2026年高考化学二轮复习（全国）重难07 多重平衡体系的相关分析（重难专练）（原卷版）

重难07多重平衡体系的相关分析

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一、多重平衡体系分类

多重平衡可分成两类：一种是竞争性的多重平衡，此类反应被称为平行反应或竞争反应。平行反应指的是

反应物相同，生成物不同的两个或多个反应(其中一个生成目标产物的反应是主反应，其余的是副反应)。另

一种是连续性的多重平衡，此类反应被称为连续反应或分步反应。

二、有关多重平衡及选择性的问题

在多重平衡中，几个可逆反应是相互影响的。

（1）如果主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应，那么该反应物的平衡转化率就会

增大。

（2）在一定温度下，特定的混合体系，多重平衡选择性为定值。因为平衡常数只与温度有关，且催化剂不

能改变某一物质的平衡转化率。

（3）如果在同一条件下，两个物质同时可以发生几个可逆反应，那么催化剂的选用就可以使其中某一反应

的选择性提高。

三、解答多重平衡问题的思维模型

（1）连续反应的思维模型

【易错提醒】连续反应中只要有一个反应平衡发生移动，那么另一个反应平衡也会联动。

（2）竞争反应的思维模型

四、多平衡体系中有关平衡常数的计算技巧

（1）有关多平衡体系平衡常数的计算，如何确定多个反应相关联物质在平衡时量的多少是解题的关键点。

若用常规的三段式计算，对反应过程分析要求高，容易出错。但无论多少个反应，反应进行的程度如何，

反应前后的原子总数是不变的，因而解答这类问题可用原子守恒法，可规避对反应过程的分析。

（2）原子守恒法解题步骤：

第一步：确定反应体系中有哪些元素,根据已知反应物分别计算出体系中各元素原子的总物质的量；

第二步：确定平衡体系中各物质的物质的量，分析平衡时，已给出哪些物质的物质的量，将未给出物质的

物质的量设未知数，利用原子守恒列方程式组，求出未知量。

第三步：计算平衡常数

（1）若为浓度平衡常数，根据容器的容积计算各物质的平衡浓度，代入平衡常数表达式计算。

（2）若为压强平衡常数，根据平衡时各气体的物质的量及气体总物质的量，计算出平衡分压，最后代人平

衡常数表达式计算。

【思维点拨】（1）在多重平衡体系中，某物质的平衡浓度，是所有有关反应的平衡浓度，对各相关反应的

平衡常数都满足。

（2）在计算某反应的平衡常数时，要善于选特殊点计算。只要温度不变，这个平衡常数值可以运用于平衡

曲线上的任何一点，选取多曲线的交点，往往能简化计算。

（建议用时：15分钟）

1．逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：

反应Ⅰ：CO2gH2gCOgH2OgΔH1

反应Ⅱ：CO2g4H2gCH4g2H2OgΔH2

nCO1

在恒压条件下，按投料比2进行反应，含碳物质的平衡体积分数随温度的变化如图所示。下列说

nH21

法错误的是

A．H10，H20

K

Ⅱ

B．反应COg3H2gCH4gH2Og的K

KⅠ

C．M点反应I的平衡常数K1

D．N点H2O的压强是CH4的2倍

2．（2024·黑吉辽卷）异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150℃时其制备过程及相关物质浓

度随时间变化如图所示，15h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是

A．3h时，反应②正、逆反应速率相等

B．该温度下的平衡常数：①>②

C．0~3h平均速率(异山梨醇)=0.014molkg-1h-1

D．反应②加入催化剂不改变其平衡转化率

3．(2025·广东大湾区·二模)一定温度下，向恒容密闭容器中投入等物质的量的P和Q发生反应：①P(g)+Q(g)=

M(g)；②M(g)N(g)。部分物质的浓度随时间的变化如图所示，t2后达到平衡状态。下列说法正确的是

A．X为c(M)随t的变化曲线B．反应的活化能：①>②

c1c2c2c3

C．0~t1内，v(N)=mol/(L·s)D．该条件下，反应②的平衡常数K

t1c3

4．（2025·河北卷）乙二醇(EG)是一种重要的基础化工原料，可通过石油化工和煤化工等工业路线合成。

（1）石油化工路线中，环氧乙烷(EO)水合工艺是一种成熟的乙二醇生产方法，环氧乙烷和水反应生成乙二

醇，伴随生成二乙二醇(DEG)的副反应。

主反应：EOaqH2OlEGaqΔH0

副反应：EOaqEGaqDEGaq

体系中环氧乙烷初始浓度为1.5molL1，恒温下反应30min，环氧乙烷完全转化，产物中

nEG:nDEG10:1。

11

①0~30min内，v总EOmolLmin。

②下列说法正确的是(填序号)。

a．主反应中，生成物总能量高于反应物总能量

b．0~30min内，v总EOv总EG

c．0~30min内，v主EG:v副DEG11:1

d．选择适当催化剂可提高乙二醇的最终产率

（2）煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达100%，具有广阔的发展前景。反应如

下：2COg3H2gHOCH2CH2OHgΔH。按化学计量比进料，固定平衡转化率α，探究温度与压强

的关系。α分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图：

①代表α0.6的曲线为(填“L1”“L2”或“L3”)；原因是。

②H0(填“>”“<”或“=”)。

xyYxzZ

③已知：反应aAgbBgyYgzZg，K，x为组分的物质的量分数。M、N两点

xxaAxbB

对应的体系，KxMKxN(填“>”“<”或“=”)，D点对应体系的Kx的值为。

pyYpzZ

④已知：反应aAgbBgyYgzZg，K，p为组分的分压。调整进料比为

ppaApbB

4

nCO:nH2m:3，系统压强维持p0MPa，使αH20.75，此时KpMPa(用含有m和p0的

代数式表示)。

（建议用时：20分钟）

1．（2025·江苏卷）甘油C3H8O3水蒸气重整获得H2过程中的主要反应：

反应ⅠC3H8O3(g)3CO(g)4H2(g)H0

反应ⅡCO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0

反应ⅢCO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)H0

5、、

1.010Pa条件下，1molC3H8O3和9molH2O发生上述反应达平衡状态时，体系中COH2CO2和CH4的物

质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是

A．550℃时，H2O的平衡转化率为20%

B．550℃反应达平衡状态时，nCO2:n(CO)11:25

C．其他条件不变，在400~550℃范围，平衡时H2O的物质的量随温度升高而增大

D．其他条件不变，加压有利于增大平衡时H2的物质的量

．乙烷裂解制乙烯的主反应为：，副反应为：

2C2H6(g)C2H4(g)H2(g)H0

。分别在和时，向同一密闭容器中充入一定量的

2C2H6(g)C2H4(g)2CH4(g)H0100kPa200kPa

C2H6(g)，平衡时C2H6(g)和C2H4(g)的物质的量分数随温度变化如图。T℃反应达到平衡时C2H6(g)的转化

率为60%，H2与CH4的体积比为2:1。下列说法正确的是

A．曲线Y表示200kPa时平衡体系中乙烯的物质的量分数

B．T℃，反应达到平衡时C2H4g的体积分数近似为26.7%

C．为提高H2g产率，实际生产中可使用主反应的选择性催化剂

D．为提高乙烯的产率，实际生产中应尽可能降低压强促进平衡正移

3．（2024·湖南卷）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OHg和COg，发生如下反应：

主反应：CH3OHgCOgCH3COOHgH1

副反应：CH3OHgCH3COOHgCH3COOCH3gH2OgH2

在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数

nCH3COOH

δδCH3COOH随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列

nCH3COOHnCH3COOCH3

说法正确的是

nCH3OH

A．投料比x代表B．曲线c代表乙酸的分布分数

nCO

C．H10，H20D．L、M、N三点的平衡常数：KLKMKN

4．（2025·山东淄博·一模）SCl2和O2制备SOCl2的相关反应如下，T℃时，反应在密闭体系中达平衡时各

nSCl

组分摩尔分数随2的变化关系如图所示：

nO2

I．SCl2gO2gSO2Cl2gH10

II．SCl2gSO2Cl2g2SOCl2gH20

下列说法正确的是

nSCl2

A．曲线L1表示SOCl2摩尔分数随的变化

nO2

B．T℃，反应II的平衡常数K64

C．降温达新平衡后，曲线L1和L2新交点可能出现在a处

nSCl2

D．T℃，缩小容器体积达新平衡后，的值变小

nSOCl2

5．（2023·重庆卷）逆水煤气变换体系中存在以下两个反应：

反应Ⅰ：CO2gH2gCOgH2Og

反应Ⅱ：CO2g4H2gCH4g2H2Og

在恒容条件下，按VCO2:VH21:1投料比进行反应，平衡时含碳物质体积分数随温度的变化如图所示。

下列说法正确的是

A．反应Ⅰ的ΔH0，反应Ⅱ的ΔH0

B．M点反应Ⅰ的平衡常数K1

C．N点H2O的压强是CH4的3倍

D．若按VCO2:VH21:2投料，则曲线之间交点位置不变

6．（2026·四川资阳一模）乙炔加氢是除去乙烯中少量乙炔杂质，得到高纯度乙烯的重要方法。

反应原理为：C2H2gH2gC2H4gΔH1，不同温度下平衡常数如下表所示。

温度298K373K473K

平衡常数6.510241.610182.51012

（1）该反应的ΔH10(填“＞”或“＜”)。

111

（2）已知C2H2(g)、H2(g)、C2H4(g)的燃烧热(H)分别为-akJmol、-bkJmol、-ckJmol，则上述合

成反应的ΔH1kJ/mol(用a、b和c表示)。

（3）向恒温恒容密闭容器中充入适量C2H2和H2，达到平衡。

①下列说法正确的是。(填标号)

A．当密度不再变化时，可说明反应达到了平衡

B．通入一定量He，可以缩短反应达到平衡的时间

C．升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动

0.360.85

②测得该反应在某催化剂上生成乙烯的速率方程为。pH一定时，若

v0.585pC2H2pH22

p1C2H2p2C2H2，则v1v2。(填“＞”、“＜”或“＝”)

（4）实际生产中伴随有副反应：C2H2g2H2gC2H6gΔH2。110kPa下，密闭容器中C2H2和H2

各2mol，分别在不同催化剂作用下反应，相同时间内C2H2的转化率随温度的变化如图1所示；在催化剂II

指定产物的物质的量

作用下，产物选择性随温度的变化如图2所示。(产物的选择性=)

转化的乙炔的物质的量

①使用催化剂Ⅰ时反应的活化能催化剂Ⅱ(填“大于”或“小于”)；请解释随温度升高，乙炔转化率先

增大后减小的原因是。

-1

②使用催化剂Ⅱ，温度为160℃时，主反应的压强商Qp=kPa(以气体分压代替浓度进行计算，

分压=总压物质的量分数)。

7．(2025·湖北华大新高考联盟·二模)氰化氢(HCN)是一种重要的精细化工品，广泛应用于农药、医药、冶金、

染料等行业，可由CH4和NH3在等离子体条件下由Cr/SiO2催化反应制备，原理如下：

1

反应Ⅰ：CH4gNH3gHCNg3H2gH1251kJmol

1

反应Ⅱ：2CH4gNH3gCH3CNg4H2gH2228kJmol

回答下列问题：

1

（1）CH4gHCNgCH3CNgH2g的ΔH3=kJmol。

（2）已知：反应Ⅰ的S214Jmol1K1，则在常压下反应Ⅰ能自发进行的临界温度是K(精确至

整数位)。有人提出，向原料气中通入适量氧气，可降低能耗，并提高CH4的转化率，其原因是。

（3）相同温度和压强下，甲烷与氨气的投料比对CH4的转化率(X)和HCN、CH3CN的选择性(S)的影响如

图所示。当甲烷和氨气的投料比为1∶2时，HCN的选择性最大。若再增加氨气的量，HCN的选择性会减

小，其原因是。

（4）相同温度和压强下，控制原料气中甲烷和氨气以相同投料比、不同流速通过催化剂，反应空速(反应物

停留在催化剂表面的时间的倒数)对CH4的转化率和HCN的选择性的影响如表所示。

1

实验序号空速/(s)CH4的转化率CH4转化的体积/(mL)HCN的选择性

Ⅰ0.6820.0%4061.5%

Ⅱ1.3612.0%a55.0%

Ⅲ2.046.0%3648.1%

①三组实验的反应时长均为10s，则第Ⅱ组实验中，a=mL(精确至整数位)，HCN的生成速率为

mLs1(保留到小数点后2位)。

②当空速逐渐增大时，CH4的转化率和HCN的选择性均减小，其原因是。

（建议用时：20分钟）

1．（2024·江苏卷）二氧化碳加氢制甲醇的过程中的主要反应(忽略其他副反应)为：

1

①CO2gH2gCOgH2OgH141.2kJmol

②COg2H2gCH3OHgH2

6

225℃、810Pa下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…

位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是

A．L4处与L5处反应①的平衡常数K相等

B．反应②的焓变H20

C．L6处的H2O的体积分数大于L5处

D．混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率

2．（2023·江苏卷）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为

1

CO2g4H2gCH4g2H2OgH164.7kJmol

1

CO2gH2gCOgH2OgH41.2kJmol

5

在密闭容器中，1.0110Pa、n起始CO2:n起始H21:4时，CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时

n生成CH4

间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图所示。CH4的选择性可表示为100%。下列说

n反应CO2

法正确的是

1

A．反应2COg2H2gCO2gCH4g的焓变H205.9kJmol

B．CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加

C．用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530℃

n起始H2

D．450℃时，提高的值或增大压强，均能使CO2平衡转化率达到X点的值

n起始CO2

3．二氧化碳加氢制甲醇可以实现温室气体资源化利用，过程中的主要反应为

1

CO2gH2gCOgH2OgH41.2kJmol

1

COg2H2gCH3OHgH99kJmol

nH2

密闭容器中，反应物起始物质的量比3时，在不同条件下(①温度为250℃下压强变化，②压强为

nCO2

5

510Pa下温度变化)达到平衡时CH3OH物质的量分数变化如图所示。下列有关说法正确的是

1

A．反应CO2g3H2gCH3OHgH2Og的焓变H57.8kJmol

B．在250℃、9105Pa条件下，平衡时甲醇的物质的量分数为0.10

C．当甲醇的物质的量分数为0.03时，CO2的平衡转化率为11.3％

D．提高CO2转化为CH3OH的平衡转化率，需要研发在高温区的高效催化剂

4．(2025·湖北七州·二模)含碳化合物的回收是实现碳达峰、碳中和的有效途径。CO2催化加氢选择合成甲醇

的主要反应如下：

反应1：CO2g3H2gCH3OHgH2OgΔH10

反应2：CO2gH2gCOgH2OgΔH20

反应3：COg2H2gCH3OHgΔH3

回答下列问题：

（1）已知在25℃、101kPa下，由最稳定单质生成