专题12 化学反应原理综合题型研究（培优专练）2026年高考化学二轮复习高效培优系列

专题12 化学反应原理综合题型研究 情境突破练 压轴提速练 1．新考法【结合焓变和熵变的数值考查自由能变的计算并判断反应方向】（2026·甘肃酒泉·一模）利用工业废气中的合成可以变废为宝，有关反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   上述反应I、Ⅱ的焓变和熵变如表： 反应 I II 回答下列问题： （1）反应Ⅲ的 。 （2）反应I正反应自发进行的条件是 (填“低温”“高温”或“任意温度”)。 （3）上述反应使用催化剂的目的可能是_______(填字母)。 A．加快反应速率 B．提高的平衡转化率 C．改变反应I的反应热 D．降低决速步骤反应的活化能 （4）在恒温密闭容器中，仅发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率和甲醇选择性随温度变化关系如图所示。 ①写出增大选择性的方法： (填一种即可)。 ②温度高于以后，转化率下降的原因是 。 ③在，向一定容积的容器内投入和充分反应，平衡时生成的物质的量为 。该温度下，反应Ⅱ的平衡常数 (保留2位有效数字)。 2．新情境【结合电解原理考查化学原理】（2026·江苏·一模）可以利用反应将转化为和，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。 （1）利用以上反应再生制氧气的大体流程如下图所示。 ①在流程中，化合价发生改变的元素有 。 ②已知和的燃烧热分别是，，   则：   。 （2）反应在时转化率较高，副反应主要有：  ，催化加制的反应历程如图所示。 ①用代替，通过检测生成的水中含有、、，可能的原因有 。 ②向恒压、密闭容器中通入和，平衡时混合气体中含碳物质(、、)的物质的量随温度的变化如图所示。温度低于时，随着温度升高，B的物质的量增大的原因是 。 （3）一种铜基催化、尿素无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率如图I所示。(法拉第效率：) ①当电解电压为时，阳极同时生成和的电极反应式为： 。 ②不同电流密度下，阴极产物的法拉第效率和的生成速率如图Ⅱ所示。电流密度大于时，的法拉第效率降低的原因可能是： 。 （4）有棒状、片状两种。均可用作选择性加氢转化为的催化剂。在催化剂存在下，将与混合，同时发生以下两个反应： 反应Ⅰ     反应Ⅱ     控制一定的和初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的中生成甲醇的百分比) 已知：表面合成的生成活化能，表面合成的生成活化能 ①在范围内，相同催化剂条件下，随温度升高，与的产率均提高，而甲醇的选择性降低的可能原因是 ； ②在范围内，比较图a和图b两种催化剂催化加氢性能，说明在加氢合成甲醇时优先选用催化剂的原因： 。 3．新角度【结合水溶液中的离子平衡考查化学原理】（2026·上海·一模）柠檬酸(俗称枸橼酸，用表示)是一种有机弱酸，易溶于水，熔点为153℃，可作酸度调节剂、防腐剂等。其结构简式如图所示： （1）关于柠檬酸分子说法正确的是_______。 A．分子中碳原子为杂化 B．分子中含有3个键 C．分子中含有13个键 D．不能形成分子内氢键 （2）证明柠檬酸为共价化合物而非离子化合物的实验方法为 。 （3）现需柠檬酸溶液作酸度调节剂，配溶液时所需仪器有容量瓶、烧杯、玻璃棒、电子天平、 。需称量柠檬酸质量为 g。 （4）配制上述溶液时，导致实验结果偏大的情况是_______。 A．柠檬酸已潮解(吸收水蒸气) B．转移时未进行洗涤操作 C．定容时俯视容量瓶刻度线 D．容量瓶未干燥直接使用 25℃时，用调节溶液的，溶液中各种微粒的分布系数与的关系如图所示[比如的分布系]。 （5）下列叙述错误的是_______。 A．曲线Ⅰ代表，曲线Ⅳ代表 B．当时，溶液的 C．25℃时，反应的 D．25℃时，溶液加水稀释过程中，减小 （6）某浓度均为的和的混合液中 ① A．小于 　　 B．等于 　　 C．大于 　　 D．无法确定 ②= 。 （7）常温下，在柠檬酸()和的混合液中滴加NaOH溶液，混合液中pX[，X代表、、、]与pH的关系如图所示。下列叙述错误的是_______。 A．直线表与pH关系 B． C．0.1 溶液呈碱性 D．的K>1000 （8）柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)在空气中煅烧生成Fe2O3时，也会生成FeO。现煅烧49.2g的FeC6H6O7，得到Fe2O3和FeO的混合物15.84g。则Fe2O3的质量为 g。 建议用时：130min 1．（2026·湖北襄阳·一模）的重整利用是当下环境保护的研究热点，对减少温室气体的排放具有重大意义。合成甲醇涉及以下三个反应： ①； ②； ③； （1） 。 （2）在恒容密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是___________(填标号)。 A．混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达到平衡 B．加入催化剂，降低了反应的，从而加快了反应速率 C．平衡时向容器中充入惰性气体，甲醇的产率不变 D．反应达到平衡时，升高温度，的浓度增大 （3）在一定条件下，发生上述反应①和②，达到平衡时的转化率随温度和压强的变化如图甲所示。压强一定时，的平衡转化率先增大后减小的原因可能是 温度一定时，压强由小到大的顺序是 。 （4）在密闭容器中，充入和合成，假设只发生反应①和②。不同温度下达到平衡时及CO的体积分数如图乙所示。则曲线b代表 ；时反应达到平衡，的转化率为 此温度下反应②的 (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。 2．（2026·湖北孝感·一模）转化为甲醇是实现“碳中和”的重要手段，该过程主要发生下列反应： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   （1）相关键能如下表所示，则 (用含字母的代数式表示)。 化学键 键能 a b c d e （2）恒容条件下，发生反应Ⅲ，和的起始物质的量之比为时，该反应在无分子筛膜时平衡常数随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出)。 ①为提高氢气的平衡转化率，可以采取的措施为 (填序号)。 a．适当降低温度        b．增大的浓度        c．扩大容器体积        d．加入更高效的催化剂 ②700℃，有分子筛膜时，可能是图中的 (填“A”“B”或“C”)。 （3）在催化剂的作用下，反应Ⅲ的历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如表示吸附在催化剂表面，图中已省略) 该反应历程中反应物与产物能量变化最大为 eV。 （4）初始225℃，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，发生反应Ⅰ和Ⅱ．装置及、、……位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO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“”)CO的生成速率； ②位点温度为280 ℃，且各物质体积分数保持不变，则平衡体系中的分压为 Pa(保留小数点后两位；各组分的分压总压该组分的物质的量分数)。 （5）为实现“碳中和”，还可以通过电解法在酸性条件下用制备，其阴极的电极反应式为 。 3．（2026·湖南株洲·一模）甲醇常用于溶剂、燃料和化工原料，具有许多重要的应用。 Ⅰ．装置Ⅰ为甲醇燃料电池。装置Ⅱ是一种以Ni-CuO为电催化剂，并将其与金属铝组装成的可充电电池，用于还原碱性污水中的为，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的逐步还原为。 回答下列问题： （1）充电时，Ni-CuO电极上有生成，则此时装置Ⅱ总反应为 ，其中Ni-CuO电极应连接装置Ⅰ中的电极 (填“A”或“B”)。 （2）放电时，装置Ⅱ的负极区pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 Ⅱ．稳定性加氢合成甲醇是“甲醇经济”理念下的一个重要成果，发生如下反应： 反应i：   反应ii：   反应iii：   （3）反应ii能自发进行，符合该反应特点的图像是_______。 A． B． C． D． （4）不同压强下，和的起始物质的量比为，图甲和图乙表示的平衡转化率随温度升高的变化关系，或表示的平衡产率随温度升高的变化关系，如下图所示： 已知：的平衡转化率， 的平衡产率。 ①图中纵坐标表示平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”)，压强 (填“”或“”)。 ②图乙中温度时，两条曲线几乎交于一点，分析原因 。 （5）某温度下，将和充入容积不变的2 L密闭容器中，若只发生反应iii，初总压为8 MPa，测得不同时刻反应后与反应前的压强关系如表： 时间/h 1 2 3 4 5 0.92 0.85 0.79 0.75 0.75 ①用表示前2 h的平均反应速率 。 ②该条件下的分压平衡常数 (结果用分数表示，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。 4．（2026·河北·一模）二甲醚是重要的有机合成原料。工业上常用合成气（主要成分为CO、）制备二甲醚，其主要反应如下： 反应i   反应ii   回答下列问题： （1）反应的 。 （2）已知，随温度变化的三种趋势如图1中线条所示。能用来表示反应i的线条是 （填线条字母）。 （3）一定条件下，反应i达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_______（填字母）。 A．逆反应速率先增大后减小 B．的转化率增大 C．反应物的体积分数减小 D．容器中的变大 （4）一定温度下，在体积为2 L的刚性容器中充入和一定量的发生反应i、ii制备二甲醚，平衡时的分压（分压=总压×物质的量分数）与起始的关系如图2所示。已知：初始充入时，容器内气体的总压强为。 ①d点： （填“>”“=”或“<”，下同）。 ②a点时，CO转化率 转化率。 ③若10 min时反应到达c点，CO的转化率为75%，则0~10 min用表示的平均反应速率为 ，反应ii的分压平衡常数 。 5．（2026·陕西渭南·一模）我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。利用、为原料合成对实现“双碳”目标具有重要意义，其主要反应如下： 反应1：     反应2：     回答下列问题： （1）已知反应3的平衡常数，写出反应3的热化学方程式： 。 （2）为提高的平衡产率，理论上应采用的条件是 (填字母)。 a．高温高压　　b．高温低压　　c．低温高压　　d．低温低压 （3）一定温度下，向压强恒为100 MPa的密闭容器中通入1 mol 和3 mol ，充分反应后，测得平衡转化率为50%，选择性为80%，该温度下的分压为 MPa[分压=总压×物质的量分数，甲醇的选择性]；计算该温度下反应2的压强平衡常数为 (保留两位有效数字)[为以分压表示的平衡常数]。 （4）研究者向恒压(3.0 MPa)密闭装置中通入一定量的反应物混合气，测定甲醇的时空收率随温度的变化曲线如图所示(时空收率是表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)。 ①请解释甲醇时空收率“抛物线”后半段下降的可能原因： 。 ②为获得最大的甲醇时空收率，根据图像选择催化剂最佳配比和反应最佳反应温度为 (填字母)。 A．，220℃　　B．，240℃　　C．，210℃　　D．，220℃ （5）在PMPa、下，将投料比的原料气匀速通过无分子筛膜多孔载体反应器，只发生反应2，的平衡转化率为25%。同温同压下，若通入装有催化剂的新型膜反应器(如图所示)，的平衡转化率为40%，则相同时间内出口a和出口b中的质量比为 。 6．（2026·江苏扬州·一模）对CO2的捕获、利用已成为前沿科技竞争的焦点。 （1）直接碳燃料电池能够将固体碳(如煤、生物质炭等)的化学能直接转化为电能，并生成高纯度CO2。其使用Li2CO3-K2CO3等二元共熔碳酸盐作为电解质，工作原理如图1所示。 ①在正极，CO2和O2反应生成，电极反应式为 。 ②在负极，固体碳燃料(用C表示)发生一系列反应，其中反应C(s)+CO2(g)2CO(g)  ∆H=172kJ·mol-1，在高温下(>700°C)有利于自发进行的原因是 。 （2）CO2电还原与氯碱工艺可联产CO、Cl2和KHCO3，其工作原理如图2所示。 ①阴极上CO2选择性还原为CO，同时会生成少量H2。一定条件下，阳极产生22.4L(标准状况)Cl2时，阴极生成气体的总质量为26.7g。则该条件下，阴极生成CO的法拉第效率为 。［法拉第效率=×100％］ ②CO2还原为CO的反应在钴卟啉催化剂(简化为Co-N4结构)表面进行，催化循环过程的简化模型如图3所示。若此过程中N元素化合价不变，则Co元素化合价变化的步骤有： (填序号)。 （3）通过CO2制备Ca(HCO3)2有潜在价值，但Ca(HCO3)2固体难以从其水溶液中分离。 ①研究发现，Ca(HCO3)2固体析出过程中，溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性。为得到Ca(HCO3)2固体，可采取的合理措施为 。 ②采用热重法可分析固体组成。依据图4，可判断所得固体主要是Ca(HCO3)2而不是CaCO3的理由是 。 7．（2026·四川遂宁·一模）实现“碳中和、碳达峰”是中国对国际社会的庄严承诺。关键在于二氧化碳如何资源化，其中利用CO2与CH4镍基催化重整(DRM)技术制合成气(CO和H2)是研究热点之一，发生的主要反应如下： 反应Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)     反应Ⅱ： （1）为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定状态的单质生成1mol该物质的焓变。对于稳定状态单质，其为零。根据下表数据，计算反应Ⅱ的反应热 kJ·mol-1，该反应能自发进行，则 0(填“大于”“小于”或“等于”)。 物质 CO2 CO H2O(g) (kJ·mol-1) -393.5 -110.5 -241.8 （2）描述化学反应的平衡常数常用三种方法：Kc、Kp、和Kx(用平衡时气体的物质的量分数代替平衡浓度计算)。关于相同温度下，反应Ⅱ的三种平衡常数的数值 (填“相等”或“不相等”)。 （3）在恒温恒容的条件同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，下列有关说法正确的是_______(填标号)。 A．通入氮气，不能改变CO2的平衡转化率 B．混合气体密度不再改变，说明反应达到平衡状态 C．使用高效催化剂能加快反应速率和降低反应的焓变 D．反应Ⅱ逆反应的活化能小于正反应的活化能 （4）在PMpa时，将CO2和CH4按等物质的量充入密闭容器中，只进行反应Ⅰ，分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间，测得CO2的转化率与温度的关系如图所示。 ①a点时有催化剂和无催化剂的CO2转化率相等的原因是 。 ②在PMPa、900℃、ZrO2催化条件下，将CO2、CH4、Ar按物质的量之比1：1：2充入密闭容器，CO2的平衡转化率大于50%，解释说明原因： ，此时平衡常数 (以各气体的分压代替浓度计算；列出含、p的计算式)。 （5）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子()和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2.如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。 a侧上的电极反应式为 。 8．（2026·湖北荆州·一模）甲醇()是一种绿色能源，以与为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一。某温度下，利用生产甲醇主要涉及以下反应。 反应i．； 反应ⅱ．； 反应ⅲ．； （1）反应ⅲ的 ； （2）升高温度，的值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 （3）向绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的和发生上述反应，下列可说明反应已达平衡状态的是___________(填选项)。 A．混合气体压强保持不变 B．容器内温度不变 C． D． （4）在恒温密闭容器中，向容积为V的容器内投入和充分发生上述反应，的平衡转化率和甲醇选择性随着温度变化关系如图所示。 ①分析温度高于后，转化率下降的原因 。 ②在，计算平衡时生成的物质的量为 (计算结果保留两位有效数字)。 （5）在研究利用生产甲醇反应历程时发现，反应气中水蒸气含量会影响的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响，科学家利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响，如下图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。 资料显示：水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测，在反应气中添加水蒸气，你认为甲醇产率会： (填“增大”、“减小”或“不变”)，你判断的理由是： 。 9．（2026·重庆渝中·一模）SO2是大气污染物之一，通过化学反应可将其转化为重要的化工原料。 I．焦炭催化还原SO2回收硫：。一定压强下，向恒容密闭容器中加入足量的焦炭、催化剂和一定量的SO2，测得SO2的生成速率与S2的生成速率随温度的变化关系如图所示。 （1）该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。 （2）图中4个状态点(a、b、c、d)对应的反应体系处于平衡状态的是 。 Ⅱ．生产硫酰氯：   kJ/mol。 （3）已知键能Cl-Cl：243 kJ/mol、S-Cl：255 kJ/mol，则SO2和SO2Cl2分子中硫氧键的键能差值为 kJ/mol(取绝对值)。 （4）恒容密闭容器中按不同投料比充入SO2(g)和Cl2(g)，测定不同温度下体系达平衡时的(，为体系初始压强240 kPa，p为体系平衡压强)与投料比的关系如图所示。 ①T1、T2、T3由低到高的顺序为 。 ②M点SO2的转化率为 ；N点的平衡常数 kPa-1(用物质的分压代替浓度)。 Ⅲ．电化学协同吸收SO2和NO制硫酸(如图所示，阴极室溶液：4<pH<7)： （5）①阳极电极反应式为 。 ②当有4 mol H+通过阳离子交换膜时，则理论上可吸收标准状况下 L NO。 10．（2026·云南·一模）电催化还原制备，实现氮循环，是近年来的研究热点之一，回答下列问题： （1）已知： ．   ．   ．   ① (用含和的式子表示)。 ②一定条件下，在密闭容器中发生反应Ⅲ，减小容器体积，平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。 （2）以氮掺杂多孔碳(NPC)为电极，电催化还原制备，理论计算的反应进程如下图甲，吸附在催化剂表面的物种用*标注。 ①产物主要通过 (填“途径1”或“途径2”)生成。 ②图甲框中的中间体为 (填标号)。 A．        B．        C．        D． ③为探究产物中氮元素的来源，可采用的实验方法是 (填标号)。 A．同位素示踪法        B．质谱法        C．元素分析法        D．红外光谱法 （3）NPC电催化合成氨的产氨速率、电流效率与电压的关系如图乙(已知：)。实际生产中，最适宜的电压为 V。 （4）已知电极反应：，电解液体积为100 mL。25℃的相关数据见下表。 的分压 的溶解度/ 产氨速率/ 78 kPa 101 kPa ①根据上表数据，的分压增大，产氨速率变大的原因为 。 ②恒压101kPa下，反应4h后，溶解的转化率为 (列出计算式即可)。 [已知：溶解的转化率] 11．（2026·湖北襄阳·一模）二甲醚()被称为“21世纪的清洁燃料”。以为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下： I．   Ⅱ．   回答下列问题： （1）反应的 。 （2）反应I可以在 下自发。(填“高温”、“低温”或“任意温度”。) （3）关于反应I，下列描述正确的是___________(填字母序号)。 A．恒温恒压下达平衡状态时，再充入少量氦气，正逆反应速率不变 B．当混合气体的平均摩尔质量不再发生变化时，反应达平衡状态 C．达平衡状态时， D．恒温下缩小容器体积，反应物的活化分子百分数增大 （4）在压强、和的起始投料一定的条件下，发生反应I、Ⅱ，实验测得平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。 已知：的选择性。 ①其中表示平衡时的选择性的是曲线 (填“①”或“②”)；温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是 。 ②为同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性，应选择的反应条件为 (填标号)。 a．低温、低压    b．高温、高压    c．高温、低压   d．低温、高压 ③当气体总压强和温度恒定为1.01 MPa和290℃时，向密闭容器中通入和发生上述反应I和Ⅱ，达到平衡时，计算反应Ⅱ的压强平衡常数为 。(小数点后保留2位有效数字，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数) 12．（2026·上海·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”)。 （5）CO2在催化剂-O-Ga-O-Zn-作用下加氢制甲醇，再通过催化剂SAPO-34制乙烯，反应历程如图所示(□表示氧原子空位，*表示微粒吸附在催化剂表面)，下列说法正确的是 。 A．-催化剂-O-Ga-O-Zn-降低CO2加氢制甲醇的，加快反应速率 B．CO2催化加氢制甲醇的总反应方程式： C．理论上，每产生1 mol乙烯，需消耗3 mol氢气 D．反应历程中涉及极性键和非极性键的断裂与形成 13．（2026·广西南宁·一模）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。 I.制氢技术对氢能产业链的整体布局与发展至关重要。 催化重整制氢(SMR)是氢能源利用领域的研究热点之一，主要反应如下： 反应I： 反应II： 反应III： （1）反应III的 ，该反应能够自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。 （2）将、通入反应器中，发生SMR反应达到平衡，得到的平衡转化率与水碳比、温度的关系如图1所示。则温度、、由大到小的顺序为 ，判断的理由是 。 （3）在、压强恒定为7 MPa条件下，将和一定量水蒸气投入密闭容器中发生SMR反应达到平衡，体系中各组分摩尔分数(物质i的摩尔分数)与投料水碳比的关系如图2所示。 ①曲线b表示的物质为 。 ②的摩尔分数随着水碳比的增大而下降的可能原因是 。 ③当时，反应Ⅲ的压强平衡常数 (列出计算表达式即可；为以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。 II.氢气的安全储存是氢能应用的关键。 （4）被储氢合金(M)吸附后解离为H原子，储存在晶体中形成化合物(以MH表示)。以MH作为电池负极材料，作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充、放电时的总反应为。电池放电时，负极的电极反应式为 。 （5）金属镍(Ni)与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其立方晶胞结构和俯视投影图如图3所示。若储氢后，氢原子占据晶胞上下底面的棱心和面心，则形成的储氢化合物的化学式为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 / 20 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型研究 情境突破练 压轴提速练 1．新考法【结合焓变和熵变的数值考查自由能变的计算并判断反应方向】（2026·甘肃酒泉·一模）利用工业废气中的合成可以变废为宝，有关反应如下： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   上述反应I、Ⅱ的焓变和熵变如表： 反应 I II 回答下列问题： （1）反应Ⅲ的 。 （2）反应I正反应自发进行的条件是 (填“低温”“高温”或“任意温度”)。 （3）上述反应使用催化剂的目的可能是_______(填字母)。 A．加快反应速率 B．提高的平衡转化率 C．改变反应I的反应热 D．降低决速步骤反应的活化能 （4）在恒温密闭容器中，仅发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，的平衡转化率和甲醇选择性随温度变化关系如图所示。 ①写出增大选择性的方法： (填一种即可)。 ②温度高于以后，转化率下降的原因是 。 ③在，向一定容积的容器内投入和充分反应，平衡时生成的物质的量为 。该温度下，反应Ⅱ的平衡常数 (保留2位有效数字)。 【答案】（1） （2）低温 （3）AD （4）适当降温或适当增大压强或使用合适催化剂 升温，反应I平衡左移，生成，反应Ⅱ平衡右移，消耗温度，高于后，温度升高对反应I平衡左移的影响大于对反应II平衡右移的影响，导致的总转化率降低 0.24 0.053 【解析】（1）根据题目给出的反应关系，将反应I减去反应II可得，对应的焓变关系为：。 （2）根据吉布斯自由能公式：，当 时，反应自发，对于反应I：， ，说明反应I在低温下自发。 （3）A．催化剂可以降低活化能，加快反应速率，A正确；B．催化剂不影响平衡状态，不能提高的平衡转化率，B错误；C．催化剂不改变反应物和生成物的能量，不改变反应的 ，C错误；D．催化剂通过降低活化能加快反应速率，D正确；故选AD。 （4）①反应Ⅰ是气体物质的量减少的放热反应，反应Ⅱ是气体物质的量不变的吸热反应，从图中可以看出， 选择性随温度升高而降低，而 转化率也随温度升高而降低。要提高 选择性，可以：适当降温（有利于反应I正向进行，同时抑制反应II）、适当增大压强（有利于反应I正向进行I）、使用对反应I有高选择性的催化剂； ②反应Ⅰ是气体物质的量减少的放热反应，反应Ⅱ是气体物质的量不变的吸热反应，升温，反应I平衡左移，生成，反应Ⅱ平衡右移，消耗温度，高于后，温度升高对反应I平衡左移的影响大于对反应II平衡右移的影响，导致的总转化率降低； ③初始条件： ， ， 时， ， ，平衡时n()=1-1mol×40%=0.6mol，根据 选择性，平衡时n()=0.4mol×60%=0.24mol，n(CO)=0.4mol×40%=0.16mol，由O元素守恒可知n(H2O)=2mol-0.6mol×2-0.24mol-0.16mol=0.4mol，由H元素守恒可知n(H2)= ，反应II的平衡常数：。 2．新情境【结合电解原理考查化学原理】（2026·江苏·一模）可以利用反应将转化为和，配合水的电解实现氢气和氧气的再生。 （1）利用以上反应再生制氧气的大体流程如下图所示。 ①在流程中，化合价发生改变的元素有 。 ②已知和的燃烧热分别是，，   则：   。 （2）反应在时转化率较高，副反应主要有：  ，催化加制的反应历程如图所示。 ①用代替，通过检测生成的水中含有、、，可能的原因有 。 ②向恒压、密闭容器中通入和，平衡时混合气体中含碳物质(、、)的物质的量随温度的变化如图所示。温度低于时，随着温度升高，B的物质的量增大的原因是 。 （3）一种铜基催化、尿素无膜电解系统用于电解水，可以低成本生产氢气。相同条件下，恒定通过电解池的电量，电解得到的部分氧化产物在不同电解电压时的法拉第效率如图I所示。(法拉第效率：) ①当电解电压为时，阳极同时生成和的电极反应式为： 。 ②不同电流密度下，阴极产物的法拉第效率和的生成速率如图Ⅱ所示。电流密度大于时，的法拉第效率降低的原因可能是： 。 （4）有棒状、片状两种。均可用作选择性加氢转化为的催化剂。在催化剂存在下，将与混合，同时发生以下两个反应： 反应Ⅰ     反应Ⅱ     控制一定的和初始投料比，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据(其中“甲醇选择性”是指转化的中生成甲醇的百分比) 已知：表面合成的生成活化能，表面合成的生成活化能 ①在范围内，相同催化剂条件下，随温度升高，与的产率均提高，而甲醇的选择性降低的可能原因是 ； ②在范围内，比较图a和图b两种催化剂催化加氢性能，说明在加氢合成甲醇时优先选用催化剂的原因： 。 【答案】（1）①C、H、O ② （2）①催化剂中含有H原子，且历程中反应是可逆反应 ②主反应的，副反应的。温度低于600℃时，随温度升高，主反应平衡逆向移动，浓度增大；随温度升高，副反应平衡正向移动，浓度减小；主反应的影响大于副反应，所以剩余物质的量增大，故温度低于600℃时，随着温度升高，B的物质的量增大 （3）① ②由于电流密度较大时，阳极产生的浓度大，扩散到阴极得电子，使得的法拉第效率降低 （4）①反应Ⅰ和反应Ⅱ的速率均随温度升高而加快（产率提高），但反应Ⅱ（吸热）速率增加幅度更大（或平衡正向移动更显著），导致生成CO的比例增加，甲醇选择性降低 ②选用p-ZnO催化剂使反应Ⅰ速率快，在相同时间内生成的甲醇多 【解析】（1）①在上述流程中，发生的主要反应为和，故化合价发生改变的元素有C、H、O； ②已知和的燃烧热分别是，，则反应I ：  ，Ⅱ：  ，Ⅲ：    ，由盖斯定律可知，I×4-Ⅱ+Ⅲ×2得： ，则； （2）①由图知，催化剂中含有H原子，且历程中反应是可逆反应，所以若用代替，通过检测生成的水中含有、、； ②主反应的，副反应的。温度低于600℃时，随温度升高，主反应平衡逆向移动，浓度增大；随温度升高，副反应平衡正向移动，浓度减小；主反应的影响大于副反应，所以剩余物质的量增大，故温度低于600℃时，随着温度升高，B的物质的量增大； （3）①由图知，当电解电压为时，和法拉第效率各为49%，两者的物质的量之比为1∶1，则阳极由KOH和尿素同时生成和的电极反应式为：； ②由于电流密度较大时，阳极产生的浓度大，扩散到阴极得电子，使得的法拉第效率降低。 （4）①生成甲醇的反应是反应Ⅰ，反应Ⅰ正反应放热，反应II正反应吸热，在280~320℃范围内，相同催化剂条件下，升高温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ的速率均随温度升高而加快（产率提高），但反应Ⅱ（吸热）速率增加幅度更大（或平衡正向移动更显著），导致生成CO的比例增加，甲醇选择性降低； ②催化剂只影响速率而不能改变平衡，图中数据不是达到平衡后测得的数据，而是反应相同时间测得的数据，表面合成的生成活化能比表面合成的生成活化能小，活化能越小，反应速率越快，因此选用催化剂使反应Ⅰ速率快，在相同时间内生成的甲醇多。 3．新角度【结合水溶液中的离子平衡考查化学原理】（2026·上海·一模）柠檬酸(俗称枸橼酸，用表示)是一种有机弱酸，易溶于水，熔点为153℃，可作酸度调节剂、防腐剂等。其结构简式如图所示： （1）关于柠檬酸分子说法正确的是_______。 A．分子中碳原子为杂化 B．分子中含有3个键 C．分子中含有13个键 D．不能形成分子内氢键 （2）证明柠檬酸为共价化合物而非离子化合物的实验方法为 。 （3）现需柠檬酸溶液作酸度调节剂，配溶液时所需仪器有容量瓶、烧杯、玻璃棒、电子天平、 。需称量柠檬酸质量为 g。 （4）配制上述溶液时，导致实验结果偏大的情况是_______。 A．柠檬酸已潮解(吸收水蒸气) B．转移时未进行洗涤操作 C．定容时俯视容量瓶刻度线 D．容量瓶未干燥直接使用 25℃时，用调节溶液的，溶液中各种微粒的分布系数与的关系如图所示[比如的分布系]。 （5）下列叙述错误的是_______。 A．曲线Ⅰ代表，曲线Ⅳ代表 B．当时，溶液的 C．25℃时，反应的 D．25℃时，溶液加水稀释过程中，减小 （6）某浓度均为的和的混合液中 ① A．小于 　　 B．等于 　　 C．大于 　　 D．无法确定 ②= 。 （7）常温下，在柠檬酸()和的混合液中滴加NaOH溶液，混合液中pX[，X代表、、、]与pH的关系如图所示。下列叙述错误的是_______。 A．直线表与pH关系 B． C．0.1 溶液呈碱性 D．的K>1000 （8）柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)在空气中煅烧生成Fe2O3时，也会生成FeO。现煅烧49.2g的FeC6H6O7，得到Fe2O3和FeO的混合物15.84g。则Fe2O3的质量为 g。 【答案】（1）B （2）将柠檬酸隔绝空气条件下加热到153℃使其完全熔化，测量其不能导电 （3）胶头滴管 1.92 （4）C （5）A （6）A 0.300 （7）C （8）14.4 【分析】25℃时，用氢氧化钠调节H3A溶液的pH时，溶液中H3A的浓度减小，H2A-的浓度先增大后减小、HA2- 的浓度先增大后减小、A3-的浓度持续增大，则曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表H3A、H2A-、HA2-、A3-的分布系数，由图可知，H3A的浓度与HA2- 的浓度相等时，溶液的pH为3.1，则H3A的一级电离常数Ka1(H3A)= = c(H+)=10—3.1，同理可知，H3A的二级电离常数、三级电离常数分别为10—4.8、10—6.4。 【解析】（1）A．由结构简式可知，柠檬酸分子中饱和碳原子的杂化方式为sp3杂化，羧基中双键碳原子的杂化方式为sp2杂化，A错误；B．由结构简式可知，柠檬酸分子中含有3个羧基，羧基中碳氧双键中含有1个π键，所以柠檬酸分子中含有3个π键，B正确；C．由结构简式可知，柠檬酸分子中单键为σ键，羧基中碳氧双键中含有1个σ键，则柠檬酸分子中含有20个σ键，C错误；D．由结构简式可知，柠檬酸分子中醇羟基中的氢原子和碳氧双键中的氧原子之间可形成分子内氢键，D错误；故选B； （2）共价化合物在熔融状态下不能导电，离子化合物在熔融状态下能导电，所以证明柠檬酸为共价化合物而非离子化合物的实验方法为将柠檬酸在隔绝空气条件下加热到153℃使柠檬酸完全熔化，测量柠檬酸能不能导电可以判断柠檬酸为共价化合物； （3）实验室没有80 mL容量瓶，所以配制80 mL0.100 mol/L的柠檬酸溶液时，应选用100 mL容量瓶，由配制一定物质的量浓度溶液的步骤为计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知，实验过程中需要用到的仪器为100 mL容量瓶、烧杯、玻璃棒、电子天平、胶头滴管；需称量柠檬酸质量为：0.100 mol/L×0.1 L×192 g/mol=1.92 g； （4）A．柠檬酸已潮解会使溶质的物质的量减小，导致所配溶液浓度偏小，A不合题意；B．转移时未进行洗涤操作会使溶质的物质的量偏小，导致所配溶液浓度偏小，B不合题意；C．定容时俯视容量瓶刻度线会使溶液体积偏小，导致所配溶液浓度偏大，C符合题意；D．容量瓶未干燥直接使用对溶质的物质的量和溶液的体积无影响，对所配溶液的浓度无影响，D不合题意；故选C； （5）A．由分析可知，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表H3A、H2A-、HA2-、A3-的分布系数，A错误；B．由电离常数可得：Ka2(H3A) Ka3(H3A) =，则溶液中H2A-的浓度与A3-的浓度相等时，溶液中 c2(H+)=10—4.8×10—6.4=10—11.2，则溶液中氢离子浓度为：c(H+)=mol/L=10—5.6mol/L， pH为5.6，B正确；C．由方程式可知，反应的平衡常数为：K=====101.7≈50.1，C正确；D．25℃时，HA2-的水解常数Kh===10—9.2＜Ka3(H3A)，说明HA2-在溶液中的电离程度大于水解程度，Na2HA溶液呈酸性，加水稀释过程中，氢离子浓度减小，水的离子积常数、HA2-的水解常数不变，则溶液中氢氧根离子浓度增大，由电离常数可得：=，所以溶液中和的值减小，D正确；故选A。 （6）①25℃时，HA2-的水解常数Kh===10—9.2＜Ka3(H3A)，说明HA2-在溶液中的电离程度大于水解程度，Na2HA溶液呈酸性，同理可知，H2A-的水解常数Kh===10—10.9＜Ka2(H3A)，说明H2A-在溶液中的电离程度大于水解程度，NaH2A溶液呈酸性，则等浓度的NaH2A和Na2HA混合溶液呈酸性，由H2A-的电离常数大于HA2-可知，H2A-在溶液中的电离程度大于HA2-，且H2A-在溶液中电离出HA2-，所以溶液中H2A-的小于HA2-，故选A； ②混合溶液中存在电荷守恒关系：，则溶液中= c(Na+)=0.100 mol/L×2+ 0.100 mol/L=0.300 mol/L； （7）常温下，向柠檬酸和硝酸镉混合溶液中加入氢氧化钠溶液，溶液中镉离子浓度减小，则L4为-lgc(Cd2+)与pH的变化曲线；由电离常数可知，溶液中、、，柠檬酸的一级电离常数、二级电离常数、三级电离常数依次减小，则溶液pH相等时，溶液中、、依次减小，所以曲线L1、L2、L3分别代表-lg、-lg 、-lg 随pH的变化曲线；由图可知，溶液pH为4时，溶液中为100.9，则H3R的一级电离常数Ka1(H3R)= = 10—4×100.9=10—3.1，同理可知，H3R的二级电离常数、三级电离常数分别为10—4.7、10—6.4； A．由分析可知，曲线L1、L2、L3分别代表-lg、-lg 、-lg 随pH的变化曲线，A正确；B．由图可知，溶液pH为7时，镉离子浓度为10-0.3 mol/L，则氢氧化镉的溶度积为：Ksp=10-0.3×(10—7)2=10—14.3，B 正确：C．25℃时，HR2-的水解常数Kh===10—9.3＜Ka3(H3R)，说明HR2-在溶液中的电离程度大于水解程度，Na2HR溶液呈酸性，C错误；D．由方程式可知，反应的平衡常数为：K=====103.3＞1000，D正确；故选C； （8）由题意可知，柠檬酸亚铁的物质的量为：=0.2 mol，设混合物中氧化铁的物质的量为x mol，氧化亚铁的物质的量为y mol，由铁原子个数守恒可得：2x+y=0.2，由氧化物的质量可得：160x+72y=15.84，解联立方程可得x=0.09 mol，所以Fe2O3的质量为160 g/mol×0.09 mol=14.4 g。 建议用时：130min 1．（2026·湖北襄阳·一模）的重整利用是当下环境保护的研究热点，对减少温室气体的排放具有重大意义。合成甲醇涉及以下三个反应： ①； ②； ③； （1） 。 （2）在恒容密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是___________(填标号)。 A．混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达到平衡 B．加入催化剂，降低了反应的，从而加快了反应速率 C．平衡时向容器中充入惰性气体，甲醇的产率不变 D．反应达到平衡时，升高温度，的浓度增大 （3）在一定条件下，发生上述反应①和②，达到平衡时的转化率随温度和压强的变化如图甲所示。压强一定时，的平衡转化率先增大后减小的原因可能是 温度一定时，压强由小到大的顺序是 。 （4）在密闭容器中，充入和合成，假设只发生反应①和②。不同温度下达到平衡时及CO的体积分数如图乙所示。则曲线b代表 ；时反应达到平衡，的转化率为 此温度下反应②的 (用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。 【答案】（1） （2）AC （3）之前以反应②为主，转化率随着温度升高而增大，之后以反应①为主，转化率随着温度升高而降低 （4） 50% 0.25 【解析】（1）根据盖斯定律，反应③ = 反应① − 反应②：，故答案为：； （2）A．反应体系中气体总质量不变，但总物质的量会随反应进行而变化，因此平均相对分子质量不变时说明反应达到平衡，A正确； B．催化剂不改变反应的，只加快反应速率，B错误； C．恒容条件下充入惰性气体，各物质浓度不变，平衡不移动，甲醇产率不变，C正确； D．反应①为放热反应，升高温度平衡逆向移动，浓度减小，D错误； 故答案选AC； （3）反应②是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，反应①是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，由图可知，压强一定时，温度升高，二氧化碳的平衡转化率先增大后减小，说明之前以反应②为主，转化率随着温度升高而增大，之后以反应①为主，的平衡转化率随着温度升高而降低；反应②是气体体积不变的反应，增大压强，平衡不移动，反应①是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，由图可知，压强为时，二氧化碳的平衡转化率依次减小，则压强的大小顺序为，故答案为：之前以反应②为主，转化率随着温度升高而增大，之后以反应①为主，转化率随着温度升高而降低；； （4）反应①为放热反应，反应②为吸热反应，升高温度，反应①平衡逆向移动，体积分数减小，反应②平衡正向移动，CO体积分数增大，故曲线b代表CO；根据图乙，时，甲醇和一氧化碳的体积分数相等都为10%，即转化的和CO物质的量相同，可以列出三段式： ，解得，的转化率；因为反应②反应前后气体分子数相同，平衡时的物质的量分数可以用平衡时物质的量表示，对于反应②平衡时，，，，则，故答案为：；50%；0.25。 2．（2026·湖北孝感·一模）转化为甲醇是实现“碳中和”的重要手段，该过程主要发生下列反应： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   （1）相关键能如下表所示，则 (用含字母的代数式表示)。 化学键 键能 a b c d e （2）恒容条件下，发生反应Ⅲ，和的起始物质的量之比为时，该反应在无分子筛膜时平衡常数随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出)。 ①为提高氢气的平衡转化率，可以采取的措施为 (填序号)。 a．适当降低温度        b．增大的浓度        c．扩大容器体积        d．加入更高效的催化剂 ②700℃，有分子筛膜时，可能是图中的 (填“A”“B”或“C”)。 （3）在催化剂的作用下，反应Ⅲ的历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注，如表示吸附在催化剂表面，图中已省略) 该反应历程中反应物与产物能量变化最大为 eV。 （4）初始225℃，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，发生反应Ⅰ和Ⅱ．装置及、、……位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO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“”)CO的生成速率； ②位点温度为280 ℃，且各物质体积分数保持不变，则平衡体系中的分压为 Pa(保留小数点后两位；各组分的分压总压该组分的物质的量分数)。 （5）为实现“碳中和”，还可以通过电解法在酸性条件下用制备，其阴极的电极反应式为 。 【答案】（1） （2）ab B （3）1.36 （4）＜ （5） 【解析】（1）反应物的总键能-生成物的总键能，反应Ⅱ中，反应物的总键能=，生成物的总键能=，则； （2）①a．从图像可以看出，反应Ⅲ的平衡常数随温度升高而减小，说明该反应是放热反应，因此，降低温度有助于平衡向正反应方向移动，能提高的平衡转化率，a正确；b．增大的浓度有助于平衡向正反应方向移动，进而提高的平衡转化率，b正确；c．扩大容器体积会使体系压强降低，反应Ⅲ是气体分子总数减少的反应，降低压强会使平衡向逆反应方向移动，使的平衡转化率降低，c错误；d．反应平衡常数只与温度有关，加入高效催化剂只会降低反应活化能，加快反应速率，无法使平衡移动，不会影响的平衡转化率，d错误；故答案选ab； ②使用分子筛膜可以降低反应生成物(g)浓度，使平衡向正反应方向移动，但反应平衡常数只与温度有关，在温度恒定的情况下，平衡常数为定值。因此，在存在分子筛膜的情况下，是图中点B的纵坐标； （3）从图像可以看出，在的步骤中，反应物与生成物能量差为，此步骤反应物与产物能量差最大； （4）①根据题干信息，CO是反应Ⅰ的生成物和反应Ⅱ的反应物，是反应Ⅱ的生成物。从图像可以看出，混合气体从起始到通过处，封闭体系中CO和的体积分数都增加，说明在这一区间内，反应Ⅰ中CO的生成速率大于反应Ⅱ中CO的消耗速率，反应Ⅱ中CO的消耗速率等于的生成速率，因此，的生成速率小于CO的生成速率； ②由图像可知，区间反应达到平衡，体系中CO和的体积分数分别为12.8%和14.2%，根据阿伏加德罗定律推论，体积分数等于物质的量分数。假设体系内气体总物质的量为，根据反应Ⅰ方程式，反应Ⅰ生成的的物质的量为0.128n mol+0.142n mol=0.27n mol，反应Ⅰ生成的的物质的量，的物质的量分数，则的分压； （5）通过电解法利用制的过程中，C元素从+4价降至-2价，发生还原反应，是电解池阴极反应物，电极反应方程式为：。 3．（2026·湖南株洲·一模）甲醇常用于溶剂、燃料和化工原料，具有许多重要的应用。 Ⅰ．装置Ⅰ为甲醇燃料电池。装置Ⅱ是一种以Ni-CuO为电催化剂，并将其与金属铝组装成的可充电电池，用于还原碱性污水中的为，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的逐步还原为。 回答下列问题： （1）充电时，Ni-CuO电极上有生成，则此时装置Ⅱ总反应为 ，其中Ni-CuO电极应连接装置Ⅰ中的电极 (填“A”或“B”)。 （2）放电时，装置Ⅱ的负极区pH将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 Ⅱ．稳定性加氢合成甲醇是“甲醇经济”理念下的一个重要成果，发生如下反应： 反应i：   反应ii：   反应iii：   （3）反应ii能自发进行，符合该反应特点的图像是_______。 A． B． C． D． （4）不同压强下，和的起始物质的量比为，图甲和图乙表示的平衡转化率随温度升高的变化关系，或表示的平衡产率随温度升高的变化关系，如下图所示： 已知：的平衡转化率， 的平衡产率。 ①图中纵坐标表示平衡转化率的是图 (填“甲”或“乙”)，压强 (填“”或“”)。 ②图乙中温度时，两条曲线几乎交于一点，分析原因 。 （5）某温度下，将和充入容积不变的2 L密闭容器中，若只发生反应iii，初总压为8 MPa，测得不同时刻反应后与反应前的压强关系如表： 时间/h 1 2 3 4 5 0.92 0.85 0.79 0.75 0.75 ①用表示前2 h的平均反应速率 。 ②该条件下的分压平衡常数 (结果用分数表示，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） B （2）减小 （3）A （4）乙 时，体系中以反应i为主，反应i前后分子数相等，压强改变对平衡没有影响 （5）0.075 【解析】（1）充电时，Ni-CuO电极上有生成，Ni-CuO电极做阳极发生的反应为，阴极反应为，此时装置Ⅱ总反应为。Ni-CuO电极做阳极应连接装置Ⅰ中的正极，装置Ⅰ阳离子由A电极移向B电极，故B电极为正极，因此Ni-CuO电极做阳极应连接装置Ⅰ中的B极。 （2）电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化剂表面的逐步还原为，放电时正极区发生的反应为，负极反应为： ，负极区负电荷增多，正极区负电荷减少，氢氧根离子由负极区通过氢氧根离子交换膜移向正极区，浓减小，导致负极区pH减小。 （3）反应ii是一个气体分子数减少的反应（3 mol → 1 mol），因此熵变。根据盖斯定律，由反应i和iii可得：，即反应ii是放热且熵减的反应。自发进行的条件是，由于反应ii且，在低温下，，反应自发；高温下，，反应非自发，故符合的图像为A。 （4）①反应i是吸热反应，反应ii和反应iii是放热反应，压强一定时，升高温度，反应i的平衡正向移动，反应ii和反应iii逆向移动，即升高温度，的平衡产率降低，所以图甲表示平衡转化率随温度的变化关系，图乙表示平衡转化率随温度的变化关系，故答案为：乙； 反应i是气体体积不变的反应，反应ii和反应iii都是气体体积减小的反应，温度一定时压强越大，的平衡转化率或的平衡产率越大，图中压强时的平衡转化率或的平衡产率大于时平衡转化率或的平衡产率，所以； ②由于反应i是气体体积不变的吸热反应，压强改变对平衡没有影响，反应ii和反应iii为放热反应，温度后，体系中主要发生反应i，则两条曲线几乎交于一点。 （5）①列三段式： 在反应2h后，总气体物质的量为，由表可知2h后，根据公式可知，，所以，这2h内共反应了0.3 mol，。 ②由表可知平衡时，， ， 平衡时，。 4．（2026·河北·一模）二甲醚是重要的有机合成原料。工业上常用合成气（主要成分为CO、）制备二甲醚，其主要反应如下： 反应i   反应ii   回答下列问题： （1）反应的 。 （2）已知，随温度变化的三种趋势如图1中线条所示。能用来表示反应i的线条是 （填线条字母）。 （3）一定条件下，反应i达到平衡状态后，若改变反应的某一个条件，下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_______（填字母）。 A．逆反应速率先增大后减小 B．的转化率增大 C．反应物的体积分数减小 D．容器中的变大 （4）一定温度下，在体积为2 L的刚性容器中充入和一定量的发生反应i、ii制备二甲醚，平衡时的分压（分压=总压×物质的量分数）与起始的关系如图2所示。已知：初始充入时，容器内气体的总压强为。 ①d点： （填“>”“=”或“<”，下同）。 ②a点时，CO转化率 转化率。 ③若10 min时反应到达c点，CO的转化率为75%，则0~10 min用表示的平均反应速率为 ，反应ii的分压平衡常数 。 【答案】（1） （2）c （3）B （4）> < 0.015 4 【解析】（1）反应可由反应ⅰ+反应ⅱ可得，则，。 （2）已知，随温度变化的三种趋势如图1中线条所示，反应ⅰ的的<0，该反应为气体系数减小的反应，，则T越高，就越大，图像中曲线c符合条件。 （3）A．逆反应速率先增大后减小，可能是增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动，A错误；B．的转化率增大，说明该反应正向移动，B正确；C．反应物的体积分数减小，可能是增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动，C错误：D．容器中的变大，可能是减小CO的量，平衡向逆反应方向移动，D错误；故答案选B。 （4）从图中可知，d点为非平衡点，b点为平衡点，d→b为达到平衡的过程，在增大，所以在正向移动，则； a点时，，初始，则初始。反应生成的总反应为可知，，。设平衡时生成x mol，则CO的转化率为，的转化率为，显然； 若10 min时反应到达c点，CO的转化率为75%，的分压为，则平衡时， ，设，，根据C原子守恒，，根据压强比等于物质的量之比，平衡时气体共有，平衡时总压为，得，则有，，，则，反应ii的与相等，。 5．（2026·陕西渭南·一模）我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。利用、为原料合成对实现“双碳”目标具有重要意义，其主要反应如下： 反应1：     反应2：     回答下列问题： （1）已知反应3的平衡常数，写出反应3的热化学方程式： 。 （2）为提高的平衡产率，理论上应采用的条件是 (填字母)。 a．高温高压　　b．高温低压　　c．低温高压　　d．低温低压 （3）一定温度下，向压强恒为100 MPa的密闭容器中通入1 mol 和3 mol ，充分反应后，测得平衡转化率为50%，选择性为80%，该温度下的分压为 MPa[分压=总压×物质的量分数，甲醇的选择性]；计算该温度下反应2的压强平衡常数为 (保留两位有效数字)[为以分压表示的平衡常数]。 （4）研究者向恒压(3.0 MPa)密闭装置中通入一定量的反应物混合气，测定甲醇的时空收率随温度的变化曲线如图所示(时空收率是表示单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率)。 ①请解释甲醇时空收率“抛物线”后半段下降的可能原因： 。 ②为获得最大的甲醇时空收率，根据图像选择催化剂最佳配比和反应最佳反应温度为 (填字母)。 A．，220℃　　B．，240℃　　C．，210℃　　D．，220℃ （5）在PMPa、下，将投料比的原料气匀速通过无分子筛膜多孔载体反应器，只发生反应2，的平衡转化率为25%。同温同压下，若通入装有催化剂的新型膜反应器(如图所示)，的平衡转化率为40%，则相同时间内出口a和出口b中的质量比为 。 【答案】（1） （2）c （3）12.5 0.059 （4）温度升高，催化剂活性降低，时空收率降低(或温度过高不利于物质在催化剂表面附着，影响时空收率)C （5）1:3 【解析】（1）由热化学方程式，得到，，则，，反应3的热化学方程式为： （2）生成甲醇的反应1为放热反应，是气体分子数减小的反应，要提高甲醇的平衡产率，需选择低温高压的条件，故选择c； （3）①设反应1消耗amol，反应2消耗bmol，列出三段式，，结合平衡转化率为50%，选择性为80%，，，算得a=0.4 mol，b=0.1 mol，气体总物质的量为：(4-2a)mol=3.2 mol，甲醇的分压为； ②反应2前后气体的化学计量数之和不变，故平衡常数中的分压可用物质的量的表示，； （4）①温度升高，可能导致催化剂失活，使甲醇的时空收率下降；也可能因为温度过高导致物质在催化剂表面附着困难，影响时空收率； ②由图，甲醇时空收率最高时的温度约为210℃、使用催化剂，与C选项条件最接近，故选C； （5）只发生反应2，观察反应2的化学计量数，可知消耗的的物质的量与生成的水的物质的量相等，设投入1mol，没有使用分子筛膜多孔载体反应器时，的平衡转化率为25%，即反应了0.25mol，生成0.25mol水，可算得；当通入新型反应器时，平衡转化率为40%，总共生成0.4mol水，设从b口排出了x mol水，平衡常数不变，可列式：，解得x=0.3 mol，故从a口排出的水为(0.4-x)mol=0.1 mol，二者质量比为0.1:0.3=1:3。 6．（2026·江苏扬州·一模）对CO2的捕获、利用已成为前沿科技竞争的焦点。 （1）直接碳燃料电池能够将固体碳(如煤、生物质炭等)的化学能直接转化为电能，并生成高纯度CO2。其使用Li2CO3-K2CO3等二元共熔碳酸盐作为电解质，工作原理如图1所示。 ①在正极，CO2和O2反应生成，电极反应式为 。 ②在负极，固体碳燃料(用C表示)发生一系列反应，其中反应C(s)+CO2(g)2CO(g)  ∆H=172kJ·mol-1，在高温下(>700°C)有利于自发进行的原因是 。 （2）CO2电还原与氯碱工艺可联产CO、Cl2和KHCO3，其工作原理如图2所示。 ①阴极上CO2选择性还原为CO，同时会生成少量H2。一定条件下，阳极产生22.4L(标准状况)Cl2时，阴极生成气体的总质量为26.7g。则该条件下，阴极生成CO的法拉第效率为 。［法拉第效率=×100％］ ②CO2还原为CO的反应在钴卟啉催化剂(简化为Co-N4结构)表面进行，催化循环过程的简化模型如图3所示。若此过程中N元素化合价不变，则Co元素化合价变化的步骤有： (填序号)。 （3）通过CO2制备Ca(HCO3)2有潜在价值，但Ca(HCO3)2固体难以从其水溶液中分离。 ①研究发现，Ca(HCO3)2固体析出过程中，溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性。为得到Ca(HCO3)2固体，可采取的合理措施为 。 ②采用热重法可分析固体组成。依据图4，可判断所得固体主要是Ca(HCO3)2而不是CaCO3的理由是 。 【答案】（1） 该反应ΔH＞0，ΔS＞0 （2）95% I、II （3）选择极性小的溶剂（或用乙醇作溶剂） CaCO3固体加热分解只有一次失重阶段（或一个失重台阶），且固体残留率为56%；Ca(HCO3)2固体加热分解会有两次失重阶段（或两个失重台阶），且固体残留率分别为62%、35%，与图示更接近。 【解析】（1）①正极发生还原反应，氧气被还原，同时生成，故答案为：； ②该反应气体分子数增大，ΔS＞0，且ΔH＞0，要使ΔH-TΔS＜0，则反应应该在高温时利于自发进行； （2）①阳极生成1 mol，转移2 mol电子，设生成CO x mol，生成 y mol，则根据电子守恒和质量守恒： ；，解得x=0.95 mol，y =0.05 mol，根据法拉第效率的定义，法拉第效率=×100％=； ②由图可知，过程中N元素化合价不变，则I反应Co从+2变到+1价，II反应Co由+1变到+2价，后各步骤不涉及Co化合价变化，故答案为：I、II； （3）①研究发现，Ca(HCO3)2固体析出过程中，溶剂的极性会削弱中O-H键的稳定性，故需要采用极性较小的溶剂，得到Ca(HCO3)2固体； ②CaCO3固体加热分解，只涉及到失去，只有一次失重阶段（或一个失重台阶），质量变化：100 g→56 g，固体残留率为56%；Ca(HCO3)2固体加热分解，会失去和，会有两次失重阶段（或两个失重台阶），且固体残留率分别为62%（162 g→100 g）、35%（162 g→56 g），与图示更接近。 7．（2026·四川遂宁·一模）实现“碳中和、碳达峰”是中国对国际社会的庄严承诺。关键在于二氧化碳如何资源化，其中利用CO2与CH4镍基催化重整(DRM)技术制合成气(CO和H2)是研究热点之一，发生的主要反应如下： 反应Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)     反应Ⅱ： （1）为标准摩尔生成焓，其定义为标准状态下，由稳定状态的单质生成1mol该物质的焓变。对于稳定状态单质，其为零。根据下表数据，计算反应Ⅱ的反应热 kJ·mol-1，该反应能自发进行，则 0(填“大于”“小于”或“等于”)。 物质 CO2 CO H2O(g) (kJ·mol-1) -393.5 -110.5 -241.8 （2）描述化学反应的平衡常数常用三种方法：Kc、Kp、和Kx(用平衡时气体的物质的量分数代替平衡浓度计算)。关于相同温度下，反应Ⅱ的三种平衡常数的数值 (填“相等”或“不相等”)。 （3）在恒温恒容的条件同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，下列有关说法正确的是_______(填标号)。 A．通入氮气，不能改变CO2的平衡转化率 B．混合气体密度不再改变，说明反应达到平衡状态 C．使用高效催化剂能加快反应速率和降低反应的焓变 D．反应Ⅱ逆反应的活化能小于正反应的活化能 （4）在PMpa时，将CO2和CH4按等物质的量充入密闭容器中，只进行反应Ⅰ，分别在无催化剂及ZrO2催化下反应相同时间，测得CO2的转化率与温度的关系如图所示。 ①a点时有催化剂和无催化剂的CO2转化率相等的原因是 。 ②在PMPa、900℃、ZrO2催化条件下，将CO2、CH4、Ar按物质的量之比1：1：2充入密闭容器，CO2的平衡转化率大于50%，解释说明原因： ，此时平衡常数 (以各气体的分压代替浓度计算；列出含、p的计算式)。 （5）一种由离子交换树脂和碳纳米管构成的复合薄膜，可同时传导阴离子()和电子。利用该薄膜能有效富集空气中的CO2.如图所示，在薄膜a侧通入空气，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到高浓度的CO2。 a侧上的电极反应式为 。 【答案】（1）+41.2 大于 （2）相等 （3）AD （4）a点所处温度下催化剂失去活性 充入了不参加反应的氩气，相当减小压强，平衡向体积增大的方向移动，CO2的平衡转化率增大 （5） 【解析】（1）由题给信息知，生成物的标准生成焓之和-反应物的标准生成焓之和，因此的；该反应能自发进行，即，因，所以，故答案为+41.2；大于。 （2）对于反应Ⅱ，，， ，所以相同温度下，反应Ⅱ的三种平衡常数的数值相等，故答案为相等。 （3）A．恒温恒容条件下，通入氮气，反应物和生成物浓度不变，平衡不移动， CO2的平衡转化率不变，A正确；B．恒温恒容条件下，混合气体的总质量始终不变，混合气体密度不再改变，不能说明反应达到平衡状态，B错误；C．使用高效催化剂能加快反应速率但不影响反应的焓变，C错误；D．反应Ⅱ为吸热反应，由正反应的活化能-逆反应的活化能知，逆反应的活化能小于正反应的活化能，D正确；故答案选AD。 （4）①根据图示，a点时，有催化剂和无催化剂的转化率相等，这说明在该温度下，两者反应速率相等，即a点时温度较高，催化剂失去了活性，故答案为a点所处温度下催化剂失去活性。 ②反应Ⅰ为气体物质的量增大的反应，在pMPa、900℃、ZrO2催化条件下，将CO2、、Ar按物质的量之比1：1：2充入恒压密闭容器，充入了不参加反应的氩气，相当减小压强，平衡向体积增大的方向移动，的平衡转化率增大，所以的平衡转化率ɑ大于50%；假设起始充入了、、Ar，平衡时的转化率为，则平衡时转化的，平衡时，，平衡时气体的总物质的量为，故=，故答案为充入了不参加反应的氩气，相当减小压强，平衡向体积增大的方向移动，CO2的平衡转化率增大；。 （5）由题意可知，薄膜可同时传导阴离子()和电子，b侧通入氢气，充分反应后在b侧得到水和高浓度的CO2，故b侧氢气失去电子，发生氧化反应，为负极，则薄膜a侧为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为，故答案为。 8．（2026·湖北荆州·一模）甲醇()是一种绿色能源，以与为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一。某温度下，利用生产甲醇主要涉及以下反应。 反应i．； 反应ⅱ．； 反应ⅲ．； （1）反应ⅲ的 ； （2）升高温度，的值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 （3）向绝热恒容密闭容器中充入等物质的量的和发生上述反应，下列可说明反应已达平衡状态的是___________(填选项)。 A．混合气体压强保持不变 B．容器内温度不变 C． D． （4）在恒温密闭容器中，向容积为V的容器内投入和充分发生上述反应，的平衡转化率和甲醇选择性随着温度变化关系如图所示。 ①分析温度高于后，转化率下降的原因 。 ②在，计算平衡时生成的物质的量为 (计算结果保留两位有效数字)。 （5）在研究利用生产甲醇反应历程时发现，反应气中水蒸气含量会影响的产率。为了研究水分子对该反应机制的内在影响，科学家利用计算机模拟，研究添加适量水蒸气前后对能垒较大的反应历程能量变化的影响，如下图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。 资料显示：水也可以使催化剂活化点位减少。结合资料、上图及学过的知识推测，在反应气中添加水蒸气，你认为甲醇产率会： (填“增大”、“减小”或“不变”)，你判断的理由是： 。 【答案】（1） （2）减小 （3）AB （4）以后，以反应i为主，温度升高，反应i平衡逆向移动，所以转化率下降 （5）减小或增大 水蒸气过多，平衡逆向移动，甲醇产率下降或催化剂活化点位减少，吸附反应物能力减弱，甲醇产率下降或有水参与的历程活化能减小，反应速率加快，甲醇产率上升(合理即可) 【解析】（1）反应ⅰ-反应ⅱ得到反应：CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)，根据盖斯定律，=。 （2）反应iii-反应i，所得反应的K=，∆H=∆H3-∆H1<0，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，则K值减小，则减小。 （3）A．反应在绝热恒容容器中进行，若反应未达平衡，气体的物质的量会发生变化，同时体系温度也会改变，这两个因素都会导致容器内压强变化。当混合气体压强保持不变时，说明反应已达平衡状态，A正确；B．化学反应一定伴随能量变化，绝热密闭容器温度不变，说明反应达到平衡状态，B项选；C．反应i中也有CO2参与反应，故，不能说明反应已达平衡状态，C项不选；D．n(H2​)：n(CO)=1:2仅代表某一时刻的物质的量比例关系，无法判断正逆反应速率是否相等，也不能说明各组分的浓度不再变化，因此不能作为平衡状态的判断依据，D错误；答案选AB； （4）①236℃以后，以反应ⅰ为主，温度升高，反应i平衡逆向移动，所以转化率下降； ②由图可知，244℃时，CO2的转化率为10.5%，甲醇的选择性为58.3%，则生成的物质的量为； （5）水蒸气对甲醇产率的影响是多方面的：一方面，水是反应i的产物，增加其浓度会使平衡逆向移动，且资料显示水可能减少催化剂活性位点，这两者都会降低甲醇产率；另一方面，图中信息显示水参与的反应历程活化能更低，能提高反应速率，这可能会提高甲醇产率。最终产率取决于何种影响占主导(合理即可)。 9．（2026·重庆渝中·一模）SO2是大气污染物之一，通过化学反应可将其转化为重要的化工原料。 I．焦炭催化还原SO2回收硫：。一定压强下，向恒容密闭容器中加入足量的焦炭、催化剂和一定量的SO2，测得SO2的生成速率与S2的生成速率随温度的变化关系如图所示。 （1）该反应的ΔH 0(填“>”“<”或“=”)。 （2）图中4个状态点(a、b、c、d)对应的反应体系处于平衡状态的是 。 Ⅱ．生产硫酰氯：   kJ/mol。 （3）已知键能Cl-Cl：243 kJ/mol、S-Cl：255 kJ/mol，则SO2和SO2Cl2分子中硫氧键的键能差值为 kJ/mol(取绝对值)。 （4）恒容密闭容器中按不同投料比充入SO2(g)和Cl2(g)，测定不同温度下体系达平衡时的(，为体系初始压强240 kPa，p为体系平衡压强)与投料比的关系如图所示。 ①T1、T2、T3由低到高的顺序为 。 ②M点SO2的转化率为 ；N点的平衡常数 kPa-1(用物质的分压代替浓度)。 Ⅲ．电化学协同吸收SO2和NO制硫酸(如图所示，阴极室溶液：4<pH<7)： （5）①阳极电极反应式为 。 ②当有4 mol H+通过阳离子交换膜时，则理论上可吸收标准状况下 L NO。 【答案】（1）＜ （2）c （3）100 （4）T1＜T2＜T3 37.5% 0.03 （5）SO2-2e-+2H2O=+4H+ 44.8 【解析】（1）A点时，S2的生成速率等于SO2的生成速率，参照化学计量数，正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行，c点时，SO2的生成速率等于S2的生成速率的二倍，此时反应达平衡状态，则温度升高，逆反应速率增大更多，正反应为放热反应，所以该反应的ΔH＜0。 （2）b点时，＜2，反应正向进行；d点时，≠2，此时反应未达平衡，结合前面分析，图中4个状态点(a、b、c、d)对应的反应体系处于平衡状态的是c。 （3）对于反应：   kJ/mol。已知键能Cl-Cl：243 kJ/mol、S-Cl：255 kJ/mol，设SO2和SO2Cl2分子中硫氧键的键能分别为x、y，∆H=(2x+243 kJ/mol)-(2y+255 kJ/mol×2)=-67 kJ/mol，2(x-y)=200 kJ/mol,|x-y|=100 kJ/mol，则SO2和SO2Cl2分子中硫氧键的键能差值为100 kJ/mol。 （4）①对于反应：   kJ/mol，升高温度，平衡逆向移动，气体物质的量增大，压强增大，则减小。由图可知，在相同的时，的大小关系为＞＞，所以T1、T2、T3由低到高的顺序为T1＜T2＜T3。 ②对于M点，已知=60 kPa，=240 kPa，则平衡时压强=-=240 kPa-60 kPa=180 kPa。设起始时n(SO2)=2mol，n(Cl2)=1mol，气体总物质的量为=3mol，依据阿伏加德罗定律的推论，，n===mol，反应前后气体物质的量变化，根据反应方程式，=mol=0.75mol，SO2的转化率为=37.5%。 N点与M点温度相同，压强平衡常数相同，M点时，反应前，n(SO2)=2mol，n(Cl2)=1mol，总压强为240kPa，此时(SO2)=160kPa，(Cl2)=80kPa，平衡时生成0.75molSO2Cl2，压强减小60kPa，此时p(SO2)=100kPa，p(Cl2)=20kPa，p(SO2Cl2)=60kPa，平衡常数Kp==0.03 kPa-1，所以N点的平衡常数Kp==0.03 kPa-1。 （5）图中信息显示，在电解池左池，(S元素显+4价)转化为(S元素显+3价)，得电子发生还原反应，此侧电极为阴极，则a为负极，b为正极，右侧电极为阳极。 ①在阳极，SO2失电子产物与电解质反应生成H2SO4，依据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒，可得出电极反应式为SO2-2e-+2H2O=+4H+。 ②在吸收池，，在阴极，4+4e-+4H+=2+4H2O，当有4 mol H+通过阳离子交换膜时，线路中转移4mole-，则理论上可吸收2molNO，标准状况下2mol×22.4L/mol=44.8L NO。 10．（2026·云南·一模）电催化还原制备，实现氮循环，是近年来的研究热点之一，回答下列问题： （1）已知： ．   ．   ．   ① (用含和的式子表示)。 ②一定条件下，在密闭容器中发生反应Ⅲ，减小容器体积，平衡 (填“正向”“逆向”或“不”)移动。 （2）以氮掺杂多孔碳(NPC)为电极，电催化还原制备，理论计算的反应进程如下图甲，吸附在催化剂表面的物种用*标注。 ①产物主要通过 (填“途径1”或“途径2”)生成。 ②图甲框中的中间体为 (填标号)。 A．        B．        C．        D． ③为探究产物中氮元素的来源，可采用的实验方法是 (填标号)。 A．同位素示踪法        B．质谱法        C．元素分析法        D．红外光谱法 （3）NPC电催化合成氨的产氨速率、电流效率与电压的关系如图乙(已知：)。实际生产中，最适宜的电压为 V。 （4）已知电极反应：，电解液体积为100 mL。25℃的相关数据见下表。 的分压 的溶解度/ 产氨速率/ 78 kPa 101 kPa ①根据上表数据，的分压增大，产氨速率变大的原因为 。 ②恒压101kPa下，反应4h后，溶解的转化率为 (列出计算式即可)。 [已知：溶解的转化率] 【答案】（1） 正向 （2）途径1 B A （3）0.9 （4）分压增大，在电解液中的溶解度增大，即参加反应的的浓度增大，所以产氨速率变大 【解析】（1）①由盖斯定律得，，则； ②反应Ⅲ的正反应为气体体积减小的反应，因此一定条件下，减小容器体积，压强增大，平衡正向移动。 （2）①反应途径的选择主要看活化能的高低，活化能越低，反应越容易进行，途径1的活化能为0.48，途径2的活化能为1.39，故产物主要通过途径1生成； ②由图可知，反应是逐步加氢并最终断裂N-N键的过程，因为成键释放能量，断键吸收能量，图中→形成了N-H键，释放能量，而→既生成N-H键又有N=N键断裂，该过程为吸收能量过程，所以结合图中→中间体为释放能量过程，因此该阶段类比→，甲框中的中间体为，故答案选B。 ③A．同位素示踪法可以用标记反应物中的，追踪其在产物中的存在，从而确定氮元素的来源，A符合题意；B．质谱法主要用于测定物质的相对分子质量和分子结构，不能追踪元素来源，B不符合题意；C．元素分析法只能确定产物中含有氮元素，无法确定其具体来源，C不符合题意；D．红外光谱法主要用于分析官能团和化学键，不能用于追踪元素来源，D不符合题意；故答案选A。 （3）在0.9 V时，电流效率最高，产氨速率也处于快速上升阶段，当电压继续升高到1.0 V或1.1 V时，产氨速率虽有小幅提升，但电流效率明显下降，会导致能耗增加、经济性变差，因此，最适宜的电压是0.9 V。 （4）①分压增大时，在电解液中的溶解度增大，电解液中的浓度增大，因为反应物浓度越高，单位体积内的活化分子数就越多，有效碰撞增加，反应速率加快，因此，产氨速率变大的原因是：分压增大，在电解液中的溶解度增大，即参加反应的的浓度增大，所以产氨速率变大； ②恒压101kPa下，产氨速率为，反应4h后，得，根据电极反应式，；由的溶解度为，体积为100 mL，得，因此溶解的转化率为。 11．（2026·湖北襄阳·一模）二甲醚()被称为“21世纪的清洁燃料”。以为原料制备二甲醚涉及的主要反应如下： I．   Ⅱ．   回答下列问题： （1）反应的 。 （2）反应I可以在 下自发。(填“高温”、“低温”或“任意温度”。) （3）关于反应I，下列描述正确的是___________(填字母序号)。 A．恒温恒压下达平衡状态时，再充入少量氦气，正逆反应速率不变 B．当混合气体的平均摩尔质量不再发生变化时，反应达平衡状态 C．达平衡状态时， D．恒温下缩小容器体积，反应物的活化分子百分数增大 （4）在压强、和的起始投料一定的条件下，发生反应I、Ⅱ，实验测得平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。 已知：的选择性。 ①其中表示平衡时的选择性的是曲线 (填“①”或“②”)；温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高的原因是 。 ②为同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性，应选择的反应条件为 (填标号)。 a．低温、低压    b．高温、高压    c．高温、低压   d．低温、高压 ③当气体总压强和温度恒定为1.01 MPa和290℃时，向密闭容器中通入和发生上述反应I和Ⅱ，达到平衡时，计算反应Ⅱ的压强平衡常数为 。(小数点后保留2位有效数字，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） （2）低温 （3）BC （4）① 高于300℃时，以反应Ⅱ为主，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高平衡正向移动，的平衡转化率增大 d 0.041 【解析】（1）结合题意，目标反应=反应Ⅰ-2×反应Ⅱ，则； （2）反应Ⅰ正向为气体分子数减小的反应，即，又，根据复合判据可知，该反应在低温下可自发进行； （3）A．恒温恒压下达平衡状态时充入少量氦气，容器体积增大，反应气体浓度减小，正逆反应速率减小，A错误；B．反应Ⅰ建立平衡过程中，气体总质量不变，总物质的量减小，混合气体的平均摩尔质量增大，当混合气体的平均摩尔质量不再发生变化时，反应达平衡状态，B正确；C．反应平衡时，正逆反应速率相等，即，；又速率之比等于化学计量数之比，则，C正确；D．恒温下缩小容器体积，单位体积内活化分子数增多，活化分子百分数不变，D错误；答案为BC； （4）①由方程式可知，反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二甲醚的百分含量减小，选择性减小，则表示平衡时二甲醚的选择性的是曲线①；反应Ⅰ为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳平衡转化率减小；反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，二氧化碳平衡转化率增大，即当温度高于300℃时，二氧化碳平衡转化率增大说明二氧化碳与氢气的反应以反应Ⅱ为主；答案为①；高于300℃时，以反应Ⅱ为主，反应Ⅱ为吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大； ②反应Ⅰ为气体体积减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，二氧化碳平衡转化率减小，平衡时二甲醚的选择性减小；增大压强，平衡正向移动，二氧化碳平衡转化率增大，平衡时二甲醚的选择性增大，则同时提高二氧化碳的平衡转化率和平衡时二甲醚的选择性，应选择的反应条件为低温、高压；答案为d； ③当气体总压强和温度恒定为1.01 MPa和290℃时，二氧化碳的平衡转化率为30%，二甲醚的选择性为30%；密闭容器中通入1 molCO2和3 molH2发生上述反应I和Ⅱ，依据原子守恒n总(C)=1 mol，n总(H)=6 mol，n总(O)=2 mol；则n剩余(CO2)=0.7 mol，n生成(CH3OCH3)=0.045 mol，则根据碳原子守恒可知n生成(CO)=0.21 mol；根据氧原子守恒可知n生成(H2O)=2-0.7×2-0.21-0.045=0.345 mol；根据氢原子守恒可知n剩余(H2)=（6-0.045×6-0.345×2）×0.5=2.52 mol；又恒温恒压下，气体的分压之比等于物质的量之比，对于该反应，反应前后气体分子数不变，可用物质的量代替各自的分压进行计算，则，代入数据可得。 12．（2026·上海·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”)。 （5）CO2在催化剂-O-Ga-O-Zn-作用下加氢制甲醇，再通过催化剂SAPO-34制乙烯，反应历程如图所示(□表示氧原子空位，*表示微粒吸附在催化剂表面)，下列说法正确的是 。 A．-催化剂-O-Ga-O-Zn-降低CO2加氢制甲醇的，加快反应速率 B．CO2催化加氢制甲醇的总反应方程式： C．理论上，每产生1 mol乙烯，需消耗3 mol氢气 D．反应历程中涉及极性键和非极性键的断裂与形成 【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 （5）D 【解析】（1）已知：a： ；b： ；由盖斯定律，a-b得反应Ⅱ：，则；，反应能够自发进行，反应Ⅱ为熵减的放热反应，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Ⅰ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，则分步列出三段式为： 由于时，，得，，则平衡时、、、，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，A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，B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，C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，D正确；故选BC； （4）由图可知，在催化电极被还原为，且电解质溶液为，由提供，则电极反应式为；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； （5）A．催化剂降低了反应的活化能，从而加快反应速率，但不能改变反应的，A错误；B．CO2催化加氢制甲醇的总反应方程式：，B错误；C．甲醇在催化剂SAPO-34作用下制乙烯的方程式为，结合两步反应可得关系式，故理论上，每产生1 mol乙烯，需消耗6 mol氢气，C错误；D．由图可知，反应历程中涉及极性键和非极性键的断裂，有极性键和非极性键的形成，D正确；故选D。 13．（2026·广西南宁·一模）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。 I.制氢技术对氢能产业链的整体布局与发展至关重要。 催化重整制氢(SMR)是氢能源利用领域的研究热点之一，主要反应如下： 反应I： 反应II： 反应III： （1）反应III的 ，该反应能够自发进行的条件是 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。 （2）将、通入反应器中，发生SMR反应达到平衡，得到的平衡转化率与水碳比、温度的关系如图1所示。则温度、、由大到小的顺序为 ，判断的理由是 。 （3）在、压强恒定为7 MPa条件下，将和一定量水蒸气投入密闭容器中发生SMR反应达到平衡，体系中各组分摩尔分数(物质i的摩尔分数)与投料水碳比的关系如图2所示。 ①曲线b表示的物质为 。 ②的摩尔分数随着水碳比的增大而下降的可能原因是 。 ③当时，反应Ⅲ的压强平衡常数 (列出计算表达式即可；为以分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数)。 II.氢气的安全储存是氢能应用的关键。 （4）被储氢合金(M)吸附后解离为H原子，储存在晶体中形成化合物(以MH表示)。以MH作为电池负极材料，作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充、放电时的总反应为。电池放电时，负极的电极反应式为 。 （5）金属镍(Ni)与镧(La)形成的合金是一种良好的储氢材料，其立方晶胞结构和俯视投影图如图3所示。若储氢后，氢原子占据晶胞上下底面的棱心和面心，则形成的储氢化合物的化学式为 。 【答案】（1）+164.9 高温 （2） 升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，的平衡转化率增大 （3）CH4 随着水碳比的增大，氢气的物质的量增加，但水的物质的量增大程度更大，导致氢气的摩尔分数减小 （4） （5）(或，2分) 【解析】（1）反应Ⅲ可由反应I与反应II相加得，根据盖斯定律：反应Ⅲ的正反应为气体分子数增加（熵增）且吸热的反应，根据自发反应判据 ，需在高温条件下才能自发进行； （2）反应I和Ⅲ均为吸热反应，升高温度平衡正向移动，CH4的平衡转化率增大。在水碳比相同时，温度越高，CH4的平衡转化率越高；由图1可知，相同水碳比下转化率 ，故温度顺序为 ； （3）① 随着水碳比增大，CH4的转化率升高，其摩尔分数降低，故曲线b代表CH4； ② 水碳比增大时，水蒸气的物质的量增加幅度大于H2的增加幅度，体系总物质的量增大，导致H2的摩尔分数减小； ③ 水碳比的增加，增加，提高转化率，但转化率降低，故随水碳比增加升高最明显的是，曲线a是，降低明显的，曲线b是，水碳比较大时，会与进一步反应生成H2，使物质的量分数降低，物质的量分数升高，曲线c为；投料水碳比为4时，反应Ⅲ的平衡常数，，，，反应Ⅲ的平衡常数的计算式为； （4）电池放电时，负极MH失去电子，在碱性条件下与OH⁻反应生成M和H2O，电极反应式为：； （5）晶胞中，La原子位于顶点，数目为 ；Ni原子位于面心和体心，数目为5；H原子占据上下底面的棱心和面心，数目为；故化学式为 ；（或）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 7 / 20 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 $