专题15 化学反应原理综合题（6年汇编）（湖南专用）2021-2026年高考化学真题分类汇编

**基本信息** 聚焦化学反应原理综合题，汇编6年湖南高考真题及模拟题，以能源转化、化工生产等真实情境为载体，强化核心素养考查。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |非选择题（综合题）|真题6题、模拟15题|热化学方程式书写（ΔH计算）、平衡常数Kp计算、电化学电极反应式书写、催化剂作用分析|情境体现“双碳”战略（如CO₂制C₂H₄），多反应耦合体系分析（决速步、选择性），图像信息解读（反应历程图、转化率曲线）|

专题15 化学反应原理综合题 1.【答案】（1）①     ② （2）① -145.2    ② b    ③ 吸水，使反应体系中水蒸气浓度降低，导致反应ii的平衡逆向移动（或抑制了反应 ii 的进行）    ④ 增大 ⑤ 增大，水煤气变换反应参与程度增大，生成等量时净消耗的 减少，而目的产物中的氢原子数不变，因此目的产物中氢原子占参加反应氢原子的比例增大    ⑥ 50%      2. 【答案】（1）正     （2） （3）① ﹣126    ② B （4）①     ② 由生成时，活化能较大，反应速率慢    ③ 反应i和反应ii为气体减小的反应，入口压强不变，随着x增大，反应体系的分压越小，平衡向左移动    ④ 0.16      3. 【答案】（1）ΔH1+ΔH2+ΔH3 （2）① c    ② 抑制酯的水解从而提高产率    ③ 反应iii的速率远大于反应ii    ④ 反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少 （3）40 （4）Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4      4. 【答案】（1）+118     （2）5 （3）① 甲苯    ② 主反应生成的氢气可以作为第二生成甲苯的反应物，促进第二个副反应平衡正向移动 （4）BD     （5）C6H5CH2I （6）K∙Ksp      5. 【答案】（1）① BD    ② 吸收    ③ 31.2    ④ （2）① 10    ② 2CO2↑++H2O ③ 2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-      6. 【答案】① +90.8    ② CD    ③     ④ b ⑤ 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 ⑥ 0.48    ⑦ 从右往左    ⑧ 2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O 1.【答案】（1） （2）①     ② 7.11    ③ 减小    ④ 恒温恒压下充入不参与反应的惰性气体He，容器体积增大，各反应物和生成物的分压减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，再次达到平衡后，乙二醇的产率减小 （3）①     ② 0.12      2.【答案】（1）光能转化为化学能(或太阳能转化为化学能) （2） 或 （3）① 否    ② 0.015或 （4）① 0.04    ② 不变 （5）① 因为，覆盖在表面阻碍反应进行 ② B 3.【答案】（1）① ② B ③ 1.36  ④ CO ⑤ （2）① ② 甲基是推电子基团，“CH”中碳带正电荷较少，因此孤电子对更容易进攻“CH2”中的碳原子a （3）      4.【答案】（1）① 8.3    ② 能 （2）① 3    ② 催化剂用量增大，反应物与催化剂的接触面积增大，反应速率增大，相同时间内，乙二醇的转化率增大 （3）4 （4）① 0.36    ② 增大压强，对主、副反应平衡均没有影响；且对设备耐压性能要求更高，能耗更大，经济成本更高；另外反应体系中各物质均能形成氢键，加压可能导致其液化 （5）2NO+CH2=CH2+8e−+6H2O=+8OH− 5.【答案】（1） （2）③     （3）3.82 （4） （5）AB     （6）4     （7）2.24      6.【答案】（1）     （2）0.5 （3）AB     （4）80% （5）升高温度 （6）① 还原    ② 7.【答案】（1）+41.2     （2）AD     （3）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，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，即正移，CO2的平衡转化率增大    ③      （4）① *CH4=*CH3+*H    ② Zn基      8.【答案】（1）+44     （2）AB （3）C （4）①     ② 温度升高，副反应的速率增大，更多乙醇转化为副产物，所以乙酸选择性降低    ③ （5）① 阴极    ②       ②是水被空穴（，强氧化剂）氧化生成的氧气，酸性条件下电极反应如上为。 9.【答案】（1）①     ② 大于 （2）ad     （3）① 减小    ② 88%    ③ 0.74 （4）①     ② 11.2      10.【答案】（1）＋49 （2）cd     （3）①     ② C （4）①     ② （5）      11.【答案】（1）①     ② 高温 （2）①     ② 升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，的平衡转化率增大 （3）①     ② 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    ③ （4）      。 12.【答案】（1）① 低温    ② <     （2）CD （3）预热原料气或者利用热量减少能耗，有利于及时分离出产物，提高原料利用率 （4） （5）①     ② 80%    ③ 浓度增大，平衡逆向移动，HClO减少，环氧乙烷的产率下降      13.【答案】（1）①     ② 低温     （2）ac     （3）不变 （4）①     ② 、分别代表、的选择性随温度变化的曲线；随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动，且反应Ⅰ逆向移动的程度大于反应Ⅱ，反应Ⅲ的平衡正向移动程度不大，所以之前，随着温度的升高，的选择性变大 （5）1.8      14.【答案】（1）-90.7 （2）① 增大    ② （3）① 20%    ② 相同温度下，使用催化剂A，的转化率更高，的选择性也更大    ③ BC （4）①     ② 电负性：O＞C，a、b处碳带部分正电荷，甲基是供电子基，b处碳带正电荷少，因此孤电子对更容易进攻a处碳原子      15.【答案】（1） （2）① >    ② 反应Ⅰ放热，反应Ⅱ吸热，温度升高，反应Ⅰ逆移、反应Ⅱ正移，温度较低时以反应Ⅰ为主，温度较高时以反应Ⅱ为主    ③ 0.016 （3） （4）①     ② 32      16.【答案】（1）4 （2）增大压强（或增大二氧化碳的浓度、增大氢气的浓度）     （3）大于 （4）①     ② 0.062 （5）温度为300°C，锌掺杂量为15%左右 （6）3:1 17.【答案】（1）①     ② B （2）减小     （3）A （4）① 乙    ②     ③ 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）① 0.075    ②       18.【答案】（1）① -41.4    ② D （2）AD     （3）＞ （4）升高温度，主反应平衡逆向移动且主反应平衡逆向移动程度大于副反应平衡正向移动程度     （5）0.35 （6）① （或，2分）    ②       试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题15 化学反应原理综合题 6年真题1年模拟 考点分类 考情示例 命题规律 考点01 化学反应原理综合题 2026湖南（1题）、2025湖南（1题）、2024湖南（1题）、2023湖南（1题）、2022湖南（1题）、2021湖南（1题） 情境设置：聚焦能源转化（CO/H₂制烯烃、CO₂电化学还原制C₂H₄、煤制氢、氨分解）与化工生产（丙烯腈、苯乙烯制备），体现"双碳"战略与工业实际需求 · 考查重点：①热化学方程式书写与盖斯定律应用（ΔH计算）；②反应自发性判断（ΔG=ΔH-TΔS）；③多反应耦合体系分析（决速步、选择性、原子经济性）；④Kp定量计算与平衡移动分析；⑤反应历程图与能量变化图解读；⑥电化学（电极反应式书写、串联催化）；⑦催化剂作用分析 · 命题趋势：每年必考1题（主观题）；串联催化策略与创新情境增多；从单一平衡向多步耦合反应（如CO还原+水煤气变换）拓展；计算精度要求提高，图像信息密度加大；强化"宏观-微观-符号"三重表征转化能力 1.（2026·湖南·高考真题）烯烃是重要的化工原料，可用CO和H2为原料直接合成，其原理：。回答下列问题： （1）该反应的关键在于CO活化路径的调控。图I是M1、M2(M1、M2分别是Co2C和)两种催化剂活化CO的机理，其中催化效率较高的是　　　　　　(填“M1”或“M2”)。催化剂为M2时，反应历程中决速步(速率最慢)的反应方程式为　　　　　　。 （2）恒压条件下，该反应若改用()作催化剂，产物中的H2O还可与CO反应。以生成C3H6为例，相关反应如下： i．    ii．    iii．    ①当时，反应iii的　　　　　　。 ②已知反应的平衡常数与温度之间符合：(为摩尔气体常数，为常数)。当时，反应ii和iii的与温度的数据如表所示，反应iii对应表中数据　　　　　　(填“a”或“b”)。 423 K 623 K 723 K a 6.7 2.9 1.8 b 20.3 5.2 0.7 ③反应近似达到平衡时，加入少量无水MgCl2，CO的平衡转化率和CO2的选择性均减小，其可能原因是　　　　　　()。 ④y增大，烯烃的氢原子经济性将　　　　　　(填“增大”或“减小”)，理由是　　　　　　。() ⑤图Ⅱ为CO转化率和CO2选择性分别与H2/CO投料比之间的关系，H2/CO投料比为1.5时，副产物甲烷的选择性为10%，烯烃的氢原子经济性=　　　　　　。 2.（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： （1）电解池中电极M与电源的　　　　　　　极相连。 （2）放电生成的电极反应式为　　　　　　　。 （3）在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的　　　　　　　，该反应　　　　　　　(填标号)。 A．高温自发       B．低温自发       C．高温低温均自发       D．高温低温均不自发 （4）一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 ①根据图1，写出生成的决速步反应式　　　　　　　；的选择性大于的原因是　　　　　　　。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是　　　　　　　；当时，该温度下反应ii的　　　　　　　(保留两位小数)。 3.（2024·湖南·高考真题）丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以为载气，用作催化剂生产的流程如下： 已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定： ②反应釜Ⅰ中发生的反应： ⅰ：    ③反应釜Ⅱ中发生的反应： ⅱ：    ⅲ：    ④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。 回答下列问题： （1）总反应 　　　　　　　(用含、、和的代数式表示)； （2）进料混合气中，出料中四种物质(、、、)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图： ①表示的曲线是　　　　　　　(填“a”“b”或“c”)； ②反应釜Ⅰ中加入的作用是　　　　　　　。 ③出料中没有检测到的原因是　　　　　　　。 ④反应后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是　　　　　　　。 （3）催化剂再生时会释放，可用氨水吸收获得。现将一定量的固体(含水)置于密闭真空容器中，充入和，其中的分压为，在℃下进行干燥。为保证不分解，的分压应不低于　　　　　　　(已知   分解的平衡常数)； （4）以为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得，其阴极反应式　　　　　　　。 4.（2023·湖南·高考真题） 聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ．苯乙烯的制备 （1）已知下列反应的热化学方程式： ① ② ③ 计算反应④的△H4=　　　　　　　kJ/mol； （2）在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入　　　　　　　mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)； （3）在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是　　　　　　　，理由是　　　　　　　；     （4）关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______； A. X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构 B. Fe2O3可改变乙苯平衡转化率 C. Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能 D. 改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率 Ⅱ．苯乙烯的聚合 苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进C6H5CH2X (引发剂，X表示卤素)生成自由基C6H5CH2·，实现苯乙烯可控聚合。 （5）引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是　　　　　　　； （6）室温下，①Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，其反应平衡常数为K；②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为　　　　　　　(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。 5.（2022·湖南·高考真题） 2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： （1）在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ①下列说法正确的是　　　　　　　； A.平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B.混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C.平衡时的体积分数可能大于 D.将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系　　　　　　　(填“吸收”或“放出”)热量　　　　　　　kJ，反应Ⅰ的平衡常数　　　　　　　(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 （2）一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的　　　　　　　(该温度下的)； ②再生塔中产生的离子方程式为　　　　　　　； ③利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为　　　　　　　。 