专题14 化学反应原理综合大题（热化学、速率、平衡）（黑吉辽蒙专用）2026年高考化学真题题源解密
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内容正文：
专题14 化学反应原理综合大题（热化学、速率、平衡）
内容导览
考情概览：摸清命题规律，锁定复习重点
2026真题研析：拆解最新真题，示范分析路径
5年真题精炼：精练近年真题，吃透常见考法
最新模拟探源：跟进模拟新题，预判考查风向
命题解读
考向
近五年考查统计
该类试题以合成气制烯烃、制乙二醇等工业催化反应为背景，综合热化学、化学反应速率、化学平衡。主要考点：盖斯定律计算焓变，结合图像判断焓变正负，反应机理分析，平衡移动条件选择，Kx/Kp平衡常数计算，转化率、选择性、收率的理解与计算，多平衡体系图像分析。命题大量使用工业真实数据图像，引入选择性、收率工业术语，部分设问使用物质的量分数代替浓度计算平衡常数；计算和图像分析并重，是整套试卷区分度最高的大题，考查变化观念与平衡思想核心素养。
考向一 盖斯定律计算焓变、反应机理分析
2026・黑吉辽蒙卷T18
2025・黑吉辽蒙卷T18
2024・黑吉辽卷T18
2023・辽宁卷T18
2022・辽宁卷T17
考向二 Kp/Kx平衡常数、反应商计算
2026・黑吉辽蒙卷T18
2024・黑吉辽卷T18
2022・辽宁卷 18
考向三 转化率、选择性、收率概念与图像分析
2026・黑吉辽蒙卷T18 2024・黑吉辽卷T18
2022・辽宁卷T17
考向四 温度、催化剂对速率、平衡的综合影响
2026・黑吉辽蒙卷T18 2025・黑吉辽蒙卷T18
2024・黑吉辽卷T18
2023・辽宁卷T18
2022・辽宁卷T17
近年高考黑吉辽蒙卷化学大题常考查化学反应原理综合，试题以工业催化合成反应为真实载体，创设反应机理、平衡图像情境，将热化学、反应速率、化学平衡深度融合，侧重 “平衡原理在工业催化反应中的应用”。例如以 “合成气催化转化” 为背景，考查焓变计算、平衡常数、转化率与选择性；考点交叉融合，一题多问：一道大题往往同时考查多个知识点，如盖斯定律、反应机理分析、Kp/Kx计算、多平衡体系图像分析等，强调知识的关联性与综合运用能力；难度整体偏高、定位为整套试卷区分度大题：该板块为必做大题，大量使用工业真实数据图像，计算与图像分析并重，考查化学反应原理必备知识，重点考查考生变化观念、平衡思想与数据处理推理能力。
考向 盖斯定律计算焓变、反应机理分析、Kp/Kx平衡常数、反应商计算、转化率、选择性、收率概念与图像分析、温度、催化剂对速率、平衡的综合影响
1.（2026·黑吉辽蒙卷）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）。
考向一 盖斯定律计算焓变、反应机理分析
1．（2025·黑吉辽蒙卷）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
（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)。
2. （2024·黑吉辽蒙卷）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：
（2）结合以下信息，可知的燃烧热_______。
3.（2023·辽宁卷）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)。
4. （2022·辽宁卷）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_______。
考向二 Kp/Kx平衡常数、反应商计算
1. （2024·黑吉辽蒙卷）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：
（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)。
2. （2022·辽宁卷）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：
（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_______。
考向三 转化率、选择性、收率概念与图像分析
1. （2024·黑吉辽蒙卷）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“<”)；_______℃。
（4）图中较高流速时，小于和，原因是_______。
2. （2022·辽宁卷）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_______。
考向四 温度、催化剂对速率、平衡的综合影响
1．（2025·黑吉辽蒙卷）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“<”)。
（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)。
2. （2024·黑吉辽蒙卷）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：
（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
3.（2023·辽宁卷）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
（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)。
4. （2022·辽宁卷）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：
（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
1．（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。
2．（2026·内蒙古通辽·三模）我国科学家已经在实验室中成功地将、通过一系列反应转化为淀粉，为粮食生产从土壤迁移至实验室迈出了第一步。该系列反应只需要十一步，前两步反应的有机产物分别是甲醇与甲醛，其反应原理如下：
ⅰ.第一步： ；
ⅱ.第二步： 。
已知：ⅲ.第一步反应的可由制得： 。
回答下列问题：
(1) 中，___________。
(2)在恒容密闭容器中充入2mol 和nmol ，只发生反应ⅰ，测得在不同催化剂条件下，相同时间内的转化率与温度、催化剂的关系如图所示：
①相同条件下，当___________时，与的转化率相等；b点之后的转化率降低，可能的原因是___________(任写一点)。
②a点___________(填“是”或“不是”)平衡态，判断的依据是___________。
③根据图像，该合成反应的最合适条件是___________。
3．（2026·内蒙古兴安·二模）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳排放。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：，该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的_______。
(2)合成总反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在下的 、在 下的~t如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式_______。
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______。
③当时，的平衡转化率_______，反应条件可能为_______或_______。
4．（2026·辽宁锦州·二模）中国科研团队在以合成气（和）为原料，适当条件下合成丙烯和丙烷反应的催化剂研究上取得重大进展。体系中反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
仅考虑存在副反应：
回答下列问题：
(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__________（填标号）。
A．温度 B．压强 C．催化剂 D．投料比
(3)副反应生成所需的有两种形成途径：解离和解离。
①根据图1铁基催化剂反应路径中解离和解离的活化能，推测体系中产生的主要途径是__________（填“”或“”）解离。
②若在反应体系中加入微量，可形成新型催化剂。结合图1推测新型催化剂能抑制解离→生成的核心机理是__________。
(4)300℃下，合成气中加入不同量的，以固定流速通入反应器。出口处测得产物选择性[选择性]随体积分数变化关系如图2。
①不加入时，的转化率为32%，选择性为31%，产物烯烷选择性比。计算选择性为__________，的产率为__________。
②合成气投料比[]时，加入的体积分数，可忽略的生成。适当降低流速可使反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡状态，的转化率为75%，烯烷选择性比，反应Ⅰ的平衡常数__________（用平衡时各组分的物质的量分数代替平衡浓度，列出计算式即可）。
5．（2026·辽宁朝阳·一模）乙醇是一种重要的化工原料和燃料，工业上广泛采用乙烯气相水合法制备，目前我国科学家以新型多孔材料负载的双金属催化剂，用氢气催化还原乙酸法制备乙醇的研究取得新进展。
乙烯气相水合法： 。
氢气催化还原乙酸法：
反应ⅰ： ；
反应ⅱ： 。
回答下列问题：
(1)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101 kPa时，由最稳定单质合成1 mol指定产物的反应热)如表所示：
物质
标准摩尔生成焓(kJ/mol)
a
计算_______。
(2)乙烯气相水合法使用固体磷酸/硅胶作为催化剂，与不使用催化剂相比，使用催化剂后，该反应的 _______(填“增大”“减小”或“不变”)；从平衡移动原理分析，为提高乙烯的平衡转化率，应采用低温的条件，但实际生产中常采用250～300℃的温度，而非理论上的最优温度，其主要原因是_______。
(3)在催化剂作用下，当为某一定值时，发生反应ⅰ和反应ⅱ。250℃条件下平衡时S(乙醇)、S(乙酸乙酯)随压强的变化以及2.0 MPa条件下平衡时S(乙醇)、S(乙酸乙酯)随温度的变化如图所示：
已知：乙醇的选择性 (乙醇)、 (乙酸乙酯)；实验条件下始终有 (乙醇)(乙酸乙酯)。；
下， (乙醇)随压强变化的曲线是_______(填、、、)。
②的平衡转化率：a点_______b点(填“>”“＜”或“=”)，其原因为_______。
③c、d、e、f中，平衡混合物中的体积百分含量相同的两个点是_______。
(4)一定温度下，向一刚性密闭容器(含有催化剂)中通入，，达到平衡时，测得， (乙酸乙酯)，则该温度下反应ⅰ的平衡常数_______(是以物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。
6．（2026·内蒙古赤峰·三模）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的标志。工业上可以用乙烯制备环氧乙烷()和乙醇。
(1)工业上用银作催化剂氧化乙烯制备环氧乙烷，发生的主要反应为： 。
①已知反应存在如下转化关系：
则___________(用含、、的代数式表示)。
②该反应的部分过程如下图所示(部分共价键未画出)：
其中和乙烯生成中间体的过程中，碳碳键键长变___________(填“长”或“短”)，测定其碳碳键键长变化的仪器是___________(填标号)。
a．质谱仪 b．红外光谱仪 c．核磁共振仪 d．射线衍射仪
(2)乙烯制备乙醇的反应为：，在密闭容器中充入、各2 mol，测得乙烯的平衡转化率随温度、压强(单位：)的变化关系如图1所示。
①除改变温度和压强外，写出一条能提高乙烯平衡转化率的措施___________。
②___________(填“>”“=”或“<”)，其理由是___________。
③图中点，该反应的压强平衡常数___________。
(3)图2所示装置可合成乙烯，其b极室采用可渗透和传导离子的固态物质，获得的高纯可直接进入极室反应。
阴极的电极反应式为___________。
7．（2026·内蒙古包头·二模）水煤气变换反应是实现氢能高效清洁利用的重要反应。
(1)水煤气变换反应___________。
（已知：CO燃烧热为，燃烧热为，）
(2)我国学者研发了一种用于低温水煤气变换反应的高效稳定催化剂——原子层金簇负载催化剂，下图表示该催化剂与金催化剂催化下的反应历程：（吸附在催化剂表面上的物种用*标注）
由图可知___________（填“A”或“B”）更有利于该反应进行。
(3)一定条件下，水煤气变换反应的中间产物是HCOOH。HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应：
Ⅰ．（快）Ⅱ．（慢）
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催化作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：
反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，HCOOH电离平衡常数为，当HCOOH平衡浓度为时，浓度为___________，此时反应Ⅰ的反应速率___________（用含、x和k的代数式表示）。
②温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示（忽略碳元素的其他存在形式）。图中表示CO随时间变化的曲线为___________（填“X”、“Y”或“Z”）。时刻测得CO、的浓度为、，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后___________（用含y的代数式表示，下同），反应Ⅱ的平衡常数为___________。
8．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）能源的合理开发和利用，低碳减排是人类正在努力解决的大问题。
(1)在298 K、100 kPa时，已知：
C(s，石墨) ；
；
298 K时写出石墨(s)和(g)反应生成(g)的热化学方程式：_______。
(2)向密闭容器中充入1mol(g)和一定量的NO(g)，保持总压为100 kPa，发生反应： 。当时，NO的平衡转化率～；时NO平衡转化率～的关系如图所示：
①表示当时，NO的平衡转化率～的关系是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②根据图示，当NO的平衡转化率为80%，反应温度为_______或_______。
③、 K平衡时，NO的分压为_______kPa，若向容器内充入He，NO的平衡分压变为20 kPa，则加入He的物质的量为_______mol，新平衡的_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)光催化-重整技术也是低碳减排的研究热点。光照时，以Rh/辅助光照电极材料促使单位时间内产生更多的“电子”和“空穴”()，驱动并加快电极反应，其机理如图所示：
①在Rh表面，每生成2 mol CO，则价带产生的空穴()数为_______。
②价带上，空穴直接参与并体现其强氧化性的电极反应为_______。
9．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）苯乙烯和苯甲醛都是重要的化工原料，我国科研团队近年通过催化剂设计等方法通过乙苯氧化脱氢法实现了苯乙烯和苯甲醛的联合生产：
I：(g)+O2(g) →(g)+H2O(g)
Ⅱ：(g)+O2(g) → (g) +H2O(g)+CO(g)
Ⅲ：(g)+10O2(g) → 8CO2(g)+4H2O(g)
(1)
共价键
苯环中的碳碳键
C-C
C=C
C-H
H-H
O-O
O=O
H-O
键能
494
348
615
413
436
214
498
463
则___________。
(2)已知：合成C的反应速率方程为(r为速率，k为速率常数，p代表压强)，则该反应的反应级数为n=x+y。在恒温恒容的条件下，通过固定一种气体分压改变另一种气体分压的方式测定反应级数：图1、图2表示了在三种不同催化剂上气体分压对反应速率的影响，根据图中数据，反应I：的反应级数n=___________。
(3)下表为恒温恒容的条件下，1% 催化剂条件下的乙苯氧化脱氢性能随反应温度的变化图(采集的数据均为相应温度下反应1h)，选择性：以CO2为例，。
T/℃
乙苯的转化率
选择性
苯乙烯
苯甲醛
CO2
473
3.6
90.2
8.4
1.4
494
7.6
85.6
13.0
1.4
515
8.0
85.0
14.0
1.0
525
10.7
81.8
15.3
0.9
①随着温度升高，乙苯的转化率升高的原因是___________，导致苯乙烯、苯甲醛、CO2的选择性出现此变化趋势的原因可能是___________。
②时，有利于提高乙苯转化率的措施有___________(填标号)。
A．通入氩气 B．增加初始时乙苯与氧气比例
C．通入氧气 D．延长原料与催化剂接触时间
③515℃时，初始时只充入乙苯和足量氧气，乙苯的初始分压为100.0 kPa，则生成___________kPa/h。
(4)经研究发现，过渡金属氧化物作催化剂时，其催化乙苯氧化脱氢过程大致可描述如下：
乙苯可以与具有氧离子缺位的过渡金属离子(电子受体)相互作用从而形成稳定中间体，苯环侧链烷基的H原子吸附在晶格氧上，晶格氧参与反应与H结合形成H2O而脱去；随后气相氧补充晶格氧，完成氧化脱氢反应循环，过渡金属离子可作为电子受体的原因是___________，O2的浓度不可过大也不可过小的原因是___________，按照反应原理推测，将乙苯换成丙烷进行催化氧化脱氢则反应更___________(填“难”或“易”)进行。
10．（2026·吉林长春·二模）综合利用化石燃料，提高利用率，有助于实现“碳达峰、碳中和”。
Ⅰ．甲烷—二氧化碳干气重整和甲烷—水蒸气重整是制备水煤气的重要途径，涉及反应如下：
反应i．
反应ii．
(1)计算反应的___________。
(2)一定温度下，反应存在，(、为正、逆反应速率常数)。该温度下反应i的平衡常数___________(用含、的代数式表示)。
(3)反应ii在___________(填“高温”或“低温”)下易自发进行。
(4)可用作甲烷干气重整反应的催化剂。晶体氧空位数不同时，反应历程中的基元反应的能量变化如下图所示。据此判断，氧空位越___________(填“多”或“少”)，越不利于反应进行，判断的理由是___________。
Ⅱ．在一密闭容器中，通入和，利用甲烷的水蒸气重整反应制备氢气，反应方程式为。
(5)时，反应时间相同，的转化率随压强的变化如下图所示。图中处于化学平衡状态的点有___________(填图中标号)。
(6)若5 min末反应至B点，用单位时间内的物质的量变化表示的化学反应速率___________；此温度下该反应的分压平衡常数___________。
11．（2026·吉林·三模）“碳达峰”、“碳中和”是推动绿色转型的核心战略。工业上利用二氧化碳加氢制备甲烷符合这一战略，其过程中的主要反应为：
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)反应Ⅲ的熵变______0（填“＞”“＜”或“=”），在______（填“较高”、“较低”或“任意”）温度下能自发进行。
(2)加氢合成时，通常控制温度为500℃左右，其可能的原因不包括______。
A．反应速率快 B．主反应催化剂选择性好
C．平衡转化率高 D．催化剂活性高
(3)在密闭容器中，101kPa下，和的起始物质的量分别为1mol和4mol，平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如下图所示，已知D曲线是，则图中表示的物质的量的曲线为______。在505℃，反应Ⅱ的平衡常数______（计算结果保留两位有效数字）。
(4)催化与转化为的机理如图所示。反应体系中Ce呈现______种价态，催化剂中掺入少量CaO，用替代结构中部分形成，可提高催化效率的原因是______。
12．（2026·辽宁沈阳·三模）二氧化碳加氢可用于合成甲醇、甲醚，是制备清洁能源的一种有效途径。
I、已知利用合成甲醇过程中主要发生以下反应：
主反应：
副反应：
(1)在一定压强下，通入和，反应后，的转化率、的选择性及的选择性随温度变化曲线如图。已知：。
①温度升高时，的转化率先增大再减小的原因为______。
②260℃时，CO的选择性______。
③300℃时，平衡时体系中与的物质的量之比为______。
Ⅱ、制备甲醚的主要反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
(2)在一定温度下，将、、(体积比)充入装有催化剂的恒压反应容器(压强为)发生上述反应Ⅰ和Ⅱ．随着的增加，的平衡转化率和二甲醚的选择性的变化如图所示。
①随着X的增大，的选择性减小的原因是______。
②当X=2时，该温度下反应Ⅰ的平衡常数______(用分压代表平衡浓度，分压=总压×物质的量分数，保留2位小数)。
Ⅲ、利用甲醇和CO还可用于工业生产乙酸，涉及的相关反应如下：
主反应：
副反应：
(3)①在不改变投料量的条件下，既能加快反应速率又能提高醋酸平衡产率的措施是______。
②研究表明，以Rh配合物为催化剂能有效提高主反应的选择性，其反应历程如下：(其中Rh配合物简写为TN)，下列说法正确的是______。
A．LiI和TN1均起催化作用
B．增大TN1的用量有利于增大主反应的自发趋势
C．经测定，反应历程中TN3含量最少，可能原因是TN3→TN4活化能较低
D．CO作为配体时，O的配位能力强于C
13．（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_______。
14．（2026·辽宁大连·二模）“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是的再资源化利用。
方案一：在催化剂存在下用还原是解决温室效应的重要手段之一。
已知：①和的燃烧热分别为和
②
(1)试写出还原生成和的热化学方程式______。
方案二：与催化重整制合成气是研究热点之一，发生的主要反应有：
反应①：
反应②：
恒压下进行与催化重整实验。初始压强为，起始投料，和的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。
(2)曲线______(填“A”或“B”)表示的平衡转化率，原因是______。
(3)800K，反应至转化率达到点时，______(填“>”、“<”或“=”)。此温度下反应①的分压平衡常数______(分压=总压×物质的量分数)。
方案三：利用镁基化合物耦合氢还原反应实现的资源化利用，涉及主要反应如下：
Ⅰ、
Ⅱ、
Ⅲ、
在压力下，向体系中投入一定量的和，发生上述反应。体系达平衡后，图示温度范围内已完全分解，中间产物转化率、产率及另外2种含氢气体的物质的量(n)随温度的变化如图所示。
(4)①线表示的是______(填化学式)的物质的量：温度下，反应达到平衡时和的物质的量之比为______。
(5)完全反应产生MgO的物质的量为______mol。
15．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）非热等离子体(NTP)技术可在温和条件下实现与的直接转化，生成甲醇、乙醇、乙酸等高附加值含氧有机物。某研究团队采用介质阻挡放电(DBD)反应器，以为催化剂，在常温常压下进行反应。
已知：
Ⅰ．等离子体中高能电子(1～10 eV)可解离和生成、、等自由基。
例：ⅰ
ⅱ
ⅲ
ⅳ
Ⅱ．催化剂表面基团有利于吸附活化，Cu位点促进偶联
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ：， ，从热力学角度分析在常温下该反应___________(能、否)自发进行。(已知反应Ⅰ的)。
(2)反应Ⅱ：
①在催化剂中，表面酸碱位点直接参与反应，则论述催化剂的工作原理___________。
②在不同进料比下，乙酸选择性的变化趋势如上右图，从反应机理角度解释进料比较高时，乙酸选择性下降的原因___________。
③下，在某一恒温刚性密闭容器中，投入、并使其起始分压分别为25 kPa、30 kPa，若只发生反应Ⅱ，达到平衡后测得体系总压是起始压强的0.8倍，则该反应用分压表示的平衡常数___________(计算结果保留二位有效数字，下同)。
(3)在某DBD反应器中，进料气流速为，与体积比，放电功率8 W。反应后气相产物经冷阱收集，得到液体产物，其中乙酸质量分数为25%。(气体体积已折算成标准状况下)
①乙酸的生成速率___________。
②若该条件下的转化率为12%，生成乙酸的选择性___________%[某物质的选择性]。
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专题14 化学反应原理综合大题（热化学、速率、平衡）
考向 盖斯定律计算焓变、反应机理分析、Kp/Kx平衡常数、反应商计算、转化率、选择性、收率概念与图像分析、温度、催化剂对速率、平衡的综合影响
1.（1）有副反应发生生成烷烃（或生成高碳烷烃）
（2）①. -497 ②. A
（3）①. ②.
（4）①. ＞ ②. ＜
（5）①. 0.3 ②.
考向一 盖斯定律计算焓变、反应机理分析
1．（2）-2a-3b+c(或c-2a-3b)
2. （2）-285.8
3.（1）①. CuO ②. SO3
（2）①. 催化剂 ②. 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）
4. （1）能
考向二 Kp/Kx平衡常数、反应商计算
1. （5）6 （6）101
2. （5） ①. -1 ②. ac
（6）①. Fe ②. 3d6
考向三 转化率、选择性、收率概念与图像分析
1. （1）①. ＜ ②. 360℃
（4）较高流速下，反应不充分，温度升高，速率增大，转化率升高
2. （4）a
考向四 温度、催化剂对速率、平衡的综合影响
1．（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）①. I ②. IV ③. BD ④. 1.98 ⑤. 0.025
2. （3）BD
3.（3）①. cd ②. d ③.
4. （2）①. 高 ②. 低
（3）ab
1．(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
2．(1)+35kJ/mol
(2)6 b点之后温度升高，催化剂活性降低，或平衡向逆反应方向移动 不是 催化剂不能改变反应的平衡转化率，而a、b两状态的转化率不同 使用钼基催化剂，温度控制为℃
3．(1)-49
(2) b 总反应的ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小 33.3% 、210℃ 、250℃
4．(1)+106.2
(2)ABD
(3) 显著升高解离的活化能，抑制的生成，减少生成
(4) 46% 7.36%
5．(1)-235.1
(2)不变 在此温度下催化剂活性最高，且能保证足够快的反应速率，是兼顾反应速率和平衡转化率的折中选择或温度过低，反应速率太慢，经济效益差
(3) L4 < 反应ⅰ和反应ⅱ均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物的平衡转化率减小 df
(4)或4.375
6．(1) 长 d
(2)增大水蒸气的浓度 < 该反应正反应是气体分子数减小的反应，相同温度时，压强越大，乙烯平衡转化率越大，故
(3)或
7．(1)
(2)B
(3) Y
8．(1)2C(s，石墨) kJ/mol
(2)Ⅰ 40 3 不变
(3)
9．(1)-118
(2)1.2
(3)反应未达平衡，升高温度，化学反应速率加快，所以乙苯的转化率增大 随着温度升高，反应Ⅱ进行的速率快于反应Ⅰ和Ⅲ，导致苯甲醛选择性上升，苯乙烯和CO2选择性下降（或温度变化影响催化剂选择性，导致苯甲醛选择性上升，苯乙烯和CO2选择性下降）；515℃开始，发生了其他副反应，导致苯乙烯、苯甲醛和二氧化碳的选择性之和小于100% CD 9.44
(4)过渡金属离子具有空轨道，可以接受电子 O2浓度过大，可能过度氧化生成副产物（或过量氧气占据催化剂空位），使催化效率下降；O2浓度过小，无法及时，则补充晶格氧效率低，催化速率变慢 难
10．(1)
(2)
(3)高温
(4)少 氧空位少，基元反应活化能高
(5)C
(6)1.28 0.04
11．(1) 较低
(2)C
(3)B 0.17
(4)2 导致催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化
12．(1)低温时反应未达到平衡，温度升高反应速率加快，转化率增大；达到平衡后，主反应为放热反应，升高温度使主反应平衡逆向移动，转化率减小，因此先增后减 8% 20：3
(2)随着X的增加，反应Ⅱ的分压减小，使反应Ⅱ逆向移动，二甲醚的选择性降低 0.81
(3)增大压强 AC
13．(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
14．(1)
(2)B 参与了2个反应，而只参与1个反应，相同情况下消耗更少，平衡转化率更小
(3)>
(4)
(5)1
15．(1)否
(2)的碱性位增强化学吸附，促进中间体形成 过量会稀释，减少生成，同时促进COOH分解为CO和OH，转向其他产物 0.041
(3)0.50 6.2%
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专题14 化学反应原理综合大题（热化学、速率、平衡）
内容导览
考情概览：摸清命题规律，锁定复习重点
2026真题研析：拆解最新真题，示范分析路径
5年真题精炼：精练近年真题，吃透常见考法
最新模拟探源：跟进模拟新题，预判考查风向
命题解读
考向
近五年考查统计
该类试题以合成气制烯烃、制乙二醇等工业催化反应为背景，综合热化学、化学反应速率、化学平衡。主要考点：盖斯定律计算焓变，结合图像判断焓变正负，反应机理分析，平衡移动条件选择，Kx/Kp平衡常数计算，转化率、选择性、收率的理解与计算，多平衡体系图像分析。命题大量使用工业真实数据图像，引入选择性、收率工业术语，部分设问使用物质的量分数代替浓度计算平衡常数；计算和图像分析并重，是整套试卷区分度最高的大题，考查变化观念与平衡思想核心素养。
考向一 盖斯定律计算焓变、反应机理分析
2026・黑吉辽蒙卷T18
2025・黑吉辽蒙卷T18
2024・黑吉辽卷T18
2023・辽宁卷T18
2022・辽宁卷T17
考向二 Kp/Kx平衡常数、反应商计算
2026・黑吉辽蒙卷T18
2024・黑吉辽卷T18
2022・辽宁卷 18
考向三 转化率、选择性、收率概念与图像分析
2026・黑吉辽蒙卷T18 2024・黑吉辽卷T18
2022・辽宁卷T17
考向四 温度、催化剂对速率、平衡的综合影响
2026・黑吉辽蒙卷T18 2025・黑吉辽蒙卷T18
2024・黑吉辽卷T18
2023・辽宁卷T18
2022・辽宁卷T17
近年高考黑吉辽蒙卷化学大题常考查化学反应原理综合，试题以工业催化合成反应为真实载体，创设反应机理、平衡图像情境，将热化学、反应速率、化学平衡深度融合，侧重 “平衡原理在工业催化反应中的应用”。例如以 “合成气催化转化” 为背景，考查焓变计算、平衡常数、转化率与选择性；考点交叉融合，一题多问：一道大题往往同时考查多个知识点，如盖斯定律、反应机理分析、Kp/Kx计算、多平衡体系图像分析等，强调知识的关联性与综合运用能力；难度整体偏高、定位为整套试卷区分度大题：该板块为必做大题，大量使用工业真实数据图像，计算与图像分析并重，考查化学反应原理必备知识，重点考查考生变化观念、平衡思想与数据处理推理能力。
考向 盖斯定律计算焓变、反应机理分析、Kp/Kx平衡常数、反应商计算、转化率、选择性、收率概念与图像分析、温度、催化剂对速率、平衡的综合影响
1.（2026·黑吉辽蒙卷）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）①. -497 ②. A
（3）①. ②.
（4）①. ＞ ②. ＜
（5）①. 0.3 ②.
解题关键
融合：费托合成反应机理分析、盖斯定律焓变求解、平衡条件选择、图像分析选择性与收率、温度催化剂对速率平衡综合影响、分压形式反应商计算。属于高考化学原理综合典型题型。
小问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。
小问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。
小问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。
小问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，＜。
小问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： 。
考向一 盖斯定律计算焓变、反应机理分析
1．（2025·黑吉辽蒙卷）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
（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)。
【答案】（2）-2a-3b+c(或c-2a-3b)
【解析】【小问2详解】
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。
2. （2024·黑吉辽蒙卷）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：
（2）结合以下信息，可知的燃烧热_______。
【答案】（2）-285.8
【解析】【小问2详解】
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.（2023·辽宁卷）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)。
【答案】（1）①. CuO ②. SO3
（2）①. 催化剂 ②. 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）
【解析】【小问1详解】
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。
【小问2详解】
(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）。
4. （2022·辽宁卷）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
【解析】【小问1详解】
，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；
考向二 Kp/Kx平衡常数、反应商计算
1. （2024·黑吉辽蒙卷）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：
（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】（5）6 （6）101
【解析】【小问5详解】
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。
【小问6详解】
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。
2. （2022·辽宁卷）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：
（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】（5） ①. -1 ②. ac
（6）①. Fe ②. 3d6
【解析】【小问5详解】
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；
【小问6详解】
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。
考向三 转化率、选择性、收率概念与图像分析
1. （2024·黑吉辽蒙卷）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“<”)；_______℃。
（4）图中较高流速时，小于和，原因是_______。
【答案】（1）①. ＜ ②. 360℃
（4）较高流速下，反应不充分，温度升高，速率增大，转化率升高
【解析】【小问1详解】
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℃。
【小问4详解】
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。
2. （2022·辽宁卷）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】（4）a
【解析】【小问4详解】
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；
考向四 温度、催化剂对速率、平衡的综合影响
1．（2025·黑吉辽蒙卷）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“<”)。
（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） ①. I ②. IV ③. BD ④. 1.98 ⑤. 0.025
【解析】
【小问1详解】
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。
【小问3详解】
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。
【小问4详解】
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。
2. （2024·黑吉辽蒙卷）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：
（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
【答案】（3）BD
【解析】【小问3详解】
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。
3.（2023·辽宁卷）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
（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】 （3）①. cd ②. d ③.
【解析】【小问3详解】
(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。
4. （2022·辽宁卷）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：
（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
【答案】（2）①. 高 ②. 低
（3）ab
【解析】【小问2详解】
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；
【小问3详解】
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；
1．（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
【详解】（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。
2．（2026·内蒙古通辽·三模）我国科学家已经在实验室中成功地将、通过一系列反应转化为淀粉，为粮食生产从土壤迁移至实验室迈出了第一步。该系列反应只需要十一步，前两步反应的有机产物分别是甲醇与甲醛，其反应原理如下：
ⅰ.第一步： ；
ⅱ.第二步： 。
已知：ⅲ.第一步反应的可由制得： 。
回答下列问题：
(1) 中，___________。
(2)在恒容密闭容器中充入2mol 和nmol ，只发生反应ⅰ，测得在不同催化剂条件下，相同时间内的转化率与温度、催化剂的关系如图所示：
①相同条件下，当___________时，与的转化率相等；b点之后的转化率降低，可能的原因是___________(任写一点)。
②a点___________(填“是”或“不是”)平衡态，判断的依据是___________。
③根据图像，该合成反应的最合适条件是___________。
【答案】(1)+35kJ/mol
(2)6 b点之后温度升高，催化剂活性降低，或平衡向逆反应方向移动 不是 催化剂不能改变反应的平衡转化率，而a、b两状态的转化率不同 使用钼基催化剂，温度控制为℃
【详解】（1）由盖斯定律可知，反应ⅰ+反应ⅱ×+反应ⅲ×=目标反应，则反应=(-49 kJ/mol)+( -316 kJ/mol) ×+( +484 kJ/mol) ×=+35 kJ/mol；
（2）①同一反应，参与反应的不同反应物的起始物质的量浓度之比等于化学计量数之比时，反应物的转化率相等，则由恒容密闭容器中充入2mol 可知，n=2×3=6；b点之后二氧化碳的转化率降低，可能是温度升高，催化剂活性降低，反应速率减小所致，也可能是该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动所致；
②催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但化学平衡不移动，由图可知，在相同温度T1下，使用不同催化剂对应的CO2转化率不同（a点低于b点），而催化剂不改变平衡转化率，说明此时反应未达到平衡；
③由图可知，当使用钼基催化剂、温度为T1℃时，相同时间内二氧化碳的转化率最高，所以该合成反应的最合适条件是使用钼基催化剂，温度控制为T1℃。
3．（2026·内蒙古兴安·二模）二氧化碳催化加氢制甲醇，有利于减少温室气体二氧化碳排放。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：，该反应一般认为通过如下步骤来实现：
①
②
总反应的_______。
(2)合成总反应在起始物时，在不同条件下达到平衡，设体系中甲醇的物质的量分数为，在下的 、在 下的~t如图所示。
①用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式_______。
②图中对应等压过程的曲线是_______，判断的理由是_______。
③当时，的平衡转化率_______，反应条件可能为_______或_______。
【答案】(1)-49
(2) b 总反应的ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小 33.3% 、210℃ 、250℃
【详解】（1）根据盖斯定律，总反应=①+②，则总反应的(+41-90)=-49。
（2）①根据H2和CO2合成甲醇的总反应化学方程式可知，压强平衡常数表达式为。
②H2和CO2合成甲醇的总反应为气体分子数减小的放热反应，相同条件下升高温度，平衡向逆反应方向移动，混合气体中甲醇的物质的量分数减小，故曲线b为5×105Pa时等压过程的曲线；相同条件下增大压强，平衡向正反应方向移动，混合气体中甲醇的物质的量分数增大，曲线a为250℃时等温过程的曲线。
③根据，设初始时H2的物质的量为3mol，CO2的物质的量为1mol，参加反应的CO2的物质的量为a mol，用“三段式”计算：
x(CH3OH)==0.10，解得a=，故CO2的平衡转化率为≈33.3%。对照题图中的x(CH3OH)=0.10可知，反应条件是9×105Pa、250℃或5×105Pa、210℃。
4．（2026·辽宁锦州·二模）中国科研团队在以合成气（和）为原料，适当条件下合成丙烯和丙烷反应的催化剂研究上取得重大进展。体系中反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
仅考虑存在副反应：
回答下列问题：
(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__________（填标号）。
A．温度 B．压强 C．催化剂 D．投料比
(3)副反应生成所需的有两种形成途径：解离和解离。
①根据图1铁基催化剂反应路径中解离和解离的活化能，推测体系中产生的主要途径是__________（填“”或“”）解离。
②若在反应体系中加入微量，可形成新型催化剂。结合图1推测新型催化剂能抑制解离→生成的核心机理是__________。
(4)300℃下，合成气中加入不同量的，以固定流速通入反应器。出口处测得产物选择性[选择性]随体积分数变化关系如图2。
①不加入时，的转化率为32%，选择性为31%，产物烯烷选择性比。计算选择性为__________，的产率为__________。
②合成气投料比[]时，加入的体积分数，可忽略的生成。适当降低流速可使反应Ⅰ和反应Ⅱ达到平衡状态，的转化率为75%，烯烷选择性比，反应Ⅰ的平衡常数__________（用平衡时各组分的物质的量分数代替平衡浓度，列出计算式即可）。
【答案】(1)+106.2
(2)ABD
(3) 显著升高解离的活化能，抑制的生成，减少生成
(4) 46% 7.36%
【详解】（1）反应Ⅰ为 ，反应Ⅱ为 ，根据盖斯定律，将反应Ⅱ减去反应Ⅰ可得目标反应 ，则 。
（2）A．反应Ⅰ和反应Ⅱ均为放热反应，升高温度平衡逆向移动，CO平衡转化率降低，降低温度平衡正向移动，CO平衡转化率升高，温度可改变CO平衡转化率，A符合题意；
B．反应Ⅰ的正反应气体分子数减少，反应Ⅱ的正反应气体分子数也减少，增大压强平衡正向移动，CO平衡转化率升高，减小压强平衡逆向移动，CO平衡转化率降低，压强可改变CO平衡转化率，B符合题意；
C．催化剂仅改变反应速率，不影响化学平衡状态，不能改变CO平衡转化率，C不符合题意；
D．改变投料比 ，可通过增大H2的比例提高CO的平衡转化率，投料比可改变CO平衡转化率，D符合题意；
故选ABD。
（3）①活化能越低反应越容易进行，铁基催化剂Fe表面，CO*解离的活化能为0.95eV，OH*解离的活化能为0.73eV，OH*解离的活化能更低，因此体系中产生O*的主要途径是OH*解离。
②对比Fe和Fe-Br的反应路径能量变化，Fe-Br使CO*解离的活化能从0.95eV升高至1.44eV，显著升高CO*解离的活化能，抑制CO*的解离，减少O*的生成，进而抑制副反应中CO2的生成。
（4）①CO2的选择性为31%，则烯烷的总选择性为 ，已知 ，则C3H6的选择性为 ，C3H8的选择性为 ，C3H8的产率为CO转化率乘以C3H8选择性，即 。
②设初始投入 ，，CO的转化率为75%，则参与反应的CO总物质的量为0.75mol，忽略CO2的生成，CO全部用于生成C3H6和C3H8，烯烷选择性比为4，则生成C3H6消耗的CO为 ，生成C3H8消耗的CO为 。根据反应Ⅰ，生成C3H6的物质的量为 ，消耗H2的物质的量为 ，生成H2O的物质的量为 ；根据反应Ⅱ，生成C3H8的物质的量为 ，消耗H2的物质的量为 ，生成H2O的物质的量为 。平衡时各物质的量分别为 ，，，，，体系总物质的量 。反应Ⅰ的平衡常数 用平衡时各组分的物质的量分数代替浓度，表达式为 ，代入各组分的物质的量分数得 。
5．（2026·辽宁朝阳·一模）乙醇是一种重要的化工原料和燃料，工业上广泛采用乙烯气相水合法制备，目前我国科学家以新型多孔材料负载的双金属催化剂，用氢气催化还原乙酸法制备乙醇的研究取得新进展。
乙烯气相水合法： 。
氢气催化还原乙酸法：
反应ⅰ： ；
反应ⅱ： 。
回答下列问题：
(1)已知下列几种物质的标准摩尔生成焓(在101 kPa时，由最稳定单质合成1 mol指定产物的反应热)如表所示：
物质
标准摩尔生成焓(kJ/mol)
a
计算_______。
(2)乙烯气相水合法使用固体磷酸/硅胶作为催化剂，与不使用催化剂相比，使用催化剂后，该反应的 _______(填“增大”“减小”或“不变”)；从平衡移动原理分析，为提高乙烯的平衡转化率，应采用低温的条件，但实际生产中常采用250～300℃的温度，而非理论上的最优温度，其主要原因是_______。
(3)在催化剂作用下，当为某一定值时，发生反应ⅰ和反应ⅱ。250℃条件下平衡时S(乙醇)、S(乙酸乙酯)随压强的变化以及2.0 MPa条件下平衡时S(乙醇)、S(乙酸乙酯)随温度的变化如图所示：
已知：乙醇的选择性 (乙醇)、 (乙酸乙酯)；实验条件下始终有 (乙醇)(乙酸乙酯)。；
下， (乙醇)随压强变化的曲线是_______(填、、、)。
②的平衡转化率：a点_______b点(填“>”“＜”或“=”)，其原因为_______。
③c、d、e、f中，平衡混合物中的体积百分含量相同的两个点是_______。
(4)一定温度下，向一刚性密闭容器(含有催化剂)中通入，，达到平衡时，测得， (乙酸乙酯)，则该温度下反应ⅰ的平衡常数_______(是以物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数)。
【答案】(1)-235.1
(2)不变 在此温度下催化剂活性最高，且能保证足够快的反应速率，是兼顾反应速率和平衡转化率的折中选择或温度过低，反应速率太慢，经济效益差
(3) L4 < 反应ⅰ和反应ⅱ均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物的平衡转化率减小 df
(4)或4.375
【详解】（1）生成物的标准摩尔生成焓之和-反应物的标准摩尔生成焓之和 ，解得；
（2）催化剂只改变反应路径，同等程度地加快正、逆反应速率，缩短达到平衡的时间，但不能改变反应的焓变（ ），也不影响化学平衡的移动；虽然低温有利于平衡，但反应速率会极慢，不具备工业生产价值，是催化剂活性、反应速率和平衡转化率三者之间的一个最佳平衡点，故常作为生产条件；
（3）①250℃下，反应ⅰ为气体体积减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，乙醇的选择性上升，乙酸乙酯选择性下降，结合图像与S（乙醇）（乙酸乙酯），则代表乙醇选择性随压强变化的曲线，代表乙酸乙酯选择性随压强变化的曲线，则2.0 MPa下，曲线代表乙醇的选择性随温度变化的曲线，曲线代表乙酸乙酯的选择性随温度变化的曲线；
②曲线代表2.0 MPa下乙酸乙酯的选择性与温度的关系曲线，反应ⅰ和反应ⅱ均为放热反应，升高温度，反应ⅰ、ⅱ平衡均逆向移动，乙酸的平衡转化率减小；
③由图可知，d、f两点都是在250℃，2.0 MPa条件下达到化学平衡，所以d、f两点处于完全相同的化学平衡状态；
（4）设平衡时，反应ⅰ生成、反应ⅱ生成，则，，则、，则平衡时的物质的量为 ，的物质的量为 ，的物质的量为 ，的物质的量为0.1 mol，混合气体的总物质的量为 ，。
6．（2026·内蒙古赤峰·三模）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工水平的标志。工业上可以用乙烯制备环氧乙烷()和乙醇。
(1)工业上用银作催化剂氧化乙烯制备环氧乙烷，发生的主要反应为： 。
①已知反应存在如下转化关系：
则___________(用含、、的代数式表示)。
②该反应的部分过程如下图所示(部分共价键未画出)：
其中和乙烯生成中间体的过程中，碳碳键键长变___________(填“长”或“短”)，测定其碳碳键键长变化的仪器是___________(填标号)。
a．质谱仪 b．红外光谱仪 c．核磁共振仪 d．射线衍射仪
(2)乙烯制备乙醇的反应为：，在密闭容器中充入、各2 mol，测得乙烯的平衡转化率随温度、压强(单位：)的变化关系如图1所示。
①除改变温度和压强外，写出一条能提高乙烯平衡转化率的措施___________。
②___________(填“>”“=”或“<”)，其理由是___________。
③图中点，该反应的压强平衡常数___________。
(3)图2所示装置可合成乙烯，其b极室采用可渗透和传导离子的固态物质，获得的高纯可直接进入极室反应。
阴极的电极反应式为___________。
【答案】(1) 长 d
(2)增大水蒸气的浓度 < 该反应正反应是气体分子数减小的反应，相同温度时，压强越大，乙烯平衡转化率越大，故
(3)或
【详解】（1）①根据盖斯定律，将分步反应、、相加，得到，目标反应为该反应的2倍，故；
②X和乙烯生成中间体Y的过程中，乙烯的碳碳双键变为碳碳单键，碳碳单键键长比双键长，故碳碳键键长变长；
质谱仪用于测定相对分子质量，红外光谱仪用于测定官能团，核磁共振仪用于测定等效氢种类，X射线衍射仪可测定化学键键长，故答案选d；
（2）①该反应正反应为气体分子数减小的反应，除改变温度和压强外，增大水蒸气的浓度，可使平衡正向移动，提高乙烯的平衡转化率；
②该反应正反应是气体分子总数减小的反应，相同温度下，压强越大，平衡正向移动，乙烯的平衡转化率越高，相同温度下对应的乙烯转化率更低，故；
③X点乙烯的平衡转化率为40%，初始充入C2H4(g)、H2O(g)各2 mol，列三段式：
总物质的量n总=3.2 mol；各物质分压，，；压强平衡常数
（3）a极连接电源负极，为阴极，CO2在阴极得电子发生还原反应生成C2H4，结合电荷守恒、原子守恒配平电极反应式为或
7．（2026·内蒙古包头·二模）水煤气变换反应是实现氢能高效清洁利用的重要反应。
(1)水煤气变换反应___________。
（已知：CO燃烧热为，燃烧热为，）
(2)我国学者研发了一种用于低温水煤气变换反应的高效稳定催化剂——原子层金簇负载催化剂，下图表示该催化剂与金催化剂催化下的反应历程：（吸附在催化剂表面上的物种用*标注）
由图可知___________（填“A”或“B”）更有利于该反应进行。
(3)一定条件下，水煤气变换反应的中间产物是HCOOH。HCOOH水溶液在密封石英管中的分解反应：
Ⅰ．（快）Ⅱ．（慢）
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催化作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：
反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，HCOOH电离平衡常数为，当HCOOH平衡浓度为时，浓度为___________，此时反应Ⅰ的反应速率___________（用含、x和k的代数式表示）。
②温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使HCOOH分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示（忽略碳元素的其他存在形式）。图中表示CO随时间变化的曲线为___________（填“X”、“Y”或“Z”）。时刻测得CO、的浓度为、，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后___________（用含y的代数式表示，下同），反应Ⅱ的平衡常数为___________。
【答案】(1)
(2)B
(3) Y
【详解】（1）写出已知热化学方程式： ①CO(g) +O2 (g) = CO2(g) ΔH1=−283kJ/mol，②H2 (g) +O2(g) = H2O(l) ΔH2 =−285.8 kJ/mol，③H2O(l) = H2O (g) ΔH3 =+40.67 kJ/mol，目标反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 可由①-②-③得到，因此：ΔH = ΔH1−ΔH2−ΔH3 =−283−(− 285.8)− 40.67 =− 37.87 kJ/mol；
（2）催化剂可降低反应的活化能，活化能越低越有利于反应进行。由图可知，原子层金簇负载催化剂B的最大活化能低于金催化剂A，因此B更有利于反应进行。
（3）① \c的电离平衡为：，电离平衡常数 ，忽略水电离，，已知平衡时，代入得：，因此 ；
②代入速率公式 ，得 ；
③反应Ⅰ为快反应，快速生成，初始阶段浓度快速升高；反应Ⅱ为慢反应，不断消耗，使反应Ⅰ平衡逆向移动，浓度逐渐降低；为反应Ⅱ的产物，浓度随反应进行逐渐升高，因此对应曲线为，浓度先快升，后逐渐降低，浓度高于和；
④平衡时，反应Ⅱ生成，因此，根据碳守恒：，即，时刻，，，可得，反应Ⅰ平衡常数 ，温度不变不变，平衡时，解得，因此；
⑤反应Ⅱ的平衡常数 ，平衡时，代入得。
8．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）能源的合理开发和利用，低碳减排是人类正在努力解决的大问题。
(1)在298 K、100 kPa时，已知：
C(s，石墨) ；
；
298 K时写出石墨(s)和(g)反应生成(g)的热化学方程式：_______。
(2)向密闭容器中充入1mol(g)和一定量的NO(g)，保持总压为100 kPa，发生反应： 。当时，NO的平衡转化率～；时NO平衡转化率～的关系如图所示：
①表示当时，NO的平衡转化率～的关系是_______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
②根据图示，当NO的平衡转化率为80%，反应温度为_______或_______。
③、 K平衡时，NO的分压为_______kPa，若向容器内充入He，NO的平衡分压变为20 kPa，则加入He的物质的量为_______mol，新平衡的_______(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)光催化-重整技术也是低碳减排的研究热点。光照时，以Rh/辅助光照电极材料促使单位时间内产生更多的“电子”和“空穴”()，驱动并加快电极反应，其机理如图所示：
①在Rh表面，每生成2 mol CO，则价带产生的空穴()数为_______。
②价带上，空穴直接参与并体现其强氧化性的电极反应为_______。
【答案】(1)2C(s，石墨) kJ/mol
(2)Ⅰ 40 3 不变
(3)
【详解】（1）根据盖斯定律：总反应=2反应1+反应2-反应3，则，即热化学方程式为：
（2）反应，反应前后气体分子数相等（），。
① 温度对转化率的影响：，温度越高，越小，平衡逆向移动，转化率越低，因此转化率随增大而增大，对应上升曲线；
② 由图可知，转化率为80%时，对应横坐标和，因此反应温度为和；
③ 起始，（满足），由图，、时转化率为40%，列三段式：
总物质的量，总压100 kPa，平衡时分压：；
反应前后气体分子数相等，恒压充入平衡不移动，故平衡时 ，已知新平衡，则，解得；平衡常数只与温度有关，温度不变，不变；
（3）①表面反应：，生成1 mol得到2 mol电子，生成2 mol得到4 mol电子；每产生1个电子就会生成1个空穴，因此生成个空穴；
② 价带中空穴作氧化剂，氧化，结合产物和，配平得反应：，空穴体现氧化性。
9．（2026·黑龙江哈尔滨·二模）苯乙烯和苯甲醛都是重要的化工原料，我国科研团队近年通过催化剂设计等方法通过乙苯氧化脱氢法实现了苯乙烯和苯甲醛的联合生产：
I：(g)+O2(g) →(g)+H2O(g)
Ⅱ：(g)+O2(g) → (g) +H2O(g)+CO(g)
Ⅲ：(g)+10O2(g) → 8CO2(g)+4H2O(g)
(1)
共价键
苯环中的碳碳键
C-C
C=C
C-H
H-H
O-O
O=O
H-O
键能
494
348
615
413
436
214
498
463
则___________。
(2)已知：合成C的反应速率方程为(r为速率，k为速率常数，p代表压强)，则该反应的反应级数为n=x+y。在恒温恒容的条件下，通过固定一种气体分压改变另一种气体分压的方式测定反应级数：图1、图2表示了在三种不同催化剂上气体分压对反应速率的影响，根据图中数据，反应I：的反应级数n=___________。
(3)下表为恒温恒容的条件下，1% 催化剂条件下的乙苯氧化脱氢性能随反应温度的变化图(采集的数据均为相应温度下反应1h)，选择性：以CO2为例，。
T/℃
乙苯的转化率
选择性
苯乙烯
苯甲醛
CO2
473
3.6
90.2
8.4
1.4
494
7.6
85.6
13.0
1.4
515
8.0
85.0
14.0
1.0
525
10.7
81.8
15.3
0.9
①随着温度升高，乙苯的转化率升高的原因是___________，导致苯乙烯、苯甲醛、CO2的选择性出现此变化趋势的原因可能是___________。
②时，有利于提高乙苯转化率的措施有___________(填标号)。
A．通入氩气 B．增加初始时乙苯与氧气比例
C．通入氧气 D．延长原料与催化剂接触时间
③515℃时，初始时只充入乙苯和足量氧气，乙苯的初始分压为100.0 kPa，则生成___________kPa/h。
(4)经研究发现，过渡金属氧化物作催化剂时，其催化乙苯氧化脱氢过程大致可描述如下：
乙苯可以与具有氧离子缺位的过渡金属离子(电子受体)相互作用从而形成稳定中间体，苯环侧链烷基的H原子吸附在晶格氧上，晶格氧参与反应与H结合形成H2O而脱去；随后气相氧补充晶格氧，完成氧化脱氢反应循环，过渡金属离子可作为电子受体的原因是___________，O2的浓度不可过大也不可过小的原因是___________，按照反应原理推测，将乙苯换成丙烷进行催化氧化脱氢则反应更___________(填“难”或“易”)进行。
【答案】(1)-118
(2)1.2
(3)反应未达平衡，升高温度，化学反应速率加快，所以乙苯的转化率增大 随着温度升高，反应Ⅱ进行的速率快于反应Ⅰ和Ⅲ，导致苯甲醛选择性上升，苯乙烯和CO2选择性下降（或温度变化影响催化剂选择性，导致苯甲醛选择性上升，苯乙烯和CO2选择性下降）；515℃开始，发生了其他副反应，导致苯乙烯、苯甲醛和二氧化碳的选择性之和小于100% CD 9.44
(4)过渡金属离子具有空轨道，可以接受电子 O2浓度过大，可能过度氧化生成副产物（或过量氧气占据催化剂空位），使催化效率下降；O2浓度过小，无法及时，则补充晶格氧效率低，催化速率变慢 难
【详解】（1）I：(g)+O2(g) →(g)+H2O(g)
Ⅱ：(g)+O2(g) → (g) +H2O(g)+CO(g)
Ⅲ：(g)+10O2(g) → 8CO2(g)+4H2O(g)
反应物的总键能为(6×494+2×348+10×413+×498)kJ=8039kJ，生成物的总键能为(6×494+615+348+8×413+2×463)kJ=8157kJ，=(8039-8157)kJ∙mol-1=-118 kJ∙mol-1。
（2）由图1可得，依据直线斜率公式k=，A(0.3，0.3)、B(0.7,0.7)，这里x轴为lgp(C8H10)，y轴为lgr，则直线斜率x==1；由图2可得，依据直线斜率公式k=，C(0.6，0.85)、D(1.4，1.01)，这里x轴为lgp(O2)，y轴为lgr，则直线斜率y==0.2，所以反应级数n=x+y=1+0.2=1.2。
（3）①随着温度升高，反应速率不断加快，则乙苯的转化率升高的原因是：反应未达平衡，升高温度，化学反应速率加快，所以乙苯的转化率增大。温度升高，反应速率都加快，但三个反应加快的程度不同，则导致苯乙烯、苯甲醛、CO2的选择性出现此变化趋势的原因可能是：随着温度升高，反应Ⅱ进行的速率快于反应Ⅰ和Ⅲ，导致苯甲醛选择性上升，苯乙烯和CO2选择性下降（或温度变化影响催化剂选择性，导致苯甲醛选择性上升，苯乙烯和CO2选择性下降）；515℃开始，发生了其他副反应，导致苯乙烯、苯甲醛和二氧化碳的选择性之和小于100%。
②A．通入氩气，恒温恒容条件下，各物质的浓度不变，平衡不移动，乙苯转化率不变， A不符合题意；
B．增加初始时乙苯与氧气比例，相当于增大乙苯的量，平衡正向移动，但乙苯的转化率降低，B不符合题意；
C．通入氧气，增大了反应物氧气的浓度，平衡正向移动，乙苯的转化率升高，C符合题意；
D．延长原料与催化剂接触时间，能使反应更充分进行，有利于提高乙苯的转化率，D符合题意；
故选CD。
③I：(g)+O2(g) →(g)+H2O(g)
Ⅱ：(g)+O2(g) → (g) +H2O(g)+CO(g)
Ⅲ：(g)+10O2(g) → 8CO2(g)+4H2O(g)
515℃时，初始时只充入乙苯和足量氧气，乙苯的初始分压为100.0 kPa，则生成H2O的分压p(H2O)=100.0 kPa×8.0%+100.0 kPa×8.0%×(14.0%+1.0%×4)=9.44kPa，=9.44 kPa/h。
（4）过渡金属具有空轨道，可以接受孤电子对，则过渡金属离子可作为电子受体的原因是：过渡金属离子具有空轨道，可以接受电子；因为碳碳双键易被氧化，而氧化脱氢时，O2又需要具有一定的浓度，所以O2的浓度不可过大也不可过小的原因是：O2浓度过大，可能过度氧化生成副产物（或过量氧气占据催化剂空位），使催化效率下降；O2浓度过小，无法及时，则补充晶格氧效率低，催化速率变慢。乙苯中苯环的存在使得侧链α-H具有较高的活性，更容易被氧化脱氢，而丙烷没有苯环这种活性作用，所以将乙苯换成丙烷进行催化氧化脱氢则反应更难进行。
10．（2026·吉林长春·二模）综合利用化石燃料，提高利用率，有助于实现“碳达峰、碳中和”。
Ⅰ．甲烷—二氧化碳干气重整和甲烷—水蒸气重整是制备水煤气的重要途径，涉及反应如下：
反应i．
反应ii．
(1)计算反应的___________。
(2)一定温度下，反应存在，(、为正、逆反应速率常数)。该温度下反应i的平衡常数___________(用含、的代数式表示)。
(3)反应ii在___________(填“高温”或“低温”)下易自发进行。
(4)可用作甲烷干气重整反应的催化剂。晶体氧空位数不同时，反应历程中的基元反应的能量变化如下图所示。据此判断，氧空位越___________(填“多”或“少”)，越不利于反应进行，判断的理由是___________。
Ⅱ．在一密闭容器中，通入和，利用甲烷的水蒸气重整反应制备氢气，反应方程式为。
(5)时，反应时间相同，的转化率随压强的变化如下图所示。图中处于化学平衡状态的点有___________(填图中标号)。
(6)若5 min末反应至B点，用单位时间内的物质的量变化表示的化学反应速率___________；此温度下该反应的分压平衡常数___________。
【答案】(1)
(2)
(3)高温
(4)少 氧空位少，基元反应活化能高
(5)C
(6)1.28 0.04
【详解】（1）根据盖斯定律，用反应ⅱ-反应ⅰ即可得到目标反应：，=。
（2）反应达到平衡时，正、逆反应速率相等：，即2=，反应ⅰ的平衡常数K=，联立两式可知K=。
（3）自发反应的判据为，反应ⅱ>0，气体分子数从2变为4，>0，因此高温下足够大，可使<0，反应自发进行。
（4）从能量变化图可知：氧空位少时，各基元步骤的活化能更高，反应速率更慢，不利于反应进行，氧空位多的体系，活化能更低，反应更易进行。
（5）该反应是气体分子数增大的反应，压强较低时，反应未达平衡，压强增大，反应速率加快，转化率升高，达到平衡点后，压强增大，平衡逆向移动，的转化率降低，从图中变化趋势可知从最高点后均为平衡状态的点，即这三个点中C点为化学平衡状态点。
（6）B点转化率为80%，则，根据反应式可得，反应时间为5 min，因此；
C点为平衡状态，由图示中的数据列三段式平衡时总的物质的量为，C点压强为0.5 MPa，各物质的分压为，，，，分压平衡常数==。
11．（2026·吉林·三模）“碳达峰”、“碳中和”是推动绿色转型的核心战略。工业上利用二氧化碳加氢制备甲烷符合这一战略，其过程中的主要反应为：
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
(1)反应Ⅲ的熵变______0（填“＞”“＜”或“=”），在______（填“较高”、“较低”或“任意”）温度下能自发进行。
(2)加氢合成时，通常控制温度为500℃左右，其可能的原因不包括______。
A．反应速率快 B．主反应催化剂选择性好
C．平衡转化率高 D．催化剂活性高
(3)在密闭容器中，101kPa下，和的起始物质的量分别为1mol和4mol，平衡后反应体系中各物质的物质的量随温度的变化如下图所示，已知D曲线是，则图中表示的物质的量的曲线为______。在505℃，反应Ⅱ的平衡常数______（计算结果保留两位有效数字）。
(4)催化与转化为的机理如图所示。反应体系中Ce呈现______种价态，催化剂中掺入少量CaO，用替代结构中部分形成，可提高催化效率的原因是______。
【答案】(1) 较低
(2)C
(3)B 0.17
(4)2 导致催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化
【详解】（1）反应Ⅲ：，熵（）用于描述体系的混乱度，气体分子数越多，混乱度越大，熵值越高。反应后气体分子数减少，因此体系混乱度降低，熵变；根据化学反应自发进行的判据。已知该反应（放热），，则：当温度较低时，的绝对值较小，，反应自发；当温度较高时，的绝对值较大，，反应非自发。因此，该反应在较低温度下能自发进行；
（2）主反应Ⅰ：（放热反应），副反应Ⅱ为吸热反应。控制温度为左右的原因分析：
A．温度升高，反应速率加快，可保证较快的反应速率，是控制该温度的原因，A不符合题意；
B．左右主反应催化剂的选择性好，可减少副反应发生，提高的产率，是控制该温度的原因，B不符合题意；
C．主反应Ⅰ为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，、的平衡转化率降低，因此“平衡转化率高”不是控制的原因，C符合题意；
D．催化剂的活性有最适温度，左右主反应催化剂活性最高，是控制该温度的原因，D不符合题意；
（3）由图可知，低于300℃二氧化碳的平衡转化率接近100%，此时图中AB的量接近2 mol、1 mol，DE的量接近0 mol，升高温度，反应Ⅰ、Ⅲ逆向移动、Ⅱ正向移动，导致CO量增大、甲烷的量减小，结合碳守恒可知，含碳物质的量不会超过1 mol，则A为水、B为甲烷、C为氢气、E为一氧化碳、D为二氧化碳，故图中表示的物质的量的曲线为B；在505℃，水、氢气均为1.35 mol，结合氢守恒可知，甲烷为，设二氧化碳、一氧化碳分别为a mol、b mol，由碳守恒可知，a+b+0.65=1，由氧守恒可知，2a+b+1.35=1×2，a=0.3 mol、b=0.05 mol，反应Ⅱ的平衡常数；
（4）根据催化机理，形成氧空位时，部分被还原为，故Ce呈现+4和+3两种价态；结合反应机理可知，替代结构中部分形成，导致催化剂结构中出现较多的氧空位，利于二氧化碳的催化转化。
12．（2026·辽宁沈阳·三模）二氧化碳加氢可用于合成甲醇、甲醚，是制备清洁能源的一种有效途径。
I、已知利用合成甲醇过程中主要发生以下反应：
主反应：
副反应：
(1)在一定压强下，通入和，反应后，的转化率、的选择性及的选择性随温度变化曲线如图。已知：。
①温度升高时，的转化率先增大再减小的原因为______。
②260℃时，CO的选择性______。
③300℃时，平衡时体系中与的物质的量之比为______。
Ⅱ、制备甲醚的主要反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
(2)在一定温度下，将、、(体积比)充入装有催化剂的恒压反应容器(压强为)发生上述反应Ⅰ和Ⅱ．随着的增加，的平衡转化率和二甲醚的选择性的变化如图所示。
①随着X的增大，的选择性减小的原因是______。
②当X=2时，该温度下反应Ⅰ的平衡常数______(用分压代表平衡浓度，分压=总压×物质的量分数，保留2位小数)。
Ⅲ、利用甲醇和CO还可用于工业生产乙酸，涉及的相关反应如下：
主反应：
副反应：
(3)①在不改变投料量的条件下，既能加快反应速率又能提高醋酸平衡产率的措施是______。
②研究表明，以Rh配合物为催化剂能有效提高主反应的选择性，其反应历程如下：(其中Rh配合物简写为TN)，下列说法正确的是______。
A．LiI和TN1均起催化作用
B．增大TN1的用量有利于增大主反应的自发趋势
C．经测定，反应历程中TN3含量最少，可能原因是TN3→TN4活化能较低
D．CO作为配体时，O的配位能力强于C
【答案】(1)低温时反应未达到平衡，温度升高反应速率加快，转化率增大；达到平衡后，主反应为放热反应，升高温度使主反应平衡逆向移动，转化率减小，因此先增后减 8% 20：3
(2)随着X的增加，反应Ⅱ的分压减小，使反应Ⅱ逆向移动，二甲醚的选择性降低 0.81
(3)增大压强 AC
【详解】（1）①根据题意可得，低于时，反应未达到平衡，温度升高，反应速率加快，的转化率增大；高于时，反应达到平衡，主反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的转化率减小，因此先增后减。
②根据题意可得，转化为，已知选择性公式为：，因此有：。因为转化的全部用于生成，所以。从图中读取时的数据，此时的选择性，因此。
③已知起始通入，从图中读取时的数据：的转化率为80%，的选择性为75%，所以有：，生成消耗的为，生成消耗的为。根据主反应可得：消耗，则消耗的为，生成为；根据副反应可得：消耗，则消耗的为，生成为，则平衡时，，n(H2)=6mol-1.8mol-0.2mol=4mol，则n(H2)：n(CH3OH)=4mol：0.6mol=20：3。
（2）①随着X增大，增多导致体系总压不变，但反应组分分压降低，促使反应Ⅱ逆向移动，二甲醚的生成量相对减少；而反应I受分压变化影响较小，导致消耗的中用于生成二甲醚的比例下降，即二甲醚的选择性减小。
②当时，初始体积比，设初始充入的为1 mol，则为3 mol，为2 mol，总压强。根据图表可得：当时，的转化率为80%，则消耗的总量为，二甲醚的选择性为，代入数据可得：。根据反应Ⅱ列“三段式”可得：，由于总共消耗0.8 mol，其中反应Ⅱ消耗了0.68 mol，则反应I消耗为，因此反应I生成为0.12 mol，生成为0.12 mol，消耗为0.12 mol。因此，平衡时各组分的物质的量为：，，，，，，平衡时混合气体总物质的量为。由此可计算各组分分压：，，，，代入表达式得：。
（3）①主反应为放热且气体分子数减小的反应，升高温度，反应速率加快但平衡左移，产率下降；使用催化剂仅加快反应速率，不影响平衡，产率不变；增大压强，反应速率加快，平衡向气体分子数减小的方向移动，产率升高。因此在不改变投料量的条件下，既能加快反应速率又能提高醋酸平衡产率的措施是：增大压强。
②A.LiI和TN1在循环中均再生，所以均为催化剂，均起催化作用，A正确；
B.自发性由决定，与催化剂无关，B错误；
C.中间体含量少通常因其生成慢或消耗快，C正确；
D.根据图中所示可得，以碳原子与配位，说明C配位能力更强，D错误；
故答案选：AC。
13．（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
【详解】（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。
14．（2026·辽宁大连·二模）“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是的再资源化利用。
方案一：在催化剂存在下用还原是解决温室效应的重要手段之一。
已知：①和的燃烧热分别为和
②
(1)试写出还原生成和的热化学方程式______。
方案二：与催化重整制合成气是研究热点之一，发生的主要反应有：
反应①：
反应②：
恒压下进行与催化重整实验。初始压强为，起始投料，和的平衡转化率随温度变化曲线如图所示。
(2)曲线______(填“A”或“B”)表示的平衡转化率，原因是______。
(3)800K，反应至转化率达到点时，______(填“>”、“<”或“=”)。此温度下反应①的分压平衡常数______(分压=总压×物质的量分数)。
方案三：利用镁基化合物耦合氢还原反应实现的资源化利用，涉及主要反应如下：
Ⅰ、
Ⅱ、
Ⅲ、
在压力下，向体系中投入一定量的和，发生上述反应。体系达平衡后，图示温度范围内已完全分解，中间产物转化率、产率及另外2种含氢气体的物质的量(n)随温度的变化如图所示。
(4)①线表示的是______(填化学式)的物质的量：温度下，反应达到平衡时和的物质的量之比为______。
(5)完全反应产生MgO的物质的量为______mol。
【答案】(1)
(2)B 参与了2个反应，而只参与1个反应，相同情况下消耗更少，平衡转化率更小
(3)>
(4)
(5)1
【详解】（1）由题目可得，，，根据盖斯定律，得热化学方程式。
（2）由于参与了2个反应，而只参与1个反应，相同情况下消耗更少，平衡转化率更小，故曲线B表示的平衡转化率。
（3）曲线B表示的平衡转化率，800K，反应至转化率达到X点时小于平衡转化率，反应向正反应方向进行，则；
800K，的平衡转化率为40%，转化的物质的量10 mol×40%=4mol，的平衡转化率为20%，转化的物质的量10 mol×20%=2mol，列三段式：
反应①：
反应②：
CO2、CH4、CO、H2、H2O的物质的量分别是6mol、8mol、6mol、2mol、2mol，总物质的量为6mol+8mol+6mol+2mol+2mol=24mol。在恒温恒压下，反应①的分压平衡常数。
（4）在T1之前，曲线③和曲线④重合，说明CO2的转化率和CH4的产率相等，说明在这之前只发生反应Ⅱ，温度升高时，反应Ⅱ逆向进行，H2O的物质的量减少，所以曲线②为H2O的物质的量；在T2之后，曲线④大于曲线③，说明曲线④代表CO2的转化率，曲线③代表CH4的产率，综上所述，故曲线①代表H2的物质的量；
由以上分析结合由图中可知，在T2时，，CH4的产率为0.64。设反应Ⅱ中消耗的物质的量为x mol，反应Ⅲ中消耗的物质的量为y mol，列三段式：
则：，解得x=0.64，y=0.08。故平衡时CH4的物质的量为0.64 mol，平衡时CO的物质的量为0.08 mol，则T2温度下，反应达到平衡时CH4和CO的物质的量之比为。
（5）由（4）分析可得，平衡时CH4的物质的量为0.64 mol，且CH4的转化率为0.64，故CH4的理论产量为1 mol，且CO2全部转化为CH4，则CO2的初始物质的量为1 mol，由反应I可得，投入的MgCO3（s）的物质的量为1 mol，则MgCO3(s)完全反应产生MgO的物质的量也为1mol。
15．（2026·黑龙江哈尔滨·三模）非热等离子体(NTP)技术可在温和条件下实现与的直接转化，生成甲醇、乙醇、乙酸等高附加值含氧有机物。某研究团队采用介质阻挡放电(DBD)反应器，以为催化剂，在常温常压下进行反应。
已知：
Ⅰ．等离子体中高能电子(1～10 eV)可解离和生成、、等自由基。
例：ⅰ
ⅱ
ⅲ
ⅳ
Ⅱ．催化剂表面基团有利于吸附活化，Cu位点促进偶联
回答下列问题：
(1)反应Ⅰ：， ，从热力学角度分析在常温下该反应___________(能、否)自发进行。(已知反应Ⅰ的)。
(2)反应Ⅱ：
①在催化剂中，表面酸碱位点直接参与反应，则论述催化剂的工作原理___________。
②在不同进料比下，乙酸选择性的变化趋势如上右图，从反应机理角度解释进料比较高时，乙酸选择性下降的原因___________。
③下，在某一恒温刚性密闭容器中，投入、并使其起始分压分别为25 kPa、30 kPa，若只发生反应Ⅱ，达到平衡后测得体系总压是起始压强的0.8倍，则该反应用分压表示的平衡常数___________(计算结果保留二位有效数字，下同)。
(3)在某DBD反应器中，进料气流速为，与体积比，放电功率8 W。反应后气相产物经冷阱收集，得到液体产物，其中乙酸质量分数为25%。(气体体积已折算成标准状况下)
①乙酸的生成速率___________。
②若该条件下的转化率为12%，生成乙酸的选择性___________%[某物质的选择性]。
【答案】(1)否
(2)的碱性位增强化学吸附，促进中间体形成 过量会稀释，减少生成，同时促进COOH分解为CO和OH，转向其他产物 0.041
(3)0.50 6.2%
【详解】（1）当<0 时，反应自发；当 时，反应不自发。常温下，=>0，该反应在常温下不能自发进行。
（2）①根据题目信息，催化剂的工作原理为：催化剂表面的-NH2基团是碱性位点，能够与酸性气体CO2发生作用，从而吸附并活化CO2分子，促进中间体形成；
②进料比较高，说明的量较多，乙酸选择性下降的原因是：过量会稀释，减少生成，同时促进COOH分解为CO和OH，转向其他产物；
③根据已知条件列出“三段式”
初始总压 为，达到平衡后测得体系总压是起始压强的0.8倍，平衡总压为，则，x=11 kPa，平衡分压：，，，。
（3）①已知液体产物速率为 ，乙酸质量分数为25%，乙酸的质量速率为，乙酸的摩尔速率为=；
②总进料流速为 (标准状况)，与体积比，则CH4的体积流速为，标准状况下气体摩尔体积为 ，CH4的摩尔进料速率为，CH4的转化率为12%，所以CH4的消耗速率为 ，生成乙酸的选择性为。
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