2026届高三化学三轮冲刺 多平衡体系中的原因解释类问题 讲义

2026高考三轮冲刺新题刷分36 多平衡体系中的原因解释类问题 一．刷题秘诀 1.原因解释类问题的解题思路 （1）明确问题：仔细阅读题目，确定需要解释的化学反应现象或结果。 （2）提取关键信息：找出题目中给出的反应物、生成物、反应条件等关键要素。 （3）运用相关原理：根据所学的化学原理，如热力学原理（焓变、熵变）、动力学原理（反应速率、活化能）、化学平衡原理等，分析问题。 （4）考虑影响因素：全面考虑温度、压强、浓度、催化剂等因素对反应的影响。 （5）构建逻辑链条：按照因果关系，清晰地阐述各个因素如何影响反应的发生、方向、速率和限度等。 （6）结合实验或实际情况：如果有相关的实验数据或实际应用背景，要将其作为证据支持解释。 （7）检查与完善：检查解释的合理性、完整性和准确性，确保语言表达清晰、逻辑严谨。 例如，解释为什么升高温度会增大化学反应速率。首先需要明确的问题是温度对反应速率的影响，提取出相关信息。运用动力学原理，升高温度会使分子的平均动能增加，更多普通分子变成活化分子，单位时间内有效碰撞的次数增加，从而增大反应速率。最后检查解释是否清晰合理。 2.原因解释类问题的答题模板 常考设问 答题模板或思路 根据温度－转化率图像判断反应吸放热 温度高于T °C后，升高温度，转化率减小，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应 一般只针对单反应体系 温度高于T ℃后，转化率减小的原因 催化剂失活；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，转化率减小；发生××副反应 恒压时，充入稀释气体导致转化率增大（一般是气体分子数增大的反应）的原因 恒压时，充入稀释气体，其他物质分压减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，转化率增大 分析曲线变化趋势的原理 对于多反应平衡体系或多因素影响体系，先分析每个因素对每个平衡的影响，然后分析曲线变化趋势，符合曲线变化趋势的即为主反应或主要影响因素 二．新题快练 题组一 真题导向练 1.（2025·安徽卷）通过甲酸分解可获得超高纯度的CO。甲酸有两种可能的分解反应： ①HCOOH（g）⇌CO（g）＋H2O（g）　ΔH1＝＋26.3 kJ·mol－1 ②HCOOH（g）⇌CO2（g）＋H2（g）　ΔH2＝－14.9 kJ·mol－1 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100%，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_____________________________________________________________ ___________________________________________________________。 2.（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：C2H2（g）＋H2（g）===C2H4（g）　ΔH1＝－175 kJ· mol－1（25 ℃，101 kPa） 反应2：C2H2（g）＋2H2（g）===C2H6（g）　ΔH2＝－312 kJ· mol－1（25 ℃，101 kPa） 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）如下图所示（反应均未达平衡）。 （1）在60～220 ℃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中乙炔的转化速率大小关系为v1________（填“>”“<”或“＝”）v2，理由为_____________________________________________________________ ____________________________________________________________。 题组二 新题提升练 1．（2026·河北保定·一模）N，N-二甲基甲酰胺(DMF)是常见的有机溶剂，一种加氢耦合二甲胺(DMA)制DMF及副反应产生三甲胺(TMA)的反应如下： Ⅰ．   Ⅱ．   回答下列问题： (4)保持体系总压强和反应物投料比相同，分别在有He作辅气与无He作辅气的条件下投入反应物，DMA的平衡转化率与温度的关系如图3，图中有He作辅气的曲线为___________(填字母)，理由为___________。 2．（2026·辽宁抚顺·模拟预测）乙酸乙酯(EA)作为一种挥发性有机物(VOCs)，在大气中会助推臭氧污染、光化学污染、雾霾等，其处理技术包括活性炭吸附法、低温等离子法、催化燃烧法、紫外线(UV)光解法等，其中催化燃烧法是目前最合适的处理工艺，该法涉及的反应有： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   Ⅳ．   在恒压密闭容器中通入、、的混合气体，发生上述四个反应。测得平衡体系中不同含碳物种的物质的量百分含量()与温度的变化曲线如图所示。 已知：。 回答下列问题： (2)甲曲线表示的物种为___________(填化学式)。随着温度升高，乙曲线先上升后下降的原因是___________。 3．（2026·湖北黄石·二模）低碳烯烃是工业生产中制造塑料、溶剂、药物、化妆品等多种产品的重要原料，工业上可以采用CO2催化加氢和电化学还原制备。 Ⅰ.CO2催化加氢。其工艺主要分为逆水煤气转化和费托合成两步，涉及的主要反应如下： 逆水煤气转化(RWGS)：①   费托合成(FTS)：②   请回答下列问题： (2)在恒定压强为2 MPa下，将CO2和H2按投料比为1:3进行上述反应，平衡体系中各组分的摩尔分数以及各指标参数随反应温度变化曲线如图乙所示(HC代表烯烃，本题中假设HC仅为乙烯)。 ①以下叙述能说明反应②达到平衡状态的是______。 a.容器内总压强不变         b.混合气体的密度不变 c.混合气体的平均摩尔质量不变     d.C2H4(g)和H2O(g)的物质的量之比为1:2 ②350～850 K范围内，CO2的平衡转化率先减小后增大的原因是______。 ④该方法一般需要使用双催化剂(如图乙)，需使氢气吸附在催化剂表面的活性位点上。研究发现催化剂晶体的颗粒越小，催化效果越好，其理由是______。 4．（2026·广东·一模）已知反应Ⅰ：(频哪醇)(频哪酮)， 反应Ⅱ：(用“DMBD”表示)  。 反应Ⅰ的反应历程如图所示。 (3)在过热水(270℃，30)中同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ．其他条件不变，改变频哪醇的起始浓度，频哪醇的转化率及频哪酮的产率［产率］与反应时间t的关系如图所示。 ③反应Ⅰ需要在较高浓度的催化下才能发生。在过热水中不额外加入反应Ⅰ也能发生，可能的原因为___________。 ④请在下图中画出频哪酮的平衡浓度与DMBD的平衡浓度之比随温度T的变化趋势_________。 5．（2026·河北承德·一模）-丁内酯（）是一种重要的精细化学品，在纤维、医药、树脂、石油和化妆品等方面有广泛的应用。以1,4-丁二醇（）和顺酐（）为原料，为催化剂，制备-丁内酯的主要反应如下： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：     反应Ⅲ：    K 回答下列问题： (2)反应Ⅰ（1,4-丁二醇脱氢）和反应Ⅱ（顺酐加氢）同时进行显著提高了1,4-丁二醇和顺酐的转化率，原因是________。 (3)以1,4-丁二醇为原料，在催化剂上进行脱氢反应制备-丁内酯，可能的转化为： 不同温度下1,4-丁二醇的转化率、收率与产物的选择性如图所示： 则1,4-丁二醇脱氢选择的适宜温度为________℃，原因是________。 6．（2026·山东青岛·一模）工业上常用二乙苯(DEB)在铁基催化下两步脱氢制取二乙烯基苯(DVB)，第一步脱氢产物为乙基苯乙烯(EVB)，反应如下：①    ；②    。回答下列问题： (2)通入水蒸气能够一定程度上减少催化剂上的积炭，原因为_______(用化学方程式表示)。恒压条件下，通入一定量的水蒸气能提高DEB的平衡转化率，原因为_______。 7．（2026·江西·一模）回收和利用有助于实现“碳中和”。工业上，利用制备涉及反应如下： 反应I：； 反应II： 已知反应II的平衡常数与温度关系如下表所示： 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题： (4)在总压，催化剂为纳米纤维，反应相同时间时，甲醇产率与温度关系如图1所示。在520 K，其他条件相同，甲醇体积分数与压强关系如图2所示(假设只发生上述反应I、II)。 图1中，温度高于520 K时，甲醇产率降低的原因可能是______。图2中，当压强大于体积分数急剧降低，其原因是______。 8．（2026·湖北武汉·一模）氯化氢的绿色资源化利用是含氯化工领域重要的研究课题。工业上采用二氧化铈()催化氧化法处理HCl：   已知：相关化学键键能如下表： 化学键 键能 497 243 431 463 回答下列问题： (2)该反应的反应历程如下，表示中的晶格氧，□表示表面氧空位，*表示与氧空位相邻的表面铈原子位。 ⅰ． ⅱ． ⅲ． ⅳ． ⅴ． ⅵ． 则该反应的速率控制步骤为_______(填标号)，理由是_______。 (3)保持，将混合气体分别以不同起始流速通入反应器中，在不同温度下反应，通过检测流出气成分绘制HCl转化率曲线如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 ①适宜的进料比可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料比过低、过高的不利影响分别是_______。 ②图中温度由低到高的顺序为_______，判断依据是_______。 参考答案与解析 题组一 真题导向练 1.答案：反应①的活化能远小于反应②的活化能　升高温度，反应②的反应速率提升程度更大 2.答案：（1）温度升高，反应速率增大（或温度升高，催化剂活性增强）　催化剂在该温度范围内活性降低 （2）＞　乙烯的选择性大于乙烷，说明反应1中乙炔的转化速率大于反应2中乙炔的转化速率 题组二 新题提升练 1.【答案】 (4) 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应，在相同温度下，加入He，减小反应体系各物质分压，平衡逆向移动，DMA转化率减小 【详解】 （4）保持体系总压强和反应物投料比相同，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应，充入He，体积膨胀，导致反应中各物质浓度减小，相当于分压减小，平衡向气体体积增大的方向移动，即逆向移动，DMA转化率减小，所以含He的曲线为n。 2.【答案】 (2) 温度较低时，以放热的反应Ⅳ为主，温度升高，平衡逆向移动，EA含量逐渐升高；温度高于时，以吸热的反应Ⅲ为主，升高温度，平衡正向移动，EA含量逐渐降低 【详解】 （2）反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ均可理解为燃烧反应，故均为放热反应，作为放热反应的产物，平衡体系中随着温度的升高，其含量减少，故甲曲线表示的物种为。结合丙、丁变化趋势相似，故丙为，则乙为。随着温度升高，由乙曲线可知，平衡体系中，(g)的含量先增大后减小，原因是酯的水解反应为吸热反应，温度较低时，以放热的反应Ⅳ为主，温度升高，平衡逆向移动，EA含量逐渐升高，温度高于时，以反应Ⅲ为主，升高温度，平衡正向移动，EA含量逐渐降低。 3.【答案】 (2) bc 温度低于775 K左右时，反应②放热反应占主导地位，升温，反应②逆向移动，CO含量增加，导致反应①逆向移动，二氧化碳转化率降低；温度高于775 K左右时，反应①吸热反应占主导地位，升温反应①正向移动，导致二氧化碳转化率升高 催化剂晶体颗粒越小，表面积越大，活性位点越多 【详解】 （2）①此时产物是乙烯，反应②为 a．压强恒定为2 MPa，容器内总压强始终不变 ，不能用来判断是否达到平衡，a不符合题意； b．，体系中气体总质量始终不变，即不变，恒压条件，反应前后气体分子数改变，则容器体积也改变，所以密度是变量，当混合气体的密度不变时说明反应达到平衡，b符合题意； c．，体系中气体总质量始终不变，即不变，但反应前后气体分子数改变，即改变，则M是变量，当M不变时，说明反应达到平衡，c符合题意； d．C2H4(g)和H2O(g)起始物质的量为0，根据反应方程式，其物质的量之比始终等于1:2，不能说明平衡，d不符合题意； 故答案选bc； ②350～850 K范围内，CO2的平衡转化率先减小后增大的原因是：温度低于775 K左右时，反应②放热反应占主导地位，升温，反应②逆向移动，CO含量增加，导致反应①逆向移动，二氧化碳转化率降低；温度高于775 K左右时，反应①吸热反应占主导地位，升温反应①正向移动，导致二氧化碳转化率升高； ④由图可知，该催化反应需使氢气吸附在催化剂表面的活性位点上，催化剂晶体颗粒越小，表面积越大，活性位点越多，催化效果越好； 4.【答案】 (3)   ，过热水温度较高，水的电离平衡常数较大，水电离出的浓度较大 【详解】 （3） ③ 高温下，水的电离程度增大，电离产生足够的，可催化反应Ⅰ进行。 ④ 反应Ⅰ的，反应Ⅱ的；温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，减小，反应Ⅱ平衡正向移动，增大，因此随温度升高逐渐减小，如图。 5.【答案】 (2) 反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了能量上的互补；反应Ⅰ生成，反应Ⅱ消耗，反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了物料上的互补（写出任意一点即可） (3) 220 依据图示，220℃时，-丁内酯的选择性高，而此时1,4-丁二醇的转化率约为99.6%，丁内酯的收率最大 【详解】 （2）反应Ⅰ（1,4-丁二醇脱氢）和反应Ⅱ（顺酐加氢）同时进行显著提高了1,4-丁二醇和顺酐的转化率，原因是反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了能量上的互补；反应Ⅰ生成，反应Ⅱ消耗，反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了物料上的互补。反应Ⅲ反应Ⅰ+2反应Ⅱ，因此平衡常数。 （3）依据图示，220℃时，-丁内酯的选择性高，而此时1，4-丁二醇的转化率约为99.6%，-丁内酯的收率最大。 6.【答案】 (2) 恒压条件下，通入水蒸气，体系内其他组分分压减小，平衡正向移动，提高平衡转化率 【详解】 （2）高温条件下水蒸气能与碳反应生成一氧化碳和氢气，反应的化学方程式为：，所以通入水蒸气能够一定程度上减少催化剂上的积炭；恒压条件下，通入不参与反应的水蒸气，体系内其他组分分压减小，平衡向正反应方向移动，反应物的转化率增大，所以恒压条件下，通入一定量的水蒸气能提高DEB的平衡转化率； 7.【答案】 (4) 520K时，反应Ⅰ、Ⅱ都达平衡，升温时反应Ⅰ平衡向左移动，反应Ⅱ平衡向右移动 【详解】 （4）升温反应速率增大，同时升温使平衡朝着吸热方向移动。图1中520K之前未达到平衡，升温，反应速率增大，甲醇产率增大；520K时达到峰值（达到平衡），温度高于520K时，甲醇产率降低的原因可能是：高于520K时，升温，反应l平衡向左移动、反应Ⅱ平衡向右移动，使甲醇产率降低。 图2中甲醇体积分数与各物质状态有关，增大压强，反应速率加快，达到平衡时增大压强平衡向正方向移动，但同时增大压强，甲醇易液化，导致甲醇体积分数急剧降低。 醇已液化 8.【答案】 (2) ⅴ 的键能比的大 (3) 进料比过低，产物分离能耗较高；进料比过高，HCl转化率较低 (或、、) 流速较低时的转化率近似为平衡转化率，该反应为放热反应，温度越高，HCl的转化率越小，故(或：流速较高时，反应未达平衡，相同时间内，温度越高，速率越快，HCl转化率越高，故) 【详解】 （2）多步反应中，总反应速率由活化能最高、反应速率最慢的步骤控制，反应ⅴ需要断，由于的键能比的大，所以反应ⅴ是速率控制步； （3）①进料比过低，过量，产物分离能耗较高；进料比过高，浓度低，HCl转化率较低； ② 流速较低时的转化率近似为平衡转化率，该反应为放热反应，温度越高，平衡逆向移动，HCl的转化率越小，故； ③设起始，，M点HCl转化率为80%，列三段式： ，则平衡总物质的量，各物质的物质的量分数：，，，代入公式： 。 学科网（北京）股份有限公司 $