6.（2021·湖南·高考真题） 氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。 方法I：氨热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 键能 946 436.0 390.8 一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题： (1)反应　　　　　　　； (2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？　　　　　　　(填标号) A.25℃       B.125℃       C.225℃       D.325℃ (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。 ①若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率　　　　　　　(用含的代数式表示) ②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是　　　　　　　(用图中a、b、c、d表示)，理由是　　　　　　　； ③在该温度下，反应的标准平衡常数　　　　　　　。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 方法Ⅱ：氨电解法制氢气 利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (4)电解过程中的移动方向为　　　　　　　(填“从左往右”或“从右往左”)； (5)阳极的电极反应式为　　　　　　　。 模拟题精选 1.（2026·湖南怀化·一模）乙二醇()是重要的化工原料，主要用于生产聚酯纤维和防冻剂，其工业化制备与新型合成路线是研究热点。 Ⅰ、合成气直接合成法     （1）已知、、的燃烧热分别为283 kJ/mol、286 kJ/mol、1180.26 kJ/mol，则上述合成反应的　　　　　　kJ/mol。 （2）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所示。 ①代表的曲线为　　　　　　。 ②若在温度为T K，压强恒定为200 kPa条件下，按化学计量比进料，测得的平衡转化率为75%，则该反应的标准平衡常数　　　　　　[结果精确到小数点后两位，已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应：，；其中，、、、为各组分的平衡分压]。 ③若保持温度和压强不变，平衡后再向容器中充入2 mol He，再次达到平衡后，乙二醇的产率将　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，理由是　　　　　　。 Ⅱ、电化学还原法 （3）在电解质溶液中，以为原料，在铜基催化剂上可电催化还原生成乙二醇。 ①写出在酸性介质中生成乙二醇的电极反应式：　　　　　　。 ②电解时控制电流为20.10 A，通电时间为2.00 h。实验测得生成乙二醇的电流效率为80.00%(即只有80.00%的电量用于生成乙二醇，其余电量用于副反应)，则生成乙二醇的物质的量为　　　　　　mol(保留两位小数)。(已知：、，法拉第常数) 2.（2026·湖南常德·一模）氢能产业链包含制氢、储氢等环节。 制氢：利用太阳能光催化分解水可制备氢气，过程如图，可见光在催化剂表面可产生电子和带正电荷的空穴。 （1）该制氢过程中，能量转化的形式为　　　　　　　　　　　。 （2）相关键能如下表： 化学键 键 键 键 键 键能() 462.8 497.3 436.0 142 请写出水蒸气光催化反应的热化学方程式　　　　　　　　　　　。 储氢：钛锰系储氢合金常温下能快速吸放氢气，是最具前景的储氢合金之一、某钛锰系合金储氢过程如下：   。不同温度下向体积相同的刚性密闭容器中分别加入一定量的及足量的，起始压强均为，反应5分钟时测得的转化率与温度的关系如图所示。 （3）下反应5分钟时，该反应是否达到平衡状态　　　　　　　　　　　(填“是”或“否”)，用的压强变化表示该温度下前5分钟的反应速率为　　　　　　　　　　　。 （4）时，达到平衡时氢气转化率为3%，反应的压强平衡常数　　　　　　　　　　　(以平衡分压代替物质的量浓度计算，保留两位小数)。在该温度下，若将容器体积缩小为原来的一半，重新平衡后体系内氢气的压强　　　　　　　　　　　(填“增大”或“不变”或“减小”)。 （5）相比钛锰系储氢合金，镁基储氢材料储氢量更大，但该材料放氢开始较快，一段时间后变得缓慢。 请你结合与反应放氢的化学方程式分析产生上述现象的原因　　　　　　　　　　　，为提升的制备效率，可加入下列物质中的　　　　　　　　　　　(填字母)避免上述现象的发生。 A．             B． 3.（2026·湖南岳阳·一模）2025年政府工作报告提出：积极稳妥推进“碳达峰”“碳中和”。从空气中捕集并将其转化为燃料或高附加值的化学品，对实现“碳中和”可持续发展具有重要意义。 （1）催化加氢制甲醇是一种的转化方法，其过程中发生的反应如下： 反应ⅰ：    反应ⅱ：    反应ⅲ：    ①计算反应的　　　　　　　。该反应　　　　　　　(填标号) A．高温自发       B．低温自发       C．高温低温均自发       D．高温低温均不自发 ②在催化剂的作用下，由加氢制甲醇的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注) 该反应过程中决定反应速率步骤的活化能为　　　　　　　eV，该过程中得到相对较多的副产物是　　　　　　　(填“CO”或“”) ③某工厂使用与来合成甲醇，发生如下反应： 主反应： 副反应： 在一密闭恒容容器中，和的分压分别为、、加入催化剂并在一定温度下发生以上反应，达到平衡后测得体系压强是起始时的0.8倍，且甲醚的选择性是甲醇选择性的4倍(甲醇选择性)。则主反应的压强平衡常数　　　　　　　(只列式不计算)。 （2）与环氧化合物反应可以转化为有价值的有机物。转化过程如图所示。X的分子式是，是一种五元环状化合物。X的结构简式为　　　　　　　；N原子上的孤电子对主要进攻甲基环氧乙烷上的碳原子a，而不是碳原子b，原因是　　　　　　　。 （3）利用电化学法将转化为有机物，如图所示，利用电解装置将转化为，电解反应前后浓度基本保持不变。 阴极生成的电极反应式为　　　　　　　。 4.（2026·湖南长沙·模拟）乙二胺()是一种重要的化工原料，广泛用于医药、化工等多领域，有多种合成方法。 Ⅰ．乙二醇法 主反应：(g)+2NH3(g) (g) +2H2O(g)      已知：为物质标准熵。化学反应()的标准摩尔熵变。时，相关物质的标准熵数据如下表。 物质 303.8 192.8 320.1 188.8 （1）298 K时，主反应的　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。 （2）某固体催化剂对乙二醇法合成乙二胺具有良好的催化活性，催化时可能发生副反应。一定条件下，催化剂的用量不同时，分别反应4 h，乙二醇的转化率和乙二胺的选择性随催化剂的用量增加的变化如图所示。当催化剂的用量为　　　　　　　　　　　%时，乙二胺的产率最大。当催化剂的用量较小时，乙二醇的转化率随催化剂的用量增加而增大的原因可能是　　　　　　　　　　　。 注：催化剂的用量：催化剂的质量占反应物总质量的百分数 乙二胺的选择性 Ⅱ．乙醇胺法 主反应：(g)+NH3(g) (g) +H2O(g)    副反应：(g)+(g)   (g) +H2O(g)    （3）利用键能估算主反应的，最少需要　　　　　　　　　　　(填数字)个共价键键能数据。 （4）恒温条件下，向恒容密闭容器(初始压强为1.8 MPa)中充入1 mol 和。反应体系达到平衡时，乙醇胺的转化率为80%，乙二胺的选择性为50%(乙二胺的选择性)，则主反应的　　　　　　　　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数。结果保留两位有效数字)。实际生产中，压强不宜进一步提高的原因是　　　　　　　　　　　(任答两点)。 Ⅲ．最新研究尝试采用电化学方法直接合成乙二胺。在碱性条件下，NO可在阴极与乙烯反应生成乙二胺。 （5）NO与乙烯在阴极生成乙二胺的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 5.（2026·湖南邵阳·一模）氢能获取与利用一直备受关注。 I．甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应如下： 反应i       反应ii       反应iii       在条件下，和发生上述反应达到平衡状态时，体系中、、和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。 （1）反应的　　　　　　 (、表示)。 （2）表示CO物质的量随温度变化的曲线是　　　　　　(填标号)。 （3）550℃时，反应ii的压强平衡常数　　　　　　(结果保留2位小数)。 II．硼氢化钠水解制氢： 常温下，水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。 （4）根据上图写出水解制氢的离子方程式　　　　　　。 （5）下列说法正确的是______(填字母)。 A. 总反应每消耗，转移 B. 中采取杂化方式 C. 若用代替，则反应后生成的气体全部为 D. 水解制氢涉及非极性键的断裂和生成 III．海水制氢： 我国科研工作者设计了海水电池驱动海水电解系统如图所示。在电池和电解池中同时产生氢气。 （6）右池中阳离子向　　　　　　(填“3”或“4”)电极移动。 （7）理论上，电路中每通过电子，可产生标准状况下　　　　　　。 6.（2026·湖南长沙一中·一模） Ⅰ．我国丙烷储量丰富，丙烷脱氢制丙烯有以下方式。 直接脱氢法 反应ⅰ：    氧化法 反应ⅱ：    反应ⅲ：    （1）根据下列数据计算　　　　　　　。 化学键 C-C C-H H-H C=C 键能(kJ/mol) 332 414 438 611 （2）利用反应ⅱ制丙烯时会发生反应：，保持温度不变，将8mol丙烷和6mol氧气充入2 L的恒容密闭容器中发生反应，初始总压为28 kPa，经4 min后达到平衡，测得产生丙烯与水蒸气的物质的量分数之比为5:6，平衡时容器内的总压强为32.4 kPa，则的平均反应速率为　　　　　　　。 Ⅱ．低碳烯烃可以用碘甲烷()热裂解的方式制得，涉及的主要反应如下。 反应Ⅳ：    反应Ⅴ：    反应Ⅵ：    利用计算机模拟反应过程。100 kPa条件下，投入1 mol ，测定反应温度对碘甲烷热裂解制低碳烯烃平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯组成的影响如图所示。已知：丙烯的选择性，某物质的摩尔分数。 （3）下列有关说法正确的是　　　　　　　(填标号)。 A．反应Ⅳ的 B．曲线a代表的摩尔分数的变化 C．715 K条件下，丙烯和丁烯的选择性相同 D．时，反应Ⅴ与反应Ⅵ的平衡常数相等 E．曲线b的变化情况说明催化剂的活性会受温度影响 （4）715 K时，的转化率为　　　　　　　。 （5）结合以上信息和所学知识，试提出工业上有利于提高乙烯产率的措施：　　　　　　　(写出一条即可)。 （6）碘甲烷是一种高神经毒性的卤代烃，有研究采用电化学方法脱碘，在酸性条件下的一种反应机理如下(其中R代表烷基，X代表卤素原子)： ①该方法属于电化学　　　　　　　(填“氧化”或“还原”)法。 ②利用该原理处理碘甲烷时，若生成了等量的和，试写出阴极的电极反应式：　　　　　　　。 7.（2026·湖南长沙湖师大附中·一模）空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。回答下列问题： Ⅰ．利用CO2与CH4镍基催化重整(DRM)技术制合成气(CO和H2) 反应ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)   ΔH1=+247.4kJ·mol-1 反应ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ΔH2 （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。根据表中数据，计算反应ⅱ的反应热ΔH2=　　　　　　　　　　　kJ·mol-1。 物质 CO2 CO H2O(g) /(kJ·mol-1) -393.5 -110.5 -241.8 （2）在恒温恒容的密闭容器内充入一定量的CO2和CH4，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的逆反应的活化能小于正反应的活化能 （3）在p MPa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p MPa、900℃、ZrO2催化条件下，将CO2、CH4、Ar按物质的量之比为1：1：2充入密闭容器，CO2的平衡转化率(α)大于50%，解释其原因：　　　　　　　　　　　，此时平衡常数Kp=　　　　　　　　　　　MPa2(以各气体的分压代替浓度计算；列出含α、p的计算式，可不化简)。 Ⅱ．CH4和CO2在催化剂作用下生成乙酸 （4）CH4和CO2在催化剂(Cu基或Zn基)作用下生成乙酸的反应历程如图ⅰ所示(*表示吸附态)，变化关系如图ⅱ所示(已知：，其中k为速率常数，Ea为活化能，R、A为常数)。 ①使用Cu基催化剂时，决速步骤的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 ②图ⅱ中a对应的催化剂是　　　　　　　　　　　(填“Cu基”或“Zn基”)。 8.（2026·湖南岳阳·二模） 目前我国研发出一种利用乙醇制氢且同时实现乙酸生产的新途径，主要反应为： Ⅰ.    Ⅱ.    回答下列问题： （1）已知：25℃、100kPa下，由各种元素指定单质生成1mol某纯物质的热效应叫做该物质的标准摩尔生成热。部分物质如下表。 物质 0 则　　　　　　　　　　　。 （2）向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的乙醇和水蒸气，发生反应Ⅰ和Ⅱ，下列叙述能说明反应Ⅰ已达到平衡状态的有___________。 A. 和的物质的量之比不再变化 B. 气体平均摩尔质量不再变化 C.  D. 混合气体的密度不再变化 （3）下列关于反应Ⅰ的随温度T(K)的变化趋势正确的是　　　　　　　　　　　(填序号)。 （4）恒压条件下，向密闭容器中投料后产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图所示。 注：副产物指、CO、混合气体 [已知：乙酸选择性=×100％] ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为　　　　　　　　　　　。 ②由图中信息可知，乙酸的选择性随温度升高呈先增大后减小的抛物线趋势，请解释后减小的原因：　　　　　　　　　　　。 ③在温度为270℃，压强为100kPa下，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知乙醇和水的起始投料分别为1mol和8.2mol。平衡时乙醇的转化率为80％，，则反应Ⅰ的压强平衡常数　　　　　　　　　　　kPa(计算出结果；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 （5）某团队提出一种新型高效的光电分解水制氢的方法——磁场辅助光电分解水(如图所示)，在光照、磁场中，光电极产生“电子”和“空穴(，具有强氧化性)，它们分别驱动电极反应。 ①电极X为　　　　　　　　　　　极(填“阴”或“阳”)。 ②在酸性介质中生成M的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 9.（2026·湖南邵阳·二模） 和是两种主要的温室气体。为助力我国实现双碳目标，甲烷重整技术是利用温室气体大规模制氢的一项重要研究课题，其中“甲烷干重整”主要涉及如下反应： ①    ②    回答下列问题： （1）有关化学键键能数据如表： 化学键 键能/ 436 463 803 1076 则　　　　　　　　　　　。反应②能自发进行，则　　　　　　　　　　　0(填“大于”或“小于”或“等于”)。 （2）一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的和发生反应①和反应②，下列说法中能表明反应达到平衡状态的是　　　　　　　　　　　(填字母序号)。 a．气体总压强不变       b．气体密度不变 c．CO和的物质的量相等       d．的浓度不变 （3）以不同进料比的原料气，在恒温恒压下发生“甲烷干重整”反应，平衡时甲烷的转化率X、平衡混合气中各组分的体积分数Y如图所示。随着进料比增大，产物中　　　　　　　　　　　(填“增大”或“减小”或“不变”)。若进料比为1时，、，则转化率为　　　　　　　　　　　，反应②的分压平衡常数　　　　　　　　　　　(保留两位小数)。 （4）电化学还原二氧化碳制甲醇：其中将双极膜应用于二氧化碳制备甲醇过程中的电解原理如图所示。 已知：双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，在直流电场的作用下，双极膜间解离成和，并向两极迁移。 石墨电极上的电极反应式是　　　　　　　　　　　，双极膜内每消耗54 g水，理论上催化电极表面被还原的体积是　　　　　　　　　　　L(标准状况)。 10.（2026·湖南永州·二模）氢能被誉为“21世纪终极能源”。甲醇水蒸气催化重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法，涉及到的反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： （1）　　　　　　　。 （2）恒温恒容的密闭容器中，假设只发生反应Ⅰ，下列能说明该反应一定达到平衡状态的是　　　　　　　(填字母序号)。 a． b．容器内混合气体的密度不再变化 c．容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化 d．单位时间内，断裂键的同时断裂键 （3）反应Ⅱ的机理包括以下3种路径(主要步骤如图)，在B路径中，决速步骤的能垒是　　　　　　　eV，反应Ⅱ的最优路径是　　　　　　　(填字母序号)。 （4）以作催化剂时，若只发生反应Ⅰ和Ⅱ，向密闭容器中充入与，反应温度对平衡时的转化率、的选择性的影响如图所示： 已知： 520K时，的平衡转化率为　　　　　　　，反应Ⅱ的平衡常数　　　　　　　(用物质的量分数代替平衡浓度计算，物质的物质的量分数：；保留两位有效数字)。 （5）甲醇水溶液电解制氢与甲醇水蒸气重整反应的产物相同，其优势在于反应温度低，产物气中不含CO。在酸性条件下，电解甲醇水溶液获得氢能的阳极反应式为　　　　　　　。 11.（2026·湖南湘潭·二模）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840℃、压强恒定为7MPa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×摩尔分数）。 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，NiO（OH）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　　　　　　　。 12.（2026·湖南长沙长郡中学·二模） 环氧乙烷()沸点10.7℃，常用作医院的消毒剂，可利用氧化乙烯的方法制备环氧乙烷，其反应原理为   。 （1）该反应自发进行的条件是　　　　　　(填“高温”“低温”或“任意温度”)，正反应活化能　　　　　　(填“>”或“<”)逆反应活化能。 （2）在恒温恒容的条件下，下列说法能表明上述反应达到平衡状态的是______(填标号)。 A. 消耗1 mol乙烯的同时生成1 mol环氧乙烷 B. 混合气体的密度不随时间变化 C. 气体平均摩尔质量不随时间变化 D. 气体总压强不随时间变化 （3）化工生产设计时，常用串联多个反应器的工艺方法进行合成环氧乙烷，并在两个相同的反应器中间加装热交换装置和产物吸收装置，设计这种工艺的目的是　　　　　　。 （4）反应过程中常伴随副反应   。一定温度下，在恒容密闭容器中充入和，发生上述两个反应，反应相同时间后，测得乙烯的转化率及的分压随温度变化如图所示。 200℃时测得环氧乙烷的选择性为(环氧乙烷选择性)，计算该温度下主反应的　　　　　　(用含的式子表示，为分压平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 （5）乙烯电解制环氧乙烷的原理如图所示(电解液为2.0 mol/L KCl溶液)。 ①阴极反应式为　　　　　　。 ②该电解装置的电流效率　　　　　　，KCl溶液的浓度不宜太高，否则电流效率会下降，其原因是　　　　　　(从平衡移动的角度解释)。 13.（2026·湖南长沙长郡中学·模拟） 乙酸在催化剂的作用下和氢气反应可生成乙醇，反应体系主要发生如下反应： ① ② ③ 在200 kPa条件下，的混合气发生上述反应。平衡时乙酸的转化率与、和的选择性S随温度T的变化如图所示。 已知：。 回答下列问题： （1）反应①的活化能　　　　　　(填“”“”或“”)；反应①在　　　　　　(填“高温”或“低温”下能自发进行。 （2）在上述条件下发生以上三个反应，下列说法中，能表明反应②已达到平衡状态的是　　　　　　(填字母)。 a．气体密度不变       b．气体总压强不变 c．的浓度不变       d．三个反应产生的的物质的量相等 （3）已知反应③的，，其中、为正、逆反应速率，、为速率常数。增大体系压强，的值将　　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 （4）图中表示乙醇的选择性随温度变化的曲线是　　　　　　。当温度低于340 ℃时，随着温度的升高，选择性变大的原因是　　　　　　。 （5）恒温恒压条件下，向初始容积为1 L的容积可变的密闭容器中通入和，发生上述反应，达到平衡时容器的容积变为0.8 L，，。反应②的平衡常数　　　　　　。 14.（2026·湖南长沙雅礼中学·二模）近年来，为应对全球气候变暖等环境问题，以CO2为原料合成有机物成为化学科学家研究的热点。回答下列问题： Ⅰ.CO2和H2可以通过催化生成甲醇，其涉及的化学反应如下： 主反应：        副反应：        （1）结合上述两个反应，计算的反应热　　　　　　　。 （2）T℃时，在容积可变的密闭容器中充入2.0 mol CO2和3.2 mol H2，体系中只发生主、副两个反应，反应物和产物均为气体，增大压强，CH3OH的选择性　　　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)；平衡时体系压强为p kPa，含有0.6 mol CH3OH，此时CH3OH的选择性为60%，主反应的压强平衡常数　　　　　　　　(用含p的式子表示)。[CH3OH选择性；压强平衡常数用平衡分压代替平衡浓度计算] （3）对催化剂做性能测试：一定条件下使CO2、H2混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算CO2的转化率和CH3OH的选择性以评价催化剂的性能。 ①某温度时，测得反应器出口中含碳物质的物质的量之比，则该温度下CO2的转化率为　　　　　　　　。 ②其他条件相同时，催化剂A和催化剂B在不同温度下的催化性能分别如图1、图2所示，实际生产时选用催化剂A，试分析原因：　　　　　　　　。 ③下列说法正确的是　　　　　　　　(填标号)。 A.保持其他反应条件不变，体系内温度越高，CO2的转化率一定越高 B.使用合适的催化剂，可以改变反应历程，降低主反应的活化能 C.当容器中CO2与H2的物质的量之比保持不变时，表明该反应体系已达平衡 D.若保持温度和压强不变，平衡时再向容器内充入一定量的氩气，副反应平衡不移动 Ⅱ.CO2与环氧化合物反应可以转化为有价值的有机物，转化过程如图所示。 （4）X的分子式是C4H6O3，是一种五元环状化合物，X的结构简式为　　　　　　　　；N原子上的孤电子对主要进攻甲基环氧乙烷上的碳原子a，而不是碳原子b，结合电负性解释原因：　　　　　　　　。 15.（2026·湖南长沙湖师大附中·二模）2024年10月30日，中国航天员搭载神舟十九号载人飞船顺利进入“太空之家”。中国空间站设有完整的可再生生命保障系统，对二氧化碳进行收集和再生处理，实现了对二氧化碳的加氢甲烷化，生成甲烷与水，并伴有副反应： 反应Ⅰ．   (主反应) 反应Ⅱ．   (副反应) 回答下列问题： （1）几种相关化学键的键能为：、、、，则　　　　　　　　　　　(用含、、、的式子表示)。 （2）一定温度下，向固定容积的容器中充入和进行上述反应，平衡时的转化率、的选择性[的选择性]随温度变化如图所示。 ①根据图像分析可知：　　　　　　　　　　　(填“”或“”)，平衡转化率先减小后增大的原因是　　　　　　　　　　　。 ②，反应Ⅱ的　　　　　　　　　　　(保留两位有效数字)。(为用各气体分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数) （3）早期长征运载火箭推进剂成分为和，它们混合后反应的产物对环境友好，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 （4）空间站中通过电解回收再生的水为宇航员提供氧气。某科技小组模拟用一种新型的纳米硅基锂电池电解水为宇航员提供，其电池反应式为，工作原理示意图如图所示(电解液由硫化锂和有机溶剂组成)。 ①电池放电时，负极反应式为　　　　　　　　　　　。 ②电池工作时，若为宇航员提供标准状况下的氧气，则理论上正极材料的质量变化为　　　　　　　　　　　。 16.（2026·湖南长沙雅礼中学·一模）N，N-二甲基甲酰胺（DMF）被誉为有机行业的“万能溶剂”，在众多领域发挥着不可或缺的作用。无论是用于生产农药、医药，还是作为有机合成的媒介，DMF都展现出了其卓越的效能。一种催化条件下加氢偶联二甲胺（DMA）制备DMF的反应为： 反应Ⅰ： （1）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了反应Ⅰ在复合催化剂表面上的反应历程如图所示，其中过渡态用TS表示，吸附在催化剂表面上的物种用*标注。 该过程包含　　　　　　　　个基元反应。 （2）为同时提高该制备反应的速率和DMA平衡转化率，可采取的措施有　　　　　　　　。（写一条即可） （3）该制备过程伴随副反应发生： 反应Ⅱ： 已知该条件下（R与C为常数），若且，则当改变相同温度时，　　　　　　　　（填“大于”“等于”或“小于”）1。 （4）300°C时，向2 L恒容密闭容器中加入DMA、各1 mol，，含氮物种的物质的量随时间的变化关系如图所示。 0~2 min内，的化学反应速率为　　　　　　　　。反应Ⅰ的平衡常数　　　　　　　　（保留两位有效数字）。 （5）测定不同温度和催化剂中锌掺杂量条件下DMA转化率和产物的选择性，通过以下两图确定制备DMF反应的最适宜条件为　　　　　　　　。 （6）采用共沉淀法制备一系列不同锌掺杂量的复合催化剂，占据部分原来的位置，这种结构使晶胞中产生氧空位，若掺杂ZnO后晶体中的空缺率为12.5%，则晶体中　　　　　　　　。（的空缺率） 17.（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)。 18.（2026·湖南怀化·二模）在“碳中和”的国际大背景下，如何实现碳捕集和碳转化成为科学研究的热点。根据所学知识，回答下列问题： Ⅰ．CO和水通过催化转化可以生成甲酸，有利于碳中和。其主要反应如下： ①CO（g）+H2O（g）⇌HCOOH（g）   ΔH1=-10.5kJ·mol-1 ②CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）   ΔH2=akJ·mol-1 ③CO2（g）+H2（g）⇌HCOOH（g）   ΔH3=+30.9kJ·mol-1 （1）a=　　　　　　；已知反应②的ΔS<0，则反应②自发进行的条件是　　　　　　（填标号，下同）。 A．高压       B．低压       C．高温       D．低温 （2）在温度恒为T1K的恒容密闭容器中充入1mol CO（g）、2mol H2O（g），发生上述反应①和②，经过10min，容器内反应达到平衡状态。下列图像正确且能说明反应达到平衡状态的是______。 A.  B.  C.  D.  Ⅱ．CO2加氢还原可制备CH3OH，发生的反应为CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）   ΔH4<0，同时还有副反应CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）发生。一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入1mol CO2和2mol H2，发生上述两反应。反应过程中CO2转化率（反应相同时间）随温度变化和容器内总压强（在T2K温度下）随时间变化分别如图1、图2所示。 （3）图1中a点的正反应速率和逆反应速率的大小关系为v正（a）　　　　　　（填“＞”“<”或“=”）v逆（a）。 （4）图1中CO2转化率在b点后呈现减小的变化趋势，其原因是　　　　　　。 （5）在T2K温度下，达到平衡时，容器中H2O（g）的浓度为　　　　　　mol·L-1。 （6）图2中（T2K温度下）0~t0min内，用CH3OH的分压变化表示的反应速率为　　　　　　（用含t0、p0的式子表示）kPa·min-1；该温度下，反应②的平衡常数Kp=　　　　　　。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题15 化学反应原理综合题 6年真题1年模拟 考点分类 考情示例 命题规律 考点01 化学反应原理综合题 2026湖南（1题）、2025湖南（1题）、2024湖南（1题）、2023湖南（1题）、2022湖南（1题）、2021湖南（1题） 情境设置：聚焦能源转化（CO/H₂制烯烃、CO₂电化学还原制C₂H₄、煤制氢、氨分解）与化工生产（丙烯腈、苯乙烯制备），体现"双碳"战略与工业实际需求 · 考查重点：①热化学方程式书写与盖斯定律应用（ΔH计算）；②反应自发性判断（ΔG=ΔH-TΔS）；③多反应耦合体系分析（决速步、选择性、原子经济性）；④Kp定量计算与平衡移动分析；⑤反应历程图与能量变化图解读；⑥电化学（电极反应式书写、串联催化）；⑦催化剂作用分析 · 命题趋势：每年必考1题（主观题）；串联催化策略与创新情境增多；从单一平衡向多步耦合反应（如CO还原+水煤气变换）拓展；计算精度要求提高，图像信息密度加大；强化"宏观-微观-符号"三重表征转化能力 1.（2026·湖南·高考真题）烯烃是重要的化工原料，可用CO和H2为原料直接合成，其原理：。回答下列问题： （1）该反应的关键在于CO活化路径的调控。图I是M1、M2(M1、M2分别是Co2C和)两种催化剂活化CO的机理，其中催化效率较高的是　　　　　　(填“M1”或“M2”)。催化剂为M2时，反应历程中决速步(速率最慢)的反应方程式为　　　　　　。 （2）恒压条件下，该反应若改用()作催化剂，产物中的H2O还可与CO反应。以生成C3H6为例，相关反应如下： i．    ii．    iii．    ①当时，反应iii的　　　　　　。 ②已知反应的平衡常数与温度之间符合：(为摩尔气体常数，为常数)。当时，反应ii和iii的与温度的数据如表所示，反应iii对应表中数据　　　　　　(填“a”或“b”)。 423 K 623 K 723 K a 6.7 2.9 1.8 b 20.3 5.2 0.7 ③反应近似达到平衡时，加入少量无水MgCl2，CO的平衡转化率和CO2的选择性均减小，其可能原因是　　　　　　()。 ④y增大，烯烃的氢原子经济性将　　　　　　(填“增大”或“减小”)，理由是　　　　　　。() ⑤图Ⅱ为CO转化率和CO2选择性分别与H2/CO投料比之间的关系，H2/CO投料比为1.5时，副产物甲烷的选择性为10%，烯烃的氢原子经济性=　　　　　　。 【答案】（1）①     ② （2）① -145.2    ② b    ③ 吸水，使反应体系中水蒸气浓度降低，导致反应ii的平衡逆向移动（或抑制了反应 ii 的进行）    ④ 增大 ⑤ 增大，水煤气变换反应参与程度增大，生成等量时净消耗的 减少，而目的产物中的氢原子数不变，因此目的产物中氢原子占参加反应氢原子的比例增大    ⑥ 50%      【解析】(1)催化剂能降低反应活化能，活化能越低催化效率越高，由图可知的总活化能更低，催化效率更高；决速步是活化能最大的一步，由图可知，催化时，转化为的活化能最大，为决速步。 (2)①根据盖斯定律，反应iii = i + ii，因此； ②时，，，二者均为放热反应，越负，根据，温度升高时下降幅度越大；由表格数据，b的随温度升高下降幅度更大，对应反应iii。 ③无水吸收水蒸气，使体系中浓度降低，反应ii平衡逆向移动，消耗CO的量减少，因此CO转化率和选择性均减小。 ④由盖斯定律可知，反应 iii 可由反应 i 与反应 ii 叠加得到：反应 ii 是水煤气变换反应：；它消耗了反应 i 生成的 ，同时又生成 ，所以总反应 iii 中消耗的  减少。以反应 iii 的化学计量数为基准，生成  时：目的产物  中氢原子质量为：；参加反应的 为 ，其中氢原子质量为：；因此氢原子经济性为：；当增大时，分母减小，所以增大，即氢原子经济性增大；理由是：增大，水煤气变换反应参与程度增大，生成等量时净消耗的 减少，而目的产物中的氢原子数不变，因此目的产物中氢原子占参加反应氢原子的比例增大。 ⑤设初始投料，则。由图可知，投料比1.5时转化率为，剩余，选择性为，甲烷选择性，因此烯烃选择性。 转化的总物质的量，其中转化为烯烃的为，生成、，烯烃中氢原子物质的量； 由O守恒可得生成的物质的量为，结合产物中、的量，可得总参加反应的氢原子物质的量为； 氢原子经济性。 2.（2025·湖南·高考真题）在温和条件下，将转化为烃类具有重要意义。采用电化学-化学串联催化策略可将高选择性合成，该流程示意图如下： 回答下列问题： （1）电解池中电极M与电源的　　　　　　　极相连。 （2）放电生成的电极反应式为　　　　　　　。 （3）在反应器中，发生如下反应： 反应i： 反应ii： 计算反应的　　　　　　　，该反应　　　　　　　(填标号)。 A．高温自发       B．低温自发       C．高温低温均自发       D．高温低温均不自发 （4）一定温度下，和(体积比为)按一定流速进入装有催化剂的恒容反应器(入口压强为)发生反应i和ii．有存在时，反应ii的反应进程如图1所示。随着x的增加，的转化率和产物的选择性(选择性)如图2所示。 ①根据图1，写出生成的决速步反应式　　　　　　　；的选择性大于的原因是　　　　　　　。 ②结合图2，当时，混合气体以较低的流速经过恒容反应器时，反应近似达到平衡，随着x的增大，的转化率减小的原因是　　　　　　　；当时，该温度下反应ii的　　　　　　　(保留两位小数)。 【答案】（1）正     （2） （3）① ﹣126    ② B （4）①     ② 由生成时，活化能较大，反应速率慢    ③ 反应i和反应ii为气体减小的反应，入口压强不变，随着x增大，反应体系的分压越小，平衡向左移动    ④ 0.16      【解析】(1)由图可知，N电极上CO转化为C2H4，C元素化合价下降，发生还原反应，N为阴极，则M为阳极，与电源正极相连； (2)CO发生得电子的还原反应转化为C2H4，电解液是碱性环境，电极反应为：； (3)根据盖斯定律，反应ii－反应i即可得到目标反应，则，该反应是熵减的放热反应，则依据反应能自发进行，则低温下自发进行，选B； (4)①总反应的反应速率由慢反应决定，故决速步是反应最慢的步骤，由图可知，TSⅡ的垒能最大，该步骤是决速步骤，反应式为；由图可知，由生成时，活化能较大，反应速率慢，所以的选择性大于； ②当x≥2时，由题意可知，反应i和反应ii为气体减小的反应，入口压强不变，随着x增大，反应体系的分压越小，平衡向左移动；当x=2时，的转化率为90%，的选择性为80%，设初始投料：CO：2mol、C2H4：2mol、H2：1mol，则、、、，气体总物质的量为(2+0.72+0.18+0.2+0.28)mol=3.38mol，此时压强为，、、，反应ii的Kp=。 3.（2024·湖南·高考真题）丙烯腈()是一种重要的化工原料。工业上以为载气，用作催化剂生产的流程如下： 已知：①进料混合气进入两釜的流量恒定，两釜中反应温度恒定： ②反应釜Ⅰ中发生的反应： ⅰ：    ③反应釜Ⅱ中发生的反应： ⅱ：    ⅲ：    ④在此生产条件下，酯类物质可能发生水解。 回答下列问题： （1）总反应 　　　　　　　(用含、、和的代数式表示)； （2）进料混合气中，出料中四种物质(、、、)的流量，(单位时间内出料口流出的物质的量)随时间变化关系如图： ①表示的曲线是　　　　　　　(填“a”“b”或“c”)； ②反应釜Ⅰ中加入的作用是　　　　　　　。 ③出料中没有检测到的原因是　　　　　　　。 ④反应后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是　　　　　　　。 （3）催化剂再生时会释放，可用氨水吸收获得。现将一定量的固体(含水)置于密闭真空容器中，充入和，其中的分压为，在℃下进行干燥。为保证不分解，的分压应不低于　　　　　　　(已知   分解的平衡常数)； （4）以为原料，稀硫酸为电解液，Sn作阴极，用电解的方法可制得，其阴极反应式　　　　　　　。 【答案】（1）ΔH1+ΔH2+ΔH3 （2）① c    ② 抑制酯的水解从而提高产率    ③ 反应iii的速率远大于反应ii    ④ 反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少 （3）40 （4）Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4      【分析】工业上以N2为载气，用TiO2作催化剂，由HOCH2CH2COOC2H5和C2H5OH为进料气体生产CH2=CHCN，在反应釜I中发生反应i：HOCH2CH2COOC2H5(g)→CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)，加入NH3后，在反应釜Ⅱ中发生反应ii：CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)，反应iii：CH2=CHCONH2(g)→CH2=CHCN(g)+H2O(g)，故产物的混合气体中有CH2=CHCN、未反应完的C2H5OH、CH2=CHCOOC2H5(g)和水； 【解析】(1)根据盖斯定律，总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)可以由反应i+反应ii+反应iii得到，故ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3； (2)①根据总反应HOCH2CH2COOC2H5(g)+NH3(g)→CH2=CHCN(g)+C2H5OH(g)+2H2O(g)，设进料混合气中n(HOCH2CH2COOC2H5)=1mol，n(C2H5OH)=2mol，出料气中CH2=CHCOOC2H5含量很少，则生成CH2=CHCN(g)、C2H5OH(g)物质的量约为1mol，生成H2O(g)的物质的量约为2mol，故出料气中C2H5OH(g)物质的量共约3mol，故出料气中CH2=CHCN、C2H5OH、H2O物质的量之比约为1:3:2，故曲线c表示CH2=CHCN的曲线； ②反应釜Ⅰ中发生反应i生成丙烯酸乙酯和水，若丙烯酸乙酯水解会生成乙醇，因此，加入C2H5OH可以抑制酯的水解从而提高产率； ③反应釜Ⅱ中发生的两个反应是竞争反应，其选择性由速率决定，出料中没有检测到CH2=CHCONH2的原因是：反应iii的速率远大于反应ii； ④反应11h后，a、b、c曲线对应物质的流量逐渐降低的原因是反应时间过长，催化剂中毒活性降低，反应速率降低，故产物减少； (3)0.72g水的物质的量为0.04mol，故p(H2O)=2.5×102kPa⋅mol−1×n(H2O)=10kPa，NH4HCO3分解的反应式为NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O↑，故NH4HCO3分解的平衡常数Kp=p(NH3)p(CO2)p(H2O)=4×104(kPa)3，解得p(NH3)=40kPa，故为保证NH4HCO3不分解，NH3的分压应不低于40kPa； (4)Sn(CH2CH2CN)4是有机化合物，与水不溶，水中不电离，以CH2=CHCN为原料在Sn做的阴极得电子制得Sn(CH2CH2CN)4，故阴极的电极反应式为Sn+4CH2=CHCN+4e-+4H+=Sn(CH2CH2CN)4。 4.（2023·湖南·高考真题） 聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。 Ⅰ．苯乙烯的制备 （1）已知下列反应的热化学方程式： ① ② ③ 计算反应④的△H4=　　　　　　　kJ/mol； （2）在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④，其平衡转化率为50%，欲将平衡转化率提高至75%，需要向反应器中充入　　　　　　　mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)； （3）在913 K、100 kPa下，以水蒸气作稀释气。Fe2O3作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应： ⑤ ⑥ 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是　　　　　　　，理由是　　　　　　　；     （4）关于本反应体系中催化剂Fe2O3的描述错误的是_______； A. X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构 B. Fe2O3可改变乙苯平衡转化率 C. Fe2O3降低了乙苯脱氢反应的活化能 D. 改变Fe2O3颗粒大小不影响反应速率 Ⅱ．苯乙烯的聚合 苯乙烯聚合有多种方法，其中一种方法的关键步骤是某Cu(Ⅰ)的配合物促进C6H5CH2X (引发剂，X表示卤素)生成自由基C6H5CH2·，实现苯乙烯可控聚合。 （5）引发剂C6H5CH2Cl、C6H5CH2Br、C6H5CH2I中活性最高的是　　　　　　　； （6）室温下，①Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，其反应平衡常数为K；②CuBr在水中的溶度积常数为Ksp。由此可知，CuBr在配体L的水溶液中溶解反应的平衡常数为　　　　　　　(所有方程式中计量系数关系均为最简整数比)。 【答案】（1）+118     （2）5 （3）① 甲苯    ② 主反应生成的氢气可以作为第二生成甲苯的反应物，促进第二个副反应平衡正向移动 （4）BD     （5）C6H5CH2I （6）K∙Ksp      【解析】(1)根据盖斯定律，将①-②-③可得C6H5C2H5(g)C6H5CH=CH2(g)+H2(g) ∆H4=-4386.9 kJ/mol-(-4263.1 kJ/mol)-(-241.8 kJ/mol)=+118 kJ/mol； (2)设充入H2O(g)物质的量为x mol；在某温度、100 kPa下，向反应器中充入1 mol气态乙苯发生反应④。乙苯的平衡转化率为50%，可列三段式，此时平衡时混合气体总物质的量为1.5 mol，此时容器的体积为V；当乙苯的平衡转化率为75%，可列三段式，此时乙苯、苯乙烯、H2物质的量之和为1.75 mol，混合气的总物质的量为(1.75+x)mol，在恒温、恒压时，体积之比等于物质的量之比，此时容器的体积为；两次平衡温度相同，则平衡常数相等，则=，解得x=5； (3)生成苯乙烯的反应④为主反应，反应⑤⑥为副反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气可以作为第二生成甲苯的反应物，促进第二个副反应平衡正向移动，故a代表苯乙烯的选择性，b代表甲苯的选择性； (4)A．测定晶体结构最常用的仪器是X射线衍射仪，即用X射线衍射技术可测定Fe2O3晶体结构，A正确； B．催化剂不能使平衡发生移动，因此不能改变乙苯的平衡转化率，B错误； C．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，故Fe2O3可降低乙苯脱氢反应的活化能，C正确； D．催化剂颗粒大小会影响接触面积，会影响反应速率，D错误； 故合理选项是BD。 (5)原子半径：I＞Br＞Cl，因此化学键的键长：C—I键＞C—Br键＞C—Cl键，键长越短，化学键就越不容易断裂，该化学键的键能就越大，故键能：C—Cl键＞C—Br键＞C—I键，因此C—I键最易断裂，则C6H5CH2I更易生成自由基，因此活性最高的是C6H5CH2I； (6)Cu+在配体L的水溶液中形成[Cu(L)2]+，则Cu++2L[Cu(L)2]+的平衡常数K=；CuBr在水中的溶度积常数Ksp(CuBr)=c(Cu+)∙c(Br-)；CuBr在配体L的水溶液中溶解反应为CuBr+2L[Cu(L)2]++Br-，该反应的平衡常数为==K∙Ksp。 5.（2022·湖南·高考真题） 2021年我国制氢量位居世界第一，煤的气化是一种重要的制氢途径。回答下列问题： （1）在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. ①下列说法正确的是　　　　　　　； A.平衡时向容器中充入惰性气体，反应Ⅰ的平衡逆向移动 B.混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C.平衡时的体积分数可能大于 D.将炭块粉碎，可加快反应速率 ②反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。此时，整个体系　　　　　　　(填“吸收”或“放出”)热量　　　　　　　kJ，反应Ⅰ的平衡常数　　　　　　　(以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 （2）一种脱除和利用水煤气中方法的示意图如下： ①某温度下，吸收塔中溶液吸收一定量的后，，则该溶液的　　　　　　　(该温度下的)； ②再生塔中产生的离子方程式为　　　　　　　； ③利用电化学原理，将电催化还原为，阴极反应式为　　　　　　　。 【答案】（1）① BD    ② 吸收    ③ 31.2    ④ （2）① 10    ② 2CO2↑++H2O ③ 2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-      【解析】(1)①A．在恒温恒容条件下，平衡时向容器中充入惰性气体不能改变反应混合物的浓度，因此反应Ⅰ的平衡不移动，A说法不正确； B．在反应中有固体C转化为气体，气体的质量增加，而容器的体积不变，因此气体的密度在反应过程中不断增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应体系已达到平衡，B说法正确； C．若C(s)和H2O(g)完全反应全部转化为CO2(g)和H2(g)，由C(s)+ 2H2O(g) = CO2(g)+ 2H2(g)可知，H2的体积分数的极值为，由于可逆反应只有一定的限度，反应物不可能全部转化为生成物，因此，平衡时H2的体积分数不可能大于，C说法不正确； D．将炭块粉碎可以增大其与H2O(g)的接触面积，因此可加快反应速率，D说法正确； 综上所述，相关说法正确的是BD。 ②反应平衡时，H2O(g)的转化率为50%，则水的变化量为0.5mol，水的平衡量也是0.5mol，由于CO的物质的量为0.1mol，则根据O原子守恒可知CO2的物质的量为0.2mol，生成0.2mol CO2时消耗了0.2mol CO，故在反应Ⅰ实际生成了0.3molCO。根据相关反应的热化学方程式可知，生成0.3mol CO要吸收热量39.42kJ ，生成0.2mol CO2要放出热量8.22kJ此时，因此整个体系吸收热量39.42kJ-8.22kJ=31.2kJ；由H原子守恒可知，平衡时H2的物质的量为0.5mol，CO的物质的量为0.1mol，CO2的物质的量为0.2mol，水的物质的量为0.5mol，则平衡时气体的总物质的量为0.5mol+0.1mol+0.2mol+0.5mol=1.3mol，在同温同体积条件下，气体的总压之比等于气体的总物质的量之比，则平衡体系的总压为0.2MPa1.3=0.26MPa，反应I（C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)）的平衡常数Kp= 。 (2)①某温度下,吸收塔中K2CO3溶液吸收一定量的CO2后，c():c()=1:2，由可知，=，则该溶液的pH=10； ②再生塔中KHCO3受热分解生成K2CO3、H2O和CO2，该反应的离子方程式为2CO2↑++H2O； ③利用电化学原理，将CO2电催化还原为C2H4，阴极上发生还原反应，阳极上水放电生成氧气和H+，H+通过质子交换膜迁移到阴极区参与反应生成乙烯，铂电极和Ag/AgCl电极均为阴极，在电解过程中AgCl可以转化为Ag，则阴极的电极反应式为2CO2+12e-+12H+=C2H4+4H2O、AgCl+e-=Ag+Cl-。 6.（2021·湖南·高考真题） 氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。 方法I：氨热分解法制氢气 相关化学键的键能数据 化学键 键能 946 436.0 390.8 一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题： (1)反应　　　　　　　； (2)已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？　　　　　　　(填标号) A.25℃       B.125℃       C.225℃       D.325℃ (3)某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa)，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。 ①若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率　　　　　　　(用含的代数式表示) ②时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是　　　　　　　(用图中a、b、c、d表示)，理由是　　　　　　　； ③在该温度下，反应的标准平衡常数　　　　　　　。(已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应，，其中，、、、为各组分的平衡分压)。 方法Ⅱ：氨电解法制氢气 利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。 (4)电解过程中的移动方向为　　　　　　　(填“从左往右”或“从右往左”)； (5)阳极的电极反应式为　　　　　　　。 【答案】① +90.8    ② CD    ③     ④ b ⑤ 开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小 ⑥ 0.48    ⑦ 从右往左    ⑧ 2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O 【解析】(1) 根据反应热=反应物的总键能-生成物的总键能，2NH3(g)N2(g)+3H2(g)，=390.8kJmol-1-(946 kJmol-1+436.0kJmol-1)= +90.8kJmol-1，故答案为：+90.8； (2)若反应自发进行，则需△H-T△S<0，T>==456.5K，即温度应高于(456.5-273)℃=183.5℃，CD符合，故答案为：CD； (3)①设t1时达到平衡，转化的NH3的物质的量为2x，列出三段式： 根据同温同压下，混合气体的物质的量等于体积之比，=，解得x=0.02mol，(H2)==molL-1min-1，故答案为：； ②t2时将容器体积压缩到原来的一半，开始N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小，故b曲线符合，故答案为：b；开始体积减半，N2分压变为原来的2倍，随后由于加压平衡逆向移动，N2分压比原来2倍要小； ③由图可知，平衡时，NH3、N2、H2的分压分别为120 kPa、40 kPa、120 kPa，反应的标准平衡常数==0.48，故答案为：0.48； (4)由图可知，通NH3的一极氮元素化合价升高，发生氧化反应，为电解池的阳极，则另一电极为阴极，电解过程中OH-移向阳极，则从右往左移动，故答案为：从右往左； (5)阳极NH3失电子发生氧化反应生成N2，结合碱性条件，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O，故答案为：2NH3-6e-+6OH-= N2+6H2O。 模拟题精选 1.（2026·湖南怀化·一模）乙二醇()是重要的化工原料，主要用于生产聚酯纤维和防冻剂，其工业化制备与新型合成路线是研究热点。 Ⅰ、合成气直接合成法     （1）已知、、的燃烧热分别为283 kJ/mol、286 kJ/mol、1180.26 kJ/mol，则上述合成反应的　　　　　　kJ/mol。 （2）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所示。 ①代表的曲线为　　　　　　。 ②若在温度为T K，压强恒定为200 kPa条件下，按化学计量比进料，测得的平衡转化率为75%，则该反应的标准平衡常数　　　　　　[结果精确到小数点后两位，已知：分压=总压×该组分物质的量分数，对于反应：，；其中，、、、为各组分的平衡分压]。 ③若保持温度和压强不变，平衡后再向容器中充入2 mol He，再次达到平衡后，乙二醇的产率将　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，理由是　　　　　　。 Ⅱ、电化学还原法 （3）在电解质溶液中，以为原料，在铜基催化剂上可电催化还原生成乙二醇。 ①写出在酸性介质中生成乙二醇的电极反应式：　　　　　　。 ②电解时控制电流为20.10 A，通电时间为2.00 h。实验测得生成乙二醇的电流效率为80.00%(即只有80.00%的电量用于生成乙二醇，其余电量用于副反应)，则生成乙二醇的物质的量为　　　　　　mol(保留两位小数)。(已知：、，法拉第常数) 【答案】（1） （2）①     ② 7.11    ③ 减小    ④ 恒温恒压下充入不参与反应的惰性气体He，容器体积增大，各反应物和生成物的分压减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，再次达到平衡后，乙二醇的产率减小 （3）①     ② 0.12      【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。则： ① ② ③ 2×①+3×②-③式可得反应：，则该反应的； (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，因为，故、、对应的分别为0.6、0.5、0.4； ②根据题中信息，该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO和，的平衡转化率为75%，即的转化量为2.25 mol，列三段式： 平衡时，，，，则标准平衡常数； ③若保持温度和压强不变，平衡后再向容器中充入2 mol He，该反应为气体分子数减小的反应，即恒温恒压下充入不参与反应的惰性气体He，容器体积增大，各反应物和生成物的分压减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，再次达到平衡后，乙二醇的产率减小； (3)①在酸性介质中二氧化碳被还原生成乙二醇，其电极反应式为：； ②，生成乙二醇转移电子的物质的量为，由①可知，每生成1 mol乙二醇转移10 mol电子，则转移1.2 mol电子时生成乙二醇的物质的量为0.12 mol。 2.（2026·湖南常德·一模）氢能产业链包含制氢、储氢等环节。 制氢：利用太阳能光催化分解水可制备氢气，过程如图，可见光在催化剂表面可产生电子和带正电荷的空穴。 （1）该制氢过程中，能量转化的形式为　　　　　　　　　　　。 （2）相关键能如下表： 化学键 键 键 键 键 键能() 462.8 497.3 436.0 142 请写出水蒸气光催化反应的热化学方程式　　　　　　　　　　　。 储氢：钛锰系储氢合金常温下能快速吸放氢气，是最具前景的储氢合金之一、某钛锰系合金储氢过程如下：   。不同温度下向体积相同的刚性密闭容器中分别加入一定量的及足量的，起始压强均为，反应5分钟时测得的转化率与温度的关系如图所示。 （3）下反应5分钟时，该反应是否达到平衡状态　　　　　　　　　　　(填“是”或“否”)，用的压强变化表示该温度下前5分钟的反应速率为　　　　　　　　　　　。 （4）时，达到平衡时氢气转化率为3%，反应的压强平衡常数　　　　　　　　　　　(以平衡分压代替物质的量浓度计算，保留两位小数)。在该温度下，若将容器体积缩小为原来的一半，重新平衡后体系内氢气的压强　　　　　　　　　　　(填“增大”或“不变”或“减小”)。 （5）相比钛锰系储氢合金，镁基储氢材料储氢量更大，但该材料放氢开始较快，一段时间后变得缓慢。 请你结合与反应放氢的化学方程式分析产生上述现象的原因　　　　　　　　　　　，为提升的制备效率，可加入下列物质中的　　　　　　　　　　　(填字母)避免上述现象的发生。 A．             B． 【答案】（1）光能转化为化学能(或太阳能转化为化学能) （2） 或 （3）① 否    ② 0.015或 （4）① 0.04    ② 不变 （5）① 因为，覆盖在表面阻碍反应进行 ② B 【解析】(1)该制氢过程利用太阳光光催化分解水，将太阳能转化为化学能，因此能量转化形式为光能转化为化学能（或太阳能转化为化学能）； (2)水蒸气光催化反应的化学方程式为 2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)，根据键能计算反应焓变：ΔH = 4 × 462.8 kJ·mol−1 − (2 × 436.0 kJ·mol−1 + 497.3 kJ·mol−1) = +481.9 kJ·mol−1，也可写为    ； (3)28℃时反应5分钟，氢气转化率随温度升高而增大，说明此时反应仍在正向进行，未达到平衡状态，故填“否”；起始压强为5.0 MPa，氢气转化率为1.5%，压强变化为 5.0 MPa × 1.5% = 0.075 MPa，反应速率为 0.075 MPa ÷ 5 min = 0.015 MPa/min（或 1.5×10−2 MPa/min）； (4)60℃时氢气转化率为3%，起始压强5.0 MPa，平衡时p(H2) = 5.0 MPa × (1 − 3%) = 4.85 MPa，反应 TiMn2(s) + 2H2(g) ⇌ TiMn2H4(s) 的平衡常数 Kp = =0.04 MPa−2；该反应中只有氢气是气体，平衡常数Kp仅与温度有关，温度不变时Kp不变，因此容器体积缩小后，氢气分压保持不变； (5)MgH2与H2O反应的化学方程式为，生成的 Mg(OH)2 覆盖在MgH2表面，阻碍反应物接触，导致反应后期速率缓慢；NH4Cl溶于水呈酸性，可溶解Mg(OH)2覆盖层，避免反应受阻，故选B。 3.（2026·湖南岳阳·一模）2025年政府工作报告提出：积极稳妥推进“碳达峰”“碳中和”。从空气中捕集并将其转化为燃料或高附加值的化学品，对实现“碳中和”可持续发展具有重要意义。 （1）催化加氢制甲醇是一种的转化方法，其过程中发生的反应如下： 反应ⅰ：    反应ⅱ：    反应ⅲ：    ①计算反应的　　　　　　　。该反应　　　　　　　(填标号) A．高温自发       B．低温自发       C．高温低温均自发       D．高温低温均不自发 ②在催化剂的作用下，由加氢制甲醇的反应历程如图所示(吸附在催化剂表面的物质用*标注) 该反应过程中决定反应速率步骤的活化能为　　　　　　　eV，该过程中得到相对较多的副产物是　　　　　　　(填“CO”或“”) ③某工厂使用与来合成甲醇，发生如下反应： 主反应： 副反应： 在一密闭恒容容器中，和的分压分别为、、加入催化剂并在一定温度下发生以上反应，达到平衡后测得体系压强是起始时的0.8倍，且甲醚的选择性是甲醇选择性的4倍(甲醇选择性)。则主反应的压强平衡常数　　　　　　　(只列式不计算)。 （2）与环氧化合物反应可以转化为有价值的有机物。转化过程如图所示。X的分子式是，是一种五元环状化合物。X的结构简式为　　　　　　　；N原子上的孤电子对主要进攻甲基环氧乙烷上的碳原子a，而不是碳原子b，原因是　　　　　　　。 （3）利用电化学法将转化为有机物，如图所示，利用电解装置将转化为，电解反应前后浓度基本保持不变。 阴极生成的电极反应式为　　　　　　　。 【答案】（1）① ② B ③ 1.36  ④ CO ⑤ （2）① ② 甲基是推电子基团，“CH”中碳带正电荷较少，因此孤电子对更容易进攻“CH2”中的碳原子a （3）      【分析】（3）该电解装置中，通入的电极为阴极，在此被还原为，电极反应为：，左侧石墨电极为阳极，水被氧化为，反应为：，生成的与通过阴离子交换膜迁移来的反应：，使浓度基本保持不变，据此分析。 【解析】(1)①根据盖斯定律，目标反应可由反应ⅱ反应ⅰ反应ⅲ得到，故。该反应，，根据，低温下，反应自发，高温下，反应不自发，B符合题意； ②反应速率由活化能最大的步骤决定，由能垒图可知，从过渡态到产物的能垒差最大为，故决速步活化能为；生成的能垒低于生成的能垒，故相对较多的副产物是； ③起始时分压为，分压为，设平衡时生成甲醇消耗的分压为，生成甲醚消耗的分压为。根据压强关系，平衡总压为，有三段式： ； ，根据甲醚的选择性是甲醇选择性的4倍，有，，平衡时总压有；，解得。平衡时各物质分压：，，，。主反应的压强平衡常数； (2)X的分子式为，转化过程中键断裂，与中一个键断裂发生加成反应，形成五元环的结构简式为  ；甲基是推电子基团，使“CH”中碳原子的正电性降低，而碳原子b的正电性相对较高，N原子上的孤电子对更易进攻正电性较低的“CH2”碳原子a； (3)阴极上被还原为，浓度基本保持不变，说明参与反应并再生。C元素化合价从+4价降至-2价，每生成1 mol 转移12 mol电子，结合电荷守恒与原子守恒，电极反应式为。 4.（2026·湖南长沙·模拟）乙二胺()是一种重要的化工原料，广泛用于医药、化工等多领域，有多种合成方法。 Ⅰ．乙二醇法 主反应：(g)+2NH3(g) (g) +2H2O(g)      已知：为物质标准熵。化学反应()的标准摩尔熵变。时，相关物质的标准熵数据如下表。 物质 303.8 192.8 320.1 188.8 （1）298 K时，主反应的　　　　　　　　　　　，　　　　　　　　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。 （2）某固体催化剂对乙二醇法合成乙二胺具有良好的催化活性，催化时可能发生副反应。一定条件下，催化剂的用量不同时，分别反应4 h，乙二醇的转化率和乙二胺的选择性随催化剂的用量增加的变化如图所示。当催化剂的用量为　　　　　　　　　　　%时，乙二胺的产率最大。当催化剂的用量较小时，乙二醇的转化率随催化剂的用量增加而增大的原因可能是　　　　　　　　　　　。 注：催化剂的用量：催化剂的质量占反应物总质量的百分数 乙二胺的选择性 Ⅱ．乙醇胺法 主反应：(g)+NH3(g) (g) +H2O(g)    副反应：(g)+(g)   (g) +H2O(g)    （3）利用键能估算主反应的，最少需要　　　　　　　　　　　(填数字)个共价键键能数据。 （4）恒温条件下，向恒容密闭容器(初始压强为1.8 MPa)中充入1 mol 和。反应体系达到平衡时，乙醇胺的转化率为80%，乙二胺的选择性为50%(乙二胺的选择性)，则主反应的　　　　　　　　　　　(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数。结果保留两位有效数字)。实际生产中，压强不宜进一步提高的原因是　　　　　　　　　　　(任答两点)。 Ⅲ．最新研究尝试采用电化学方法直接合成乙二胺。在碱性条件下，NO可在阴极与乙烯反应生成乙二胺。 （5）NO与乙烯在阴极生成乙二胺的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）① 8.3    ② 能 （2）① 3    ② 催化剂用量增大，反应物与催化剂的接触面积增大，反应速率增大，相同时间内，乙二醇的转化率增大 （3）4 （4）① 0.36    ② 增大压强，对主、副反应平衡均没有影响；且对设备耐压性能要求更高，能耗更大，经济成本更高；另外反应体系中各物质均能形成氢键，加压可能导致其液化 （5）2NO+CH2=CH2+8e−+6H2O=+8OH− 【解析】(1)根据公式，代入题目数据：反应物：，生成物：，计算：； 自发性判断：，（负）（正），298 K时：<0，故能自发进行； (2)产率最大时的催化剂用量：产率=转化率×选择性，需结合图像中“转化率”和“选择性”的乘积最大值，根据图像，在催化剂用量为3%时，两者乘积最大；    转化率随催化剂用量增大的原因：催化剂用量增大，反应物与催化剂的接触面积增大，反应速率增大，相同时间内，乙二醇的转化率增大； (3)对于主反应(g)+NH3(g)(g)+H2O(g)，根据，反应中有(C-N)、(N-H)、(O-H)、(C-O)四种共价键的断裂和形成，所以最少需要4个共价键键能数据； (4)开始充入1 mol 和，乙醇胺的转化率为80%，则反应的乙醇胺的物质的量为，乙二胺的选择性为50%，则生成乙二胺的物质的量为，根据主反应(g)+NH3(g) (g)+H2O(g)，和副反应：(g)+(g)(g)+H2O(g)，设主反应消耗的乙醇胺和生成乙二胺为xmol，副反应消耗的乙醇胺和消耗的乙二胺为ymol，则有，解得，则有消耗的物质的量为0.6mol，生成的物质的量为0.8mol，剩余的物质的量为5mol-0.6mol = 4.4mol，剩余乙醇胺的物质的量为1mol-0.8mol = 0.2mol，反应后总的物质的量为6mol，；实际生产中，压强不宜进一步提高的原因是：主反应是气体分子数不变的反应，增大压强平衡不移动；但副反应是气体分子数增大的反应，增大压强会抑制副反应，有利于提高选择性。然而，从生产实际考虑，增大压强对设备要求更高，能耗更大，会增加经济成本，故不宜进一步提高； (5)在碱性条件下，NO可在阴极与乙烯反应生成乙二胺，NO中N元素化合价从+2价降低到-2价，得到4个电子，乙烯转化为乙二胺，根据电荷守恒和原子守恒，电极反应式为+。 5.（2026·湖南邵阳·一模）氢能获取与利用一直备受关注。 I．甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应如下： 反应i       反应ii       反应iii       在条件下，和发生上述反应达到平衡状态时，体系中、、和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。 （1）反应的　　　　　　 (、表示)。 （2）表示CO物质的量随温度变化的曲线是　　　　　　(填标号)。 （3）550℃时，反应ii的压强平衡常数　　　　　　(结果保留2位小数)。 II．硼氢化钠水解制氢： 常温下，水解过程缓慢，需加入催化剂提高其产氢速率。在某催化剂表面制氢的微观过程如图所示。 （4）根据上图写出水解制氢的离子方程式　　　　　　。 （5）下列说法正确的是______(填字母)。 A. 总反应每消耗，转移 B. 中采取杂化方式 C. 若用代替，则反应后生成的气体全部为 D. 水解制氢涉及非极性键的断裂和生成 III．海水制氢： 我国科研工作者设计了海水电池驱动海水电解系统如图所示。在电池和电解池中同时产生氢气。 （6）右池中阳离子向　　　　　　(填“3”或“4”)电极移动。 （7）理论上，电路中每通过电子，可产生标准状况下　　　　　　。 【答案】（1） （2）③     （3）3.82 （4） （5）AB     （6）4     （7）2.24      【解析】(1)已知：反应ⅱ：，反应ⅲ：，根据盖斯定律，将反应ⅱ和反应ⅲ直接相加，即可得到目标反应：，因此该反应的焓变 。 (2)时，曲线物质的量是，根据原子守恒，，则其不可能是含碳微粒，故曲线①表示，升高温度，反应i平衡正移，反应ii平衡逆向移动，物质的量增大，则曲线③代表，温度升高，反应iii逆向移动，物质的量降低，则曲线②代表。 (3)时，，，，根据原子守恒，可得，根据原子守恒，可得，则反应Ⅱ的平衡常数。 (4)根据微观过程图， 与 反应生成 和 ，配平后离子方程式为：。 (5)A．在中，H为-1价，B为+3价；在中，O为-2价，H为+1价，B为+3价；该反应中B元素的化合价未发生改变，反应的实质是中-1价的H与中+1价的H发生归中反应生成0价的，根据方程式，每消耗1 mol ，有4 mol -1价的H失去4 mol电子，同时有4 mol +1价的H得到4 mol电子，故总反应转移4 mol电子，A正确； B． 中B的价层电子对数为4，采取 杂化，B正确； C．若用 代替 ，反应生成的气体有 、、，并非全部为 ，C错误； D． 水解过程中，断裂的是 、 极性键，生成的是 非极性键，不涉及非极性键的断裂，D错误； 故选AB。 (6)左池为原电池，Mg电极（1电极）为负极，2电极为正极；右池为电解池，3电极为阳极，4电极为阴极，电解池中阳离子向阴极（4电极）移动。 (7)原电池正极（2电极）的反应为，每通过电子生成，电路中每通过0.1mol电子，两处共生成，标准状况下体积为。 6.（2026·湖南长沙一中·一模） Ⅰ．我国丙烷储量丰富，丙烷脱氢制丙烯有以下方式。 直接脱氢法 反应ⅰ：    氧化法 反应ⅱ：    反应ⅲ：    （1）根据下列数据计算　　　　　　　。 化学键 C-C C-H H-H C=C 键能(kJ/mol) 332 414 438 611 （2）利用反应ⅱ制丙烯时会发生反应：，保持温度不变，将8mol丙烷和6mol氧气充入2 L的恒容密闭容器中发生反应，初始总压为28 kPa，经4 min后达到平衡，测得产生丙烯与水蒸气的物质的量分数之比为5:6，平衡时容器内的总压强为32.4 kPa，则的平均反应速率为　　　　　　　。 Ⅱ．低碳烯烃可以用碘甲烷()热裂解的方式制得，涉及的主要反应如下。 反应Ⅳ：    反应Ⅴ：    反应Ⅵ：    利用计算机模拟反应过程。100 kPa条件下，投入1 mol ，测定反应温度对碘甲烷热裂解制低碳烯烃平衡体系中乙烯、丙烯和丁烯组成的影响如图所示。已知：丙烯的选择性，某物质的摩尔分数。 （3）下列有关说法正确的是　　　　　　　(填标号)。 A．反应Ⅳ的 B．曲线a代表的摩尔分数的变化 C．715 K条件下，丙烯和丁烯的选择性相同 D．时，反应Ⅴ与反应Ⅵ的平衡常数相等 E．曲线b的变化情况说明催化剂的活性会受温度影响 （4）715 K时，的转化率为　　　　　　　。 （5）结合以上信息和所学知识，试提出工业上有利于提高乙烯产率的措施：　　　　　　　(写出一条即可)。 （6）碘甲烷是一种高神经毒性的卤代烃，有研究采用电化学方法脱碘，在酸性条件下的一种反应机理如下(其中R代表烷基，X代表卤素原子)： ①该方法属于电化学　　　　　　　(填“氧化”或“还原”)法。 ②利用该原理处理碘甲烷时，若生成了等量的和，试写出阴极的电极反应式：　　　　　　　。 【答案】（1）     （2）0.5 （3）AB     （4）80% （5）升高温度 （6）① 还原    ② 【分析】反应Ⅴ、Ⅵ的均小于0，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，释放乙烯；结合高温下乙烯摩尔分数随温度升高持续增大，可知反应Ⅳ正向为吸热反应，。初始投料仅为，乙烯为反应Ⅳ的产物、反应Ⅴ和Ⅵ的反应物，升高温度时乙烯的量持续增加，因此单调上升的曲线a代表的摩尔分数。丙烯、丁烯均为乙烯低聚反应的产物，低温段温度升高时，反应Ⅳ速率加快，生成乙烯的量增多，带动丙烯、丁烯生成量增加，摩尔分数上升；高温段温度升高时，反应Ⅴ、Ⅵ平衡逆向移动的影响占主导，丙烯、丁烯的摩尔分数下降，因此两条先升后降的曲线分别对应丙烯、丁烯，其中峰值更高的曲线b对应丙烯，峰值更低的曲线对应丁烯。 【解析】(1)反应ⅰ为，等于反应物总键能减去生成物总键能。中含2个键、8个键，中含1个键、1个键、6个键，中含1个键，因此： (2)设反应ⅱ中生成的物质的量为，副反应中消耗的物质的量为，则平衡时： ，，，，。 恒温恒容下，压强之比等于物质的量之比，初始总物质的量为，因此平衡总物质的量。 总物质的量满足，即。 丙烯与水蒸气的物质的量之比为，即，解得。 联立方程得，，。 的平均反应速率为 (3)A．升高温度时乙烯的摩尔分数持续增大，说明反应Ⅳ平衡正向移动，正反应为吸热反应，，A正确； B．反应Ⅴ、Ⅵ为放热反应，升温平衡逆向移动生成乙烯，反应Ⅳ升温正向移动生成乙烯，因此乙烯的摩尔分数随温度升高单调增大，曲线a代表的摩尔分数，B正确； C．选择性为转化为目标产物的的物质的量与反应的的总物质的量之比，生成1mol丙烯需要3mol ，生成1mol丁烯需要4mol ，715K时丙烯与丁烯的摩尔分数相等，但二者选择性不相等，C错误； D．平衡常数与反应本质有关，反应Ⅴ、Ⅵ的平衡常数表达式不同，仅组分摩尔分数相等无法说明平衡常数相等，D错误； E．曲线b的变化是低温段速率主导、高温段平衡主导的结果，与催化剂活性无关，E错误。 故选AB。 (4)曲线a代表的摩尔分数，由图可知，715K时乙烯的摩尔分数为4%，丙烯、丁烯的摩尔分数都为8%，设715K时平衡体系中、、的物质的量依次为amol、2amol、2amol，根据反应Ⅴ，生成需要消耗，根据反应Ⅵ，生成需要消耗，因此反应Ⅳ生成的总物质的量为mol，反应Ⅳ消耗、生成HI的物质的量均为16amol；平衡时总物质的量为未反应的 、 、三种烯烃的总和，即，则，解得a=0.05，因此反应的的物质的量为，CH3I转化率为； (5)反应Ⅳ为吸热反应，升高温度可使反应Ⅳ平衡正向移动，同时反应Ⅴ、Ⅵ为放热反应，升高温度平衡逆向移动，减少乙烯的消耗，因此升高温度可提高乙烯产率。也可选择对反应Ⅳ选择性更高的催化剂，减少副反应发生，或及时分离出乙烯，促进平衡正向移动。 (6)①反应过程中得到电子发生还原反应，因此该方法属于电化学还原法。 ②设生成和，则需要，生成。中为价，中为价，生成得到；中为价，生成得到，总共得到。结合电荷守恒、原子守恒，左边添加平衡电荷与原子，因此阴极电极反应式为 7.（2026·湖南长沙湖师大附中·一模）空气中CO2含量的控制和CO2资源利用具有重要意义。回答下列问题： Ⅰ．利用CO2与CH4镍基催化重整(DRM)技术制合成气(CO和H2) 反应ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)   ΔH1=+247.4kJ·mol-1 反应ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)   ΔH2 （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。根据表中数据，计算反应ⅱ的反应热ΔH2=　　　　　　　　　　　kJ·mol-1。 物质 CO2 CO H2O(g) /(kJ·mol-1) -393.5 -110.5 -241.8 （2）在恒温恒容的密闭容器内充入一定量的CO2和CH4，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的逆反应的活化能小于正反应的活化能 （3）在p MPa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p MPa、900℃、ZrO2催化条件下，将CO2、CH4、Ar按物质的量之比为1：1：2充入密闭容器，CO2的平衡转化率(α)大于50%，解释其原因：　　　　　　　　　　　，此时平衡常数Kp=　　　　　　　　　　　MPa2(以各气体的分压代替浓度计算；列出含α、p的计算式，可不化简)。 Ⅱ．CH4和CO2在催化剂作用下生成乙酸 （4）CH4和CO2在催化剂(Cu基或Zn基)作用下生成乙酸的反应历程如图ⅰ所示(*表示吸附态)，变化关系如图ⅱ所示(已知：，其中k为速率常数，Ea为活化能，R、A为常数)。 ①使用Cu基催化剂时，决速步骤的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 ②图ⅱ中a对应的催化剂是　　　　　　　　　　　(填“Cu基”或“Zn基”)。 【答案】（1）+41.2     （2）AD     （3）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，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，即正移，CO2的平衡转化率增大    ③      （4）① *CH4=*CH3+*H    ② Zn基      【解析】（1）根据生成焓计算反应热：，稳定单质的生成焓为0，代入数据得：。 (2)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，混合气体密度也恒定不变，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，由知，逆反应的活化能小于正反应的活化能，D正确； 故选AD。 (3)①根据图示，a点时，有催化剂和无催化剂的转化率相等，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。 ②反应ⅰ为气体体积增大的反应，在p MPa、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，相当于减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动，即正移，CO2的平衡转化率增大，所以CO2的平衡转化率(α)大于50%；假设起始充入了x mol CO2、x mol CH4、2x mol Ar，平衡时CH4的转化率为α，则平衡时转化的，平衡时，平衡时气体的总物质的量为，故。 (4)①反应能垒越大，反应速率越慢，而反应历程的决速步骤是反应速率最慢的一步，因此使用Cu基催化剂时，决速步骤的化学方程式为*CH4=*CH3+*H。 ②图线的斜率为，斜率绝对值越小，活化能越小，图中a斜率绝对值更小，对应活化能更低，从反应历程可知Cu基催化剂活化能高于Zn基，因此a对应Zn基。 8.（2026·湖南岳阳·二模） 目前我国研发出一种利用乙醇制氢且同时实现乙酸生产的新途径，主要反应为： Ⅰ.    Ⅱ.    回答下列问题： （1）已知：25℃、100kPa下，由各种元素指定单质生成1mol某纯物质的热效应叫做该物质的标准摩尔生成热。部分物质如下表。 物质 0 则　　　　　　　　　　　。 （2）向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的乙醇和水蒸气，发生反应Ⅰ和Ⅱ，下列叙述能说明反应Ⅰ已达到平衡状态的有___________。 A. 和的物质的量之比不再变化 B. 气体平均摩尔质量不再变化 C.  D. 混合气体的密度不再变化 （3）下列关于反应Ⅰ的随温度T(K)的变化趋势正确的是　　　　　　　　　　　(填序号)。 （4）恒压条件下，向密闭容器中投料后产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图所示。 注：副产物指、CO、混合气体 [已知：乙酸选择性=×100％] ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为　　　　　　　　　　　。 ②由图中信息可知，乙酸的选择性随温度升高呈先增大后减小的抛物线趋势，请解释后减小的原因：　　　　　　　　　　　。 ③在温度为270℃，压强为100kPa下，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知乙醇和水的起始投料分别为1mol和8.2mol。平衡时乙醇的转化率为80％，，则反应Ⅰ的压强平衡常数　　　　　　　　　　　kPa(计算出结果；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 （5）某团队提出一种新型高效的光电分解水制氢的方法——磁场辅助光电分解水(如图所示)，在光照、磁场中，光电极产生“电子”和“空穴(，具有强氧化性)，它们分别驱动电极反应。 ①电极X为　　　　　　　　　　　极(填“阴”或“阳”)。 ②在酸性介质中生成M的电极反应式为　　　　　　　　　　　。 【答案】（1）+44     （2）AB （3）C （4）①     ② 温度升高，副反应的速率增大，更多乙醇转化为副产物，所以乙酸选择性降低    ③ （5）① 阴极    ②       【解析】（1）反应焓变ΔH=生成物总标准生成热−反应物总标准生成热。对反应Ⅰ：代入数据：。 (2)A：反应Ⅰ生成和，反应Ⅱ生成和，与的物质的量之比不变时，说明各产物物质的量不变，反应Ⅰ达到平衡，A正确； B：总气体质量不变，两个反应均为气体分子数增多的反应，总物质的量随反应进行变化，平均摩尔质量，不变时说明不变，反应达到平衡，B正确； C：平衡时应满足，C错误； D：恒温恒容，总气体质量和体积都不变，密度始终不变，不能说明平衡，D错误； 故选AB； (3)反应Ⅰ，反应后气体分子数增多，，则中，斜率为，时，且随着温度升高的值减小，对应曲线c。 (4)①时乙酸选择性最高，副产物最少，是最适宜温度。 ②温度升高后，生成副产物的副反应速率加快，更多乙醇转化为副产物，因此乙酸选择性下降。 ③转化的乙醇总物质的量为，由，得，。各物质平衡量： ，，，。 分压：，，，。。 (5)①电子移向电极X，X得到电子发生还原反应，为阴极。 ②是水被空穴（，强氧化剂）氧化生成的氧气，酸性条件下电极反应如上为。 9.（2026·湖南邵阳·二模） 和是两种主要的温室气体。为助力我国实现双碳目标，甲烷重整技术是利用温室气体大规模制氢的一项重要研究课题，其中“甲烷干重整”主要涉及如下反应： ①    ②    回答下列问题： （1）有关化学键键能数据如表： 化学键 键能/ 436 463 803 1076 则　　　　　　　　　　　。反应②能自发进行，则　　　　　　　　　　　0(填“大于”或“小于”或“等于”)。 （2）一定温度下，向恒容密闭容器中通入一定量的和发生反应①和反应②，下列说法中能表明反应达到平衡状态的是　　　　　　　　　　　(填字母序号)。 a．气体总压强不变       b．气体密度不变 c．CO和的物质的量相等       d．的浓度不变 （3）以不同进料比的原料气，在恒温恒压下发生“甲烷干重整”反应，平衡时甲烷的转化率X、平衡混合气中各组分的体积分数Y如图所示。随着进料比增大，产物中　　　　　　　　　　　(填“增大”或“减小”或“不变”)。若进料比为1时，、，则转化率为　　　　　　　　　　　，反应②的分压平衡常数　　　　　　　　　　　(保留两位小数)。 （4）电化学还原二氧化碳制甲醇：其中将双极膜应用于二氧化碳制备甲醇过程中的电解原理如图所示。 已知：双极膜由阳离子交换膜和阴离子交换膜构成，在直流电场的作用下，双极膜间解离成和，并向两极迁移。 石墨电极上的电极反应式是　　　　　　　　　　　，双极膜内每消耗54 g水，理论上催化电极表面被还原的体积是　　　　　　　　　　　L(标准状况)。 【答案】（1）①     ② 大于 （2）ad     （3）① 减小    ② 88%    ③ 0.74 （4）①     ② 11.2      【解析】(1)由公式反应物的总键能-生成物的总键能，根据图表中数据可知： 反应②能自发进行，则此反应的吉布斯自由能变，，因为，，所以只有，才可以，反应才能自发进行。所以填“大于”。 (2)要表明可逆反应达到了平衡状态，必须是“速率相等”或者“变量不变”。恒温恒容条件下，发生反应①和反应②，①   ②  a．气体总压强不变       R、T、V都不变，而反应①中气体物质的量n改变，所以改变，是变量；不变，则可逆反应达到平衡，故a能表明达到平衡状态。 b．气体密度不变 V不变，而所有反应物和生成物都是气体，根据化学反应质量守恒定律，所以反应进行的任意阶段气体m都不变。所以此时是恒量，不是变量。不变不能说明可逆反应一定达到了平衡状态。 c．CO和的物质的量相等   、是两个不断变化的量，它们相等也不一定不再变化，所以这两个相等不能说明可逆反应达到了平衡状态。     d．的浓度不变   ，V不变，但是变化的，所以是变量，它不变，说明可逆反应达到了平衡状态。 所以答案是ad。 (3)随着进料比增大，相当于增大，反应②平衡正向移动，消耗H2，生成CO，导致减小； 进料比为1时，设投入的CH4、CO2均为1mol，，则反应过程消耗的为0.8 mol，平衡时为0.2 mol， 平衡时，，，，解得=0.08，则 由上计算知：平衡时、、，设平衡时总压强为P总、气体总物质的量为n总，因为反应②，反应前后气体的总物质的量相等，所以分压平衡常数在计算过程中P总和n总都会在分子分母中约掉。则反应②的分压平衡常数。 (4)由图知：石墨电极上生成O2，所以电极方程式为： 双极膜内每消耗54 g时， ，因为 所以有3 mol从双极膜出来到阳极参与反应   则电路中共转移3 mol电子， 则理论上催化电极表面被还原的 ，标准状况下体积 10.（2026·湖南永州·二模）氢能被誉为“21世纪终极能源”。甲醇水蒸气催化重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法，涉及到的反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： （1）　　　　　　　。 （2）恒温恒容的密闭容器中，假设只发生反应Ⅰ，下列能说明该反应一定达到平衡状态的是　　　　　　　(填字母序号)。 a． b．容器内混合气体的密度不再变化 c．容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化 d．单位时间内，断裂键的同时断裂键 （3）反应Ⅱ的机理包括以下3种路径(主要步骤如图)，在B路径中，决速步骤的能垒是　　　　　　　eV，反应Ⅱ的最优路径是　　　　　　　(填字母序号)。 （4）以作催化剂时，若只发生反应Ⅰ和Ⅱ，向密闭容器中充入与，反应温度对平衡时的转化率、的选择性的影响如图所示： 已知： 520K时，的平衡转化率为　　　　　　　，反应Ⅱ的平衡常数　　　　　　　(用物质的量分数代替平衡浓度计算，物质的物质的量分数：；保留两位有效数字)。 （5）甲醇水溶液电解制氢与甲醇水蒸气重整反应的产物相同，其优势在于反应温度低，产物气中不含CO。在酸性条件下，电解甲醇水溶液获得氢能的阳极反应式为　　　　　　　。 【答案】（1）＋49 （2）cd     （3）①     ② C （4）①     ② （5）      【解析】(1)根据盖斯定律，反应I=反应Ⅲ-反应Ⅱ，即； (2)a．未指明正逆速率，仅体现速率比符合化学计量数，无法说明平衡，a错误； b．恒温恒容条件下，反应物和生成物均为气体，总质量m不变，容器体积V不变，则始终不变，无法说明平衡，b错误； c．反应前后气体分子数变化，而总质量m不变，则会随反应进行而变化，当M不再变化时，说明n不再变化，反应达到平衡，c正确； d．断裂3 mol C-H键表示消耗1 mol （正反应），断裂2 mol C=O键表示消耗1mol （逆反应），根据反应方程式，，说明v正=v逆，反应达到平衡，d正确； 故答案选cd； (3)根据图示，B路径的能垒最高点为1.48 eV，则决速步骤的能垒为1.48 eV；A、B、C三条路径中，C路径的最高能垒为1.21 eV，低于A（1.47 eV）和B（1.48 eV），C路径的整体活化能更低，则反应Ⅱ的最优路径是C； 4）已知只发生反应Ⅰ和Ⅱ，根据图示，520 K时的转化率为40%，即总消耗消耗0.4 mol（只在反应Ⅰ中消耗）、反应Ⅰ生成0.4 mol，的选择性为95%，设反应Ⅱ消耗y mol，则反应Ⅱ生成y mol，即，解得y=0.02 mol，则反应Ⅰ：，反应Ⅱ：，总物质的量，H2O的平衡转化率为；反应Ⅱ各组分的物质的量分数为、、、，则反应Ⅱ的平衡常数； (5)已知甲醇水溶液电解制氢与甲醇水蒸气重整反应的产物相同，即H2、CO2、H2O，阳极发生氧化反应，被氧化为，则在酸性条件下电解甲醇水溶液获得氢能的阳极反应式为。 11.（2026·湖南湘潭·二模）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840℃、压强恒定为7MPa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×摩尔分数）。 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，NiO（OH）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　　　　　　　。 【答案】（1）①     ② 高温 （2）①     ② 升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，的平衡转化率增大 （3）①     ② 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    ③ （4）      【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 水碳比增加，即增加， 转化率提高，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，使摩尔分数降低，摩尔分数升高，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：。 12.（2026·湖南长沙长郡中学·二模） 环氧乙烷()沸点10.7℃，常用作医院的消毒剂，可利用氧化乙烯的方法制备环氧乙烷，其反应原理为   。 （1）该反应自发进行的条件是　　　　　　(填“高温”“低温”或“任意温度”)，正反应活化能　　　　　　(填“>”或“<”)逆反应活化能。 （2）在恒温恒容的条件下，下列说法能表明上述反应达到平衡状态的是______(填标号)。 A. 消耗1 mol乙烯的同时生成1 mol环氧乙烷 B. 混合气体的密度不随时间变化 C. 气体平均摩尔质量不随时间变化 D. 气体总压强不随时间变化 （3）化工生产设计时，常用串联多个反应器的工艺方法进行合成环氧乙烷，并在两个相同的反应器中间加装热交换装置和产物吸收装置，设计这种工艺的目的是　　　　　　。 （4）反应过程中常伴随副反应   。一定温度下，在恒容密闭容器中充入和，发生上述两个反应，反应相同时间后，测得乙烯的转化率及的分压随温度变化如图所示。 200℃时测得环氧乙烷的选择性为(环氧乙烷选择性)，计算该温度下主反应的　　　　　　(用含的式子表示，为分压平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 （5）乙烯电解制环氧乙烷的原理如图所示(电解液为2.0 mol/L KCl溶液)。 ①阴极反应式为　　　　　　。 ②该电解装置的电流效率　　　　　　，KCl溶液的浓度不宜太高，否则电流效率会下降，其原因是　　　　　　(从平衡移动的角度解释)。 【答案】（1）① 低温    ② <     （2）CD （3）预热原料气或者利用热量减少能耗，有利于及时分离出产物，提高原料利用率 （4） （5）①     ② 80%    ③ 浓度增大，平衡逆向移动，HClO减少，环氧乙烷的产率下降      【解析】(1)该反应，正反应气体分子数减少，。根据，只有低温下才能满足，反应自发进行；，因此正反应活化能小于逆反应活化能。 (2)A．消耗乙烯、生成环氧乙烷均为正反应方向，不能说明反应达平衡，A不符合题意； B．反应全为气体，总质量不变，恒容不变，密度始终不变，不能说明平衡，B不符合题意； C．平均摩尔质量，不变，反应中减小，不变时说明达平衡，C符合题意； D．恒温恒容，压强与气体总物质的量成正比，总压强不变说明不变，反应达平衡，D符合题意； 故答案选择CD。 (3)降温使主反应（放热反应）平衡正向移动，同时可预热原料气，充分利用反应放出的热量，降低成本；吸收产物环氧乙烷，促进主反应平衡正向移动，提高原料转化率和环氧乙烷的产率。 (4)随温度升高，转化率先升后降，先升是未达平衡，随温度升高反应速率加快，定时转化率增大，转化率后降是因为可逆反应达到平衡状态，随温度升高，平衡逆向移动，转化率下降，200℃时处在转化率下降的阶段，所以判定200℃为平衡状态。200℃时乙烯转化率为60%，总转化乙烯，主反应转化乙烯，副反应转化乙烯。 平衡时各物质物质的量：，，，，，总物质的量。 由，得，则。 分压平衡常数。 (5)①阴极水得电子生成氢气和氢氧根，符合图中阴极出KOH溶液的信息，故阴极反应式为：。 ②由图中数据可知，生成1mol环氧乙烷转移2mol电子，0.4mol环氧乙烷转移电子；阴极生成0.5mol，转移总电子，因此；根据题给平衡，浓度升高，平衡左移，浓度降低，不利于目标产物生成，电流效率下降。 13.（2026·湖南长沙长郡中学·模拟） 乙酸在催化剂的作用下和氢气反应可生成乙醇，反应体系主要发生如下反应： ① ② ③ 在200 kPa条件下，的混合气发生上述反应。平衡时乙酸的转化率与、和的选择性S随温度T的变化如图所示。 已知：。 回答下列问题： （1）反应①的活化能　　　　　　(填“”“”或“”)；反应①在　　　　　　(填“高温”或“低温”下能自发进行。 （2）在上述条件下发生以上三个反应，下列说法中，能表明反应②已达到平衡状态的是　　　　　　(填字母)。 a．气体密度不变       b．气体总压强不变 c．的浓度不变       d．三个反应产生的的物质的量相等 （3）已知反应③的，，其中、为正、逆反应速率，、为速率常数。增大体系压强，的值将　　　　　　(填“变大”“变小”或“不变”)。 （4）图中表示乙醇的选择性随温度变化的曲线是　　　　　　。当温度低于340 ℃时，随着温度的升高，选择性变大的原因是　　　　　　。 （5）恒温恒压条件下，向初始容积为1 L的容积可变的密闭容器中通入和，发生上述反应，达到平衡时容器的容积变为0.8 L，，。反应②的平衡常数　　　　　　。 【答案】（1）①     ② 低温     （2）ac     （3）不变 （4）①     ② 、分别代表、的选择性随温度变化的曲线；随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动，且反应Ⅰ逆向移动的程度大于反应Ⅱ，反应Ⅲ的平衡正向移动程度不大，所以之前，随着温度的升高，的选择性变大 （5）1.8      【解析】(1)①对于反应①，已知其焓变 该反应为放热反应，又根据反应热与正逆反应活化能的关系式： ，则必然有 。 ②反应①正向是气体分子数减少的反应，即，根据，只有在T较小，即低温条件下，才能使得 ，反应自发进行。 (2)三个反应在同一体系中发生，属于相互耦合的复杂反应体系，反应②自身是一个反应前后气体分子总数不变的反应。 a．在恒压、恒质量的体系中，气体密度受总体积（即总物质的量）影响，气体密度不变时，反应①已达平衡，若反应②已达平衡，其反应的进行必将影响三个反应的共用物质再次发生变化，因此密度不变可以作为判断依据，a正确； b．题目指出“在 200 kPa 条件下”，意味着体系维持恒压，因此“气体总压强不变”是该反应体系的初始设定条件，贯穿反应始终，不能作为平衡标志，b错误； c．该体系中三个反应共用反应物CH3COOH等，如果反应②尚未达到平衡，其正向或逆向移动会导致体系中CH3COOH和C2H5OH的浓度发生改变，这种浓度的改变会打破反应①和③原有的状态，迫使它们发生移动，进而引起H2的消耗或生成速率发生改变。因此，只要体系中H2(g)的浓度保持不变，就说明整个耦合体系停止了净移动，即所有反应（包含反应②）均已达到平衡状态，c正确； d．“三个反应产生的H2O的物质的量相等”描述的是体系在某一时刻可能出现的特定偶然状态（取决于投料比和转化率），这并不代表各反应的正逆反应速率相等，不能作为平衡状态的标志，d错误； 故答案选ac。 (3)和均为速率常数，速率常数只与温度和催化剂有关，故改变压强，不变。 (4)反应①为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的选择性下降，反应③为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，的选择性上升，即为的选择性，340℃左右，的选择性几乎不变，而的选择性快速上升，则的选择性应快速下降，则为的选择性；随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡均逆向移动，反应Ⅲ的平衡正向移动程度不大，所以340℃之前，随着温度的升高，的选择性变大； (5)达到平衡时容器的容积变为0.8 L，反应①为气体分子数减小的反应，反应②和③均为气体分子数不变的反应， 设三个反应的转化情况如下： 初始时通入了与，总气体的物质的量为3 mol，容器容积为1 L，只有反应①前后系数发生改变，达到平衡后总气体的物质的量为，容器容积为0.8 L，恒温恒压条件下，根据理想气体状态方程，气体体积与物质的量成正比，即，解得。又，，可知，即，又因为，可以推出，。 综上： ； ； ； ； 反应②的平衡常数。 14.（2026·湖南长沙雅礼中学·二模）近年来，为应对全球气候变暖等环境问题，以CO2为原料合成有机物成为化学科学家研究的热点。回答下列问题： Ⅰ.CO2和H2可以通过催化生成甲醇，其涉及的化学反应如下： 主反应：        副反应：        （1）结合上述两个反应，计算的反应热　　　　　　　。 （2）T℃时，在容积可变的密闭容器中充入2.0 mol CO2和3.2 mol H2，体系中只发生主、副两个反应，反应物和产物均为气体，增大压强，CH3OH的选择性　　　　　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)；平衡时体系压强为p kPa，含有0.6 mol CH3OH，此时CH3OH的选择性为60%，主反应的压强平衡常数　　　　　　　　(用含p的式子表示)。[CH3OH选择性；压强平衡常数用平衡分压代替平衡浓度计算] （3）对催化剂做性能测试：一定条件下使CO2、H2混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算CO2的转化率和CH3OH的选择性以评价催化剂的性能。 ①某温度时，测得反应器出口中含碳物质的物质的量之比，则该温度下CO2的转化率为　　　　　　　　。 ②其他条件相同时，催化剂A和催化剂B在不同温度下的催化性能分别如图1、图2所示，实际生产时选用催化剂A，试分析原因：　　　　　　　　。 ③下列说法正确的是　　　　　　　　(填标号)。 A.保持其他反应条件不变，体系内温度越高，CO2的转化率一定越高 B.使用合适的催化剂，可以改变反应历程，降低主反应的活化能 C.当容器中CO2与H2的物质的量之比保持不变时，表明该反应体系已达平衡 D.若保持温度和压强不变，平衡时再向容器内充入一定量的氩气，副反应平衡不移动 Ⅱ.CO2与环氧化合物反应可以转化为有价值的有机物，转化过程如图所示。 （4）X的分子式是C4H6O3，是一种五元环状化合物，X的结构简式为　　　　　　　　；N原子上的孤电子对主要进攻甲基环氧乙烷上的碳原子a，而不是碳原子b，结合电负性解释原因：　　　　　　　　。 【答案】（1）-90.7 （2）① 增大    ② （3）① 20%    ② 相同温度下，使用催化剂A，的转化率更高，的选择性也更大    ③ BC （4）①     ② 电负性：O＞C，a、b处碳带部分正电荷，甲基是供电子基，b处碳带正电荷少，因此孤电子对更容易进攻a处碳原子      【解析】(1)根据盖斯定律，将主反应减去副反应，可得目标反应，对应反应热。 (2)主反应正向为气体分子数减小的反应，增大压强主反应平衡正向移动，副反应反应前后气体分子数相等，压强改变平衡不移动，故的选择性增大。 生成，的选择性为60%，则总消耗的物质的量为，副反应消耗的物质的量为。平衡时各组分物质的量：剩余为，剩余为，为，为，为，总气体物质的量为。 各组分分压：，，，。 主反应的压强平衡常数。 (3)①出口含碳物质的物质的量之比，初始总碳的物质的量为，转化的碳的物质的量为，故的转化率为。 ②对比图1和图2可知，相同温度下，催化剂A对的选择性更高，且的转化率更高，更有利于目标产物甲醇的生成，低温下使用能耗更低，故实际生产选用催化剂A。 ③A．主反应正向放热，温度升高主反应平衡逆向移动，副反应正向吸热，温度升高副反应平衡正向移动，故体系温度越高，的转化率不一定越高，A错误； B．使用合适的催化剂，可以改变反应历程，降低主反应的活化能，加快反应速率，B正确； C．初始投料，两个反应消耗与的比例不同，当容器中与的物质的量之比保持不变时，说明各组分物质的量不再变化，反应体系已达平衡，C正确； D．保持温度和压强不变，平衡时充入一定量的氩气，容器体积增大，主反应平衡逆向移动，导致副反应各组分的分压不等比例变化，副反应平衡发生移动，D错误。 故选BC。 (4)甲基环氧乙烷开环后与加成生成五元环状化合物X，X的分子式为，对应结构为。氧的电负性大于碳，C-O键中共用电子对偏向氧原子，使两个碳原子均带部分正电荷；碳原子b连接给电子基团甲基，正电性弱于碳原子a，故N原子上的孤电子对主要进攻正电性更强的碳原子a。 15.（2026·湖南长沙湖师大附中·二模）2024年10月30日，中国航天员搭载神舟十九号载人飞船顺利进入“太空之家”。中国空间站设有完整的可再生生命保障系统，对二氧化碳进行收集和再生处理，实现了对二氧化碳的加氢甲烷化，生成甲烷与水，并伴有副反应： 反应Ⅰ．   (主反应) 反应Ⅱ．   (副反应) 回答下列问题： （1）几种相关化学键的键能为：、、、，则　　　　　　　　　　　(用含、、、的式子表示)。 （2）一定温度下，向固定容积的容器中充入和进行上述反应，平衡时的转化率、的选择性[的选择性]随温度变化如图所示。 ①根据图像分析可知：　　　　　　　　　　　(填“”或“”)，平衡转化率先减小后增大的原因是　　　　　　　　　　　。 ②，反应Ⅱ的　　　　　　　　　　　(保留两位有效数字)。(为用各气体分压表示的平衡常数，分压总压物质的量分数) （3）早期长征运载火箭推进剂成分为和，它们混合后反应的产物对环境友好，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　。 （4）空间站中通过电解回收再生的水为宇航员提供氧气。某科技小组模拟用一种新型的纳米硅基锂电池电解水为宇航员提供，其电池反应式为，工作原理示意图如图所示(电解液由硫化锂和有机溶剂组成)。 ①电池放电时，负极反应式为　　　　　　　　　　　。 ②电池工作时，若为宇航员提供标准状况下的氧气，则理论上正极材料的质量变化为　　　　　　　　　　　。 【答案】（1） （2）① >    ② 反应Ⅰ放热，反应Ⅱ吸热，温度升高，反应Ⅰ逆移、反应Ⅱ正移，温度较低时以反应Ⅰ为主，温度较高时以反应Ⅱ为主    ③ 0.016 （3） （4）①     ② 32      【解析】(1)反应焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和，因此ΔH1=2EC=O+4EH-H-4EC-H-4EO-H=(2×d)kJ/mol+(4×b)kJ/mol-(4×a)kJ/mol-(4×c)kJ/mol=(2d+4b-4a-4c)kJ/mol； (2)①根据图像可知，温度升高二氧化碳转化率先减小后增大，由于反应I为放热反应，温度升高二氧化碳转化率应该下降，因此可推测反应Ⅱ为吸热反应，温度升高平衡正向移动，二氧化碳转化率升高，故ΔH2＞0； CO2平衡转化率先减小后增大的原因是反应Ⅰ放热，反应Ⅱ吸热，温度较低时以反应Ⅰ为主，升高温度反应I平衡逆向移动，二氧化碳转化率减小，温度较高时以反应Ⅱ为主，升高温度反应Ⅱ平衡正向移动，二氧化碳转化率增加； ②T℃，甲烷选择性为80%，则=0.8，得n(CH4)=4n(CO)，设平衡时n(CO)=x mol，根据化学反应方程式平衡时n(CH4)=4x mol、n(CO2)=1-4x-x=(1-5x)mol、n(H2)=4-16x-x=(4-17x)mol、n(H2O)=8x+x=9x mol，此温度下二氧化碳转化率为30%，则1-5x=0.7，解得x=0.06，因此平衡时各物质的物质的量：n(CO)=0.06 mol、n(CH4)=0.24 mol、n(CO2)=0.7mol、n(H2)=2.98mol、n(H2O)=0.54 mol，反应Ⅱ气体分子数前后相等，因此Kp====0.016； (3)(CH3)2N-NH2和N2O4反应生成二氧化碳、氮气和水，化学方程式为(CH3)2N−NH2+2N2O4=2CO2+3N2+4H2O； (4)①根据电池反应式为xFeS2+4LixSixFe+2xLi2S+4Si；放电时，负极反应式为； ②电解水的过程中，生成1 mol氧气转移4 mol电子，根据得失电子守恒，可得关系式：4xe-~xO2~2xS2-(正极材料FeS2转化为Fe，S元素进入溶液)，因此生成标准状况下11.2 L（0.5 mol）氧气正极质量减少×2×32 g/mol=32 g。 16.（2026·湖南长沙雅礼中学·一模）N，N-二甲基甲酰胺（DMF）被誉为有机行业的“万能溶剂”，在众多领域发挥着不可或缺的作用。无论是用于生产农药、医药，还是作为有机合成的媒介，DMF都展现出了其卓越的效能。一种催化条件下加氢偶联二甲胺（DMA）制备DMF的反应为： 反应Ⅰ： （1）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了反应Ⅰ在复合催化剂表面上的反应历程如图所示，其中过渡态用TS表示，吸附在催化剂表面上的物种用*标注。 该过程包含　　　　　　　　个基元反应。 （2）为同时提高该制备反应的速率和DMA平衡转化率，可采取的措施有　　　　　　　　。（写一条即可） （3）该制备过程伴随副反应发生： 反应Ⅱ： 已知该条件下（R与C为常数），若且，则当改变相同温度时，　　　　　　　　（填“大于”“等于”或“小于”）1。 （4）300°C时，向2 L恒容密闭容器中加入DMA、各1 mol，，含氮物种的物质的量随时间的变化关系如图所示。 0~2 min内，的化学反应速率为　　　　　　　　。反应Ⅰ的平衡常数　　　　　　　　（保留两位有效数字）。 （5）测定不同温度和催化剂中锌掺杂量条件下DMA转化率和产物的选择性，通过以下两图确定制备DMF反应的最适宜条件为　　　　　　　　。 （6）采用共沉淀法制备一系列不同锌掺杂量的复合催化剂，占据部分原来的位置，这种结构使晶胞中产生氧空位，若掺杂ZnO后晶体中的空缺率为12.5%，则晶体中　　　　　　　　。（的空缺率） 【答案】（1）4 （2）增大压强（或增大二氧化碳的浓度、增大氢气的浓度）     （3）大于 （4）①     ② 0.062 （5）温度为300°C，锌掺杂量为15%左右 （6）3:1 【解析】(1)基元反应数：反应历程图中出现4个过渡态(TS1、TS2、TS3、TS4)，每个过渡态对应一个基元反应，因此该过程包含4个基元反应； (2)增大压强，可提高反应物浓度，加快反应速率，或增大氢气浓度/分压，同样提升速率，并通过勒夏特列原理推动平衡正向移动； (3)由 （R与C为常数）可知，lnK随线性变化，斜率为 ，因ΔH2＜ 0，故反应Ⅱ为放热反应，若反应Ⅰ吸热，两反应K随温度变化方向相反，故反应Ⅰ也放热（< 0），所以二者均为放热反应，由|ΔH1| > |ΔH2|可知，K1对温度变化更敏感。温度改变相同时，|ΔK1| > |ΔK2| ，因此 > 1； (4)由图可知，0-2 min，DMA 消耗 0.2 mol，反应Ⅰ生成 DMF 0.18 mol，消耗 H2 0.18 mol；反应Ⅱ消耗 DMA 0.02 mol，消耗 H2 0.06 mol，总消耗 H2 0.24 mol，；平衡时，各物质浓度计算如下：，，，c代入反应Ⅰ的平衡常数表达式； (5)温度对反应的影响显示，在300°C时，DMA的转化率和DMF的选择性达到峰值；锌掺杂量的影响表明，在锌掺杂量为15%时，DMA的转化率和DMF的选择性达到峰值，同时TMA的选择性降至最低。综合以上分析，制备DMF反应的最适宜条件为温度300°C和锌掺杂量15%左右； (6)根据题意，Zn2+掺杂TiO2晶胞后产生氧空位，且O2-空缺率为 12.5%。基于晶胞结构与电荷守恒，1个TiO2晶胞含8个O2-，则每个晶胞含8×12.5%=1个氧空位，剩余O2-为7个。设掺杂ZnO后晶胞中Ti4+个数为a，Zn2+个数为b，a+b=4，由电荷守恒4a+2b=2×7=14，联合解得：a=3，b=1，Ti4+对应TiO2的物质的量，Zn2+对应 ZnO 的物质的量，故n(TiO2) : n(ZnO)= 3 : 1。 17.（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）①     ② B （2）减小     （3）A （4）① 乙    ②     ③ 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）① 0.075    ②       【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，。 18.（2026·湖南怀化·二模）在“碳中和”的国际大背景下，如何实现碳捕集和碳转化成为科学研究的热点。根据所学知识，回答下列问题： Ⅰ．CO和水通过催化转化可以生成甲酸，有利于碳中和。其主要反应如下： ①CO（g）+H2O（g）⇌HCOOH（g）   ΔH1=-10.5kJ·mol-1 ②CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）   ΔH2=akJ·mol-1 ③CO2（g）+H2（g）⇌HCOOH（g）   ΔH3=+30.9kJ·mol-1 （1）a=　　　　　　；已知反应②的ΔS<0，则反应②自发进行的条件是　　　　　　（填标号，下同）。 A．高压       B．低压       C．高温       D．低温 （2）在温度恒为T1K的恒容密闭容器中充入1mol CO（g）、2mol H2O（g），发生上述反应①和②，经过10min，容器内反应达到平衡状态。下列图像正确且能说明反应达到平衡状态的是______。 A.  B.  C.  D.  Ⅱ．CO2加氢还原可制备CH3OH，发生的反应为CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）   ΔH4<0，同时还有副反应CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g）发生。一定条件下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入1mol CO2和2mol H2，发生上述两反应。反应过程中CO2转化率（反应相同时间）随温度变化和容器内总压强（在T2K温度下）随时间变化分别如图1、图2所示。 （3）图1中a点的正反应速率和逆反应速率的大小关系为v正（a）　　　　　　（填“＞”“<”或“=”）v逆（a）。 （4）图1中CO2转化率在b点后呈现减小的变化趋势，其原因是　　　　　　。 （5）在T2K温度下，达到平衡时，容器中H2O（g）的浓度为　　　　　　mol·L-1。 （6）图2中（T2K温度下）0~t0min内，用CH3OH的分压变化表示的反应速率为　　　　　　（用含t0、p0的式子表示）kPa·min-1；该温度下，反应②的平衡常数Kp=　　　　　　。 【答案】（1）① -41.4    ② D （2）AD     （3）＞ （4）升高温度，主反应平衡逆向移动且主反应平衡逆向移动程度大于副反应平衡正向移动程度     （5）0.35 （6）① （或，2分）    ②       【解析】(1)根据盖斯定律，反应①=②+③，故，代入得，解得。 反应自发进行满足，该反应、，低温下较小，可满足，故选D； (2)A．反应①气体分子数减少，反应②气体分子数不变，总物质的量随反应进行减小，恒容恒温下压强减小，压强不变时说明总物质的量不变，反应达到平衡，A正确； B．焓变是反应的固有属性，不随反应进行改变，图像错误，B错误； C．容器恒容，所有反应物生成物都是气体，总质量不变，密度始终不变，不能说明平衡，C错误； D．平均相对分子质量，不变，随反应进行减小，M增大，M不变时说明不变，反应达到平衡，D正确； 故选AD； (3)相同反应时间，a点温度低于，反应速率较慢，未达到平衡，反应正向进行，故； (4)b点反应已达到平衡，生成甲醇的主反应正反应放热，升高温度平衡逆向移动，主反应平衡逆向移动且主反应平衡逆向移动程度大于副反应平衡正向移动程度，转化率降低； (5)设平衡时物质的量为，副反应消耗为，总转化：；总物质的量，恒温恒容下，得，即，解得，。，浓度； (6)设CO2转化为甲醇消耗了a mol，根据差量法计算可得，总物质的量减少了2 a mol，总压强为0.8p0 kPa，，可得a=0.3 mol，浓度，列三段式：、，平衡时，，CH3OH（g）的分压为×0.8p0 kPa，用CH3OH的分压变化表示的反应速率为 kPa·min-1； 副反应：副反应，，代入数据：，，，，因此。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $