题17 化学反应原理综合——新高考五年真题一年模拟：命题逻辑透视与趋势研判（陕晋青宁专用）

**基本信息** 聚焦化学反应原理综合题，构建"热力学-动力学-催化机理"三位一体分析框架，通过高考真题与模拟题系统训练，强化证据推理与模型认知素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |原理综合|2道高考真题+12道模拟题|ΔH计算五法、平衡常数Kp/Kc转换、反应机理决速步判断|从能量变化→速率影响→平衡移动→实际应用，形成完整逻辑链| |图像分析|5类复合曲线+3种机理图|lnK-1/T线性拟合、转化率-选择性权衡、能垒与活化能关联|通过多模态数据解读，建立宏观现象与微观本质的联系|

题18 化学反应原理综合 1．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）利用1,2-二氯乙烷与乙炔生产氯乙烯的主要反应为： I．   Ⅱ．   回答下列问题： （1）①已知298 K时，各物质的相对能量如表。 物质 相对能量 Ⅲ．  ________。 ②上述三个反应的(为平衡常数)随(为温度)的变化如图。曲线c下降的原因是________，代表反应Ⅲ的曲线是________(填“a”“b”或“c”)。 （2）①某温度下，在压强为的恒压密闭反应器中，按投料，采用含Ru催化剂催化反应Ⅰ和Ⅱ。当反应Ⅰ完全进行，乙炔转化率为92%时，反应Ⅱ各物质分压表示的反应商________。 ②氯乙烯与乙炔在含Ru催化剂上有竞争吸附。已知乙炔的π键电子可与Ru形成配位键，推测氯乙烯中的________可与Ru形成配位键。 （3）我国科研人员将多种含Cu、Au的催化剂进行内置串联(如图)，使乙炔转化率接近100%。 ①Au位于第六周期且与Cu同族，基态Au原子的价电子排布式为________。 ②反应器位置1中的C2H4Cl2生成C2H3Cl、HCl、·H和·Cl。在位置2引入新催化剂，将存活时间短的·H和·Cl变成*H和*Cl，进一步与乙炔反应生成氯乙烯。两种不同催化剂的部分反应历程如图。位置2应选择催化剂________(填“A”或“B”)，选择依据是________。位置3主要发生的反应为________(写化学方程式)。 2．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线，主要反应如下： I．   II．   III．   回答下列问题， （1）计算_______。 （2）提高平衡产率的条件是_______。 A．高温高压 B．低温高压 C．高温低压 D．低温低压 （3）高温下分解产生的催化与反应生成，部分历程如图，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注，所示步骤中最慢的基元反应是_______(填序号)，生成水的基元反应方程式为_______。 （4）下，在密闭容器中和各发生反应。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化关系如下图(反应III在以下不考虑)。 注：含碳生成物选择性 ①表示选择性的曲线是_______(填字母)。 ②点M温度下，反应Ⅱ的_______(列出计算式即可)。 ③在下达到平衡时，_______。，随温度升高平衡转化率下降的原因可能是_______。 化学反应原理综合题是陕晋青宁新高考卷中理论深度最大、思维链条最长的压轴题型。该专题已彻底告别对ΔH、K、v等单一概念的孤立考查，转向对学生“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”素养的整合性诊断。其命题立意呈现出鲜明的耦合化、定量化与工程化特征： · 强化“热力学-动力学-物质结构”三位一体的耦合观：试题不再满足于“升温平衡逆向移动”的定性判断，而是要求学生同时考虑焓变、熵变、活化能、催化剂表面吸附等多重因素的竞争与协同。例如2026年陕西西安卷以“CO₂加氢制甲醇”为背景，给出不同温度下转化率与选择性的矛盾数据，要求结合反应机理图解释“高温热力学不利但动力学必需”的工程权衡，体现从“单一线性因果”到“多变量非线性耦合”的认知跃迁。 · 凸显“理想模型修正”与“真实体系偏差”的实证思维：命题注重考查学生对理论适用边界的批判性审视能力。如通过实际气体状态方程修正高压下的Kp计算、通过活度系数校正高浓度溶液的平衡常数、通过非稳态传热分析工业反应器的温度分布，强调“课本公式是起点而非终点”的科学态度。2025年宁夏石嘴山卷以“合成氨反应器热点控制”为载体，要求用绝热温升公式估算床层最高温度，并讨论惰性气体积累对有效分压的动态影响，引导学生理解实验室热力学向工业反应器迁移时的复杂性。 · 融合“双碳技术路径”与“能源转化效率”的价值导向：结合绿氢制备、CCUS、储能材料、生物质转化等前沿领域，将原理知识嵌入国家能源转型语境。如2026年青海西宁卷以“固体氧化物电解池（SOEC）共电解CO₂/H₂O”为背景，考查能斯特电压与过电位的分解、法拉第效率与能量效率的关系，并要求评估可再生能源波动对系统稳定性的冲击，体现基础理论在服务零碳技术中的支撑作用。 · 信息载体：从“单一曲线”转向“多模态数据包” · 复合图像成为标配：如“转化率-选择性-温度”三维曲面图、“lnK-1/T”线性拟合图、“dQ/dV-电压”微分曲线； · 原始实验数据表格化：提供未处理的压力、浓度、时间序列，需自行提取速率常数或平衡常数； · 反应机理示意图精细化：标注中间体能量、过渡态结构、速率控制步骤，要求关联宏观动力学参数； · 文献摘要与专利片段引入：给出新型催化剂性能描述或工艺条件优化结果，需验证其热力学/动力学合理性。 · 设问方式：从“是什么/为什么”转向“如何解释矛盾”和“如何优化边界” · 矛盾现象归因精细化：错误选项常设置“混淆热力学与动力学控制”“忽略副反应贡献”“误判速率控制步骤”等陷阱； · 优化策略开放但有约束：提出“如何提高目标产物收率”“如何降低能耗”等问题，答案需在热力学可行性、动力学速率、工程成本间取得平衡； · 定量推导常态化：不仅要求写出表达式，还需利用图中数据精确求算ΔH、Ea、K，并注意单位换算与有效数字。 · 知识整合：打破模块壁垒，实现跨尺度联动 · 与物质结构联动：用d带中心理论解释催化活性、用晶格匹配度分析界面稳定性； · 与电化学联动：用Nernst方程关联电势与浓度、用Tafel斜率诊断反应机理； · 与工艺流程联动：用物料衡算验证转化率、用能量平衡评估热集成潜力。 · 搭建“化学反应原理综合”核心分析框架 维度 核心要素 关键思维工具 热力学基础 ΔG、ΔH、ΔS、K、平衡组成 van't Hoff方程、Gibbs-Helmholtz 动力学过程 速率方程、Ea、指前因子、反应级数 Arrhenius方程、稳态近似 催化机理 活性位点、吸附/脱附、表面反应、RDS Langmuir-Hinshelwood模型 真实体系修正 非理想气体、活度、传质限制、热损失 状态方程、Damköhler数 工程评价 转化率/选择性/收率、时空产率、能效 Ragone图、TEA/LCA简化模型 · 开展“原理综合图谱解码”专项训练 · 复合曲线精读：区分热力学控制区与动力学控制区，识别最佳操作窗口； · 线性拟合实操：通过斜率/截距求ΔH/Ea，评估相关系数判断模型适用性； · 机理图关键点提取：定位RDS、计算表观活化能、验证微观可逆性； · 数据异常诊断：识别离群点、判断是否达到平衡、评估测量误差来源。 · 培养“耦合思维”与“边界意识”双核素养 · 拒绝单一因素决定论：始终追问“此条件下热力学允许但动力学是否可行？”“催化剂活性高但选择性是否达标？”； · 关注数量级匹配：ΔG与RT比较判断自发方向，Ea与kT比较评估反应速率； · 重视单位一致性：R值选取与P/V单位匹配，ΔH与ΔS单位统一为J或kJ。 命题方向 核心考点 典型真题/模拟题溯源 命题意图解析 热力学与平衡 ΔG计算、K-T关系、平衡组成、Le Chatelier原理 2026陕晋青宁(CH₄重整ΔG-T图)；2025陕西渭南(NH₃合成Kp-P关系)；2026青海西宁(SOEC能斯特电压)；2025宁夏石嘴山(CO₂加氢平衡转化率) 考查热力学基本原理与定量应用 动力学与速率 速率方程、Ea测定、级数确定、RDS判断 2026陕西西安(H₂O₂分解Arrhenius图)；2025河南南阳(酯水解酸催化级数)；2026白银(OER Tafel斜率)；2026江西赣州(酶促反应米氏常数) 强化动力学参数提取与机理解析 催化与表面化学 吸附等温线、活性位点、助剂效应、失活机制 2026重庆永川(Pt/C CO氧化Langmuir吸附)；2025浙江(ZSM-5分子筛择形催化)；2026陕西榆林(Fe基FTS链增长概率)；2025广东肇庆(光催化剂载流子分离) 衔接多相催化前沿，理解构效关系 电化学原理 Nernst方程、过电位、法拉第效率、EIS 2026山东潍坊(Li-ion电池OCV-SOC曲线)；2025湖北黄冈(PEMFC极化曲线)；2026河南信阳(超级电容器CV积分)；2026宁夏银川(腐蚀电位Tafel外推) 融合电化学模块，拓展原理应用边界 真实体系修正 非理想行为、传质限制、热效应、杂质影响 2026陕西咸阳(高压合成氨逸度系数)；2025四川成都(固定床径向温差)；2026青海海东(电解液浓差极化)；2025新疆乌鲁木齐(原料气硫中毒) 突破理想模型局限，建立工程现实感 多目标优化 转化率/选择性权衡、能效/成本trade-off、安全/环保约束 2026天水(丙烯氨氧化温度窗口)；2025陕西铜川(BDO合成压力优化)；2026河南郑州(生物柴油酯交换溶剂选择)；2025宁夏吴忠(氯碱槽电压与电流密度) 培养系统工程思维与决策能力 新技术与新体系 光/电/热催化耦合、等离子体、微流控、AI辅助 2026陕西宝鸡(PEC水分解偏压需求)；2025河南洛阳(微波辅助有机合成)；2026青海格尔木(微通道反应器停留时间)；2025平凉(机器学习预测催化剂) 对接科技前沿，激发创新意识 序号 误区表现 正确认知 纠错关键点与典型案例 1 ΔG<0反应一定快速进行 ΔG仅判断自发性，速率由Ea决定 石墨→金刚石ΔG>0常温不自发，但高温高压下ΔG<0仍极慢 2 升高温度平衡一定向吸热方向移动 仅适用于封闭体系恒压条件；开放体系或变容体系可能不同 流动反应器中停留时间随T变化，表观平衡偏移 3 催化剂同等程度加快正逆反应 正确，但不改变平衡位置；可能改变主/副反应选择性 Pt催化乙烯加氢vs异构化，温度不同选择性迥异 4 K大=转化率高 K是平衡常数，实际转化率还受初始配比、副反应、传质限制影响 NH₃合成K大但单程转化率仅15%因动力学限制 5 速率常数k与浓度无关 k是温度的函数，但表观k可能受扩散、吸附等浓度依赖过程影响 多孔催化剂内扩散限制下表观级数≠本征级数 6 所有反应都符合Arrhenius方程 仅适用于基元反应或表观活化能恒定的复杂反应 酶催化、链式反应、扩散控制区偏离线性 7 平衡时正逆反应速率为零 动态平衡，v正=v逆≠0 同位素示踪证实H₂+I₂⇌2HI平衡时仍在交换 8 ΔH<0一定是放热反应 ΔH符号取决于系统定义；环境视角相反 电化学中阳极吸热但电池整体放热 9 增加压强总是有利于气体分子数减少的方向 仅适用于理想气体；高压下非理想性可能导致反常 NH₃合成>100 MPa时压缩因子Z<1，实际效果弱于理想预测 10 选择性高=收率高 收率=转化率×选择性；低转化率下高选择性仍导致低收率 CH₄部分氧化制合成气，X=10% S=90% → Y=9% 11 活化能Ea越大反应越慢 还需考虑指前因子A；某些高Ea反应因A极大而很快 爆炸反应Ea高但链传递极快 12 所有平衡常数都无量纲 Kc、Kp有量纲，仅K°无量纲；计算时需注意单位统一 Kp=(atm)^Δn，代入R时需匹配atm·L/mol·K 13 温度升高所有反应速率都加快 负温度系数反应存在（如NO氧化）；酶催化有最适温度 2NO+O₂→2NO₂在>200℃速率下降 14 平衡移动方向=反应进行方向 移动是对外界扰动的响应，不等于净反应方向 加压瞬间Q>K，反应逆向进行直至新平衡 15 理论计算值=实验测量值 实验值受仪器精度、样品纯度、操作误差影响 量热法测ΔH需校正热容、散热、搅拌功 一、ΔH的计算 ΔH（焓变）是化学反应中生成物总能量与反应物总能量之差，核心计算方法覆盖教材基础与真题高频考法，具体如下： 计算方法 适用场景 核心公式/依据 键能法 气态物质间的反应、已知键能数据 ΔH=∑反应物总键能−∑生成物总键能 盖斯定律法 多步连续反应、未知反应焓变推导 总反应ΔH=各分步反应ΔH之和（代数叠加） 热化学方程式法 已知热化学方程式、求目标反应ΔH 方程式系数与ΔH成正比； 反应逆向，ΔH符号相反 燃烧热/中和热法 已知燃烧热、中和热数据 燃烧热：ΔH=可燃物物质的量×其燃烧热； 中和热：强酸强碱稀溶液中和ΔH≈-57.3kJ/mol 能量图像法 反应能量变化曲线图、势能面图 ΔH=生成物总能量−反应物总能量； 活化能=过渡态能量−反应物能量 二、反应自发性判断 反应自发性由焓变（ΔH）、熵变（ΔS）、温度（T）共同决定，高考核心考查方向如下： （1）熵变（ΔS）基础判断 ①熵增（ΔS>0）：气态物质物质的量增多、固体溶解、液体汽化、混乱度增加（如2SO2+O2⇌2SO3，ΔS<0；CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)，ΔS>0）。 ②熵减（ΔS<0）：气态物质物质的量减少、物质凝聚、混乱度降低。 （2）吉布斯自由能（ΔG）核心判据 ①公式：ΔG=ΔH−TΔS​（T为热力学温度，单位K，恒为正）。 ②判据规则： a.ΔG<0：反应自发进行； b.ΔG=0：反应达到平衡状态； c.ΔG>0：反应非自发进行（逆向自发）。 ③温度对自发性的影响（4类典型情况）： ΔH符号 ΔS符号 自发性规律 典型反应示例 负（ΔH<0） 正（ΔS>0） 任何温度下均自发 2H2+O22H2O 负（ΔH<0） 负（ΔS<0） 低温自发，高温非自发 NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) 正（ΔH>0） 正（ΔS>0） 高温自发，低温非自发 CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g) 正（ΔH>0） 负（ΔS<0） 任何温度下均非自发 2CO(g)=2C(s)+O2(g) 三、活化能与有效碰撞理论 1．基元反应：大多数化学反应往往经历多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应。决定速率的步骤是最慢的一个基元步骤。 例 过氧化氢H2O2在水溶液中把溴化氢HBr氧化为溴Br2的反应H2O2 + 2H+ +2Br－Br2 + 2H2O，反应机理为： H2O2＋H+＋Br－HBrO＋H2O (慢反应) HBrO＋Br－＋H+ Br2＋H2O (快反应) 决定速率的就是第一个反应，且这个反应中HBrO不是最终产物，称为反应的中间产物或中间体。 2．基元反应过渡状态理论 （1）如图所示是两步完成的化学反应，分析如下： ①该反应的反应物为A、B，中间体为C，生成物为D。 ②由A、B生成C的反应为吸热反应，由C生成D的反应为放热反应，总反应为放热反应。 ③第一步为慢反应，第二步为快反应，决定总反应快慢的是第一步反应。 （2）基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 AB＋C[A…B…C]A＋BC 反应物　 　 过渡态　 产物 过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为： CH3Br＋OH－[Br…CH3…OH]Br－＋CH3OH 反应物　　 过渡态　　 　 产物 3．从活化分子、有效碰撞角度分析外界条件对反应速率的影响 条件改变 活化能 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 活化分子百分数 增大反应物浓度 不变 增加 增加 不变 增加 增大 增大压强 不变 增加 增加 不变 增加 增大 升高温度 不变 不变 增加 增加 增加 增大 加催化剂 降低 不变 增加 增加 增加 增大 四、化学反应速率计算（v） 公式类型 核心公式 适用范围 易错警示 定义式 v=Δc/Δt=Δn/(VΔt)​ 已知浓度/物质的量变化、时间 注意体积 V是否变化 （恒容 / 恒压） 比例式 vA:vB:vC=ΔnA:ΔnB:ΔnC =ΔcA:ΔcB:ΔcC​ 已知一种物质速率，求其他 必须等于化学计量数之比 影响因素 v∝cn（级数反应）、 v∝e−Ea/RT 浓度、温度、催化剂 催化剂不改变平衡， 只改变速率 五、化学平衡状态的判断 1．动态标志：v正＝v逆≠0 （1）同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数。 （2）不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 2．“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。 （1）混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率、颜色(某组分有颜色)等会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 （2）绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 （3）、ρ、p总等，不一定为变量，要根据不同情况进行判断。 ④若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若A为固体或液体 是否是平衡状态 混合气体的平均摩尔质量一定 平衡 混合气体的密度一定 平衡 3．常见的判断依据（以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例） 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)＝m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 不一定平衡 六、化学平衡的移动、勒夏特列原理 1．化学平衡移动与化学反应速率的关系 （1）v正>v逆：平衡向正反应方向移动。 （2）v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。 （3）v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。 2．影响化学平衡的因素 若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响，结果如下： 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强 (对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 3．勒夏特列原理——化学平衡移动原理 内容 如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 适用范围 适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。 七、化学平衡常数（Kc）的含义及应用 1．化学平衡常数表达式：对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。 K＝， 固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。 2．化学平衡常数的影响因素 K值只受温度的影响，与物质的浓度、压强等的变化无关。 影响因素 内因 反应物本身的性质 外因 温度升高 ΔH<0，K值减小 ΔH>0，K值增大 3．平衡常数与方程式的关系 （1）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 （2）方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。 （3）两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。 化学方程式 平衡常数表达式 相互关系 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K1＝K22 K2·K3＝1 K1·K32＝1 N2(g)＋H2(g)NH3(g) NH3(g)N2(g)＋H2(g) 4．应用 （1）对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的任意状态，浓度商Q＝。 根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向： 当Q<K时，反应向正反应方向进行，直至达到新的平衡状态； 当Q＝K时，反应处于平衡状态； 当Q>K时，反应向逆反应方向进行，直至达到新的平衡状态。 （2）判断可逆反应的反应热 八、化学平衡常数（Kc）的计算 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 平衡常数：K＝。 九、压强平衡常数(Kp)的计算 1．压强平衡常数 对于有气体参与的化学反应，写平衡常数表达式时，用平衡时各气体的分压代替浓度，计算所得到的平衡常数称为压强平衡常数(Kp)。如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)： Kp＝ [其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压]。 2．计算步骤及模板 模板一 模板二 ①平衡总压为p0 N2(g)　＋　3H2(g) 2NH3(g) n(平) a b c p(分压) p0 p0 p0 Kp＝ ②刚性容器起始压强为p0，平衡转化率为α。 　2NO2(g)N2O4(g) p(始) p0 0 Δp p0α p0α p(平) p0－p0α p0α Kp＝ 十、平衡转化率、体积分数等有关计算 1．掌握一个方法——“三段式”法 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 2．掌握以下公式 公式 A的转化率 α(A)＝×100% （转化率＝×100%＝×100%） A的平衡浓度 c(A)＝ mol·L－1 A的体积分数 φ(A)＝×100% （某组分的体积分数＝×100%） 平衡混合物中某组分 的百分含量 ×100% 平衡压强与起始压强之比 ＝ 混合气体的平均密度 ρ混＝ g·L－1 混合气体的平均摩尔质量 ＝ g·mol－1 十一、常见反应机理图像分析 1．常见反应机理图像分析——物质(相对)能量与反应历程 图像 解读 催化剂与化学反应： （1）在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)。 （2）有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个)，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。 （3）催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小 能垒与决速步骤： 能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也成为慢反应。 例如图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 注意： ①能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。 ②用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。 ③相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 2．常见反应机理图像分析——“环形”反应历程 图像 解读 “环式”反应： 对于“环式”反应过程图像，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物，如②和③ 1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理 催化剂与中间产物： 催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续有消耗多少。 例1：在含少量 I-的溶液中，H2O2 分解的机理为： H2O2 + I- → H2O + IO- 慢 H2O2 + IO-→ O2 + I- +H2O 快 在该反应中I-为催化剂， IO-为中间产物。 例2：而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质，(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如图中，MoO3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物。 十二、化学反应速率与平衡图像分析 1．物质的量—时间图 典例分析：某温度时，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 a.由图像得出的信息 Ⅰ、X、Y是反应物，Z是产物。 Ⅱ、t3s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 Ⅲ、0～t3s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 b、根据图像可进行如下计算 Ⅰ、某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 Ⅱ、确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 2．速率-时间图（v−t图） a.t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大； b.t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快； c.t3时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小； d.t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大 2．转化率(或含量)—时间图——先拐先平 【解析】甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大； 乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大； 丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。 3．平衡曲线类（最高频、最易错） （1）含义：描述平衡状态下，物理量（转化率、产率、常数）与外界条件（温度、压强、投料比）的函数关系。 （2）常见子图： ①α−T图：转化率随温度变化 。 ②α−P图：转化率随压强变化 。 ③lnK−1/T图：关联平衡常数与温度（阿伦尼乌斯公式延伸） 。 ④物质的量分数-组成图：三角坐标图 。 （3）分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即：为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响 恒压线(恒温线) 答题策略 叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果) 答题模板 该反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向移动，因此×××(得结论) 经典例题 乙烯气相水合反应的热化学方程式为C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)　ΔH＝－45.5kJ·mol－1，下图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为__________，理由是______________ 标注答案 p1＜p2＜p3＜p4，反应正方向是分子数减少的反应，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高 1．（2026·山西晋城·一模）研究反应机理、能量变化及其限度，利国利民。请回答下列问题： （1）Li-Ru催化合成氨的部分反应进程如图所示(图中“*”表示吸附在催化剂表面的物质)。 所示步骤中最慢的基元反应方程式为___________。 （2）已知NH3(g)的燃烧热，H2(g)的燃烧热。 ①表示NH3(g)燃烧热的热化学方程式为___________。 ②的取值范围是___________(填字母)。 a．    b． （3）通过 的相互转化可实现NH3的高效存储和利用，则存储NH3的条件是___________(填字母)。 a．高温高压    b．低温高压    c．高温低压    d．低温低压 （4）南京理工大学朱卫华等人基于单簇催化剂，提出了一种一氧化氮还原反应的新型结构∼活性关系，经研究发现主要反应如下： 反应i： 慢反应 反应ii： 快反应 一定温度下，向恒容密闭容器中充入2molNO和6molH2，发生反应i和反应ii，测得含氮元素占比[如N2的含氮元素占比]与时间的关系如图所示(已知：时两反应均达到平衡，且平衡时的总压强为)。 ①曲线c代表的物质是___________(填“NO”“N2”或“NH3”)。 ②内NO(g)的平均反应速率为___________。 ③该温度下，反应i的Kp=___________(写出表达式即可，无需计算出具体数值，Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 2．（2026·山西忻州·模拟预测）是重要的化工原料。我国某科研团队研制出负载Au的催化剂，实现了和在CO参与下直接合成；副产物可用于合成甲醇等有机物。图1表示反应的吉布斯自由能与温度的关系，图2为反应机理图。 回答下列问题： Ⅰ、的合成 （1）由图1可知，反应ⅰ在______条件下(填“高温”或“低温”)更易自发进行；对比反应ⅰ、ⅱ对应曲线可知，的合成中CO的作用是______。 （2）图2为反应机理示意图。所示步骤中CO参与的基元反应方程式为______。 （3）随着上Au负载量的增加，的合成速率先增大后减小，造成这一现象的原因可能是______。 Ⅱ、的利用 与反应生成相关的化学方程式如下： ①     ②     ③     （4）______。 （5）25℃时，在密闭容器中的平衡转化率和甲醇的选择性随压强的变化关系如图所示(含碳生成物的选择性)的平衡转化率随压强增大而增大的原因可能是______。 （6）25℃、5 MPa时，和按物质的量进气，计算反应①的压强平衡常数______(列出计算式，是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 3．（2026·陕西西安·模拟预测）我国开发现代煤化工技术，生产烯烃、芳烃等石油基产品，解决我国“富煤、缺油、少气”的能源结构问题。煤炭变乙烯、丙烯的核心工艺路线为煤气化→甲醇→烯烃。 （1）煤炭的气化制甲醇的主要反应包括以下过程： ①   ②   ③ 则反应  _______(用含a、b、c的代数式表示) （2）反应②即水煤气变换反应，在工业上可用于制氢气。恒定总压1.70 Mpa和水碳比投料，在不同条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①对比条件1，条件2中产率下降是因为发生了一个不涉及的副反应，写出该反应的化学反应方程式_______。 ②下列说法正确的是_______。 A．通入反应器的原料气中应避免混入 B．恒定水碳比，增加体系总压可提高的平衡产率 C．适当过量的水蒸气可减少催化剂表面的积碳 D．在条件1下，水煤气变换反应的压强平衡常数 （3）甲醇催化制取丙烯的过程中发生如下反应：，该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中直线a所示，已知Arrhenius经验公式为(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。则该反应的活化能_______，当改变外界条件时，实验数据如图中的直线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。 （4）电解还原法也可以将转化为，装置示意图如图所示。 ①写出在阴极转化为的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原制具有高催化活性。若中混有会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，催化剂中毒的可能原因是_______。 4．（2026·陕西西安·模拟预测）由铁基催化剂催化合成气(和)费托反应制丙烷、丙烯体系，反应如下： 反应a： -604.6kJ·mol-1 反应b： -498.4kJ·mol-1 体系仅考虑存在副反应： （1）计算丙烯与氢气发生加成反应的___________ （2）可改变平衡转化率的因素是___________。(填写编号) A．温度 B．压强 C．铁基催化剂 D．投料比 （3）副反应生成所需的有两种形成途径：解离、解离。根据图1铁基催化剂Fe反应路径中解离、解离的活化能，推测体系中产生的主要途径是___________。(填“解离”或“解离”) （4）若在反应体系中混入微量，可形成新型催化剂。结合图1，推测新型催化剂能抑制生成的核心机理是___________。 （5）300℃下，将合成气混入微量，以固定流速通入反应器。出口处测得产物选择性[选择性]随体积分数V％的变化关系如图2. ①铁基催化剂Fe，转化率为32％，产物烯烷选择性比为2.结合图2数据可知产率为___________(保留2位有效数字，下同)，选择性为___________。 ②合成气混合体积分数，溴原子像催化剂上的“分子开关”，使的生成速率极慢。适当降低流速可使反应a制丙烯、反应b制丙烷达到平衡状态，转化率为75％，烯烷选择性比为4，忽略的存在。求反应a的平衡常数___________。(以物质的量分数代替浓度进行计算；写出计算式即可) （6）利用电化学法可将转化为有机物。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___________。 5．（2026·陕西榆林·模拟预测）尿素为农业生产常用氮肥。合成尿素包括如下两个基元反应： 反应Ⅰ．         反应Ⅱ．         回答下列问题： （1）反应能自发进行的条件是________（填“低温”“高温”或“任意温度”）。 （2）140℃时向某刚性密闭容器中充入1 mol 和1 mol 合成尿素：。下列情况不能判断该反应达到平衡状态的是________（填字母）。 A． B．混合气体总压强不随时间变化 C．体积分数不随时间变化 D．混合气体密度不随时间变化 （3）在固定体积的密闭容器中投入4 mol 和1 mol ，仅考虑反应Ⅰ、Ⅱ，实验测得反应中各组分随时间的变化如图1所示。 则合成尿素总反应的速率由反应________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）决定。15 min后产量下降的原因是________。 （4） 、 下，在一体积为5 L的恒容密闭容器中充入3 mol 和1 mol 反应合成尿素，测得平衡转化率与压强的关系如图2所示；在180℃、20 MPa下，平衡转化率与起始投料比δ[]的关系如图3所示。 ①其他条件不变，随着起始投料比增大，的平衡转化率________（填“减小”“增大”或“不变”），原因是________。 ②平衡常数、、由大到小的顺序为________。 （5）温度不变，初始压强为120 kPa时，向一恒容密闭容器中充入2 mol 和1 mol 发生反应，一段时间后达到平衡，此时尿素质量为30 g，该温度下，反应的平衡常数 ________（为用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数）。 6．（2026·陕西渭南·三模）以1，4-丁二醇（）和顺酐（）为原料，为催化剂，制备-丁内酯（）的主要反应如下： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：     反应Ⅲ：3    回答下列问题： （1）反应Ⅰ的________。反应Ⅲ的平衡常数________（用含、的代数式表示）。 （2）反应Ⅰ（1，4-丁二醇脱氢）和反应Ⅱ（顺酐加氢）同时进行显著提高了1，4-丁二醇和顺酐的转化率，原因是________。 （3）反应Ⅰ的一种机理如图所示（“*”表示此微粒吸附在催化剂表面） ①在上述合成-丁内酯过程中的作用是________。 ②-丁内酯分子中键、键数目之比为________。 （4）恒温恒压条件下，向密闭容器中通入3 mol 1，4-丁二醇和2 mol顺酐发生反应Ⅰ和Ⅱ，达到平衡时1，4-丁二醇的转化率为a，水蒸气的物质的量为b mol。则平衡时________mol（用含a、b的代数式表示，下同），反应Ⅱ的平衡常数________（列出表达式即可）。 已知：对于反应，，x为物质的量分数。 （5）以1，4-丁二醇为原料，在催化剂上进行脱氢反应制备-丁内酯，可能的转化为： 不同温度下1，4-丁二醇的转化率、产率与产物的选择性如图所示： 则1，4-丁二醇脱氢选择的适宜温度为_________，原因是________。 7．（2026·陕西榆林·模拟预测）乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用甲烷及乙烷制乙烯，涉及的相关反应如下： 反应Ⅰ：   副反应：   反应Ⅱ：   回答下列问题： （1）副反应的___________。反应Ⅰ的正反应活化能___________(填“大于”“小于”或“等于”)逆反应活化能。 （2）298 K时，反应Ⅱ历程如图1所示。该反应共分两步，其中反应速率较快的是___________(填“反应a”或“反应b”)。已知在、下，由最稳定的单质合成1mol物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用符号表示，的，、的标准摩尔生成焓为0.的___________。 （3）①以和的混合气体为起始投料(N2不参与反应)，保持混合气体总物质的量不变，在恒容的容器中对反应Ⅱ进行研究，下列说法错误的是___________(填字母)。 A．升高温度，正、逆反应速率同时增大 B．、和的物质的量相等时，反应达到平衡状态 C．增加起始投料时的体积分数，单位体积的活化分子数增加 D．增加起始投料时的体积分数，平衡转化率增大 ②已知反应Ⅱ：的速率方程为，，其中、分别为正、逆反应速率常数，为各组分分压(分压=总压×物质的量分数)。某温度下，向恒容密闭容器中通入和(作稀释剂，不参与反应)，测得容器总压()和转化率α随时间变化的结果如图2，起始时___________；平衡时___________；a处的___________。 8．（2026·青海西宁·三模）二氧化碳是廉价可持续的碳源，其转化为甲醇能减碳增效、推动可持续发展。以下是制备可能涉及到的反应： i． ii． iii． 已知：生成物A的选择性 回答下列问题。 （1）已知反应的能垒越大，活化能越大。反应ii的反应历程如图所示。使用催化剂时，反应历程中决速步骤的能垒为___________eV。 （2）反应ii的焓变___________。甲醇可作燃料，酸性环境下甲醇燃料电池的负极电极反应式为___________。 （3）向体积为2 L的恒容密闭容器中分别充入5 mol 、4 mol ，仅发生反应ii和iii，反应相同时间t秒后测得实际转化率和的实际选择性随温度的变化如图中实线所示，同时模拟出平衡转化率和平衡时选择性如图中虚线所示。 ①曲线a表示的平衡转化率，其先下降后上升的原因为___________。 ②250℃时，t秒时反应ii中的反应速率___________。反应ii的平衡常数___________(250℃时甲醇与水均为气体)。 ③试分析曲线a、b在温度高于280℃后趋于重合的原因___________。 9．（2025·青海海东·模拟预测）低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题： Ⅰ、工业上用和反应合成甲醚。 已知：一定温度下，由元素的最稳定的单质生成1 mol纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓。 物质                摩尔生成焓/ 0 （1）主反应：  _____。 （2）甲醚的沸点比乙醇的沸点___（填“高”或“低”）。 （3）在密闭容器中按体积比通入和，在T℃、p kPa条件下发生主反应[该条件下有副反应发生]。测得平衡时，的体积分数为，同时混合气体中，。 ①为同时提高平衡时转化率和选择性，应选择的反应条件为___（填标号）。 a.低温、低压    b.高温、高压    c.高温、低压    d.低温、高压 ②T℃时，主反应的______（写出计算式即可）。 Ⅱ、（缩写为MDEA）溶液可用于捕集燃煤烟气中的。 （4）室温下，的，，吸收后溶液的，此时_____。 （5）从结构的角度解释MDEA水溶液能吸收的理由：__________。 Ⅲ、利用电解法在碱性或酸性条件下可将还原为和，其原理如图所示： 已知：选择性（S）和法拉第效率（FE）的定义（X代表或）如下： （6）实验测得，碱性条件下生成、总的选择性小于酸性条件下，原因是__________。 （7）实验测得，酸性条件下生成、总的法拉第效率小于碱性条件下，原因是__________（用化学方程式或离子方程式表示）。 10．（2026·宁夏银川·模拟预测）甲醇是一种绿色能源，以与为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一。某温度下，利用生产甲醇主要涉及以下反应。 反应Ⅰ：； 反应Ⅱ：； 反应Ⅲ：； 回答问题： （1）反应Ⅲ的_______。 （2）、和的关系是_______。 （3）为提高的平衡产率，理论上应采用的条件是_______(填字母)。 a．高温高压　　　　    b．低温高压　　　　　    c．低温低压 （4）在恒温恒容密闭容器中投入和，充分发生上述反应，的平衡转化率和甲醇选择性随温度变化关系如图所示。 ①温度高于236℃后，转化率下降的原因是_______。 ②在244℃，平衡时生成的物质的量为_______mol(保留2位有效数字)。 （5）为实现“碳中和”，还可通过电解法用制备(l)，电解装置如图所示。 ①铂电极的电极反应式为_______。 ②当玻碳电极收集到标况下22.4L气体时，阴极区的质量变化为_______。(保留一位小数) 11．（2026·陕西西安·模拟预测）二氧化碳是廉价可持续的碳源，其转化为甲醇能减碳增效、推动可持续发展。以下是制备可能涉及到的反应： ⅰ．   ⅱ．   ⅲ．   已知：生成物A的选择性 回答下列问题。 （1）已知反应的能垒越大，活化能越大。反应ⅱ的反应历程如图所示。使用催化剂时，反应历程中决速步骤的能垒为___________eV。 （2）反应ⅱ的焓变___________。甲醇可作燃料，碱性环境下甲醇燃料电池的负极电极反应式为___________。 （3）向体积为2 L的恒容密闭容器中分别充入、，仅发生反应ⅱ和ⅲ，反应相同时间秒后测得实际转化率和的实际选择性随温度的变化如图中实线所示，同时模拟出平衡转化率和平衡时选择性如图中虚线所示。 ①曲线a表示的平衡转化率，其先下降后上升的原因为___________。 ②250℃时，秒时反应ⅱ中的反应速率___________。反应ⅱ的平衡常数___________(250℃时甲醇与水均为气体)。 ③试分析曲线a、b在温度高于280℃后趋于重合的原因___________。 12．（2025·宁夏石嘴山·模拟预测）随着人们环保意识的日益增强，甲烷转化脱硫技术在环保领域的应用前景越来越广阔。 已知：Ⅰ.   Ⅱ.   回答下列问题： （1）  _____，该反应的正、逆反应活化能分别为、，则____（填“>”“<”或“=”）。 （2）在某恒容、绝热的密闭容器中，充入和发生反应Ⅱ，下列描述可表示该反应达到平衡状态的有____（填字母）。 A．的体积分数保持不变 B．混合气体的密度保持不变 C．该反应的平衡常数不变 D． （3）向恒容密闭容器中充入一定量的和，只发生反应Ⅰ。在不同催化剂条件下，在单位时间内的转化率随温度变化的关系如图所示。 工业生产过程中应选择的最佳催化剂是____；若选择催化剂Cat.2，在单位时间内的转化率随温度升高先增大后减小，其原因是____________。 （4）一定条件下，在压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比充入、、发生反应Ⅰ和Ⅱ。测得的平衡转化率为90%，的平衡转化率为50%，则达到平衡时，的分压___kPa，反应Ⅱ的压强平衡常数____（用平衡分压计算，分压=总压×该组分物质的量分数）。 25 / 34 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 1．（2026·陕晋青宁卷·高考真题）利用1,2-二氯乙烷与乙炔生产氯乙烯的主要反应为： I．   Ⅱ．   回答下列问题： （1）①已知298 K时，各物质的相对能量如表。 物质 相对能量 Ⅲ．  ________。 ②上述三个反应的(为平衡常数)随(为温度)的变化如图。曲线c下降的原因是________，代表反应Ⅲ的曲线是________(填“a”“b”或“c”)。 （2）①某温度下，在压强为的恒压密闭反应器中，按投料，采用含Ru催化剂催化反应Ⅰ和Ⅱ。当反应Ⅰ完全进行，乙炔转化率为92%时，反应Ⅱ各物质分压表示的反应商________。 ②氯乙烯与乙炔在含Ru催化剂上有竞争吸附。已知乙炔的π键电子可与Ru形成配位键，推测氯乙烯中的________可与Ru形成配位键。 （3）我国科研人员将多种含Cu、Au的催化剂进行内置串联(如图)，使乙炔转化率接近100%。 ①Au位于第六周期且与Cu同族，基态Au原子的价电子排布式为________。 ②反应器位置1中的C2H4Cl2生成C2H3Cl、HCl、·H和·Cl。在位置2引入新催化剂，将存活时间短的·H和·Cl变成*H和*Cl，进一步与乙炔反应生成氯乙烯。两种不同催化剂的部分反应历程如图。位置2应选择催化剂________(填“A”或“B”)，选择依据是________。位置3主要发生的反应为________(写化学方程式)。 【答案】（1） -27 曲线c对应反应Ⅰ，反应I的正反应为吸热反应，随着增大（即温度降低），平衡逆向移动，平衡常数K减小，lnK减小 a （2） 碳碳双键（或π键）、氯原子上的孤电子对 （3） A 催化剂A中由b转化为d的最大能垒（或活化能）更低，反应速率更快 【解析】（1）①反应焓变生成物总相对能量−反应物总相对能量，代入数据： ； ②根据与的关系，曲线下降说明斜率为负，对应的反应：温度降低（增大）时，吸热反应平衡逆向移动，减小，减小，曲线为下降趋势，说明反应Ⅰ对应曲线c； ，斜率为正；根据盖斯定律：，，所以，更负，根据，其平衡常数对温度的变化更加敏感，即图像斜率更大，对应曲线b，因此反应Ⅲ对应斜率更小的曲线a。 （2）①设初始投料，反应Ⅰ完全进行后，生成、，乙炔转化率为，则反应Ⅱ中转化和，生成，列三段式有： 平衡时： ，，，总物质的量。 分压，反应商，代入得： ； ②乙炔分子通过π键电子与Ru形成配位键。氯乙烯分子中不仅含有碳碳双键，其氯原子上也存在未参与成键的孤电子对，这两者均可作为配体提供电子与中心原子Ru形成配位键，产生竞争吸附。 （3）①Cu为第四周期IB族元素，价电子排布为，Au为第六周期IB族元素，价电子排布为； ②题干指出位置2的作用是将自由基（即状态b：）进一步与乙炔反应生成氯乙烯（状态d：）。对比两种催化剂的部分反应历程图： 催化剂A中，从状态b到状态d所经历的最高能垒较小； 而催化剂B中，从状态b出发需要越过极高的能垒；活化能越小，反应速率越快，因此选择催化剂A。 综合整个串联反应过程： 位置1：部分分解产生和HCl，部分分解产生自由基。 位置2：自由基与部分乙炔反应生成 。 为了“使乙炔转化率接近100%”，进入位置3的剩余混合物中必然还含有未完全反应的乙炔和位置1产生的氯化氢。因此在位置3主要发生的是乙炔与氯化氢的加成反应，反应为，以消耗尽剩余的乙炔。 2．（2025·陕晋青宁卷·高考真题）/循环在捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用与反应生成的路线，主要反应如下： I．   II．   III．   回答下列问题， （1）计算_______。 （2）提高平衡产率的条件是_______。 A．高温高压 B．低温高压 C．高温低压 D．低温低压 （3）高温下分解产生的催化与反应生成，部分历程如图，其中吸附在催化剂表面的物种用*标注，所示步骤中最慢的基元反应是_______(填序号)，生成水的基元反应方程式为_______。 （4）下，在密闭容器中和各发生反应。反应物(、)的平衡转化率和生成物(、)的选择性随温度变化关系如下图(反应III在以下不考虑)。 注：含碳生成物选择性 ①表示选择性的曲线是_______(填字母)。 ②点M温度下，反应Ⅱ的_______(列出计算式即可)。 ③在下达到平衡时，_______。，随温度升高平衡转化率下降的原因可能是_______。 【答案】（1） （2）B （3） ④ HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O （4） c 0.2 温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量 【解析】（1）已知： I．   Ⅱ．   将I+ Ⅱ可得=，故答案为：； （2）已知反应Ⅱ．  为放热反应，要提高平衡产率，要使平衡正向移动。 A．高温会使平衡逆向移动，不利于提高平衡产率，A错误； B．低温使平衡正向移动，高压也使平衡正向移动，可提高平衡产率，B正确； C．高温会使平衡逆向移动，低压会使平衡逆向移动，不利于提高平衡产率，C错误； D．低压会使平衡逆向移动，不利于提高平衡产率，D错误； 故选B。 （3）反应活化能越高，反应速率越慢，从图中可以看出，第四步活化能最高，速率最慢，基元反应为CH3*+H*+2H2O=CH4*+2H2O；由图可知，在第三步时生成了水，基元反应为：HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O，故答案为：④；HO*+H2*+CH2*= CH3*+H2O； （4）已知反应I为吸热反应， Ⅱ为放热反应，III为吸热反应，根据图像，温度逐渐升高，则碳酸镁的转化率逐渐升高，氢气的转化率下降，在以下不考虑反应Ⅲ，则二氧化碳的选择性上升，甲烷的选择性下降，且二氧化碳、甲烷的选择性之和为100%，所以a表示碳酸镁的转化率，b表示二氧化碳的选择性，c表示甲烷的选择性。 ①表示选择性的曲线是c，故答案为：c； ②点M温度下，从图中看出碳酸镁的转化率为49%，则剩余的碳酸镁为0.51mol，根据碳原子守恒，甲烷和二氧化碳中碳原子的物质的量之和为0.49mol，又因为此时二氧化碳的选择性和甲烷的选择性相等，则二氧化碳和甲烷的物质的量为0.245mol，根据氧原子守恒得出水的物质的量为0.49mol，根据氢原子守恒得出 氢气的物质的量为0.02mol，总的物质的量为0.02+0.245+0.245+0.49=1mol，，，，则反应Ⅱ的，故答案为：； ③在下达到平衡时，碳酸镁完全转化，二氧化碳的选择性为70%，甲烷的选择性为10%，则生成的二氧化碳为0.7mol，生成的甲烷为0.1mol，根据碳原子守恒得出1-0.7-0.1 mol=0.2mol；因为反应Ⅱ是放热的，反应Ⅲ是吸热的。在，随温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量，故答案为：0.2；温度升高，反应Ⅱ逆移，H2量增多；使反应Ⅲ正移，H2量减少；总的表现为H2增加量大于减少量。 化学反应原理综合题是陕晋青宁新高考卷中理论深度最大、思维链条最长的压轴题型。该专题已彻底告别对ΔH、K、v等单一概念的孤立考查，转向对学生“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”素养的整合性诊断。其命题立意呈现出鲜明的耦合化、定量化与工程化特征： · 强化“热力学-动力学-物质结构”三位一体的耦合观：试题不再满足于“升温平衡逆向移动”的定性判断，而是要求学生同时考虑焓变、熵变、活化能、催化剂表面吸附等多重因素的竞争与协同。例如2026年陕西西安卷以“CO₂加氢制甲醇”为背景，给出不同温度下转化率与选择性的矛盾数据，要求结合反应机理图解释“高温热力学不利但动力学必需”的工程权衡，体现从“单一线性因果”到“多变量非线性耦合”的认知跃迁。 · 凸显“理想模型修正”与“真实体系偏差”的实证思维：命题注重考查学生对理论适用边界的批判性审视能力。如通过实际气体状态方程修正高压下的Kp计算、通过活度系数校正高浓度溶液的平衡常数、通过非稳态传热分析工业反应器的温度分布，强调“课本公式是起点而非终点”的科学态度。2025年宁夏石嘴山卷以“合成氨反应器热点控制”为载体，要求用绝热温升公式估算床层最高温度，并讨论惰性气体积累对有效分压的动态影响，引导学生理解实验室热力学向工业反应器迁移时的复杂性。 · 融合“双碳技术路径”与“能源转化效率”的价值导向：结合绿氢制备、CCUS、储能材料、生物质转化等前沿领域，将原理知识嵌入国家能源转型语境。如2026年青海西宁卷以“固体氧化物电解池（SOEC）共电解CO₂/H₂O”为背景，考查能斯特电压与过电位的分解、法拉第效率与能量效率的关系，并要求评估可再生能源波动对系统稳定性的冲击，体现基础理论在服务零碳技术中的支撑作用。 · 信息载体：从“单一曲线”转向“多模态数据包” · 复合图像成为标配：如“转化率-选择性-温度”三维曲面图、“lnK-1/T”线性拟合图、“dQ/dV-电压”微分曲线； · 原始实验数据表格化：提供未处理的压力、浓度、时间序列，需自行提取速率常数或平衡常数； · 反应机理示意图精细化：标注中间体能量、过渡态结构、速率控制步骤，要求关联宏观动力学参数； · 文献摘要与专利片段引入：给出新型催化剂性能描述或工艺条件优化结果，需验证其热力学/动力学合理性。 · 设问方式：从“是什么/为什么”转向“如何解释矛盾”和“如何优化边界” · 矛盾现象归因精细化：错误选项常设置“混淆热力学与动力学控制”“忽略副反应贡献”“误判速率控制步骤”等陷阱； · 优化策略开放但有约束：提出“如何提高目标产物收率”“如何降低能耗”等问题，答案需在热力学可行性、动力学速率、工程成本间取得平衡； · 定量推导常态化：不仅要求写出表达式，还需利用图中数据精确求算ΔH、Ea、K，并注意单位换算与有效数字。 · 知识整合：打破模块壁垒，实现跨尺度联动 · 与物质结构联动：用d带中心理论解释催化活性、用晶格匹配度分析界面稳定性； · 与电化学联动：用Nernst方程关联电势与浓度、用Tafel斜率诊断反应机理； · 与工艺流程联动：用物料衡算验证转化率、用能量平衡评估热集成潜力。 · 搭建“化学反应原理综合”核心分析框架 维度 核心要素 关键思维工具 热力学基础 ΔG、ΔH、ΔS、K、平衡组成 van't Hoff方程、Gibbs-Helmholtz 动力学过程 速率方程、Ea、指前因子、反应级数 Arrhenius方程、稳态近似 催化机理 活性位点、吸附/脱附、表面反应、RDS Langmuir-Hinshelwood模型 真实体系修正 非理想气体、活度、传质限制、热损失 状态方程、Damköhler数 工程评价 转化率/选择性/收率、时空产率、能效 Ragone图、TEA/LCA简化模型 · 开展“原理综合图谱解码”专项训练 · 复合曲线精读：区分热力学控制区与动力学控制区，识别最佳操作窗口； · 线性拟合实操：通过斜率/截距求ΔH/Ea，评估相关系数判断模型适用性； · 机理图关键点提取：定位RDS、计算表观活化能、验证微观可逆性； · 数据异常诊断：识别离群点、判断是否达到平衡、评估测量误差来源。 · 培养“耦合思维”与“边界意识”双核素养 · 拒绝单一因素决定论：始终追问“此条件下热力学允许但动力学是否可行？”“催化剂活性高但选择性是否达标？”； · 关注数量级匹配：ΔG与RT比较判断自发方向，Ea与kT比较评估反应速率； · 重视单位一致性：R值选取与P/V单位匹配，ΔH与ΔS单位统一为J或kJ。 命题方向 核心考点 典型真题/模拟题溯源 命题意图解析 热力学与平衡 ΔG计算、K-T关系、平衡组成、Le Chatelier原理 2026陕晋青宁(CH₄重整ΔG-T图)；2025陕西渭南(NH₃合成Kp-P关系)；2026青海西宁(SOEC能斯特电压)；2025宁夏石嘴山(CO₂加氢平衡转化率) 考查热力学基本原理与定量应用 动力学与速率 速率方程、Ea测定、级数确定、RDS判断 2026陕西西安(H₂O₂分解Arrhenius图)；2025河南南阳(酯水解酸催化级数)；2026白银(OER Tafel斜率)；2026江西赣州(酶促反应米氏常数) 强化动力学参数提取与机理解析 催化与表面化学 吸附等温线、活性位点、助剂效应、失活机制 2026重庆永川(Pt/C CO氧化Langmuir吸附)；2025浙江(ZSM-5分子筛择形催化)；2026陕西榆林(Fe基FTS链增长概率)；2025广东肇庆(光催化剂载流子分离) 衔接多相催化前沿，理解构效关系 电化学原理 Nernst方程、过电位、法拉第效率、EIS 2026山东潍坊(Li-ion电池OCV-SOC曲线)；2025湖北黄冈(PEMFC极化曲线)；2026河南信阳(超级电容器CV积分)；2026宁夏银川(腐蚀电位Tafel外推) 融合电化学模块，拓展原理应用边界 真实体系修正 非理想行为、传质限制、热效应、杂质影响 2026陕西咸阳(高压合成氨逸度系数)；2025四川成都(固定床径向温差)；2026青海海东(电解液浓差极化)；2025新疆乌鲁木齐(原料气硫中毒) 突破理想模型局限，建立工程现实感 多目标优化 转化率/选择性权衡、能效/成本trade-off、安全/环保约束 2026天水(丙烯氨氧化温度窗口)；2025陕西铜川(BDO合成压力优化)；2026河南郑州(生物柴油酯交换溶剂选择)；2025宁夏吴忠(氯碱槽电压与电流密度) 培养系统工程思维与决策能力 新技术与新体系 光/电/热催化耦合、等离子体、微流控、AI辅助 2026陕西宝鸡(PEC水分解偏压需求)；2025河南洛阳(微波辅助有机合成)；2026青海格尔木(微通道反应器停留时间)；2025平凉(机器学习预测催化剂) 对接科技前沿，激发创新意识 序号 误区表现 正确认知 纠错关键点与典型案例 1 ΔG<0反应一定快速进行 ΔG仅判断自发性，速率由Ea决定 石墨→金刚石ΔG>0常温不自发，但高温高压下ΔG<0仍极慢 2 升高温度平衡一定向吸热方向移动 仅适用于封闭体系恒压条件；开放体系或变容体系可能不同 流动反应器中停留时间随T变化，表观平衡偏移 3 催化剂同等程度加快正逆反应 正确，但不改变平衡位置；可能改变主/副反应选择性 Pt催化乙烯加氢vs异构化，温度不同选择性迥异 4 K大=转化率高 K是平衡常数，实际转化率还受初始配比、副反应、传质限制影响 NH₃合成K大但单程转化率仅15%因动力学限制 5 速率常数k与浓度无关 k是温度的函数，但表观k可能受扩散、吸附等浓度依赖过程影响 多孔催化剂内扩散限制下表观级数≠本征级数 6 所有反应都符合Arrhenius方程 仅适用于基元反应或表观活化能恒定的复杂反应 酶催化、链式反应、扩散控制区偏离线性 7 平衡时正逆反应速率为零 动态平衡，v正=v逆≠0 同位素示踪证实H₂+I₂⇌2HI平衡时仍在交换 8 ΔH<0一定是放热反应 ΔH符号取决于系统定义；环境视角相反 电化学中阳极吸热但电池整体放热 9 增加压强总是有利于气体分子数减少的方向 仅适用于理想气体；高压下非理想性可能导致反常 NH₃合成>100 MPa时压缩因子Z<1，实际效果弱于理想预测 10 选择性高=收率高 收率=转化率×选择性；低转化率下高选择性仍导致低收率 CH₄部分氧化制合成气，X=10% S=90% → Y=9% 11 活化能Ea越大反应越慢 还需考虑指前因子A；某些高Ea反应因A极大而很快 爆炸反应Ea高但链传递极快 12 所有平衡常数都无量纲 Kc、Kp有量纲，仅K°无量纲；计算时需注意单位统一 Kp=(atm)^Δn，代入R时需匹配atm·L/mol·K 13 温度升高所有反应速率都加快 负温度系数反应存在（如NO氧化）；酶催化有最适温度 2NO+O₂→2NO₂在>200℃速率下降 14 平衡移动方向=反应进行方向 移动是对外界扰动的响应，不等于净反应方向 加压瞬间Q>K，反应逆向进行直至新平衡 15 理论计算值=实验测量值 实验值受仪器精度、样品纯度、操作误差影响 量热法测ΔH需校正热容、散热、搅拌功 一、ΔH的计算 ΔH（焓变）是化学反应中生成物总能量与反应物总能量之差，核心计算方法覆盖教材基础与真题高频考法，具体如下： 计算方法 适用场景 核心公式/依据 键能法 气态物质间的反应、已知键能数据 ΔH=∑反应物总键能−∑生成物总键能 盖斯定律法 多步连续反应、未知反应焓变推导 总反应ΔH=各分步反应ΔH之和（代数叠加） 热化学方程式法 已知热化学方程式、求目标反应ΔH 方程式系数与ΔH成正比； 反应逆向，ΔH符号相反 燃烧热/中和热法 已知燃烧热、中和热数据 燃烧热：ΔH=可燃物物质的量×其燃烧热； 中和热：强酸强碱稀溶液中和ΔH≈-57.3kJ/mol 能量图像法 反应能量变化曲线图、势能面图 ΔH=生成物总能量−反应物总能量； 活化能=过渡态能量−反应物能量 二、反应自发性判断 反应自发性由焓变（ΔH）、熵变（ΔS）、温度（T）共同决定，高考核心考查方向如下： （1）熵变（ΔS）基础判断 ①熵增（ΔS>0）：气态物质物质的量增多、固体溶解、液体汽化、混乱度增加（如2SO2+O2⇌2SO3，ΔS<0；CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g)，ΔS>0）。 ②熵减（ΔS<0）：气态物质物质的量减少、物质凝聚、混乱度降低。 （2）吉布斯自由能（ΔG）核心判据 ①公式：ΔG=ΔH−TΔS​（T为热力学温度，单位K，恒为正）。 ②判据规则： a.ΔG<0：反应自发进行； b.ΔG=0：反应达到平衡状态； c.ΔG>0：反应非自发进行（逆向自发）。 ③温度对自发性的影响（4类典型情况）： ΔH符号 ΔS符号 自发性规律 典型反应示例 负（ΔH<0） 正（ΔS>0） 任何温度下均自发 2H2+O22H2O 负（ΔH<0） 负（ΔS<0） 低温自发，高温非自发 NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) 正（ΔH>0） 正（ΔS>0） 高温自发，低温非自发 CaCO3(s)⇌CaO(s)+CO2(g) 正（ΔH>0） 负（ΔS<0） 任何温度下均非自发 2CO(g)=2C(s)+O2(g) 三、活化能与有效碰撞理论 1．基元反应：大多数化学反应往往经历多个反应步骤才能实现，其中每一步反应都称为基元反应。决定速率的步骤是最慢的一个基元步骤。 例 过氧化氢H2O2在水溶液中把溴化氢HBr氧化为溴Br2的反应H2O2 + 2H+ +2Br－Br2 + 2H2O，反应机理为： H2O2＋H+＋Br－HBrO＋H2O (慢反应) HBrO＋Br－＋H+ Br2＋H2O (快反应) 决定速率的就是第一个反应，且这个反应中HBrO不是最终产物，称为反应的中间产物或中间体。 2．基元反应过渡状态理论 （1）如图所示是两步完成的化学反应，分析如下： ①该反应的反应物为A、B，中间体为C，生成物为D。 ②由A、B生成C的反应为吸热反应，由C生成D的反应为放热反应，总反应为放热反应。 ③第一步为慢反应，第二步为快反应，决定总反应快慢的是第一步反应。 （2）基元反应过渡状态理论认为，基元反应在从反应物到产物的变化过程中要经历一个中间状态，这个状态称为过渡态。 AB＋C[A…B…C]A＋BC 反应物　 　 过渡态　 产物 过渡态是处在反应过程中具有最高能量的一种分子构型，过渡态能量与反应物的平均能量的差值相当于活化能。如：一溴甲烷与NaOH溶液反应的历程可以表示为： CH3Br＋OH－[Br…CH3…OH]Br－＋CH3OH 反应物　　 过渡态　　 　 产物 3．从活化分子、有效碰撞角度分析外界条件对反应速率的影响 条件改变 活化能 单位体积内 有效碰撞次数 化学反应速率 分子总数 活化分子数 活化分子百分数 增大反应物浓度 不变 增加 增加 不变 增加 增大 增大压强 不变 增加 增加 不变 增加 增大 升高温度 不变 不变 增加 增加 增加 增大 加催化剂 降低 不变 增加 增加 增加 增大 四、化学反应速率计算（v） 公式类型 核心公式 适用范围 易错警示 定义式 v=Δc/Δt=Δn/(VΔt)​ 已知浓度/物质的量变化、时间 注意体积 V是否变化 （恒容 / 恒压） 比例式 vA:vB:vC=ΔnA:ΔnB:ΔnC =ΔcA:ΔcB:ΔcC​ 已知一种物质速率，求其他 必须等于化学计量数之比 影响因素 v∝cn（级数反应）、 v∝e−Ea/RT 浓度、温度、催化剂 催化剂不改变平衡， 只改变速率 五、化学平衡状态的判断 1．动态标志：v正＝v逆≠0 （1）同一物质(两种表述)：v正＝v逆、断键数＝成键数。 （2）不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA＋bBcC＋dD，＝时，反应达到平衡状态。 2．“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的(即变量)，当其“不变”时反应就达到平衡状态。 （1）混合体系中各组分的物质的量、质量、物质的量浓度、百分含量(体积分数、质量分数)、转化率、颜色(某组分有颜色)等会随时间变化而变化，为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 （2）绝热体系中温度为变量，当其不随时间而改变时，反应达到平衡。 （3）、ρ、p总等，不一定为变量，要根据不同情况进行判断。 ④若有非气体物质参与反应，无论Δn(g)是否等于0，、ρ均为变量，若其恒定不变，则化学反应达到平衡状态。 mA(s)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若A为固体或液体 是否是平衡状态 混合气体的平均摩尔质量一定 平衡 混合气体的密度一定 平衡 3．常见的判断依据（以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例） 类型 判断依据 是否是平衡状态 混合物体系中各成分的含量 ①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定 平衡 ②各物质的质量或各物质质量分数一定 平衡 ③各气体的体积或体积分数一定 平衡 ④总体积、总压强、总物质的量一定 不一定平衡 正、逆反应速率的关系 ①在单位时间内消耗了m molA同时生成m molA，即v(正)=v(逆) 平衡 ②在单位时间内消耗了n molB同时消耗了p molC，则v(正)=v(逆) 平衡 ③在单位时间内生成n molB，同时消耗了q molD，因均指v(逆) 不一定平衡 ④v(A):v(B):v(C):v(D)＝m:n:p:q，v(正)不一定等于v(逆) 不一定平衡 压强 ①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 平衡 ②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定) 不一定平衡 混合气体平均相对分子质量 ①一定时，只有当m＋n≠p＋q时 平衡 ②一定时，但m＋n=p＋q时 不一定平衡 温度 任何反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时 平衡 颜色 反应体系内有色物质的颜色一定 平衡 体系的密度 恒温恒容时，密度一定 不一定平衡 恒温恒压时，若m＋n≠p＋q，则密度一定时 平衡 恒温恒压时，若m＋n=p＋q，则密度一定时 不一定平衡 六、化学平衡的移动、勒夏特列原理 1．化学平衡移动与化学反应速率的关系 （1）v正>v逆：平衡向正反应方向移动。 （2）v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。 （3）v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。 2．影响化学平衡的因素 若其他条件不变，改变下列条件对化学平衡的影响，结果如下： 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强 (对有气体参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆，平衡不移动 3．勒夏特列原理——化学平衡移动原理 内容 如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度)，平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 适用范围 适用于任何动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)，非平衡状态不能用此来分析。 七、化学平衡常数（Kc）的含义及应用 1．化学平衡常数表达式：对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。 K＝， 固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中。 2．化学平衡常数的影响因素 K值只受温度的影响，与物质的浓度、压强等的变化无关。 影响因素 内因 反应物本身的性质 外因 温度升高 ΔH<0，K值减小 ΔH>0，K值增大 3．平衡常数与方程式的关系 （1）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝。 （2）方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。 （3）两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。 化学方程式 平衡常数表达式 相互关系 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) K1＝K22 K2·K3＝1 K1·K32＝1 N2(g)＋H2(g)NH3(g) NH3(g)N2(g)＋H2(g) 4．应用 （1）对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的任意状态，浓度商Q＝。 根据浓度商与平衡常数的大小关系，可以判断化学平衡移动的方向： 当Q<K时，反应向正反应方向进行，直至达到新的平衡状态； 当Q＝K时，反应处于平衡状态； 当Q>K时，反应向逆反应方向进行，直至达到新的平衡状态。 （2）判断可逆反应的反应热 八、化学平衡常数（Kc）的计算 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 平衡常数：K＝。 九、压强平衡常数(Kp)的计算 1．压强平衡常数 对于有气体参与的化学反应，写平衡常数表达式时，用平衡时各气体的分压代替浓度，计算所得到的平衡常数称为压强平衡常数(Kp)。如aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)： Kp＝ [其中p(A)、p(B)、p(C)、p(D)表示反应物和生成物的分压]。 2．计算步骤及模板 模板一 模板二 ①平衡总压为p0 N2(g)　＋　3H2(g) 2NH3(g) n(平) a b c p(分压) p0 p0 p0 Kp＝ ②刚性容器起始压强为p0，平衡转化率为α。 　2NO2(g)N2O4(g) p(始) p0 0 Δp p0α p0α p(平) p0－p0α p0α Kp＝ 十、平衡转化率、体积分数等有关计算 1．掌握一个方法——“三段式”法 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a－mx b－nx px qx 2．掌握以下公式 公式 A的转化率 α(A)＝×100% （转化率＝×100%＝×100%） A的平衡浓度 c(A)＝ mol·L－1 A的体积分数 φ(A)＝×100% （某组分的体积分数＝×100%） 平衡混合物中某组分 的百分含量 ×100% 平衡压强与起始压强之比 ＝ 混合气体的平均密度 ρ混＝ g·L－1 混合气体的平均摩尔质量 ＝ g·mol－1 十一、常见反应机理图像分析 1．常见反应机理图像分析——物质(相对)能量与反应历程 图像 解读 催化剂与化学反应： （1）在无催化剂的情况下：E1为正反应的活化能；E2为逆反应的活化能；E1－E2为此反应的焓变(ΔH)。 （2）有催化剂时，总反应分成了两个反应步骤(也可能为多个)，反应①为吸热反应，产物为总反应的中间产物，反应②为放热反应，总反应为放热反应。 （3）催化剂的作用：降低E1、E2，但不影响ΔH，反应是放热反应还是吸热反应取决于起点(反应物)能量和终点(生成物)能量的相对大小 能垒与决速步骤： 能垒：简单可以理解为从左往右进行中，向上爬坡最高的为能垒，而包含此能垒的反应我们称之为决速步骤，也成为慢反应。 例如图中，从第一个中间态到过渡态2的能量就是能垒，而HCOO*+H*=CO2+2H*是在Rh做催化剂时该历程的决速步骤。 注意： ①能垒越大，反应速率越小，即多步反应中能垒最大的反应为决速反应。 ②用不同催化剂催化化学反应，催化剂使能垒降低幅度越大，说明催化效果越好。 ③相同反应物同时发生多个竞争反应，其中能垒越小的反应，反应速率越大，产物占比越高。 2．常见反应机理图像分析——“环形”反应历程 图像 解读 “环式”反应： 对于“环式”反应过程图像，位于“环上”的物质一般是催化剂或中间体，如⑤、⑥、⑦和⑧，“入环”的物质为反应物，如①和④，“出环”的物质为生成物，如②和③ 1,2-丙二醇脱氧脱水反应的催化循环机理 催化剂与中间产物： 催化剂：在连续反应中从一开始就参与了反应，在最后又再次生成，所以仅从结果上来看似乎并没有发生变化，实则是消耗多少后续又生成了多少。 中间产物：在连续反应中为第一步的产物，在后续反应中又作为反应物被消耗，所以仅从结果上来看似乎并没有生成，实则是生成多少后续有消耗多少。 例1：在含少量 I-的溶液中，H2O2 分解的机理为： H2O2 + I- → H2O + IO- 慢 H2O2 + IO-→ O2 + I- +H2O 快 在该反应中I-为催化剂， IO-为中间产物。 例2：而在机理图中，先找到确定的反应物，反应物一般是通过一个箭头进入整个历程的物质，(产物一般多是通过一个箭头最终脱离这个历程的物质)与之同时反应的就是催化剂，并且经过一个完整循环之后又会生成；中间产物则是这个循环中的任何一个环节。如图中，MoO3则是该反应的催化剂，图中剩余的三个物质均为中间产物。 十二、化学反应速率与平衡图像分析 1．物质的量—时间图 典例分析：某温度时，在定容(VL)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 a.由图像得出的信息 Ⅰ、X、Y是反应物，Z是产物。 Ⅱ、t3s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 Ⅲ、0～t3s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 b、根据图像可进行如下计算 Ⅰ、某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝mol·L－1·s－1； Y的转化率＝×100%。 Ⅱ、确定化学方程式中的化学计量数之比，如X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 2．速率-时间图（v−t图） a.t1时增大反应物的浓度，正反应速率瞬间增大，然后逐渐减小，而逆反应速率逐渐增大； b.t2时升高温度，对任何反应，正反应和逆反应速率均增大，吸热反应的正反应速率增大较快； c.t3时减小压强，容器容积增大，浓度变小，正反应速率和逆反应速率均减小； d.t4时使用催化剂，正反应速率和逆反应速率均瞬间增大 2．转化率(或含量)—时间图——先拐先平 【解析】甲表示压强对反应物转化率的影响，对于气体反应物化学计量数之和大于气体生成物化学计量数之和的反应，压强越大，反应物的转化率越大； 乙表示温度对反应物转化率的影响，对于吸热反应，温度越高，反应物的转化率越大； 丙表示催化剂对反应物转化率的影响，催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应物的转化率。 3．平衡曲线类（最高频、最易错） （1）含义：描述平衡状态下，物理量（转化率、产率、常数）与外界条件（温度、压强、投料比）的函数关系。 （2）常见子图： ①α−T图：转化率随温度变化 。 ②α−P图：转化率随压强变化 。 ③lnK−1/T图：关联平衡常数与温度（阿伦尼乌斯公式延伸） 。 ④物质的量分数-组成图：三角坐标图 。 （3）分析时可沿横轴作一条平行于纵轴的虚线，即：为等压线或等温线，然后分析另一条件变化对该反应的影响 恒压线(恒温线) 答题策略 叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果) 答题模板 该反应的正反应是气体分子数减小(或增大)的反应，当温度一定时，增大压强，平衡正向移动，因此×××(得结论) 经典例题 乙烯气相水合反应的热化学方程式为C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)　ΔH＝－45.5kJ·mol－1，下图是乙烯气相水合法制乙醇中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]。图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为__________，理由是______________ 标注答案 p1＜p2＜p3＜p4，反应正方向是分子数减少的反应，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高 1．（2026·山西晋城·一模）研究反应机理、能量变化及其限度，利国利民。请回答下列问题： （1）Li-Ru催化合成氨的部分反应进程如图所示(图中“*”表示吸附在催化剂表面的物质)。 所示步骤中最慢的基元反应方程式为___________。 （2）已知NH3(g)的燃烧热，H2(g)的燃烧热。 ①表示NH3(g)燃烧热的热化学方程式为___________。 ②的取值范围是___________(填字母)。 a．    b． （3）通过 的相互转化可实现NH3的高效存储和利用，则存储NH3的条件是___________(填字母)。 a．高温高压    b．低温高压    c．高温低压    d．低温低压 （4）南京理工大学朱卫华等人基于单簇催化剂，提出了一种一氧化氮还原反应的新型结构∼活性关系，经研究发现主要反应如下： 反应i： 慢反应 反应ii： 快反应 一定温度下，向恒容密闭容器中充入2molNO和6molH2，发生反应i和反应ii，测得含氮元素占比[如N2的含氮元素占比]与时间的关系如图所示(已知：时两反应均达到平衡，且平衡时的总压强为)。 ①曲线c代表的物质是___________(填“NO”“N2”或“NH3”)。 ②内NO(g)的平均反应速率为___________。 ③该温度下，反应i的Kp=___________(写出表达式即可，无需计算出具体数值，Kp为用分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】（1） （2） b （3）b （4） N2 2 【解析】（1）反应活化能越高，反应速率越慢，从图中可以看出，活化能最高，速率最慢； （2）①燃烧热是指在时，纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量，指定产物是指氮元素变为，氢元素变为，故的燃烧热的热化学方程式为 ； ②由题意可得，i． 、ii． ，结合盖斯定律，可得： ，，故选b； （3） 的正反应为吸热反应，反应体系中气体物质的量增加；降低温度，平衡向放热反应方向移动，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，有利于存储，b项符合题意； （4）①反应ii为快反应，曲线a表示的物质快速减少，故曲线a表示，快速增加，曲线b表示氨气，曲线c表示氮气； ②时达到平衡，则由图知，的氮含量为6%，，的氮含量为86%，，的氮含量为，，由氧原子守恒得，，由氢原子守恒得，，此时气体的总物质的量为。平衡时，则起始时，内的平均反应速率为； ③平衡时，，，，反应i的。 2．（2026·山西忻州·模拟预测）是重要的化工原料。我国某科研团队研制出负载Au的催化剂，实现了和在CO参与下直接合成；副产物可用于合成甲醇等有机物。图1表示反应的吉布斯自由能与温度的关系，图2为反应机理图。 回答下列问题： Ⅰ、的合成 （1）由图1可知，反应ⅰ在______条件下(填“高温”或“低温”)更易自发进行；对比反应ⅰ、ⅱ对应曲线可知，的合成中CO的作用是______。 （2）图2为反应机理示意图。所示步骤中CO参与的基元反应方程式为______。 （3）随着上Au负载量的增加，的合成速率先增大后减小，造成这一现象的原因可能是______。 Ⅱ、的利用 与反应生成相关的化学方程式如下： ①     ②     ③     （4）______。 （5）25℃时，在密闭容器中的平衡转化率和甲醇的选择性随压强的变化关系如图所示(含碳生成物的选择性)的平衡转化率随压强增大而增大的原因可能是______。 （6）25℃、5 MPa时，和按物质的量进气，计算反应①的压强平衡常数______(列出计算式，是用分压代替浓度计算的平衡常数，分压=总压×物质的量分数)。 【答案】（1） 低温 降低了反应的吉布斯自由能，使 （2）或 （3）随Au负载量增加，可用于发生反应的活性位点增加，生成速率增大；随Au负载量进一步增加，活性位点减少，的生成速率减小；或随Au负载量增加，可用于发生反应的活性位点增加，生成速率增大；随Au负载量进一步增加，Au原子发生团聚，使其活性位点减少，的生成速率减小(合理即可) （4） （5）反应①是气体分子数减小的反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，转化率增大(合理即可) （6）或 【解析】（1）反应自发进行的判据是，由图1可知，反应ⅰ的随温度升高而增大，低温下，更易自发进行；对比反应ⅰ、ⅱ对应曲线，反应ⅰ（有CO参与）的在相同温度下更低，说明CO的作用是降低了反应的吉布斯自由能，使； （2）从图2的反应机理看，CO参与的基元反应是或； （3）随Au负载量增加，可用于发生反应的活性位点增加，生成速率增大；随Au负载量进一步增加，活性位点减少，的生成速率减小；或随Au负载量增加，可用于发生反应的活性位点增加，生成速率增大；随Au负载量进一步增加，Au原子发生团聚，使其活性位点减少，的生成速率减小(合理即可)； （4）根据盖斯定律，反应②=反应①−反应③，因此=； （5）反应①是气体分子数减少的可逆反应，温度一定时，增大压强使反应①平衡正向移动；反应②是气体分子数不变的反应，压强不影响其平衡，因此总体系中的平衡转化率随压强增大而增大； （6）设起始投料、，由图可得5 MPa时转化率为30%，甲醇（）选择性为90%，则转化的为，生成为，根据C原子守恒，生成CO为，根据反应式可得，生成的为；所以平衡时、、、、，，则、、、，反应①的压强平衡常数==MPa-2。 3．（2026·陕西西安·模拟预测）我国开发现代煤化工技术，生产烯烃、芳烃等石油基产品，解决我国“富煤、缺油、少气”的能源结构问题。煤炭变乙烯、丙烯的核心工艺路线为煤气化→甲醇→烯烃。 （1）煤炭的气化制甲醇的主要反应包括以下过程： ①   ②   ③ 则反应  _______(用含a、b、c的代数式表示) （2）反应②即水煤气变换反应，在工业上可用于制氢气。恒定总压1.70 Mpa和水碳比投料，在不同条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表： 条件1 0.40 0.40 0 条件2 0.42 0.36 0.02 ①对比条件1，条件2中产率下降是因为发生了一个不涉及的副反应，写出该反应的化学反应方程式_______。 ②下列说法正确的是_______。 A．通入反应器的原料气中应避免混入 B．恒定水碳比，增加体系总压可提高的平衡产率 C．适当过量的水蒸气可减少催化剂表面的积碳 D．在条件1下，水煤气变换反应的压强平衡常数 （3）甲醇催化制取丙烯的过程中发生如下反应：，该反应的Arrhenius经验公式的实验数据如图中直线a所示，已知Arrhenius经验公式为(为活化能，k为速率常数，R和C为常数)。则该反应的活化能_______，当改变外界条件时，实验数据如图中的直线b所示，则实验可能改变的外界条件是_______。 （4）电解还原法也可以将转化为，装置示意图如图所示。 ①写出在阴极转化为的电极反应式：_______。 ②Cu能有效抑制析氢，对电解还原制具有高催化活性。若中混有会使Cu催化剂中毒(Cu价态不变)，催化剂中毒的可能原因是_______。 【答案】（1） （2） AC （3） 使用了催化剂（或使用了更高效的催化剂） （4） 在阴极转化为S沉积在Cu表面 【解析】（1）根据盖斯定律，目标方程式④=式①+式③+式②，则，代入已知反应的焓变，故； （2）①由于条件2产生，且不涉及，根据碳原子守恒可知，参与副反应，则化学方程式为：； ②A．反应体系中存在和，原料气中若混入，与和均会反应，且存在爆炸的危险，故应避免混入，A正确； B．水煤气变换反应中，反应前后气体分子数相等，故增加体系总压，平衡不移动，的平衡产率不会变，B错误； C．适当过量的水蒸气可通过反应：，消耗积碳C（s），C正确； D．条件1下没有甲烷生成，只发生了水煤气变换反应，该反应是一个气体分子数不变的反应；设在条件1下水蒸气和一氧化碳的投料分别为和，参加反应的一氧化碳为，由三段式： ，，解得；则平衡常数；；D错误； 故选AC； （3）将直线a上两点坐标代入，列方程组，解得；从该公式可以看到，活化能就是直线斜率的相反数，如图：b相比a，斜率的相反数减小，也就是活化能降低，所以改变的条件可能是使用了催化剂（或使用了更高效的催化剂）； （4）①在阴极转化为，碳元素从+4价降至-2价，2个碳原子共得到12个电子，同时结合电解质溶液为溶液，则阴极电极反应为：； ②在阴极被还原，生成固体S单质沉积在表面，占据催化剂活性位点，使催化剂中毒。 4．（2026·陕西西安·模拟预测）由铁基催化剂催化合成气(和)费托反应制丙烷、丙烯体系，反应如下： 反应a： -604.6kJ·mol-1 反应b： -498.4kJ·mol-1 体系仅考虑存在副反应： （1）计算丙烯与氢气发生加成反应的___________ （2）可改变平衡转化率的因素是___________。(填写编号) A．温度 B．压强 C．铁基催化剂 D．投料比 （3）副反应生成所需的有两种形成途径：解离、解离。根据图1铁基催化剂Fe反应路径中解离、解离的活化能，推测体系中产生的主要途径是___________。(填“解离”或“解离”) （4）若在反应体系中混入微量，可形成新型催化剂。结合图1，推测新型催化剂能抑制生成的核心机理是___________。 （5）300℃下，将合成气混入微量，以固定流速通入反应器。出口处测得产物选择性[选择性]随体积分数V％的变化关系如图2. ①铁基催化剂Fe，转化率为32％，产物烯烷选择性比为2.结合图2数据可知产率为___________(保留2位有效数字，下同)，选择性为___________。 ②合成气混合体积分数，溴原子像催化剂上的“分子开关”，使的生成速率极慢。适当降低流速可使反应a制丙烯、反应b制丙烷达到平衡状态，转化率为75％，烯烷选择性比为4，忽略的存在。求反应a的平衡常数___________。(以物质的量分数代替浓度进行计算；写出计算式即可) （6）利用电化学法可将转化为有机物。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） （2）ABD （3）解离 （4）Br 提高了解离的活化能，减慢活性的生成，减少与结合生成的副反应，从而抑制生成 （5） 9.9% 46% （6） 【解析】（1）根据盖斯定律，目标反应 可由反应b - 反应a得到，则 （2）A ．反应均有热效应，温度改变平衡移动，转化率变化，A正确； B． 主反应a、b均为气体分子数减小的反应，加压平衡右移，转化率增大，B正确； C ．催化剂只改速率，不改变平衡转化率，C错误； D ．改变反应物配比，平衡发生移动，平衡转化率随之改变，D正确； 故选ABD。 （3）反应速率由决速步（活化能最高的基元步骤）决定，决速步活化能越低，总反应速率越快，为主要途径。 由图 1 可知： 解离路径决速步活化能为1.44 eV，解离路径决速步活化能为1.58 eV，1.44<1.58，因此解离速率更快，是产生的主要途径。 （4）的引入升高了解离的反应能垒（决速步活化能增大），减慢了表面活性的生成速率；是生成的关键中间体，其浓度降低直接减少了与结合生成的副反应，从而抑制生成。 （5）① 设选择性为χ，由烯烃 / 烷烃选择性比为 2，得选择性为2χ。 由图 2可知，无时选择性为31%，根据选择性总和为100%可得，因此选择性为46%，选择性为31%。（2 位有效数字），故。 ② 由①知，选择性为46% ③ 设起始，，，，，则总物质的量，故以物质的量分数表示的平衡常数为 （6）阴极得电子还原为；结合介质且浓度不变的条件，生成的与通入的结合为，配平得： 5．（2026·陕西榆林·模拟预测）尿素为农业生产常用氮肥。合成尿素包括如下两个基元反应： 反应Ⅰ．         反应Ⅱ．         回答下列问题： （1）反应能自发进行的条件是________（填“低温”“高温”或“任意温度”）。 （2）140℃时向某刚性密闭容器中充入1 mol 和1 mol 合成尿素：。下列情况不能判断该反应达到平衡状态的是________（填字母）。 A． B．混合气体总压强不随时间变化 C．体积分数不随时间变化 D．混合气体密度不随时间变化 （3）在固定体积的密闭容器中投入4 mol 和1 mol ，仅考虑反应Ⅰ、Ⅱ，实验测得反应中各组分随时间的变化如图1所示。 则合成尿素总反应的速率由反应________（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）决定。15 min后产量下降的原因是________。 （4） 、 下，在一体积为5 L的恒容密闭容器中充入3 mol 和1 mol 反应合成尿素，测得平衡转化率与压强的关系如图2所示；在180℃、20 MPa下，平衡转化率与起始投料比δ[]的关系如图3所示。 ①其他条件不变，随着起始投料比增大，的平衡转化率________（填“减小”“增大”或“不变”），原因是________。 ②平衡常数、、由大到小的顺序为________。 （5）温度不变，初始压强为120 kPa时，向一恒容密闭容器中充入2 mol 和1 mol 发生反应，一段时间后达到平衡，此时尿素质量为30 g，该温度下，反应的平衡常数 ________（为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）低温 （2）A （3） Ⅱ 反应Ⅰ速率快，反应Ⅱ速率慢，15 min后H2NCOONH4不断被反应Ⅱ消耗转化为尿素，因此其产量下降 （4） 增大 增大NH3的浓度，平衡正向移动CO2的平衡转化率增大 （5）或6.25×10-4 【解析】（1）根据盖斯定律计算总反应焓变：ΔH = -117 kJ/mol + 15 kJ/mol =-102 kJ/mol，ΔH<0，说明总反应是放热反应。反应前气体总物质的量是3 mol，反应后只有1 mol气体，气体物质的量减少，混乱度降低，所以 ΔS<0。根据反应自发判断公式：ΔG = ΔH - TΔS，ΔG<0 反应才能自发。当ΔH<0、ΔS<0时：温度越低，TΔS数值越小，ΔG 越容易小于0，因此低温条件下反应自发进行； （2）A．化学反应平衡时，正逆反应速率之比等于化学计量数之比。该反应正确关系为：2v正( H2O ) = v逆( NH3)，题目给出的 2v正(NH3)=v逆(H2O) 不符合计量数比例，无法判断是否平衡； B．反应前后气体总物质的量发生变化，恒容容器中，体系总压强会随反应进行改变。当总压强不变时，说明气体量不再变化，反应达到平衡； C．体积分数不变说明其浓度不再变化，反应达平衡； D．反应生成固体尿素，混合气体总质量会持续变化，容器体积恒定，气体密度会改变。当密度不变时，说明气体质量不再变化，反应达到平衡； 故选A。 （3）从图像可知，反应Ⅰ快速达到平衡，的量就不再变化，而尿素生成缓慢，说明反应Ⅱ速率更慢。总反应的反应速率由慢反应（反应Ⅱ）决定，15分钟后，反应Ⅰ基本完成，H2NCOONH4持续被反应Ⅱ消耗，因此量下降； （4）① 增大反应物氨气的浓度，化学平衡正向移动，因此二氧化碳的平衡转化率增大； ②相同压强下，平衡转化率 ，说明温度 。处于不同温度，但是二氧化碳转化率相同，则说明平衡常数相同，点二氧化碳转化率最低，说明其平衡常数最小，大小顺序为。 （5），由反应式得平衡时：，，，总气体物质的量为。恒温恒容下压强比等于物质的量比，得平衡总压；各分压：，，；。 6．（2026·陕西渭南·三模）以1，4-丁二醇（）和顺酐（）为原料，为催化剂，制备-丁内酯（）的主要反应如下： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：     反应Ⅲ：3    回答下列问题： （1）反应Ⅰ的________。反应Ⅲ的平衡常数________（用含、的代数式表示）。 （2）反应Ⅰ（1，4-丁二醇脱氢）和反应Ⅱ（顺酐加氢）同时进行显著提高了1，4-丁二醇和顺酐的转化率，原因是________。 （3）反应Ⅰ的一种机理如图所示（“*”表示此微粒吸附在催化剂表面） ①在上述合成-丁内酯过程中的作用是________。 ②-丁内酯分子中键、键数目之比为________。 （4）恒温恒压条件下，向密闭容器中通入3 mol 1，4-丁二醇和2 mol顺酐发生反应Ⅰ和Ⅱ，达到平衡时1，4-丁二醇的转化率为a，水蒸气的物质的量为b mol。则平衡时________mol（用含a、b的代数式表示，下同），反应Ⅱ的平衡常数________（列出表达式即可）。 已知：对于反应，，x为物质的量分数。 （5）以1，4-丁二醇为原料，在催化剂上进行脱氢反应制备-丁内酯，可能的转化为： 不同温度下1，4-丁二醇的转化率、产率与产物的选择性如图所示： 则1，4-丁二醇脱氢选择的适宜温度为_________，原因是________。 【答案】（1） （2）反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了能量上的互补；反应Ⅰ生成，反应Ⅱ消耗，反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了物料上的互补 （3） 催化作用 （4） （5） 220 依据图示，220℃时，-丁内酯的选择性高，而此时1,4-丁二醇的转化率约为99.6%，丁内酯的收率最大 【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅲ = 3×反应Ⅰ + 2×反应Ⅱ，因此，代入数据，解得 ；反应Ⅲ的平衡常数； （2）反应Ⅰ（1,4-丁二醇脱氢）和反应Ⅱ（顺酐加氢）同时进行显著提高了1,4-丁二醇和顺酐的转化率，原因是反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了能量上的互补；或反应Ⅰ生成，反应Ⅱ消耗，反应Ⅰ和反应Ⅱ得到了物料上的互补； （3）①在上述合成γ－丁内酯过程中参与了反应后又被生成，作用是催化作用； ②键指H的1s轨道与杂化C形成的 σ键，中共6个 σ键；中仅羰基含有1个π键，则键、键数目之比为； （4）1,4-丁二醇的分子式为，顺酐的分子式为C4H2O3，的分子式为C4H6O2，通入3 mol 1,4-丁二醇和2 mol顺酐发生气相反应，达到平衡时1,4-丁二醇的转化率为，水蒸气的物质的量为，平衡时物质的量()mol，由反应Ⅱ和Ⅲ可知，消耗的顺酐与生成的水的物质的量相等，即平衡时顺酐物质的量为()mol，设平衡时和H2物质的量分别为x、y，由碳元素守恒得，即，由氢元素守恒得，即，解得，平衡时物质的量为()mol，物质的量为()mol，气体总物质的量为()mol，反应Ⅱ的平衡常数； （5）依据图示，220℃时，-丁内酯的选择性高，而此时1,4-丁二醇的转化率约为99.6%，-丁内酯的收率最大。 7．（2026·陕西榆林·模拟预测）乙烯是重要的基础化工原料，工业上利用甲烷及乙烷制乙烯，涉及的相关反应如下： 反应Ⅰ：   副反应：   反应Ⅱ：   回答下列问题： （1）副反应的___________。反应Ⅰ的正反应活化能___________(填“大于”“小于”或“等于”)逆反应活化能。 （2）298 K时，反应Ⅱ历程如图1所示。该反应共分两步，其中反应速率较快的是___________(填“反应a”或“反应b”)。已知在、下，由最稳定的单质合成1mol物质B的反应焓变，叫做物质B的标准摩尔生成焓，用符号表示，的，、的标准摩尔生成焓为0.的___________。 （3）①以和的混合气体为起始投料(N2不参与反应)，保持混合气体总物质的量不变，在恒容的容器中对反应Ⅱ进行研究，下列说法错误的是___________(填字母)。 A．升高温度，正、逆反应速率同时增大 B．、和的物质的量相等时，反应达到平衡状态 C．增加起始投料时的体积分数，单位体积的活化分子数增加 D．增加起始投料时的体积分数，平衡转化率增大 ②已知反应Ⅱ：的速率方程为，，其中、分别为正、逆反应速率常数，为各组分分压(分压=总压×物质的量分数)。某温度下，向恒容密闭容器中通入和(作稀释剂，不参与反应)，测得容器总压()和转化率α随时间变化的结果如图2，起始时___________；平衡时___________；a处的___________。 【答案】（1） +203 大于 （2） 反应a +51 （3） BD 4：1 15 2.5 【解析】（1）根据盖斯定律，副反应=反应Ⅰ−反应Ⅱ，则，；已知反应Ⅰ的，根据ΔH=正反应活化能−逆反应活化能，所以正反应活化能大于逆反应活化能； （2）反应速率由活化能决定，活化能越小，反应速率越快，从反应Ⅱ历程如图可知从右向左，第一步（反应a）活化能更小，因此反应速率更快的是反应a；已知反应 Ⅱ：    ，，，根据生成焓定义，，所以； （3）①A．升高温度，正、逆反应速率同时增大，A正确； B．物质的量相等不能说明反应达到平衡（平衡的标志是浓度不变，不是浓度相等），错误； C．增加起始投料时的体积分数，恒容下浓度增大，单位体积的活化分子数增加，C正确； D．恒容且混合气体总物质的量不变，则总压不变，增加起始投料时的体积分数，则分压增大，平衡向气体分子数减小的方向移动（逆向），平衡转化率减小，D错误； 故选BD； ②设、的初始投料分别为、；平衡时转化率为； ，，起始时；平衡时；，，，平衡时，，可推知；a点时，转化率为60%： a处的。 8．（2026·青海西宁·三模）二氧化碳是廉价可持续的碳源，其转化为甲醇能减碳增效、推动可持续发展。以下是制备可能涉及到的反应： i． ii． iii． 已知：生成物A的选择性 回答下列问题。 （1）已知反应的能垒越大，活化能越大。反应ii的反应历程如图所示。使用催化剂时，反应历程中决速步骤的能垒为___________eV。 （2）反应ii的焓变___________。甲醇可作燃料，酸性环境下甲醇燃料电池的负极电极反应式为___________。 （3）向体积为2 L的恒容密闭容器中分别充入5 mol 、4 mol ，仅发生反应ii和iii，反应相同时间t秒后测得实际转化率和的实际选择性随温度的变化如图中实线所示，同时模拟出平衡转化率和平衡时选择性如图中虚线所示。 ①曲线a表示的平衡转化率，其先下降后上升的原因为___________。 ②250℃时，t秒时反应ii中的反应速率___________。反应ii的平衡常数___________(250℃时甲醇与水均为气体)。 ③试分析曲线a、b在温度高于280℃后趋于重合的原因___________。 【答案】（1）1.14 （2） -49.5kJ·mol-1 CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+ （3） 250℃以前以反应ⅱ为主，升温平衡逆向移动；250℃以后以反应ⅲ为主，温度升高平衡正向移动 L2·mol-2或0.0625L2·mol-2 温度越高反应速率越快，t秒内趋于平衡，CO2的实际转化率与平衡转化率越趋于一致 【解析】（1）决速步骤是能垒（活化能）最大的步骤；虚线为使用Ni6O4/In2O3催化时的能量变化，能垒为过渡态能量减去前一个中间体能量，最大能垒为：(-1.74eV)-(-2.88eV)=1.14eV； （2）根据盖斯定律，反应ⅰ+反应ⅲ=反应ⅱ，因此ΔH2=ΔH1+ΔH3=-90.7+41.2=-49.5kJ·mol-1；酸性甲醇燃料电池中，负极甲醇失电子，被氧化为二氧化碳，电极反应式为CH3OH-6e-+H2O=CO2↑+6H+； （3）①反应ⅱ放热(ΔH2＜0)，反应ⅲ吸热(ΔH3＞0)；温度升高时，反应ⅱ平衡逆向移动使CO2转化率降低，反应ⅲ平衡正向移动使CO2转化率升高；250℃以前，反应ⅱ占主导，总转化率下降，250℃以后，反应ⅲ占主导，总转化率升高，因此先下降后上升； ②250℃时，实际CO2转化率为8%，总转化n(CO2​)=5 mol×8%=0.4 mol，甲醇实际选择性为40%，故n(CH3​OH)=0.4 mol×40%=0.16 mol，反应ii消耗n(H2​)=3×0.16 mol=0.48mol，v(H2)=；平衡时CO2转化率为20%，总转化n(CO2​)=5 mol×20%=1 mol，平衡甲醇选择性为50%，故n(CH3​OH)=0.5 mol，则反应ⅱ消耗CO2的物质的量为0.5mol，反应ⅲ消耗CO2的物质的量也为0.5mol，平衡时各物质的物质的量为n(CO2​)=4 mol，n(H2​)=2 mol，n(CH3​OH)=0.5 mol，n(H2​O)=1 mol；平衡时各物质浓度：c(CO2​)=2 mol/L，c(H2​)=1 mol/L，c(CH3​OH)=0.25 mol/L，c(H2​O)=0.5 mol/L，K===L2·mol-2（或0.0625L2·mol-2）； ③ 温度升高，反应速率显著加快，相同反应时间t内，反应已达到平衡状态，实际转化率等于平衡转化率，因此曲线趋于重合。 9．（2025·青海海东·模拟预测）低碳经济已成为人们一种新的生活理念，二氧化碳的捕捉和利用是能源领域的一个重要研究方向。回答下列问题： Ⅰ、工业上用和反应合成甲醚。 已知：一定温度下，由元素的最稳定的单质生成1 mol纯物质的热效应称为该物质的摩尔生成焓。 物质                摩尔生成焓/ 0 （1）主反应：  _____。 （2）甲醚的沸点比乙醇的沸点___（填“高”或“低”）。 （3）在密闭容器中按体积比通入和，在T℃、p kPa条件下发生主反应[该条件下有副反应发生]。测得平衡时，的体积分数为，同时混合气体中，。 ①为同时提高平衡时转化率和选择性，应选择的反应条件为___（填标号）。 a.低温、低压    b.高温、高压    c.高温、低压    d.低温、高压 ②T℃时，主反应的______（写出计算式即可）。 Ⅱ、（缩写为MDEA）溶液可用于捕集燃煤烟气中的。 （4）室温下，的，，吸收后溶液的，此时_____。 （5）从结构的角度解释MDEA水溶液能吸收的理由：__________。 Ⅲ、利用电解法在碱性或酸性条件下可将还原为和，其原理如图所示： 已知：选择性（S）和法拉第效率（FE）的定义（X代表或）如下： （6）实验测得，碱性条件下生成、总的选择性小于酸性条件下，原因是__________。 （7）实验测得，酸性条件下生成、总的法拉第效率小于碱性条件下，原因是__________（用化学方程式或离子方程式表示）。 【答案】（1） （2）低 （3） d （4）20 （5）中氮原子含有孤电子对，能与氢离子形成配位键，促进的吸收 （6）碱性条件下，有部分转化为，用于生成、的的量减少，使总的选择性减小 （7） 【解析】（1）由反应焓变 () 等于生成物的总摩尔生成焓减去反应物的总摩尔生成焓，即， ； （2）由于分子间易形成氢键，所以沸点低于； （3）①由于主反应：的正反应是放热反应()，降低温度平衡正向移动，提高CO2转化率和甲醚选择性，该反应前气体计量数之和大于反应后气体计量数之和，正反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，故应选择低温、高压，故选d； ②设通入的的物质的量为a mol，主反应消耗的CO2为2x mol，副反应消耗的CO2为y mol，由三段式、可得，，，，解得，，则、、、、，，则、同理， 、，由此计算可得； （4）已知的，即，，即，吸收后溶液的，即，，故； （5）中氮原子含有孤电子对，能与氢离子形成配位键，使得溶液显碱性，促进的吸收； （6）由图可知，碱性条件下，有部分转化为，用于生成、的的量减少，使总的选择性减小，所以碱性条件下生成、总的选择性小于酸性条件下； （7）由图可知，酸性条件下，在阴极得到电子，发生反应生成，导致的消耗量减小，生成、总的法拉第效率减小，所以酸性条件下生成、总的法拉第效率小于碱性条件下。 10．（2026·宁夏银川·模拟预测）甲醇是一种绿色能源，以与为原料制备甲醇是实现资源化利用的方式之一。某温度下，利用生产甲醇主要涉及以下反应。 反应Ⅰ：； 反应Ⅱ：； 反应Ⅲ：； 回答问题： （1）反应Ⅲ的_______。 （2）、和的关系是_______。 （3）为提高的平衡产率，理论上应采用的条件是_______(填字母)。 a．高温高压　　　　    b．低温高压　　　　　    c．低温低压 （4）在恒温恒容密闭容器中投入和，充分发生上述反应，的平衡转化率和甲醇选择性随温度变化关系如图所示。 ①温度高于236℃后，转化率下降的原因是_______。 ②在244℃，平衡时生成的物质的量为_______mol(保留2位有效数字)。 （5）为实现“碳中和”，还可通过电解法用制备(l)，电解装置如图所示。 ①铂电极的电极反应式为_______。 ②当玻碳电极收集到标况下22.4L气体时，阴极区的质量变化为_______。(保留一位小数) 【答案】（1）-90.6 （2） （3）b （4） 温度高于236°C以后，反应以反应Ⅰ为主，反应Ⅰ为放热反应，故温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，所以CO2转化率下降 0.061 （5） 33.3g 【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅰ-反应Ⅱ=反应Ⅲ，因此； （2）多个反应相加时，总反应的平衡常数为各分步反应平衡常数的乘积，由于反应Ⅰ=反应Ⅱ+反应Ⅲ，因此； （3）生成CH3OH的主反应（反应Ⅰ）是放热、气体分子数减少的反应：低温促进放热反应平衡正向移动，高压促进气体分子数减少的反应平衡正向移动，因此低温高压可提高甲醇的平衡产率，故答案为：b； （4）①反应Ⅰ放热，温度升高后，反应Ⅰ平衡逆向移动，消耗CO2减少，该影响大于吸热反应Ⅱ升温正向移动消耗CO2增加的影响，因此总CO2平衡转化率下降， ②初始n(CO2)=1 mol，244℃时CO2转化率为10.5%，因此消耗的n(CO2)=1 mol×10.5%=0.105 mol；甲醇选择性为58.3%，因此生成n(CH3OH)=0.105 mol×58.3%≈0.061 mol； （5）玻碳电极产生氧气，发生氧化反应，为阳极，则铂电极为阴极； ①铂电极为阴极，铂电极上二氧化碳得电子生成CH3OCH3，铂电极的电极反应式为， ②玻碳电极产生氧气，当玻碳电极收集到标况下22.4 L氧气时，电路中转移4 mol电子，根据，阴极区吸收二氧化碳，同时有4 mol H+移入阴极区，阴极质量增加。 11．（2026·陕西西安·模拟预测）二氧化碳是廉价可持续的碳源，其转化为甲醇能减碳增效、推动可持续发展。以下是制备可能涉及到的反应： ⅰ．   ⅱ．   ⅲ．   已知：生成物A的选择性 回答下列问题。 （1）已知反应的能垒越大，活化能越大。反应ⅱ的反应历程如图所示。使用催化剂时，反应历程中决速步骤的能垒为___________eV。 （2）反应ⅱ的焓变___________。甲醇可作燃料，碱性环境下甲醇燃料电池的负极电极反应式为___________。 （3）向体积为2 L的恒容密闭容器中分别充入、，仅发生反应ⅱ和ⅲ，反应相同时间秒后测得实际转化率和的实际选择性随温度的变化如图中实线所示，同时模拟出平衡转化率和平衡时选择性如图中虚线所示。 ①曲线a表示的平衡转化率，其先下降后上升的原因为___________。 ②250℃时，秒时反应ⅱ中的反应速率___________。反应ⅱ的平衡常数___________(250℃时甲醇与水均为气体)。 ③试分析曲线a、b在温度高于280℃后趋于重合的原因___________。 【答案】（1）1.14 （2） （3） 250℃以前以反应ⅱ为主，升温平衡逆向移动；250℃以后以反应ⅲ为主，温度升高平衡正向移动 或 温度越高反应速率越快，t秒内趋于平衡，的实际转化率与平衡转化率越趋于一致 【解析】（1）决速步骤是能垒（活化能）最大的步骤；虚线为使用催化时的能量变化，能垒为过渡态能量减去前一个中间体能量，最大能垒为：。 （2）根据盖斯定律，反应ⅰ+反应ⅲ=反应ⅱ，因此；碱性甲醇燃料电池中，负极甲醇失电子，被氧化为碳酸根，电极反应式为。 （3）①反应ⅱ放热()，反应ⅲ吸热()；温度升高时，反应ⅱ平衡逆向移动使转化率降低，反应ⅲ平衡正向移动使转化率升高；250℃以前，反应ⅱ占主导，总转化率下降，250℃以后，反应ⅲ占主导，总转化率升高，因此先下降后上升； ②250℃时，实际转化率为8%，总转化n(CO2​)=5 mol×8%=0.4 mol，甲醇实际选择性为40%，故n(CH3​OH)=0.4 mol×40%=0.16 mol，反应ii消耗n(H2​)=3×0.16 mol=0.48mol，；平衡时转化率为20%，总转化n(CO2​)=5 mol×20%=1 mol，平衡甲醇选择性为50%，故n(CH3​OH)=0.5 mol，则反应ⅱ消耗CO2的物质的量为0.5mol，反应ⅲ消耗CO2的物质的量也为0.5mol，平衡时各物质的物质的量为n(CO2​)=4 mol，n(H2​)=2 mol，n(CH3​OH)=0.5 mol，n(H2​O)=1 mol；平衡时各物质浓度：c(CO2​)=2 mol/L，c(H2​)=1 mol/L，c(CH3​OH)=0.25 mol/L，c(H2​O)=0.5 mol/L，（或）； ③ 温度升高，反应速率显著加快，相同反应时间t内，反应已达到平衡状态，实际转化率等于平衡转化率，因此曲线趋于重合。 12．（2025·宁夏石嘴山·模拟预测）随着人们环保意识的日益增强，甲烷转化脱硫技术在环保领域的应用前景越来越广阔。 已知：Ⅰ.   Ⅱ.   回答下列问题： （1）  _____，该反应的正、逆反应活化能分别为、，则____（填“>”“<”或“=”）。 （2）在某恒容、绝热的密闭容器中，充入和发生反应Ⅱ，下列描述可表示该反应达到平衡状态的有____（填字母）。 A．的体积分数保持不变 B．混合气体的密度保持不变 C．该反应的平衡常数不变 D． （3）向恒容密闭容器中充入一定量的和，只发生反应Ⅰ。在不同催化剂条件下，在单位时间内的转化率随温度变化的关系如图所示。 工业生产过程中应选择的最佳催化剂是____；若选择催化剂Cat.2，在单位时间内的转化率随温度升高先增大后减小，其原因是____________。 （4）一定条件下，在压强为100 kPa的恒压密闭容器中按体积比充入、、发生反应Ⅰ和Ⅱ。测得的平衡转化率为90%，的平衡转化率为50%，则达到平衡时，的分压___kPa，反应Ⅱ的压强平衡常数____（用平衡分压计算，分压=总压×该组分物质的量分数）。 【答案】（1） （2）AC （3） 使用时反应始终未达平衡，温度较低时，随温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快，单位时间内转化率增大；770℃后，催化剂逐渐失活，反应速率减慢，因此单位时间内转化率减小 （4） 1 0.05 【解析】（1）根据盖斯定律，目标反应可由得到： ，反应焓变，，因此； （2）A．体积分数保持不变，说明反应混合物中各组分的含量不再变化，反应达到平衡，A符合题意； B．反应前后全为气体，总质量不变，恒容体积不变，混合气体密度始终不变，不能判断平衡，B不符合题意； C．平衡常数仅与温度有关，绝热容器中平衡常数不变说明温度不再变化，反应达到平衡，C符合题意； D．平衡时正逆速率比等于化学计量数比，应为，D不符合题意； 答案选AC； （3）由图可知，相同温度下，在较低温度下就能使单位时间转化率接近100%，催化效果最好； 条件下转化率先增大后减小的原因：使用时反应始终未达平衡，温度较低时，随温度升高，催化剂活性增强，反应速率加快，单位时间内转化率增大；770℃后，催化剂逐渐失活，反应速率减慢，因此单位时间内转化率减小； （4）设初始充入为、为、为：转化率，反应Ⅰ中消耗，消耗，生成；总转化率，总消耗，因此反应Ⅱ消耗，消耗，生成、。平衡时各物质物质的量： ，，，，，，，，总物质的量。分压：；反应Ⅱ的压强平衡常数： 。 22 / 49 学科网(北京)股份有限公司 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