第04讲 化学反应的方向与调控（专项训练）（广东专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

第04讲 化学反应的方向与调控（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 自发过程和自发反应 考向02 化学反应方向的判据 考向03 合成氨反应适宜条件的选择 考向04 工业上选择适宜生产条件的原则 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 自发过程和自发反应 1．下列不属于自发进行的变化的是 A．干冰的升华 B．Al在空气中生锈 C．水在室温下发生分解反应生成和 D．泄漏后扩散至大气中 2．下列过程中，属于非自发过程的是 A．N2和O2混合 B．H2和O2化合生成H2O C．常温、常压下，石墨转化为金刚石 D．C+O2CO2 3．下列属于非自发过程的是 A．水由高处向低处流 B．蔗糖在水中溶解 C．天然气的燃烧 D．室温下水结成冰 考向02 化学反应方向的判据 4．研究化学反应进行的方向具有重要意义，下列说法正确的是 A．自发进行的反应一定能随时自动发生 B．ΔH＜0的反应均是自发进行的反应 C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 D．水凝结成冰的过程中，其ΔH＜0，ΔS＜0 5．下列说法不正确的是 A．反应在高温时才能自发进行，说明该反应熵变ΔS＞0 B．反应，任意温度都能自发进行 C．常温下，若反应不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．反应低温能自发进行，则该反应的ΔH＜0 6．（2025·广东·模拟预测）在密闭容器中，和会发生反应： ①  ； ②  ； ③  。 反应①②③的吉布斯自由能变随温度的变化关系如图所示，其中a为反应①的随温度的变化曲线。下列说法错误的是 A． B．c表示反应②的随温度的变化关系 C．压缩容器体积，平衡时的体积分数会增大 D． 考向03 合成氨反应适宜条件的选择 7．氨分解制氢是一种极具前景的便携式制氢方法，不同压强下氨的平衡转化率随温度变化如下。下列说法正确的是 A．断开键吸收的能量小于形成键与键放出的能量之和 B．氢气和氮气的物质的量之比保持不变，说明氨分解反应达到平衡状态 C．400K时，对应氨的平衡转化率大于，是因为此情况下，对应的平衡常数比的大 D．生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂 8．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：。下面说法正确的是 A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响 B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率 C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本 D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 9．合成氨是化学工业的重要基础，传统合成氨和新型合成氨的反应原理分别如下： Ⅰ．传统合成氨原理： 以氮气和氢气为原料反应，  。 （1）从化学反应限度的角度分析，合成氨的反应宜选择___________(填字母序号)。 A．低温高压 B．高温低压 C．高温高压 D．低温低压 （2）工业合成氨使用铁基催化剂时，通常选择在500℃和30MPa条件下进行反应，其原因是___________。 （3）合成氨的净速率方程可表示为：，(“”、“”为正、逆反应速率常数，随温度升高而增大)。 ①该反应的平衡常数___________(用含“”、“”的式子表示)； ②根据合成氨的净速率方程分析，反应速率并不是随温度的升高而单调地增大，如图所示。结合上述速率方程分析其原因为___________。 Ⅱ．新型合成氨原理： 以甲烷和氮气作为原料气，按一定流速充入反应釜中，在作催化剂并持续放电的条件下，发生的主要反应如下：，还可能发生甲烷碳化等副反应。 （4）当原料气流以通过催化剂发生反应时，在反应釜出口处检测到，则氨气的产率为___________。 （5）研究发现，其它条件相同时，原料气中后，氨气的产率明显下降，可能原因为___________。 （6）在其它条件相同的情况下，下列因素或措施会影响反应釜中氨气产率的是___________(填字母序号)。 A．催化剂的选择性 B．原料气流的流速 C．分离出口气流中的氨气 D．催化剂的表面积 考向04 工业上选择适宜生产条件的原则 10．硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如图。 下列说法不正确的是 A．能与稀硝酸发生氧化还原反应 B．Ⅱ中的反应条件都是为了提高平衡转化率 C．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D．Ⅲ中用98.3%的浓硫酸吸收SO3可避免形成酸雾 11．是制造多晶硅的原料。氢化转化为过程中，主要发生如下5个反应。 反应Ⅰ(主反应)： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 反应Ⅳ： 反应Ⅴ： 回答下列问题： （1）___________。 （2）5个反应的随温度变化如图甲所示。 ①当温度大于1350 K时，随温度升高反应Ⅱ和Ⅴ的增长很快的原因是___________； ②无论温度高或低，的产率都较低的原因是___________； ③压缩平衡体系体积，重新达到平衡后物质的量分数减小的组分为___________(填标号)。 a．    b．    c．    d．HCl （3）在恒压体系中通入和，在不同压强下随温度变化如图乙所示。 ①在1240℃达到平衡时，，，，反应Ⅰ(主反应)的___________(用含x、y、z的字母表示)； ②在700℃~850℃段压强对几乎无影响，原因是___________； ③下列条件下，产率最优的条件是___________(填标号)。 a．℃，    b．℃，    c．℃， 12．利用加氢合成甲醇（）是实现“碳中和”目标的有效途径之一。一定条件下，与发生以下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   （1）已知298 K时，部分物质的相对能量如下表。 物质 相对能量/ 0 _______。 （2）反应Ⅱ、Ⅲ的平衡常数随温度变化曲线如图1所示。 ①图中表示反应Ⅱ的关系的曲线为________（填“”或“”）。 ②高于400 ℃反应Ⅲ可以忽略的依据是________。 （3）一定压强下反应一段时间，催化剂A、B的产物选择性和转化率随温度变化的关系如图2、图3所示，应选用催化剂________（填“A”或“B”），理由是________。 （4）一定温度下，维持压强为p，密闭容器中和按照物质的量之比投料，只发生反应Ⅰ、Ⅱ，并达到平衡状态，平衡转化率为10%，甲醇选择性为80%，计算反应Ⅰ在该温度下的分压平衡常数________。[列出计算式即可，分压=总压×物质的量分数，甲醇选择性]；随着温度的升高，的转化率增大，而的选择性却下降。从平衡移动角度分析其可能的原因________。 重难·创新演练 1．（2025·广东惠州·二模）利用如图装置进行实验，探究Cu与硝酸反应及产物的性质，打开，通入，排尽装置中的空气，下列说法不正确的是 A．打开片溶解，产生红棕色气体，说明A中存在的反应 B．打开，插入铜丝，铜丝溶解，说明红棕色气体被还原 C．推入空气，C中气体颜色变深，体现了NO的还原性 D．D中的试剂X可为NaOH溶液 2．（2026·浙江·一模）下列反应均能自发，相关判断不正确的是 Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   Ⅳ．   A．反应Ⅰ的 B． C．将反应Ⅲ中液化，反应仍然自发 D．比稳定 3．工业上以黄铁矿(主要成分)为原料生产硫酸的主要流程如下。 已知：步骤Ⅱ中的平衡转化率随温度和压强的变化情况如下表。 温度/℃ 平衡时的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 下列说法错误的是 A．步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催化剂中毒 B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提高的平衡转化率 C．步骤Ⅱ实际生产中应选择和 D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，提高的吸收效率 4．（2026·浙江·一模）利用铁基、钙基物质的化学循环(，)可从高炉煤气中分离出N2，并获得高价值的CO/CO2混合气。循环过程如图所示，下列说法正确的是 A．钙基物质Ⅰ为CaCO3 B．气体为CO/CO2混合气 C．理论投料的物质的量之比 D．提高高炉煤气通入速率，有利于提升N2的分离纯度 5．（2026·浙江温州·一模）接触室（结构如图1，其中1~4表示催化剂层，5~7表示热交换器层）中发生反应： 　。 已知：①最适宜温度指最大反应速率对应的温度，取决于催化剂最佳活性区间； ②图2为接触室中SO2的转化率随温度变化情况。 下列说法不正确的是 A．该反应、，故低温自发 B．降温段为热交换器层6 C．经4次催化反应，显著提高SO2的平衡转化率 D．接触室中主要通过热交换器换热实现最适宜温度 6．（2026·吉林·一模）的资源化利用对实现“双碳”有重要意义。加氢制过程主要涉及以下反应。 Ⅰ． Ⅱ． （1）反应Ⅰ在___________（填“高温”、“低温”或“任意温度”）条件下可以自发进行。下列图像中符合反应Ⅰ中与关系的是___________（填标号）。 A．       B． C．     D． （2）在恒温恒容体系中，假设仅发生反应Ⅰ和Ⅱ。下列叙述能说明该体系已经达到平衡状态的是___________（填标号）。 A．混合气体的密度不随时间变化 B．气体平均摩尔质量不随时间变化 C． CH4的百分含量不再改变 （3）在密闭容器中，，时，平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。下列说法正确的是___________（填标号）。 A．CO的平衡选择性随着温度的升高而减少 B．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为350~400℃ C． 温度在580℃以后平衡转化率升高的主要原因是由于温度对反应Ⅱ平衡移动的影响大于反应Ⅰ （4）在密闭容器中通入和，分别在恒定压强为1 MPa和下进行反应。实验中对平衡体系的三种物质（、、）进行分析，其中温度对和在三种物质中的体积分数影响如图所示。 ①1 MPa时，表示平衡体积分数随温度变化关系的曲线是___________。M点平衡体积分数高于N点的原因是____________________________________________。 ②图中点为曲线、交点，该温度下反应Ⅱ的压强平衡常数___________（用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压物质的量分数）。 7．（2026·黑龙江大庆·一模）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）反应I自发进行的条件是____________（填“低温”、“高温”或“任何温度”）。 （2）反应Ⅱ正反应活化能__________逆反应活化能（填“”或“”）。 （3）恒温恒容密闭容器中仅发生反应Ⅲ，下列能说明反应Ⅲ达到平衡状态的是______（填序号）。 A．CO的生成速率和消耗速率相等 B．混合气体的平均摩尔质量不变 C． D．的体积分数不变 （4）下达平衡后，压缩容器体积，重新达平衡后，和的物质的量之比____________（填“减小”、“不变”或“增大”）。 （5）下图为密闭容器中的理论平衡曲线，在图中能稳定存在的状态点有___________（填序号）。 （6）恒压条件下，按和投料反应，低于时反应Ⅲ可忽略。反应物（和）的平衡转化率和生成物（和）的选择性随温度变化关系如图。 已知：含碳生成物选择性：。 ①450℃后曲线乙下降的原因可能是______________________________________________________。 ②550℃反应Ⅱ的平衡常数__________（保留三位有效数字）（用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算）。 8．（2026·广东东莞·模拟预测）H2S和CH4的重整制氢涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： （1）=___________kJ·mol-1，该反应能___________(填“高温”或“低温”)自发进行。 （2）一定温度下，向容积不等的恒容密闭容器中分别通入等量的H2S发生反应Ⅰ，经过相同时间，测得各容器中的H2S转化率与容器容积的关系如图所示，下列说法正确的是___________。 A．b、c点的Q=K B．正反应速率a>c C．a点所示条件下满足 D．在a点再通入H2S，平衡后H2S的转化率将增大 （3）在恒压100 kPa下按组成通入混合气体，反应相同时间后，H2、S2和CS2的体积分数随温度的变化关系如图甲所示，测得平衡状态下S2的收率和H2S的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。[已知：H2的收率=，S2的收率=] ①1050℃时，H2的体积分数为___________，在950℃~1150℃范围内，其他条件不变，随着温度升高，S2(g)的体积分数先增大而后减小，其原因可能是___________。 ②计算T1℃，H2的收率=___________。保持恒压100kPa和投料比n(H2S)：n(CH4)=1∶1不变，不通入Ar，则相同温度下H2S转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 9．（2026·广东佛山·二模）锗是重要的半导体材料，在航空航天、太阳能电池等领域应用广泛。 （1）基态Ge原子的价层电子轨道表示式为___________。 （2）以GeO2为原料可制备Ge．将1mol GeO2和1mol C放入容积为的恒容密闭容器中，反应体系存在下列反应。 编号 反应 ΔH (a) (b) (c) (d) (e) ① ___________。 ②不同温度下，平衡时反应体系中的含氧物质组成变化如图1，曲线Ⅱ代表的物质___________。 ③已知，在温度T0℃下，反应达到平衡时，n(Ge)=___________mol，反应(d)的平衡常数K=___________(列出计算式)。 （3）已知反应的 ，该反应___________(填选项)。 A．高温下自发进行    B．低温下自发进行    C．任意温度下自发进行 （4）一定温度下，将等物质的量的GeO2和C放入恒容密闭容器中，仅考虑反应(a)与反应(b)，反应前固体总质量为，反应一段时间后测得容器中α1和α2随时间t变化曲线如图2所示。 (其中，) ①内，Ge的生成速率为___________(用含和代数式表示)。 ②时，体系中CO和CO2的物质的量之比为___________(写出计算过程)。 10．（2025·广东·模拟预测）I．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，1909年，由德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施改进了哈伯首创的高压合成氨，找到了合适的氧化铁型催化剂，使合成氨生产工业化，称为“哈伯-博施法”。其反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。 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400～500℃。 针对以氮气作为氮源的合成氨反应速率与平衡产率的矛盾，科学家提出了两种解决方案。 （3）方案一：电催化一氧化氮合成氨。下图是以Ti-C2N、V-C2N、Zr-C2N为催化剂，用一氧化氮(NO)为氮源的电化学合成氨的中间体及其能量的机理图。(*代表物质处于被催化剂吸附的状态)，下列说法正确的是 ___________ 。 A．使用O-distal路径和N-distal路径，反应的焓变是不同的 B．如果基元反应的产物相比反应物的能量增大得越多，则该基元反应速率越慢，那么Ti-C2N催化效果最差 C．该方法能够同时实现大气污染物NO的去除和利用被认为是一种可持续、清洁和环保的新能源技术 D．反应的温度越高越好，工业生产可以选用超高温 （4）方案二：电催化硝酸根合成氨。CuNW具有良好的电催化性能，实验结果表明，CuNW催化硝酸根还原生成氨经历的能量壁垒远低于生成其他产物(NO、NO、N2)，从而导致CuNW具有较好的氨选择性。如图CuNW在不同电解时间硝酸根转化率α、亚硝酸根和氨选择性(选择性用S表示) 。请问工业生产用电催化硝酸根合成氨技术应该选取___________min的电解时间，并说明理由是___________。 II．在25℃下，向100ml 0.1mol/L的CuSO4溶液中通入氨气，溶液中的含Cu微粒存在如下变化： Cu2+[Cu(NH3)]2+[Cu(NH3)2]2+[Cu(NH3)3]2+[Cu(NH3)4]2+ 各含Cu微粒占其总物质的量分数依次随lgc平衡(NH3)的变化关系如图所示。 （5）反应[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3的平衡常数K=___________。 （6）当60%的铜元素以Cu(NH3)的形式存在时，需要加入______mol的氨气。(忽略氨的电离平衡，写出具体计算过程，保留三位有效数字，10-0.1≈0.8) 真题·实战演练 1．（2026·云南·高考真题）合成氨工艺沿革，诠释科学精神传承。几种固氮方式如图，下列说法正确的是 A．NO是红棕色、有刺激性气味的气体 B．NH4HCO3易溶于水，其电离方程式为 C．合成氨工业中采用循环操作主要是为了提高N2和H2的利用率 D．新型催化剂能降低N2生成的反应热 2．（2026·湖北·高考真题）在温和条件下，、和在催化下直接反应合成，反应机理如图（*表示吸附态）。 下列说法错误的是 A．氨的合成反应方程式为 B．增大催化剂的表面积会提高的平衡产率 C．温度升高不一定有利于的生成 D．过程促进催化剂活性的恢复 3．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）恒容密闭容器中，等物质的量的和发生的总反应如下：，达到平衡时，相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是 A．该反应的， B．点的消耗速率大于物质的生成速率 C．点该反应的（用物质的量分数代替浓度计算） D．点的平衡转化率为75% 4．（2026·湖北·高考真题）将与废弃的太阳能面板材料进行球磨反应，制备高纯度，反应如下： 反应Ⅰ：   已知一定温度下， 反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   回答下列问题： （1）反应Ⅰ的________，属于________（填“熵增”或“熵减”）反应。 （2）将足量和放入反应器中进行球磨，反应器空腔净体积为。 ①反应过程中产量随球磨转速的变化曲线如图1所示，球磨总转数固定为6500转。选择650转／分钟而非400转/分钟的优势是________。 ②在转速为650转/分钟条件下反应，的转化率达到，则生成的平均速率为________，此时反应的浓度商为________（填计算式）。当反应时间延长至，的转化率为，此时体系温度为。 （3）若反应Ⅰ不以球磨方式进行，反应的转化率仅为。图2为理论计算得到的球磨和非球磨条件下反应Ⅰ的能量变化图，据此判断球磨能________（填“升高”或“降低”）反应的活化能，从化学键的角度分析，其原因是________。 （4）相对于反应Ⅱ，除了条件更温和、转化率更高及废弃物资源化利用外，球磨反应制还具备的优点是________。 5．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）低碳烯烃（烯）用途广泛，可由合成气（）经费托反应催化直接合成。 （1）烃类产物碳链增长的部分历程如下（：催化剂，：活性碳氢物质）： 按此历程，产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________（答出一条即可）。 （2）合成丙烯的费托反应主要为： ①　 ②　 ③　 ④　 则______，基于化学平衡分析，合成丙烯的条件应为______（填标号）。 A．低温高压    B．低温低压    C．高温低压    D．高温高压 （3）传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________（填“”、“”或“”）。时，的选择性为32%，根据图2，此时低碳烯烃的最大收率为_________（写出计算式即可）。 [已知：收率转化为总烃的转化率低碳烯烃选择性、、] （4）若费托反应只发生③和④，且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料、选择性为或时，转化率与温度的关系如图3所示，则_____（填“>”、“=”或“<”，下同），反应③的_______。 （5）若采取某种措施抑制生成，此时费托反应只发生②和④，、恒压、初始投料时，的转化率为50%，丙烯的选择性为90%，则_________；反应②的反应商______（用分压代替浓度计算，分压总压物质的量分数，保留两位有效数字）。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 化学反应的方向与调控（专项训练） 模拟·基础演练 考向01 自发过程和自发反应 1．C 2．C 3．D 考向02 化学反应方向的判据 4．D 5．B 6．D 考向03 合成氨反应适宜条件的选择 7．D 8．C 9．（1）A （2）500℃时催化剂活性高；30MPa压强下综合经济效益高 （3）低温时，升温对影响大于影响，高温时，升温对影响大于影响，使反应速率随温度升高先增大后减小 （4）40% （5）过量甲烷发生碳化，催化剂表面被积碳覆盖，反应速率下降 （6）ABD 考向04 工业上选择适宜生产条件的原则 10．B 11．（1）+242 kJ/mol （2）反应Ⅱ和反应Ⅴ的较大，受温度影响较大 温度高反应Ⅴ进行程度大，分解；温度低较小，转化率低 cd （3）温度较低时主要发生反应Ⅰ，气体计量数相等，压强对平衡无影响 a 12．（1） （2）m 高于400 ℃反应Ⅲ的K小于，反应几乎不发生 （3）A 200 ℃时，使用催化剂A，的转化率更高，的选择性更大 （4）或 温度升高，反应Ⅱ正向移动程度大于反应Ⅰ逆向移动程度（或其他合理答案） 重难·创新演练 1．B 2．D 3．C 4．C 5．C 6．（1）低温 C （2）BC （3）BC （4）b 温度相同时，增大压强使反应I平衡正移，的百分含量增大，使反应Ⅱ逆移，CO百分含量降低 (或增大压强使发生反应Ⅰ的选择性增大，发生反应Ⅱ的选择性减小，CO百分含量降低) 2.4 7．（1）高温 （2）＜ （3）AD （4）增大 （5）ac （6）450℃后反应Ⅲ不可忽略，升高温度反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，反应Ⅲ正向移动，反应Ⅲ消耗的程度大于反应Ⅰ、Ⅱ生成的程度，导致选择性降低； 2.89 8．（1）高温 （2）BC （3）950℃~1100℃时，反应Ⅰ占主导，速率增幅大，生成多；1100℃~1150℃时反应Ⅱ占主导，速率增幅大，消耗多 20% 减小 9．（1） （2）＋164.8 CO2 0.49 （3）B （4） 10．（1）能 （2）高 低 （3）BC （4）40 40min硝酸根的转化率最高，且也有较高的氨选择性，此时氨的产率最高 （5）10-12.6 （6）0.0372 真题·实战演练 1．C 2．B 3．D 4．（1）熵增 （2）缩短反应时间，且能提高 的产量 （或 ） （3）降低 球磨的机械作用削弱（或部分破坏）了反应物中的化学键，使反应物更易断键发生反应，从而降低活化能 （4）产物中只有一种气体，固气易分离，可直接得到高纯度 5．（1）生成甲烷；生成低碳烷烃；生成高碳烯烃；生成高碳烷烃；生成其他含氧有机物或选择性不高等其他合理说法 （2）-497 A （3） （4）＞ ＜ （5）0.3 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 化学反应的方向与调控（专项训练） 目 录 模拟·基础演练 考向01 自发过程和自发反应 考向02 化学反应方向的判据 考向03 合成氨反应适宜条件的选择 考向04 工业上选择适宜生产条件的原则 重难·创新演练 真题·实战演练 模拟·基础演练 考向01 自发过程和自发反应 1．下列不属于自发进行的变化的是 A．干冰的升华 B．Al在空气中生锈 C．水在室温下发生分解反应生成和 D．泄漏后扩散至大气中 【答案】C 【解析】A．干冰升华为由固态变为气态的熵增过程，室温下，可自发进行，A不符合题意； B．在空气中与反应生成氧化铝，该反应的，可自发进行，B不符合题意； C．水分解生成和的反应，室温下，无法自发进行，需要通电等外界做功才能发生，C符合题意； D．扩散为熵增的自发过程，无需外界做功即可发生，D不符合题意； 故答案选C。 2．下列过程中，属于非自发过程的是 A．N2和O2混合 B．H2和O2化合生成H2O C．常温、常压下，石墨转化为金刚石 D．C+O2CO2 【答案】C 【分析】反应能否自发进行，取决于焓变与熵变的综合判据，当△G=△H-T•△S＜0时，反应可自发进行，反之不能，所以对于放热反应即△H＜0时，无论熵增还是熵减，存在某个温度条件满足△G＜0，反应一定能自发。 【解析】A．N2和O2的反应是放热反应，一定温度时能自发，故A不符合题意； B．H2和O2化合生成H2O是放热反应，一定温度时能自发，故B不符合题意； C．石墨能量低于金刚石，石墨转化为金刚石为吸热反应，△H>0，熵基本不变，所以常温、常压下非自发进行，故C符合题意； D．碳燃烧生成二氧化碳为放热反应，一定温度时能自发，故D不符合题意； 综上所述答案为C。 3．下列属于非自发过程的是 A．水由高处向低处流 B．蔗糖在水中溶解 C．天然气的燃烧 D．室温下水结成冰 【答案】D 【解析】A．水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选； B．蔗糖在水中溶解常温下可自发进行，故B不选； C．常温下天然气燃烧生成二氧化碳和水，反应放热ΔH＜0，△S＜0，ΔH-T△S＜0，属于自发进行的过程，故C不选； D．室温下水结成冰是温度降低作用下的变化，不是自发进行的反应，故D选； 答案选D。 考向02 化学反应方向的判据 4．研究化学反应进行的方向具有重要意义，下列说法正确的是 A．自发进行的反应一定能随时自动发生 B．ΔH＜0的反应均是自发进行的反应 C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 D．水凝结成冰的过程中，其ΔH＜0，ΔS＜0 【答案】D 【解析】A．自发反应是指在一定条件下具有自发进行趋势的反应，还受反应速率等动力学因素影响，不一定能随时自动发生，如常温下氢气和氧气的反应自发但无点燃条件时几乎不发生，A错误； B．反应自发的判据为，仅无法判断反应一定自发，若，高温下可能满足，反应非自发，B错误； C．熵减的反应若且温度较低时，也可满足而自发进行，自发反应不一定是熵增过程，C错误； D．水凝结成冰是放热过程，故；液态水变为固态冰，体系混乱度减小，故，D正确； 故选D。 5．下列说法不正确的是 A．反应在高温时才能自发进行，说明该反应熵变ΔS＞0 B．反应，任意温度都能自发进行 C．常温下，若反应不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．反应低温能自发进行，则该反应的ΔH＜0 【答案】B 【解析】A．化学反应自发进行说明，高温时该反应能自发进行，说明高温时，该反应为吸热反应，则，A正确； B．该反应，，时反应才可以自发进行，故需高温条件，该反应才可自发进行，B错误； C．反应不能自发进行，说明：，该反应是一个气体体积增大的反应，所以，要使，则ΔH一定大于0，C正确； D．该反应低温可以自发进行，，根据时反应才可以自发进行，ΔH也应该小于0，D正确； 故选B。 6．（2025·广东·模拟预测）在密闭容器中，和会发生反应： ①  ； ②  ； ③  。 反应①②③的吉布斯自由能变随温度的变化关系如图所示，其中a为反应①的随温度的变化曲线。下列说法错误的是 A． B．c表示反应②的随温度的变化关系 C．压缩容器体积，平衡时的体积分数会增大 D． 【答案】D 【分析】反应②为吸热反应，，若能自发进行，则必须满足，高温下，故c表示反应②的随温度的变化关系，则b表示反应③的随温度的变化关系，据此解答。 【解析】A．反应①、反应③均为反应物分子数目减少的反应，，且低温下满足，则两个反应均为放热反应，故x和y均小于0，A正确； B．根据分析，c表示反应②的随温度的变化关系，B正确； C．反应①、反应③均为反应物分子数目减少的反应，压缩容器体积，平衡均正向移动，平衡时的体积分数会增大，C正确； D．根据盖斯定律可知，则，D项错误； 故选D。 考向03 合成氨反应适宜条件的选择 7．氨分解制氢是一种极具前景的便携式制氢方法，不同压强下氨的平衡转化率随温度变化如下。下列说法正确的是 A．断开键吸收的能量小于形成键与键放出的能量之和 B．氢气和氮气的物质的量之比保持不变，说明氨分解反应达到平衡状态 C．400K时，对应氨的平衡转化率大于，是因为此情况下，对应的平衡常数比的大 D．生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂 【答案】D 【解析】A．氨分解反应为2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)，由图像知温度升高氨平衡转化率增大，说明正反应吸热ΔH>0。ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，则断开6mol N-H键吸收的能量大于形成3mol H-H键与1mol N≡N键放出的能量之和，故A错误； B．该反应中N2和H2的物质的量之比始终为1:3，比值均是恒量，N2和H2的物质的量之比不变，反应不一定平衡，故B错误； C．平衡常数K仅与温度有关，400K时温度相同，p1和p4的K相等，故C错误； D．正反应吸热，高温可提高转化率，减小压强平衡正向移动，催化剂加快反应速率，所以生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂，故D正确； 选D。 8．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：。下面说法正确的是 A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响 B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率 C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本 D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 【答案】C 【解析】A．合成氨选择，既考虑温度对速率的影响（加快反应速率），也考虑催化剂（铁触媒）的活性，该温度下催化剂活性高，不只是考虑速率， A错误； B．及将氨气及时液化分离，平衡正向移动，但浓度降低了，反应速率会减慢，不是加快，B错误； C．增大压强，平衡正向移动，能提高平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用20MPa左右可节省设备成本，C正确； D．直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险，且空气中含有其他杂质气体，会影响反应，不能直接混合，D错误； 故答案选C。 9．合成氨是化学工业的重要基础，传统合成氨和新型合成氨的反应原理分别如下： Ⅰ．传统合成氨原理： 以氮气和氢气为原料反应，  。 （1）从化学反应限度的角度分析，合成氨的反应宜选择___________(填字母序号)。 A．低温高压 B．高温低压 C．高温高压 D．低温低压 （2）工业合成氨使用铁基催化剂时，通常选择在500℃和30MPa条件下进行反应，其原因是___________。 （3）合成氨的净速率方程可表示为：，(“”、“”为正、逆反应速率常数，随温度升高而增大)。 ①该反应的平衡常数___________(用含“”、“”的式子表示)； ②根据合成氨的净速率方程分析，反应速率并不是随温度的升高而单调地增大，如图所示。结合上述速率方程分析其原因为___________。 Ⅱ．新型合成氨原理： 以甲烷和氮气作为原料气，按一定流速充入反应釜中，在作催化剂并持续放电的条件下，发生的主要反应如下：，还可能发生甲烷碳化等副反应。 （4）当原料气流以通过催化剂发生反应时，在反应釜出口处检测到，则氨气的产率为___________。 （5）研究发现，其它条件相同时，原料气中后，氨气的产率明显下降，可能原因为___________。 （6）在其它条件相同的情况下，下列因素或措施会影响反应釜中氨气产率的是___________(填字母序号)。 A．催化剂的选择性 B．原料气流的流速 C．分离出口气流中的氨气 D．催化剂的表面积 【答案】（1）A （2）500℃时催化剂活性高；30MPa压强下综合经济效益高 （3）低温时，升温对影响大于影响，高温时，升温对影响大于影响，使反应速率随温度升高先增大后减小 （4）40% （5）过量甲烷发生碳化，催化剂表面被积碳覆盖，反应速率下降 （6）ABD 【解析】（1）合成氨的反应是气体分子数减小的放热反应，从化学反应限度的角度分析，增加压强、降低温度有利于反应正向移动，故反应宜选择低温高压的条件，选A； （2）合成氨属于放热反应，降温有利于平衡正移，而工业采用在500℃的条件下进行反应，考虑的是催化剂活性，合成氨是气体体积减小的反应，增大压强化学平衡正移，但压强过大，对设备的要求也高，故工业采用30 MPa下进行反应，主要考虑的是经济效益。 （3）①达到平衡时，正逆反应速率相等，合成氨的净速率为0，即 ， ，， 又，则； ②根据合成氨的净速率方程分析，由速率方程可知，增大反应速率增大，增大反应速率减小，随着温度的升高，均增大，按照一定氮氢比投料，当控制氮气转化率不变时，反应速率并不是随温度的升高而单调地增大，其原因为：低温时，升温对影响大于影响，高温时，升温对影响大于影响，使反应速率随温度升高先增大后减小。 （4）原料气中时，设甲烷的物质的量为3mol，氮气的物质的量为1mol，氮气反应了xmol， ；解得。根据甲烷的量计算，理论上氨气的最大产量为1mol，氨气的产率为。 （5）题干中提示可能发生甲烷碳化等副反应，当原料气中甲烷的比例升高时，甲烷发生碳化，催化剂表面被积碳覆盖，反应速率下降。 （6）A．催化剂的表面积和选择性都会影响反应速率，从而影响氨气的产率，A选； B．气体流速的快慢，影响原料气在反应釜中的浓度和反应时间，从而影响氨气产率，B选； C．反应釜出口气流中再分离氨气，不影响反应釜中氨气的产率，C不选； D．结合A选项可知，催化剂的表面积影响氨气的产率，D选； 故选ABD。 考向04 工业上选择适宜生产条件的原则 10．硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如图。 下列说法不正确的是 A．能与稀硝酸发生氧化还原反应 B．Ⅱ中的反应条件都是为了提高平衡转化率 C．将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生 D．Ⅲ中用98.3%的浓硫酸吸收SO3可避免形成酸雾 【答案】B 【分析】工业生产硫酸的流程为：将黄铁矿在空气中加热，产物为等和，将净化、干燥后，通入催化反应室，与空气在催化剂作用下发生反应生成，在吸收塔中用98.3%浓硫酸吸收，最后得到硫酸。 【解析】A．中含有+2价铁元素，稀硝酸具有强氧化性，可将+2价铁氧化为+3价，发生氧化还原反应，A正确； B．催化氧化反应中：催化剂只改变化学反应速率，不影响平衡移动，不能提高的平衡转化率；该反应正反应放热，升高温度平衡逆向移动，会降低平衡转化率，选择是为了保证催化剂活性、加快反应速率，B错误； C．黄铁矿煅烧会生成铁的氧化物固体废渣，硫黄燃烧只生成，无固体废渣，因此将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣产生，C正确； D．若用水直接吸收，反应放热易形成酸雾，吸收效率低；用的浓硫酸吸收可避免形成酸雾，D正确； 故选B。 11．是制造多晶硅的原料。氢化转化为过程中，主要发生如下5个反应。 反应Ⅰ(主反应)： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 反应Ⅳ： 反应Ⅴ： 回答下列问题： （1）___________。 （2）5个反应的随温度变化如图甲所示。 ①当温度大于1350 K时，随温度升高反应Ⅱ和Ⅴ的增长很快的原因是___________； ②无论温度高或低，的产率都较低的原因是___________； ③压缩平衡体系体积，重新达到平衡后物质的量分数减小的组分为___________(填标号)。 a．    b．    c．    d．HCl （3）在恒压体系中通入和，在不同压强下随温度变化如图乙所示。 ①在1240℃达到平衡时，，，，反应Ⅰ(主反应)的___________(用含x、y、z的字母表示)； ②在700℃~850℃段压强对几乎无影响，原因是___________； ③下列条件下，产率最优的条件是___________(填标号)。 a．℃，    b．℃，    c．℃， 【答案】（1）+242 kJ/mol （2）反应Ⅱ和反应Ⅴ的较大，受温度影响较大 温度高反应Ⅴ进行程度大，分解；温度低较小，转化率低 cd （3）温度较低时主要发生反应Ⅰ，气体计量数相等，压强对平衡无影响 a 【解析】（1）由盖斯定律可得：。 （2）①反应Ⅱ和Ⅴ的较大，受温度影响较大； ②温度高反应Ⅴ进行程度大，分解；温度低较小，转化率低； ③反应Ⅱ、Ⅴ的化学计量数增大，故压强增大，平衡逆移，和HCl的物质的量减少。 （3）①在1240℃时，，依据得出，利用H原子守恒得出；利用Si原子守恒得出，代入数据可得； ②在700℃~850℃段，观察图像发现，压强大小无差异，故主要发生反应I，气体计量数相等，压强对平衡无影响； ③观察图像在1000℃，条件下数值最大。 12．利用加氢合成甲醇（）是实现“碳中和”目标的有效途径之一。一定条件下，与发生以下反应： Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   （1）已知298 K时，部分物质的相对能量如下表。 物质 相对能量/ 0 _______。 （2）反应Ⅱ、Ⅲ的平衡常数随温度变化曲线如图1所示。 ①图中表示反应Ⅱ的关系的曲线为________（填“”或“”）。 ②高于400 ℃反应Ⅲ可以忽略的依据是________。 （3）一定压强下反应一段时间，催化剂A、B的产物选择性和转化率随温度变化的关系如图2、图3所示，应选用催化剂________（填“A”或“B”），理由是________。 （4）一定温度下，维持压强为p，密闭容器中和按照物质的量之比投料，只发生反应Ⅰ、Ⅱ，并达到平衡状态，平衡转化率为10%，甲醇选择性为80%，计算反应Ⅰ在该温度下的分压平衡常数________。[列出计算式即可，分压=总压×物质的量分数，甲醇选择性]；随着温度的升高，的转化率增大，而的选择性却下降。从平衡移动角度分析其可能的原因________。 【答案】（1） （2）m 高于400 ℃反应Ⅲ的K小于，反应几乎不发生 （3）A 200 ℃时，使用催化剂A，的转化率更高，的选择性更大 （4）或 温度升高，反应Ⅱ正向移动程度大于反应Ⅰ逆向移动程度（或其他合理答案） 【解析】（1）反应的焓变等于生成物能量和减去反应物能量和，则 （2）①反应Ⅱ的焓变为，反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，K值增大，图中表示反应Ⅱ的关系的曲线为m。 ②由图，400℃，反应Ⅲ的，则，反应Ⅲ为放热反应，升温温度，平衡逆向移动，K值更小，故高于400 ℃反应Ⅲ可以忽略的依据是高于400 ℃反应Ⅲ的K小于，反应几乎不发生； （3）由图1可知，在较低温度下反应Ⅲ进行程度较大，较高温度下反应Ⅲ几乎不能进行；结合图2、图3，200 ℃时，甲醇选择性更大，使用催化剂A，的转化率更高且的选择性更大，故催化剂应选A； （4）假设二氧化碳、氢气投料分别为1 mol、3 mol，平衡转化率为10%，则反应二氧化碳0.1 mol，甲醇选择性为80%，生成甲醇0.08 mol，三段式为： 平衡时，二氧化碳、氢气、甲醇、水、一氧化碳物质的量分别为0.9 mol、2.74 mol、0.08 mol、0.1 mol、0.02 mol，总的物质的量为3.84 mol，反应Ⅰ在该温度下的分压平衡常数；反应Ⅰ为放热反应、反应Ⅱ为吸热反应，温度升高，反应Ⅱ正向移动程度大于反应Ⅰ逆向移动程度，从而导致的转化率增大，而的选择性却下降。 重难·创新演练 1．（2025·广东惠州·二模）利用如图装置进行实验，探究Cu与硝酸反应及产物的性质，打开，通入，排尽装置中的空气，下列说法不正确的是 A．打开片溶解，产生红棕色气体，说明A中存在的反应 B．打开，插入铜丝，铜丝溶解，说明红棕色气体被还原 C．推入空气，C中气体颜色变深，体现了NO的还原性 D．D中的试剂X可为NaOH溶液 【答案】B 【分析】打开、，通入排尽装置内空气，避免空气中氧化反应生成的，干扰产物检验；打开，浓硝酸滴入A中与Cu片发生反应： ， 可观察到Cu片溶解，产生红棕色气体；打开，蒸馏水滴入B中，进入B的与水发生反应生成稀硝酸，稀硝酸接触B中的铜丝后，发生反应： ；推入空气，与B中生成的反应： 生成红棕色；最后利用试剂吸收尾气，防止污染环境。 【解析】A．打开后，和浓硝酸反应：，反应生成气体，体系混乱度增大，熵变，A正确； B．打开，蒸馏水进入B中，红棕色与水发生歧化反应：，生成的氧化铜丝，使铜溶解，该现象说明生成了硝酸，既被氧化又被还原，B错误； C．B中生成的进入圆底烧瓶，推入空气后发生反应，气体颜色加深，中N化合价从+2升高到+4，作还原剂，体现还原性，C正确； D．D为尾气处理装置，氮氧化物可以与溶液反应被吸收，，因此可为溶液，D正确； 故选B。 2．（2026·浙江·一模）下列反应均能自发，相关判断不正确的是 Ⅰ．   Ⅱ．   Ⅲ．   Ⅳ．   A．反应Ⅰ的 B． C．将反应Ⅲ中液化，反应仍然自发 D．比稳定 【答案】D 【解析】A．反应I的，该反应能够自发进行，则，A不符合题意； B．已知反应Ⅰ是吸热反应，且反应Ⅰ可自发进行，结合、该反应，说明其自发需要高温条件；而反应Ⅱ是气体分子数减少的反应，，但反应可自发，说明。因此，结果必然大于0，B不符合题意； C．将从气态改为液态，体系气体总物质的量进一步减少，会比原反应Ⅲ更小；同时乙醇液化会放出热量，新反应的比原更小，反应仍然自发，C不符合题意； D．根据反应Ⅲ、Ⅳ，用Ⅳ-Ⅲ可得： ，气态二甲醚能量高于气态乙醇，稳定性弱于乙醇，D符合题意； 故选D。 3．工业上以黄铁矿(主要成分)为原料生产硫酸的主要流程如下。 已知：步骤Ⅱ中的平衡转化率随温度和压强的变化情况如下表。 温度/℃ 平衡时的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 下列说法错误的是 A．步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催化剂中毒 B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提高的平衡转化率 C．步骤Ⅱ实际生产中应选择和 D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，提高的吸收效率 【答案】C 【解析】A．步骤Ⅰ中产生的二氧化硫不纯，含有杂质，因此步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催化剂中毒，故A正确； B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提供足够的氧气，使平衡正向移动，该操作可以提高SO2的平衡转化率，故B正确； C．根据表格数据，450℃和10MPa时SO2的转化率最高，但压强由1MPa升高到10Mpa二氧化硫的转化率提升并不明显，因此实际生产中需要考虑成本和设备承受能力，通常选择450℃和1MPa，故C错误； D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，逆流喷淋可以增加气液接触面积，提高SO3的吸收效率，故D正确； 故选C。 4．（2026·浙江·一模）利用铁基、钙基物质的化学循环(，)可从高炉煤气中分离出N2，并获得高价值的CO/CO2混合气。循环过程如图所示，下列说法正确的是 A．钙基物质Ⅰ为CaCO3 B．气体为CO/CO2混合气 C．理论投料的物质的量之比 D．提高高炉煤气通入速率，有利于提升N2的分离纯度 【答案】C 【分析】高炉煤气（含）通入600℃的反应器甲，其中将还原为、与钙基物质化合生成，未反应的从体系分离；之后生成的和（即钙基物质II）进入850℃的反应器乙，被氧化为、分解释放，重新得到的和（钙基物质I）循环回反应器甲，同时反应器乙输出混合气，完成化学循环。 【解析】A．钙基循环是和的相互转化，反应器甲温度为，高炉煤气中的会与钙基物质I反应，最终生成进入反应器乙，因此钙基物质I是，不是，A错误； B．反应器甲的作用是吸收和，分离出：和反应生成，和反应生成，因此气体X是；混合气是反应器乙中被氧化为、分解得到的气体Y，B错误； C．铁基固体（以计）发生反应，1mol 恰好消耗1mol ；钙基固体（以计）发生反应，1mol 可以吸收体系中所有的（包括高炉煤气中原有的和与反应新生成的），总物质的量为。因此理论上，C正确； D．若提高高炉煤气通入速率，气固接触不充分，、来不及完全反应就会随一同排出，反而降低的分离纯度，D错误； 故选C。 5．（2026·浙江温州·一模）接触室（结构如图1，其中1~4表示催化剂层，5~7表示热交换器层）中发生反应： 　。 已知：①最适宜温度指最大反应速率对应的温度，取决于催化剂最佳活性区间； ②图2为接触室中SO2的转化率随温度变化情况。 下列说法不正确的是 A．该反应、，故低温自发 B．降温段为热交换器层6 C．经4次催化反应，显著提高SO2的平衡转化率 D．接触室中主要通过热交换器换热实现最适宜温度 【答案】C 【解析】A．该反应气体总物质的量减小，故，已知，根据时反应自发，低温下满足，反应可自发进行，A正确； B．由题干图像信息可知，过程温度升高、转化率上升，对应催化剂层中放热反应过程；为降温段，对应热交换器层，结合接触室结构可知对应热交换器层6，B正确； C．催化剂只能改变反应速率，不影响化学平衡状态，无法改变平衡转化率，SO2实际转化率提升是由于降温使平衡正向移动，与催化过程无关，C错误； D．由题干信息可知，反应放热，温度过高会降低催化剂活性、使平衡逆向移动，接触室通过热交换器移出反应热量，维持反应在催化剂最佳活性的最适宜温度下进行，D正确； 故答案为：C。 6．（2026·吉林·一模）的资源化利用对实现“双碳”有重要意义。加氢制过程主要涉及以下反应。 Ⅰ． Ⅱ． （1）反应Ⅰ在___________（填“高温”、“低温”或“任意温度”）条件下可以自发进行。下列图像中符合反应Ⅰ中与关系的是___________（填标号）。 A．       B．C．     D． （2）在恒温恒容体系中，假设仅发生反应Ⅰ和Ⅱ。下列叙述能说明该体系已经达到平衡状态的是___________（填标号）。 A．混合气体的密度不随时间变化 B．气体平均摩尔质量不随时间变化 C． CH4的百分含量不再改变 （3）在密闭容器中，，时，平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的实际转化率随温度的变化如图所示。的选择性可表示为。下列说法正确的是___________（填标号）。 A．CO的平衡选择性随着温度的升高而减少 B．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为350~400℃ C． 温度在580℃以后平衡转化率升高的主要原因是由于温度对反应Ⅱ平衡移动的影响大于反应Ⅰ （4）在密闭容器中通入和，分别在恒定压强为1 MPa和下进行反应。实验中对平衡体系的三种物质（、、）进行分析，其中温度对和在三种物质中的体积分数影响如图所示。 ①1 MPa时，表示平衡体积分数随温度变化关系的曲线是___________。M点平衡体积分数高于N点的原因是____________________________________________。 ②图中点为曲线、交点，该温度下反应Ⅱ的压强平衡常数___________（用平衡分压代替平衡浓度，分压=总压物质的量分数）。 【答案】（1）低温 C （2）BC （3）BC （4）b 温度相同时，增大压强使反应I平衡正移，的百分含量增大，使反应Ⅱ逆移，CO百分含量降低 (或增大压强使发生反应Ⅰ的选择性增大，发生反应Ⅱ的选择性减小，CO百分含量降低) 2.4 【解析】（1）反应Ⅰ的，该反应是气体分子数减小的反应，气体混乱度减小，即，当时反应可以自发进行，因此反应Ⅰ在低温条件下可以自发进行。 ，当、，可知随温度T升高而增大，低温时，温度升高到一定值后，因此符合反应Ⅰ中与关系的是：，故选C； （2）A．反应Ⅰ和Ⅱ的反应物、生成物均为气体，混合气体的总质量不变，容器体积恒定，则混合气体的密度始终不变，因此混合气体的密度不随时间变化时，不能说明该体系已经达到平衡状态，A不符合题意； B．反应Ⅰ和Ⅱ的反应物、生成物均为气体，混合气体的总质量不变，但反应Ⅰ是气体分子数减小的反应，反应Ⅱ是气体分子数不变的反应，即体系气体总物质的量为变量，因此气体平均摩尔质量为变量，当其不随时间变化时，能说明该体系已经达到平衡状态，B符合题意； C．CH4的百分含量不再改变，即CH4的浓度不变，体现正、逆反应速率相等，能说明该体系已经达到平衡状态，C符合题意； 故选BC。 （3）A．反应Ⅱ是吸热反应，升温平衡正向移动，生成的CO增多，因此CO的平衡选择性随温度升高而增大，A错误； B．350~400 ℃范围内，二氧化碳实际转化率接近其平衡转化率，且此时温度较低，CO选择性较低，是该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围，B正确； C．580 ℃后，反应Ⅰ是放热反应，升温平衡逆向移动；反应Ⅱ是吸热反应，升温平衡正向移动，平衡转化率升高，说明温度对反应Ⅱ平衡移动的影响大于反应Ⅰ，C正确； 故选BC。 （4）①反应Ⅰ是气体分子数减少的放热反应，压强越低、温度越高越不利于CH4生成，CH4的体积分数越小，因此1 MPa时，表示平衡体积分数随温度变化关系的曲线是b。反应Ⅱ是吸热反应，相同压强下，升高温度，平衡正向移动，CO平衡体积分数增大，则c和d曲线代表CO平衡体积分数随温度变化关系，而M点平衡体积分数高于N点的原因是：温度相同时，增大压强使反应I平衡正移，的百分含量增大，使反应Ⅱ逆移，CO百分含量降低 (或增大压强使发生反应Ⅰ的选择性增大，发生反应Ⅱ的选择性减小，CO百分含量降低)； ②在密闭容器中通入和，由①可知，1 MPa时，表示平衡体积分数随温度变化关系的曲线是b，表示CO平衡体积分数随温度变化关系的曲线是c，Q点是b、c曲线交点，该温度下CO、CH4在三种物质中的体积分数均为40%，由C元素守恒可知平衡时CO、CH4、CO2的总物质的量为1 mol，则n(CO)=n(CH4)=，n(CO2)=1 mol-0.4 mol-0.4 mol=0.2 mol，由反应式计量关系可知平衡时n(H2O)=0.4 mol×2+0.4 mol=1.2 mol，n(H2)=3 mol-0.4mol-0.4 mol×4=1 mol，反应Ⅱ是气体分子数不变的反应，该温度下反应Ⅱ的压强平衡常数。 7．（2026·黑龙江大庆·一模）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）反应I自发进行的条件是____________（填“低温”、“高温”或“任何温度”）。 （2）反应Ⅱ正反应活化能__________逆反应活化能（填“”或“”）。 （3）恒温恒容密闭容器中仅发生反应Ⅲ，下列能说明反应Ⅲ达到平衡状态的是______（填序号）。 A．CO的生成速率和消耗速率相等 B．混合气体的平均摩尔质量不变 C． D．的体积分数不变 （4）下达平衡后，压缩容器体积，重新达平衡后，和的物质的量之比____________（填“减小”、“不变”或“增大”）。 （5）下图为密闭容器中的理论平衡曲线，在图中能稳定存在的状态点有___________（填序号）。 （6）恒压条件下，按和投料反应，低于时反应Ⅲ可忽略。反应物（和）的平衡转化率和生成物（和）的选择性随温度变化关系如图。 已知：含碳生成物选择性：。 ①450℃后曲线乙下降的原因可能是______________________________________________________。 ②550℃反应Ⅱ的平衡常数__________（保留三位有效数字）（用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算）。 【答案】（1）高温 （2）＜ （3）AD （4）增大 （5）ac （6）450℃后反应Ⅲ不可忽略，升高温度反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，反应Ⅲ正向移动，反应Ⅲ消耗的程度大于反应Ⅰ、Ⅱ生成的程度，导致选择性降低； 2.89 【分析】低于360℃时反应Ⅲ可忽略。分析图像，曲线乙和曲线丁的变化趋势相反，存在竞争关系，升高温度，反应Ⅰ为吸热反应，的选择性会增大，的转化率增大，则甲代表的转化率；反应Ⅱ为放热反应，的选择性会减小，的转化率减小，则丙代表的转化率，所以曲线乙为的选择性，曲线丁为的选择性； 【解析】（1）反应I的，反应后气体分子数增加，；根据自发反应判据，只有温度足够高时，才能满足，因此反应I自发进行的条件是高温。 （2）焓变与活化能的关系为，反应Ⅱ的，说明正反应活化能小于逆反应活化能。 （3）A．CO的生成速率是正反应速率、消耗速率是逆反应速率，二者相等说明正逆反应速率相等，反应达平衡，A符合题意； B．反应Ⅲ前后气体总质量不变、总物质的量始终为2，因此混合气体平均摩尔质量始终为定值，不能判断平衡，B不符合题意； C．仅代表某一时刻的浓度比例，不代表浓度不再变化，无法说明平衡，C不符合题意； D．的体积分数不变，说明各组分浓度不再改变，反应达平衡，D符合题意； 故选AD。 （4）压缩容器体积，体系压强增大：反应I的平衡常数，温度不变则不变，重新平衡后分压不变；反应Ⅱ是气体分子数减少的反应，压强增大平衡正向移动，的物质的量增大，因此增大。 （5）该反应的平衡曲线代表对应温度下的平衡分压：a点在曲线上为平衡点，此时MgO和共存；b点的分压大于平衡分压，反应I逆向进行，MgO会与化合生成，无法稳定存在；c点的分压小于平衡分压，反应I正向进行，分解生成MgO，因此可以稳定存在。 （6）①450℃后反应Ⅲ不可忽略，升高温度反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ逆向移动，反应Ⅲ正向移动，反应Ⅲ消耗的程度大于反应Ⅰ、Ⅱ生成的程度，导致选择性降低； ②550℃时，由图可知的转化率为100%，则只发生反应Ⅱ和反应Ⅲ。根据图中所给信息：的选择性为70%，的选择性为10%，列三段式：，平衡时的物质的量为1.4 mol，的物质的量为0.8 mol，的物质的量为0.2 mol，CO的物质的量为0.4 mol，则体系中的物质的量为0.8 mol，总气体物质的量为3.6 mol；反应Ⅱ的平衡常数。 8．（2026·广东东莞·模拟预测）H2S和CH4的重整制氢涉及如下反应： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 回答下列问题： （1）=___________kJ·mol-1，该反应能___________(填“高温”或“低温”)自发进行。 （2）一定温度下，向容积不等的恒容密闭容器中分别通入等量的H2S发生反应Ⅰ，经过相同时间，测得各容器中的H2S转化率与容器容积的关系如图所示，下列说法正确的是___________。 A．b、c点的Q=K B．正反应速率a>c C．a点所示条件下满足 D．在a点再通入H2S，平衡后H2S的转化率将增大 （3）在恒压100 kPa下按组成通入混合气体，反应相同时间后，H2、S2和CS2的体积分数随温度的变化关系如图甲所示，测得平衡状态下S2的收率和H2S的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。[已知：H2的收率=，S2的收率=] ①1050℃时，H2的体积分数为___________，在950℃~1150℃范围内，其他条件不变，随着温度升高，S2(g)的体积分数先增大而后减小，其原因可能是___________。 ②计算T1℃，H2的收率=___________。保持恒压100kPa和投料比n(H2S)：n(CH4)=1∶1不变，不通入Ar，则相同温度下H2S转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】（1）高温 （2）BC （3）950℃~1100℃时，反应Ⅰ占主导，速率增幅大，生成多；1100℃~1150℃时反应Ⅱ占主导，速率增幅大，消耗多 20% 减小 【解析】（1）反应Ⅲ=反应Ⅰ+反应Ⅱ，根据盖斯定律可知，，所以； 当时，反应可以自发进行，该反应，正反应为气体分子数增大的反应，则，可知高温能自发进行； （2）A．容器体积越小，压强越大，反应速率越大，达平衡所需时间越短，b点H2S转化率最高，说明达到平衡，c点容器体积更大，反应更慢，故a、b点为平衡点，c点为非平衡点，a、b点的Q=K，c点的Q≠K，A错误； B．容器体积越小，压强越大，反应速率越大，故正反应速率a>c，B正确； C．由选项A的分析知a点为平衡点，故a点所示条件下满足，C选正确； D．反应Ⅰ为气体分子数增大的反应，在a点再通入H2S，相当于增大压强平衡逆向移动，平衡后H2S的转化率将减小，D错误； 故选BC； （3）①在恒压100kPa下按组成n(H2S)：n(CH4)：n(Ar)=1：1：4.7通入混合气体，由图甲知，1050℃时，CS2的体积分数为0.1%，S2体积分数为1.6%，设起始n(H2S)=1.0 mol、n(CH4)= 1.0 mol、n(Ar)= 4.7 mol，H2S转化了mol，CH4转化了mol，列三段式如下： n总=2+y+0.5x，CS2的体积分数=， S2的体积分数=，由H2体积分数=解得H2体积分数=3.6%； 950℃~1100℃时，反应Ⅰ占主导，速率增幅大，生成S2(g)多；1100℃~1150℃时反应Ⅱ占主导，速率增幅大，消耗S2(g)多，故在950℃~1150℃范围内，其他条件不变，随着温度升高，S2(g)的体积分数先增大而后减小； ②T1℃时，H2S的转化率为32%，S2的收率为4%，设起始投料H2S为1mol，则反应的H2S为0.32mol，S2和CS2中总的S原子为0.32mol，S2中的S原子为0.04mol，则CS2中S原子为0.28mol，CS2中C原子为0.14mol，则消耗的CH4为0.14mol，H2中总的H原子为0.32mol×2＋0.14×4=1.2mol，则H2的收率为； 保持恒压100kPa和投料比n(H2S)：n(CH4)=1：1不变，不通入Ar，反应体系总物质的量减小，相当于增大反应体系的分压，该反应是气体分子数增大的反应，增大压强，则平衡逆向进行，相同温度下H2S转化率减小。 9．（2026·广东佛山·二模）锗是重要的半导体材料，在航空航天、太阳能电池等领域应用广泛。 （1）基态Ge原子的价层电子轨道表示式为___________。 （2）以GeO2为原料可制备Ge．将1mol GeO2和1mol C放入容积为的恒容密闭容器中，反应体系存在下列反应。 编号 反应 ΔH (a) (b) (c) (d) (e) ① ___________。 ②不同温度下，平衡时反应体系中的含氧物质组成变化如图1，曲线Ⅱ代表的物质___________。 ③已知，在温度T0℃下，反应达到平衡时，n(Ge)=___________mol，反应(d)的平衡常数K=___________(列出计算式)。 （3）已知反应的 ，该反应___________(填选项)。 A．高温下自发进行    B．低温下自发进行    C．任意温度下自发进行 （4）一定温度下，将等物质的量的GeO2和C放入恒容密闭容器中，仅考虑反应(a)与反应(b)，反应前固体总质量为，反应一段时间后测得容器中α1和α2随时间t变化曲线如图2所示。 (其中，) ①内，Ge的生成速率为___________(用含和代数式表示)。 ②时，体系中CO和CO2的物质的量之比为___________(写出计算过程)。 【答案】（1） （2）＋164.8 CO2 0.49 （3）B （4） 【解析】（1） Ge是32号元素，基态Ge原子的价层电子排布式为4s24p2，价电子轨道表示式为； （2）①反应b-反应e得。 ②生成CO的反应均为吸热反应，随温度升高，CO的含量增大，根据图1，曲线Ⅰ代表CO，则曲线Ⅱ代表的物质CO2。 ③根据O原子守恒，在温度T0℃下，反应达到平衡时n(CO)=0.6 mol、n(CO2)=0.38 mol、n(GeO)=0.38 mol、n(GeO2)=，根据Ge元素守恒n(Ge)=1 mol-0.38 mol-0.13 mol=0.49 mol，反应(d)的平衡常数K=。 （3）反应的 ，正反应气体物质的量减少，根据反应自发进行，可知该反应低温下自发进行，选B； （4）反应前固体总质量为，n(GeO2)=n(C)=；反应(a)与反应(b)均有气体生成，所以随反应进行，反应消耗GeO2的物质的量增多，反应剩余固体的质量逐渐减少，所以t0时，α1=0.8、α2=0.5，反应生成Ge的物质的量为；根据质量守恒反应生成CO、CO2的总质量为0.2m0； ①内，Ge的生成速率为。 ②时，设体系中CO和CO2的物质的量分别为x mol、y mol，，解得，所以14:23。 10．（2025·广东·模拟预测）I．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，1909年，由德国化学家哈伯经过反复的实验研究后发现，为了把哈伯合成氨的实验室方法转化为规模化的工业生产，德国工程师博施改进了哈伯首创的高压合成氨，找到了合适的氧化铁型催化剂，使合成氨生产工业化，称为“哈伯-博施法”。其反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。 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400～500℃。 针对以氮气作为氮源的合成氨反应速率与平衡产率的矛盾，科学家提出了两种解决方案。 （3）方案一：电催化一氧化氮合成氨。下图是以Ti-C2N、V-C2N、Zr-C2N为催化剂，用一氧化氮(NO)为氮源的电化学合成氨的中间体及其能量的机理图。(*代表物质处于被催化剂吸附的状态)，下列说法正确的是 ___________ 。 A．使用O-distal路径和N-distal路径，反应的焓变是不同的 B．如果基元反应的产物相比反应物的能量增大得越多，则该基元反应速率越慢，那么Ti-C2N催化效果最差 C．该方法能够同时实现大气污染物NO的去除和利用被认为是一种可持续、清洁和环保的新能源技术 D．反应的温度越高越好，工业生产可以选用超高温 （4）方案二：电催化硝酸根合成氨。CuNW具有良好的电催化性能，实验结果表明，CuNW催化硝酸根还原生成氨经历的能量壁垒远低于生成其他产物(NO、NO、N2)，从而导致CuNW具有较好的氨选择性。如图CuNW在不同电解时间硝酸根转化率α、亚硝酸根和氨选择性(选择性用S表示) 。请问工业生产用电催化硝酸根合成氨技术应该选取___________min的电解时间，并说明理由是___________。 II．在25℃下，向100ml 0.1mol/L的CuSO4溶液中通入氨气，溶液中的含Cu微粒存在如下变化： Cu2+[Cu(NH3)]2+[Cu(NH3)2]2+[Cu(NH3)3]2+[Cu(NH3)4]2+ 各含Cu微粒占其总物质的量分数依次随lgc平衡(NH3)的变化关系如图所示。 （5）反应[Cu(NH3)4]2+Cu2++4NH3的平衡常数K=___________。 （6）当60%的铜元素以Cu(NH3)的形式存在时，需要加入______mol的氨气。(忽略氨的电离平衡，写出具体计算过程，保留三位有效数字，10-0.1≈0.8) 【答案】（1）能 （2）高 低 （3）BC （4）40 40min硝酸根的转化率最高，且也有较高的氨选择性，此时氨的产率最高 （5）10-12.6 （6）0.0372 【解析】（1）合成氨反应，、，根据，常温下，反应能自发； （2）升高温度，反应速率加快，故高温利于提速率；合成氨正反应放热，降低温度，平衡正向移动，故低温利于提平衡转化率； （3）A．焓变与路径无关，只与始末态有关，路径不同焓变相同，A错误； B．基元反应中，产物能量比反应物大得越多，活化能越高，反应速率越慢，从图中看催化时，基元反应的活化能相对较高，所以催化效果最差，B正确； C．该方法为氮源合成氨，既去除污染又利用其制氨，是可持续环保技术，C正确； D．温度过高催化剂活性可能下降，且合成氨正反应放热，高温不利平衡，并非温度越高越好，D错误； 故答案选BC； （4）；40min硝酸根的转化率最高，且也有较高的氨选择性，此时氨的产率最高； （5）反应，平衡常数，由图可知，物质的量分数为0.5时（与其他含铜微粒相等 ），（图中对应值，结合曲线交点 ），则，此时与相等（物质的量分数均为0.5 ），代入K表达式：； （6）由图可知，当60%的铜元素以的形式存在时，溶液中的铜几乎只有和形态，由铜元素守恒可知， ， 由平衡，，可以解的 ，由氨守恒可知 加入氨的物质的量。 真题·实战演练 1．（2026·云南·高考真题）合成氨工艺沿革，诠释科学精神传承。几种固氮方式如图，下列说法正确的是 A．NO是红棕色、有刺激性气味的气体 B．NH4HCO3易溶于水，其电离方程式为 C．合成氨工业中采用循环操作主要是为了提高N2和H2的利用率 D．新型催化剂能降低N2生成的反应热 【答案】C 【解析】A．NO是无色、有刺激性气味的气体，NO2为红棕色气体，A错误； B．NH4HCO3为属于盐类，为强电解质，在水中完全电离为和，为弱酸酸式根，不能进一步拆分，因此其电离方程式为，B错误； C．合成氨反应为可逆反应，反应物的平衡转化率较低，循环操作可将未反应的N2和H2回收再利用，从而提高原料利用率，C正确； D．催化剂通过降低反应的活化能加快反应速率，但反应热由反应物和生成物的总能量差决定，与催化剂无关，因此新型催化剂不能改变N2生成N[Si(CH3)3]3的反应热，D错误； 故答案为C。 2．（2026·湖北·高考真题）在温和条件下，、和在催化下直接反应合成，反应机理如图（*表示吸附态）。 下列说法错误的是 A．氨的合成反应方程式为 B．增大催化剂的表面积会提高的平衡产率 C．温度升高不一定有利于的生成 D．过程促进催化剂活性的恢复 【答案】B 【解析】A．反应物为、、，生成物为、，所给方程式原子守恒、符合反应事实，A正确； B．催化剂只改变反应速率，不影响化学平衡，增大催化剂表面积只能加快反应速率，不能提高的平衡产率，B错误； C．若该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且温度过高可能导致催化剂失活，因此温度升高不一定有利于的生成，C正确； D．过程b中与催化剂表面吸附的反应生成脱附，释放催化剂活性位点，促进催化剂活性的恢复，D正确； 故选B。 3．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）恒容密闭容器中，等物质的量的和发生的总反应如下：，达到平衡时，相关物质平衡组成随温度变化关系如图。下列说法正确的是 A．该反应的， B．点的消耗速率大于物质的生成速率 C．点该反应的（用物质的量分数代替浓度计算） D．点的平衡转化率为75% 【答案】D 【分析】由于生成物C3H6、H2O、H2S均从零开始增加，且在任何时刻物质的量之比恒为3:2:1，结合图像中a、b、c三条曲线的高低关系可知:曲线a代表C3H6，曲线b代表H2O，曲线c代表H2S。 【解析】A．观察图像可知，随着温度的升高，C3H8的物质的量分数逐渐降低。这说明升高温度促使平衡向正反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为吸热反应，因此，另外，反应物气体共4分子，生成物气体共6分子，正反应是气体分子数增大的过程，因此，A错误； B．前面已推断出a物质是C3H6。在同一个化学反应中，各物质的反应速率之比等于方程式中对应的化学计量数之比。C3H6与C3H8的化学计量数均为3，因此在反应过程中的任何时刻，的消耗速率等于物质()的生成速率，B错误； C．列三段式：，M点时，C3H8曲线与b曲线(H2O)相交，意味着两者的物质的量分数相等(即物质的量相等)：1-3x=2x，解得x=0.2，此时各物质的量分别为：C3H8=0.4 mol、SO2=0.8 mol、C3H6=0.6 mol、H2S=0.2mol、H2O=0.4mol。体系总物质的量为2.4 mol。代入物质的量分数平衡常数Kx。进行计算，C错误； D．N点时，C3H8曲线与c曲线(H2S)相交，说明两者的物质的量分数相等:1-3x=x，解得x=0.25。此时C3H8转化了0.75 mol，故C3H8的平衡转化率为：，D正确； 故选D。 4．（2026·湖北·高考真题）将与废弃的太阳能面板材料进行球磨反应，制备高纯度，反应如下： 反应Ⅰ：   已知一定温度下， 反应Ⅱ：   反应Ⅲ：   回答下列问题： （1）反应Ⅰ的________，属于________（填“熵增”或“熵减”）反应。 （2）将足量和放入反应器中进行球磨，反应器空腔净体积为。 ①反应过程中产量随球磨转速的变化曲线如图1所示，球磨总转数固定为6500转。选择650转／分钟而非400转/分钟的优势是________。 ②在转速为650转/分钟条件下反应，的转化率达到，则生成的平均速率为________，此时反应的浓度商为________（填计算式）。当反应时间延长至，的转化率为，此时体系温度为。 （3）若反应Ⅰ不以球磨方式进行，反应的转化率仅为。图2为理论计算得到的球磨和非球磨条件下反应Ⅰ的能量变化图，据此判断球磨能________（填“升高”或“降低”）反应的活化能，从化学键的角度分析，其原因是________。 （4）相对于反应Ⅱ，除了条件更温和、转化率更高及废弃物资源化利用外，球磨反应制还具备的优点是________。 【答案】（1）熵增 （2）缩短反应时间，且能提高 的产量 （或 ） （3）降低 球磨的机械作用削弱（或部分破坏）了反应物中的化学键，使反应物更易断键发生反应，从而降低活化能 （4）产物中只有一种气体，固气易分离，可直接得到高纯度 【解析】（1）根据盖斯定律，将已知反应依次命名为反应Ⅱ和反应Ⅲ。目标反应Ⅰ可由2×反应Ⅱ+反应Ⅲ得到，因此 。反应Ⅰ中，气体分子数由4增加到6，体系混乱度增大，属于熵增反应。 （2）① 题目已知球磨总转数固定为 转，当转速为 转/分钟时，反应耗时为 ；当转速为 转/分钟时，反应耗时为 。且由图1可知， 转/分钟时的 产量高于 转/分钟时。因此，选择 转/分钟的优势是缩短了反应时间，且能提高 的产量。 ② 反应 时， 转化了 ，根据方程式 可知，生成 的物质的量为 。则 生成 的平均速率 。此时剩余 为 ，体系中 ，，该反应的浓度商 。 （3）由图2可知，球磨条件下反应的活化能（即过渡态能量与反应物能量之差）明显小于非球磨条件，故球磨能降低反应的活化能。从化学键角度分析，球磨提供的机械能削弱或部分破坏了反应物分子中的化学键，使得反应物的相对能量升高，从而减少了反应断键所需的能量，使反应更容易达到过渡态。 （4）反应Ⅱ的产物为 和 的混合气体，后续分离提纯较为困难；而反应Ⅰ的产物中只有 一种气体，副产物 为固体，固气极易分离，无需复杂的提纯步骤即可直接得到高纯度 。 5．（2026·黑吉辽蒙卷·高考真题）低碳烯烃（烯）用途广泛，可由合成气（）经费托反应催化直接合成。 （1）烃类产物碳链增长的部分历程如下（：催化剂，：活性碳氢物质）： 按此历程，产品中低碳烯烃产率不高的原因是________________________________（答出一条即可）。 （2）合成丙烯的费托反应主要为： ①　 ②　 ③　 ④　 则______，基于化学平衡分析，合成丙烯的条件应为______（填标号）。 A．低温高压    B．低温低压    C．高温低压    D．高温高压 （3）传统费托合成低碳烯烃收率低。我国科研工作者研发出转化率和选择性均优异的催化剂。图1中抑制副反应的最适宜催化剂为__________（填“”、“”或“”）。时，的选择性为32%，根据图2，此时低碳烯烃的最大收率为_________（写出计算式即可）。 [已知：收率转化为总烃的转化率低碳烯烃选择性、、] （4）若费托反应只发生③和④，且反应③已快速平衡而④未平衡。恒压、初始投料、选择性为或时，转化率与温度的关系如图3所示，则_____（填“>”、“=”或“<”，下同），反应③的_______。 （5）若采取某种措施抑制生成，此时费托反应只发生②和④，、恒压、初始投料时，的转化率为50%，丙烯的选择性为90%，则_________；反应②的反应商______（用分压代替浓度计算，分压总压物质的量分数，保留两位有效数字）。 【答案】（1）生成甲烷；生成低碳烷烃；生成高碳烯烃；生成高碳烷烃；生成其他含氧有机物或选择性不高等其他合理说法 （2）-497 A （3） （4）＞ ＜ （5）0.3 【解析】（1）根据题干给出的反应历程图，中间体既可以继续与反应使碳链增长，也可以结合 +H 发生加成反应生成甲烷；同理，碳链增长过程中的中间体也可以结合 +H 生成乙烷、丙烷等烷烃。此外，碳链也有可能继续增长生成及以上的高碳烃。这些副反应的存在消耗了反应物，降低了目标产物低碳烯烃的产率。 （2）根据盖斯定律，目标反应 ① 可以由3×反应③ + 反应④得到，因此。 反应①是放热、气体分子数减少的反应，低温有利于放热反应平衡正向移动，高压有利于气体分子数减少的反应平衡正向移动，因此选低温高压A。 （3）由图 1 可知，在相同的温度下，使用催化剂时丙烯的转化率最低。由于丙烯是我们期望的目标产物，其转化（消耗）属于副反应，因此是抑制该副反应的最适宜催化剂。根据定义：收率转化为总烃的CO转化率低碳烯烃选择性；选择性为，说明总消耗CO中用于生成总烃；由图2可知，要使收率最大，需要找到乘积最大的组合。观察图 2 中三种催化剂的数据，对应的总转化率为，低碳烯烃选择性为，此时收率最大，因此收率计算式为。 （4）反应 ③为放热反应。在图 3 中的水平虚线（固定 CO 转化率为 60%），该线与实线（a%）相交于点 M（温度较低），与实线（b%）相交于点 N（温度较高）。在相同 CO 转化率下（即反应 ④ 生成量基本相同），温度越高，放热的反应 ③ 平衡越向左移动，生成的 越少，导致选择性越低。因此，高温对应的线b% 的选择性低于低温对应的线a%，即a＞b； 由于反应3已经快速平衡，所以在任意时刻正逆反应速率相等，即=、=。题目要求比较和，本质上就是比较M点和N点的正反应速率。点N的温度远高于点M，温度升高会使反应速率常数k显著增大；此外，点N的CO2选择性更低，意味着更少的H2O被消耗，反应体系中H2O的浓度更高。在更高的温度和更高的反应物浓度双重作用下，N点的反应速率必然大于M点。因此，＜。 （5）设初始，： 转化率为，故转化的为，剩余； 丙烯选择性，故最终生成丙烯消耗为，得，分压比等于物质的量比，因此； 反应②为，反应商，代入分压化简得： ，平衡时：、、、，，，，计算得： 。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $