专题11 化学反应原理综合（2大题型）（四川专用）2026年高考化学一模分类汇编

专题11 化学反应原理综合 3大考点概览 题型01 热化学、化学平衡原理为主综合 题型02 热化学、化学平衡、电化学原理为主综合 热化学、化学平衡原理为主综合 题型01 1. （2026·四川省达州市·一模）锌基脱硫剂（ZnO）对高炉煤气中硫化氢（H2S）和羰基硫（COS）的共脱除研究符合可持续发展理念。锌基脱硫剂在500℃、101 kPa时共脱除H2S和COS涉及的反应主要为： 反应I： kJ·mol-1 反应Ⅱ： kJ·mol-1 反应Ⅲ：COS的水解反应。 回答下列问题： （1）反应Ⅲ的热化学方程式为______，已知△S<0，则反应在_______（填“高温”“低温”或“任何温度”）正向自发进行。 （2）500℃下，在两个体积相等的密闭容器甲、乙中分别模拟等物质的量不同气氛高炉煤气脱硫。气氛中相关气体的含量如下表： 容器甲 容器乙 0.22%H2S+0.04%COS+18%CO+5%CO2+76.74%N2 0.22%H2S+0.04%COS+18%CO+5%CO2+5%H2O+71.74%N2 ①下列说法中能表明反应I和反应Ⅱ均达到平衡状态的是_______（填选项）。 A.气体密度不变 B.气体总压强不变 C.H2O(g)的浓度不变 D.COS和CO2的物质的量相等 ②实验表明，与容器甲相比，容器乙中COS的出口浓度更低，原因是_____。 （3）在锌基脱硫剂ZnO的催化作用下，向恒容密闭容器中充入1 mol COS和4 mol H2O，只考虑反应Ⅲ，均反应5 min测得不同温度下COS的转化率如图1所示。达到平衡后，COS的平衡转化率与温度的关系如图2所示。 ①图1中，M点H2O的平均消耗速率为_______mol·min-1。 ②图2中，N点的物质的量分数平衡常数（即用各组分的物质的量分数计算的平衡常数）_______。 （4）我国某科研团队研究了ZnO锌基脱硫剂催化COS水解的反应机理如图所示。结果显示，催化剂孔隙结构数量越多，催化活性越强、水解效率越高，且气态物质更易发生该反应。 研究发现，模拟高炉煤气成分中O2的体积分数越大，水解效率越低。结合ZnO锌基脱硫剂的催化机理，解释可能的原因________。 2. （2026·四川省广安市·一模）在能源结构向清洁低碳转型的背景下，以来源广泛、可再生性强的乙醇与水蒸气为原料，制备H2。 （1）将1molC2H5OH(g)和3molH2O(g)通入恒容密闭容器中，发生如下反应： i． ii． iii． ①△H1 = ____kJ/mol。 ②不同温度下，平衡时CO2和CO的选择性、乙醇的转化率如图所示。CO的选择性随温度变化关系曲线为________，理由是_______________；温度为575K时，n(CO2) =____。 （2）TK时，在某真空密闭容器中，加入1molC2H5OH(g)和3molH2O(g)发生反应，测得初始压强为40kPa，平衡时容器内压强为64kPa，，则反应ii的平衡常数____（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 （3）在乙醇与水蒸气的制氢过程中，温度对不同含Fe量的催化剂和氢气的产率、选择性影响如下图所示。已知，有机物在催化剂表面容易发生积碳。 ①高温条件下，乙醇投料不变，增大水蒸气的含量，_______（填“有利于”或“不利于”）消除积碳，原因是_________________。 ②由上图可知，反应选择的最佳温度为________；最佳催化剂为___________。 3. （2026·四川省乐山市·一模）丙烯是一种重要的化工原料。工业上常用丙烷制备丙烯，方法有如下几种： 方法一：丙烷氧化脱氢 反应Ⅰ： （1）已知几种共价键键能如下表： 共价键 键能 413 348 615 498 463 ①△H1 = ______kJ/mol。 ②为了提高丙烷的平衡转化率，工业上常采用适当的减压或______方法（选填一条）。 方法二：丙烷无氧脱氢。 反应Ⅱ： 副反应Ⅲ： （2）利用反应Ⅰ和Ⅱ______（填“能”或“不能”）计算出的燃烧热，理由是______。 （3）一定条件下，将C3H8和H2的混合气体通过催化剂a或b的表面发生反应Ⅱ、Ⅲ，其（k为速率常数）和的关系如图所示。已知经验公式为（Ea为活化能，k为速率常数，R、C为常数）。在其他条件相同时，催化效果更好的是催化剂______（填“a”或“b”），其理由是______。 （4）1200℃、1MPa下，若选用催化剂a，反应达平衡时丙烷转化率、丙烯选择性以及丙烯生成速率随的变化如图所示，已知：催化剂a、b可发生反应：。 ①图中，C3H6生成速率先增大的原因为______。 ②向密闭容器中通入的混合气体充分反应（不考虑氢气的损失），平衡时丙烯的选择性是______%，副反应Ⅲ的压强平衡常数______。 4. （2026·四川省凉山州·一模） 将CO2转化为高附加值化学品，既能减排，又能满足工业需求。回答下列问题： 二氧化碳加氢制甲醇过程中主要涉及以下反应： 反应I： 反应II： （1）反应的△H = _______，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CO2和H2充入恒温恒容密闭容器中进行反应I，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. 体系内气体密度保持不变 C. CO2和H2的物质的量之比不变 D. CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率 （3）下图甲显示了在M催化剂作用下，相同时间内，不同温度下CO2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260℃，CO2的转化率降低可能的原因是_______。 (已知：甲醇的选择性=)。 （4）LTA分子筛膜具有很强的亲水性，将M催化剂附着在LTA分子筛膜可制作联合催化反应器，图乙显示了在其他条件和图甲反应条件相同时，将M催化剂替换为联合催化反应器相同时间内，不同温度下CO2的转化率和甲醇的选择性性能图。使用此分子筛膜，CO2的转化率提高的原因是_______。 （5）恒温恒容条件下，将1molCO2(g)和3molH2(g)通过装有催化剂的反应器发生反应I和反应II，初始压强为8 MPa。反应一段时间后达到平衡状态，CO2的转化率为40%，甲醇的选择性为50%，该温度下，H2的平衡转化率为_______(计算结果保留三位有效数字)，用平衡分压代替平衡浓度计算，即分压=总压×物质的量分数，反应I的分压平衡常数_______(写出计算式即可)。 5. （2026·四川省泸州市·一模）丙烯是生产石油化工产品的重要烯烃之一。利用液化石油气中的丙烷脱氢生产丙烯，是丙烷资源化的一种重要方式。 （1）丙烷直接脱氢反应为：，反应中丙烷的平衡转化率与温度、压强的关系如图。回答下列问题：___________0，p1___________p2(选填“＞”或“＜”)；该反应在___________(选填“高温”或“低温”)下能自发进行。 （2）为克服直接脱氢过程中催化剂表面易积碳失活等问题，开发了将丙烷与适量O2混合反应的丙烷氧化脱氢工艺。 该工艺总反应为：。已知：，则丙烷直接脱氢反应的热化学方程式为：___________。丙烷氧化脱氢相较于丙烷直接脱氢的优势在于___________(答出其中两点)。 （3）近年来，研究以CO2等“温和氧化剂”替代O2进行丙烷氧化脱氢成为热点。该体系中主要发生下列反应： ① ② 密闭容器中通入4molC3H8、1molCO2，保持压强为1bar进行工业模拟。平衡时各物质的体积分数随温度的变化如图。图中代表C3H6体积分数变化的曲线是___________(选填图中字母编号)。 若900K时，平衡混合气总物质量为amol，其中CO2的物质的量为bmol，则a___________5(选填“＝”“＞”或“＜”)；900K时反应①以物质分压表示的平衡常数Kp为___________bar(用含a、b的代数式表示)。 6. （2026·四川省绵阳市·一模）乙烯年产量是衡量国家石油化工发展水平的重要指标，乙烷制乙烯具有极高的经济效益。乙烷制乙烯的方法有如下两种： Ⅰ．乙烷催化裂解法：i．C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1 （1）已知C2H6(g)、H2(g)和C2H4(g)的燃烧热分别是1560kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1和1411.0kJ·mol-1，则ΔH1=___________，该反应在___________(填“低温”“高温”或“任何温度”)时能自发进行。 （2）一定条件下，向2L密闭容器中通入4mol乙烷，使其发生反应i，测得乙烯平衡产率随温度、压强的变化如图所示： ①p1___________p2(填“>”或“<”)。 ②在a点对应的温度和压强下，反应恰好达到平衡状态所用时间为5min，则0～5min内的平均反应速率(C2H6)=___________。 Ⅱ．乙烷催化氧化法：ii．2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2<0 副反应：iii．2C2H6(g)+5O2(g)4CO(g)+6H2O(g) ΔH3<0 iv．C2H4(g)+2O2(g)2CO(g)+2H2O(g) ΔH4<0 （3）乙烷催化裂解制乙烯时常会发生积碳反应，生成的碳会附着在催化剂的表面，降低催化剂的活性，而乙烷催化氧化制乙烯时很少有积碳，可能原因是___________。 （4）在恒容的密闭容器中充入1mol C2H6和1mol O2，初始压强为200kPa，在催化剂作用下发生上述反应，测得平衡时相关数据如下表所示： 温度/℃ 570 575 580 585 590 595 600 C2H4在含碳产物中的物质的量分数 0.94 0.92 0.91 0.90 0.88 0.86 0.78 C2H6的转化率 0.61 038 0.27 0.19 0.15 0.12 0.10 ①乙烯的物质的量分数随温度升高而降低的原因是___________。 ②585℃条件下，平衡时C2H4的物质的量n(C2H4)=___________mol。反应ii的标准压强平衡常数=___________(只要求列出计算式。标准压强平衡常数定义为：对于反应A2B，，其中=100kPa)。 7. （2026·四川省资阳市·一模）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。 反应原理为： △H1，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 373K 473K 平衡常数 （1）该反应的△H1___________0(填“＞”或“＜”)。 （2）已知C2H2(g)、H2(g)、C2H4(g)的燃烧热()分别为、、，则上述合成反应的△H1___________kJ/mol(用a、b和c表示)。 （3）向恒温恒容密闭容器中充入适量C2H2和H2，达到平衡。 ①下列说法正确的是___________。(填标号) A．当密度不再变化时，可说明反应达到了平衡 B．通入一定量He，可以缩短反应达到平衡的时间 C．升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动 ②测得该反应在某催化剂上生成乙烯的速率方程为。一定时，若，则___________。(填“＞”、“＜”或“＝”) （4）实际生产中伴随有副反应： △H2 。110kPa下，密闭容器中C2H2和H2各2mol，分别在不同催化剂作用下反应，相同时间内的转化率随温度的变化如图1所示；在催化剂II作用下，产物选择性随温度的变化如图2所示。() ①使用催化剂Ⅰ时反应的活化能___________催化剂Ⅱ(填“大于”或“小于”)；请解释随温度升高，乙炔转化率先增大后减小的原因是___________。 ②使用催化剂Ⅱ，温度为160℃时，主反应的压强商Qp=___________kPa-1(以气体分压代替浓度进行计算，分压=总压物质的量分数)。 8. （2026·四川外国语大学附属中学·一模）油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢，利用化学方法对硫化氢回收处理有利于环境保护和资源利用。 Ⅰ．克劳斯工艺： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： （1）计算反应ⅲ： ______。 （2）将H2S(g)和O2(g)以体积比2:1充入恒容绝热容器发生反应ⅲ，可判断该反应达到平衡状态的是______（填字母）。 a． b．容器内压强不再变化 c．混合气体的平均摩尔质量不变 d．H2S(g)和O2(g)转化率相等 II. H2S热分解： △H>0。 （3）该反应在______（填“低温”“高温”或“任意温度”）条件下可自发进行。 （4）在0.1MPa下，将一定量的H2S充入容积可变的密闭容器中发生该反应，测得不同温度下反应达到平衡时三种气态物质的物质的量如图1所示： ①A点对应温度下的平衡常数______（用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数）。 ②的速率方程为，（为速率常数，只与温度有关）。当升高温度时，的值将______（填“增大”“减小”或“不变”）。 ③在一定温度下反应达到平衡后，若保持条件不变，向容器中通入适量的氩气，有利于提高的产率，理由是______。 （5）已知：（R为常数，Rlnk的单位为，温度T的单位为K，E表示反应的活化能，单位为）。Rlnk与催化剂（Cat1、Cat2为催化剂）、温度（T）的关系如图2所示。 在催化剂Cat1作用下，正反应的活化能为______。相同条件下催化效率较高的是______（填“Catl”或“Cat2”）。 9. （2026·四川省德阳市·一模）铁、铜及其化合物在生产、生活中应用广泛，回答下列问题： （1）基态铜原子的价电子排布式为_______。 （2）铜在潮湿的空气中会慢慢被锈蚀生成铜锈[Cu2(OH)2CO3]，该反应的化学方程式为_______。 （3）向盛有CuSO4溶液的试管中慢慢滴加适量氨水，再加入一定量95%乙醇，并用玻璃棒摩擦试管壁，析出深蓝色晶体，其化学式为_______，用玻璃棒摩擦试管壁会产生微小的玻璃微晶，会_______(填“增大”或“减小”)结晶速率。 （4）下列关于铁及其化合物的性质叙述正确的是_______(填标号)。 A. 生铁的熔点比纯铁高 B. 常温下可用铁制槽罐车运输浓硫酸 C. 铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3 D. FeCl3溶液可用于蚀刻铜质印刷电路板 （5）K2FeO4常用作杀菌消毒剂，实验室常用FeCl3溶液、浓KOH溶液与Cl2反应制得。实验室配制FeCl3溶液的方法是_______，制备K2FeO4的离子方程式是_______。 10. （2026·四川省成都市·一模）甲烷催化脱氢并发生无氧偶联制乙烯，具有较高的碳原子利用率，同时联产。 总反应为 ，过程分为两步： 步骤Ⅰ： 步骤Ⅱ： 在Bi2NbO5F纳米板上先后沉积Au、Pd纳米颗粒，该复合催化剂实现了光催化CH4偶联制C2H4。以CH4(g)为唯一反应物，2小时为一循环周期，产物分布情况见图1。生成乙烯的选择性定义为。 回答下列问题： （1）总反应在______（填“高温”或“低温”）正向自发进行。 （2）计算△H2 =______kJ/mol。 （3）欲提高平衡时生成乙烯的选择性，应适当______（填“升温”或“降温”），理由是_______________。 （4）根据图1判断，循环______次时乙烯的选择性相对最低。 （5）已知（为速率常数，活化能Ea、R和C均视为常数），步骤Ⅰ、Ⅱ的关系如图2，则步骤Ⅰ对应曲线______（填“a”或“b”）。 （6）下列说法正确的是______（选填标号）。 A. 改变催化剂颗粒大小不影响反应速率 B. 使用催化剂不影响总反应正向自发性 C. 使用催化剂可改变甲烷的平衡转化率 D. 积碳附着在催化剂时，催化活性下降 （7）循环四次后，恒压（p kPa）容器中的物质近似达到平衡。此时，甲烷的平衡转化率为80%，乙烯的选择性为75%，则步骤Ⅱ的平衡常数______kPa（计算结果，化为最简，分压=总压×物质的量分数）。 11. （2026·四川省内江市·一模）CO2的资源化利用是实现“碳中和、碳达峰”的重要途径。利用CO2加氢合成甲醇是CO2资源化利用的一种有效方式，该过程的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 回答下列问题： （1） _______ （2）图甲是反应Ⅰ的机理，包括3种路径(用a、b、c分别标记)，其中最优路径是_______(填标号)；图中标注数据为各基元反应活化能，在路径a中，决速步骤的活化能是_______eV。 （3）某课题组模拟了CO2加氢在不同温度下的平衡组分(如图乙)。保持总压为，温度为500℃以上时，主要含碳产物是_______，300℃时反应Ⅲ的平衡常数_______。 （4）通过对ZrO2负载Rh的单原子催化剂进行掺杂，可调控催化剂选择性生成CH4或CO，其示意如图丙： ①CO2通过不同的催化历程，可选择性生成CH4或CO。下列说法正确的是_______(填标号)。 a．X的化学式为CH4 b．两历程中均存在着极性键与非极性键的断裂与形成 c．通过对Rh的单原子催化剂进行掺杂，降低了生成Y的反应的△H d．若参与反应的二氧化碳分子为C18O2，则生成物一氧化碳的化学式为C18O ②依据示意图，掺杂钠的催化剂可以提高Y的选择性，其原因是_______。 12. （2026·四川省广安市前峰区·一模）氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。乙醇与水催化重整制氢发生以下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： △H2 回答下列问题： （1）①已知反应Ⅲ:，， 则△H2=_______。 ②反应Ⅰ能自发进行的条件为_______。 （2）压强为100，H2的平衡产率与温度、起始时的关系如图所示，每条曲线表示相同的平衡产率。 ①反应Ⅱ的平衡常数：KA_______KD(填“>”、“=”或“<”) ②H2的产率：C点_______B点(填“>”、“=”或“<”)； ③A、B两点H2产率相等的原因是_______。 （3）压强为100下，11molC2H5OH(g)和3molH2O(g)发生上述反应，平衡时CO2和CO的选择性、乙醇的转化率随温度的升高曲线如图所示。[已知：的选择性] ①573K时，10分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量△n=_______mol。 ②表示CO选择性的曲线是_______(填标号)。 ③573K时，反应Ⅱ的_______(保留到小数点后两位)。 热化学、化学平衡、电化学原理为主综合 题型02 13. （2026·四川省德阳市·一模）CO2是潜在的碳资源，研究CO2捕集与转化对实现“碳中和”具有重要意义。下面是涉及CO2转化的相关反应： i． ii． iii． 回答下列问题： （1）反应_______，该反应经验公式的实验数据如下图中直线a所示。已知经验公式为(为活化能，为速率常数，和C为常数)。当改变外界条件时，实验数据如下图中的直线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。 （2）反应iii在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得转化率随温度变化的影响如下图所示： 对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是______，使用的最佳温度为______。 （3）在一定温度和恒压下，向容器中充入1molCO2和3molH2发生反应i、ii。 ①当以下数值不变时，不能说明反应i、ii均达到平衡的是_______(填标号)。 A.H2与CO体积比 　　 B.混合气体的质量 　　 C.CH3OH的体积分数 ②若体系达到平衡时，消耗的CO2有一半转化为甲醇，混合气体的总物质的量为起始气体的0.8倍，则CO2的转化率为_______，反应ii的平衡常数_______(为用气体分压表示的平衡常数，结果保留两位小数)。 （4）用惰性电极电解酸性CO2水溶液可得到甲烷，其原理如图所示： a电极上的电极反应式为_______。 14. （2026·四川省遂宁市·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) △H1 = +247.4kJ/mol 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 （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△H2=_______kJ·mol-1，该反应能自发进行，则△S_______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_______。 15.（2026·四川省自贡市·一模） 随着科技的发展，氢气终将会成为主要的能源之一。利用天然气为原料制备氢气所涉及部分反应如下： i. ii. iii. 回答下列问题： （1）经计算，反应i在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)条件下可自发进行。 （2）在恒容密闭容器中发生反应ii，下列能说明该反应达到平衡状态的是_______(填标号) A.气体平均相对分子质量不再变化　　 B.，v(消耗CH4)=v(生成CO2) C.H2的分压保持不变 　　　　　　 D.气体混合物密度不再变化 E.体系的压强不再发生变化 （3）已知反应iii为基元反应，其正、逆反应的速率分别表示为，(分别是正、逆反应速率常数)。升高温度，_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，_______。 （4）压强恒定为时，将的混合气体投入反应器中，只发生反应i和iii。平衡时，各组分的物质的量分数与温度关系如图所示。 ①图中表示CO2的曲线是_______(填字母)，其随温度变化的原因是_______。 ②时，反应iii的平衡常数_______(是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数) （5）我国科技工作者发明了一种用直流电源分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气，电化学反应机理如下图所示。电极Ni-YSZ接电源_______(填“正”或“负”)及其表面发生的电极反应式为_______。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题11 化学反应原理综合 3大考点概览 题型01 热化学、化学平衡原理为主综合 题型02 热化学、化学平衡、电化学原理为主综合 热化学、化学平衡原理为主综合 题型01 1. （2026·四川省达州市·一模）锌基脱硫剂（ZnO）对高炉煤气中硫化氢（H2S）和羰基硫（COS）的共脱除研究符合可持续发展理念。锌基脱硫剂在500℃、101 kPa时共脱除H2S和COS涉及的反应主要为： 反应I： kJ·mol-1 反应Ⅱ： kJ·mol-1 反应Ⅲ：COS的水解反应。 回答下列问题： （1）反应Ⅲ的热化学方程式为______，已知△S<0，则反应在_______（填“高温”“低温”或“任何温度”）正向自发进行。 （2）500℃下，在两个体积相等的密闭容器甲、乙中分别模拟等物质的量不同气氛高炉煤气脱硫。气氛中相关气体的含量如下表： 容器甲 容器乙 0.22%H2S+0.04%COS+18%CO+5%CO2+76.74%N2 0.22%H2S+0.04%COS+18%CO+5%CO2+5%H2O+71.74%N2 ①下列说法中能表明反应I和反应Ⅱ均达到平衡状态的是_______（填选项）。 A.气体密度不变 B.气体总压强不变 C.H2O(g)的浓度不变 D.COS和CO2的物质的量相等 ②实验表明，与容器甲相比，容器乙中COS的出口浓度更低，原因是_____。 （3）在锌基脱硫剂ZnO的催化作用下，向恒容密闭容器中充入1 mol COS和4 mol H2O，只考虑反应Ⅲ，均反应5 min测得不同温度下COS的转化率如图1所示。达到平衡后，COS的平衡转化率与温度的关系如图2所示。 ①图1中，M点H2O的平均消耗速率为_______mol·min-1。 ②图2中，N点的物质的量分数平衡常数（即用各组分的物质的量分数计算的平衡常数）_______。 （4）我国某科研团队研究了ZnO锌基脱硫剂催化COS水解的反应机理如图所示。结果显示，催化剂孔隙结构数量越多，催化活性越强、水解效率越高，且气态物质更易发生该反应。 研究发现，模拟高炉煤气成分中O2的体积分数越大，水解效率越低。结合ZnO锌基脱硫剂的催化机理，解释可能的原因________。 【答案】（1） ①. △H=-8.3kJ·mol-1 ②. 低温 （2）①. AC ②. 乙容器中的H2O(g)促使反应Ⅲ平衡右移，消耗了COS，所以COS出口浓度更低 （3）①. 0.12 ②. 1 （4）O2增多会降低COS与催化剂表面的接触，无法顺利发生如图机理 【解析】（1）①COS水解方程式为：，反应Ⅱ减反应I可得反应Ⅲ，根据盖斯定律，可得，； ②△G=△H-T△S<0反应可自发进行，由△S<0，△H<0可知，该反应在低温时自发进行。 （2）①A．反应I和反应Ⅱ中，有固体参与或生成，容器体积不变，气体质量是变量，所以反应过程中气体密度是变量，所以气体密度不变时，反应达到平衡，A正确；B．反应前后气体分子个数不变，所以反应过程中气体总压强不变，因此气体总压强不变时，不能确定是否达到平衡，B错误；C．反应过程中，H2O(g)的浓度不断增大，所以当H2O(g)不变时，可判断反应达到平衡，C正确； D．反应过程中，COS物质的量减少，CO2的物质的量增加，他们两个的物质的量不变时，可判断达到平衡，但是，平衡状态时，他们的物质的量不一定相等，D错误；故答案选AC。 ②观察可知，乙容器中多加了5%H2O，乙容器中的H2O(g)促使反应Ⅲ平衡右移，消耗了COS，所以COS出口浓度更低。 （3）①由图可知，M点COS的转化率为60%，容器中充入1 mol COS，所以消耗0.6 mol COS，，消耗的H2O与COS相同，反应时间为5 min，M点H2O的平均消耗速率为； ②N点时，转化率80%，所以转化的COS为0.8 mol，可列三段式：，。 （4）由图可知，COS要在催化剂表面发生反应，O2增多会降低COS与催化剂表面的接触，无法顺利发生如图机理。 2. （2026·四川省广安市·一模）在能源结构向清洁低碳转型的背景下，以来源广泛、可再生性强的乙醇与水蒸气为原料，制备H2。 （1）将1molC2H5OH(g)和3molH2O(g)通入恒容密闭容器中，发生如下反应： i． ii． iii． ①△H1 = ____kJ/mol。 ②不同温度下，平衡时CO2和CO的选择性、乙醇的转化率如图所示。CO的选择性随温度变化关系曲线为________，理由是_______________；温度为575K时，n(CO2) =____。 （2）TK时，在某真空密闭容器中，加入1molC2H5OH(g)和3molH2O(g)发生反应，测得初始压强为40kPa，平衡时容器内压强为64kPa，，则反应ii的平衡常数____（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 （3）在乙醇与水蒸气的制氢过程中，温度对不同含Fe量的催化剂和氢气的产率、选择性影响如下图所示。已知，有机物在催化剂表面容易发生积碳。 ①高温条件下，乙醇投料不变，增大水蒸气的含量，_______（填“有利于”或“不利于”）消除积碳，原因是_________________。 ②由上图可知，反应选择的最佳温度为________；最佳催化剂为___________。 【答案】（1）①. +255.7 ②. c ③. 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 ④. 0.928 （2）0.7 （3①. 有利于 ②. 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，从而消耗积碳 ③. 650℃ ④. 15NioFe 【解析】（1）①由盖斯定律，反应iii-2×ii得到反应i，则； ②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575 K时，CO2的选择性为80%，CO的选择性为20%，，C2H5OH加入量为1 mol，乙醇的转化率为58%，故发生反应的C2H5OH的物质的量为0.58mol，则生成，两个方程联立解得n(CO2) =0.928mol； （2）平衡时总的物质的量为，反应iii=2×反应ii+反应i，考虑反应i、ii，设平衡时二氧化碳为amol，，则CO为2amol，由三段式： 反应ii 为气体分子数不变的反应，反应i为气体分子数增加4的反应，则1mol +3mol +6a=6.4mol，a=0.4mol，平衡时一氧化碳、水、二氧化碳、氢气的物质的量分别为2×0.4mol=0.8mol、3mol-0.4mol-1.5×0.4mol=2mol、0.4mol、0.4mol+6×0.4mol=2.8mol，反应ii 为气体分子数不变的反应，可以用物质的量代替其分压，则反应ii的平衡常数； （3）①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； ②由上图可知，反应选择的最佳温度为650℃，最佳催化剂为15NioFe，此时氢气的产率和氢气的选择性都较大，利于乙醇与水蒸气的制氢。 3. （2026·四川省乐山市·一模）丙烯是一种重要的化工原料。工业上常用丙烷制备丙烯，方法有如下几种： 方法一：丙烷氧化脱氢 反应Ⅰ： （1）已知几种共价键键能如下表： 共价键 键能 413 348 615 498 463 ①△H1 = ______kJ/mol。 ②为了提高丙烷的平衡转化率，工业上常采用适当的减压或______方法（选填一条）。 方法二：丙烷无氧脱氢。 反应Ⅱ： 副反应Ⅲ： （2）利用反应Ⅰ和Ⅱ______（填“能”或“不能”）计算出的燃烧热，理由是______。 （3）一定条件下，将C3H8和H2的混合气体通过催化剂a或b的表面发生反应Ⅱ、Ⅲ，其（k为速率常数）和的关系如图所示。已知经验公式为（Ea为活化能，k为速率常数，R、C为常数）。在其他条件相同时，催化效果更好的是催化剂______（填“a”或“b”），其理由是______。 （4）1200℃、1MPa下，若选用催化剂a，反应达平衡时丙烷转化率、丙烯选择性以及丙烯生成速率随的变化如图所示，已知：催化剂a、b可发生反应：。 ①图中，C3H6生成速率先增大的原因为______。 ②向密闭容器中通入的混合气体充分反应（不考虑氢气的损失），平衡时丙烯的选择性是______%，副反应Ⅲ的压强平衡常数______。 【答案】（1）①. -236 ②. 适当降温、增加氧气的浓度、及时将水汽冷凝除去（任选其一） （2）①. 不能 ②. H2的燃烧热指1molH2完全燃烧转化为液态水所释放的热量，反应Ⅰ和Ⅱ中只有气态水而没有液态水，因此无法计算 （3）①. b ②. 根据公式可知，斜率为，因此斜率越大-Ea越小，相应Ea越大，催化剂的催化本质是降低反应的活化能，因此活化能Ea越小则催化效果越好图中，催化剂b的斜率更小，活化能更低，因此催化效果更好 （4）①.C3H6 生成速率先增大的原因是，催化效果a＜b，一开始仅有催化剂a，随着n(H2)的增加，催化剂a与H2反应转化为催化剂b，催化效果增强，C3H6生成速率增大 ②. 90% ③. 7.843×10-4 【解析】（1）①反应热可以通过反应物的总键能减去生成物总键能进行计算，故代入表中数据有； ②要提高丙烷的平衡转化率，则需要使平衡正移，已知该反应是正向放热的反应，因此可以通过适当降温来促进平衡正移，当然也可以通过增加氧气的浓度来实现，此外还可以通过移走产物的方法实现，答案可以是降温、增加氧气的浓度、及时将水汽冷凝除去； （2）H2的燃烧热指1molH2完全燃烧转化为液态水所释放的热量，反应Ⅰ和Ⅱ中只有气态水，因此不能通过反应Ⅰ和Ⅱ来计算H2的燃烧热，故答案为：不能，H2的燃烧热指1molH2完全燃烧转化为液态水所释放的热量，反应Ⅰ和Ⅱ中只有气态水而没有液态水，因此无法计算。 （3）根据公式可知，斜率为，活化能Ea越小，催化效果越好，此时斜率m越大（负值越小）。由图可知，b线的斜率大于a线，故催化剂b的活化能更小，催化效果更好 （4）①从图中可以看出，n(H2):n(C3H8)增加，C3H6生成速率先增大后减小，n(H2):n(C3H8)增加其实就是n(H2)投料更多，已知催化剂a、b可发生反应：a+xH2→b，且催化剂b的催化效果优于a，故可知，C3H6生成速率先增大的原因是，催化效果a＜b，一开始仅有催化剂a，随着n(H2)的增加，催化剂a与H2反应转化为催化剂b，催化效果增强，C3H6生成速率增大； ②根据图像可以得出，当通入n(H2):n(C3H8)=2的混合气体时，丙烯的选择性是90%，转化率是40%；假设通入的n(H2)=2mol、n(C3H8)=1mol，已知平衡前体系中仅n(H2)=2mol、n(C3H8)=1mol，平衡后，，， ，，，即平衡时，，已知副反应Ⅲ，，，，代入表达式中则有。 4. （2026·四川省凉山州·一模） 将CO2转化为高附加值化学品，既能减排，又能满足工业需求。回答下列问题： 二氧化碳加氢制甲醇过程中主要涉及以下反应： 反应I： 反应II： （1）反应的△H = _______，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CO2和H2充入恒温恒容密闭容器中进行反应I，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. 体系内气体密度保持不变 C. CO2和H2的物质的量之比不变 D. CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率 （3）下图甲显示了在M催化剂作用下，相同时间内，不同温度下CO2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260℃，CO2的转化率降低可能的原因是_______。 (已知：甲醇的选择性=)。 （4）LTA分子筛膜具有很强的亲水性，将M催化剂附着在LTA分子筛膜可制作联合催化反应器，图乙显示了在其他条件和图甲反应条件相同时，将M催化剂替换为联合催化反应器相同时间内，不同温度下CO2的转化率和甲醇的选择性性能图。使用此分子筛膜，CO2的转化率提高的原因是_______。 （5）恒温恒容条件下，将1molCO2(g)和3molH2(g)通过装有催化剂的反应器发生反应I和反应II，初始压强为8 MPa。反应一段时间后达到平衡状态，CO2的转化率为40%，甲醇的选择性为50%，该温度下，H2的平衡转化率为_______(计算结果保留三位有效数字)，用平衡分压代替平衡浓度计算，即分压=总压×物质的量分数，反应I的分压平衡常数_______(写出计算式即可)。 【答案】（1）①. -91kJ/mol ②. 低温 （2）AC （3）①. 260 ②. 温度高于260℃以反应Ⅰ为主，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向进行，CO2的转化率降低 （4）分子筛膜具有亲水性，分离出水蒸气，反应Ⅰ和Ⅱ均正向移动，CO2的转化率提高 （5）①. 26.7% ②. 【解析】（1）等于反应I-反应II，；反应△H<0，△S<0，△G=△H-T△S<0才能自发，故低温才能自发进行。 （2）A. 反应I为非等体积反应，故压强不变，说明该反应已达平衡状态，A正确；B.恒容体系内，且气体质量不变，故体系内密度保持恒定，体系内气体的密度保持不变无法说明该反应已达平衡状态，B错误；C. CO2和H2按等物质的量投料，但CO2和H2反应的物质的量之比为1:3，故CO2和H2的物质的量之比不变说明反应已达平衡，C正确；D. CO2的消耗速率等于CH3OH的生成速率，描述的均为正反应速率，无法说明该反应已达平衡状态，D错误；故选AC。 （3）由图甲可知，260℃时，CO2的转化率和甲醇的选择性最大，说明该催化剂在260℃时性能最好；温度高于260 ℃以反应Ⅰ为主，反应Ⅰ为放热反应，升高温度平衡逆向进行，从而导致CO2的转化率降低。 （4）分子筛膜具有亲水性，分离出水蒸气，反应Ⅰ和Ⅱ均正向移动，CO2的转化率提高。 （5）恒温恒容条件下，将1molCO2(g)和3molH2(g)通过装有催化剂的反应器发生反应I和反应II，初始压强为8 MPa。反应一段时间后达到平衡状态，CO2的转化率为40%，甲醇的选择性为50%，故生成的甲醇的物质的量为1mol×40%×50%=0.2mol，则有三段式为：，，该温度下，H2的平衡转化率为；，。 5. （2026·四川省泸州市·一模）丙烯是生产石油化工产品的重要烯烃之一。利用液化石油气中的丙烷脱氢生产丙烯，是丙烷资源化的一种重要方式。 （1）丙烷直接脱氢反应为：，反应中丙烷的平衡转化率与温度、压强的关系如图。回答下列问题：___________0，p1___________p2(选填“＞”或“＜”)；该反应在___________(选填“高温”或“低温”)下能自发进行。 （2）为克服直接脱氢过程中催化剂表面易积碳失活等问题，开发了将丙烷与适量O2混合反应的丙烷氧化脱氢工艺。 该工艺总反应为：。已知：，则丙烷直接脱氢反应的热化学方程式为：___________。丙烷氧化脱氢相较于丙烷直接脱氢的优势在于___________(答出其中两点)。 （3）近年来，研究以CO2等“温和氧化剂”替代O2进行丙烷氧化脱氢成为热点。该体系中主要发生下列反应： ① ② 密闭容器中通入4molC3H8、1molCO2，保持压强为1bar进行工业模拟。平衡时各物质的体积分数随温度的变化如图。图中代表C3H6体积分数变化的曲线是___________(选填图中字母编号)。 若900K时，平衡混合气总物质量为amol，其中CO2的物质的量为bmol，则a___________5(选填“＝”“＞”或“＜”)；900K时反应①以物质分压表示的平衡常数Kp为___________bar(用含a、b的代数式表示)。 【答案】（1）①. ＞ ②. ＜ ③. 高温 （2）①. C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H=+124.8kJ/mol ②. 避免催化剂积碳、反应温度低、能耗低、产物易分离等 （3）①. b ②. ＞ ③. 【解析】（1）丙烷直接脱氢反应为：C3H8C3H6+H2 △H，相同的压强下，升高温度丙烷的平衡转化率逐渐升高，可知该反应为吸热反应，△H>0，该反应为分子数增大的反应，相同的温度下，在压强p1的转化率大于p2，可知p1＜p2；根据△G=△H-T△S，若小于零反应自发，根据方程式可知△S>0，△H>0,当高温时可以保证△G<0，故在高温时反应自发； （2）已知反应Ⅰ：； 反应Ⅱ：； 目标反应方程式为：C3H8C3H6+H2 △H，如果求目标反应方程式的反应热，可以利用盖斯定律，反应Ⅰ－反应Ⅱ，所以，C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H=+124.8 kJ/mol；结合题干可知，为克服直接脱氢过程中催化剂表面易积碳失活等问题，可知丙烷氧化脱氢可以避免催化剂积碳，另外所需要的温度低，能耗较小，另外产物为水，便于分离产物； （3）根据已知信息，密闭容器中通入4molC3H8、1molCO2，保持压强为1bar进行工业模拟，可知为恒压装置，初始时，4molC3H8、1molCO2，可知曲线a为C3H8，曲线d为CO2，①C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) ②，分析方程式组，反应①产物C3H6和H2是等量产生，反应②消耗H2，可知曲线b为C3H6，曲线c为H2；因为一氧化碳和水是等量的，故曲线e为CO2和H2O共用； 反应①为气体分子数增大的反应，曲线②为分子数不变的反应，初始时加入的气体物质的量为5 mol，所以900K时，平衡混合气总物质的量为amol，应该大于5 mol； 设C3H8转化的物质的量为x mol，列出三段式： 若900K时，平衡混合气总物质的量为amol，可以计算出x=(a-5) mol，反应①的各物质平衡时物质的量分别为：9-a mol、a-5 mol、a+b-6 mol，则900K时反应①以物质分压表示的平衡常数Kp，带入x=(a-5) mol时，Kp＝ 6. （2026·四川省绵阳市·一模）乙烯年产量是衡量国家石油化工发展水平的重要指标，乙烷制乙烯具有极高的经济效益。乙烷制乙烯的方法有如下两种： Ⅰ．乙烷催化裂解法：i．C2H6(g)C2H4(g)+H2(g) ΔH1 （1）已知C2H6(g)、H2(g)和C2H4(g)的燃烧热分别是1560kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1和1411.0kJ·mol-1，则ΔH1=___________，该反应在___________(填“低温”“高温”或“任何温度”)时能自发进行。 （2）一定条件下，向2L密闭容器中通入4mol乙烷，使其发生反应i，测得乙烯平衡产率随温度、压强的变化如图所示： ①p1___________p2(填“>”或“<”)。 ②在a点对应的温度和压强下，反应恰好达到平衡状态所用时间为5min，则0～5min内的平均反应速率(C2H6)=___________。 Ⅱ．乙烷催化氧化法：ii．2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g) ΔH2<0 副反应：iii．2C2H6(g)+5O2(g)4CO(g)+6H2O(g) ΔH3<0 iv．C2H4(g)+2O2(g)2CO(g)+2H2O(g) ΔH4<0 （3）乙烷催化裂解制乙烯时常会发生积碳反应，生成的碳会附着在催化剂的表面，降低催化剂的活性，而乙烷催化氧化制乙烯时很少有积碳，可能原因是___________。 （4）在恒容的密闭容器中充入1mol C2H6和1mol O2，初始压强为200kPa，在催化剂作用下发生上述反应，测得平衡时相关数据如下表所示： 温度/℃ 570 575 580 585 590 595 600 C2H4在含碳产物中的物质的量分数 0.94 0.92 0.91 0.90 0.88 0.86 0.78 C2H6的转化率 0.61 038 0.27 0.19 0.15 0.12 0.10 ①乙烯的物质的量分数随温度升高而降低的原因是___________。 ②585℃条件下，平衡时C2H4的物质的量n(C2H4)=___________mol。反应ii的标准压强平衡常数=___________(只要求列出计算式。标准压强平衡常数定义为：对于反应A2B，，其中=100kPa)。 【答案】（1）①. +136.8kJ·mol-1 ②. 高温 （2）①. < ②. 0.24mol·L-1·min-1 （3）C与O2发生反应生成CO2，从而使积碳减少 （4）①. 反应ⅱ、ⅳ均为放热反应，升高温度，反应ⅱ平衡逆向移动程度更大 ②. 0.18 ③. 【解析】（1）燃烧热是指 1mol 可燃物燃烧生成稳定氧化物所放出的热量，C2H6(g)、H2(g)和C2H4(g)的燃烧热分别是1560kJ·mol-1、285.8kJ·mol-1和1411.0kJ·mol-1，则①C2H6(g)+ 7/2O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)  △H =-1560kJ·mol-1；②H2 (g)+1/2O2 (g)=H2O(l) △H=-285.8kJ·mol-1；③CH2=CH2(g)+3O2(g)=2CO2(g)+2H2O(l)  △H=-1411.0kJ·mol-1；反应C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)可由①-②-③得到，则 △H=-1560kJ·mol-1 +285.8 kJ·mol-1 +1411.0kJ·mol-1 =+136.8kJ·mol-1。该反应是气体体积增大的反应，△S>0，△H-T△S<0时反应能够自发进行，该反应在高温时能自发进行。 （2）①该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡逆向移动，乙烯平衡产率减小，则p1<p2； ②a点乙烯的平衡产率为60%，反应恰好达到平衡状态所用时间为5min，则0～5min内的平均反应速率v(C2H6)== 0.24mol·L-1·min-1。 （3）乙烷催化氧化制乙烯时有氧气参与反应，很少有积碳的可能原因是C与O2发生反应生成CO2，从而使积碳减少。 （4）①乙烯的物质的量分数随温度升高而降低的原因是：反应ⅱ、ⅳ均为放热反应，升高温度，反应ⅱ平衡逆向移动程度更大； ②由表格数据可知，585℃条件下，平衡时C2H4在含碳产物中的物质的量分数为0.90，C2H6的转化率的转化率为0.19，设平衡时n(CO)=xmol，则n(C2H4)=9x，由C原子守恒可知9x×2+x=1mol×2×0.19，解得x=0.02，则平衡时C2H4的物质的量n(C2H4)=9×0.02mol=0.18mol，n(CO)=0.02mol，n(C2H6)=1mol-1mol×0.19=0.81mol，由H原子守恒可知n(H2O)= ，O原子守恒可知n(O2)= =0.885mol，气体总物质的量为：0.18mol+0.02mol+0.81mol+0.21mol+0.885mol=2.105mol，初始压强为200kPa，则平衡压强为，反应ii的标准压强平衡常数= 。 7. （2026·四川省资阳市·一模）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。 反应原理为： △H1，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 373K 473K 平衡常数 （1）该反应的△H1___________0(填“＞”或“＜”)。 （2）已知C2H2(g)、H2(g)、C2H4(g)的燃烧热()分别为、、，则上述合成反应的△H1___________kJ/mol(用a、b和c表示)。 （3）向恒温恒容密闭容器中充入适量C2H2和H2，达到平衡。 ①下列说法正确的是___________。(填标号) A．当密度不再变化时，可说明反应达到了平衡 B．通入一定量He，可以缩短反应达到平衡的时间 C．升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动 ②测得该反应在某催化剂上生成乙烯的速率方程为。一定时，若，则___________。(填“＞”、“＜”或“＝”) （4）实际生产中伴随有副反应： △H2 。110kPa下，密闭容器中C2H2和H2各2mol，分别在不同催化剂作用下反应，相同时间内的转化率随温度的变化如图1所示；在催化剂II作用下，产物选择性随温度的变化如图2所示。() ①使用催化剂Ⅰ时反应的活化能___________催化剂Ⅱ(填“大于”或“小于”)；请解释随温度升高，乙炔转化率先增大后减小的原因是___________。 ②使用催化剂Ⅱ，温度为160℃时，主反应的压强商Qp=___________kPa-1(以气体分压代替浓度进行计算，分压=总压物质的量分数)。 【答案】（1）＜ （2）c-a-b或-(a＋b-c) （3）①. C ②. ＜ （4）①. 小于 ②. 温度小于220℃，反应未达平衡，随温度升高反应速率加快，乙炔转化率升高；当温度大于220℃，反应已达到平衡，随温度升高平衡逆向移动，乙炔转化率降低 ③. 0.35 【解析】（1）已知该反应的平衡常数随温度升高而降低，故该反应为放热反应，即△H1<0； （2）已知三种物质的燃烧热化学方程式为 △H=-akJ/mol， △H=-bkJ/mol，△H=-ckJ/mol，依据盖斯定律可知△H1=（c-a-b）kJ/mol； （3）A． 恒温恒容条件下，气体总质量不变，密度始终不变，不能作为平衡判据，A错误；B．恒容条件下，惰性气体不改变各组分浓度，反应速率不变，平衡时间不变，B错误；C．升温使正、逆反应速率均增大，且正反应放热，平衡逆向移动，C正确；故选C；已知速率方程：，当P(H2)一定时，且可知，； （4）相同温度下，催化剂Ⅰ的乙炔转化率更高，说明催化剂Ⅰ降低活化能效果更显著，故催化剂Ⅰ的活化能更小；温度< 220 ℃时，反应未达平衡，升温加快反应速率，转化率升高；温度> 220 ℃时，反应已达平衡，升温使平衡逆向移动（放热反应），转化率降低；依据题干所给信息可列相关反应的三段式：依据三段式可知各个物质的分压为：，，，故==0.35 kPa-1。 8. （2026·四川外国语大学附属中学·一模）油气开采、石油化工、煤化工等行业产生的废气普遍含有硫化氢，利用化学方法对硫化氢回收处理有利于环境保护和资源利用。 Ⅰ．克劳斯工艺： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： （1）计算反应ⅲ： ______。 （2）将H2S(g)和O2(g)以体积比2:1充入恒容绝热容器发生反应ⅲ，可判断该反应达到平衡状态的是______（填字母）。 a． b．容器内压强不再变化 c．混合气体的平均摩尔质量不变 d．H2S(g)和O2(g)转化率相等 II. H2S热分解： △H>0。 （3）该反应在______（填“低温”“高温”或“任意温度”）条件下可自发进行。 （4）在0.1MPa下，将一定量的H2S充入容积可变的密闭容器中发生该反应，测得不同温度下反应达到平衡时三种气态物质的物质的量如图1所示： ①A点对应温度下的平衡常数______（用平衡分压代替平衡浓度计算，平衡分压=总压×物质的量分数）。 ②的速率方程为，（为速率常数，只与温度有关）。当升高温度时，的值将______（填“增大”“减小”或“不变”）。 ③在一定温度下反应达到平衡后，若保持条件不变，向容器中通入适量的氩气，有利于提高的产率，理由是______。 （5）已知：（R为常数，Rlnk的单位为，温度T的单位为K，E表示反应的活化能，单位为）。Rlnk与催化剂（Cat1、Cat2为催化剂）、温度（T）的关系如图2所示。 在催化剂Cat1作用下，正反应的活化能为______。相同条件下催化效率较高的是______（填“Catl”或“Cat2”）。 【答案】（1）-314kJ/mol （2）ab （3）高温 （4）①. 0.02 ②. 增大 ③. 在恒温恒压的平衡体系中充入氩气，相当于减小压强，该反应是气体分子数增大的反应，减小压强，平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大 （5）①. 200 ②. Cat1 【解析】（1）反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 根据盖斯定律，反应ⅲ=： 。 （2）a．根据速率之比等于计量数之比，反应达到平衡状态，a选；b．该反应为放热反应，随反应进行，温度升高，压强增大，容器内压强不再变化，能判断反应达到平衡状态，b选；c．该反应为反应前后物质的量不变的反应，混合气体的平均摩尔质量不变，不能判断反应达到平衡状态，c不选；d．体积比2：1充入恒容绝热容器发生反应，H2S(g)和O2(g)转化率一直相等，不能判断反应达到平衡状态，d不选；故选ab。 （3）该反应△H>0,△S>0，根据△H-T△S<0反应自发进行，在高温条件下可自发进行。 （4）①H2S热分解：2H2S(g)S2(g)+2H2(g) △H>0 ，由系数关系，m为H2S，n为H2，l为S2，A点对应温度下列式， 平衡常数=0.02。 ②2H2S(g)S2(g)+2H2(g) △H>0当升高温度时，正逆反应速率均增大，但是反应正向移动，则正反应速率增大程度更大，增大。 ③在一定温度下反应达到平衡后，若保持条件不变，向容器中通入适量的氩气，有利于提高H2的产率，理由是在恒温恒压的平衡体系中充入氩气，相当于减小压强，该反应是气体分子数增大的反应，减小压强，平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大。 （5）取催化剂Cat1曲线上400℃的点的数据代入，得正反应的活化能为200kJ/mol；根据表达式可知，温度变化值相等时，Rlnk变化越大，说明活化能越大，催化剂效率低；故变化相同温度，对应曲线变化值较小，活化能较小，则相同条件下，催化效率较高的是Cat1。 9. （2026·四川省德阳市·一模）铁、铜及其化合物在生产、生活中应用广泛，回答下列问题： （1）基态铜原子的价电子排布式为_______。 （2）铜在潮湿的空气中会慢慢被锈蚀生成铜锈[Cu2(OH)2CO3]，该反应的化学方程式为_______。 （3）向盛有CuSO4溶液的试管中慢慢滴加适量氨水，再加入一定量95%乙醇，并用玻璃棒摩擦试管壁，析出深蓝色晶体，其化学式为_______，用玻璃棒摩擦试管壁会产生微小的玻璃微晶，会_______(填“增大”或“减小”)结晶速率。 （4）下列关于铁及其化合物的性质叙述正确的是_______(填标号)。 A. 生铁的熔点比纯铁高 B. 常温下可用铁制槽罐车运输浓硫酸 C. 铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3 D. FeCl3溶液可用于蚀刻铜质印刷电路板 （5）K2FeO4常用作杀菌消毒剂，实验室常用FeCl3溶液、浓KOH溶液与Cl2反应制得。实验室配制FeCl3溶液的方法是_______，制备K2FeO4的离子方程式是_______。 【答案】（1）3d104s1 （2）2Cu+O2+CO2+H2O = Cu2(OH)2CO3 （3）①. Cu(NH3)4SO4·H2O ②. 增大 （4）BD （5）①. 将FeCl3固体先溶于盐酸中，再用蒸馏水稀释 ②. 2Fe3++3Cl2+16OH- = 2FeO+6Cl-+8H2O 【解析】（1）铜是29号元素，基态铜原子的价电子排布式为3d104s1。 （2）铜在潮湿的空气中会慢慢与氧气、二氧化碳反应生成Cu2(OH)2CO3，该反应的化学方程式为2Cu+O2+CO2+H2O = Cu2(OH)2CO3。 （3）向盛有CuSO4溶液的试管中慢慢滴加适量氨水，再加入一定量95%乙醇，并用玻璃棒摩擦试管壁，析出深蓝色晶体，该沉淀是硫酸四氨合铜，其化学式为Cu(NH3)4SO4·H2O，用玻璃棒摩擦试管壁会产生微小的玻璃微晶，引发结晶，会增大结晶速率。 （4）A. 合金的熔点低于成分金属的熔点，生铁是合金，所以生铁的熔点比纯铁低，故A错误；B. 常温下铁在浓硫酸中钝化，可用铁制槽罐车运输浓硫酸，故B正确；C. 铁在硫蒸气中燃烧生成黑色FeS，故C错误；D. 2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，FeCl3溶液可用于蚀刻铜质印刷电路板，故D正确；选BD。 （5）氯化铁易水解，为抑制氯化铁水解，实验室配制FeCl3溶液的方法是：将FeCl3固体先溶于盐酸中，再用蒸馏水稀释；FeCl3溶液、浓KOH溶液与Cl2反应制备K2FeO4，铁元素化合价由+3升高为+6、氯元素化合价由0降低为-1，反应的离子方程式是2Fe3++3Cl2+16OH- = 2FeO+6Cl-+8H2O。 10. （2026·四川省成都市·一模）甲烷催化脱氢并发生无氧偶联制乙烯，具有较高的碳原子利用率，同时联产。 总反应为 ，过程分为两步： 步骤Ⅰ： 步骤Ⅱ： 在Bi2NbO5F纳米板上先后沉积Au、Pd纳米颗粒，该复合催化剂实现了光催化CH4偶联制C2H4。以CH4(g)为唯一反应物，2小时为一循环周期，产物分布情况见图1。生成乙烯的选择性定义为。 回答下列问题： （1）总反应在______（填“高温”或“低温”）正向自发进行。 （2）计算△H2 =______kJ/mol。 （3）欲提高平衡时生成乙烯的选择性，应适当______（填“升温”或“降温”），理由是_______________。 （4）根据图1判断，循环______次时乙烯的选择性相对最低。 （5）已知（为速率常数，活化能Ea、R和C均视为常数），步骤Ⅰ、Ⅱ的关系如图2，则步骤Ⅰ对应曲线______（填“a”或“b”）。 （6）下列说法正确的是______（选填标号）。 A. 改变催化剂颗粒大小不影响反应速率 B. 使用催化剂不影响总反应正向自发性 C. 使用催化剂可改变甲烷的平衡转化率 D. 积碳附着在催化剂时，催化活性下降 （7）循环四次后，恒压（p kPa）容器中的物质近似达到平衡。此时，甲烷的平衡转化率为80%，乙烯的选择性为75%，则步骤Ⅱ的平衡常数______kPa（计算结果，化为最简，分压=总压×物质的量分数）。 【答案】（1）高温 （2）137 （3） ①. 升温 ②. △H2>0，升高温度，有利于步骤Ⅱ正向进行 （4）2 （5）b （6）BD （7） 【解析】（1）△G=△H-T△S<0时反应自发进行，总反应△H>0，△S>0，高温下利于反应正向自发进行； （2）根据盖斯定律； （3）CH4(g)为唯一反应物，想要提高生成乙烯的选择性就要提高平衡时乙烯的物质的量分数，升高温度，反应Ⅱ正向进行，利于乙烯生成； （4）由图可知循环第二次时，最小； （5）曲线斜率和活化能Ea相关，步骤Ⅰ、ⅠⅠ都是吸热反应，一般而言，对于相似的反应，反应热越小，活化能越小，△H1更小，Ea更小，斜率绝对值更小，所以步骤Ⅰ对应曲线b； （6）A．催化剂颗粒大小影响表面积，从而影响反应速率，A错误；B．催化剂不影响反应△H、△S，所以也不会影响自发性，B正确；C．催化剂不影响反应平衡转化率，C错误；D．积碳覆盖催化剂活性位点，导致活性下降，D正确；故选BD； （7）设初始n(CH4)=2 mol，甲烷的平衡转化率为80%，则，参与反应的CH4有1.6 mol，剩余0.4 mol；经过步骤Ⅰ、ⅠⅠ，2CH4→C2烃（C2H4+C2H6），所以，乙烯选择性为75%，，，； 步骤Ⅰ生成的H2与C2烃等物质的量为0.8 mol，步骤生成的H2与乙烯等物质的量为0.6 mol，共生成1.4 mol； 平衡时，，步骤ⅠⅠ。 11. （2026·四川省内江市·一模）CO2的资源化利用是实现“碳中和、碳达峰”的重要途径。利用CO2加氢合成甲醇是CO2资源化利用的一种有效方式，该过程的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 回答下列问题： （1） _______ （2）图甲是反应Ⅰ的机理，包括3种路径(用a、b、c分别标记)，其中最优路径是_______(填标号)；图中标注数据为各基元反应活化能，在路径a中，决速步骤的活化能是_______eV。 （3）某课题组模拟了CO2加氢在不同温度下的平衡组分(如图乙)。保持总压为，温度为500℃以上时，主要含碳产物是_______，300℃时反应Ⅲ的平衡常数_______。 （4）通过对ZrO2负载Rh的单原子催化剂进行掺杂，可调控催化剂选择性生成CH4或CO，其示意如图丙： ①CO2通过不同的催化历程，可选择性生成CH4或CO。下列说法正确的是_______(填标号)。 a．X的化学式为CH4 b．两历程中均存在着极性键与非极性键的断裂与形成 c．通过对Rh的单原子催化剂进行掺杂，降低了生成Y的反应的△H d．若参与反应的二氧化碳分子为C18O2，则生成物一氧化碳的化学式为C18O ②依据示意图，掺杂钠的催化剂可以提高Y的选择性，其原因是_______。 【答案】（1）-49.6 （2）①. c ②. 1.47 （3）①. CO ②. 2.5×10-7 （4）①. ad ②. 钠抑制了Rh对H2的活化；钠与中间体的氧成键稳定了COOH*中间体构型 【解析】（1）由盖斯定律，反应Ⅰ+反应Ⅱ得到反应Ⅲ， （2）①由图甲可以观察到，路径c的基元反应能垒都低于a和b，能垒越低，化学反应越容易进行，故路径c为最优路径； ②观察a路径的最高能垒为第一步基元反应的能垒，即为1.47eV； （3）①由图乙，温度为500℃以上时，主要含碳产物是CO； ②300℃时，各组分摩尔分数为：，，设气体总物质的量为1mol，； （4）①a．由原理图，HCOO*路径中，CHO2的O吸附到催化剂上，H2释放的H与反应物相接，生成CH4，a正确；b．HCOO*路径中有极性键的断裂与生成和非极性键的断裂，没有非极性键的生成，b错误；c．催化剂可以改变化学反应的活化能，不能改变△H，c错误；d．参与反应的碳元素只由二氧化碳提供，二氧化碳分子为C18O2，则生成物一氧化碳的化学式为C18O，d正确；故答案为ad； ②由原理，掺杂钠可以抑制Rh对H2的活化，减少H2分解，抑制HCOO*路径，且钠与中间体的氧成键稳定了COOH*中间体构型，提高了COOH*路径的选择性。 12. （2026·四川省广安市前峰区·一模）氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。乙醇与水催化重整制氢发生以下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： △H2 回答下列问题： （1）①已知反应Ⅲ:，， 则△H2=_______。 ②反应Ⅰ能自发进行的条件为_______。 （2）压强为100，H2的平衡产率与温度、起始时的关系如图所示，每条曲线表示相同的平衡产率。 ①反应Ⅱ的平衡常数：KA_______KD(填“>”、“=”或“<”) ②H2的产率：C点_______B点(填“>”、“=”或“<”)； ③A、B两点H2产率相等的原因是_______。 （3）压强为100下，11molC2H5OH(g)和3molH2O(g)发生上述反应，平衡时CO2和CO的选择性、乙醇的转化率随温度的升高曲线如图所示。[已知：的选择性] ①573K时，10分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量△n=_______mol。 ②表示CO选择性的曲线是_______(填标号)。 ③573K时，反应Ⅱ的_______(保留到小数点后两位)。 【答案】（1）①. -41.2kJ/mol ②. 高温 （2）①. = ②. < ③. B点温度高于A点，升高温度，反应II逆向移动消耗氢气的量与反应Ⅰ、反应Ⅲ正向移动产生H2的量相等 （3）①. -0.6 ②. c ③. 14.04 【解析】（1）观察知，反应Ⅲ=反应Ⅰ+2×反应Ⅱ，则△H=△H1+2△H2， ； △G=△H-T△S<0的反应能自发进行，反应Ⅰ的△S>0，△H1>0，则反应Ⅰ能自发进行的条件为高温。 （2）①A、D两点的温度相同，则反应Ⅱ的平衡常数：KA=KD； ②每条曲线表示氢气相同的平衡产率，则在C点所在曲线上取一个点与B点温度相同，标为点E，E点与B点相比温度相同，但是E点的小于B点的，而增大时，三个反应均会正向移动，氢气的产率增大，因此H2的产率：C点<B点； ③A、B两点H2产率相等的原因是B点温度高于A点，升高温度，反应II逆向移动消耗氢气的量与反应Ⅰ、反应Ⅲ正向移动产生H2的量相等。 （3）①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，CO2的选择性减小，由于CO的选择性+CO2的选择性=1，则表示CO2选择性的曲线为a，表示CO选择性的曲线是c，表示乙醇的转化率的曲线是b。573K时，10分钟反应达到平衡，则乙醇的物质的量的变化量△n=1mol×(1-60%)-1mol=-0.6mol。 ②结合①中分析知，表示CO选择性的曲线是c。 ③573K时，CO2的选择性为85%，CO的选择性为15%，乙醇的转化率为0.6，则平衡时n(CO2)+n(CO)=1mol×0.6×2=1.2mol，n(CO)= 1.2mol×15%= 0.18mol，n(CO2)= 1.2mol×85%= 1.02mol，设反应Ⅰ中C2H5OH(g)转化了xmol，反应Ⅱ中CO转化了ymol，反应Ⅲ中C2H5OH(g)转化了zmol，则，，，那么x+z=0.6，2x-y=0.18，y+2z=1.02，平衡时n(H2O)=3-x-y-3z=3-(x+z)-(y+2z)=3-0.6-1.02=1.38mol， n(H2)=4x+y+6z=4(x+z)+(y+2z)=2.4+1.02=3.42mol，气体的总物质的量为0.4+1.38+1.02+0.18+3.42=6.4mol，故反应Ⅱ的。 热化学、化学平衡、电化学原理为主综合 题型02 13. （2026·四川省德阳市·一模）CO2是潜在的碳资源，研究CO2捕集与转化对实现“碳中和”具有重要意义。下面是涉及CO2转化的相关反应： i． ii． iii． 回答下列问题： （1）反应_______，该反应经验公式的实验数据如下图中直线a所示。已知经验公式为(为活化能，为速率常数，和C为常数)。当改变外界条件时，实验数据如下图中的直线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。 （2）反应iii在两种不同催化剂条件下反应相同时间，测得转化率随温度变化的影响如下图所示： 对比上述两种催化剂的催化性能，工业上应选择的催化剂是______，使用的最佳温度为______。 （3）在一定温度和恒压下，向容器中充入1molCO2和3molH2发生反应i、ii。 ①当以下数值不变时，不能说明反应i、ii均达到平衡的是_______(填标号)。 A.H2与CO体积比 　　 B.混合气体的质量 　　 C.CH3OH的体积分数 ②若体系达到平衡时，消耗的CO2有一半转化为甲醇，混合气体的总物质的量为起始气体的0.8倍，则CO2的转化率为_______，反应ii的平衡常数_______(为用气体分压表示的平衡常数，结果保留两位小数)。 （4）用惰性电极电解酸性CO2水溶液可得到甲烷，其原理如图所示： a电极上的电极反应式为_______。 【答案】（1）①. +104.2 ②. 加入了高效催化剂 （2）①. Ni-CeO2 ②. 320℃左右 （3）①. B ②. 80% ③. 1.14 （4） 【解析】（1）反应ii-反应i可得反应CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)，根据盖斯定律，该反应；从图像可以看出，直线b的斜率小于直线a，根据公式，直线b所代表的实验的Ea小于直线a，说明改变实验条件降低了反应的活化能，因此可能是在实验中使用了更高效的催化剂； （2）从图像可以看出，Ni-CeO2催化剂在温度约为320℃时，CO2转化率即可达到近80%，Ni催化剂在温度约为380℃时，CO2转化率仅有60%，在工业上使用Ni-CeO2有助于提高生产效率，降低能耗；Ni-CeO2催化剂在320℃左右时，可以达到CO2的最大转化率，之后转化率随温度升高而下降，因此催化剂最佳使用温度为320℃左右； （3）①A．H2是反应i和反应ii的反应物，CO是反应ii的生成物。根据阿伏加德罗定律，当二者体积比不变时，物质的量之比也不变，H2和CO的消耗和生成速率相等，反应i和反应ii均达到平衡；B．根据质量守恒定律，容器内混合气体的总质量在任何时刻都相等，无法说明反应是否达到平衡；C．反应i是气体分子总数减少的反应，反应ii是气体分子总数不变的反应。CH3OH是反应i的产物，当CH3OH体积分数不变时，其物质的量分数也不变，说明体系内各组分的生成和消耗速率相等，反应i和反应ii均达到平衡；故答案选B； ②根据题干信息，消耗的CO2有一半被转化为甲醇，假设CO2的消耗量为amol，对反应i有： 对反应ii有： 则平衡时，，气体的总物质的量。根据题干信息，反应达到平衡时，混合气体的总物质的量为起始气体的0.8倍，则有，解得，则CO2转化率；气体分压，对于反应ii，，结合上述分析可知，，，，，将结果代入上式可得； （4）从图像可以看出，电极a与电源负极相连，是阴极，发生还原反应：。 14. （2026·四川省遂宁市·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) △H1 = +247.4kJ/mol 反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) △H2 （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△H2=_______kJ·mol-1，该反应能自发进行，则△S_______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）①. +41.2 ②. 大于 （2）相等 （3）AD （4）①. a点所处温度下催化剂失去活性 ②. 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 ③. （5）O2+4e-+2H2O+4CO2 = 4HCO 【解析】（1）由题给信息知，△H=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 =+41.2kJ/mol；该反应能自发进行，即△G=△H-T△S<0，因△H>0，所以△S >0，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△H=正反应的活化能-逆反应的活化能>0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、CH4、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，CO2的平衡转化率增大，所以CO2的平衡转化率ɑ大于50%；假设起始充入了xmolCO2、xmolCH4、2xmolAr，平衡时CH4的转化率为a，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(HCO)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O2+4e-+2H2O+4CO2 = 4HCO，故答案为O2+4e-+2H2O+4CO2 = 4HCO。 15.（2026·四川省自贡市·一模） 随着科技的发展，氢气终将会成为主要的能源之一。利用天然气为原料制备氢气所涉及部分反应如下： i. ii. iii. 回答下列问题： （1）经计算，反应i在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)条件下可自发进行。 （2）在恒容密闭容器中发生反应ii，下列能说明该反应达到平衡状态的是_______(填标号) A.气体平均相对分子质量不再变化　　 B.，v(消耗CH4)=v(生成CO2) C.H2的分压保持不变 　　　　　　 D.气体混合物密度不再变化 E.体系的压强不再发生变化 （3）已知反应iii为基元反应，其正、逆反应的速率分别表示为，(分别是正、逆反应速率常数)。升高温度，_______(填“增大”“减小”或“不变”，下同)，_______。 （4）压强恒定为时，将的混合气体投入反应器中，只发生反应i和iii。平衡时，各组分的物质的量分数与温度关系如图所示。 ①图中表示CO2的曲线是_______(填字母)，其随温度变化的原因是_______。 ②时，反应iii的平衡常数_______(是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数) （5）我国科技工作者发明了一种用直流电源分解甲烷的方法，从而实现了碳和水的零排放方式生产氢气，电化学反应机理如下图所示。电极Ni-YSZ接电源_______(填“正”或“负”)及其表面发生的电极反应式为_______。 【答案】（1）高温 （2）ACE （3）①. 增大 ②. 减小 （4）①. n ②. 温度较低时，升温反应i正向移动，CO浓度升高，是反应iii正向移动的主要影响因素，故CO2浓度升高；随着温度升高，温度影响大于浓度的影响，反应iii的△H<0，平衡逆向移动，故CO2浓度降低 ③. 5 （5） ①. 正 ②. CH4+2O2--4e- = CO2+2H2 【解析】（1）反应i的△H>0，且△S>0，故高温自发； （2）根据盖斯定律，△H2=△H1+△H3=+162kJ/mol，△H2>0；A．反应前后气体分子数变化，且气体总质量不变（均为气体），因此M=m气/V气会随反应进行而变化，当 M 不变时，说明反应达到平衡，A正确；B．根据方程式，v(消耗CH4)=v(生成CO2)始终成立，无法判断平衡，B错误；C．H2的分压不变意味着其浓度不变，反应达到平衡，C正确；D．反应前后均为气体，且总质量不变，容器体积不变（恒容），因此 M=m气/V气始终不变，无法判断平衡，D错误；E．反应前后气体分子数变化，若压强不变，则说明反应达到平衡，E正确；故选ACE； （3）这是一个放热反应，升高温度会同时增大和 ，增大幅度更大，导致 减小； （4）反应i为吸热反应，反应iii为放热反应，温度升高反应i正向移动，反应iii逆向移动，故CO的物质的量分数增大，CO2的物质的量分数减小，因此表示CO2的曲线是n，变化曲线的原因为温度较低时，升温反应i正向移动，CO浓度升高，是反应iii正向移动的主要影响因素，故CO2浓度升高；随着温度升高，温度影响大于浓度的影响，反应iii的△H<0，平衡逆向移动，故CO2浓度降低；由题干图像信息可知，600℃平衡时H2的物质的量分数为0.64，H2O的物质的量分数为0.16，CH4的物质的量分数为0.02，设投入CH4的物质的量为1mol，H2O的物质的量2.2 mol，根据三段式分析： 由于反应iii反应前后气体的物质的量不变，因此，，x=0.9mol，，y=0.5 mol，CO的物质的量分数为0.08，CO2的物质的量分数为0.1，； （5）根据图示电极Ni-YSZ表面CH4生成H2和CO2，碳元素的化合价升高，发生氧化反应，故作阳极，连接电源的正极，电极方程式为CH4+2O2--4e- = CO2+2H2。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 基本概念 热化学、化学平衡原理综合 题型01 1. （1） ①. △H=-8.3kJ·mol-1 ②. 低温 （2）①. AC ②. 乙容器中的H2O(g)促使反应Ⅲ平衡右移，消耗了COS，所以COS出口浓度更低 （3）①. 0.12 ②. 1 （4）O2增多会降低COS与催化剂表面的接触，无法顺利发生如图机理 2. （1）①. +255.7 ②. c ③. 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 ④. 0.928 （2）0.7 （3①. 有利于 ②. 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，从而消耗积碳 ③. 650℃ ④. 15NioFe 3. （1）①. -236 ②. 适当降温、增加氧气的浓度、及时将水汽冷凝除去（任选其一） （2）①. 不能 ②. H2的燃烧热指1molH2完全燃烧转化为液态水所释放的热量，反应Ⅰ和Ⅱ中只有气态水而没有液态水，因此无法计算 （3）①. b ②. 根据公式可知，斜率为，因此斜率越大-Ea越小，相应Ea越大，催化剂的催化本质是降低反应的活化能，因此活化能Ea越小则催化效果越好图中，催化剂b的斜率更小，活化能更低，因此催化效果更好 （4）①.C3H6 生成速率先增大的原因是，催化效果a＜b，一开始仅有催化剂a，随着n(H2)的增加，催化剂a与H2反应转化为催化剂b，催化效果增强，C3H6生成速率增大 ②. 90% ③. 7.843×10-4 4. （1）①. -91kJ/mol ②. 低温 （2）AC （3）①. 260 ②. 温度高于260℃以反应Ⅰ为主，反应Ⅰ为放热反应，升温平衡逆向进行，CO2的转化率降低 （4）分子筛膜具有亲水性，分离出水蒸气，反应Ⅰ和Ⅱ均正向移动，CO2的转化率提高 （5）①. 26.7% ②. 5. （1）①. ＞ ②. ＜ ③. 高温 （2）①. C3H8(g)C3H6(g)+H2(g) △H=+124.8kJ/mol ②. 避免催化剂积碳、反应温度低、能耗低、产物易分离等 （3）①. b ②. ＞ ③. 6. （1）①. +136.8kJ·mol-1 ②. 高温 （2）①. < ②. 0.24mol·L-1·min-1 （3）C与O2发生反应生成CO2，从而使积碳减少 （4）①. 反应ⅱ、ⅳ均为放热反应，升高温度，反应ⅱ平衡逆向移动程度更大 ②. 0.18 ③. 7. （1）＜ （2）c-a-b或-(a＋b-c) （3）①. C ②. ＜ （4）①. 小于 ②. 温度小于220℃，反应未达平衡，随温度升高反应速率加快，乙炔转化率升高；当温度大于220℃，反应已达到平衡，随温度升高平衡逆向移动，乙炔转化率降低 ③. 0.35 8. （1）-314kJ/mol （2）ab （3）高温 （4）①. 0.02 ②. 增大 ③. 在恒温恒压的平衡体系中充入氩气，相当于减小压强，该反应是气体分子数增大的反应，减小压强，平衡正向移动，H2S的平衡转化率增大 （5）①. 200 ②. Cat1 9. （1）3d104s1 （2）2Cu+O2+CO2+H2O = Cu2(OH)2CO3 （3）①. Cu(NH3)4SO4·H2O ②. 增大 （4）BD （5）①. 将FeCl3固体先溶于盐酸中，再用蒸馏水稀释 ②. 2Fe3++3Cl2+16OH- = 2FeO+6Cl-+8H2O 10. （1）高温 （2）137 （3） ①. 升温 ②. △H2>0，升高温度，有利于步骤Ⅱ正向进行 （4）2 （5） b （6） BD （7） 11. （1）-49.6 （2）①. c ②. 1.47 （3）①. CO ②. 2.5×10-7 （4）①. ad ②. 钠抑制了Rh对H2的活化；钠与中间体的氧成键稳定了COOH*中间体构型 12. （1）①. -41.2kJ/mol ②. 高温 （2）①. = ②. < ③. B点温度高于A点，升高温度，反应II逆向移动消耗氢气的量与反应Ⅰ、反应Ⅲ正向移动产生H2的量相等 （3）①. -0.6 ②. c ③. 14.04 热化学、化学平衡、电化学原理综合 题型02 13. （1）①. +104.2 ②. 加入了高效催化剂 （2）①. Ni-CeO2 ②. 320℃左右 （3）①. B ②. 80% ③. 1.14 （4） 14. （1）①. +41.2 ②. 大于 （2）相等 （3）AD （4）①. a点所处温度下催化剂失去活性 ②. 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 ③. （5）O2+4e-+2H2O+4CO2 = 4HCO 15. （1）高温 （2）ACE （3）①. 增大 ②. 减小 （4）①. n ②. 温度较低时，升温反应i正向移动，CO浓度升高，是反应iii正向移动的主要影响因素，故CO2浓度升高；随着温度升高，温度影响大于浓度的影响，反应iii的△H<0，平衡逆向移动，故CO2浓度降低 ③. 5 （5） ①. 正 ②. CH4+2O2--4e- = CO2+2H2 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 / 学科网（北京）股份有限公司 $