2025-2026学年高考化学二轮复习：高考大题化学反应原理专项训练2

2025-2026学年高考二轮精准复习

化学反应原理专项训练

典例一工业制硝酸与制硫酸的反应原理及调控

1.I.在硫酸工业中，通过下列反应使SC)2氧化成SC)3：

2SO2(g)+O2(g)2S03(g)AH=-196.6kJmor'0(已知：反应条件为催化剂、加

热；催化剂是丫2°5,在400〜500℃时催化剂效果最好)表中列出了在不同温度和压

强下，反应达到平衡时SO2的转化率。

平衡时)的转化率/%

温度SC2

/℃

O.IMPa0.5MPaIMPa5MPalOMPa

45097.598.999.299.699.7

55085.692.994.997.798.3

(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是

(2)在实际生产中，选定的温度为400〜500℃,原因是0

(3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是.o

(4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是o

(5)尾气中SO?必须回收，原因是o

ILBodenstein研究了反应：2Hl(g)H2(g)+I2(g)AH>0o在716K时，气体混合物

中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如表所示：

t/min020406080120

x(HI)10.910.850.8150.7950.784

x(HI)00.60.730.7730.780.784

(6)根据上述实验结果，该反应的平衡常数K的计算式为o

(7)上述反应中，正反应速率曝=上正%2(HI),逆反应速率丫逆=上逆子(凡)，％。?)，其

中冷、女逆为正、逆反应速率常数，则与为(用含K和女正的代数式表示)。

III.在刚性容器压强为LOIMPa时，乙酸甲酯与氢气制备乙醇主要发生如下反应:

CH3COOCH3(g)+2H2(g)CH30H(g)+CH3cH20H(g)一定温度下，以

“(CH3COOCH3):“(H2)=1:10的投料比进行反应，乙酸甲酯转化率与气体总压强的关

系如图所不：

(8)A点时，CH3COOCH3(g)的平衡分压为,CH3cH20H(g)的体积

分数为%(保留一位小数)。

(9)此温度下，该反应的化学平衡常数MPa1(5为以分压表示的平衡常

数，列出计算式，不要求计算结果)。

2.I.100C时，在1L恒温恒容的密闭容器中，通入发生反应：

N2O4(g)<?>2NO2(g)AH=+57.0kLmo「，NO?和N?。4的浓度随时间变化情况如图

⑴在0~60s内，以N2O4表示的平均反应速率为mol-L'.s'o

(2)根据图中有关数据，计算100℃时该反应的平衡常数K]=—。若其他条件不变，

升高温度至120℃,达到新平衡时的平衡常数是(，则K]—((填或"=")。

(3)反应进行到100s时，若只有一项条件发生变化，则变化的条件可能是。

A.降低温度B.通入氢气

C.又往容器中充入N2O4D.增大容器容积

)

(4)已知：N2(g)+2O2(g)—2NO2(g)AH=+67.2kJ-mor

1

N2H4(g)+O2(g)—N2(g)+2H2O(g)AH=-534.7kJ.mof

1

N2O4(g)—2NO2(g)AH=+57.0kJ-mol

1

则2N2H4(g)+N2()4(g)=3N2(g)+4H2O(g)AH=kJ.mor0

H.向容积为2L的密闭容器中通入一定量的CO和H2O,发生反应：

CO(g)+H2O(g)<?>H2(g)+CO2(g)o

(5)下列说法能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据的是—(填字母序号)。

A容器内CO、H20>C02>也的浓度之比为1:1:1:1

B.CO的消耗速率与达的消耗速率相等

C.容器内压强保持不变

D.混合气体的密度保持不变

(6)保持其他条件不变：若向平衡体系中再通入0.20molH2(3(g),平衡将(填“向

右”、“向左”或“不”)移动。

3.在一定条件下，向容积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH30H(g)和

2molH2O(g)-CH3OH(g)+H2O(g).CO2(g)+3H2(g)AH=+49.4kJ/mol0实验

测得：5min达到平衡状态时，吸收热量24.7kJ。贝U

(1)用CH30H(g)表示5min内的反应速率。

(2)该条件下反应到达平衡时，CH30H的转化率为，混合气体的压强是反

应前的倍。

(3)该条件下判断该反应达平衡状态的依据是(填序号)。

a.曦(CH30H户叫(CO?)

b.混合气体的密度不变

C.C(CH3OH)=C(H2O)

d.混合气体的总物质的量不变

(4)将体积压缩为原来的一半，下列描述正确的是。

a.正反应速率减小，逆反应速率增大

b.正反应速率增大，逆反应速率增大

c.正反应速率小于逆反应速率

d.c(CC)2)减小

(5)达到平衡后，在相同条件下，再向容器中充入ImolHQ(g)和lmolCC)2(g)，化

学平衡移动(填“正向”、“逆向”或“不”)。

(6)脱可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成风和水蒸气。

已知：①N2(g)+2C)2(g)^N2O4(g)A”i=-195.0kJ/mol

②N2H4(1)+02(g)^=N2(g)+2H2O(g)AH2=-534.2kJ/mol

写出肺和耳。4反应的热化学方程式。

4.I.700C时，若向2L恒容的密闭容器中充入一定量N2和CO2发生反应：

N2(g)+CO2(g)<?>C(s)+2NO(g)；其中N2、NO物质的量随时间

变化的曲线如图所示。

♦—»_

040J"*.....••*••jyi

(1)0〜lOmin内的CO2平均反应速率V(CO2)=

"[次(2)图中A点与曝(填“或“=")。

]◎)下列叙述中能说明上述反应达到平衡状态的是0

))；A.反应中CO?与N2的物质的量之比为1：1

B.混合气体的总物质的量不随时间的变化而变化

C.单位时间内每消耗amolN2,同时消耗2«molNO

D.此的质量分数在混合气体中保持不变

E.混合气体的密度不随时间的变化而变化

II.氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液，电池总反应为2H2+。2-2凡。o

回答下列问题：

(1)该电池的负极反应式为。

(2)电池工作一段时间后电解质溶液的p”(填“增大”“减小”或“不变”)。

典例二有机反应中的化学反应原理

5.利用向制取生物柴油的副产物甘油(C3H8。3)中通入一定量的水蒸气，可实现重

整制氢。经一系列反应可获得％、CO、C02>C%等组成气体，通过调整反应的组成

和条件可提高达产率。请回答：

(1)制氢的几个主要反应如下

1

反应1：C3H8O3(g)=3CO(g)+^2(§)^=+340kJ-mor

1

反应2：CO(g)+H2O(g)—C02(g)+H2(g)AH2=-4IkJ.mol

1

反应3：CH4(g)+2H2O(g)—CO2(g)+4H2(g)AH3=+165kJmor

1

反应4：CO(g)+3H2(g)=CH4(g)+H2O(g)A^4=-206kJ.mof

①反应1的反应的AS0(填“>”、"=”、“<"),(填“高温”或“低温”)自发。

②温度控制不当，气相产物之间会发生积碳副反应从而影响氢气产率，反应如下：

CO(g)+H2(g)-C(s)+H2O(g)/

CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g)%

若仅考虑积碳副反应，一定温度下，测得在LOMPa恒压反应体系中达到平衡时组分

的分压(即组分的物质的量分数x总压)，/?(H2O)=p(CO2)=/?(CO)=0.3MPa,则平

衡常数Kp产。

③生产过程中，为减小积碳对氢气产率及催化剂的影响，下列措施合适的是

（填序号）。

A.减小压强

B.通入过量的氧气

C.通入适量的水蒸气

D.选择合适的催化剂

④上述各反应达到平衡时，体系中各物质的物质的量分数受温度的影响如图：

温度/K

900K后，比的物质的量分数变化主要受反应________（填“1”、“2”、“3”、“4”）影

响。

（2）反应2的一种催化机理是生成中间体甲酸，此时甲酸在金属氧化物催化剂表面的

催化机理如图:

路径1,g+与脱氢

M—O—M—O—M路径2^CO+H,O脱水

下面关于脱氢的反应历程表示正确的是（*表示在催化剂表面吸附态）（填序

号）。

A.HCOOH*=HCOO*+H*

B.HCOO*=CO*+H2O*

C.H*+H*=H2*

6.二氧化碳催化加氢制甲醇，不仅有利于减少温室气体二氧化碳，而且还可以获得大

量的重要有机化工原料甲醇。回答下列问题：

(1)二氧化碳加氢制甲醇的总反应可表示为：

CO2(g)+3H2(g)CH30H(g)+H2(D(g)平衡常数K该反应一般认为通过如下步骤来

实现：

i.co2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH=+4IkJ/mol平衡常数K1

ii.CO(g)+2H2(g)CH30H(g)AH=-90kJ/mol平衡常数K2

则总反应的AH=____kJ/mol；平衡常数炸(用&、5表示)。

(2)碳及其化合物间的转化广泛存在于自然界及人类的生产和生活中。

已知25℃,lOOkPa时：I.lmol葡萄糖［C6Hl2()6(s)］完全燃烧生成CO2(g)和凡0

(1),放出2804kJ热量。II.CO(g)+jo2(g)=CO2(g)AH=-283^^01-'o回答问

题：

①25℃时，C02(g)与H2O(1)经光合作用生成葡萄糖CGHPCVS)和O2(g)的热化

学方程式为。

②25℃,lOOkPa时，气态分子断开Imol化学键的所需的能量称为键能。已知0=0、

1

C三0键的键能分别为495kJ.mo尸、799kJ-mol,C02(g)分子中碳氧键的键能为

kJ-mol-1o

(3)高炉炼铁的一个反应如下：CO(g)+FeO(s)CO2(g)+Fe(s)AH>0,已知

1100℃时K=0.263。

①温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内co2和CO的体积比值_____.

(填“增大”“减小”或“不变”下同)，平衡常数K的变化是o如果温度不变，在原

平衡体系中继续加入一定量co,达新平衡时，CO的体积分数和原平衡相比o

②1100C时，若测得高炉中c(co2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在这种情

况下，该反应_____(填“已经”或“没有”)处于化学平衡状态，此时化学反应速率是v

(正)(填“大于”“小于”或“等于")v(逆)。

7.甲烷是一种重要的化工原料和清洁能源，研究其再生及合理利用有重要意义。回答

下列问题：

⑴已知：CH4、8、%的燃烧热分别为890kJ-mo「、283kJ-mo「、

1

285kJ-mol，贝lj2CO(g)+2H2(g)CO2(g)+CH4(g).=o

(2)在刚性容器中充入imolCHjlmolC()2,分别在催化剂M、N作用下发生反应

CO2(g)+CH4(g).-2CO(g)+2H2(g),氢气体积分数与反应时间和温度变化的关系

如图所示。

蒙

东

咫

r扭

解

，催化剂催化效

果：M.(填“强于”或“弱于”)N,理由为

②下列措施能增大CH4平衡转化率的是(填字母)。

A.升高温度

B.在刚性容器中再充入〔mNCH/ImolCO2

C.改进催化剂

D.扩大容积

③在彳℃下，若反应开始刚性容器总压为70kPa,则该温度下

CO2(g)+CH4(g)•28(g)+2凡1)化学平衡常数Kp=—2(用平衡分压

代替平衡浓度计算，分压=总压X物质的量分数)。

典例三化学平衡的判定与三段式计算

8.我国长征火箭常用偏二甲肺和四氧化二氮作燃料。回答下列问题:

HC

(l)偏二甲肺结构简式为3'N—NHZIHIOI该物质中共价键的物质的量为

H3C/

____________molo

(2)在容积为2L的恒容容器中，通入一定量的NC)2，发生反应2NC)2(g).,N2O4(g)

正向为放热反应，温度恒定为100℃时体系中NO2和N2O4的物质的量随时间变化如图

①在0〜10s时段，反应速率V(NC)2)=mol-L-'-s-1,§时刻N2O4的浓度

10

C(N2O4)=--------------------------------mol-LT

②能说明该反应已达到平衡状态的是(填标号)。

a.2y正(NO2)=y逆(N2O4)b.容器内总压强保持不变

c.C(NO2):C(N2O4)=2:1d.容器内气体颜色不再变化

③下列条件的改变能减慢其反应速率的是(填标号)

A.降低温度

B.保持压强不变，充入He使容器的体积增大

C.保持体积不变，充入NO?使体系压强增大

④对于化学反应aA+bB.-cC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为：a(A)=

邂时A的物质的量-平衡时A的物质的量Xi。。％,试计算此温度下该反应到达平衡时

初始时A的物质的量

NO2的平衡转化率O(NC)2)=(保留小数点后1位)；升高温度重新平衡后，

混合气体颜色(填“变深”、“变浅”或“不变”)。

9.比、CH3OH,CO都是重要的能源物质，也是重要的化工原料。

(1)用一定质量的Zn跟足量的稀硫酸反应制氢气，实验过程如图所示。

①OE、EF、FG三段中，段化学反应最快，段收集的氢气最多。

②为了降低反应的速率且不影响氢气的量，可向溶液中加入的物质有(填标

号)。

a蒸储水b.NazSOd溶液c.NaNOs固体d.CuSC)4固体

(2)已知：断裂ImolH-H、lmolO=O,lmolH-0键吸收的能量依次为436kJ、

498kJ、467kJ。在2H2(g)+C)2(g)-2H2(3(g)反应中，44.81^2(标准状况)完全反应

放出的能量为。

(3)工业上可用CO和比为原料制备CH3OH,反应方程式为：

CO(g)+2H2(g)CH30H(g)。在体积固定的密闭容器中充入一定量的CO和

下列叙述能说明反应达到平衡状态的是(填标号)。

A.CO与的物质的量之比为：

CH3OH11

B.混合气体的总压强不随时间的变化而变化

C.单位时间内每消耗ImolCO,同时生成ImolCHsOH

D.CH30H在混合气体中的质量分数保持不变

(4)为减少温室效应，有效利用CO2,工业上可用CO2生产甲醇。在体积为2L的密

闭容器中充入lmolCC>2和3m01凡，一定条件下发生反应：

CO2(g)+3H2(g).CH3OH(g)+H2O(g),测得CHOH和CO2的物质的量随时间变

化如下图所示。

①从反应开始到平衡，CO?的平均反应速率y(C02)=0

②达到平衡时，此的浓度为mol-L-'o

10.硫、氮的氧化物是形成酸雨的主要原因，一种比较常用的方法是用NB处理氮的

氧化物(N、Oy)。完成下列问题。

(1)已知：①2NO(g)=N2(g)+C)2(g)AH=-177kJ/mol

②4N4(g)+3C)2(g)-2Nz(g)+6H2O(g)AH=-1253.4kJ/mol

则用NH3处理NO生成氮气和气态水的热化学方程式为0

(2)已知：N2(g)+3H2(g)0§?>2NH3(g)AH<0o不同温度下,向三个一样的容器

中投入相同的反应物进行反应，测得不同压强下平衡混合物中N&的物质的量分数如

图所示。

NH3的物质的量分数/%

(X)

8O

6O

4O

2O

0.110203060100张强：‘MPa

①M点的v正_______Q点的v正(填“>”“<”或"二")，原因是。

②维持lOMPa、T3c的条件不变，要提高H2的转化率，可以采取的措施是

(任写一条)。

③图中三条曲线对应的温度工、T2、T3由高到低的顺序为o

④恒温恒容条件下，能说明反应N2(g)+3H?(g)脩？2NH3(g)达到平衡状态的是

(填选项字母)

C2(NH)/口隹丁寸

AA.—~~y3保持不变

3

C(N2).C(H2)

B.3moiH-H键断裂的同时,有2molN-H键断裂

C.2V(N2)=V(NH3)

D.反应器中的压强不再发生变化

⑤T3温度下，将ImolN2和3m01H2充入2L的恒容密闭容器中反应，一段时间后达到N

点的平衡状态，则反应的平衡常数为K=(结果保留2位小数)，M点与Q

典例四工业实际生产中的化学反应原理

11.工业废气中的硫化氢是一种无色有毒的气体。根据硫化氢的性质，可采取不同的

处理方法。

(1)氧化法(克劳斯法)，其原理是：

H2S^^SO2^^?

已知：2H2s(g)+3C)2(g)^2so2(g)+2H2O(l)AH=—1172kJ-molT

1

S(s)+O2(g)^SO2(g)AH=-297kJ-moF

第②步反应的热化学方程式为。

(2)热分解法，其原理是：2H2s(g)，S2⑺+2凡《)。不同温度和压强下，H2s的

平衡转化率变化如图。P,P2(填“>"或“<”)，原因是。

9009501000

温度

(3)直接电解法，可回收S和

怡性电极H,带性电极

■

阳离了•交换膜

资料：

i.H2s溶液中含硫微粒的物质的量分数随pH变化如图。

ii.（x-l）S+S2-_s：（黄色溶液）；S；一与酸反应生成s。

①直接电解H2s酸性溶液（pH=5）,容易出现电解反应不能持续进行的情况，结合电极

反应式分析其可能的原因_________。

②工业上，常用烧碱吸收H?S,将吸收后的溶液（pH=13.2）先进行电解，再用电解后

的黄色溶液吸收H2s生成So反应生成S的离子方程式是。

（4）间接电解法。先用FeCL溶液吸收含H2s的工业废气，所得溶液用惰性电极进行

电解。

FeClj

溶液

反

应

池

HjS-f4阳离子

交换膜

S沉淀

①反应池中发生反应的离子方程式是

②该装置实验有两个显著优点：a.H2s的原子利用率100%；b.0

（5）碱性溶液吸收法。

12

已知：25℃时，H2s的电离常数长对=9.1x10-8、/fa2=i.ixl0-；H2cO3的电离常数

降=4.3x10-7、4=5.6x10-"。用Na2cO3溶液吸收含H2s的工业废气,反应的离子

方程式是。

12.氟化学在现代无机化学中占有相当重要的地位。

（1）1670年，德国人斯瓦恩哈德无意中将萤石（Ca^）与浓硫酸混合在一起，产生

了一种刺激性气体，这种气体能腐蚀玻璃。该气体腐蚀玻璃的化学方程式为

（2）单质氟的制备是化学史上一段悲壮的历史，直到1886年法国化学家莫瓦桑电解

熔融的氟化氢钾(KHEj才制得单质氟。电解过程中，两极均有气体产生，阴极的电

极反应式为O

(3)氟单质的反应活性非常强，可与稀有气体管发生反应。已知:

标准平衡常数K：

化学方程式

823K673K

Xe(g)+2$g)簿/Xe^(g)l.OxlO82.0xlO3

Xe(g)+3耳(g)峰?XeR(g)l.OxlO836.0

分压=总压x该组分物质的量分数，对于反应内(团+

(、g/\h

PG.PH

!"!

eE(g)一，gG(g)+/zH(g)K='二'，其中p，=100kPa，PG、PH、PD、PE

PD.PE_

JIPI

为各组分的平衡分压。

1-1

如图是以0.125molUXe和1.225mol-LF2为起始量，得至U的生成物在平衡体系中的

分压与反应温度的关系。

4005006007008009001000

温度/K

①制备XeH的适宜温度约为Ko

②523K时，以Xe和F,制取XeR。反应达到平衡时，欲使产物中沙四＞10,

26P(XeFj

ME)至少应保持在_________kPa-

(3)反应Xe且(g)+B(g)-XeR(g)的AH0(填“大于”“等于”或“小

于")，简述理由为o

(4)法国科学家盖•吕萨克也曾试图制备氢氟酸。1809年，他把氟化钙与硼酸混合加

热，却意外地制成了一种所谓的“氟酸气”（Bg）。已知：BB+2C1F■»

[A『+[C「，其中[A『为含多个卤素原子的阳离子，[C「为一个正四面体结构的阴离

+

子，则[A]的VSEPR模型名称为o

（5）已知：/（C吗）=L50xlC）T°,若向ILO.lmol.lJ的CaCl?溶液中加入NaF固

体，充分反应后，测得溶液中Ca?+浓度为1.5x10/mol.匚1，则加入的NaF固体的质

量为________g（忽略加入固体后溶液体积的变化，计算结果保留2位小数）。

13.二氧化碳一甲烷重整反应制备合成气（Hz+CO）是一种生产高附加值化学品的

低碳过程。该过程存在如下化学反应：

@CH4（g）+CO2（g）,2H2（g）+2CO（g）AH1

（g）CO2（g）+2H2（g）.C（s）+2H2O（g）A//2=-90.2kJ-mor'

③CHjg）.C（a）+2H2（g）AR；=+74.9kJ.mo「

@CO（g）+H2（g）H2O（g）+C（g）A//4=-1313kJmor'

回答下列问题：

（1）AH1=,反应①______正向自发进行（填标号）。

A.低温下能

B.高温下能

C.任何温度下都能

D.任何温度下都不能

（2）反应体系总压强分别为5.00MPa、LOOMPa和0.50MPa时，CH,平衡转化率随反

应温度变化如图所示，则代表反应体系总压强为5.00MPa的曲线是（填

，或“[[[,,）,判断依据是。

10o

%9o

、

树

7

y8o

理

题

中7o

三

。6O

50

600700800900100011001200

反应温度广C

（3）当反应传系总压强为O.IMPa时，平衡时部分组分的物质的量随反应温度变化如

图所示。随反应温度的升高，CO,的物质的量先增加后减少。主要原因是

020040060080010001200

反应温度/OC

（4）恒温恒压条件下，向容器中通入I1110ICH4和IniolCO2,达到平衡时CH4的转化

率为80%,CO2的转化率为50%，碳单质的物质的量为0.8mol,CO2的物质的量为

mob反应①用摩尔分数表示的平衡常数Ka=（结果保留两位小数）。

上述平衡时皿凡）］二。。向体系通入He气，重新达到平衡时。卜（应）］4，则

C（CH4）C（CH4）

ab（填“>”“<”或“="）。（已知反应aA（g）+bB（g）-cC（g）+加（g）的

K上*,物质的摩尔分数玉=△）

武兄”总

基础训练：

14.环境保护与治理对建设“美丽中国”，打造宜居环境有着重要的意义。回答下列问

题：

I.以氨气为脱硝剂，可将NOr还原为N?。

(1)已知：反应i.N2(g)+C)2(g)2NO(g)^AH,=+180kJmol1

]

反应ii.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)/r2AH2=-906kJ-moF

则反应iii.4NH3(g)+6NO(g)5电4)+6区0⑴的K3=(用周、5表示)，

(填“高温”“低温”或“任意温度”)有利于该反应的自发进行。

(2)一定条件下，向恒容密闭容器中充入N4和NO,起始时按〃(NH3):〃(NO)为1：

2、2：3、3：1进行投料，发生反应iii,测得不同起始投料比条件下，反应相同时间

内NO脱除率随温度变化的曲线如图。

①曲线a中，NO的起始浓度为1.2x10-3moL匚1,900K时，NO的脱除率从0.55升至

0.75经过10s,则该时间段内NH3的平均反应速率为mol-L'-s1。

②图中表示起始投料N&与NO的物质的量之比为3：1的曲线是(填%"*”或

%”)，其理由是o

③曲线6中，Z点NH3的转化率为%o

n.臭氧也是理想的烟气脱硝剂，其脱硝的反应之一为

2NO(g)+O3(g)-N2O5(g)+O2(g),在某体积可变的密闭容器中充入Imol03(g)和

2molNO2(g),达到平衡时N2C)5(g)的物质的量随温度、压强的变化如图所示。

(3)反应速率：N点酷但。?)(填“>”“<”或"=")般点唯(?402)；Ti，pi条件下该反

应的平衡常数Kp=(用平衡分压代替平衡浓度计算，p分="总x物质的分数)。

15.CO2催化氢化是实现碳中和的重要途径之一，其反应原理如下:

1

I.CO2(g)+3H2(g).CH3OH(g)+H2O(g)AH1=-49.5kJ-moF

1

II.CO2(g)+H2(g).•HCOOH(g)AH2=-11,2kJ-mol-

回答下列问题：

⑴反应CH30H(g)+H2O(g)HCOOH(g)+2H2(g)的AH=。

(2)在恒温恒容密闭容器中通入一定量的CO?和也发生反应，下列事实能说明容器内反

应达到平衡状态的是(填字母)。

a.混合气体的压强不再发生变化

b.反应II的化学平衡常数不再变化

c.HCOOH(g)与CH30H(g)的浓度之比为1:1

d.CO2(g)的体积分数不再发生变化

(3)在某容器中进行反应I和反应n,co2的平衡转化率与温度、压强的关系如图所

示。其中X表示的物理量为(填“温度’或"压强)L,(填“>”或“<”)

L2,理由是O

tco?平衡转化率/%

(4)一定温度下，向容积为1L的恒容密闭容器中充入O.OlmolCC^g)和0.03molH2(g)

发生反应I和反应n,平衡时，HCOOH(g)和CH30H(g)的物质的量分别为0.004mol

和0.002mol□

①能增大反应I平衡常数的措施为;不影响平衡状态，但可缩短达到平衡时

间的措施为。

②平衡时CO2(g)的转化率矶CO2)=o

③该温度下反应II的平衡常数K(II)=。

16.当今世界多国相继规划了碳达峰、碳中和的时间节点。因此，研发二氧化碳利用

技术，降低空气中二氧化碳含量成为研究热点。其中用CO2、%为原料合成甲醇

(CH3OH)过程主要涉及以下反应:

反应I：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)AH1

1

反应n：CO2(g)+H2(g).CO(g)+H2O(g)AH2=+41.2kJ-mor

-1

反应in：1co(g)+H2(g)^^|cH3OH(g)AH3=-45.1kJ-mol

(1)根据盖斯定律，反应I的AH】=o

(2)我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了CO?与用在TiC^/Cu催化剂表面生

成CH30H和H2。的部分反应历程，如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*标

注。

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态

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OOOOO

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。

O+*III。

H*O

OH

H

反应历程中反应速率最快一步的能垒(活化能)的后正=eVo并写出该历程

的化学方程式。

(3)上述反应体系在一定条件下建立平衡后，下列说法正确的有(填字母)。

A.升高温度，反应n正向移动，反应ni逆向移动

B.加入反应I的催化剂，可以降低反应的活化能及反应热

C.增大比的浓度，有利于提高CO2的平衡转化率

D.及时分离出CH30H,可以使得反应I的正反应速率增大

(4)加压，甲醇产率将(填“升高”“不变”“降低”或“无法确定”)；若原料二

氧化碳中掺混一氧化碳，随一氧化碳含量的增加，甲醇产率将(填“升

高，，，，不变，,“降低，，或，，无法确定，，)。

（5）加入新催化剂使ImolCO2和3^01%在1L密闭容器中只发生反应I、ILco2平

衡转化率和甲醇选择率（甲醇选择率是指转化生成甲醇的CO2物质的量分数）与温度

的变化趋势如图所示。

%4%

Z-

、

、2

树

29o树

72造

》

名

0姒

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8

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1

S67o

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1

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16O

2

101-----1-----1-----1-----1----1_,50

460480500520540560温度/K

一CO2的平衡转化率一甲醇的选择率

①由图可知，达到平衡时，最适宜的反应温度是（填“473《，“513K，或

“553K”）。

②553K时，若反应后体系的总压为p,反应I的4=（列出计算式）。（K,

为压强平衡常数，其表达式写法：在浓度平衡常数表达式中用气体分压代替浓度，气

体的分压等于总压乘以物质的量分数o）

综合训练：

17.氮氧化物（N2。、NO等）的处理和资源化利用具有重要意义。

ci）N2。的处理。研究证明：u（g）能提高N2。的分解速率，N2。参与了第n步、

第ni步反应。反应历程（区为反应活化能）：

第I步：L（g）-2i（g）号

第n步:……E,

dZ

第III步：210（少220®f2N2（g）+2O2（g）+U（g）纥3

①第II步发生反应的方程式为。

②总反应的反应速率取决于第n步，则纥2%（填“>”、“<”或“=”）。

（2）NO的应用。NO分解IC1制取I,和C"的原理如下:

反应I：2ICl(g)+2NO(g);2NOCl(g)+I2(g)&

反应：（）（）（）

n2NOClg2NOg+Cl2gK2

反应的-IgK〜T（K值为平衡时用各气体的分压表示得出的值）的关系如图-1所示。

410420430440450

温度/K

图-1

①430K时，反应21cl（g）工信）+口2。）的K为-

②410K时，向容积不变的容器中充入ImolNO和ImolICl进行反应，测得反应过程中

容器内压强与时间的关系如图-2所示（反应开始和平衡后容器的温度相同）。在0~%

时间段内，容器中压强增大的主要原因是o

H时间/min

图-2

（3）催化电解NO吸收液可将NO还原为NH3,其催化机理如图-3所示。在相同条件

下，恒定通过电解池的电量，电解得到部分还原产物的法拉第效率（FE%）随电解电

压的变化如图-4所示。已知尸E%=今，么=疝，〃表示电解生成还原产物X所转移

Q总

电子的物质的量，R表示法拉第常数；表示电解过程中通过的总电量。

60

40

20

4为

压

电

解电

图4

-4

①当电解电压为U1时，电解生成的H2和NH3的物质的量之比为o

②当电解电压为“时，催化电解NO生成NH3的电极反应式为o

③电解电压大于心后，随着电解电压的不断增大，N2。的法拉第效率迅速增大，可能

原因是（吸附在催化剂上的物种加“*”表示，如*NO、*NOH等）。

18.工业合成氨是人类科学技术的重大突破，其反应为N2（g）+3Hz（g）-2NH3（g）

AH=-92.4kJ.mo「。合成氨原料中的N2一般由分储液态空气得到，也可来源于水煤

气，相关反应如下：

1

a.C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）=+131.3kJmol

1

b.CO（g）+H2O（g）;-----CO2（g）+H2（g）AH=-41.2kJ-mol-

回答下列问题：

（1）C（s）+2H2（3（g）；=^CO2（g）+2H2（g）的反应物总能量生成物总能量（填“高于”

或“低于

（2）在密闭容器中同时发生反应a、b-下列说法正确的是。

A.增大压强，反应b平衡不移动

B.使用催化剂提高CO平衡转化率

C.升高温度，反应a的蚱增大，v逆减小

D.反应a有非极性键的断裂与形成

（3）实验室模拟合成水煤气，一定温度下在2L的密闭容器中加入ZOmolC⑻与

8.0molH2（3（g）发生反应a、b，在tmin达到平衡时，上0n）的转化率是25%,CO的

物质的量是0.4mol，反应开始到平衡时生成CO2的平均反应速率为，计算

反应b的平衡常数K=（写出计算过程）。

（4）合成氨总反应在起始反应物绅"=3时，在不同条件下达到平衡，设体系中

NH3的体积分数为X（NH3），在T=400°。下的X（NH3）~P,KRp总=30MPa下的

X（NH3）~T如图所示，图中对应等压过程的曲线是（填“I”或“II"），当

X（NH3）=50%时氨气的分压p（NH3）=MPa（分压=气体的物质的量分数x

总压)。

3035557595

p/MPa

(5)用氨合成尿素的反应，在高压条件下连续进行，反应历程如图(QpQ2均大于

0）：

反应进程

①写出合成尿素决速步骤的热化学方程式:

②合成尿素过程中会积聚一定浓度的氨基甲酸镂(H2NCOONH4),为减少氨基甲酸镂

的积聚，提高尿素的产率，可控制NH3与C()2的通入比例2:1(填“或

“=”)。

高考真题：

19.C()2-CH4干气重整反应制合成气(％、CO)是CO2资源化利用的重要研究方向。

其反应主要包括：

-1

反应lCH4(g)+CC)2(g).*2H2(g)+2CO(g)AH,=+247.34kJ-mol

反应HH2(g)+CO,(g)H,O(g)+CO(g)AH,

(1)已知%(g)、CO(g)的燃烧热分别为285.8kJ.mo「和283kJ.mo『，水的汽化

热为44kJ-moH,则A%=kJ-mor1；能同时提高CH4(g)的平衡转化率和反

应速率的措施为(写一条即可)。

⑵向Toc、2.8MPa的恒压密闭容器中，充入ImolC%(g)和1molCO?(g)发生反

应I和H。达到平衡时，CO,的转化率为80%,峪七=3,则平衡时气体的总物质的

量匕总=mol；反应I的压强平衡常数4=(MPa)2；若反应在刚性容

器中达到平衡，则CO2(g)的转化率(填”或“<”)80%o

(3)实验研究发现，在(2)条件下，催化剂表面产生积碳与下列2个反应有关：

1

反应HICH4(g),C(s)+2H2(g)AH3=+74.87kJ-moP

]

反应IV2co(g).CO2(g)+C(s)AH4=-172.47kJmor

①已知AG=AH-TAS,AG的值只取决于反应体系的始态和终态，忽略AH、AS随温度

的变化，反应HI和反应IV的AG与T的关系如图1所示，其中表示反应HI的曲线为

(填“a”或"b”)；在200~400℃时，催化剂表面产生的积碳主要来自于反应

(填“HI”或“IV”)o

£

。

弓

工

)

弓

<

②实验表明,反应温度、压强和进料比n卡(CH64%)催化剂表面积碳生成量的影响如图

2、3所示。

60

.n(CH4)/n(C02)=2.0/1.0

5o-n(CH)/n(CO)=1.5/1.0+5.00MPa

C42-l.OOMPa

n(CH4)/n(CO2)=1.0/1.0

4o-n(CH)/n(CO)=1.0/1.5%-0.50MPa

BH42/

W,n(CH4)/n(CO2)=l.0/2.0*-O.lOMPa

«

珏3o-r-+0.05MPa

用

奋

港

需2o

需

1o

01।।、I

600700800900100011001200600700800900100011001200

反应温度/℃

反应温度/℃

图2图3

据此判断，有利于减少积碳量的措施为(填选项字母)。

A.压强一定时，增大婴Q且升高温度

«(co2)

B•坐幺一定时，升高温度且减小压强

n(CO2)

c.温度一定时，增大器累且增大压强

n(CH4)

D.温度一定时，降低且减小压强

“(CO?)

20.二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”，涉及反应有：

co

反应①2<g)+时g)=CO(g)+H2O(g)AH；=+41kJ/mol

反应②co(g)+2H2(g)=CH、OH(g)AH2=-90kJ/mol

反应③CO?(g)+3H,(g)=CH.QH(g)+%O(g)阚

(1)反应②自发进行的条件是(填“高温”、“低温”或“任意温度)反应③凶3=

__________kJ/molo

(2)反应③在热力学上趋势大于反应①，其原因是。

(3)向恒温恒压的密闭容器中通入lmolC()2和3moi也进行上述反应，能证明反应达到

平衡状态的是。

A.容器内压强不变B.C(H2O)不变

C.容器内密度不变D.v(CO):V(H2O)=1:1

⑷反应③有催化剂(乙)和无催化剂(甲)作用下的反应机理如图所示(其中标有*的为吸附

在催化剂表面上的物种，TS为过渡态），催化剂可使反应历程中决速步骤的活化能降

低eV（eV为能量单位）。

)0

1

1,50

>)0

3

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崛0.5

程Oo

玄

箕O

f-0.551

.5

-1.00

（5）在5MPa下，CO?和比按物质的量之比为5:17进行投料，只发生反应①和反应③，

平衡时CO和CH30H在含碳产物中的物质的量分数及CO2转化率随温度的变化如图所

/K0

%

、

郴

7

〉

螂

官

嶷

东

崛

S

眼

屏(250,20)

50200250300350400

温度/OC

①图中a