240 kPa，p为体系平衡压强)与投料比的关系如图2所示。 ①上图中温度由高到低的顺序为 ，判断依据为 。 ②M点Cl2的转化率为 ，T1温度下平衡常数K2= kPa-1(用分压代替物质的量浓度、分压=总压×物质的量分数)。 (4)电化学协同吸收SO2、NO的工作原理如图3所示(阴极室溶液pH在4~7之间) ①阳极电极反应式为 。 ②若电路中通过2mol e-、则理论上可处理标准状况下 LNO。 20.（2025·辽宁大连·模拟预测）近年来甲烷资源化的利用备受关注。试回答下列问题： 【催化重整】 重整反应为Ⅰ． 已知：一定温度下，由稳定单质(其标准摩尔生成焓视为0)生成1mol化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓()。 表中为几种物质在298K时的标准摩尔生成焓。 物质 -393.5 -110.5 0 -74.8 (1)则该反应Ⅰ的 。 (2)为了进一步研究的甲烷化反应，科学家研究催化剂(M表示Ni或Ru)在300℃光照的条件下进行反应，催化反应的核心过程表示如下： ①关于核心反应过程，下列说法正确的是 。 A．步骤Ⅰ中生成了非极性键 B．步骤Ⅲ发生的反应为(*表示吸附在催化剂上) C．步骤Ⅳ中碳元素发生还原反应 D．整个反应过程中只有金属M起到催化作用 ②研究发现，光诱导电子从转移到M，富电子的M表面可以促进的解离和的活化，从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20，使用催化剂的反应效率 (填“高于”或“低于”)使用作催化剂的反应效率。 【处理工业废气】 (3)利用工业废气生产的反应为。向某密闭容器充入、，维持体系压强为，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数随温度T的变化如图。 ①图中表示的曲线是 (填“a”“b”“c”或“d”)。 ②780℃时，该反应的 (列出表达式即可，用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压物质的量分数)。 ③维持m点温度不变，向容器中再通入、、、各1mol，此时速率关系为(正) (逆)(填“>”“<”或“=”)。 【甲烷和丙烷催化制氢】 还可以用甲烷和丙烷制备，同时生成苯和二甲苯，反应如下： (两个反应可视为同级数的平行反应) (4)对于同级数的平行反应有，其中v、k分别为反应速率和反应速率常数，Ea为反应活化能，、为定值，为常数，为温度，同一温度下是定值。已知，若要提高单位时间内苯的选择性，可采取的措施有 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 题型19 化学反应原理综合 目录 第一部分 题型解码 高屋建瓴，掌握全局 第二部分 考向破译 微观解剖，精细教学 典例引领 方法透视 变式演练 考向01 反应热与化学平衡【重难】 考向02 平衡常数、转化率与化学平衡【重难】 考向03 反应历程与化学平衡【重难】 考向04 电化学与化学平衡【重难】 考向05 反应热、反应历程与化学平衡【重难】 第三部分 综合巩固 整合应用，模拟实战 化学反应原理系统考查学生对热化学、化学反应速率、化学平衡、电解质溶液（电离、水解、溶解平衡） 等核心理论的理解深度和应用能力。题目综合性强、逻辑链条长、计算要求高，是区分学生化学学科素养的关键。该题型通常以一个真实的化学过程为背景，将多个原理知识点有机整合，进行多角度、分层级的设问。预测2026年高考命题情境更加前沿与真实，试题背景将更深地融入“碳中和”、新能源、工业优化、环境治理等国家战略与科技前沿，考查学生的信息解码和知识迁移能力。考查重点从“识图”转向“析图”，即从图像中提取数据进行定量计算和逻辑推理。计算能力要求持续高位，多平衡体系中的计算、基于图像数据的复杂计算将是主要的区分点。攻克反应原理大题，需要在透彻理解理论的基础上，通过系统性训练，将知识转化为分析问题和解决问题的能力。 考向01 反应热与化学平衡 【例1-1】（2025·四川卷）乙二醇是一种应用广泛的化工原料。以甲醛和合成气()为原料制备乙二醇，反应按如下两步进行： ① ② 已知：为物质生成焓，反应焓变产物生成焓之和-反应物生成焓之和。相关物质的生成焓如下表所示。 物质 0 回答下列问题： (1)生成乙二醇的总反应③，其热化学方程式为 ， 0(填“>”“<”或“=”)，反应在 (填“高温”或“低温”)自发进行。 (2)恒压时，合成气中增大，(羟基乙醛)单位时间产率降低，其原因是 。 (3)反应中伴随副反应④：。平衡常数与温度之间满足关系常数，反应②和④的与的关系如图所示，则 ，(填“>”“<”或“=”)；欲抑制甲醇的生成，应适当 (填“升高”或“降低”)反应温度，理由是 。 (4)若反应在恒容密闭容器中进行，溶剂中甲醛初始浓度为。 ①反应后，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的产率分别为，则甲醛的平均消耗速率 。 ②溶剂中和浓度分别保持为，羟基乙醛、乙二醇、甲醇的平衡产率分别为，生成乙二醇的平衡常数 (科学记数，保留小数点后2位)。 【答案】(1)    ＜ 低温 (2)反应②的速率大于反应①使得单位时间内(羟基乙醛)产率降低 (3) ＜ 降低 随着的增大，即温度降低，反应②的增大的程度大于反应④的增大程度 (4) 0.112 【解析】（1）将反应①和②相加，消去中间产物，得到总反应：，反应焓变公式：：；反应中气体分子数减少（4 mol气体 → 1 mol液体），混乱度降低，故ΔS < 0；自发性条件：根据ΔG = ΔH - TΔS，ΔH为负、ΔS为负时，低温（T较小）使ΔG < 0，反应自发；故答案为：  ；＜；低温； （2）恒压时，合成气中增大，意味着的分压增大，的分压减小，反应速率与反应物浓度相关，其分压减小效应超过分压增大的影响，导致反应①比反应②慢，故羟基乙醛单位时间产率降低；故答案为：反应②的速率大于反应①使得单位时间内(羟基乙醛)产率降低； （3）与的关系图中，斜率为。图中反应②的斜率大于反应④，表明。由于两反应的K随温度降低均增大，均为放热（），故；抑制甲醇生成，即让反应②的正向进行程度大于反应④，由图可知，随着的增大，增大的程度大于增大程度，故需要低温才能抑制甲醇的生成；故答案为：＜；降低；随着的增大，即温度降低，反应②的增大的程度大于反应④的增大程度； （4）①生成HOCH2CHO消耗甲醛38%，乙二醇消耗甲醛8%，甲醇消耗甲醛10%，总计38% + 8% + 10% = 56%。消耗量 = 1.0 mol/L × 56% = 0.56 mol/L，则甲醛的平均消耗速率 ； ②总反应③：平衡常数表达式为[注：为液体，但在溶液中其浓度变化，故包含在中；单位要符合]；平衡浓度：（乙二醇平衡产率34%）: ；羟基乙醛18% ：；甲醇14% ：，总甲醛消耗浓度：， 平衡 ：；给定平衡浓度：，，代入计算：，解得：(科学记数，保留小数点后2位)；故答案为：0.112；。 【例1-2】（2025·广东卷）钛单质及其化合物在航空、航天、催化等领域应用广泛。 (1)基态Ti原子的价层电子排布式为 。 (2)298K下，反应的、，则298K下该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。 (3)以为原料可制备。将与10.0molTi放入容积为的恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。 编号 过程 (a) (b) (c) (d) ① kJ/mol。 ②不同温度下，平衡时反应体系的组成如图。曲线Ⅰ对应的物质为 。 ③温度下， ，反应(c)的平衡常数 (列出算式，无须化简)。 (4)钛基催化剂可以催化储氢物质肼的分解反应： (e) (f) 为研究某钛基催化剂对上述反应的影响，以肼的水溶液为原料(含的物质的量为)，进行实验，得到、随时间t变化的曲线如图。其中，为与的物质的量之和；为剩余的物质的量。设为0~t时间段内反应(e)消耗的物质的量，该时间段内，本体系中催化剂的选择性用表示。 ①内，的转化率为 (用含的代数式表示)。 ②内，催化剂的选择性为 (用含与的代数式表示，写出推导过程)。 【答案】(1) (2)能 (3) 0.5 (4) 【解析】（1）Ti为22号元素，基态Ti原子的价层电子排布式为，故答案为：： （2）反应的、，则根据可知，该反应在298K下能自发进行，故答案为：能； （3）① 已知： 反应b： 反应c： 将反应c-2×反应b可得，则，故答案为：； ② 由表格可知，反应a为放热反应，反应b、c为吸热反应，反应d也是放热的，曲线Ⅰ，Ⅱ可表示或的物质的量随温度的变化情况，随着温度升高，反应b、c正向移动，反应a、d为逆向移动，所以的含量逐渐上升，的含量逐渐下降，所以曲线Ⅰ对应的物质为，故答案为：； ③ 温度下，，，，根据Ti元素守恒，可推出（10+5-6-8.5）mol=0.5mol，则，，反应(c)的平衡常数=，故答案为：0.5；； （4）① 因为肼为反应物，肼的含量逐渐下降，起始时，时， ，则内，的转化率为=，故答案为：； ② 由图可知，内，，，则，反应掉的肼为，生成的氮气和氢气的物质的量为，根据反应前后原子个数守恒，可得，反应f消耗的肼为，反应e消耗的肼为， 则本体系中催化剂的选择性===，故答案为：。 1.利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法 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 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 2．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 【变式1-1】（2025·河北石家庄·模拟预测）在碳中和目标推动下，全球加氢制甲醇技术加速发展。 I．间接法制甲醇 先将与过量反应获得含有CO和的混合气，再生产甲醇。相关反应如下： 反应I 反应ii (1)相关键能如下表所示，则 (用含字母的代数式表示)，反应ii自发进行的条件为 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)。 化学键 键能 (2)恒压条件下，反应i结束后，先分离出混合气中的水蒸气，再进行甲醇合成，有利于提高CO和的平衡转化率，解释其原因为 。 II．直接法制甲醇 以和为原料生产甲醇，发生反应iii，同时发生副反应i． 反应iii (3)向2 L恒容密闭容器中加入和发生反应。平衡时，CO和在含碳产物中的体积分数及的转化率随温度的变化如图所示。 ①表示甲醇体积分数随温度变化的曲线为 (填“m”或“n”)。 ②时，反应经达到平衡，则内的生成速率 ，生成的物质的量 mol，反应iii的平衡常数 (列出计算式即可)。 ③范围内，的转化率先降低后升高的原因为 。 【答案】(1) 低温 (2)反应ii是气体分子数减小的反应，脱水后，反应物的分压增大，有利于平衡正移(合理答案均可) (3) m 0.24 反应iii占主导，反应i占主导 【解析】（1）反应物键能和-产物键能和=焓变，则ΔH2=E(C≡O)+2E(H-H)-3E(C-H)-E(C-O)-E(O-H)=(a+2b-3c-d-e)kJ/mol；反应ii分子数减小，熵减小，ΔS2<0，则在低温下自发进行。 （2）反应ii是气体分子数减小的反应，脱水后，反应物的分压增大，有利于平衡正移，因此恒压条件下，反应i结束后，先分离出混合气中的水蒸气，再进行甲醇合成，有利于提高CO和的平衡转化率。(合理答案均可) （3）①反应i是吸热反应，升高温度，有利于CO生成，反应iii是放热反应，升高温度平衡逆向进行，有利于CO的生成，不利于甲醇的生成，则CO的含量随温度升高而增大，甲醇的含量随温度升高而下降，因此m、n曲线代表的物质分别为甲醇、CO； ②假设二氧化碳在反应i中消耗xmol、在反应iii中消耗ymol，则时x+y=0.24，平衡时二氧化碳的物质的量为(1-x-y)mol、氢气的物质的量为(3-x-3y)mol、一氧化碳的物质的量为xmol、甲醇的物质的量为ymol、水的物质的量为(x+y)mol，此时甲醇和CO的体积分数相等，则两者物质的量相等，即x=y，由于x+y=0.24，则可知x=y=0.12mol，因此内的生成速率 ，生成的物质的量，平衡时二氧化碳和氢气的物质的量分别为0.76mol和2.52mol，故反应iii的平衡常数。 ③反应iii占主导，反应i占主导，因此范围内，的转化率先降低后升高。 【变式1-2】（2025·贵州六盘水·一模）磷在氯气中燃烧生成磷氯化物，其中、常用于制造农药。回答下列问题： (1)已知：①   ②   则   。 (2)实验测得的速率方程为(为速率常数，只与温度、催化剂有关)，速率常数与活化能的经验关系式为(为常数，为活化能，为热力学温度)。在图示温度范围内，向密闭容器中充入适量和，实验测得在催化剂、作用下，与的关系如图所示。催化效能Cat1 Cat2(填“高于”或“低于”)，判断依据是 。 (3)温度为时，向恒容密闭容器中充入 ，发生反应，经过一段时间后达到平衡。反应过程中测定的部分数据见下表： 0 50 150 250 350      1.0 0.84 0.82 0.80 0.80 ①前50s的平均反应速率 。 ②若起始时向该容器中充入1.0 mol 、1.0 mol 和1.0 mol ，反应达到平衡前 (填“>”或“<”)，判断依据是 。 (4)向恒温恒容密闭容器中充入0.2 mol (g)和0.2 mol (g)，发生反应，不同条件下反应体系总压强(p)随时间(t)的变化曲线如图所示： ①相对曲线b，曲线c改变的条件是 。 ②曲线c对应的平衡常数 (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) (2) 低于 Cat2对应的速率常数较大，活化能较低，催化效果好(或温度相同时Cat1对应的速率常数较小，活化能较高，催化效果差) (3) ＜ 此时浓度商为Q=＞K=，则反应逆向进行 (4)加入催化剂 【解析】（1）由盖斯定律，(②-①)可得目标反应，则； （2）由可知，该关系式中斜率为，因此直线斜率的绝对值越大，活化能越大，则Cat1对应活化能更大，Cat2的催化效能较高，催化效能Cat1<Cat2； （3）①化学反应速率之比等于对应化学计量数之比，反应在前50s的平均反应速率； ②根据表格数据可知向2.0L恒容密闭容器中充入1.0mol，反应达到平衡时物质的量变化为1.0mol-0.80mol=0.20mol，则、物质的量变化值也为0.2mol，则平衡时、、物质的量分别为0.8mol、0.2mol、0.2mol，容器体积为2L则平衡常数K=，相同温度下，起始时向该2.0L恒容密闭容器中充入1.0 mol 、1.0 mol 和1.0 mol ，此时浓度商为Q=＞K，则反应逆向进行，＜。 （4）①曲线b、c起始状态时，恒温恒容密闭容器中，反应物的物质的量相同，b、c相比，c的反应速率更快但平衡未发生移动，则c改变的是条件为加入催化剂； ②同温同容条件下，压强之比等于物质的量之比，初始总的物质的量为0.4mol，由图，则平衡时总的物质的量为，反应为气体分子数减小1的反应，则反应消耗0.1mol (g)和0.1mol (g)，生成0.1mol，则平衡时n(Cl2)=n(PCl3)=n(PCl5)=0.1mol，p(Cl2)=p(PCl3)=p(PCl5)=40kPa，计算可得。 考向02 平衡常数、转化率与化学平衡 【例2-1】（2025·黑吉辽蒙卷）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ．直接合成法：，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 355K 400K 平衡常数 1.0 (1)该反应的 0(填“>”或“<”)。 (2)已知的燃烧热分别为，则上述合成反应的 (用a、b和c表示)。 (3)实验表明，在500K时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是 (答出1条即可)。 Ⅱ．间接合成法：用合成气和制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 (4)在2MPa、催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线 (填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线 表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有 (填标号)。 A．降低温度    B．增大压强 C．减小初始氢酯比    D．延长原料与催化剂的接触时间 ③483K时，出口处的值为 (精确至0.01)。 ④A点反应的浓度商 (用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 【答案】(1)< (2)-2a-3b+c(或c-2a-3b) (3)温度过高，反应平衡常数较小导致产率过低(或温度过高，催化剂的催化活性下降导致产率过低) (4) I IV BD 1.98 0.025 【解析】（1）根据表格中的数据，反应温度升高反应的平衡常数减小，说明反应向逆反应方向移动，又因升高温度向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，该反应的ΔH<0。 （2）根据已知条件可以写出如下热化学方程式： 根据盖斯定律，用反应①的2倍加上反应②的3倍减去反应③即可得到目标方程式，故目标方程式的ΔH=c-2a-3b kJ·mol-1。 （3）根据表格中的平衡常数，反应温度在500K时，平衡常数K<，此时平衡常数过小，导致乙二醇产率过低；或温度过高，催化剂的催化活性下降，导致乙二醇产率过低。 （4）MG、乙二醇、乙醇的选择性之和为100，曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，根据曲线的变化，曲线Ⅰ表示DMO的实际转化率；随着反应的进行MG逐渐转化为乙二醇、乙二醇会继续转化成乙醇，根据曲线的变化，曲线IV为MG的选择性曲线，因此曲线III为乙醇的选择性曲线。 ①根据上述分析，曲线I为DMO的实际转化率曲线；曲线IV为MG的选择性曲线； ②A．根据图示，降低温度，DMO的转化率降低，A不符合题意； B．增大压强，反应体系中单位体积内活化分子数增加，化学反应速率加快，DMO的转化率增大，B符合题意； C．减小初始的氢酯比导致体系中氢含量下降，DMO的转化率降低，C不符合题意； D．A点时DMO的转化率为80%，升高温度后转化率持续上升说明A点时反应未平衡，延长原料和催化剂的反应时间可以促进反应的继续进行，增大DMO的转化率，D符合题意； 故答案选BD； ③483K时，DMO的实际转化率为99%，设起始投入反应的DMO为100mol，则出口处流出的乙醇的物质的量为100mol×99%×2%=1.98mol，此时还有1mol DMO未反应从出口流出，因此出口处==1.98； ④设初始时H2与DMO的投料分别为52.4mol和1mol，A点时DMO的实际转化率为80%，MG和乙二醇的选择性为50%，假设该反应分步进行，第一步发生DMO转化为MG，可写出如下关系： 第二步反应，MG转化为乙二醇，可写出如下关系： 这时，体系中DMO的物质的量为0.2mol、MG的物质的量为0.4mol、H2的物质的量为50.0mol、CH3OH的物质的量为1.2mol、乙二醇的物质的量为0.4mol，体系中总物质的量为0.2+0.4+50.0+1.2+0.4=52.2mol。用物质的量分数代替浓度计算反应的浓度熵Qx==0.025。 【例2-2】（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：   副反应： 体系中环氧乙烷初始浓度为，恒温下反应30min，环氧乙烷完全转化，产物中。 ①0~30min内， 。 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．0~30min内， c．0~30min内， 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：。按化学计量比进料，固定平衡转化率，探究温度与压强的关系。分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图： ①代表的曲线为 (填“”“”或“”)；原因是 。 ② 0(填“>”“<”或“=”)。 ③已知：反应，，x为组分的物质的量分数。M、N两点对应的体系， (填“>”“<”或“=”)，D点对应体系的的值为 。 ④已知：反应，，p为组分的分压。调整进料比为，系统压强维持，使，此时 (用含有m和的代数式表示)。 【答案】(1) cd (2) 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 < = 12 【解析】（1）①0~30min内，环氧乙烷完全转化，； ②a．，主反应中，，则生成物总能量低于反应物总能量，a错误； b．由题中信息可知主反应伴随副反应发生，EG作为主反应的生成物同时也是副反应的反应物，即EG浓度的变化量小于EO浓度的变化量，0~30min内，，b错误； c．主反应中，，副反应，同一反应体系中物质一量变化量之比等于浓度变化量之比，产物中，即，，反应时间相同，则，，则，c正确； d．选择适当催化剂可提高主反应的选择性，可提高 乙二醇的最终产率，d正确； 故选cd； （2）①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，，故、、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，<0； ③M、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=；D点对应的平衡转化率为0.5，根据题中信息，该反应按化学计量比进料，设起始加入2molCO和3molH2，列三段式：，平衡时，、、的物质的量分数分别为，； ④设起始加入mmolCO和3molH2，此时，列三段式：，平衡时，气体总的物质的量为mmol，、、平衡分压分别，。 一、平衡常数的计算 a A（g）+b B（g）c C（g）+d D（g） 1.浓度平衡常数：Kc＝ ①平衡量必须为平衡时的浓度 ②等体积反应：可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度 ③恒压条件下：先计算平衡体积，再算平衡常数 2.压强平衡常数：Kp＝ ①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可 ②分压Pi＝P总×xi＝P总×＝（P1+P2+P3+…）× ③恒容条件下：先计算平衡总压，再算平衡常数或直接根据分压计算 3.物质的量分数平衡常数：Kx＝ ①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可 ②物质的量分数：xi＝ 二、多重平衡体系化学平衡常数的计算 1.多重平衡是指相互关联的若干平衡同时存在于一个平衡系统中，且至少有一种物质同时参与几个相互关联的平衡。多重平衡涉及的反应多，但各个平衡之间存在内在联系，要么连续，要么竞争，这样可将三个平衡简化为两个平衡，从而快速解答。也可以从元素守恒入手，只要抓住起始状态与平衡状态即可，可以忽略复杂的反应过程，从而使复杂问题简单化。 2.同一容器内的多平衡体系，相同组分的平衡浓度相同 ①化学平衡：a A（g）b B（g）+c C（g），c C（g）d D（g）+e E（g） ②特点：计算K1、K2时，用到的c（C）相同 3.计算方法 （1）元素守恒法：根据某元素守恒，计算出平衡时相应组分的浓度 （2）设未知数法 ①有几个平衡假设几个未知数（变化量） ②用这些未知数表示出平衡时相应组分的浓度 ③根据相关等量计算出未知数，带入平衡常数表达式求解 三、平衡转化率大小变化分析技巧 1.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。 2.判断反应物转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。常见有以下几种情形： 反应类型 条件的改变 反应物转化率的变化 有多种反应物的可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 恒容时只增加反应物A的用量 反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大 同等倍数地增大反应物A、B的量 恒温恒压条件下 反应物转化率不变 恒温恒容条件下 m＋n＞p＋q 反应物A和B的转化率均增大 m＋n＜p＋q 反应物A和B的转化率均减小 m＋n＝p＋q 反应物A和B的转化率均不变 只有一种反应物的可逆反应：mA(g) nB(g)＋pC(g) 增加反应物A的用量 恒温恒压条件下 反应物转化率不变 恒温恒容条件下 m＞n＋p 反应物A的转化率增大 m＜n＋p 反应物A的转化率减小 m＝n＋p 反应物A的转化率不变 【变式2-1】（2025·陕西西安·模拟预测）甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或（CO2）来生产燃料甲醇。已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如表所示： 化学反应 平衡常数 温度/℃ 500 800 I． 2.5 0.15 Ⅱ． 1.0 2.50 Ⅲ． 回答下列问题： (1)根据反应可推导出、与之间的关系，则 （用、表示）。 (2)反应Ⅲ的 （填“>”或“<”）0，该反应在 条件下可自发进行。 A．低温    B．高温    C．任何温度 (3)恒温恒容条件下，只发生反应Ⅲ，能说明该反应已达平衡状态的是______。 A．容器内压强保持不变 B． C．H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3：1 D．容器内的密度保持不变 (4)一定条件下，向恒容密闭容器中各通入1 mol CO2和3 mol H2。 ①若只发生反应Ⅱ和Ⅲ，测得不同容积容器中CO2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示。 A、B点对应的正反应速率： （填“>”、“=”或“<”），原因为 。 ②若一定温度下，反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ同时发生，起始压强为200 MPa，反应经 min后达到平衡，此时体系压强为150 MPa，H2O的分压，则 min内，反应的平均速率 （用含的代数式表示）；反应Ⅱ的平衡常数 （为用各组分的分压代替物质的量浓度计算的平衡常数）。 【答案】(1) (2) ＜ A (3)AC (4) ＞ 在投料相同的情况下，A、B两点的平衡转化率相等，但A点的温度和压强均大于B点，因此A点的反应速率更快 1 【解析】（1）依据盖斯定律可知反应Ⅰ+Ⅱ即得到反应Ⅲ，因此可推导出、与之间的关系为； （2）根据得出的结论，计算出500℃时K3=2.5，800℃时K3=0.375，温度升高，K3减小，则反应Ⅲ为放热反应，；又因反应Ⅲ正方向为气体分子数减小的反应，即，根据反应自发，因此反应Ⅲ在低温条件下自发进行，故选A； （3）反应Ⅲ反应前后气体分子数不同，在恒容状态下，体系压强在不断变化，当容器内压强不变时，说明反应到达平衡状态，A符合题意；各物质的物质的量比例为时，并不能说明物质的量不再发生改变，因此不能用来判断平衡状态，B不符合题意；H2的消耗速率与CH3OH的消耗速率之比为3：1，即，正反应速率等于逆反应速率，说明反应到达平衡状态，C符合题意；容器内气体总质量保持不变，恒容时体积保持不变，则反应过程中气体密度始终保持不变，因此不能用来判断平衡状态，D不符合题意；故选AC； （4）①反应Ⅱ平衡不受压强影响，但反应Ⅲ为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO2转化率增大，因此从图中得出V1＞V2＞V3，即A点的压强大于B点的压强；在投料相同的情况下，A、B两点的平衡转化率相等，但A点的温度和压强均大于B点，因此反应速率； ②依题意，设反应Ⅰ转化的的物质的量为2x mol，反应Ⅱ转化的的物质的量为y mol，反应Ⅲ转化的的物质的量为3z mol，可得转化关系为： 根据反应前后压强之比等于物质的量之比，得，且，联立两式解得，；因此t min平衡时，， ，，，则对应的分压为，，，；初始时分压为，因此 min内，反应的平均速率，反应Ⅱ的平衡常数。 【变式2-2】（2025·湖南湘西·一模）丙烯是重要的化工原料，工业上常用丙烷催化脱氢制取丙烯：  kJ·mol-1。回答下列问题： (1)升温时，的平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)在某恒压绝热容器中发生该反应，不能说明该反应已达平衡状态的是 (填标号)。 A．体系中气体的平均摩尔质量不再改变 B．反应的平衡常数不再改变 C．的消耗速率等于的生成速率 (3)在压强分别为0.1 MPa和0.01 MPa的条件下，在密闭容器中充入等量的发生上述脱氢反应，平衡时和的物质的量分数随温度的变化如图所示。 ①在a、b、c、d四条曲线中，表示0.1 MPa时和平衡时物质的量分数的曲线依次是 、 。 ②计算Q点对应温度下该反应的平衡常数 MPa(为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 (4)实际生产中，反应体系还存在的裂解[]和生成积碳等副反应。在恒温条件下，将以固定流速持续通过装有催化剂的反应器，刚开始一段时间后，测得出口处混合气体中含量较少，反应3小时后，测得出口处混合气体中的含量明显增加，可能的原因是 ，为了解决这一问题，可向反应体系中加入一定量的 (填“”或“”)。 【答案】(1)增大 (2)C (3) a d 0.0125或 (4) 生成的积碳附在催化剂表面导致催化剂失效(或失活) 【分析】恒压绝热容器中，平衡判断核心是正逆反应速率相等和体系宏观性质不再变化，结合“恒压”（体积可变）和“绝热”（无热量交换，温度可变）特点，具体方法如下： 1. v正 = v逆：同一物质的生成速率=消耗速率；不同物质的正逆速率比=化学计量数比； 2. 各物质含量不变：浓度、百分含量、物质的量、质量等不再随时间变化； 3. 温度不变：绝热容器中，反应热无法传递，温度会随反应进行变化（放热反应升温、吸热反应降温）；当温度恒定，说明正逆反应热量抵消，达到平衡； 4. 体积不变：恒压下，体积随气体分子数变化；若体积不再改变，说明气体分子数不变，反应达到平衡； 5. 密度不变：密度，恒压下V可变：有气态物质参与，m不变但V随反应变化，ρ不变时平衡；全气态且 n(气) ≠0：m不变但V变化，ρ不变时平衡；n(气) = 0时ρ始终不变，不能作为依据。 【解析】（1）该反应为吸热反应，升温，平衡正向移动，丙烷的平衡转化率增大。 （2）恒压绝热容器中，反应未平衡前气体的物质的量和体系温度一直在改变，所以体系中气体的平均摩尔质量不再改变和反应的平衡常数不再改变时均已达到平衡，A、B项不符合题意；的消耗速率和的生成速率均为逆反应速率，相等时不能说明已达平衡，C项符合题意。 （3）①该反应吸热，反应后气体体积增大，升温，平衡正向移动，加压，平衡逆向移动，由此可知a、c表示的变化曲线，b、d表示的变化曲线，则表示0.1 MPa时和平衡时物质的量分数的是a和d。 ②设起始的物质的量为a mol，则根据三段式法可得： Q点时的物质的量分数为50%，则，，平衡时的总物质的量为mol，所以、、的平衡分压分别为0.1 MPa、0.1 MPa、0.1 MPa，则 MPa。 （4） 反应3小时后，固定流速的情况下的含量明显增加，有可能是丙烷分解生成的碳附着在催化剂表面导致催化剂失效，使得反应变慢。而可以和积碳反应而使催化剂保持较高的活性，所以选。 考向03 反应历程与化学平衡 【例3-1】（2025·云南卷）我国科学家研发出一种乙醇(沸点78.5℃)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点118℃)的生产，主要反应为： Ⅰ．     Ⅱ．   回答下列问题： (1)乙醇可由秸秆生产，主要过程为 秸秆纤维素 乙醇 (2)对于反应Ⅰ： ①已知  则 。 ②一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．的体积分数不再变化 D．单位时间内生成，同时消耗 ③反应后从混合气体分离得到，最适宜的方法为 。 (3)恒压100kPa下，向密闭容器中按投料，产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图1，关键步骤中间体的能量变化如图2。[比如：乙酸选择性] ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为 。 ②由图中信息可知，乙酸可能是 (填“产物1”“产物2”或“产物3”)。 ③270℃时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则 ，平衡常数 (列出计算式即可；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】(1)葡萄糖 (2) +44.4 AC 降温冷凝后收集气体 (3) 乙酸选择性最大且反应速率较快 产物1 36:5 【解析】（1）纤维素水解得到葡萄糖，葡萄糖发酵产生二氧化碳和乙醇； （2）①反应Ⅰ-反应Ⅱ得到“已知反应”，根据盖斯定律=-24.3kJ·mol-1+68.7 kJ·mol-1=+44.4 kJ·mol-1； ②恒温恒容下发生： A．该反应是气体总物质的量增大的反应，容器内的压强不再变化，说明气体总物质的量不再改变，说明反应达到平衡状态，A符合题意； B．体积自始至终不变，气体总质量自始至终不变，则气体密度不是变量，混合气体的密度不再变化，不能说明反应是否达到平衡状态，B不符合题意； C．的体积分数不再变化，说明其物质的量不再改变，反应已达平衡，C符合题意； D．单位时间内生成，同时消耗均是逆反应速率，不能说明反应是否达到平衡状态，D不符合题意； 答案选AC； ③可利用混合体系中各物质的沸点差异分离出氢气，最适宜的方法为降温冷凝后收集气体； （3）①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为270℃，原因为乙酸选择性最大且反应速率较快； ②由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58eV，生成产物2的最大能垒为0.66eV，生成产物3的最大能垒为0.81eV，图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，则乙酸可能是产物1； ③设投料n(H2O)=9mol，n(乙醇)=1mol，密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为90%，乙酸的选择性为80%，则平衡时生成的乙酸的物质的量=90%×80%×1=0.72mol，n平(乙醇)=1mol×10%=0.1mol，恒温恒压下，各组分的分压之比=各组分的物质的量之比，故0.72：0.1=36：5；列三段式、，则平衡时乙醇、H2O(g)、氢气、乙酸、乙醛的物质的量分别为0.1mol、8.28mol、1.62mol、0.72mol、0.18mol，气体总物质的量为0.1mol+8.28mol+1.62mol+0.72mol+0.18mol=10.9mol，则kPa。 【例3-2】（2025·陕晋青宁卷）/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线，主要反应如下： I．   II．   III．   回答下列问题， (1)计算 。 (2)提高平衡产率的条件是_______。 A．高温高压 B．低温高压 C．高温低压 D．低温低压 (3)高温下分解产生的催化与反应生成，部分历程如图，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 。 (4)下，在密闭容器中和各发生反应。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化关系如下图(反应III在以下不考虑)。 注：含碳生成物选择性 ①表示选择性的曲线是 (填字母)。 ②点M温度下，反应Ⅱ的 (列出计算式即可)。 ③在下达到平衡时， 。，随温度升高平衡转化率下降的原因可能是 。 【答案】(1) (2)B (3) ④ HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O (4) c 0.2 温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量 【解析】（1）已知： I．   Ⅱ．   将I+ Ⅱ可得 =，故答案为：； （2）已知反应Ⅱ．  为放热反应，要提高平衡产率，要使平衡正向移动。 A．高温会使平衡逆向移动，不利于提高平衡产率，A错误； B．低温使平衡正向移动，高压也使平衡正向移动，可提高平衡产率，B正确； C．高温会使平衡逆向移动，低压会使平衡逆向移动，不利于提高平衡产率，C错误； D．低压会使平衡逆向移动，不利于提高平衡产率，D错误； 故选B。 （3）反应活化能越高，反应速率越慢，从图中可以看出，第四步活化能最高，速率最慢，基元反应为CH3*+H*+2H2O=CH4*+2H2O；由图可知，在第三步时生成了水，基元反应为：HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O，故答案为：④；HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O； （4）已知反应I为吸热反应， Ⅱ为放热反应，III为吸热反应，根据图像，温度逐渐升高，则碳酸镁的转化率逐渐升高，氢气的转化率下降，在以下不考虑反应Ⅲ，则二氧化碳的选择性上升，甲烷的选择性下降，所以a表示碳酸镁的转化率，b表示二氧化碳的选择性，c表示甲烷的选择性。 ①表示选择性的曲线是c，故答案为：c； ②点M温度下，从图中看出碳酸镁的转化率为49%，则剩余的碳酸镁为0.51mol，根据碳原子守恒，甲烷和二氧化碳中碳原子的物质的量之和为0.49mol，又因为此时二氧化碳的选择性和甲烷的选择性相等，则二氧化碳和甲烷的物质的量为0.245mol，根据氧原子守恒得出水的物质的量为0.49mol，根据氢原子守恒得出 氢气的物质的量为0.02mol，总的物质的量为0.02+0.245+0.245+0.49=1mol，，，，则反应Ⅱ的，故答案为：； ③在下达到平衡时，碳酸镁完全转化，二氧化碳的选择性为70%，甲烷的选择性为10%，则生成的二氧化碳为0.7mol，生成的甲烷为0.1mol，根据碳原子守恒得出1-0.7-0.1 mol=0.2mol；因为反应Ⅱ是放热的，反应Ⅲ是吸热的。在，随温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量，故答案为：0.2；温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量。 一、反应机理(“环式”反应)图像及分析 1.模型：“环式”反应 （1）位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧；“入环”的物质为反应物，如①和④； （2）“出环”的物质为生成物，如②和③。 2.催化剂与中间产物 （1）催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 （2）中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续又消耗多少。 【思维模型】“环式”反应机理图像分析模型(通览全图，找准一“剂”三“物”) 一“剂”指催化剂 催化剂在机理图中多数是以完整的循环出现的，以催化剂粒子为主题的多个物种一定在机理图中的主线上 三“物”指反应物、生成物、中间物种(或中间体) 反应物 生成物 中间体 通过一个箭头进入整个历程的物质一般是反应物 通过一个箭头最终脱离整个历程的物质多是产物 通过一个箭头脱离整个历程，但又生成生成物的是中间体，通过两个箭头进入整个历程的中间物质也是中间体，中间体有时在反应历程中用“[　]”标出 二、能垒与决速步骤及分析 1.能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也称为慢反应。 如图所示，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*＋H*===CO2＋2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 2.模型 （1）能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。 （2）用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。 （3）相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高，产物的稳定性强。 【变式3-1】（2025·河北衡水·三模）催化加氢制甲醇，是资源化利用的极具前景的研究领域。涉及的主要如下。 反应ⅰ.   反应ⅱ.   反应ⅲ.   回答下列问题： (1) 。 (2)反应ⅲ的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注。 相对能量为-1.3eV时，对应物质M的化学式为 ；该反应历程中决速步骤的能垒为 eV。 (3)下列说法正确的是______（填字母）。 A．的结构稳定，活化分子百分数较低，需要催化剂降低反应的活化能 B．恒温恒压条件下，混合气体的平均相对分子质量不再变化时，说明反应ⅰ已达平衡 C．恒温恒容条件下，通入水蒸气可提高的平衡转化率 D．升高温度，反应ⅱ的平衡常数减小，反应ⅲ的平衡常数增大 (4)有催化剂的条件下，向恒容密闭容器中充入1 mol和3 mol，只发生反应ⅰ和反应ⅱ，的平衡转化率与、CO的选择性随温度的变化如图所示，或CO的选择性。 ①图中Y曲线代表 （填化学式）的选择性。 ②的平衡转化率在250℃以后随温度升高而变大的原因为 。 ③3.0 MPa，250℃反应达到平衡后，的物质的量为2.6 mol，反应ⅱ的长 ［已知：对于气相反应，用组分B的平衡压强代替物质的量浓度也可以表示平衡常数，记作，如，为总压强，为平衡系统中B的物质的量分数］。 【答案】(1)-49.0 (2) 0.8 (3)AB (4) 250℃以后以反应ⅱ为主，升高温度使反应ⅱ平衡正向移动 【解析】（1）由盖斯定律可知：反应ⅰ=反应ⅱ+反应ⅲ，则反应； （2）由图可知，过渡态为-0.6eV时，发生的反应为，则由原子个数守恒可知M为；反应的能垒越大，活化能越大，反应速率越慢，慢反应是反应历程中决速步骤，由图可知，决速步骤的能垒为； （3）催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，所以反应时应选择合适的催化剂使结构稳定的二氧化碳发生化学键断裂，增大活化分子的百分数，加快反应速率，A正确；由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，反应ⅰ是气体体积减小的反应，恒温恒压条件下，混合气体平均相对分子质量增大，则混合气体平均相对分子质量不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，B正确；恒温恒容条件下，通入水蒸气，反应ⅰ和反应ⅱ的平衡均向逆反应方向移动，二氧化碳的平衡转化率降低，C错误；反应ⅱ是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，化学平衡常数增大；反应ⅲ是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小，D错误；故选AB； （4）①反应ⅰ为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，甲醇的选择性减小，反应ⅱ是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的选择性增大，所以X曲线表示一氧化碳的选择性、Y曲线代表甲醇的选择性、Z曲线表示二氧化碳的转化率； ②二氧化碳的平衡转化率在250℃以后随温度升高而变大是因为250℃以后反应以反应ⅱ为主，升高温度，平衡向正反应方向移动，使得二氧化碳的转化率增大； ③设反应ⅰ中的物质的量变化量为x mol，反应ⅱ中的物质的量变化量为y mol，由题意可得如下“三段式”： 由250℃达到平衡的反应体系中氢气的物质的量为2.6 mol可得：，由250℃时甲醇的选择性和一氧化碳的选择性相等可得：，解联立方程可得，则平衡时二氧化碳、水蒸气、甲醇、一氧化碳的物质的量分别为0.8mol、0.2mol、0.1mol、0.1mol，气体的总物质的量为3.8 mol，所以反应ⅱ的。 【变式3-2】（2025·四川德阳·模拟预测）乙炔是化工生产中非常重要的有机物，其制备方法多种多样。回答下列问题： I．用CO2、H2O、C联合制备乙炔的反应过程如图所示： (1)可用 技术测定BaC2的晶体结构。 (2)联合制备乙炔的总反应方程式为 。 (3)反应③包含两步反应，第一步反应：，则第二步反应理论上生成0.5 mol CO时转移电子的数目为 。 Ⅱ．甲烷催化裂解是工业上制备乙炔的方法之一 (4)已知：         则反应2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)在 (填“高温”或“低温”)条件下能自发进行；碳原子的杂化轨道中s轨道成分越多，吸电子能力越强，可推测碳氢键的极性：C-H(甲烷) C-H(乙炔)(填“>”或“<”)。 (5)在高温和隔绝氧气的条件下，甲烷能分解产生乙炔。分解体系中各气体的平衡分压(p/Pa)与温度(T/℃)的关系如图所示： ①℃时，反应的压强平衡常数 Pa2。 ②在某温度下，向V L恒容密闭容器中充入0.12 mol CH4，只发生反应 ，达到平衡时，测得，则CH4的平衡转化率为 。 【答案】(1)X射线衍射 (2) (3)NA (4) 高温 < (5) 1.0× 104.7 50% 【解析】（1）测定晶体结构常用X射线衍射技术，通过分析X射线在晶体中的衍射图案，可确定晶体的原子排列和结构； （2）根据CO2、H2O、C联合制备乙炔的反应过程，CO2、H2O、C反应生成了乙炔和一氧化碳，BaC2作催化剂，总反应方程式为； （3）第二步：，C元素：2个C从0价→BaC2中-1价(得2个电子)，1个C从0价→CO中+2价(失2个电子)，则生成 1molCO时，转移电子数为2NA，生成0.5 mol CO，转移电子数为NA； （4）根据盖斯定律，得2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g) ΔH=，该反应的气体物质的量增多（熵增，ΔS>0），根据自发反应的判据ΔG=ΔH−TΔS<0，由于ΔH>0、ΔS>0，需在高温条件下，TΔS足够大，才能使ΔG<0，反应自发进行；乙炔中C为sp杂化（s成分50%），甲烷中C为sp3杂化(S成分25%)；s成分越多，C吸电子能力越强，C-H键中H正电性越强，键的极性越强，故碳氢键的极性C-H(乙炔)>C-H(甲烷)； （5）①将该反应的平衡常数表达式，将气体的平衡浓度换为平衡分压，t1℃时，化学反应2CH4(g)=C2H2(g)+3H2(g)的气体分压为：p(CH4)=103、p(H2)=104、p(C2H2)=10-1.3，压强平衡常数Kp==； ②设CH4的开始浓度为0.3 mol/L，转化浓度为x mol/L，根据反应方程式2CH4(g)C2H4(g)+2H2(g)中物质反应转化关系可知平衡时c(CH4)=(0.3-x) mol/L，c(C2H4)=mol/L，c(H2)=x mol/L，达到平衡时，测得p(C2H4)=p(CH4)，由于容器的容积不变，恒温下气体的物质的量的比等于压强比，可知：0.3-x=x，所以x=0.15 mol/L，故CH4的平衡转化率=×100%=50%。 考向04 电化学与化学平衡 【例4-1】（2025·广西卷）尿素为农业生产常用氮肥。回答下列问题： I．工业合成 (1)是合成尿素的原料之一，在下，混合气体以一定流速通过合成塔。测得出口含量随反应温度和催化剂粒径的变化曲线如图。的原因是 。达到最高点后，曲线②下降的原因是 。 (2)已知：常温下各物质的相对能量如图。 则反应的 。 (3)模拟工业合成尿素。高温高压下，存在如下液相平衡体系。 主反应： 副反应： 平衡体系内，部分组分的物质的量分数随初始的变化曲线如图，代表的是 （填标号）。时，，随着的增大，与趋于一致，原因是 。 (4)实际生产中，当初始时，的平衡转化率为的平衡常数 （用物质的量分数代替浓度计算，忽略副反应，保留1位小数）。 Ⅱ．电催化合成 我国科研工作者以污染物为氮源，用纳米片电催化与合成尿素。下图为电催化合成尿素的原理示意图。 (5)a电极为 极。 (6)b电极发生的电极反应式为 。 【答案】(1) 催化剂的粒径越小，与反应物的接触面积越大，催化效果越好，反应速率越快 温度太高，催化剂的活性减弱，反应速率减慢 (2)-122.3 kJ/mol (3) ① 时，主反应和副反应同时发生，主反应生成的H2O(l)在副反应中被消耗，所以，随着的增大，副反应被抑制，几乎没有进行，整个反应主要发生主反应，与趋于一致 (4)2.3 (5)阳 (6)CO2+2NO+10e-+10=+4H2O+12CO 【解析】（1）由图可知，a、b、c处催化剂粒径：a>b>c，催化剂的粒径越小，与反应物的接触面积越大，催化效果越好，反应速率越快，出口含量越高。达到最高点后，曲线②下降的原因是：温度太高，催化剂的活性减弱，反应速率减慢。 （2）的生成物的总能量-反应物的总能量=-285.8 kJ/mol-321.8 kJ/mol+393.5 kJ/mol+2×45.9 kJ/mol=-122.3 kJ/mol。 （3）增大相当于增大，主反应和副反应平衡均正向移动，但增大，减小，则代表的是①，时，，随着的增大，与趋于一致，原因是：时，主反应和副反应同时发生，主反应生成的H2O(l)在副反应中被消耗，所以，随着的增大，副反应被抑制，几乎没有进行，整个反应主要发生主反应，与趋于一致。 （4）根据已知条件列出“三段式”： 平衡时，H2O(l)的物质的量分数为=，的物质的量分数为=，的物质的量分数为=，的物质的量分数为=，则平衡常数K==2.3。 （5）由图可知，CO2和NO在b电极得到电子生成，b为阴极，a电极为阳极。 （6）由图可知，NO在b电极得到电子和CO2反应生成，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：CO2+2NO+10e-+10=+4H2O+12CO。 【例4-2】（2025·天津卷）以苯为代表的挥发性有机污染物可以在Co3O4的催化作用下，与O2反应生成CO2和H2O，进一步将CO2转化成高附加值的化学品，可减少污染和碳排放。 Ⅰ．CO2与苯的分子结构 (1)CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为 ，苯是 (填“极性”或“非极性”)分子。 Ⅱ．苯的催化氧化 Co3O4做催化剂时，在有、无光照条件下，苯的催化氧化产物相同，但反应历程不同。无光照条件下反应活化能为38 kJ/mol，有光照条件下反应活化能为26 kJ/mol。如图是290℃时，有、无光照条件下，苯的转化率随时间的变化曲线。 (2)光照条件下，对应的转化率曲线为 (填“a”或“b”)。 (3)有、无光照条件下，两种反应历程的 (填“相等”或“不等”)。 Ⅲ．CO2的转化 (4)CO2与H2反应可以合成甲醇：。一定温度下，等物质的量的CO2和H2在恒容密闭容器中发生上述反应达到平衡后，下列各操作有利于平衡正向移动的是 (填序号)。 a.分离出甲醇    b.充入稀有气体    c.增加H2量    d.降低温度 (5)一定条件下，以CO2和CH3OH为原料制备HCOOH和甲酸盐，其装置原理如图。 ①电极a是 极，电极反应式为 ； ②电解过程中，电极b一侧的溶液pH将 (填“升高”“不变”或“降低”)； ③电解过程中通过阳离子交换膜的离子为 。 【答案】(1) sp 非极性 (2)a (3)相等 (4)acd (5) 阴 降低 K+ 【解析】（1）CO2分子中碳原子的中心原子价层电子对数为=2，故杂化轨道类型为sp；苯分子的空间构型是平面正六边形，分子结构对称，为非极性分子，故答案为sp；非极性。 （2）活化能越低，反应速率越快，相同时间内反应物的转化率越高，无光照条件下反应活化能为38 kJ/mol，有光照条件下反应活化能为26 kJ/mol，所以有光照条件下反应速率更快，对应的转化率曲线为a，故答案为a。 （3）反应的焓变只与反应物与生成物的总能量有关，与反应历程无关，所以有、无光照条件下，两种反应历程的相等，故答案为相等。 （4）a．分离出甲醇，即减小生成物浓度，平衡正向移动，a符合题意； b．恒温恒容条件下充入稀有气体，各反应物和生成物浓度不变，平衡不移动，b不符合题意； c．增加H2量，即增大反应物浓度，平衡正向移动，c符合题意；     d．该反应的，降低温度，平衡正向移动，d符合题意； 故答案选acd。 （5）①由图可知，电极a上转化为，碳元素化合价降低，发生还原反应，为阴极，电极反应式为，故答案为阴极；。 ②由图可知，电极b上转化为，碳元素化合价升高，发生氧化反应，为阳极，电极反应式为， 反应过程中消耗，溶液的pH降低，故答案为降低。 ③电解过程中，阳离子向阴极（电极a）移动，左侧溶液中有，所以通过阳离子交换膜的离子为，故答案为。 1.燃料电池电极反应式的书写 第一步：写出电池总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。如甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应如下： CH4＋2O2===CO2＋2H2O① CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O② ①＋②可得甲烷燃料电池的总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 第二步：写出电池的正极反应式。 根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，因电解质溶液不同，故其电极反应也会有所不同： 燃料电池电解质 正极反应式 酸性电解质 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 碱性电解质 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 固体电解质(高温下能传导O2－) O2＋4e－===2O2－ 熔融碳酸盐(如熔融K2CO3) O2＋2CO2＋4e－===2CO 第三步：电池的总反应式－电池的正极反应式＝电池的负极反应式。 2.解答新型化学电源题目的方法 (1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。 (2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。 (3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向，电解质溶液的酸碱性变化。 (4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。 3.电解池电极反应式的书写步骤 微提醒：通常电极反应可以根据阳极材料和电解质溶液的性质进行判断，但在高考题中往往需要结合题给信息进行判断。 4.有关离子交换膜的类型及其应用 （1）阳离子交换膜(只允许阳离子和水分子通过，阻止阴离子和气体通过) 以锌铜原电池为例，中间用阳离子交换膜隔开 ①负极反应式：Zn-2e-=Zn2＋ ②正极反应式：Cu2＋＋2e-=Cu ③Zn2＋通过阳离子交换膜进入正极区 ④阳离子→透过阳离子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) （2）阴离子交换膜(只允许阴离子和水分子通过，阻止阳离子和气体通过) 以Pt为电极电解淀粉­KI溶液，中间用阴离子交换膜隔开 ①阴极反应式：2H2O＋2e-=H2↑＋2OH- ②阳极反应式：2I-_2e-=I2 ③阴极产生的OH-移向阳极与阳极产物反应：3I2＋6OH-=IO3-＋5I-＋3H2O ④阴离子→透过阴离子交换膜→电解池阳极(或原电池的负极) （3）质子交换膜(只允许H＋和水分子通过) 在微生物作用下电解有机废水(含CH3COOH)，可获得清洁能源H2 ①阴极反应式：2H＋＋2e-=H2↑ ②阳极反应式：CH3COOH-8e-＋2H2O=2CO2↑＋8H＋ ③阳极产生的H＋通过质子交换膜移向阴极 ④H＋→透过质子交换膜→原电池正极(或电解池的阴极) （4）双极膜 双极膜 由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源 【变式4-1】（2025·贵州遵义·模拟预测）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 CO(g) NO(g) 0 -393.5 -110.5 90 则 。 (2)将和按物质的量之比为1：1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat1和Cat2)进行反应，相同时间内测定逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(NO的转化率)，结果如图所示。 ①400℃下脱氮率较高的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。 ②催化剂Cat2催化条件下，450℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是 。 Ⅱ.一定条件下与可发生反应：  。 (3)将与按物质的量之比为置于恒温恒容密闭容器中反应。下列能说明反应达到平衡状态的是_______(填标号)。 A．体系压强保持不变 B．与的物质的量之比保持不变 C． D． (4)将一定量的与置于密闭容器中发生反应，在相同时间内测得的物质的量分数与温度的变化曲线如图1所示(虚线为平衡时的曲线)。的平衡转化率与压强、温度及氮硫比的关系如图2所示。 ①由图1可知，温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是 。 ②图2中压强： (填“>”、“＜”或“=”，下同)；氮硫比： 。 ③温度为，压强恒定为时，反应平衡常数 (用含、的式子表示)。 Ⅲ.某科研团队设计以、和熔融制作燃料电池，其原理如图，该电池在使用过程中石墨I电极上生成氧化物Y，Y可循环使用。 (5)写出石墨电极Ⅰ生成Y的电极反应式： 。 【答案】(1)-746 (2) Cat2 超过，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间内脱氮率下降 (3)AB (4) 温度过低，反应速率较慢；温度过高，该反应的平衡逆向移动 < < 或 (5) 【解析】（1） 生成物的总焓变-反应物的总焓变； （2）①由图可知，400°C时下脱氮率较高的催化剂是Cat2； ②该反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，NO的平衡转化率降低；且温度过高（超过450℃）会导致催化剂活性降低，反应速率减慢，因此相同时间内脱氮率下降 （3）A.该反应是气体分子数减少的反应，反应开始至达到平衡过程，体系压强不断减小，则当体系压强保持不变时，说明反应达到平衡，A符合题意； B.将与按物质的量之比为置于恒温恒容密闭容器中反应，反应开始至达到平衡过程，与的物质的量之比一直在变化，则当与的物质的量之比不变时，说明反应达到平衡，B符合题意； C.，仅体现正反应速率，未体现逆反应速率，则不能说明反应达到平衡，C不符合题意； D.反应开始生成、至达到平衡过程，且保持不变，则当时，不能说明反应达到平衡，D不符合题意； 答案选AB； （4）①因，则温度升高，平衡逆向移动，且温度过低，反应速率较慢，均不利于该反应的进行，所以由图1可知，温度过高或过低均不利于该反应的进行，原因是温度过低，反应速率较慢；温度过高，该反应的平衡逆向移动； ②该反应是气体分子数减少的反应，温度、氮硫比相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，则；温度、压强相同时，增大氮硫比，相当于增大的浓度，平衡正向移动，平衡转化率增大，则； ③由图可知，温度为，压强恒定为时，平衡转化率为，设开始时投入，则投入，据此列出三段式： 则反应平衡常数或； （5）根据题意可知石墨电极为电池的负极，生成的氧化物为，因此电极反应式为。 【变式4-2】（2025·湖南郴州·一模）“碳达峰·碳中和”是我国社会发展重大战略之一，催化重整是实现“双碳”经济的有效途径之一，具有广阔的市场前景和经济、社会价值。相关的主要反应有： Ⅰ：   Ⅱ：   已知：常温常压下，、、CO的燃烧热分别为890.3 kJ/mol、285.8 kJ/mol、283.0 kJ/mol。 请回答： (1)反应Ⅰ的 kJ/mol。 (2)恒温恒容条件下，若起始按投料，只发生反应Ⅰ，不能作为反应达到平衡的标志是___________(填序号)。 A．浓度不再发生变化 B．体系压强不再变化 C．单位时间内，消耗a mol 时，同时生成2a mol D．混合气体的平均相对分子质量不变 (3)在总压为100 kPa的恒压密闭容器中，按投料，在一定温度下发生反应Ⅰ、Ⅱ，测得、的平衡转化率分别为30%和50%。反应Ⅱ的压强平衡常数(Ⅱ)= 。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数) (4)在一定条件下的密闭容器中，按投料，只发生反应Ⅰ，图1表示和的速率-浓度关系曲线，图2表示温度对产率的影响曲线。 ①表示的速率-浓度关系曲线是 (填“甲”或“乙”)。升高温度，反应重新达到平衡时，图1中相应的平衡点可能为 (填写字母)。 ②此反应优选温度为900℃的原因是 。 (5)近年来新兴的生物电催化技术运用微生物电解池也可实现弱酸环境下甲醇化实现碳中和，工作原理如图所示。 ①实验测得，阴极区溶液酸性提高，阴极上会产生气体A，导致的转化率降低，则气体A的分子式为 。 ②阴极生成甲醇的电极反应式为 。 【答案】(1)+247.3 (2)C (3)0.8 (4) 甲 B 900 ℃时合成气产率已经较高，再升高温度产率增幅不大，且升高温度耗能较大，经济效益降低；温度低时合成气产率降低且反应速率降低(合理即可) (5) 【解析】（1）根据已知燃烧热可得热化学方程式：①CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) H=-830.9 kJ/mol；②H2(g)+ (g)= H2O(l) H=-285.8 kJ/mol；③CO (g)+ (g)= CO2(g) H=-283 kJ/mol 。根据盖斯定律，将热化学方程式①-②2-③2，整理可得CH4(g)+ CO2(g)= 2CO (g)+ 2H2(g) H=+247.3 kJ/mol； （2）CH4浓度不再变化，说明正逆反应速率相等，是平衡标志，A正确；恒温恒容下，反应前后气体物质的量变化，压强不再变化说明气体总物质的量不变，是平衡标志，B正确；单位时间内消耗a mol CO2（正反应），同时生成2a mol CO2（正反应），均为正反应方向，不能说明正逆反应速率相等，不是平衡标志，C错误；混合气体平均相对分子质量，反应前后m总不变，n总变化，M不变说明n总不变，是平衡标志，D正确；故选C。 （3）设n(CH4)和n(CO2)投料均为1 mol，CH4、CO2的平衡转化率分别为30%和50%，可列三段式： ，，故n(CH4)=0.7 mol，n(CO2)=0.5 mol，n(H2)=0.4 mol，n(H2O)=0.2 mol，n(CO)=0.8 mol，平衡后气体总物质的量为2.6 mol，（p0=100 kPa）； （4）①由于反应刚开始时只加入了反应物，结合平衡建立的过程可知，曲线乙为v逆~c(CO)，曲线甲为v正~c(CH4)；该反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，达到平衡后，甲烷的浓度减小，CO的浓度增大，正逆反应都增大，图1中v逆相应的平衡点为B；②根据题图得到，900 ℃时反应产率已经比较高，温度再升高，反应产率的增大并不明显，而生产中的能耗和成本明显增大，经济效益会下降，所以选择900 ℃为反应最佳温度。 （5）①结合图示可知，H+通过质子交换膜流向阴极区，因此右侧电极区为阴极，当溶液酸性增强，阴极法拉第效率降低，则通过电极的电子部分生成了其它气体，结合题意可得电极反应式应为2H++2e-=H2↑，因此气体A的分子式为H2；②结合图示可知，右侧电极区为阴极，CO2在阴极得到电子生成甲醇，因此阴极电极反应式为：。 考向05 反应热、反应历程与化学平衡 【例5-1】（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：   反应2：   (1)25℃，101kPa时，反应   。 (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 (填“>”“<”或“=”)，理由为 。 (3)对于反应1，反应速率与浓度的关系可用方程式表示(k为常数)。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)。当时， 。 实验组 一 二 (4)以Pd/W或Pd为催化剂，可在常温常压下实现乙炔加氢，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) 温度升高，反应速率加快或温度升高，催化剂活性增强 催化剂在该温度范围内失活 ＞ 乙烯的选择性大于乙烷，说明反应1乙炔的转化速率大于反应2乙炔的转化速率 (3)9.2×10-3 (4) Pd/W Pd/W做催化剂时，生成乙烷的活化能大于Pd催化剂时的 【解析】（1）由盖斯定律，②－①可以得到目标反应，则； （2）反应未达到平衡状态，温度升高，反应速率加快，乙炔的转化率增大或温度升高，催化剂活性增强，乙炔的转化率增大； 220℃-260℃，乙炔的转化率下降，反应未达平衡状态，说明不是由于平衡移动造成的，可能原因是催化剂在该温度范围内失活； 由图像可知，乙烯的选择性大于乙烷，说明反应1乙炔的转化速率大于反应2乙炔的转化速率，即； （3）将数据代入方程，②÷①得到，则，时，，； （4）如图可知，选择Pd做催化剂时，生成乙烷的活化能低于选择Pd/W时的(0.68＜0.83)，说明使用Pd做催化剂，乙烯更容易转化为乙烷，使乙烯的选择性更小，故Pd/W做催化剂时，乙烯的选择性更高。 【例5-2】（2025·安徽卷）I．通过甲酸分解可获得超高纯度的。甲酸有两种可能的分解反应： ① ② (1)反应的 。 (2)一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的，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．的浓度不变       d．和的物质的量相等 (3)一定温度下，使用某催化剂时反应历程如下图，反应①的选择性接近，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(和)的重要方法，主要反应有： ③ ④ ⑤ (4)恒温恒容条件下，可提高转化率的措施有 (填标号)。 a．增加原料中的量      b．增加原料中的量     c．通入气 (5)恒温恒压密闭容器中，投入不同物质的量之比的//混合气，投料组成与和的平衡转化率之间的关系如下图。 i．投料组成中含量下降，平衡体系中的值将 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ii．若平衡时的分压为，根据a、b两点计算反应⑤的平衡常数 (用含p的代数式表示，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) 原因是反应①的活化能低，反应②活化能高，反应②进行的速率慢 催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利 (4)b (5) 增大 0.675p2 【解析】（1）由盖斯定律，②－①可以得到目标反应，则； （2）a．气体质量是定值，体积是固定的，密度始终不变，气体密度不变，不能说明达到平衡状态； b．两个反应均为气体体积增大的反应，则随着反应进行，压强变大，压强不变是平衡状态； c．气体浓度不变是平衡状态的标志，则浓度不变，是平衡状态； d．CO和CO2物质的量相等，不能说明其浓度不变，不能判断达到平衡状态； 故选bc； （3）反应①的选择性接近100%，原因是反应①的活化能低，反应②活化能高，反应②进行的速率慢，所以反应①的选择性接近100%；反应①是吸热反应，升高温度平衡会正向移动，会有利于反应①，但反应①选择性下降，可能原因是催化剂在升温时活性降低或升温时催化剂对反应②更有利； （4）a．增加原料中CH4的量，CH4自身转化率降低； b．增大原料中CO2的量，CH4转化率增大； c．通入Ar，各物质浓度不变，平衡不移动，CH4转化率不变； 故选b； （5）如图可知，恒压时，随着Ar含量上升(图像从右到左)，反应物的分压减小，相当于减压，平衡正向移动，压强不影响反应④平衡移动；则随着Ar含量下降，反应③和⑤平衡逆向移动，但甲烷的转化率下降的更快，而反应①甲烷二氧化碳转化率相同，说明反应⑤逆移程度稍小，但CO减小的少，则n(CO):n(H2)增大； 设初始投料：、、，平衡时，甲烷转化率为20%，二氧化碳的转化率为30%，则平衡时： ； ； 根据碳元素守恒：； 根据氧元素守恒：； 根据氢元素守恒：； 平衡时，气体总物质的量为，Ar的分压为，则总压为，、、、，反应⑤的平衡常数。 【变式5-1】（2025·浙江·一模）利用将催化还原为甲醇可以有效实现“碳减排”，其转化反应为：   。 已知该转化反应在某固体催化剂表面分两步进行： 反应I：   反应Ⅱ：   (1)根据以上数据计算 ，反应Ⅱ能自发进行的条件是 。 (2)以物质的量之比1：20向刚性容器中投入和合成甲醇。的平衡转化率随温度的变化如下图所示。 ①时，，则反应的平衡常数为 (保留1位有效数字)。 ②随温度升高，的平衡转化率先减小后增大的原因是 。 (3)研究表明，电催化还原也可制得甲醇，部分反应机理如下图所示(其中吸附在催化剂表面的物种用“”标注)。下列描述不正确的是___________。 A．合成甲醇的决速步反应为 B．制备甲醇过程中会产生大量副产物HCHO C．以上反应过程中只断裂键和形成键 D．加入合适的催化剂可以提高甲醇的选择性 (4)某电化学还原法制备甲醇的电解原理如图所示。 写出催化电极的电极反应式 ，电池工作过程中阴极室电解液中的浓度 (填“增大”“减小”或“基本不变”)。 【答案】(1) 低温 (2) 0.007 250℃之前，随温度升高，因反应Ⅱ放热，平衡逆移，导致CO浓度增大，浓度影响占主导因素，反应逆移，故转化率减小；以后，随温度升高，因反应吸热，温度因素占主导因素，反应正移，故转化率增大 (3)BC (4) 减小 【解析】（1）已知： a：  。 b：   由盖斯定律，a-b得反应Ⅱ：，；，反应能够自发进行，反应Ⅱ为放热的熵减反应，则低温下能够自发； （2）①假设向体积为的刚性容器中投入和发生反应和反应Ⅱ；由图可知时，转化率为，即转化了，假设反应Ⅱ消耗的物质的量为： 由于时，，得，mol，则，，，。 因此； ②由图可知，之前，随温度升高，因反应Ⅱ放热，平衡逆移，导致浓度增大，浓度影响占主导因素，反应逆移，故转化率减小；以后，随温度升高，因反应吸热，温度因素占主导因素，反应正移，故转化率增大。 （3）A．过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；由图像可知主反应中反应的活化能最大，为决速步，正确； B．由图像可知生成HCHO的反应活化能非常大，不会大量生成，错误； C．单键均为σ键，双键中含有1个σ键1个π键，叁键含有1个σ键2个π键；反应过程中还断裂了分子中的键，错误； D．加入合适的催化剂可以降低主反应的活化能，提高合成甲醇的反应速率，从而提高甲醇的选择性，正确。 故选BC； （4）由图示可知，在催化电极被还原为，且电解质溶液为，由提供，则反应为；电池工作时，双极膜中的不断转移至阴极室内与结合生成，理论上的总量不变，但由于过程中有生成，故的浓度减小。 【变式5-2】（2025·吉林·一模）循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线，主要反应如下： 反应Ⅰ．     反应Ⅱ．            回答下列问题： (1)反应的 (用、表示)。 (2)已知：由最稳定的单质合成某物质的反应焓变叫做该物质的摩尔生成焓，用表示，最稳定的单质的摩尔生成焓为0。有关物质的如下表所示，则 。 物质 -393.5 -74.8 -241.8 (3)一定温度下，下列叙述能说明恒容密闭容器中反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度不再变化 C．单位时间内生成，同时消耗 (4)高温下分解产生的催化与反应生成，部分历程如图，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注，所示步骤中生成水的基元反应是 (填标号)，最慢的基元反应方程式为 。 (5)已知：时，反应Ⅰ的平衡常数。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量的，抽真空后，通过一个支管通入(然后将支管封闭)。在，的初始压强为，平衡时，测得烧瓶中压强为，则平衡时的分压 。 (6)当温度高于360℃，体系内除了反应Ⅰ和反应Ⅱ，还发生反应Ⅲ：  。360~600℃，随温度升高的平衡转化率下降，其原因可能是 。 【答案】(1) (2)-164.9 (3)AB (4) ③ 或 (5)3或3.0 (6)360-600℃，随温度升高，反应Ⅱ逆向移动程度大于反应Ⅲ正向移动程度 【解析】（1）由盖斯定律可知，目标反应=反应Ⅰ+反应Ⅱ，因此，故答案为：； （2）由题，=生成物生成焓-反应物生成焓，因此，故答案为：-164.9； （3）A．两个反应均为非等系数反应，容器体积不变，则压强是变量，压强不变时达到了平衡，A正确； B．混合气体的密度，体积不变，质量是变量，因此密度是变量，密度不再变化时反应达到了平衡，B正确； C．单位时间内生成，同时消耗，描述的是同一个方向的反应速率，无法体现正逆反应速率相等，不能说明是否达到平衡，C错误； 故答案选：AB； （4）由图可知，在第③步时生成了水，基元反应为：；反应活化能越高，反应速率越慢，从图中可以看出，第④步活化能最高，速率最慢，基元反应为或，故答案为：③；或； （5）设平衡时的分压为x，则列三段式为： ，则，解得x=3 kPa，故答案为：3或3.0； （6）360-600℃时，升高温度，反应Ⅱ逆向移动程度大于反应Ⅲ正向移动程度，导致的平衡转化率下降，故答案为：360-600℃，随温度升高，反应Ⅱ逆向移动程度大于反应Ⅲ正向移动程度。 1.（2025·河北衡水·三模）作为一种重要化工原料，被大量应用于工业生产。已知反应：。 (1)在恒温恒容装置中充入一定量的和，在催化剂的作用下进行反应，测得不同时间的和的浓度如下表： 时间/min 0 5 10 15 20 25 1.00 0.36 0.12 0.08 0.072 0.072 2.00 1.20 0.90 0.85 0.84 0.84 ①前10分钟内的平均速率 。 ②下列可以作为体系达到平衡状态的标志是 （填字母）。 A．容器内气体的密度不变        B．容器内气体压强不变 C．容器内    D．容器内NO和的浓度比为4:6 ③达到平衡时的转化率为 。 (2)测得温度、压强对平衡转化率的影响如图1所示。 ①根据图像可知： （填“>”“<”或“=”），反应的平衡常数、、的大小关系为 。 ②该反应 （填“一定”“一定不”或“不一定”）能自发进行。 (3)不同温度下NO的产率如图2所示。温度高于900℃时，NO产率下降的可能原因是 。 【答案】(1) 0.088 BC 58% (2) < 一定 (3)900℃时反应达到平衡，升高温度，平衡向逆反应方向移动 【解析】（1）①前10分钟内，氨气的浓度变化量是，所以NO的浓度变化量是，。 ②气体的总质量一定，根据密度公式，恒容条件下气体密度始终不变，故气体的密度不变不能作为体系达到平衡状态的标志，A不符合题意；该反应未平衡时气体的总物质的量发生变化，气体压强为一变量，当压强不变时可以说明反应达到平衡，B符合题意；用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，同种物质的时，反应达到平衡状态，所以说明反应达到平衡状态，C符合题意；生成物NO和的浓度比为始终为4:6，所以NO和的浓度比为4:6不能作为体系达到平衡状态的标志，D不符合题意，故答案选BC。 ③，，，。 （2）①该反应正向为气体体积增大的反应，加压使平衡逆向移动，所以压强越大，的平衡转化率越低，则。升高温度使的平衡转化率降低，所以升高温度使该反应的平衡逆向移动，平衡常数减小，同一温度下的平衡常数相同，所以。 ②该反应是一个熵增的放热反应，故，所以一定能够自发进行。 （3）由题图2可知，900℃之前反应未达平衡，温度升高反应速率加快，产率增大，900℃时反应达到平衡，900℃之后升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO产率下降。 2.（2025·湖北·一模）苯乙烯作为一种重要的基础有机化工原料，广泛用于合成塑料和橡胶。工业上可以采用如下两种工艺制备苯乙烯： 工艺一：乙苯直接脱氢 反应I： 工艺二：耦合乙苯脱氢。 反应I： 反应Ⅱ： 回答下列问题： (1)反应的 。 (2)反应I正反应的活化能 逆反应的活化能（填“>”或“<”）。 (3)采用工艺一时，工业上常在恒压下掺入高温水蒸气，其理由是 。 (4)起始为常压下，在容积为的恒容密闭容器中，控制投料比分别为和，并在催化剂作用下发生反应，乙苯平衡转化率与反应温度的关系如图1所示。 曲线A的投料比为 。若时初始乙苯的物质的量为，反应经达到图中Q点所示的平衡状态，则下反应的平衡常数 。 (5)相同条件下，工艺二乙苯的平衡转化率明显高于工艺一乙苯的平衡转化率，其可能的原因是 。 (6)在某催化剂下，工艺二制备苯乙烯的反应历程如图2所示 实验证明，催化剂表面碱性太强会降低苯乙烯的生成速率，其原因可能是 （写出1点）。 【答案】(1) (2)> (3)高温水蒸气掺入使气体体积增大（分压减小），温度升高，有利于反应I平衡正向移动，提高乙苯平衡转化率 (4) (5)工艺二中反应Ⅱ的发生，促进反应I平衡正向移动 (6)与反应，减少在催化剂表面的吸附（或会与形成竞争吸附，导致在催化剂表面的吸附减少；其它合理答案即可） 【解析】（1）目标反应=反应I+反应Ⅱ，。 （2）反应I是吸热反应，所以正反应的活化能>逆反应的活化能。 （3）采用工艺一时，工业上常在恒压下掺入高温水蒸气，其理由是高温水蒸气掺入使气体体积增大（分压减小），温度升高，有利于反应I平衡正向移动，提高乙苯平衡转化率。 （4）温度相同时，越大，乙苯的转化率越高，结合图像可知越靠上的曲线乙苯转化率越高，则曲线A对应的投料比为；根据分析，曲线C对应的投料比为，时，乙苯转化率为50 %，初始乙苯的物质的量为，则初始二氧化碳的物质的量为，平衡时乙苯的物质的量为，二氧化碳的物质的量为，生成的、、的物质的量均为，故下反应的平衡常数。 （5）相同条件下，工艺二乙苯的平衡转化率明显高于工艺一乙苯的平衡转化率，其可能的原因是工艺二中反应Ⅱ的发生，促进反应I平衡正向移动。 （6）催化剂表面碱性太强会降低苯乙烯的生成速率，其原因可能是与反应，减少在催化剂表面的吸附（或会与形成竞争吸附，导致在催化剂表面的吸附减少）。 3.（2025·湖南·一模）将甘油()转化成高附加值产品是当前热点研究方向，甘油和水蒸气经催化重整可制得氢气，主要反应如下： 反应I：； 反应Ⅱ：； 反应Ⅲ：； 反应Ⅳ：。 (1) 。 (2)条件下，和发生上述反应达平衡状态时，体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图1所示。其中表示物质的量变化曲线的是 ，400~550℃，的变化趋势为 (填“增大”“减小”或者“不变”)。550℃达到平衡时，的平衡转化率为 ， 。 (3)反应Ⅳ制备时的副产物很多，主要有、等，生产过程中必须采取措施抑制副产物产生，为了有效提高氢气的产率，研究人员还采用CaO吸附增强制氢的方法。如下图2所示，请分析加入CaO能提高氢气产率的原因： 。 (4)高效的催化剂是这种制氢方法能大规模应用的重要因素。图3为三种不同催化剂在一段时间内与甘油转化率的关系，则Ni/SiC催化剂的优点是 。 【答案】(1)+128 (2) ② 减小 36% (3)CaO消耗，降低的浓度，反应Ⅳ平衡正向移动，提高产率 (4)催化剂效率高，稳定性高或催化剂寿命长 【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅳ=反应Ⅰ+3×反应Ⅱ，； （2）550℃时，曲线①物质的量是5mol，根据原子守恒，总n(C)=6mol，而n(CO2)=2.2 mol，则其不可能是含碳微粒，故曲线①表示H2，升高温度，反应Ⅰ平衡正移，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO物质的量增大，则曲线③代表CO，温度升高，反应Ⅲ逆向移动，CH4物质的量降低，则曲线②代表CH4； 其他条件不变，在400~550℃范围，随温度升高，反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动，又因为n(CO2)增大，说明反应Ⅲ逆向移动程度更大，导致H2O的物质的量减小； 550℃时，n(H2)=5 mol ，n(CO2)=2.2 mol ，n(CH4)=n(CO)=0.4 mol ，根据C原子守恒，可得n(C3H8O3)=[6mol－n(CO2)－n(CH4)－n(CO)]=1mol，根据O原子守恒，可得n(H2O)=11mol－2n(CO2)－n(CO)－3n(C3H8O3)=3.2 mol，则的平衡转化率为；2.2：0.4=11：2； （3）由图2知，随CaO加入量增加，CO2物质的量直线下降，是因为CaO吸收CO2：CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)，反应体系中CO2浓度降低，反应Ⅳ平衡向正反应方向移动，H2产率增大； （4）由图3知，使用Ni/Al2O3和Ni/GeO2催化剂时，在反应后期甘油转化率反而降低；而使用Ni/SiC催化剂时甘油转化率较高，且转化率长时间稳定在较高水平，所以，Ni/SiC催化剂的优点是：催化剂效率高，稳定性高或催化剂寿命长。 4.（2025·山东潍坊·模拟预测）催化加氢合成是综合利用的热点研究领域。某催化剂催化加氢合成的主要反应有： ① ② 回答下列问题： (1)在密闭容器中，保持投料比不变，将和按一定流速通过反应器，一段时间后测得转化率和甲醇选择性随温度变化关系如图所示。 反应②为 反应(填“放热”或“吸热”)；若催化剂的活性受温度影响不大，则温度高于图中曲线均下降的原因是 。 (2)初始、恒压下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、和的体积分数如图所示。 ①混合气从起始到通过处、的生成速率 (填“>”“<”或“=”，下同)的生成速率，的体积分数 ；位点温度为，且各物质体积分数保持不变，，则对应的分压为 、反应①的 (保留小数点后两位)。 ②初始、恒压下，保持、通入比例不变，进行上述实验，测得从处开始，的体积分数不再改变，若处的温度高于，则处的体积分数 2.8%(填“>”“<”或“=”)。 【答案】(1) 放热 升高温度，反应②平衡逆向移动，CO浓度增大，CO浓度增大对反应①平衡的影响大于温度升高对平衡的影响 (2) > < 5.6×105Pa 0.01 < 【解析】（1）反应①为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的转化率和一氧化碳浓度均增大，由图可知，升高温度，甲醇的选择性和二氧化碳的转化率均先增大后减小，说明升高温度，反应②平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应；温度高于236℃时图中曲线均下降，说明反应①和反应②的平衡均向逆反应方向移动，原因是一氧化碳浓度增大对反应①平衡的影响大于温度升高对反应①平衡的影响； （2）①由图可知，L1处一氧化碳的体积分数大于甲醇的体积分数，说明一氧化碳的生成速率大于甲醇的生成速率；反应过程中水蒸气的物质的量增大，体积分数增大，由图可知，L1处反应未达到平衡，L9处反应达到平衡，所以L1处水蒸气的体积分数小于L9处；设起始二氧化碳和氢气的物质的量分别为amol和bmol，平衡时水蒸气和甲醇的物质的量分别为xmol和ymol，由题意可建立如下三段式： 由L9处氢气和二氧化碳的物质的量相等可得：a-x=a-x-2b①，由L9处一氧化碳和甲醇得体积分数可得：=0.028②、=0.042③，解联立方程可得：x=0.14a、y=0.084a、b=1.168a，则平衡时二氧化碳、氢气、一氧化碳、水蒸气得平衡分压分别为×8×106Pa=3.44×106Pa、×8×106Pa=2.768×106Pa、×8×106Pa=2.24×105Pa、×8×106Pa=5.6×105Pa，反应①的平衡常数Kp=≈0.01； ②由图可知，280℃反应达到平衡时，一氧化碳体积分数为2.8%，反应①为吸热反应，绝热条件下反应会使反应温度降低、反应②为放热反应，绝热条件下反应会使反应温度升高，则L8处的温度高于280℃，说明反应②平衡向正反应方向移动，所以L8处一氧化碳得体积分数小于2.8%。 5.（2025·山东·模拟预测）载氧体化学链燃烧技术(CLC)是一种燃烧效率更高的新技术。以H2为燃料，以CaSO4为载氧体的CLC体系工作原理如图所示。 已知：每消耗2mol 生成放出483.6kJ的热量；“燃料反应器”中发生反应的热化学方程式为  (反应1)。 回答下列问题： (1)“空气反应器”中发生反应的热化学方程式为 。 (2)随着温度的升高，“燃料反应器”中还可能发生副反应：  (反应2)，某实验室利用HSC软件绘制出1mol 和1mol 在不同温度下反应的平衡体系中产物的组成如图所示。 ① (填“＋”或“-”)，理由是 。 ②该CLC体系工作时，“燃料反应器”中应该采用 (填标号)，否则不但会影响燃烧效率而且会有污染物生成。 A．高温高压         B．高温低压        C．低温高压        D．低温低压 ③化学反应等温式的一种表达形式为，其中、可以视为与温度无关的定值，R是常数。我国研究人员根据化学反应等温式、利用HSC软件，计算出不同温度下反应1的平衡常数、反应2的平衡常数数值如表所示。 温度/℃ 600 800 1000 1200 ⅰ．随着温度的升高，的变化趋势小于的原因是 。 ⅱ．600℃时，平衡体系中的物质的量为 mol。 ⅲ．保持1000℃，将“燃料反应器”的容积压缩，重新达到平衡后，的变化情况为 (填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1)   (2) ＋ 随着温度的升高CaO(或)的物质的量增加，说明升高温度反应2平衡正向移动，因此 C 由可知，，等式右边仅有T一个变量，越大，K受温度的影响越大；又因为，所以温度对的影响小于 不变 【解析】（1）已知反应1：  ，反应3： ，反应3×2-反应1可得反应，根据盖斯定律可得，“空气反应器”中发生的热化学方程式为  2×(-483.6kJ/mol)-(-13.4kJ/mol)=-953.8kJ/mol，故答案为： =-953.8kJ/mol； （2）①由图可知，随着温度的升高CaO(或)的物质的量增加，说明升高温度反应2平衡正向移动，因此，故答案为：+；随着温度的升高CaO(或)的物质的量增加，说明升高温度反应2平衡正向移动，因此； ②不影响燃烧效率而且不生成污染物，必须抑制副反应(反应2)的发生，副反应为气体物质的量增大的吸热反应，故“燃料反应器”中应该采用低温高压条件，故答案为：C； ③ⅰ．由可知，，等式右边仅有T一个变量，越大，K受温度的影响越大，又因为，所以温度对的影响小于； ⅱ．根据反应，，600℃时，，，由氢原子守恒可知，、物质的量之和不变，则平衡体系中的物质的量为，故答案为：； ⅲ．根据反应、，温度不变，平衡常数不变，由与之间的关系：，可推知不变，故答案为：不变。 6.（2025·陕西西安·模拟预测）I.回答下列问题。 (1)“液态阳光”是推动碳低峰，碳中和的技术新路径。反应原理为： (假设该反应无副反应)。设，y随温度的变化关系如下图所示，图所对应该反应的线条是 。 II.稀有气体曾被认为无法形成化合物，近年来稀有气体化合物的合成蓬勃发展。Xe的氟化物被广泛用作刻蚀剂、氧化剂和氟化剂，常用Xe和制备，反应体系存在如下平衡(以下实验均在恒容条件下进行)： 反应i：   反应ii：   反应iii：   温度/℃ 250 400 (2)关于上述反应，下列有关说法正确的是 (填标号)。 A．当体系总压不再改变时，反应达到平衡 B．当Xe与的投料比为1：1时，的平衡转化率大于Xe C．达到平衡后将从体系中移除，反应ⅰ、ⅱ、ⅲ均正向移动 (3)升高温度，平衡 (填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)，理由是 。 (4)在400℃条件下，向1 L容器内通入21.32 mol Xe和40.35 mol，t min后反应达平衡。平衡时各产物的物质的量(n)如表所示。 物质 n/mol 3.59 17.40 0.32 ①t min内，Xe的平均反应速率为 mol·L-1·min-1。 ②平衡时的转化率的区间为 (填标号)。 A．50%~60%        　　B．70%~80%        　　C．90%~100% ③400℃时反应iii的平衡常数K3= 。 (5)向某恒容密闭容器中充入一定量的Xe和，发生反应i、ii、iii，平衡时容器中、、的分布分数δ[如]随温度的变化如图所示(已知反应ⅲ为放热反应)。先增大后减小的原因是 (用平衡移动原理解释)。 【答案】(1)c (2)AB (3) 正向移动 升高温度平衡常数增大，反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动 (4) C 32 (5)根据表中数据，反应i()和反应ii()均为放热反应。而反应的平衡常数，随温度升高而增大（由(3)问可知），故该反应为吸热反应。在较低温度时，升高温度，此吸热反应平衡正向移动，增大；在较高温度时，的分解（反应ii的逆反应）占主导，导致减小 【解析】（1）由可知，该反应，，则随着T增大而增大，因此图所对应该反应的线条是：c； （2）A．反应体系中，气体的分子数发生变化，压强是一个变量，当体系总压不再改变时，反应达到平衡，A正确； B．反应i中Xe与的化学计量数之比为1:1，而反应ii、iii中Xe与的化学计量数之比分别为1:2和1:3。当Xe与的投料比为1:1时，相对于反应ii和iii的化学计量，是不足的，因此的平衡转化率大于Xe，B正确； C．达到平衡后将从体系中移除，反应i平衡正向移动，Xe与浓度减小，ii和iii均逆向移动，C错误； 故选AB； （3）根据盖斯定律，反应ii-反应i的反应，所以该反应的平衡常数，250℃时，，400℃时，，升高温度平衡常数增大，反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动; （4）①根据反应i、ii、iii，t min时，反应的Xe物质的量为：，所以平均反应速率为：，故答案为：； ②由已知可知，因此的转化率为：，故答案选C； ③400℃时反应iii的平衡常数 （5）根据表中数据，反应i()和反应ii()均为放热反应。而反应的平衡常数，随温度升高而增大（由(3)问可知），故该反应为吸热反应。在较低温度时，升高温度，此吸热反应平衡正向移动，增大；在较高温度时，的分解（反应ii的逆反应）占主导，导致减小。 7.（2025·浙江·一模）既是大气污染物之一，也是一种重要的基础化工原料，广泛应用于含硫化工产品的生产。 I.库仑滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。库仑测硫仪中电解原理示意图如右。检测前，电解质溶液中保持定值时，电解池不工作。待测气体进入电解池后，溶解并将还原，测硫仪便立即自动进行电解到又回到原定值，测定结束。通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。 (1)测硫仪工作时电解池的阳极反应式为 。 (2)煤样为，电解消耗的电量为库仑，煤样中硫的质量分数为 。（已知：电解中转移电子所消耗的电量为96500库仑。）（用含和的关系式表示） II.工业上用和制备硫酰氯。 (3)硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，中心原子的杂化方式为 。工业上制备原理如下：  。该反应自发进行的条件是 A．低温    B．高温    C．低压    D．高压 (4)恒容密闭容器中按不同进料比充入和，测定、、温度下体系达平衡时的（，为体系初始压强，，为体系平衡压强），结果如图。 ①上图中温度由高到低的顺序为 ，判断依据为 。 ②温度下用分压表示的平衡常数 。 【答案】(1) (2) (3) A (4) 该反应的正反应为气体体积减小的反应，反应放热，升温平衡逆向移动，平衡时容器内压强越小，即越小 0.03 【解析】（1）库仑滴定是一个“动态补偿”过程，进入电解池的SO2会与反应，消耗，生成I-，为了使的比值恢复到原定值，仪器需要自动电解，将生成的I-重新氧化成，根据电荷守恒和原子守恒，3个I⁻失去2个电子生成，故阳极反应为：。 （2）根据S原子守恒以及转移电子守恒可知：S~SO2~~2e-，转移电子所消耗的电量为96500库仑，实验消耗的总电量为x库仑，所以转移的电子物质的量为，S的物质的量为，S的质量为，煤样中硫的质量分数为。 （3）的中心原子是S，S原子与两个O原子均形成双键，与两个Cl原子均形成单键，根据价层电子对互斥理论，S原子的σ键电子对为4，孤电子对数为，价层电子对数为4，因此中心原子S的杂化方式为；  是一个气体分子数减少（ΔS < 0）的放热反应（ΔH < 0），根据吉布斯自由能公式 ΔG = ΔH - TΔS，要使ΔG < 0，由于ΔH为负，ΔS为负，则​温度T越低，ΔG越容易小于零​​，因此该反应在​​低温​​下能自发进行。 （4）①该反应是放热反应，且是气体分子数减小的反应，对于恒温恒容下的气体反应，初始压强p0相同，反应正向进行后，气体总物质的量减少，平衡压强p会减小，，Δp越大，说明平衡正向进行的程度越大，体系的最终压强p越小，升高温度，平衡向吸热方向（逆向）移动，气体分子数增加，导致平衡压强p增大，从而使Δp减小；在相同进料比下，​​Δp值越小，说明对应的温度越高，从图中曲线可以看出，在同一进料比时，Δp的大小关系为：Δp(T3) < Δp(T2) < Δp(T1)。所以温度高低顺序为：。 ②温度下，恒容密闭容器中充入和，初始，，则起始SO2、Cl2、SO2Cl2的分压分别为160kPa、80kPa、0，对于反应，压强减少量等于生成物的平衡分压，因此，达到平衡时=60kPa，则平衡时SO2、Cl2、SO2Cl2的分压分别为100kPa、20kPa、60kPa，平衡常数。 8.（2025·河北·模拟预测）尿素是一种常用的氮肥、还原剂和化工原料。其熔点为132.7℃，沸点为197℃。合成尿素包括如下两个基元反应： ①  kJ·mol-1 ②  kJ·mol-1 已知正反应活化能：②>①。回答下列问题： (1)1 mol含 mol σ键。常温常压下，尿素的熔点高于大多数相对分子质量相等的化合物，其主要原因是 。 (2)速控反应是反应 (填“①”或“②”)。    kJ·mol-1。 (3)140℃时向某刚性密闭容器中充入1 mol和1 mol合成尿素，下列情况不能判断该反应达到平衡状态的是___________(填标号)。 A．混合气体密度不随时间变化 B．混合气体总压强不随时间变化 C．体积分数不随时间变化 D．气体平均摩尔质量不随时间变化 (4)在恒容密闭容器中充入2 mol和1 mol，在不同催化剂(Cat1、Cat2)作用下合成尿素，单位时间内氨的转化率与温度的变化关系如图所示。 下列叙述正确的是___________(填标号)。 A．b点达到平衡状态，平衡后升温，平衡向左移动 B．其他条件相同时，Cat2的催化效能大于Cat1，工业生产宜选择Cat2 C．100~400℃时升温，Cat1作用下活化分子百分数增大 D．bc段氨转化率快速降低的原因是反应物相对能量降低 (5)420℃时，向容积为1 L的恒容密闭容器中充入4.2 mol、1.2 mol和适量催化剂，发生反应： ，达到平衡时，的转化率为50%，此温度下该反应的平衡常数K为 (用分数表示)。 (6)最近研究发现，在双金属催化剂()作用下，电解含的酸性废水和可合成尿素，装置如图所示。阴极的电极反应式为 。 【答案】(1) 7 尿素分子间存在氢键 (2) ② -102 (3)C (4)BC (5) (6) 【解析】（1） 素的结构简式为，1个尿素分子含7个σ键；尿素分子间存在氢键，导致它熔点、沸点升高，故答案为：7；尿素分子间存在氢键； （2）已知正反应活化能：②>①，正反应活化能越高反应越慢，较慢反应控制反应速率，即速控反应是反应②；由盖斯定律可知：目标反应可由反应①和反应②相加得到，即，故答案为：②；-102； （3）A．恒温恒容时，气体质量为变量，体积不变，则密度是变量，当不随时间变化时，说明达平衡，正确； B．该反应是气体分子数减小的反应，恒温恒容时，气体总压强是变量，当不随时间变化时，一定达平衡状态，正确； C．起始时和均为1 mol，的体积分数是50%，设任意时刻消耗x mol的，则任意时刻气体总物质的量为 mol，的物质的量为 mol，则的体积分数为，故不能说明达平衡，错误； D．由熔点为132.7℃，则120℃时为固态，即方程式，反应过程中有固体生成，即气体总质量是变量，总物质的量也是变量，则平均摩尔质量也为变量，当不随时间变化时，一定达平衡状态，正确； 故选C； （4）A．a点和b点对应转化率不同，b点转化率没有达到最高，说明未达到平衡状态，A项错误； B．观察图示，其他条件相同时，Cat2的催化效能大于Cat1，B项正确； C．400℃之前温度升高，活化分子百分数增大，反应速率增大，C项正确； D．转化率降低的主要原因可能是催化剂活性降低，D项错误。 故选BC； （5）在此温度下，尿素呈气态。根据数据，列“三段式”： ，故答案为：； （6）据题图可知，阴极发生还原反应制得尿素，阴极的电极反应式为 。 9.（2025·陕西商洛·模拟预测）为了遏制日益严峻的温室效应，的应用领域得到了广泛的开拓，其中将二氧化碳高效转化为清洁能源甲醇，对减排和开发新能源具有重要意义。 (1)我国科学家在含铂高效催化剂作用下把二氧化碳高效转化为清洁液态燃料——甲醇。 已知：         计算   ，该反应在 (填“高温”或“低温”)下能自发进行。 (2)一定条件下，在体积为6.0 L的恒容密闭容器中，按照为、、分别充入1 mol 和一定量，发生反应，测得平衡转化率与反应温度的关系如图所示。 ①曲线Ⅱ表示的是投料比 时平衡转化率与反应温度的关系，判断的理由是 。 ②a、b、c三点对应的化学平衡常数分别为、、，其大小关系为 。 ③260℃时，按投料，20 min时反应达到平衡，则0~20 min内 。设起始时压强为，则平衡常数 (用含的代数式表示)。 【答案】(1) 低温 (2) 当的量一定时，越多，平衡转化率越大 0.005 【解析】（1）根据盖斯定律可知；，，才能自发，故需要低温下能自发进行。 （2）①利用图中平衡转化率随温度的变化趋势可判定：在相同温度下，曲线ⅠCO2转化率最高，对应投料量最多；曲线Ⅲ转化率最低，对应投料量最少。故曲线Ⅱ为中间情形，即。判断理由：当的量一定时，越多，平衡转化率越大。 ②由于该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数变小，故a、b、c三点对应的平衡常数关系：。 ③260℃时，按投料，二氧化碳转化率为20 % ，故转化的二氧化碳为0.2 mol，有三段式： 故，，， ，，，故。 10.（2025·云南楚雄·模拟预测）氮的氧化物和碳的氧化物在化工生产中应用广泛。回答下列问题： (1)CO和分别与氧气反应的热化学方程式如下。 ①   ②   已知某反应的平衡常数表达式为，写出此反应的热化学方程式： 。 (2)反应   的速率方程为(k为只受温度影响的速率常数)，则既能加快反应速率，又能增大NO产量的措施是 。 (3)中国科学院大学以Bi为电极材料，利用化学催化还原制备HCOOH．用计算机模拟在电极材料表面发生还原反应的历程如图所示(*表示微粒与Bi的接触位点)： 依据反应历程图中的数据，你认为电化学催化还原生成HCOOH的选择性 (填“高于”或“低于”)生成CO的选择性，原因是 。 (4)一定温度下的恒容密闭容器中，反应的部分实验数据如表所示： 反应时间/min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 /() 0.10 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 a 0.03 0.02 ①根据表格中的数据推测 。 ②0.1 完全分解所需时间为 。 (5)一种利用一氧化碳脱硝的方法涉及如下反应： ⅰ．   ； ⅱ．   ； ⅲ．   ； ①一定温度下，向10 L恒容密闭容器中充入0.1 mol CO和0.1 mol ，10 min末达到平衡。实验测得反应前容器内气体压强为100 kPa，平衡时容器内气体压强为95 kPa，CO、NO的分压均为5 kPa，分压为15 kPa．则0∼10 min内平均反应速率 。 ②反应ⅱ的平衡常数 (是用分压表示的平衡常数，保留一位有效数字)。 【答案】(1)   (2)增大二氧化氮的浓度 (3) 高于 生成CO的中间体()的活化能高于生成HCOOH的中间体()的活化能 (4) 0.04 100 min或6000 s (5) 0.0003 0.9 【解析】（1）已知某反应的平衡常数表达式为，可以写出此反应的化学方程式为：，根据盖斯定律，由①-②得此反应，故热化学方程式为   ； （2）该反应为放热反应，且该反应为气体计量系数不变的反应，结合速率方程可知，既能加快反应的速率，又能增大NO产量的措施是增大二氧化氮的浓度； （3）由题图可知，电化学催化还原制备CO的中间体()活化能高，电化学催化还原制备HCOOH的中间体()活化能低，活化能越低，反应速率越快，选择性越好； （4）①由题表格可知，反应每10 min分解 ，故根据题表中的数据推测； ②根据表中数据分析，反应每10 min分解 ， 完全分解所需时间为100 min； （5）根据题给信息可知，平衡时气体总物质的量，平衡时，，，则反应ⅲ消耗的CO为，则反应ⅲ消耗的为0.09 mol，反应ⅲ生成的NO为0.09 mol，设反应ⅱ生成的为，则，，反应ⅱ消耗的物质的量为0.01 mol，反应ⅱ消耗的NO物质的量为0.02 mol，设反应ⅰ消耗的NO的物质的量为，则， ，反应ⅰ生成的和的物质的量为0.03 mol，平衡时氧气的物质的量。 ①。 ②反应ⅱ的平衡常数。 11.（2025·江苏·模拟预测）CO2的转化是实现“碳中和”的有效途径。 (1)CO2催化加氢合成甲醇(反应Ⅰ)中伴随反应Ⅱ的发生： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 恒压时，CO2和H2起始量一定的条件下，在分子筛膜反应器中反应，该分子筛膜能选择性分离出H2O(g)。 ①使用分子筛膜的目的是 。 ②将反应后的气体以一定流速通过含Cu+修饰的吸附剂，分离CH3OH(g)和CH2O(g)，Cu+能与π键电子形成作用力较强的配位键。测得两种气体的出口浓度(c)与进口浓度(c0)之比随时间变化关系如图1所示。20~40min，CH3OH(g)浓度比增大而CH2O(g)浓度比几乎为0的原因是 。 (2)CO2与CH4重整可以制取CO和H2.1.01×105 Pa下，将n起始(CO2)：n起始(CH4)=1：1的混合气体置于密闭容器中，发生如下反应： 反应Ⅲ： ； 反应Ⅳ：； 反应Ⅴ：； 不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率如图2所示。500~800℃范围内，CO2的平衡转化率低于CH4的原因是 。 (3)一种金属氧化物(用MR表示)催化CO2与环氧丙烷()反应制碳酸酯X反应机理如图3所示。已知CO2中的碳氧键可以被催化剂中具有较强给电子能力的活性中心的电子进攻而活化断裂。 ①碳酸酯X的结构简式为 。 ②MgO活化催化CO2的能力强于Al2O3的原因是 。 (4)空间站里常用“Sabatier反应”控制空气中CO2含量。 已知：i．H2和CH4的燃烧热分别为285.5 kJ·mol-1和890.0 kJ·mol-1. ii．；。 则Sabatier反应：的 。 (5)电催化还原CO2可以制备甲酸原理如图，电解质溶液为KOH。2024年，为降低系统能耗，对装置改进，搭建“(阴阳极)共产甲酸耦合系统”，将KOH电解液更换为KOH+CH3OH混合溶液，应将 (填“a”或“b”)极区电解液更换。此时该电极的电极反应式为： 。 【答案】(1) 分离出H2O(g)，促进平衡正向移动，增大CO2的转化率 CH2O含π键电子，Cu+与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的CH3OH被CH2O替代 (2)该温度范围内，反应Ⅴ进行的程度大于反应Ⅳ进行的程度 (3) Mg的金属性强于Al，MgO的O电负性更强，MgO的O更易进攻活化CO2中的碳氧键 (4)-164.0 kJ·mol-1 (5) b 【分析】图1展示了CH3OH(g)浓度比和CH2O(g)浓度比随时间变化的关系。对于CH3OH(g)，在，其浓度比逐渐增大。结合题干中“Cu+能与π键电子形成作用力较强的配位键”以及“CH2O含π键电子，Cu+与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的CH3OH被CH2O替代”的信息，这是因为随着时间推移，CH2O逐渐替代吸附剂上的CH3OH，使得出口CH3OH (g)浓度相对进口浓度的比值增大。对于CH2O (g)，在，其浓度比几乎为0，原因是CH2O与Cu+形成较强配位键，被吸附剂大量吸附，所以出口CH2O (g)浓度相对于进口浓度的比值极低。 图2呈现了不同温度下重整体系中CH4和CO2的平衡转化率。在范围内，CH4的平衡转化率随温度升高而升高，CO2的平衡转化率也随温度升高而变化，但始终低于CH4的平衡转化率。结合反应Ⅲ、反应Ⅳ、反应Ⅴ，因为该温度范围内反应Ⅴ进行的程度大于反应Ⅳ进行的程度，反应Ⅴ消耗CO生成CO2，反应Ⅳ消耗CO2生成CO，所以CO2的平衡转化率低于CH4。同时，反应Ⅲ是吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CH4的平衡转化率升高。 【解析】（1）①在反应Ⅰ和反应Ⅱ中，H2O(g)是生成物。根据化学平衡移动原理，减少生成物的浓度，平衡会向正反应方向移动。使用分子筛膜能选择性分离出H2O(g)，这样就降低了H2O(g)的浓度，促使反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡正向移动，从而增大CO2的转化率。 ②Cu+能与π键电子形成作用力较强的配位键。CH2O（甲醛）含有π键电子，Cu+与之形成较强的配位键，原先吸附剂吸附的CH3OH（甲醇）会被CH2O替代，所以在，CH3OH(g)浓度比增大而CH2O(g)浓度比几乎为0。 （2）反应Ⅲ： ，反应Ⅳ：  ，反应Ⅴ：；。在范围内，反应Ⅴ进行的程度大于反应Ⅳ进行的程度。反应Ⅴ会消耗CO，生成CO2；反应Ⅳ会消耗CO2，生成CO。由于反应Ⅴ消耗CO生成CO2的程度更大，所以CO2的平衡转化率低于CH4。 （3） ①根据反应机理图，环氧丙烷与CO2在催化剂作用下反应生成碳酸酯X，碳酸酯X的结构简式为； ②Mg的金属性强于Al，MgO中O的电负性更强，MgO的O更易进攻活化CO2中的碳氧键，所以MgO活化催化CO2的能力强于Al2O3。 （4）① ② ③ 根据盖斯定律，4×①- ②+2×③，得到的H：。 （5）在电催化还原CO2制备甲酸的过程中，CO2发生还原反应，应在阴极进行。从图中可知a极通入CO2，所以a极是阴极，b极是阳极。将KOH电解液更换为KOH + CH3OH混合溶液，阳极（b极）区电解液应更换。此时b极（阳极）上CH3OH失去电子发生氧化反应，电极反应式为。 12.（2025·甘肃白银·二模）随着人们环保意识的日益增强，甲烷转化脱硫技术在环保领域的应用前景越来越广阔。 已知：Ⅰ．   Ⅱ．   回答下列问题： (1)   ，该反应的正、逆反应活化能分别为、，则 (填“＞”“＜”或“＝”) 。 (2)在某恒容、绝热的密闭容器中，充入CH4和CO2发生反应Ⅱ，下列描述不可表示该反应达到平衡状态的是 (填字母)。 A．CH4的体积分数保持不变        B．该反应的平衡常数不变        C． (3)向恒容密闭容器中充入一定量的SO2和CH4，只发生反应Ⅰ。在不同催化剂条件下，SO2在单位时间内的转化率随温度变化的关系如图所示。 工业生产过程中应选择的最佳催化剂是 ；若选择催化剂Cat.2，SO2在单位时间内的转化率随温度升高先增大后减小，其原因是 。 (4)一定条件下，在压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比1：1：7充入CH4、SO2、N2发生反应Ⅰ和Ⅱ。测得的平衡转化率为90%，CH4的平衡转化率为50%，则达到平衡时，SO2的分压p= kPa，反应Ⅱ的压强平衡常数(Ⅱ)= kPa2 (用平衡分压计算)。 【答案】(1) -282.0 kJ/mol ＜ (2)C (3) Cat.3 温度升高，催化剂Cat.2的活性增强，反应速率加快，SO2在单位时间内的转化率增大，770℃后，催化剂Cat.2失活，反应速率减慢，SO2单位时间内的转化率减小 (4) 1 0.05(或) 【解析】（1）已知：Ⅰ．  ；Ⅱ．  ，根据盖斯定律，将×(Ⅰ-Ⅱ)，整理可得 --282.0 kJ/mol； 根据热化学方程式可知：该反应的正反应是放热反应，由于反应热等于正反应活化能与逆反应的活化能的差值，该反应的正、逆反应活化能分别为、，，＜，故可以说明正反应的活化能小于逆反应的活化能； （2）在某恒容、绝热的密闭容器中，充入CH4和CO2发生反应Ⅱ。根据热化学方程式可知：该反应的正反应是气体物质的量增大的吸热反应。 A．若CH4的体积分数保持不变，说明反应混合物中各组分的含量不变，反应达到了化学平衡状态，A不符合题意； B．化学平衡常数只与温度有关，若该反应的平衡常数不变，说明反应温度不变，因此可以说明反应达到了平衡状态，B不符合题意； C．CH4是反应物，CO是生成物，二者反应时的物质的量的比是1：2，在任何时刻都存在关系2v正(CH4)=v正(CO)，若反应速率关系为：v正(CH4)=v逆(CO)，则v逆(CO) = v正(CH4)=v正(CO)，即v正(CO)=2v逆(CO)，反应正向进行，未处于平衡状态，C符合题意； （3）要使用不同催化剂，以提高SO2的反应速率。根据图像可知：催化剂Cat.3在温度较低时能够使SO2在单位时间内的转化率先达到最大值，如在700℃时SO2的转化率达到最大值，且温度升高，SO2的转化率下降幅度较小，故工业生产过程中应选择的最佳催化剂是Cat.3； 根据图像可知：温度升高，催化剂Cat.2的活性增强，反应速率加快，SO2在单位时间内的转化率增大；770℃后，催化剂Cat.2失活，反应速率减慢，SO2单位时间内的转化率减小，所以若选择催化剂Cat.2，SO2在单位时间内的转化率随温度升高先增大后减小； （4）在一定条件下在压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比1：1：7充入CH4、SO2、N2发生反应Ⅰ和Ⅱ。假设SO2的物质的量为1 mol，则开始时通入气体n(CH4)=n(SO2)=1 mol，n(N2)=7 mol，SO2转化率为90%，反应Ⅰ消耗SO2的物质的量为0.9 mol，根据反应Ⅰ中物质反应转化关系可知：该反应消耗0.45 mol CH4，生成0.9 mol S，生成0.9 mol H2O，0.45 mol CO2；CH4的转化率是50%，则反应Ⅱ消耗CH4物质的量为0.5 mol-0.45 mol=0.05 mol，根据的反应转化关系可知，该反应消耗0.05 molCO2，同时反应生成0.1 molCO和0.1 molH2，故平衡时各种气体的物质的量分别为n(SO2)=0.1 mol，n(CH4)=0.5 mol，n(S)=n(H2O)=0.9 mol，n(CO2)=0.45 mol-0.05 mol=0.4 mol，n(CO)= n(H2)=0.1 mol，n(N2)=7 mol，气体的总物质的量n(总)= 0.1 mol+0.5 mol+0.9 mol+0.9 mol+0.4 mol+0.1 mol+0.1 mol+7 mol=10 mol，故此时SO2的分压为：p(SO2)=； 平衡时分压p(CO)=p(H2)=，p(CO2)=，p(CH4)=，故反应Ⅱ的压强平衡常数Kp(Ⅱ)=。 13.（2025·浙江·一模）水是化学反应的良好介质，是“永远值得探究的物质”。 (1)①25℃，，的平衡常数 (保留2位有效数字)。 ②HF也能发生与水类似的电离，当其作溶剂时是很强的酸，请画出线性分子结构 。 (2)用惰性电极电解碱性水溶液，在阳极生成，在阴极生成和，实现的再生。总反应为，阴极的电极反应式为 。 (3)为研究快速反应的速率常数(，在一定温度下为常数)。可通过微扰(瞬时升温)使化学平衡发生偏离，观测体系微扰后从不平衡态趋向新平衡态所需的驰豫时间，从而获得的信息。对于，若将纯水瞬时升温到25℃，测得。 已知：，，(为的平衡浓度)。 ①请画出时刻瞬时升温后反应建立新平衡的过程示意图 。 ②25℃时，计算得为 。 (4)利用超临界水氧化技术，在一定条件下，测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示，其中为以碳元素计的物质的量分数，为反应时间。 升温到600℃，峰值出现的时间提前，且峰值更高，请解释原因 。 【答案】(1) (2) (3) (4)乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增长幅度更大。或乙醇氧化为CO的活化能大于CO氧化成CO2的活化能，温度升高对活化能大的影响大 【解析】（1）①25℃，水的电离常数，根据，。 ②HF也能发生与水类似的电离，即，当其作溶剂时是很强的酸，线性分子是3个形成的结构，H-F之间通过氢键相连呈线性，结构为。 （2）根据总反应，结合阴极要发生还原反应，+3价B生成-5价B，电极方程式为。 （3） ①瞬时升温后，逆反应速率增大，但水的浓度是恒定的，正反应速率不变，所以建立新平衡的过程示意图为。 ②驰豫时间公式为，其中，，代入得：，在平衡时，，可推出，，代入已知值：，即，将k1代入驰豫时间公式为：，整理可得，，计算括号内：，，由于，可忽略不计，所以，得出， 。 （4）随着温度的升高，乙醇的氧化速率和一氧化碳氧化速率均增长，但CO是中间产物，为乙醇不完全氧化的结果，CO峰值出现的时间提前，且峰值更高，说明乙醇氧化为CO的活化能大于CO氧化成CO2的活化能，温度升高对活化能大的影响大。 14.（2025·广东·模拟预测）镍、钴等过渡金属及其化合物在能源催化领域应用广泛。 (1)基态Co原子的价层电子排布式为 。 (2)以乙醇和水蒸气为原料可制备能源气体。将和通入恒容密闭容器中，反应体系存在下列过程。 编号 过程 I II Ⅲ ① 。 ②不同温度下，平衡时和的选择性[的选择性]、乙醇的转化率如图所示。的选择性随温度变化关系曲线为 ；温度为时， (3)在某刚性密闭容器中，分别以醇水比为、、、投料（乙醇的起始物质的量相同），反应相同时间测得氢气生成速率随温度变化的关系如图所示。图中醇水比为时，各点均已达到平衡状态。已知有机物在催化剂表面容易发生积碳。 ①高温条件下，增大水醇比有利于消除积碳，原因是 。 ②由图可知、醇水比为时产生氢气的速率为，若催化剂的质量为，反应时间为，则产生氢气的质量为 g。（已知代表催化剂） (4)时，在某真空密闭容器中，将和一定量按醇水比为投料发生反应Ⅰ和Ⅱ，初始压强为，平衡时容器内压强为，平衡时，。则反应Ⅱ的平衡常数 （写出计算过程，结果用计算式表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 【答案】(1)3d74s2 (2) +173.3 a 1.02 (3) 水可以与催化剂表面的积碳发生反应，从而消耗积碳，有利于消除催化剂表面的积碳 17.4 (4) 【解析】（1）Co是27号元素，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，Co在元素周期表的ds区，价层电子包括最外层的s电子和次外层的d电子，所以基态Co原子的价层电子排布式为3d74s2； （2）① 根据盖斯定律，由I+2II=Ⅲ，故；反应I、Ⅲ为吸热反应，反应II为放热反应，随着温度的升高，反应I、Ⅲ平衡正向移动，反应II平衡逆向移动，反应II逆向移动CO2转化为 CO，故温度升高CO的选择性增大，因为CO的选择性+ CO2的选择性=1，则CO2的选择性减小，表示CO2选择性的曲线为a，表示CO选择性的曲线为c，则b表示乙醇的转化率；由图可知，温度为573 K时，CO2的选择性为85%，CO的选择性为15%，，加入量为1 mol，乙醇的转化率为60%，故发生发应的的物质的量为0.6 mol，则生成，两个方程联立解得； （3）高温条件下，增大水醇比，会使反应体系中的水的量相对增多，水可以与催化剂表面的积碳发生反应（例如生成CO、CO2和H2等），从而消耗积碳，有利于消除催化剂表面的积碳；已知氢气生成速率为，催化剂质量为20 g，反应时间为3 h，首先计算氢气的物质的量：n(H2) =，氢气的摩尔质量为2 g/mol，则氢气的质量m(H2)= （4）根据理想气体状态方程pV = nRT，在T、V不变时，压强之比等于物质的量之比，故，，设反应Ⅰ中转化的物质的量为x mol，设反应Ⅱ中CO转化的物质的量为y mol，列出反应Ⅰ和Ⅱ的三段式： ，平衡时总物质的量=(1-x)+(3-x-y)+(2x-y)+y+(4x+y)=4+4x=5.92 mol，解得x=0.48 mol；，平衡时容器内压强为，n(H2)=(4x+y) mol，平衡时总物质的量为5.92 mol，，解得y=0.08 mol，故反应Ⅱ中各物质的分压为：、、、，。 15.（2025·江苏盐城·模拟预测）CO2是温室气体，也是来源广泛、廉价易得的碳资源，可通过热化学、电化学等方法再利用。 Ⅰ．利用CO2合成甲醇，发生反应  。 已知：    (1) (用含a、b的代数式表示)。 (2)科学研究中常用产物的时空收率(单位物质的量催化剂表面产物分子的平均生成速率)来衡量催化效果。在3MPa、时，不同Ni、Ga配比的催化剂作用下，测定甲醇时空收率随温度的变化曲线如图-1所示。 ①该反应的最佳条件是 。 ②作催化剂时，随温度升高甲醇时空收率先迅速增大后减小，其中迅速增大的原因是 。 Ⅱ．一定温度和压强下，利用铜基催化剂可以实现CO2选择性加氢制甲醇。其反应机理和能量变化如图-2(其中吸附在催化剂表面上的粒子用*标注)。 (3)①以上反应历程中，决速步骤的化学方程式为 。 ②从化学键断裂和形成的角度，步骤③的过程可描述为 。 (4)合成的甲醇可利用和CuO纳米片(CuONS/CF)作催化电极，进一步制备甲酸，其电化学装置的工作原理如图-3所示。 ①阳极的电极反应式为 。 ②假设不考虑损耗，理论上制备1mol HCOOH电路中转移 mol电子。 【答案】(1) (2) 催化剂、温度210℃左右 催化剂活性随温度升高增大与温度升高，共同使甲醇时空收率迅速上升 (3) 水分子中氧氢键断裂，产生的羟基吸附于催化剂表面（），氢原子与吸附在催化剂表面的甲氧基（）形成氧氢键生成甲醇分子脱离催化剂 (4) 【分析】根据盖斯定律，进行反应热的计算，根据催化剂性能与反应条件分析反应机理。 【解析】（1）已知反应①：，反应②：，目标反应：，根据盖斯定律，对已知反应进行“缩放”和“加减”：将反应①乘以：，将反应②乘以：，将上述两个反应相加，得到目标反应：。 （2）最佳条件：时空收率越高，催化效果越好。由图-1可知，在催化剂、210℃时，甲醇时空收率最高，因此最佳条件为催化剂、210℃。 温度升高时，反应速率加快（温度升高使活化分子百分数增加，有效碰撞频率增大），同时催化剂活性在该温度区间内增强，因此甲醇时空收率先迅速增大。 （3）决速步骤：反应历程中，活化能最高的步骤为决速步骤。由图-2可知，的活化能最高，因此决速步骤的化学方程式为。步骤③的化学键变化：步骤③是，从化学键角度描述为：水分子中氧氢键断裂，产生的羟基吸附于催化剂表面（），氢原子与吸附在催化剂表面的甲氧基（）形成氧氢键生成甲醇分子脱离催化剂。 （4）阳极发生氧化反应，甲醇在电极上被氧化为甲酸。根据元素守恒和电荷守恒，电极反应式为。 总反应为，电路中转移4 mol电子时，生成3 mol HCOOH，则制备1mol HCOOH，在电路中转移mol电子。 16.（2025·广东中山·模拟预测）N2O可应用于电子工业，也是一种温室气体。 (1)催化分解法或热分解法可消除N2O。 反应Ⅰ：2N2O(g)2N2(g)＋O2(g)    ∆H<0 ①基态N原子的价层电子排布图为 。 ②反应I在任意温度可自发进行，则∆S 0(填“>”“<”或“=”) ③一种Fe-Ru催化剂催化分解工业尾气N2O，发生以下反应： N2O＋NO→NO2＋N2        ∆H1 N2O＋NO2→NO＋O2＋N2        ∆H2 2NO22NO＋O2            ∆H3 根据盖斯定律，反应Ⅰ的∆H= 。 ④热分解法进行反应Ⅰ经过两步基元反应： 第一步：N2O→N2＋O·(慢反应)        第二步：O·＋N2O=N2＋O2(快反应) 已知：基元反应aA(g)＋bB(g)=cC(g)＋dD(g)的反应速率方程可表示为v=kca(A)cb(B)。k为速率常数，总反应速率方程由慢反应决定。 则反应Ⅰ的正反应速率可表示为v=kcx(N2O)，x= 。 (2)加热NH4NO3可制N2O。 反应Ⅱ：NH4NO3(s)N2O(g)＋2H2O(g)    ∆H>0。 向恒容密闭容器中加入1mol NH4NO3，控制在一定温度下加热至压强不再变化(实验温度下仅发生反应Ⅱ)，测c(N2O)。不同温度下测得c(N2O)如图，其中一定处于平衡状态的是 (填“A”或“B”)状态。该状态时N2O的分压为p kPa，则分压平衡常数Kp= (用含p的代数式表示)。 (3)向2L恒容密闭容器中加入1molNH4NO3，一定条件下恒温加热，同时发生反应Ⅱ和反应Ⅰ，容器内n(N2O)随时间变化的关系如图，2min时恰好达到平衡，NH4NO3的转化率恰好为50％。0～a min，n(N2O)增大可能原因是反应Ⅰ的速率 (填“>”“<”或“=”)反应Ⅱ。 【答案】(1) > ＋或＋或 1 (2) A 4p3kPa3 (3)< 【解析】（1） ①N是7号元素，基态N原子的价层电子排布式为，价层电子排布图为。 ②根据，反应Ⅰ的，反应在任意温度可自发进行，则，故答案为：>。 ③令①为N2O＋NO→NO2＋N2，②为N2O＋NO2→NO＋O2＋N2，③为2NO22NO＋O2，根据盖斯定律，反应Ⅰ可由①+②或2×①+③或2×②-③所得，则=或或，故答案为：=或或。 ④基元反应的反应速率方程可表示为，k为速率常数，方程式中反应物浓度的指数与方程式的系数一致，总反应速率方程由慢反应决定，则反应Ⅰ：的正反应速率由第一步决定，可表示为，1，故答案为：1。 （2）向恒容密闭容器中加入1mol ，控制在一定温度下加热至压强不再变化(实验温度下仅发生反应Ⅱ)，该反应为吸热反应，若反应达到平衡，升高温度，平衡正向移动c(N2O)增大，B状态前后改变温度c(N2O)不变说明B状态反应未达到平衡；A状态前后符合平衡移动的结果，说明该条件下反应达到最大限度、反应处于平衡状态；则 A状态一定处于平衡状态；恒容密闭容器中加入1mol ，仅发生反应Ⅱ，列三段式：，平衡时的物质的量分数为，的物质的量分数为，该状态时的分压为，的分压为，则，故答案为：A；4p3kPa3。 （3）反应Ⅰ： ，反应Ⅱ： ，，反应未达到平衡状态，增大可能原因是：相同时间内反应Ⅱ生成的N2O大于反应Ⅰ消耗的N2O，反应Ⅰ的速率小于反应Ⅱ，故答案为：<。 17.（2025·四川达州·模拟预测）过量排放打破碳循环平衡，“碳中和”成为环境治理关键目标。将转化为高附加值化学品，既能减排，又能满足工业需求。甲醇作为重要化工原料，可制备多种化学品，也可作燃料。 回答下列问题： (1)二氧化碳加氢制甲醇过程中主要涉及以下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   ①则反应的 ，反应Ⅰ的 (填“>”“<”或“=”)0，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。 ②若将等物质的量的和充入恒温恒容密闭容器中进行反应Ⅱ，下列事实能说明该反应已达到平衡状态的是 (填标号)。 A．体系的压强保持不变    B．生成的速率与生成的速率相等 C．混合气体的平均相对分子质量不变    D．与的比值保持不变 (2)下图甲显示了催化剂在，氢碳比为3，相同时间内，不同温度下的转化率和甲醇的选择性性能图。可以看出，该催化剂的最适宜温度为 ℃，温度高于，的转化率降低可能的原因是 。 已知：的选择性。 (3)LTA分子筛膜具有很强的亲水性，通过使用LTA型分子筛膜催化反应器，测得在，氢碳比为3，反应相同时间，不同温度对@LTA分子筛膜催化反应器的催化性能影响如图乙所示。使用此分子筛膜，的转化率提高的原因是 。 (4)某温度、恒定压强为的条件下，将和通过装有催化剂的反应器，反应并达到平衡状态，的转化率为，甲醇的选择性为，该温度下，的平衡产率为 ，反应Ⅰ的平衡常数 (列出计算式即可)。 【答案】(1) 低温 B (2) 260 反应未达平衡，温度升高，催化剂的活性降低，反应速率减慢，一定时间内的转化率降低(或温度高于以反应Ⅰ为主，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向进行，的转化率降低) (3)此分子筛膜具有强亲水性，分离出，反应Ⅰ和Ⅱ均正向移动，的转化率提高 (4) 【解析】（1）①根据盖斯定律，Ⅰ式-Ⅱ式即为目标方程式，故，代入数据，；反应I为正反应气体分子数减小的反应，故；当时，反应能自发进行，该反应的、均小于0，只有较小时，才能保证，故反应Ⅰ在低温下能自发进行。 ②A．反应Ⅱ为反应前后为气体分子数不变的反应，体系压强一直不变，不能说明反应已达到平衡状态，A错误； B．生成为正反应方向，生成为逆反应方向，且二者化学计量数之比为，满足，能说明反应已达到平衡状态，B正确； C．混合气体的平均摩尔质量，该反应的反应物和生成物均为气体，则混合气体的质量不变，该反应为反应前后气体分子数不变的反应，混合气体的总物质的量不变，则混合气体的平均摩尔质量不变，故混合气体的平均相对分子质量一直不变，不能说明反应已达到平衡状态，C错误； D．和的起始投料比为，转化率之比也为，则二者的物质的量之比一直不变，不能说明反应已达到平衡状态，D错误； 故答案选B。 （2）由图甲可知，时，的转化率和甲醇的选择性最大，说明该催化剂在时性能最好；温度高于时，反应未达平衡，温度升高，催化剂的活性降低，反应速率减慢，一定时间内的转化率降低，或温度高于以反应Ⅰ为主，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向进行，的转化率降低。 （3）LTA分子筛膜具有很强的亲水性，可以吸收反应体系中的水，当减少时，反应Ⅰ和Ⅱ平衡均正向移动，从而提高的转化率，此外，从反应体系中去除水也有助于避免催化剂失活和副产物的形成，可以进一步提升甲醇的选择性。 （4）在压强为的条件下，和反应并达到平衡状态，的平衡转化率为20%，甲醇的选择性为50%，列出“三段式”： 则平衡时的物质的量为，的物质的量为，的物质的量为，水蒸气的物质的量为，的物质的量为，混合气体的总物质的量为，则的平衡产率=，该温度下反应Ⅰ的平衡常数。 18.（2025·甘肃白银·模拟预测）氨气是一种重要的化工原料，在很多领域有重要的应用。回答下列问题： (1)合成氨的原料气需预先净化，其主要目的是防止催化剂 ；在实际工业生产中，提高产品平衡产率的措施有 (答出两点)。 (2)研究表明反应   分三步进行，如图1所示。 第一步反应的正反应活化能比逆反应活化能 (填“大”或“小”)；第三步反应的热化学方程式为 。 (3)可由氨气制备，主要涉及反应： Ⅰ．   ； Ⅱ．   ； Ⅲ．   。 ①一定温度下，向体积为10 L的恒容密闭容器中加入5 mol 发生反应。20 min达到平衡时容器内、的物质的量分别为2 mol、3 mol，与的体积分数相等，体系压强为10 MPa。则0～20 min内，平均反应速率 ；的平衡体积分数为 ；该温度下，反应Ⅲ的平衡常数 (是用分压表示的平衡常数，分压=总压物质的量分数)。 ②不同压强下，向密闭容器中加入等量，实验测得平衡时和的物质的量随温度的变化关系如图2所示。 图2中表示平衡时的物质的量随温度变化关系的是 (填“甲”或“乙”)，判断依据为 ；图乙中、、由大到小的顺序为 。 【答案】(1) 中毒 增大体系压强、及时将氨气液化分离、氮气和氢气循环利用等 (2)大    (或   ) (3) 0.01 50% 0.729 甲 反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，温度升高，平衡碳量增大，一定温度下，主要发生反应Ⅱ时，压强对平衡碳量无影响，曲线交于一点 【解析】（1）合成氨的原料气需预先净化，其主要目的是防止催化剂中毒；在实际工业生产中，提高产品平衡产率的措施有增大体系压强、及时将氨气液化分离、氮气和氢气循环利用等。 （2）由图知，第一步反应为吸热反应，其正反应活化能比逆反应活化能大；总反应-第一步反应-第二步反应=第三步反应，则第三步反应的热化学方程式为    或   。 （3）①由已知反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知，若起始到平衡时反应Ⅲ消耗的物质的量为a，则该反应生成物质的量为a、物质的量为2a；平衡时容器内C(s)、的物质的量分别为2 mol、3 mol，则反应Ⅱ消耗2 mol ，反应Ⅰ消耗6 mol ；由与的体积分数相等列式得，解得 ；综上，平衡时容器内有2 mol 、2 mol 、3 mol 、9 mol 、2 mol ，气体总物质的量为18 mol；则0~20 min内，平均反应速率 ；的平衡体积分数为；该温度下，反应Ⅲ的平衡常数 。 ②图2中表示平衡时C(s)的物质的量随温度变化关系的是甲，判断依据为反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，温度升高，平衡碳量增大，一定温度下，主要发生反应Ⅱ时，压强对平衡碳量无影响，曲线交于一点；图乙表示的物质的量随温度的变化关系，由反应特点知，压强越大，的物质的量越小，则由大到小的顺序为。 19.（2025·陕西安康·模拟预测）含硫化合物在化工生产和日常生活中应用广泛，关于含硫化合物的研究是目前化学工业的热点之一。回答下列问题： (1)家用煤气中常掺入微量具有难闻气味的乙硫醇(C2H5SH)作为煤气泄露的预警气。已知：C2H5OH(g)+H2S(g)C2H5SH(g)+H2O(g)  ΔH1=-32 kJ·mol-1，120℃时，在足量O2中1 mol 乙醇燃烧放热1409 kJ，1 mol 硫化氢燃烧放热562 kJ。则反应2C2H5SH(g)+9O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)的ΔH= 。 (2)已知C2H5SH呈弱酸性，其水溶液中的物种分布分数如图1所示。 ①已知Ka1(H2S)=9×10-8，Ka(C2H5SH) (填“大于”或“小于”)Ka1(H2S)。 ②废水中的C2H5SH可以用K2FeO4除去，废水pH=9时，K2FeO4氧化C2H5SH生成()和Fe(OH)3，若1molK2FeO4完全反应，则消耗 molC2H5SH。 (3)硫酰氯(SO2Cl2)常用作氯化剂和氯磺化剂、其制备原理为SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(g)  ΔH= -67.59 kJ·mol-1，恒容密闭容器中按不同投料比充入SO2(g)和Cl2(g)，测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp(Δp=p0-p，p0为体系初始压强，p0=240 kPa，p为体系平衡压强)与投料比的关系如图2所示。 ①上图中温度由高到低的顺序为 ，判断依据为 。 ②M点Cl2的转化率为 ，T1温度下平衡常数K2= kPa-1(用分压代替物质的量浓度、分压=总压×物质的量分数)。 (4)电化学协同吸收SO2、NO的工作原理如图3所示(阴极室溶液pH在4~7之间) ①阳极电极反应式为 。 ②若电路中通过2mol e-、则理论上可处理标准状况下 LNO。 【答案】(1) (2) 小于 0.5 (3) T3＞T2＞T1 该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，因此反应正向进行程度越大，平衡时容器内压强越小，即△p越大，从T3到T1，△p增大，说明反应正向进行程度逐渐增大，已知正反应为放热反应，则温度由T3到T1逐渐降低，即T3＞T2＞T1 0.03 (4) 22.4 【解析】（1）燃烧热是在101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量；由题意： ①C2H5OH(g)+H2S(g)C2H5SH(g)+H2O(g)  ΔH1=-32 kJ·mol-1 ② ③ 由盖斯定律，-2×①+2×②+2×③得反应2C2H5SH(g)+9O2(g)=4CO2(g)+6H2O(g)+2SO2(g)，； （2）①由图，时，pH>10，则，已知Ka1(H2S)=9×10-8，故Ka(C2H5SH)小于Ka1(H2S)。 ②废水pH=9时，K2FeO4氧化C2H5SH生成和Fe(OH)3，反应中硫化合价由-2变为+4、铁化合价由+6变为+3，结合电子守恒存在2K2FeO4~6e-~C2H5SH，若1mol K2FeO4完全反应，则消耗0.5molC2H5SH； （3）①该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，因此反应正向进行程度越大，平衡时容器内压强越小，即△p越大，从T3到T1，△p增大，说明反应正向进行程度逐渐增大，已知正反应为放热反应，则温度由T3到T1逐渐降低，即T3＞T2＞T1。 ②由题图中M点可知，进料比为n(SO2)：n(Cl2)=2，初始二氧化硫、氯气分压分别为160kPa、80kPa，反应为气体分子数减小1的反应，平衡时△p=60kPa，结合反应方程式，则反应中二氧化硫、氯气变化压强均为60kPa，平衡时二氧化硫、氯气、SO2Cl2压强分别为100kPa、20kPa、60kPa，则M点Cl2的转化率为，T1温度下平衡常数K2= ； （4）①由图，右侧二氧化硫失去电子被氧化为硫酸根离子，为阳极，阳极电极反应式为。 ②反应中NO得到电子生成氮气，氮化合价由+2变为0，存在，若电路中通过2 mol e-、则理论上可处理1molNO，标准状况下为22.4LNO。 20.（2025·辽宁大连·模拟预测）近年来甲烷资源化的利用备受关注。试回答下列问题： 【催化重整】 重整反应为Ⅰ． 已知：一定温度下，由稳定单质(其标准摩尔生成焓视为0)生成1mol化合物的焓变称为该化合物的标准摩尔生成焓()。 表中为几种物质在298K时的标准摩尔生成焓。 物质 -393.5 -110.5 0 -74.8 (1)则该反应Ⅰ的 。 (2)为了进一步研究的甲烷化反应，科学家研究催化剂(M表示Ni或Ru)在300℃光照的条件下进行反应，催化反应的核心过程表示如下： ①关于核心反应过程，下列说法正确的是 。 A．步骤Ⅰ中生成了非极性键 B．步骤Ⅲ发生的反应为(*表示吸附在催化剂上) C．步骤Ⅳ中碳元素发生还原反应 D．整个反应过程中只有金属M起到催化作用 ②研究发现，光诱导电子从转移到M，富电子的M表面可以促进的解离和的活化，从而提高反应效率。已知Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20，使用催化剂的反应效率 (填“高于”或“低于”)使用作催化剂的反应效率。 【处理工业废气】 (3)利用工业废气生产的反应为。向某密闭容器充入、，维持体系压强为，反应达到平衡时，四种组分的物质的量分数随温度T的变化如图。 ①图中表示的曲线是 (填“a”“b”“c”或“d”)。 ②780℃时，该反应的 (列出表达式即可，用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压物质的量分数)。 ③维持m点温度不变，向容器中再通入、、、各1mol，此时速率关系为(正) (逆)(填“>”“<”或“=”)。 【甲烷和丙烷催化制氢】 还可以用甲烷和丙烷制备，同时生成苯和二甲苯，反应如下： (两个反应可视为同级数的平行反应) (4)对于同级数的平行反应有，其中v、k分别为反应速率和反应速率常数，Ea为反应活化能，、为定值，为常数，为温度，同一温度下是定值。已知，若要提高单位时间内苯的选择性，可采取的措施有 。 【答案】(1)＋247.3 (2) BC 高于 (3) d > (4)加入合适的催化剂、适当降低温度 【解析】（1）根据化合物的标准摩尔生成焓的概念，反应Ⅰ的可结合盖斯定律，由表格中各物质的标准摩尔生成焓计算，。 （2）①A．步骤Ⅰ形成的物质中没有非极性键，A错误； B．根据催化反应的核心过程，步骤Ⅲ发生的反应为(*表示吸附在催化剂上)，B正确； C．步骤Ⅳ中碳元素由转化为CH4，C元素的化合价降低，发生还原反应，C正确； D．整个反应过程中M和TiO2都起到催化作用，D错误； 故选BC。 ②Ni和Ru的电负性分别为1.91和2.20，意味着Ru的吸电子能力更强，光诱导电子从转移到M，富电子的M表面可以促进的解离和的活化，Ru的吸电子能力更强更易使Ru表面富电子，从而更好促进的解离和的活化，所以使用催化剂的反应效率高于使用作催化剂的反应效率。 （3）①由图可知随着温度的升高，曲线a与b的物质的量分数比例约为4∶1，曲线c与d的物质的量分数比例约为2∶1，故曲线d表示平衡时CH4物质的量分数随温度的变化，曲线a、b、c依次表示平衡时H2、CS2、H2S物质的量分数随温度的变化。 ②曲线c代表H2S物质的量分数随温度的变化，曲线a代表H2物质的量分数随温度的变化，曲线b代表CS2物质的量分数随温度的变化，根据图像，780℃时，CH4和H2的物质的量分数相同，设CH4转化的物质的量为y mol，列出三段式： 1-y=4y，解得y=0.2 mol，，780℃时该反应的Kp=。 ③设m点时甲烷转化了z mol，列出三段式： m点时CS2和CH4的物质的量相等，则有1-z=z，z=0.5 mol，，m点对应温度下该反应的，m点温度不变，向容器中再通入、、、各1mol，此时，Qp<Kp，平衡正移，故(正) >(逆)。 （4）已知，根据，要提高苯的选择性，即生成苯的反应速率相对生成二甲苯的反应速率更快，可以使用合适的催化剂使生成苯的反应速率加快；可以适当降低温度，由于，降低温度对活化能高的反应（生成二甲苯的反应）速率影响更大，生成二甲苯的反应速率降低得更多，从而提高苯的选择性。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $