题18 化学反应原理综合题——新高考五年真题一年模拟：命题逻辑透视与趋势研判（黑吉辽蒙专用）

**基本信息** 以近5年高考真题及模拟题为载体，系统构建化学反应原理“热-动-平”一体化解题方法体系，强化变化观念与证据推理素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |热化学计算|5年真题+模拟题|盖斯定律三步骤（调向、调系数、相加）、键能与能量差计算|从反应热定义到盖斯定律应用，构建能量变化定量模型| |平衡分析|5年真题+模拟题|平衡状态“变量不变”判断、Kp/Kc计算三段式法|从平衡本质到外界条件影响，形成平衡移动推理链| |图像解读|5年真题+模拟题|“先拐先平”“定一议二”图像分析原则|从宏观图像到微观机理，建立图文互译认知框架| |综合计算|5年真题+模拟题|收率=转化率×选择性、Q与K比较判方向|多反应耦合下物料守恒与平衡常数综合应用|

题18 化学反应原理综合题 1．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）低碳烯烃（烯）用途广泛，可由合成气（）经费托反应催化直接合成。 （1）烃类产物碳链增长的部分历程如下（：催化剂，：活性碳氢物质）： 按此历程，产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________（答出一条即可）。 （2）合成丙烯的费托反应主要为： ①　 ②　 ③　 ④　 则______，基于化学平衡分析，合成丙烯的条件应为______（填标号）。 A．低温高压    B．低温低压    C．高温低压    D．高温高压 （3）传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________（填“”、“”或“”）。时，的选择性为32%，根据图2，此时低碳烯烃的最大收率为_________（写出计算式即可）。 [已知：收率转化为总烃的转化率低碳烯烃选择性、、] （4）若费托反应只发生③和④，且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料、选择性为或时，转化率与温度的关系如图3所示，则_____（填“>”、“=”或“<”，下同），反应③的_______。 （5）若采取某种措施抑制生成，此时费托反应只发生②和④，、恒压、初始投料时，的转化率为50%，丙烯的选择性为90%，则_________；反应②的反应商______（用分压代替浓度计算，分压总压物质的量分数，保留两位有效数字）。 2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ．直接合成法：，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 355K 400K 平衡常数 1.0 （1）该反应的_______0(填“>”或“<”)。 （2）已知的燃烧热分别为，则上述合成反应的_______(用a、b和c表示)。 （3）实验表明，在500K时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是_______(答出1条即可)。 Ⅱ．间接合成法：用合成气和制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 （4）在2MPa、催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线_______(填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线_______表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有_______(填标号)。 A．降低温度    B．增大压强 C．减小初始氢酯比    D．延长原料与催化剂的接触时间 ③483K时，出口处的值为_______(精确至0.01)。 ④A点反应的浓度商_______(用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 3．（2024·辽宁·高考真题）为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：。将和分别以不同起始流速通入反应器中，在和下反应，通过检测流出气成分绘制转化率()曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题： （1）_______0(填“>”或“<”)；_______℃。 （2）结合以下信息，可知的燃烧热_______。                   （3）下列措施可提高M点转化率的是_______(填标号) A．增大的流速 B．将温度升高 C．增大 D．使用更高效的催化剂 （4）图中较高流速时，小于和，原因是_______。 （5）设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数_______(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算) （6）负载在上的催化活性高，稳定性强，和的晶体结构均可用下图表示，二者晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66，则的相对原子质量为_______(精确至1)。 4．（2023·辽宁·高考真题）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。 （1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。 （2）铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下： NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4 2NO+O2=2NO2 (ⅰ)上述过程中NO2的作用为_______。 (ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是_______(答出两点即可)。 （3）接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1 (ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是_______。 a．温度越高，反应速率越大 b．α=0.88的曲线代表平衡转化率 c．α越大，反应速率最大值对应温度越低 d．可根据不同下的最大速率，选择最佳生产温度 (ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是_______(填标号)。 (ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 5．（2022·辽宁·高考真题）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：。回答下列问题： （1）合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。 （2）_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （3）方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。 下列说法正确的是_______。 a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率 b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率 d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率 （4）方案二：复合催化剂。 下列说法正确的是_______。 a．时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 （5）某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______； 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。 a．有利于平衡正向移动     b．防止催化剂中毒     c．提高正反应速率 （6）某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_______。 6．（2021·辽宁·高考真题）苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应： Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g)⇌(g) ∆H1<0 Ⅱ.副反应：(g) ⇌(g) ∆H2>0 回答下列问题： （1）已知：Ⅲ. Ⅳ.2 (g)+15O2(g)⇌12CO2(g)+6H2O(l) ∆H4 Ⅴ.(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ∆H5 则_______(用、和表示)。 （2）有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有_______。 A．适当升温 B．适当降温 C．适当加压 D．适当减压 （3）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在的基础上适当增大用量，其目的是_______。 （4）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当中混有微量或等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为_______。 （5）催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合孤电子对，下图中可作为酸性中心的原子的标号是_______(填“①”“②”或“③”)。 （6）恒压反应器中，按照投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应，总压为，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应1的_______(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 该类试题的立意在于检验学生是否真正理解了“化学反应的方向、限度与速率”三位一体的理论体系，以及是否能够运用热力学和动力学原理分析复杂工业反应过程。其核心价值体现在： · 落实“变化观念与平衡思想”素养：化学反应原理的核心是“变化与平衡”的辩证统一——反应朝哪个方向进行（热力学）、反应能进行到什么程度（平衡）、反应有多快（动力学）。试题要求学生从多个维度综合分析反应过程。例如2026黑吉辽蒙卷第1题（费托合成低碳烯烃），以“收率=转化率×选择性”为核心线索，将热化学、平衡移动、催化剂选择、图像分析、多重反应耦合融为一体，堪称原理综合题的典范。 · 强化“证据推理与模型认知”素养：试题大量运用“速率-温度曲线”“转化率-温度曲线”“选择性-温度曲线”“lnK-1/T直线”等模型进行推理与计算。文件中“知识总结”部分系统归纳了反应热计算的三种方法、平衡状态判断的“变量不变”原则、速率平衡图像分析的“先拐先平”与“定一议二”原则、三段式平衡计算等核心模型体系。 · 培养“科学探究与创新意识”：近年试题频繁引入催化反应机理（2026黑吉辽蒙卷费托合成碳链增长历程、2025黑吉辽蒙卷乙二醇间接合成法、2022辽宁卷双温-双控-双催化剂）、新型催化剂筛选（2026黑吉辽蒙卷图1催化剂筛选、2023辽宁卷改良催化剂V-K-Cs-Ce）、同位素示踪（2025黑吉辽蒙卷）等前沿研究情境，考查学生将基础原理迁移到科研场景中的能力。 · 体现“宏观辨识与微观探析”素养：宏观的转化率、选择性、产率等数据变化，其微观本质是催化剂活性位点、反应路径、活化能、吸附能等微观因素的宏观体现。试题要求学生从宏观数据推演微观机理。 结合文件中的近五年黑吉辽蒙卷真题（2021—2026）及精选模拟题，该类试题呈现出以下鲜明趋势： （一）考查载体“工业化”——从经典反应走向真实工业过程 近年真题的考查载体从经典合成氨、SO₂催化氧化等教材反应，逐步拓展到真实工业催化过程： 年份 卷别 情境/载体 核心特色 2021 辽宁卷 苯催化加氢制环己烷 盖斯定律、平衡移动、分压平衡常数、催化剂中毒 2022 辽宁卷 工业合成氨 自发反应判断、双温双催化剂、速率方程、晶胞计算 2023 辽宁卷 SO₂催化氧化（接触法） 热重分析、催化剂改良、Kp表达式推导 2024 辽宁卷 HCl催化氧化（Deacon过程） 燃烧热计算、平衡常数、催化剂负载、密度计算 2025 黑吉辽蒙卷 乙二醇合成（直接法+间接法） 多重反应、选择性、浓度商计算 2026 黑吉辽蒙卷 费托合成低碳烯烃 反应机理、盖斯定律、收率计算、Kp计算、Qp计算 趋势研判：真实工业催化过程（费托合成、甲醇合成、乙二醇合成、CO₂加氢）已成为命题主流情境。预计2027年可能考查绿氢合成氨、CO₂加氢制烯烃/芳烃、生物质催化转化等更贴近“双碳”战略的素材。 （二）考查维度“体系化”——六大核心能力 维度 核心考查点 典型真题/模拟题 热化学计算 盖斯定律、燃烧热、键能、ΔG判据 2024辽宁第3题(2)；2025黑吉辽蒙第2题(2)；2021辽宁第6题(1) 平衡移动分析 勒夏特列原理、温度/压强/浓度对平衡的影响 2025黑吉辽蒙第2题(4)；2026黑吉辽蒙第1题(4) 平衡常数计算 Kc/Kp/Kx计算、Q与K比较、lnK-1/T关系 2024辽宁第3题(5)；2025黑吉辽蒙第2题(4)；2026黑吉辽蒙第1题(5) 图像分析 转化率-温度图、选择性-温度图、速率-温度图 2026黑吉辽蒙第1题(3)(4)；2025黑吉辽蒙第2题(4) 反应机理分析 催化循环、决速步、活化能、中间体 2026黑吉辽蒙第1题(1)；2022辽宁第5题(3) 多反应耦合分析 多重平衡、选择性、物料守恒、收率计算 2026黑吉辽蒙第1题(5)；2025黑吉辽蒙第2题(4) （三）定量计算“综合化”——从单一K值走向多重耦合计算 近年试题对定量计算的综合性要求显著提升： 计算类型 典型示例 对应题号 盖斯定律求ΔH 2026黑吉辽蒙第1题(2)：3×③+④→①，ΔH=-497kJ/mol 2026黑吉辽蒙第1题 燃烧热求ΔH 2024辽宁第3题(2)：H₂燃烧热-285.8kJ/mol 2024辽宁第3题 Kp计算（单一反应） SO₂催化氧化Kp表达式推导 2023辽宁第4题(3) Kx/Qx计算（多重反应） 乙二醇合成中Qx=0.025 2025黑吉辽蒙第2题(4) 收率计算 收率=转化率×选择性 2026黑吉辽蒙第1题(3) 反应商Qp计算 2026黑吉辽蒙第1题(5)：Qp=0.30 2026黑吉辽蒙第1题 （四）“反套路”命题特征突出 · 2026黑吉辽蒙第1题(4)：比较v正(M)与v正(N)的大小——需同时考虑温度（N点更高）和浓度（N点H₂O浓度更高）两个因素，不能只根据“温度高→速率大”简单判断。 · 2025黑吉辽蒙第2题(4)：A点反应未达平衡（DMO转化率80%后继续升高），需用浓度商Qx而非Kx——学生常误认为图像点均为平衡点。 · 2024辽宁第3题(6)：Ru与TiO₂密度比1.66→求Ru相对原子质量——需先识别二者晶胞体积近似相等，密度比=摩尔质量比。 · 2022辽宁第5题(3)：氨气在“冷Ti”表面生成→有利于提高氨的平衡产率（低温有利于放热反应）——学生可能误认为“冷”会降低速率。 针对2026年及后续黑吉辽蒙卷备考，提出以下四点精准策略： · 构建“原理-应用”核心概念网络： · 以“反应进度ξ”为核心节点，向外辐射热力学、动力学、电化学三大分支，每个分支下列出关键公式、适用条件、常见误区及典型应用场景。形成区别于孤立知识点的系统化认知结构，强化理论耦合思维。 · 开展“图像解码+定量计算”限时专项训练： · 精选近五年真题及高质量模拟题，按理论模块、图像类型分类训练。要求学生在限定时间内完成图像信息提取并完成规范计算，赛后重点复盘单位换算、边界条件、有效数字等细节错误。建立个人“原理错题本”，定期重做巩固。 · 强化“虚拟仿真+前沿案例”体验式学习： · 利用反应原理虚拟仿真平台，让学生调节T/P/电位等参数，实时观察速率、平衡、电流等响应曲线。选取典型案例（如PEM电解水制氢优化、CO₂电还原催化剂筛选）进行小组研讨，深化对“理论-工程”差距的理解。 · 回归教材“思考与交流”与“科学史话”： · 系统梳理选必1中关于碰撞理论、过渡态理论、Nernst方程推导、哈伯法合成氨发展史等内容。这些素材不仅是命题背景来源，更是理解原理演进脉络、培养科学探究精神的重要载体。引导学生重走科学家思维路径，而非仅记住结论。 总结：“化学反应原理综合题”是新高考化学中最考验理论深度、最体现定量素养、最具选拔功能的压轴题型。备考关键在于 “热-动耦合”（拒绝割裂思维）、“边界敏感”（条件决定模型适用性）、“图文互译”（数据与原理双向验证）。唯有将理论知识内化为一种“约束条件下解析复杂反应行为”的系统认知范式，方能在高考中以不变应万变，稳夺高分。 命题模块 核心考点与易错点 典型试题特征（基于文件） 热力学与反应方向 1．ΔH、ΔS、ΔG的计算与符号判断 2．van't Hoff方程应用（lnK~1/T图斜率=-ΔH/R） 3．多重平衡耦合时ΔG加和性 4．非标准态下ΔG = ΔG° + RTlnQ的应用 “由两已知反应ΔG求目标反应ΔG”“高温自发因ΔS>0主导” 动力学与反应机理 1．Arrhenius方程应用（lnk~1/T图斜率=-Ea/R） 2．基元反应与总反应速率方程区别 3．决速步识别与表观活化能计算 4．催化剂对能垒图的影响（不改变ΔH） “能垒图中最高过渡态对应决速步”“Ea(表观)=Ea(决速)+ΔH(前平衡)” 化学平衡与转化率 1．Kp/Kc/Kx换算与单位处理 2．三段式法在非整数计量数中的应用 3．等效平衡判断（恒温恒容/恒压） 4．多重平衡体系中各组分浓度关联 “已知Kp和总压求α”“两反应耦合时K总=K₁×K₂” 电化学与能量转换 1．原电池/电解池电极反应书写与电子守恒 2．Nernst方程应用（E=E°-(RT/nF)lnQ） 3．过电位、法拉第效率、能量效率计算 4．电极材料/电解质对性能的影响机制 “阴极过电位η=E_eq - E_app”“FE = (nF×m_product)/(M×Q_total)” 图像信息与参数提取 1．能垒图：ΔH=产物-反应物能量差；Ea=过渡态-反应物能量差 2．lnK~1/T图：斜率=-ΔH/R 3．Tafel曲线：斜率反映传递系数 4．CV曲线：峰电位差反映可逆性 “由能垒图求ΔH和Ea”“Tafel斜率小表明电荷转移快” 工程优化与绿色评价 1．理论最优vs实际可行的权衡（如高压设备成本） 2．能量效率与原子经济性评估 3．副反应抑制策略（温度窗口、选择性催化剂） 4．全生命周期碳排放核算 “采用较低温虽降低速率但提高选择性并节能”“电催化CO₂制乙烯FE>60%具工业化潜力” · “热-动割裂”思维，忽视动态耦合关系： · 误区：认为“ΔG<0的反应一定容易发生”；或“使用催化剂能提高平衡转化率”。 · 纠正：建立“热力学定方向，动力学定速度”的双轨认知。强调催化剂只降低Ea，不改变ΔG和K；反应能否发生看ΔG，多快达到平衡看Ea。训练“先判热力学可行性，再析动力学障碍”的分步分析法。 · “公式套用”机械化，脱离体系边界条件： · 误区：所有体系都用ΔG°判断方向，忽略Q的影响；计算Kp时未注意单位统一；将溶液中的E°直接用于气相反应。 · 纠正：构建“边界条件检查清单”：① 体系类型（气/液/固/界面）；② 状态（标准/非标准）；③ 温度范围；④ 单位一致性。强调“无边界，不适用”，任何公式使用前必先确认前提。 · “图像解码”表面化，忽略坐标轴与物理意义： · 误区：看到能垒图上升段就认为是吸热，未注意纵坐标是相对能量还是绝对能量；计算Ea时忘记R的单位换算；将Tafel斜率误当作交换电流密度。 · 纠正：推行“图像三审法”：一审坐标轴物理量与单位，二审曲线趋势与特征点（起点、终点、极值、拐点），三审题干文字与图像的对应关系。提供常见图像模板库（能垒图、van't Hoff图、Tafel图等），强化模式识别能力。 · “工程评价”理想化，缺乏系统约束意识： · 误区：认为“温度越高反应越快越好”，忽略催化剂失活、副反应加剧、设备耐受极限；评价电化学性能只看电压，忽略电流密度、稳定性、成本。 · 纠正：引入“技术经济可行性”评价框架。在回答优化措施时，必须包含“理论依据+工程限制+折中方案”三要素。例如：“理论上高温有利于速率，但考虑到催化剂活性温度窗口及设备材质限制，实际操作选择400–500°C”。 一、反应热的计算 （1）利用键能计算反应热:ΔH=∑E(反应物)-∑E(生成物),即ΔH等于反应物的键能总和与生成物的键能总和之差。 （2）由反应物、生成物的总能量计算反应热:ΔH=生成物总能量-反应物总能量,这类计算通常会通过图像的方式给出反应物、生成物的能量。 （3）应用盖斯定律既可以计算出目标反应的ΔH,也可以得出目标反应的热化学方程式。这是热化学的重点考查方式。 ①调方向:根据目标方程式反应物、生成物的位置,调整已知方程式的反应方向。满足目标方程式各物质的位置要求,注意方程式方向改变ΔH符号随之改变。 ②调系数:把目标方程式中不存在的物质的系数调整为相等。 ③相加:然后把调整好的方程式相加就得到目标方程式,必要时可约简化学计量数。同时也得到相应方程式的反应热ΔH。 二、化学平衡状态的判断 （1）直接判定是否“有正有逆,快慢相等”:v正=v逆(实质) ①同一物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②对于不同的物质可通过化学方程式中的化学计量数之比,转化为同一物质,但必须是不同方向的速率。 （2）间接判定是否“变量不变”: 关键是看欲判定的因素是否与可逆化学反应具备相关性,即可逆反应向某一方向进行时,该因素是否随之发生变化: ①若条件随反应进行发生变化,说明具备相关性,条件“不变”时,建立平衡。 ②若条件不随反应进行发生变化,说明不具备相关性,条件任何时候均“不变”,不一定建立平衡。 说明:对于平衡状态的判断,新的判断形式不断出现,如绝热过程中的热量变化、化学平衡常数、有关图像等。在分析时只要抓住欲判断量是否与化学反应具备相关性就能做出正确判定。 三、化学反应速率和化学平衡图像题解法思路 （1）两个原则 ①先拐先平。例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。 ②定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。 （2）三个步骤 四、外界条件改变对化学反应速率和化学平衡的影响 外界条件改变反应速率 可归纳为： 五、反应原理中的计算 1. 化学反应速率的计算与比较 （1）依据化学反应速率的定义进行计算:v==。 （2）通过方程式的计量数把一种物质的反应速率转化为另一物质的反应速率。 （3）常出现的错误: ①把物质的量当成浓度,忽略容器的容积。 ②漏写单位或单位写错。 （4）化学反应速率的比较 ①通过反应条件比较大小,高温、高压、增大浓度、使用催化剂时化学反应速率都要加快。 ②用不同物质表达的反应速率要通过方程式转化为同一物质再做比较。 ③把速率的单位换算成相同单位,用各物质的速率数值与各自计量系数比值比较。 2. 转化率、平衡常数的计算----基于三段式的计算 明确三个量：起始量、变化量、平衡量 如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为 a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol·L－1　　　a　　 　b　　　　0　　　0 变化/mol·L－1 mx nx px qx 平衡/mol·L－1 a－mx b－nx px qx （1）计算平衡常数 K＝ ①固体或纯液体的浓度是常数,平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体物质的浓度。 ②化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。 ③平衡常数表达式与方程式的书写形式有关,对于同一个反应,当方程式的化学计量数发生变化时,平衡常数的数值及单位均发生变化,当方程式逆写时,此时平衡常数为原平衡常数的倒数。 ④K、Kp的关系:Kp,仅适用于气相发生的反应。当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时,就得到该反应的平衡常数Kp,其表达式的意义相同。 （2）计算“三个量” ①转化率＝×100%＝×100%。 [特别提醒] 转化率表示反应进程,切不可把转化率一律定势认为“平衡转化率”。 ②生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。 产率＝×100%。 ③混合物中某组分的百分含量＝×100%。 （3）化学平衡常数的应用 ①判断反应进行的方向 通过与浓度商的大小比较,判断反应进行的方向。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻,浓度商(Qc)表达式为：Qc=。 若Qc<K,v(正)>v(逆),向正反应方向进行。 若Qc=K,v(正)=v(逆),反应处于平衡状态。 若Qc>K,v(正)<v(逆),向逆反应方向进行。 ②判断反应的热效应 升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;K值减小,则正反应为放热反应。 1．（2026·辽宁辽阳·模拟预测）氨是重要的化学品之一，目前我国氨的生产能力位居世界前列。 Ⅰ．合成氨原料中的由分离液态空气得到，可由下列反应制备： 反应1：   反应2：   反应3：   （1）反应1的___________。 （2）在恒温恒容密闭容器中同时发生反应1和3，下列说法正确的是___________。 A．混合气体密度不再改变，说明反应达到平衡状态 B．使用高效催化剂能加快反应速率和降低反应的焓变 C．反应3逆反应的活化能小于正反应的活化能 D．容器内压强保持恒定说明反应达到平衡状态 Ⅱ．合成氨：  。 （3）向恒容密闭容器中以、(x代表物质的量分数)进料发生合成氨反应，不同温度(T)下平衡混合物中的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示。 ①___________(填“>”“<”或“=”)。 ②，A点状态下，的平衡分压为___________Pa，反应的平衡常数___________(保留两位有效数字，用物质的量分数代替平衡浓度)。 （4）双催化剂双温催化合成氨机理如图所示，该方法通过光辐射产生温差，可以实现高速率、高产率合成氨。 ①高温区使用纳米Fe催化剂的优点是___________。 ②低温区合成氨产率较高的原因是___________。 2．（2026·吉林长春·模拟预测）Xe的氟化物是一种常用的氟化剂。其可通过Xe和反应制备，反应体系存在如下平衡： 反应i： 反应ⅱ： 反应ⅲ： 请回答下列问题： （1）从结构角度分析，同族的与中，更易与反应的是___________(填化学式)。 （2）已知：和反应i和反应ⅱ的平衡常数如下表： 温度/ 250 400 ①当与的投料比为时，的平衡转化率___________(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②根据表格数据计算可判断为吸热反应，其推断过程是___________。 （3）其它条件不变时，三种氟化物平衡分压随温度的变化如图甲所示。温度T时，三种氟化物的物质的量随平衡分压的变化关系如图乙所示。 ①为有效的制备，应选择的条件是___________。 A．低温、低投料比    B．低温、高投料比 C．高温、低投料比    D．高温、高投料比 ②与生成___________(填“”或“”)的反应放热更多，结合图甲简述判断理由___________。 ③温度T时，反应的___________。 3．（2026·黑龙江吉林·模拟预测）肼（，联氨，沸点）是一种强还原剂，核心应用集中在航天推进、工业水处理、有机合成三大领域，同时在金属精炼、摄影等领域也有重要用途。其分解反应如下： 反应I：  ； 反应II：  。 回答下列问题： （1）肼的结构式为________，属于________（填“极性”或“非极性”）分子。 （2）合成氨反应的热化学方程式为________。 （3）在金属Pt催化下，仅发生反应I。 ①图1中表示随温度的变化趋势的曲线是________（填“a”“b”“c”或“d”）。 ②图2为反应I催化机理，则M的化学名称为________。 ③已知电负性：Ni为1.9、Pt为2.3，若改用做催化剂，催化剂表面存在Ni和Pt两种活性位点。则肼中的H原子吸附于Pt活性位点的理由是________。 （4）在下，催化，发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时产物的物质的量与温度的关系如图3所示： ①曲线b表示的物种为________，理由为________。 ②Q点时，反应I的________（用含的代数式表示，列出计算式即可）。 （5）肼的水溶液呈弱碱性，其原因为________（用电离方程式解释）；肼（）、甲胺（）、羟胺（）中碱性最强的是________。 （6）肼可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成的燃料电池，其负极的电极反应式为________。 4．（2026·吉林·三模）环氧乙烷（）常温下易燃易爆，其爆炸极限为5%～100%，常用于医学消毒。工业上用乙烯氧化法制备环氧乙烷，主要涉及反应： Ⅰ．(g)     Ⅱ．   回答下列问题： （1）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，并在两个相同的反应器中间加产物吸收装置和热交换降温装置，设计这种工艺的目的是_________。 （2）将乙烯、氧气，氮气按一定体积比充入反应容器中。在温度为、压强为的环境下，只发生反应Ⅰ，欲提高乙烯的平衡转化率，需_________（填“增大”或“减小”）体系中氮气分压，但在实际生产中并非如此，可能原因是_________。 （3）向恒容密闭容器中以物质的量之比为充入和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，实验测得两个反应的标准平衡常数随温度的变化关系如图所示。已知：反应的，，，，是各气体的平衡分压，；，为平衡常数，为常数，为温度。 ①图中表示反应I的随温度的变化关系的直线为_________（填“”或“”），理由为_________。 ②时，反应前容器内气体压强为230 kPa，平衡时和分压均为20 kPa，则该温度下，的平衡体积分数为_________；对应反应的标准平衡常数__________。 （4）工业上可以通过溴介导电氧化合成环氧乙烷，原理如图所示： ①该电池阴极电极反应式为_________。 ②工业上也可以通过氯介导电氧化合成环氧乙烷，氯介导合成过程的外加电压__________（“大于”“小于”或“等于”）溴介导电氧化合成过程的外加电压。 5．（2026·黑龙江·模拟预测）丙烷价格低廉且产量大，而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值，因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。回答下列问题： （1）已知下列反应的热化学方程式： ①直接脱氢： ② 计算氧化丙烷脱氢反应③的=___________。 （2）反应①在恒温条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________(填序号)。 A．移走增大、减小，平衡正向移动 B．加入合适的催化剂，可提高丙烷的平衡转化率 C．保持容器容积不变，再加入一定量丙烷，丙烷的转化率降低 D．增大压强，平衡常数减小 （3）压强分别为和时，密闭容器中充入丙烷进行反应①，丙烷平衡转化率与温度的关系如图甲所示，其中表示下的关系曲线是___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。、时，___________(用各气体的平衡分压代替其物质的量浓度计算，可表示压强平衡常数，分压总压×物质的量分数，保留2位有效数字)。 （4）研究人员利用作催化剂，对反应③的机理展开研究。以和为原料，初期产物中没有检测到；以、和为原料，反应过程中没有检测到。下列推断合理的是___________(填序号)。 A．先吸附氧气，吸附的氧气直接与吸附的丙烷反应 B．直接氧化吸附的丙烷，吸附的氧气补充中反应掉的氧 C．催化丙烷脱氢过程中，碳氢键的断裂是可逆的 （5）研究人员尝试利用氧化丙烷脱氢制丙烯，主要发生如下反应： ⅰ． ⅱ． ⅲ． ⅳ． 在时，将和按体积比为充入一恒压密闭容器中进行反应，平衡时实验测得体系中、的转化率和的选择性、的产率随催化剂组成的物质的量之比或压强的变化分别如图乙和丙所示。 已知：的选择性越高，副产品的含量越低 的选择性。 该方法制丙烯合适的生产条件为___________；随压强增大，的平衡产率先增大后减小的原因为___________。 6．（2026·河南开封·模拟预测）我国科学家研发出一种乙醇(沸点)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点)的生产，主要反应为 Ⅰ．     Ⅱ．   回答下列问题： （1）乙醇可由秸秆生产，主要过程：秸秆纤维素______(填名称)乙醇。 （2）已知反应，则反应Ⅰ的_______。 （3）一定温度下，在恒容密闭容器中仅发生反应Ⅰ，下列叙述能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是_____(填标号)。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度保持不变 C．的体积分数不再变化 D．单位时间内生成，同时生成 （4）恒压下，向密闭容器中按投料，产物的选择性和产氢速率随温度变化关系如图1所示，关键步骤中间体的能量变化如图2所示。 乙酸选择性。 ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为，原因是________。 ②由图中信息可知，乙酸可能是图2中的________(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。 ③时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为，乙酸的选择性为，则平衡分压_______，反应Ⅰ的平衡常数______(列出计算式。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。 （5）在羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现乙醇向乙醛的转化，原理如图所示。每消耗，理论上有_______电子通过外电路。 7．（2025·辽宁大连·一模）二氧化碳加氢的高值化利用是解决全球气候变暖和能源短缺问题的重要举措。乙烯、甲醇、二甲醚等基础化工原料是二氧化碳加氢转化的主要产品。 I．二氧化碳加氢制乙烯 已知的燃烧热为；的燃烧热为；气化需的能量。 （1）写出二氧化碳加氢制乙烯和的热化学方程式_______。 （2）该反应需要_______(填写“低温”、“高温”或“任意温度”)时能自发进行。 II．二氧化碳加氢制二甲醚 其中涉及的反应有： i． ii． iii． 已知：生成物M的选择 （3）在恒温恒容条件下，将一定量的通入密闭容器中(含催化剂)发生上述反应。下列能说明该反应体系已达化学平衡状态的是_______(填选项)。 A． B．反应ii中 C．混合气体的密度不变 D．混合气体的平均相对分子质量不变 在恒压密闭容器中充入和发生反应，的平衡转化率和生成物的选择性随温度变化如图所示(不考虑其他因素影响)： （4）在条件下，平衡时_______，计算反应ii在下的平衡常数_______(精确至1)。 （5）温度高于，平衡转化率随温度升高而上升的原因是_______。 III．催化制备二甲醚 催化直接加氢合成二甲醚的反应机理如图甲，在界面上发生的反应为，其反应历程如图乙，在界面上发生的反应除生成自由基外还有水蒸气产生。 （6）图乙表示的反应历程中，决速步骤为_______。 A． B． C． D． （7）界面上的反应为_______。 8．（2022·辽宁·二模）氨氮废水中氮元素主要以、NH3形式存在，氨氮废水会造成水体富营养化。可用沉淀法处理氨氮废水并获得缓释肥料磷酸镁铵(MgNH4PO4)，过程如下。 已知： 物质 MgNH4PO4 Mg3(PO4)2 Mg(OH)2 溶度积 2.5×10-13 1.04×1024 1.8×10-11 （1）写出的电子式_______。 （2）经处理后，分离磷酸镁铵所用的方法是_______。 （3）处理氨氮废水时(氮元素以形式存在)，磷酸盐可选用Na2HPO4，主要生成MgNH4PO4沉淀，反应的离子方程式为_______。 （4）向此废水中加入磷酸盐和镁盐，使铵态氮的残留达到一级排放标准(≤1.0mg/L即≤7×10-5mol/L)，且c()=1.0×10-5mol/L，则沉淀后的废水中c(Mg2+)≥_______(保留两位有效数字)。 （5）pH过大会降低废水中氨氮的去除率，可能的原因是_______。 （6）使用次氯酸钠等氧化剂可以将污水中的NH3氧化除去，可以产生无色无味气体，该反应的化学方程式为_______。某条件下，次氯酸钠投加量对污水中的氮的去除率的影响如图所示，当m(NaClO)：m(NH3)>7.7时，总氮除去率随m(NaClO)：m(NH3)的增大不升反降的原因_______。 9．（2026·辽宁朝阳·三模）合成气(主要成分为CO和H2)制备高附加值C2+醇(碳数≥2的醇类)是实现煤炭清洁高效利用的重要途径之一。 （1）合成气制备C2～C9醇的部分吉布斯自由能随温度变化如图1所示。 ①判断CO加氢合成乙醇的___________正丙醇的(填“=”、“＞”或“＜”)，合成乙醇的反应在400 K时___________(填“能”或“不能”)自发进行。 ②下列叙述正确的是___________。 A．提高C2+醇平衡产率的条件是高温高压 B．合成气制备正戊醇的大于制备正壬醇的 C．增大压强可能提高产物中高级醇的选择性 D．较低时，H2平衡转化率相对较低 （2）合成气制备C1～C2醇主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． ①各产物平衡组分(摩尔分数)随总压，(2～9 MPa)变化如图2和图3所示，曲线___________(填图中编号)表示H2的摩尔分数变化。 ②一定温度下向体系中加入2 mol H2和1 molCO，达到平衡时，CO的转化率为80%、乙醇的选择性为75%，CO2的物质的量为0.1 mol，则反应Ⅲ的平衡常数K=___________；产物中___________。 （3）以___________为催化剂时(填“Rh”或“Rh-FeOx”)更有利于提高CO的活化效率(图4)，判断的依据是___________。 10．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）碳达峰、碳中和是应对气候变化的重要策略，以CO2为原料合成甲醇可以减少CO2的排放，可以更快地实现碳达峰、碳中和，回答下列问题： Ⅰ.CO2和H2生成甲醇涉及的反应如下： 主反应：   副反应：   （1）反应  ___________。 （2）T℃时，在主、副反应的混合体系中，平衡时，甲醇的选择性[CH3OH选择性]随压强的变化如图所示。 ①增大压强，甲醇的选择性增大的原因是___________。 ②T℃时，若在密闭容器中充入2 mol CO2和2.8 mol H2，在压强为p Pa时，10 min生成0.6 mol CO，达到平衡，___________。则T℃时，主反应的压强平衡常数___________。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数) Ⅱ.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。 （3）230℃时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比，则该温度下CO2的转化率为___________。 （4）其他条件相同时，反应温度对CO2的转化率和CH3OH的选择性的影响如图1、2所示。 ①温度高于260℃时，CO2平衡转化率升高的原因是___________(填主反应或副反应)平衡移动程度大。 ②温度相同时，CH3OH选择性的实验值略高于平衡值(见图2)，从化学反应速率的角度解释原因：___________。 11．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）将二氧化碳转化为高附加值有机物，不仅助力“碳达峰”，还具有良好经济效益。二氧化碳催化加氢制甲醇，发生以下反应： 反应① 反应② （1）反应①在_______(填“低温”或“高温”)正向自发进行。 （2）反应的_______kJ/mol。 （3）恒压密闭容器中，按照投料，发生反应①和②。测得平衡时的转化率、和的选择性随温度的变化如图所示[选择性]。 ①图中代表平衡转化率随温度变化的曲线是_______(填“”“”或“”)。 ②下列说法正确的是_______(填标号)。 A．范围内，的平衡转化率始终低于 B．温度越高，越有利于工业生产 C．未达平衡前，加入选择性高的催化剂，有可能提高的产率 ③时反应②的分压平衡常数为_______(保留2位有效数字，已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数)。 （4）Zn-Ga-O催化制甲醇，其反应历程如图所示。Zn-Ga-O无催化活性，形成氧原子空位后才具备催化活性，先在表面解离为，随后参与的还原过程。 已知：ⅰ．催化剂上吸附或沉积太多的水，易使催化剂中毒； ⅱ．口表示氧原子空位，*表示微粒吸附在催化剂上。 ①理论上，反应历程中消耗的与生成的甲醇的物质的量之比为_______。 ②若原料气中比例过低、过高均会减弱催化剂活性，原因是_______。 18 / 29 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 题18 化学反应原理综合题 1．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）低碳烯烃（烯）用途广泛，可由合成气（）经费托反应催化直接合成。 （1）烃类产物碳链增长的部分历程如下（：催化剂，：活性碳氢物质）： 按此历程，产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________（答出一条即可）。 （2）合成丙烯的费托反应主要为： ①　 ②　 ③　 ④　 则______，基于化学平衡分析，合成丙烯的条件应为______（填标号）。 A．低温高压    B．低温低压    C．高温低压    D．高温高压 （3）传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________（填“”、“”或“”）。时，的选择性为32%，根据图2，此时低碳烯烃的最大收率为_________（写出计算式即可）。 [已知：收率转化为总烃的转化率低碳烯烃选择性、、] （4）若费托反应只发生③和④，且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料、选择性为或时，转化率与温度的关系如图3所示，则_____（填“>”、“=”或“<”，下同），反应③的_______。 （5）若采取某种措施抑制生成，此时费托反应只发生②和④，、恒压、初始投料时，的转化率为50%，丙烯的选择性为90%，则_________；反应②的反应商______（用分压代替浓度计算，分压总压物质的量分数，保留两位有效数字）。 【答案】（1）有副反应发生生成烷烃（或生成高碳烷烃） （2） -497 A （3） （4） ＞ ＜ （5） 0.3 【解析】（1）根据题干给出的反应历程图，中间体既可以继续与反应使碳链增长，也可以结合 +H 发生加成反应生成甲烷；同理，碳链增长过程中的中间体也可以结合 +H 生成乙烷、丙烷等烷烃。此外，碳链也有可能继续增长生成及以上的高碳烃。这些副反应的存在消耗了反应物，降低了目标产物低碳烯烃的产率。 （2）根据盖斯定律，目标反应 ① 可以由3×反应③ + 反应④得到，因此。 反应①是放热、气体分子数减少的反应，低温有利于放热反应平衡正向移动，高压有利于气体分子数减少的反应平衡正向移动，因此选低温高压A。 （3）由图 1 可知，在相同的温度下，使用催化剂时丙烯的转化率最低。由于丙烯是我们期望的目标产物，其转化（消耗）属于副反应，因此是抑制该副反应的最适宜催化剂。根据定义：收率转化为总烃的CO转化率低碳烯烃选择性；选择性为，说明总消耗CO中用于生成总烃；由图2可知，要使收率最大，需要找到乘积最大的组合。观察图 2 中三种催化剂的数据，对应的总转化率为，低碳烯烃选择性为，此时收率最大，因此收率计算式为。 （4）反应 ③为放热反应。在图 3 中的水平虚线（固定 CO 转化率为 60%），该线与实线（a%）相交于点 M（温度较低），与实线（b%）相交于点 N（温度较高）。在相同 CO 转化率下（即反应 ④ 生成量基本相同），温度越高，放热的反应 ③ 平衡越向左移动，生成的 越少，导致选择性越低。因此，高温对应的线b% 的选择性低于低温对应的线a%，即a＞b； 由于反应3已经快速平衡，所以在任意时刻正逆反应速率相等，即=、=。题目要求比较和，本质上就是比较M点和N点的正反应速率。点N的温度远高于点M，温度升高会使反应速率常数k显著增大；此外，点N的CO2选择性更低，意味着更少的H2O被消耗，反应体系中H2O的浓度更高。在更高的温度和更高的反应物浓度双重作用下，N点的反应速率必然大于M点。因此，＜。 （5）设初始，： 转化率为，故转化的为，剩余； 丙烯选择性，故最终生成丙烯消耗为，得，分压比等于物质的量比，因此； 反应②为，反应商，代入分压化简得： ，平衡时：、、、，，，，计算得： 。 2．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ．直接合成法：，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 355K 400K 平衡常数 1.0 （1）该反应的_______0(填“>”或“<”)。 （2）已知的燃烧热分别为，则上述合成反应的_______(用a、b和c表示)。 （3）实验表明，在500K时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是_______(答出1条即可)。 Ⅱ．间接合成法：用合成气和制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 （4）在2MPa、催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线_______(填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线_______表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有_______(填标号)。 A．降低温度    B．增大压强 C．减小初始氢酯比    D．延长原料与催化剂的接触时间 ③483K时，出口处的值为_______(精确至0.01)。 ④A点反应的浓度商_______(用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 【答案】（1）< （2）-2a-3b+c(或c-2a-3b) （3）反应放热，温度升高，平衡左移，产率降低；或有副反应发生；或催化剂选 择性低；或反应未达平衡 （4） I IV BD 1.98 0.025 【解析】（1）根据表格中的数据，反应温度升高反应的平衡常数减小，说明反应向逆反应方向移动，又因升高温度向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，该反应的ΔH<0。 （2）根据已知条件可以写出如下热化学方程式： 根据盖斯定律，用反应①的2倍加上反应②的3倍减去反应③即可得到目标方程式，故目标方程式的ΔH=c-2a-3b kJ·mol-1。 （3）根据表格中的平衡常数，反应温度在500K时，平衡常数K<，此时平衡常数过小，反应未达到平衡，导致乙二醇产率过低；或温度过高，平衡左移，产率降低；或催化剂的催化活性下降，导致乙二醇产率过低；或有副反应发生。 （4）MG、乙二醇、乙醇的选择性之和为100，曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，根据曲线的变化，曲线Ⅰ表示DMO的实际转化率；随着反应的进行MG逐渐转化为乙二醇、乙二醇会继续转化成乙醇，根据曲线的变化，曲线IV为MG的选择性曲线，因此曲线III为乙醇的选择性曲线。 ①根据上述分析，曲线I为DMO的实际转化率曲线；曲线IV为MG的选择性曲线； ②A．根据图示，降低温度，DMO的转化率降低，A不符合题意； B．增大压强，反应体系中单位体积内活化分子数增加，化学反应速率加快，DMO的转化率增大，B符合题意； C．减小初始的氢酯比导致体系中氢含量下降，DMO的转化率降低，C不符合题意； D．A点时DMO的转化率为80%，升高温度后转化率持续上升说明A点时反应未平衡，延长原料和催化剂的反应时间可以促进反应的继续进行，增大DMO的转化率，D符合题意； 故答案选BD； ③483K时，DMO的实际转化率为99%，设起始投入反应的DMO为100mol，则出口处流出的乙醇的物质的量为100mol×99%×2%=1.98mol，此时还有1mol DMO未反应从出口流出，因此出口处==1.98； ④设初始时H2与DMO的投料分别为52.4mol和1mol，A点时DMO的实际转化率为80%，MG和乙二醇的选择性为50%，假设该反应分步进行，第一步发生DMO转化为MG，可写出如下关系： 第二步反应，MG转化为乙二醇，可写出如下关系： 这时，体系中DMO的物质的量为0.2mol、MG的物质的量为0.4mol、H2的物质的量为50.0mol、CH3OH的物质的量为1.2mol、乙二醇的物质的量为0.4mol，体系中总物质的量为0.2+0.4+50.0+1.2+0.4=52.2mol。用物质的量分数代替浓度计算反应的浓度熵Qx==0.025。 3．（2024·辽宁·高考真题）为实现氯资源循环利用，工业上采用催化氧化法处理废气：。将和分别以不同起始流速通入反应器中，在和下反应，通过检测流出气成分绘制转化率()曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题： （1）_______0(填“>”或“<”)；_______℃。 （2）结合以下信息，可知的燃烧热_______。                   （3）下列措施可提高M点转化率的是_______(填标号) A．增大的流速 B．将温度升高 C．增大 D．使用更高效的催化剂 （4）图中较高流速时，小于和，原因是_______。 （5）设N点的转化率为平衡转化率，则该温度下反应的平衡常数_______(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算) （6）负载在上的催化活性高，稳定性强，和的晶体结构均可用下图表示，二者晶胞体积近似相等，与的密度比为1.66，则的相对原子质量为_______(精确至1)。 【答案】（1） ＜ 360℃ （2）-285.8 （3）BD （4）较高流速下，反应不充分，温度升高，速率增大，转化率升高 （5）6 （6）101 【解析】（1）反应前后的气体分子数目在减小，所以该反应 ，该反应为放热反应，由于在流速较低时的转化率视为平衡转化率，所以在流速低的时候，温度越高，HCl的转化率越小，故T1代表的温度为440℃，T3为360℃。 （2）表示氢气燃烧热的热化学方程式为④，设①，②，③ ，则，因此氢气的燃烧热－57.2kJ/mol－184.6kJ/mol－44kJ/mol=-285.8 （3）A．增大HCl的流速，由图像可知，HCl的转化率在减小，不符合题意； B．M对应温度为360℃，由图像可知，升高温度，HCl的转化率增大，符合题意； C．增大n(HCl):n(O2)，HCl的转化率减小，不符合题意； D．使用高效催化剂，可以增加该温度下的反应速率，使单位时间内HCl的转化率增加，符合题意； 故选BD。 （4）图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。 （5）由图像可知，N点HCl的平衡转化率为80%，设起始n(HCl)=n(O2)=4 mol，可列出三段式 则。 （6）由于二者的晶体结构相似，体积近似相等，则其密度之比等于摩尔质量之比。故，则Ru的相对原子质量为101。 4．（2023·辽宁·高考真题）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。 （1）我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。 （2）铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下： NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4 2NO+O2=2NO2 (ⅰ)上述过程中NO2的作用为_______。 (ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是_______(答出两点即可)。 （3）接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔH=-98.9kJ·mol-1 (ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是_______。 a．温度越高，反应速率越大 b．α=0.88的曲线代表平衡转化率 c．α越大，反应速率最大值对应温度越低 d．可根据不同下的最大速率，选择最佳生产温度 (ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是_______(填标号)。 (ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。 【答案】（1） CuO SO3 （2） 催化剂 反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质、产率不高（答案合理即可） （3） cd d 【解析】（1）根据图示的热重曲线所示，在700℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反应，从TG图像可以看出，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产出，此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，结合反应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2，故答案为CuO、SO3。 （2）(i)根据所给的反应方程式，NO2在反应过程中线消耗再生成，说明NO2在反应中起催化剂的作用； (ii)近年来，铅室法被接触法代替因为在反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、同时作为催化剂的NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质影响产品质量、产率不高（答案合理即可）。 （3）(i)a．根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，a错误； b．从图中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，有更大转化率，故α=0.88的条件下并不是平衡转化率，b错误； c．从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，c正确； d．从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗，d正确； 故答案选cd； (ii)为了提高催化剂的综合性能，科学家对催化剂进行了改良，从图中可以看出标号为d的催化剂V-K-Cs-Ce对SO2的转化率最好，产率最佳，故答案选d； (iii)利用分压代替浓度计算平衡常数，反应的平衡常数Kp===；设SO2初始量为m mol，则平衡时n(SO2)=m-m·αe=m(1-αe)，n(SO3)=m·αe，Kp==，故答案为。 5．（2022·辽宁·高考真题）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：。回答下列问题： （1）合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。 （2）_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （3）方案一：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差(如体系温度为时，的温度为，而的温度为)。 下列说法正确的是_______。 a．氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率 b．在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率 c．“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率 d．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率 （4）方案二：复合催化剂。 下列说法正确的是_______。 a．时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 （5）某合成氨速率方程为：，根据表中数据，_______； 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。 a．有利于平衡正向移动     b．防止催化剂中毒     c．提高正反应速率 （6）某种新型储氢材料的晶胞如图，八面体中心为M金属离子，顶点均为配体；四面体中心为硼原子，顶点均为氢原子。若其摩尔质量为，则M元素为_______(填元素符号)；在该化合物中，M离子的价电子排布式为_______。 【答案】（1）能 （2） 高 低 （3）ab （4）a （5） -1 ac （6） Fe 3d6 【解析】（1），则∆G=∆H-T∆S=(-92.4+0.2×298) kJ∙mol-1=-32.4 kJ∙mol-1＜0，所以合成氨反应在常温下能自发进行。答案为：能； （2）温度越高，反应速率越快，所以高温有利于提高反应速率；因为正反应为放热反应，所以低温有利于提高平衡转化率。答案为：高；低； （3）a．因为正反应为放热反应，所以低温有利于平衡正向移动，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率，a正确； b．温度升高，反应速率加快，所以在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率，b正确； c．合成氨反应的正反应为放热反应，“热Fe”高于体系温度，不利于提高氨的平衡产率，c不正确； d．温度升高，可提高合成氨反应的速率，所以“冷Ti”低于体系温度，不利于提高合成氨反应速率，d不正确； 故选ab。答案为：ab； （4）a．从图中可以看出，时，复合催化剂比单一催化剂的反应速率快，催化效率更高，a正确； b．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡产率，所以同温同压下，复合催化剂不能提高氨的平衡产率，b不正确； c．虽然图中显示温度高反应速率快，但温度高到一定程度后，复合催化剂活性就可能不变或变低，c不正确； 故选a。答案为：a； （5）选择实验1和3进行分析，此时，则γ=-1； a．在合成氨过程中，需要不断分离出氨，有利于平衡正向移动，a正确； b．氨是在该催化剂的催化作用下生成，不会使催化剂中毒，b错误； c．根据速率方程，分离氨气可以提高反应速率，c正确； 故选ac。 答案为：-1；ac； （6）从图中信息可以进行以下计算：含黑球的数目为=4，含白球的数目为8，则黑球与白球的个数比为1:2。黑球的化学式为，白球的化学式为。从而得出M+17×6+15×2=188，M=56，则M元素为Fe；在该化合物中，Fe2+的价电子排布式为3d6。答案为：Fe；3d6。 【点睛】计算晶胞中所含微粒数目时，可采用均摊法。 6．（2021·辽宁·高考真题）苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应： Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g)⇌(g) ∆H1<0 Ⅱ.副反应：(g) ⇌(g) ∆H2>0 回答下列问题： （1）已知：Ⅲ. Ⅳ.2 (g)+15O2(g)⇌12CO2(g)+6H2O(l) ∆H4 Ⅴ.(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ∆H5 则_______(用、和表示)。 （2）有利于提高平衡体系中环己烷体积分数的措施有_______。 A．适当升温 B．适当降温 C．适当加压 D．适当减压 （3）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在的基础上适当增大用量，其目的是_______。 （4）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当中混有微量或等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为_______。 （5）催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合孤电子对，下图中可作为酸性中心的原子的标号是_______(填“①”“②”或“③”)。 （6）恒压反应器中，按照投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应，总压为，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应1的_______(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】（1） （2）BC （3）提高苯的利用率 （4）金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性 （5）② （6） 【解析】（1）根据盖斯定律结合已知反应：Ⅲ. Ⅳ.2 (g)+15O2(g)⇌12CO2(g)+6H2O(l) ∆H4 Ⅴ. (g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l) ∆H5 Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g)⇌(g)可由，则，故答案为：； （2）根据Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g)⇌(g)是一个气体体积减小的方向的放热反应，故有利于提高平衡体系中环己烷体积分数即使平衡向正方向移动，根据勒夏特列原理，可采用适当降低温度和实当加压有利平衡正向移动，而升温和减压都将使平衡逆向移动，故答案为：BC； （3）反应Ⅰ在管式反应器中进行，实际投料往往在的基础上适当增大用量，增大H2的浓度将使平衡正向移动，从而提高苯的转化率即利用率，故适当增大H2用量的目的是提高苯的利用率，故答案为：提高苯的利用率； （4）氢原子和苯分子吸附在催化剂表面活性中心时，才能发生反应，机理如图。当中混有微量或等杂质时，会导致反应Ⅰ的产率降低，推测其可能原因为金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性，故答案为：金属催化剂会与H2S或CO反应从而失去催化活性； （5）催化剂载体中的酸性中心能催化苯及环己烷的裂解。已知酸性中心可结合弧电子对，由图可知，①中原子无孤对电子也没有空轨道，②中原子无孤对电子但有空轨道可接收孤电子对，③中有孤对电子，无空轨道，故下图中可作为酸性中心的原子的标号是②，故答案为：②； （6）恒压反应器中，按照投料，设投入的苯的物质的量为1mol，发生Ⅰ、Ⅱ反应总压为，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则：， 有反应后平衡体系中总的物质的量为：1-α+4-3α+α-x+x=5-3α，故平衡时，苯的分压为：，H2的分压为：，则反应1的= ，故答案为：。 该类试题的立意在于检验学生是否真正理解了“化学反应的方向、限度与速率”三位一体的理论体系，以及是否能够运用热力学和动力学原理分析复杂工业反应过程。其核心价值体现在： · 落实“变化观念与平衡思想”素养：化学反应原理的核心是“变化与平衡”的辩证统一——反应朝哪个方向进行（热力学）、反应能进行到什么程度（平衡）、反应有多快（动力学）。试题要求学生从多个维度综合分析反应过程。例如2026黑吉辽蒙卷第1题（费托合成低碳烯烃），以“收率=转化率×选择性”为核心线索，将热化学、平衡移动、催化剂选择、图像分析、多重反应耦合融为一体，堪称原理综合题的典范。 · 强化“证据推理与模型认知”素养：试题大量运用“速率-温度曲线”“转化率-温度曲线”“选择性-温度曲线”“lnK-1/T直线”等模型进行推理与计算。文件中“知识总结”部分系统归纳了反应热计算的三种方法、平衡状态判断的“变量不变”原则、速率平衡图像分析的“先拐先平”与“定一议二”原则、三段式平衡计算等核心模型体系。 · 培养“科学探究与创新意识”：近年试题频繁引入催化反应机理（2026黑吉辽蒙卷费托合成碳链增长历程、2025黑吉辽蒙卷乙二醇间接合成法、2022辽宁卷双温-双控-双催化剂）、新型催化剂筛选（2026黑吉辽蒙卷图1催化剂筛选、2023辽宁卷改良催化剂V-K-Cs-Ce）、同位素示踪（2025黑吉辽蒙卷）等前沿研究情境，考查学生将基础原理迁移到科研场景中的能力。 · 体现“宏观辨识与微观探析”素养：宏观的转化率、选择性、产率等数据变化，其微观本质是催化剂活性位点、反应路径、活化能、吸附能等微观因素的宏观体现。试题要求学生从宏观数据推演微观机理。 结合文件中的近五年黑吉辽蒙卷真题（2021—2026）及精选模拟题，该类试题呈现出以下鲜明趋势： （一）考查载体“工业化”——从经典反应走向真实工业过程 近年真题的考查载体从经典合成氨、SO₂催化氧化等教材反应，逐步拓展到真实工业催化过程： 年份 卷别 情境/载体 核心特色 2021 辽宁卷 苯催化加氢制环己烷 盖斯定律、平衡移动、分压平衡常数、催化剂中毒 2022 辽宁卷 工业合成氨 自发反应判断、双温双催化剂、速率方程、晶胞计算 2023 辽宁卷 SO₂催化氧化（接触法） 热重分析、催化剂改良、Kp表达式推导 2024 辽宁卷 HCl催化氧化（Deacon过程） 燃烧热计算、平衡常数、催化剂负载、密度计算 2025 黑吉辽蒙卷 乙二醇合成（直接法+间接法） 多重反应、选择性、浓度商计算 2026 黑吉辽蒙卷 费托合成低碳烯烃 反应机理、盖斯定律、收率计算、Kp计算、Qp计算 趋势研判：真实工业催化过程（费托合成、甲醇合成、乙二醇合成、CO₂加氢）已成为命题主流情境。预计2027年可能考查绿氢合成氨、CO₂加氢制烯烃/芳烃、生物质催化转化等更贴近“双碳”战略的素材。 （二）考查维度“体系化”——六大核心能力 维度 核心考查点 典型真题/模拟题 热化学计算 盖斯定律、燃烧热、键能、ΔG判据 2024辽宁第3题(2)；2025黑吉辽蒙第2题(2)；2021辽宁第6题(1) 平衡移动分析 勒夏特列原理、温度/压强/浓度对平衡的影响 2025黑吉辽蒙第2题(4)；2026黑吉辽蒙第1题(4) 平衡常数计算 Kc/Kp/Kx计算、Q与K比较、lnK-1/T关系 2024辽宁第3题(5)；2025黑吉辽蒙第2题(4)；2026黑吉辽蒙第1题(5) 图像分析 转化率-温度图、选择性-温度图、速率-温度图 2026黑吉辽蒙第1题(3)(4)；2025黑吉辽蒙第2题(4) 反应机理分析 催化循环、决速步、活化能、中间体 2026黑吉辽蒙第1题(1)；2022辽宁第5题(3) 多反应耦合分析 多重平衡、选择性、物料守恒、收率计算 2026黑吉辽蒙第1题(5)；2025黑吉辽蒙第2题(4) （三）定量计算“综合化”——从单一K值走向多重耦合计算 近年试题对定量计算的综合性要求显著提升： 计算类型 典型示例 对应题号 盖斯定律求ΔH 2026黑吉辽蒙第1题(2)：3×③+④→①，ΔH=-497kJ/mol 2026黑吉辽蒙第1题 燃烧热求ΔH 2024辽宁第3题(2)：H₂燃烧热-285.8kJ/mol 2024辽宁第3题 Kp计算（单一反应） SO₂催化氧化Kp表达式推导 2023辽宁第4题(3) Kx/Qx计算（多重反应） 乙二醇合成中Qx=0.025 2025黑吉辽蒙第2题(4) 收率计算 收率=转化率×选择性 2026黑吉辽蒙第1题(3) 反应商Qp计算 2026黑吉辽蒙第1题(5)：Qp=0.30 2026黑吉辽蒙第1题 （四）“反套路”命题特征突出 · 2026黑吉辽蒙第1题(4)：比较v正(M)与v正(N)的大小——需同时考虑温度（N点更高）和浓度（N点H₂O浓度更高）两个因素，不能只根据“温度高→速率大”简单判断。 · 2025黑吉辽蒙第2题(4)：A点反应未达平衡（DMO转化率80%后继续升高），需用浓度商Qx而非Kx——学生常误认为图像点均为平衡点。 · 2024辽宁第3题(6)：Ru与TiO₂密度比1.66→求Ru相对原子质量——需先识别二者晶胞体积近似相等，密度比=摩尔质量比。 · 2022辽宁第5题(3)：氨气在“冷Ti”表面生成→有利于提高氨的平衡产率（低温有利于放热反应）——学生可能误认为“冷”会降低速率。 针对2026年及后续黑吉辽蒙卷备考，提出以下四点精准策略： · 构建“原理-应用”核心概念网络： · 以“反应进度ξ”为核心节点，向外辐射热力学、动力学、电化学三大分支，每个分支下列出关键公式、适用条件、常见误区及典型应用场景。形成区别于孤立知识点的系统化认知结构，强化理论耦合思维。 · 开展“图像解码+定量计算”限时专项训练： · 精选近五年真题及高质量模拟题，按理论模块、图像类型分类训练。要求学生在限定时间内完成图像信息提取并完成规范计算，赛后重点复盘单位换算、边界条件、有效数字等细节错误。建立个人“原理错题本”，定期重做巩固。 · 强化“虚拟仿真+前沿案例”体验式学习： · 利用反应原理虚拟仿真平台，让学生调节T/P/电位等参数，实时观察速率、平衡、电流等响应曲线。选取典型案例（如PEM电解水制氢优化、CO₂电还原催化剂筛选）进行小组研讨，深化对“理论-工程”差距的理解。 · 回归教材“思考与交流”与“科学史话”： · 系统梳理选必1中关于碰撞理论、过渡态理论、Nernst方程推导、哈伯法合成氨发展史等内容。这些素材不仅是命题背景来源，更是理解原理演进脉络、培养科学探究精神的重要载体。引导学生重走科学家思维路径，而非仅记住结论。 总结：“化学反应原理综合题”是新高考化学中最考验理论深度、最体现定量素养、最具选拔功能的压轴题型。备考关键在于 “热-动耦合”（拒绝割裂思维）、“边界敏感”（条件决定模型适用性）、“图文互译”（数据与原理双向验证）。唯有将理论知识内化为一种“约束条件下解析复杂反应行为”的系统认知范式，方能在高考中以不变应万变，稳夺高分。 命题模块 核心考点与易错点 典型试题特征（基于文件） 热力学与反应方向 1．ΔH、ΔS、ΔG的计算与符号判断 2．van't Hoff方程应用（lnK~1/T图斜率=-ΔH/R） 3．多重平衡耦合时ΔG加和性 4．非标准态下ΔG = ΔG° + RTlnQ的应用 “由两已知反应ΔG求目标反应ΔG”“高温自发因ΔS>0主导” 动力学与反应机理 1．Arrhenius方程应用（lnk~1/T图斜率=-Ea/R） 2．基元反应与总反应速率方程区别 3．决速步识别与表观活化能计算 4．催化剂对能垒图的影响（不改变ΔH） “能垒图中最高过渡态对应决速步”“Ea(表观)=Ea(决速)+ΔH(前平衡)” 化学平衡与转化率 1．Kp/Kc/Kx换算与单位处理 2．三段式法在非整数计量数中的应用 3．等效平衡判断（恒温恒容/恒压） 4．多重平衡体系中各组分浓度关联 “已知Kp和总压求α”“两反应耦合时K总=K₁×K₂” 电化学与能量转换 1．原电池/电解池电极反应书写与电子守恒 2．Nernst方程应用（E=E°-(RT/nF)lnQ） 3．过电位、法拉第效率、能量效率计算 4．电极材料/电解质对性能的影响机制 “阴极过电位η=E_eq - E_app”“FE = (nF×m_product)/(M×Q_total)” 图像信息与参数提取 1．能垒图：ΔH=产物-反应物能量差；Ea=过渡态-反应物能量差 2．lnK~1/T图：斜率=-ΔH/R 3．Tafel曲线：斜率反映传递系数 4．CV曲线：峰电位差反映可逆性 “由能垒图求ΔH和Ea”“Tafel斜率小表明电荷转移快” 工程优化与绿色评价 1．理论最优vs实际可行的权衡（如高压设备成本） 2．能量效率与原子经济性评估 3．副反应抑制策略（温度窗口、选择性催化剂） 4．全生命周期碳排放核算 “采用较低温虽降低速率但提高选择性并节能”“电催化CO₂制乙烯FE>60%具工业化潜力” · “热-动割裂”思维，忽视动态耦合关系： · 误区：认为“ΔG<0的反应一定容易发生”；或“使用催化剂能提高平衡转化率”。 · 纠正：建立“热力学定方向，动力学定速度”的双轨认知。强调催化剂只降低Ea，不改变ΔG和K；反应能否发生看ΔG，多快达到平衡看Ea。训练“先判热力学可行性，再析动力学障碍”的分步分析法。 · “公式套用”机械化，脱离体系边界条件： · 误区：所有体系都用ΔG°判断方向，忽略Q的影响；计算Kp时未注意单位统一；将溶液中的E°直接用于气相反应。 · 纠正：构建“边界条件检查清单”：① 体系类型（气/液/固/界面）；② 状态（标准/非标准）；③ 温度范围；④ 单位一致性。强调“无边界，不适用”，任何公式使用前必先确认前提。 · “图像解码”表面化，忽略坐标轴与物理意义： · 误区：看到能垒图上升段就认为是吸热，未注意纵坐标是相对能量还是绝对能量；计算Ea时忘记R的单位换算；将Tafel斜率误当作交换电流密度。 · 纠正：推行“图像三审法”：一审坐标轴物理量与单位，二审曲线趋势与特征点（起点、终点、极值、拐点），三审题干文字与图像的对应关系。提供常见图像模板库（能垒图、van't Hoff图、Tafel图等），强化模式识别能力。 · “工程评价”理想化，缺乏系统约束意识： · 误区：认为“温度越高反应越快越好”，忽略催化剂失活、副反应加剧、设备耐受极限；评价电化学性能只看电压，忽略电流密度、稳定性、成本。 · 纠正：引入“技术经济可行性”评价框架。在回答优化措施时，必须包含“理论依据+工程限制+折中方案”三要素。例如：“理论上高温有利于速率，但考虑到催化剂活性温度窗口及设备材质限制，实际操作选择400–500°C”。 一、反应热的计算 （1）利用键能计算反应热:ΔH=∑E(反应物)-∑E(生成物),即ΔH等于反应物的键能总和与生成物的键能总和之差。 （2）由反应物、生成物的总能量计算反应热:ΔH=生成物总能量-反应物总能量,这类计算通常会通过图像的方式给出反应物、生成物的能量。 （3）应用盖斯定律既可以计算出目标反应的ΔH,也可以得出目标反应的热化学方程式。这是热化学的重点考查方式。 ①调方向:根据目标方程式反应物、生成物的位置,调整已知方程式的反应方向。满足目标方程式各物质的位置要求,注意方程式方向改变ΔH符号随之改变。 ②调系数:把目标方程式中不存在的物质的系数调整为相等。 ③相加:然后把调整好的方程式相加就得到目标方程式,必要时可约简化学计量数。同时也得到相应方程式的反应热ΔH。 二、化学平衡状态的判断 （1）直接判定是否“有正有逆,快慢相等”:v正=v逆(实质) ①同一物质的生成速率等于它的消耗速率。 ②对于不同的物质可通过化学方程式中的化学计量数之比,转化为同一物质,但必须是不同方向的速率。 （2）间接判定是否“变量不变”: 关键是看欲判定的因素是否与可逆化学反应具备相关性,即可逆反应向某一方向进行时,该因素是否随之发生变化: ①若条件随反应进行发生变化,说明具备相关性,条件“不变”时,建立平衡。 ②若条件不随反应进行发生变化,说明不具备相关性,条件任何时候均“不变”,不一定建立平衡。 说明:对于平衡状态的判断,新的判断形式不断出现,如绝热过程中的热量变化、化学平衡常数、有关图像等。在分析时只要抓住欲判断量是否与化学反应具备相关性就能做出正确判定。 三、化学反应速率和化学平衡图像题解法思路 （1）两个原则 ①先拐先平。例如，在转化率—时间图像上，先出现拐点的曲线先达到平衡，此时逆向推理可得该曲线对应的温度高、浓度大或压强大。 ②定一议二。当图像中有三个量时，先确定一个量不变再讨论另外两个量的关系。 （2）三个步骤 四、外界条件改变对化学反应速率和化学平衡的影响 外界条件改变反应速率 可归纳为： 五、反应原理中的计算 1. 化学反应速率的计算与比较 （1）依据化学反应速率的定义进行计算:v==。 （2）通过方程式的计量数把一种物质的反应速率转化为另一物质的反应速率。 （3）常出现的错误: ①把物质的量当成浓度,忽略容器的容积。 ②漏写单位或单位写错。 （4）化学反应速率的比较 ①通过反应条件比较大小,高温、高压、增大浓度、使用催化剂时化学反应速率都要加快。 ②用不同物质表达的反应速率要通过方程式转化为同一物质再做比较。 ③把速率的单位换算成相同单位,用各物质的速率数值与各自计量系数比值比较。 2. 转化率、平衡常数的计算----基于三段式的计算 明确三个量：起始量、变化量、平衡量 如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为 a mol·L－1、b mol·L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx mol·L－1。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol·L－1　　　a　　 　b　　　　0　　　0 变化/mol·L－1 mx nx px qx 平衡/mol·L－1 a－mx b－nx px qx （1）计算平衡常数 K＝ ①固体或纯液体的浓度是常数,平衡常数表达式中不能出现固体或纯液体物质的浓度。 ②化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。 ③平衡常数表达式与方程式的书写形式有关,对于同一个反应,当方程式的化学计量数发生变化时,平衡常数的数值及单位均发生变化,当方程式逆写时,此时平衡常数为原平衡常数的倒数。 ④K、Kp的关系:Kp,仅适用于气相发生的反应。当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时,就得到该反应的平衡常数Kp,其表达式的意义相同。 （2）计算“三个量” ①转化率＝×100%＝×100%。 [特别提醒] 转化率表示反应进程,切不可把转化率一律定势认为“平衡转化率”。 ②生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。 产率＝×100%。 ③混合物中某组分的百分含量＝×100%。 （3）化学平衡常数的应用 ①判断反应进行的方向 通过与浓度商的大小比较,判断反应进行的方向。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻,浓度商(Qc)表达式为：Qc=。 若Qc<K,v(正)>v(逆),向正反应方向进行。 若Qc=K,v(正)=v(逆),反应处于平衡状态。 若Qc>K,v(正)<v(逆),向逆反应方向进行。 ②判断反应的热效应 升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;K值减小,则正反应为放热反应。 1．（2026·辽宁辽阳·模拟预测）氨是重要的化学品之一，目前我国氨的生产能力位居世界前列。 Ⅰ．合成氨原料中的由分离液态空气得到，可由下列反应制备： 反应1：   反应2：   反应3：   （1）反应1的___________。 （2）在恒温恒容密闭容器中同时发生反应1和3，下列说法正确的是___________。 A．混合气体密度不再改变，说明反应达到平衡状态 B．使用高效催化剂能加快反应速率和降低反应的焓变 C．反应3逆反应的活化能小于正反应的活化能 D．容器内压强保持恒定说明反应达到平衡状态 Ⅱ．合成氨：  。 （3）向恒容密闭容器中以、(x代表物质的量分数)进料发生合成氨反应，不同温度(T)下平衡混合物中的物质的量分数随压强的变化曲线如图所示。 ①___________(填“>”“<”或“=”)。 ②，A点状态下，的平衡分压为___________Pa，反应的平衡常数___________(保留两位有效数字，用物质的量分数代替平衡浓度)。 （4）双催化剂双温催化合成氨机理如图所示，该方法通过光辐射产生温差，可以实现高速率、高产率合成氨。 ①高温区使用纳米Fe催化剂的优点是___________。 ②低温区合成氨产率较高的原因是___________。 【答案】（1）+166 （2）D （3） > 0.93 （4） 高温有利于N≡N、H-H断裂，加快反应速率 反应放热，低温促进N、H合成氨，平衡正向移动，提高的平衡产率 【解析】（1）由盖斯定律，反应1=反应2+反应3可得，ΔH1=ΔH2+ΔH3=+207kJ/mol+(-41kJ/mol)=+166kJ/mol； （2）A．混合气体密度ρ=，反应在恒温恒容密闭容器中进行，由质量守恒定律可知，在反应过程中体系的质量一直保持不变，混合气体的密度一直保持不变，故其不能作为判断反应是否达到平衡的依据，A错误； B．催化剂只能用于通过改变反应的活化能而改变反应速率，并不能降低反应的焓变，B错误； C．反应3正反应为放热反应，ΔH3=正反应的活化能-逆反应的活化能＜0，故逆反应的活化能大于正反应的活化能，C错误； D．反应1是气体分子数减小的反应，反应在恒温恒容密闭容器中进行，由理想气体状态方程pV=nRT可得，体系内的总压强随反应过程中气体分子数的改变而改变，当反应达到平衡时，容器内压强不变，D正确； 故答案选D； （3）①在相同压强下平衡时，T1下N2的物质的量分数大于T2下，升高温度，平衡逆向移动，氮气的物质的量分数增大，故T1>T2； ②A点状态下，N2的物质的量分数为0.20，则H2的物质的量分数为0.60，NH3的物质的量分数为1-0.20-0.60=0.20，故的平衡分压为，该状态下； （4）①由题意可知，高温有利于N≡N、H-H断裂，加快反应速率； ②反应放热，低温促进N、H合成氨，平衡正向移动，提高的平衡产率，故低温区合成氨产率较高。 2．（2026·吉林长春·模拟预测）Xe的氟化物是一种常用的氟化剂。其可通过Xe和反应制备，反应体系存在如下平衡： 反应i： 反应ⅱ： 反应ⅲ： 请回答下列问题： （1）从结构角度分析，同族的与中，更易与反应的是___________(填化学式)。 （2）已知：和反应i和反应ⅱ的平衡常数如下表： 温度/ 250 400 ①当与的投料比为时，的平衡转化率___________(填“大于”、“小于”或“等于”)。 ②根据表格数据计算可判断为吸热反应，其推断过程是___________。 （3）其它条件不变时，三种氟化物平衡分压随温度的变化如图甲所示。温度T时，三种氟化物的物质的量随平衡分压的变化关系如图乙所示。 ①为有效的制备，应选择的条件是___________。 A．低温、低投料比    B．低温、高投料比 C．高温、低投料比    D．高温、高投料比 ②与生成___________(填“”或“”)的反应放热更多，结合图甲简述判断理由___________。 ③温度T时，反应的___________。 【答案】（1）Xe （2） 大于 根据盖斯定律，反应ⅱ-反应ⅰ得，250℃时，，400℃时，，升高温度平衡常数增大，反应为吸热反应。 （3） C 升温时，主要产物从变化为，表明为放热反应，故可判断生成放热更多 16 【解析】（1）Xe与同主族，Xe电子层数更多，原子半径更大，原子核对外层电子的吸引能力更弱，更易失电子形成化学键，因此更易与反应。 （2）①与投料比为时，除第一步反应消耗的反应物外，生成的会继续与反应生成，额外消耗，因此的平衡转化率大于。 ②该反应可由反应反应得到，因此平衡常数；计算得：时，时，温度升高增大，说明平衡正向移动，因此正反应为吸热反应。 （3）①由图甲可知，温度升高时的平衡分压增大，说明高温有利于生成；由图乙可知，平衡分压越低（即投料比越低），的物质的量越大，因此选择高温、低投料比，选C。 ②根据图示，升温时，主要产物从变化为，表明为放热反应，故可判断生成放热更多。 ③目标反应的，根据图乙可知，当时，，故； 当时，，故， 因此。 3．（2026·黑龙江吉林·模拟预测）肼（，联氨，沸点）是一种强还原剂，核心应用集中在航天推进、工业水处理、有机合成三大领域，同时在金属精炼、摄影等领域也有重要用途。其分解反应如下： 反应I：  ； 反应II：  。 回答下列问题： （1）肼的结构式为________，属于________（填“极性”或“非极性”）分子。 （2）合成氨反应的热化学方程式为________。 （3）在金属Pt催化下，仅发生反应I。 ①图1中表示随温度的变化趋势的曲线是________（填“a”“b”“c”或“d”）。 ②图2为反应I催化机理，则M的化学名称为________。 ③已知电负性：Ni为1.9、Pt为2.3，若改用做催化剂，催化剂表面存在Ni和Pt两种活性位点。则肼中的H原子吸附于Pt活性位点的理由是________。 （4）在下，催化，发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时产物的物质的量与温度的关系如图3所示： ①曲线b表示的物种为________，理由为________。 ②Q点时，反应I的________（用含的代数式表示，列出计算式即可）。 （5）肼的水溶液呈弱碱性，其原因为________（用电离方程式解释）；肼（）、甲胺（）、羟胺（）中碱性最强的是________。 （6）肼可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成的燃料电池，其负极的电极反应式为________。 【答案】（1） 极性 （2） （3） d 氢气 H带部分正电荷，Pt电负性大于Ni，带负电，对带正电的H吸引力更强 （4） b的物质的量超过4 mol，则b代表 （5） 甲胺或 （6） 【解析】（1）中两个N以单键相连，每个N连2个H，结构式：；氮原子上存在孤对电子，分子正负电荷中心不重合，属于极性分子。 （2）根据盖斯定律，(反应Ⅱ-3×反应Ⅰ)得合成氨反应，，则合成氨反应的热化学方程式为。 （3）①反应I 的，，，斜率为，且，所有温度下，对应曲线d。 ②根据原子守恒，脱去1分子得到（），故M为氢气。 ③肼中的H原子吸附于Pt活性位点的理由是Pt的电负性较大，带负电，易与带正电的氢原子结合。 （4）① 根据两个反应的特征，最多可以生成，而b的物质的量超过了4 mol，则b表示，a表示； ③ 设反应Ⅰ分解，反应Ⅱ分解，Q点，，则，，解得； 平衡时：，，总物质的量； 。 （5）肼类似氨，在水中结合水电离出，电离出显弱碱性，电离方程式：；甲基为给电子基团，使N上电子云密度增大，更易结合，碱性强于肼，羟胺中羟基吸电子，碱性最弱，肼两个氨基相连，虽然每个氮都有孤对电子，但由于N-N键的存在和孤对电子间的排斥，其碱性介于氨与甲胺之间，属于弱碱，但强于羟胺。故碱性最强的是甲胺。 （6）燃料电池负极肼失电子生成，碱性条件下用配平电荷和原子，得到。 4．（2026·吉林·三模）环氧乙烷（）常温下易燃易爆，其爆炸极限为5%～100%，常用于医学消毒。工业上用乙烯氧化法制备环氧乙烷，主要涉及反应： Ⅰ．(g)     Ⅱ．   回答下列问题： （1）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，并在两个相同的反应器中间加产物吸收装置和热交换降温装置，设计这种工艺的目的是_________。 （2）将乙烯、氧气，氮气按一定体积比充入反应容器中。在温度为、压强为的环境下，只发生反应Ⅰ，欲提高乙烯的平衡转化率，需_________（填“增大”或“减小”）体系中氮气分压，但在实际生产中并非如此，可能原因是_________。 （3）向恒容密闭容器中以物质的量之比为充入和，发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，实验测得两个反应的标准平衡常数随温度的变化关系如图所示。已知：反应的，，，，是各气体的平衡分压，；，为平衡常数，为常数，为温度。 ①图中表示反应I的随温度的变化关系的直线为_________（填“”或“”），理由为_________。 ②时，反应前容器内气体压强为230 kPa，平衡时和分压均为20 kPa，则该温度下，的平衡体积分数为_________；对应反应的标准平衡常数__________。 （4）工业上可以通过溴介导电氧化合成环氧乙烷，原理如图所示： ①该电池阴极电极反应式为_________。 ②工业上也可以通过氯介导电氧化合成环氧乙烷，氯介导合成过程的外加电压__________（“大于”“小于”或“等于”）溴介导电氧化合成过程的外加电压。 【答案】（1）降温、及时分离出产品有利于平衡正向移动，增大原料利用率 （2） 减小 减小氮气分压会使环氧乙烷浓度升高，达到其爆炸极限，易引发爆炸，存在安全隐患 （3） L2 反应I的放热量小，由推知，改变相同温度，该反应的平衡常数变化更小 (或55.6%) 125 （4） 2H2O+2e-=H2↑+2OH- 大于 【解析】（1）反应Ⅰ为放热可逆反应：串联反应器中间吸收产物，可以移走环氧乙烷，促进平衡正向移动；热交换降温，一方面对于放热反应，降温能推动平衡正向移动，提高原料转化率，另一方面环氧乙烷易燃易爆，高温易引发爆炸，降温可以避免安全事故，保障生产； （2）总压强恒定时，减小氮气分压会使反应物、产物的分压升高，反应Ⅰ是气体分子数减少的反应，反应体系压强增大，平衡正向移动，因此乙烯平衡转化率提高；减小体系中氮气分压， 结合题干给出的环氧乙烷爆炸极限（5%～100%），减小氮气分压会提高环氧乙烷的体积分数，使其落入爆炸范围，极易发生爆炸事故，因此实际生产不会采用该操作。 （3）①两个反应均为放热反应，，根据公式，可得对的斜率为，反应Ⅰ的小于反应Ⅱ，因此斜率更小，对应直线； ② 初始总压强，，因此初始，，设反应Ⅰ消耗分压为，反应Ⅱ消耗分压为，列三段式： 根据平衡分压列方程：，解得，， 平衡时，，，，总压，环氧乙烷体积分数；反应Ⅰ的。 （4）该图为循环原理图，阳极（①区）被氧化为，阴极（③区）水得电子被还原，中间完成环氧乙烷的生成，循环。 ①阴极发生还原反应，水得电子生成氢气和氢氧根，电极反应为； ②还原性弱于，更难被氧化，需要更高的外加电压才能发生氧化反应。 5．（2026·黑龙江·模拟预测）丙烷价格低廉且产量大，而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值，因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。回答下列问题： （1）已知下列反应的热化学方程式： ①直接脱氢： ② 计算氧化丙烷脱氢反应③的=___________。 （2）反应①在恒温条件下建立平衡后，下列说法正确的有___________(填序号)。 A．移走增大、减小，平衡正向移动 B．加入合适的催化剂，可提高丙烷的平衡转化率 C．保持容器容积不变，再加入一定量丙烷，丙烷的转化率降低 D．增大压强，平衡常数减小 （3）压强分别为和时，密闭容器中充入丙烷进行反应①，丙烷平衡转化率与温度的关系如图甲所示，其中表示下的关系曲线是___________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。、时，___________(用各气体的平衡分压代替其物质的量浓度计算，可表示压强平衡常数，分压总压×物质的量分数，保留2位有效数字)。 （4）研究人员利用作催化剂，对反应③的机理展开研究。以和为原料，初期产物中没有检测到；以、和为原料，反应过程中没有检测到。下列推断合理的是___________(填序号)。 A．先吸附氧气，吸附的氧气直接与吸附的丙烷反应 B．直接氧化吸附的丙烷，吸附的氧气补充中反应掉的氧 C．催化丙烷脱氢过程中，碳氢键的断裂是可逆的 （5）研究人员尝试利用氧化丙烷脱氢制丙烯，主要发生如下反应： ⅰ． ⅱ． ⅲ． ⅳ． 在时，将和按体积比为充入一恒压密闭容器中进行反应，平衡时实验测得体系中、的转化率和的选择性、的产率随催化剂组成的物质的量之比或压强的变化分别如图乙和丙所示。 已知：的选择性越高，副产品的含量越低 的选择性。 该方法制丙烯合适的生产条件为___________；随压强增大，的平衡产率先增大后减小的原因为___________。 【答案】（1） （2）C （3） Ⅱ 0.018 （4）B （5） In/Zn的物质的量之比为2、压强为0.3 MPa 压强低于0.3 MPa时，压强增大，反应iii平衡正向移动比反应i平衡逆向移动对 的产率影响大，则丙烯的产率随着压强的增大而增大；压强高于0.3 MPa时，压强增大，反应i平衡逆向移动对 的产率影响比反应iii平衡正向移动大，则丙烯的产率随着压强的增大而减小（压强低于0.3 MPa时，反应iii平衡正向移动为主要因素，压强高于0.3 MPa时，反应i平衡逆向移动为主要因素） 【解析】本题围绕丙烷脱氢制丙烯的热化学、平衡移动及催化机理展开。通过盖斯定律计算反应热，结合勒夏特列原理判断平衡移动方向与转化率变化；利用压强对平衡的影响分析曲线归属并计算 ；根据同位素示踪推断催化机理；最后结合图像选择最佳生产条件并解释产率变化原因，综合考查化学反应原理的核心知识。 【解析】（1）反应③ = 反应① + 反应②，所以 ； （2）A．移走生成物瞬间， 不变、 减小、平衡正向移动，之后 、 均减小，A错误； B．催化剂只能同等程度改变 、 ，不影响平衡转化率，B错误； C．保持容器容积不变，再加入一定量丙烷，压强增大，平衡逆向移动，丙烷的转化率降低，C正确； D．平衡常数 只跟温度有关，增大压强不改变平衡常数，D错误； 故选C； （3）反应①是气体系数和变大的反应，压强越大，反应物平衡转化率越低，则曲线II对应的压强更大，即表示0.1 MPa下的关系曲线是Ⅱ。0.010 MPa、570 ℃时，丙烷平衡转化率为80.0%，设起始加入 丙烷，列三段式进行计算： ，； （4）初期产物中没有检测到 ，说明初期产物中氧元素不来源于，而是来源于 ，用于补充 中反应掉的氧，A不合理，B合理；反应过程中没有检测到 ，说明没有形成C—D键，所以 催化丙烷脱氢过程中，碳氢键的断裂不是可逆的，C不合理。故选B； （5）选择合适的生产条件应考虑环保、经济成本、时间成本，在此基础上综合考虑选择反应物转化率高、目标产物选择性也高的生产条件。生产丙烯的反应是反应i和iii，图乙中使用Zn作催化剂时 选择性过低，In/Zn的物质的量之比分别为0.25、0.5、1、2时， 的转化率和 的选择性区别不大，但是In/Zn的物质的量之比为2时， 的转化率更高，更利于生产丙烯，图丙中选择丙烯平衡产率最高点，压强为0.3 MPa。 6．（2026·河南开封·模拟预测）我国科学家研发出一种乙醇(沸点)绿色制氢新途径，并实现高附加值乙酸(沸点)的生产，主要反应为 Ⅰ．     Ⅱ．   回答下列问题： （1）乙醇可由秸秆生产，主要过程：秸秆纤维素______(填名称)乙醇。 （2）已知反应，则反应Ⅰ的_______。 （3）一定温度下，在恒容密闭容器中仅发生反应Ⅰ，下列叙述能说明反应Ⅰ达到平衡状态的是_____(填标号)。 A．容器内的压强不再变化 B．混合气体的密度保持不变 C．的体积分数不再变化 D．单位时间内生成，同时生成 （4）恒压下，向密闭容器中按投料，产物的选择性和产氢速率随温度变化关系如图1所示，关键步骤中间体的能量变化如图2所示。 乙酸选择性。 ①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为，原因是________。 ②由图中信息可知，乙酸可能是图2中的________(填“产物1”“产物2”或“产物3”)。 ③时，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，平衡时乙醇的转化率为，乙酸的选择性为，则平衡分压_______，反应Ⅰ的平衡常数______(列出计算式。用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。 （5）在羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)介质中，可实现乙醇向乙醛的转化，原理如图所示。每消耗，理论上有_______电子通过外电路。 【答案】（1）葡萄糖 （2） （3）ACD （4） 乙酸选择性最大，产氢速率较快，乙醛和副产物选择性均最小 产物1 （5）2 【解析】（1）纤维素水解的最终产物为葡萄糖，葡萄糖经发酵可得到乙醇。 （2）根据盖斯定律，反应Ⅰ=反应Ⅱ+已知反应，因此。 （3）A．反应Ⅰ前后气体分子数不相等，恒容容器中压强与气体总物质的量成正比，压强不再变化时，说明反应达到平衡，A符合题意； B．反应体系全为气体，总质量守恒，恒容容器体积不变，因此混合气体密度始终不变，不能说明平衡，B不符合题意； C．的体积分数不再变化，说明各物质浓度不变，反应达到平衡，C符合题意； D．生成为逆反应，生成为正反应，速率比等于化学计量数之比，说明正逆反应速率相等，反应达到平衡，D符合题意。 故选ACD。 （4）①由图1可知，270℃时乙酸选择性最高，产氢速率较快，且此时相对于其他温度下副产物含量最低，最符合生产乙酸和氢气的需求。 ②由图2可知关键步骤中生成产物1的最大能垒为0.58eV，生成产物2的最大能垒为0.66eV，生成产物3的最大能垒为0.81eV，图1中乙酸的选择性最大，说明相同条件下生成乙酸的反应速率最大，则乙酸可能是产物1。 ③设起始，，乙醇的平衡转化率为90%，则转化的乙醇总物质的量为，乙酸的选择性为80%，根据选择性的公式，得生成乙酸的物质的量为，反应Ⅱ中乙醇的变化量为，列式得反应Ⅰ、Ⅱ中各物质的变化量分别为：、 ，则平衡时各物质物质的量：，，，，，分压比等于物质的量比：；平衡时其他的总物质的量，总压，根据代入数据得。 （5）的物质的量为，转化为，C的化合价升高2价，即乙醇被氧化失去电子，因此外电路转移电子。 7．（2025·辽宁大连·一模）二氧化碳加氢的高值化利用是解决全球气候变暖和能源短缺问题的重要举措。乙烯、甲醇、二甲醚等基础化工原料是二氧化碳加氢转化的主要产品。 I．二氧化碳加氢制乙烯 已知的燃烧热为；的燃烧热为；气化需的能量。 （1）写出二氧化碳加氢制乙烯和的热化学方程式_______。 （2）该反应需要_______(填写“低温”、“高温”或“任意温度”)时能自发进行。 II．二氧化碳加氢制二甲醚 其中涉及的反应有： i． ii． iii． 已知：生成物M的选择 （3）在恒温恒容条件下，将一定量的通入密闭容器中(含催化剂)发生上述反应。下列能说明该反应体系已达化学平衡状态的是_______(填选项)。 A． B．反应ii中 C．混合气体的密度不变 D．混合气体的平均相对分子质量不变 在恒压密闭容器中充入和发生反应，的平衡转化率和生成物的选择性随温度变化如图所示(不考虑其他因素影响)： （4）在条件下，平衡时_______，计算反应ii在下的平衡常数_______(精确至1)。 （5）温度高于，平衡转化率随温度升高而上升的原因是_______。 III．催化制备二甲醚 催化直接加氢合成二甲醚的反应机理如图甲，在界面上发生的反应为，其反应历程如图乙，在界面上发生的反应除生成自由基外还有水蒸气产生。 （6）图乙表示的反应历程中，决速步骤为_______。 A． B． C． D． （7）界面上的反应为_______。 【答案】（1） （2）低温 （3）D （4） 2.84 25 （5）温度高于时，升高温度，反应i，平衡左移，反应iii，平衡右移，且反应iii右移程度大于反应i左移程度，使的平衡转化率上升 （6）D （7） 【解析】（1）的燃烧热化学方程式为：，的燃烧热化学方程式：，，则二氧化碳加氢制乙烯和的热化学方程式，即； （2）该反应为放热反应，，同时气体分子数减小，即，，低温时，所以该反应在低温时能自发进行； （3）A．反应进行到某个时刻，物质的量之比恰好为1：1，不能说明反应达平衡状态，A错误； B．根据反应ii，当，正逆反应速率相等，且符合计量关系，反应达到平衡，而不能说明反应达到平衡状态，B错误； C．根据，反应前后物质均为气体，反应过程中气体总质量不变，恒容条件下气体总体积不变，则混合气体密度始终保持不变，混合气体密度始终不变不能说明反应达平衡状态，C错误； D．根据，反应前后物质均为气体，反应过程中气体总质量不变，反应前后气体物质的量不断变化，则混合气体的平均相对分子质量不变，说明反应达平衡状态，D正确； 答案选D。 （4）在220℃条件下，平衡转化率为40%，CO的选择性为5%、二甲醚的选择性为80%，则有0.38mol与反应i，消耗1.14mol，有0.02 mol 参与反应iii，消耗0.02mol反应，则剩余的；平衡时，，，，平衡常数； （5）温度高于，平衡转化率随温度升高而上升的原因：温度高于时，升高温度，反应i，平衡左移，反应iii，平衡右移，且反应iii右移程度大于反应i左移程度，使的平衡转化率上升； （6）在反应历程中，反应过程的能垒最高（活化能最大），反应速率最慢，该步骤为反应的决速步骤，由图乙可知，活化能最大，反应速率最慢，为决速步骤，则答案选D； （7）在界面上发生的反应为，同时除生成自由基外还有水蒸气产生，则界面上的反应为； 8．（2022·辽宁·二模）氨氮废水中氮元素主要以、NH3形式存在，氨氮废水会造成水体富营养化。可用沉淀法处理氨氮废水并获得缓释肥料磷酸镁铵(MgNH4PO4)，过程如下。 已知： 物质 MgNH4PO4 Mg3(PO4)2 Mg(OH)2 溶度积 2.5×10-13 1.04×1024 1.8×10-11 （1）写出的电子式_______。 （2）经处理后，分离磷酸镁铵所用的方法是_______。 （3）处理氨氮废水时(氮元素以形式存在)，磷酸盐可选用Na2HPO4，主要生成MgNH4PO4沉淀，反应的离子方程式为_______。 （4）向此废水中加入磷酸盐和镁盐，使铵态氮的残留达到一级排放标准(≤1.0mg/L即≤7×10-5mol/L)，且c()=1.0×10-5mol/L，则沉淀后的废水中c(Mg2+)≥_______(保留两位有效数字)。 （5）pH过大会降低废水中氨氮的去除率，可能的原因是_______。 （6）使用次氯酸钠等氧化剂可以将污水中的NH3氧化除去，可以产生无色无味气体，该反应的化学方程式为_______。某条件下，次氯酸钠投加量对污水中的氮的去除率的影响如图所示，当m(NaClO)：m(NH3)>7.7时，总氮除去率随m(NaClO)：m(NH3)的增大不升反降的原因_______。 【答案】（1） （2）过滤 （3）Mg2++++OH-=MgNH4PO4↓+H2O （4）3.6×10-4mol/L （5）pH过高，可能产生Mg(OH)2、Mg3(PO4)2沉淀 （6） 2NH3+3NaClO=N2+3NaCl+3H2O NaClO投入过多会将氨氮废水中的氮元素氧化为等更高价态的物质，未能从溶液中除去 【解析】含氨氮废水中加入Na2HPO4、氯化镁，再加氢氧化钠调节pH至9-10生成MgNH4PO4沉淀，过滤，废水中氨氮含量降低。 （1）的电子式为 ； （2）经处理后，生成磷酸镁铵沉淀，固液分离用过滤法，分离磷酸镁铵所用的方法是过滤； （3）废水中的铵根离子、氯化镁、Na2HPO4、氢氧化钠反应生成MgNH4PO4沉淀，反应的离子方程式为Mg2++++OH-=MgNH4PO4↓+H2O。 （4）向此废水中加入磷酸盐和镁盐，使铵态氮的残留达到一级排放标准(≤1.0mg/L即≤7×10-5mol/L)，且c()=1.0×10-5mol/L， MgNH4PO4的溶度积为2.5×10-13，则沉淀后的废水中c(Mg2+)≥3.6×10-4mol/L。 （5）pH过高，可能产生Mg(OH)2、Mg3(PO4)2沉淀，所以降低废水中氨氮的去除率； （6）使用次氯酸钠等氧化剂可以将污水中的NH3氧化除去，生成氯化钠和氮气，氯元素化合价由+1降低为-1、氮元素化合价由-3升高为0，根据得失电子守恒，反应的化学方程式为2NH3+3NaClO=N2+3NaCl+3H2O。NaClO投入过多会将氨氮废水中的氮元素氧化为等更高价态的物质，未能从溶液中除去，所以当m(NaClO)：m(NH3)>7.7时，总氮除去率随m(NaClO)：m(NH3)的增大不升反降。 9．（2026·辽宁朝阳·三模）合成气(主要成分为CO和H2)制备高附加值C2+醇(碳数≥2的醇类)是实现煤炭清洁高效利用的重要途径之一。 （1）合成气制备C2～C9醇的部分吉布斯自由能随温度变化如图1所示。 ①判断CO加氢合成乙醇的___________正丙醇的(填“=”、“＞”或“＜”)，合成乙醇的反应在400 K时___________(填“能”或“不能”)自发进行。 ②下列叙述正确的是___________。 A．提高C2+醇平衡产率的条件是高温高压 B．合成气制备正戊醇的大于制备正壬醇的 C．增大压强可能提高产物中高级醇的选择性 D．较低时，H2平衡转化率相对较低 （2）合成气制备C1～C2醇主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． ①各产物平衡组分(摩尔分数)随总压，(2～9 MPa)变化如图2和图3所示，曲线___________(填图中编号)表示H2的摩尔分数变化。 ②一定温度下向体系中加入2 mol H2和1 molCO，达到平衡时，CO的转化率为80%、乙醇的选择性为75%，CO2的物质的量为0.1 mol，则反应Ⅲ的平衡常数K=___________；产物中___________。 （3）以___________为催化剂时(填“Rh”或“Rh-FeOx”)更有利于提高CO的活化效率(图4)，判断的依据是___________。 【答案】（1） ＞ 能 BC （2） ⅱ (或1.75) 1：3 （3） Rh-FeOx 反应使用Rh-FeOx催化剂的活化能更低 【解析】（1）①根据公式，图像的斜率为。碳数越多，合成醇反应中气体分子数减少越多，越小，乙醇碳数小于正丙醇，因此 ； 400 K时，乙醇的，反应能自发进行； ②A．合成醇反应熵变，温度升高增大，说明，放热反应，高温使平衡逆向移动，降低平衡产率，A错误； B．碳数越多，相同温度下越负，也越负，故正戊醇的大于正壬醇的，B正确； C．高级醇合成过程气体分子数减少更多，增大压强平衡更向高级醇方向移动，提高高级醇选择性，C正确； D．较低时，量少，过量，平衡转化率更高，D错误； 故选BC。 （2）①增大压强，合成醇平衡正向移动，反应物不断被消耗，摩尔分数随压强增大而降低；图3中已经是下降曲线，剩余下降曲线ii为的摩尔分数变化； ②转化的，由乙醇选择性：，得，据此列出三段式：，则反应Ⅱ消耗、，生成；，则 ，反应Ⅲ消耗、，生成；反应Ⅰ消耗的为，则 ，反应Ⅰ消耗；平衡时：，，，；同一容器中，反应Ⅲ平衡常数； 。 （3）活化能越低，反应越容易进行；据图可知使用Rh-FeOx催化剂的活化能更低，更有利于提高CO的活化效率。 10．（2026·辽宁沈阳·模拟预测）碳达峰、碳中和是应对气候变化的重要策略，以CO2为原料合成甲醇可以减少CO2的排放，可以更快地实现碳达峰、碳中和，回答下列问题： Ⅰ.CO2和H2生成甲醇涉及的反应如下： 主反应：   副反应：   （1）反应  ___________。 （2）T℃时，在主、副反应的混合体系中，平衡时，甲醇的选择性[CH3OH选择性]随压强的变化如图所示。 ①增大压强，甲醇的选择性增大的原因是___________。 ②T℃时，若在密闭容器中充入2 mol CO2和2.8 mol H2，在压强为p Pa时，10 min生成0.6 mol CO，达到平衡，___________。则T℃时，主反应的压强平衡常数___________。(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数) Ⅱ.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。 （3）230℃时，测得反应器出口气体中全部含碳物质的物质的量之比，则该温度下CO2的转化率为___________。 （4）其他条件相同时，反应温度对CO2的转化率和CH3OH的选择性的影响如图1、2所示。 ①温度高于260℃时，CO2平衡转化率升高的原因是___________(填主反应或副反应)平衡移动程度大。 ②温度相同时，CH3OH选择性的实验值略高于平衡值(见图2)，从化学反应速率的角度解释原因：___________。 【答案】（1）-90.5 （2） 主反应正反应为气体分子数减小的反应，副反应反应前后气体分子数不变，增大压强主反应平衡正向移动，副反应平衡不移动，甲醇的选择性增大 （3）25% （4） 副反应 该条件下反应未达平衡，主反应的反应速率大于副反应的反应速率 【解析】（1）根据盖斯定律，目标反应可由主反应减去副反应得到，故。 （2）①主反应正反应气体分子数由4减少为2，为气体分子数减小的反应，副反应反应前后气体分子数均为2，分子数不变，增大压强主反应平衡正向移动，副反应平衡不移动，生成甲醇的量增加，甲醇的选择性增大。 ②设主反应生成的物质的量为，压强为p Pa时甲醇选择性为40%，副反应生成0.6mol CO，说明副反应消耗的物质的量为0.6mol，总消耗的物质的量为，根据选择性定义，解得。总消耗的物质的量为。恒压条件下总压始终为p Pa，初始总物质的量为，初始的分压为；平衡时总物质的量为，平衡时的分压为。的分压变化量为，反应时间为10min，故。 ③平衡时各组分的物质的量：，，，，，总物质的量为4mol，各组分分压：，，，。主反应的平衡常数。 （3）设出口气体中，，，根据C元素守恒，初始的总物质的量为，转化的的物质的量为，故的转化率为。 （4）①主反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，转化率降低；副反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，转化率升高。温度高于260℃时，平衡转化率升高，说明副反应平衡移动程度更大。 ②温度相同时，反应未达到平衡状态，主反应的反应速率大于副反应的反应速率，生成甲醇的量比平衡状态多，故选择性的实验值略高于平衡值。 11．（2026·内蒙古呼和浩特·二模）将二氧化碳转化为高附加值有机物，不仅助力“碳达峰”，还具有良好经济效益。二氧化碳催化加氢制甲醇，发生以下反应： 反应① 反应② （1）反应①在_______(填“低温”或“高温”)正向自发进行。 （2）反应的_______kJ/mol。 （3）恒压密闭容器中，按照投料，发生反应①和②。测得平衡时的转化率、和的选择性随温度的变化如图所示[选择性]。 ①图中代表平衡转化率随温度变化的曲线是_______(填“”“”或“”)。 ②下列说法正确的是_______(填标号)。 A．范围内，的平衡转化率始终低于 B．温度越高，越有利于工业生产 C．未达平衡前，加入选择性高的催化剂，有可能提高的产率 ③时反应②的分压平衡常数为_______(保留2位有效数字，已知气体分压=气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数)。 （4）Zn-Ga-O催化制甲醇，其反应历程如图所示。Zn-Ga-O无催化活性，形成氧原子空位后才具备催化活性，先在表面解离为，随后参与的还原过程。 已知：ⅰ．催化剂上吸附或沉积太多的水，易使催化剂中毒； ⅱ．口表示氧原子空位，*表示微粒吸附在催化剂上。 ①理论上，反应历程中消耗的与生成的甲醇的物质的量之比为_______。 ②若原料气中比例过低、过高均会减弱催化剂活性，原因是_______。 【答案】（1）低温 （2）-90.2 （3） c AC 0.015 （4） 6：1 太少，形成的氧原子空位少，催化能力较弱；太多，生成的过多，使催化剂中毒 【解析】（1）反应①为 ，，该反应过程中气体分子数减少，混乱度减小，， 时反应能够自发，该反应在低温下正向自发进行。 （2）根据盖斯定律，用反应①减去反应②即可得到的 。 （3）①反应①是放热反应，升高温度平衡逆向移动，甲醇产率降低，故曲线a代表的选择性；反应②是吸热反应，升高温度平衡正向移动，CO产率增加，故b代表 CO 的选择性。在低温区，主要发生放热的反应①，升温导致平衡逆移，转化率下降；在高温区，主要发生吸热的反应②，升温导致平衡正移，转化率上升。因此的转化率随温度变化呈现先降后升的趋势，对应曲线 c； ②A．设初始投入和。设反应①消耗，反应②消耗，的转化率 ，的转化率，只要反应②发生，即，则，即的转化率始终大于的转化率，从图中可知在范围内 CO 选择性大于0，说明反应②始终存在，故A正确； B．生产甲醇主要依靠放热的反应①，高温会使平衡逆向移动，降低甲醇产率；且高温下 CO 选择性高（副反应多），不利于工业生产甲醇，故B错误； C．催化剂具有选择性。在未达平衡前，使用对主反应（生成甲醇）选择性高的催化剂，可以加快主反应速率，从而在相同时间内提高的产率，C正确； 故选AC。 ③假设起始为 ，为 ，转化的总量为，和CO的选择性各占 50%，平衡时n()=1mol-0.24mol=0.76mol，n( )=，n(CO)=，由O元素守恒可知，n2mol-0.76mol×2-0.12mol-0.12mol=，由H元素守恒可知n()= =，气体总物质的量为，反应②是气体物质的量不变的反应，各物质的分压之比等于物质的量之比，平衡常数=。 （4）①从反应历程及总反应分析，在表面解离为，生成甲醇时，总反应消耗，而解离产生，因此解离产生，即反应历程中消耗的与生成的甲醇的物质的量之比为； ②若原料气中比例过低、过高均会减弱催化剂活性，原因是：太少，形成的氧原子空位少，催化能力较弱；太多，生成的过多，使催化剂中毒。 15 / 48 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $