化学反应原理综合 -2025年高考化学考向分析(共44张PPT)

(共44张PPT)
2025年高考化学考向分析
化学反应原理综合
1.（2023新课标）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回
答下列问题:
（1） 根据图1数据计算反应的_____ 。
图2 反应机理
（2） 研究表明，合成氨反应在 催化剂上可能通过图2机理
进行表示催化剂表面吸附位， 表示被吸附于催化剂表面
的 。判断上述反应机理中，速率控制步骤（即速率最慢步
骤）为_______（填步骤前的标号），理由是______________
_____________________________________________。
（ⅱ）
氮氮三键的键能比氢氢单键的键能大，使其断裂需要的能量最多
（3） 合成氨催化剂前驱体（主要成分为）使用前经还原，生成 包裹的
。已知属于立方晶系, 晶胞参数,密度为。则
晶胞中含
有的原子数为__________（列出计算式，阿伏加德罗常数的值为 ）。
（4） 在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平
衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。其中一
种进料组成为、 ,另一种为
、、。（物质 的摩尔
分数: ）
① 图中压强由小到大的顺序为_____________，判断的依据是______________________
____________________________________________________________________________
___________。
合成氨的反应为气体分子数减小的反应，增大压强使其平衡正向移动，温度相同时，压强越大，平衡时氨的摩尔分数越大
② 进料组成中含有惰性气体 的图是_____。
图4
③ 图3中，当、 时，氮气的
转化率 ________。该温度时，反应
的平衡常数 ___
（化为最简式）。
【解析】 （1）可利用公式“ 断裂旧键吸收的总能量-形
成新键释放的总能量”来计算该反应的反应热，结合能量转换
关系图列式得 。
（2）分析题图1可知，断裂中键所需要吸收的能量是，因此 键的
键能为；断裂中键所需要吸收的能量是，因此
键的键能为 。在化学反应中，最大能垒的步骤为速率控制步骤，结合题图
2可知，（ⅱ）是在催化剂表面断键的步骤，由于键的键能比 键的键能大，使
其断裂需要的能量最多，因此速率控制步骤为（ⅱ）。
（3）已知属于立方晶系，晶胞参数 ，密度
为，设其晶胞中含有的原子数为 ，利用密度
公
式计算晶体密度 ，解得
。（4）①合成氨反应为
，反应后气体分子总数减小，因
此压强增大有利于平衡正向移动（口诀：小压大移），即压
强越大平衡时氨的摩尔分数越大。在相同温度下，反应达平
衡时氨的摩尔分数： ，因此压强由小到大的顺
序为 。
②题图3与题图4有四个变量：温度、压强、反应达平衡时氨
的摩尔分数、不同组成进料，因此在解题时需要控制变量，
取题图3和题图4相同温度（如）和相同压强（如 ）进
行比较。在同温同压下加入惰性气体 ，可视为反应气体减
压（【点拨】总压不变的条件下，加入，反应物和 的
分压皆降低，效果等同反应气体减压），平衡向气体分子数
增大的方向移动，即逆向移动（口诀：小压大移），则反应
达平衡时氨的摩尔分数降低。对比题图3与题图4可发现，在
、 条件下，题图4对应的平衡时氨的摩尔分数较小，
因此进料组成中含有惰性气体 的图是题图4。
③题图3中，进料组成为、 （注意：题
图3对应的没有惰性气体）， 。假设进
料中氢气和氮气的物质的量分别为和 ，达到平衡
时氮气的变化量为 ，则有：
根据题目 列式求解,
，解得 ，因此氮气
的转化率 。
平衡时、、的物质的量分别为、、 ，
平衡时、、的物质的量分数分别为、、 ，因此该
温度时反应 的平衡常
数 。
2.（方式创新·模块融合）（2023湖北）纳米碗 是一种奇特的碗状共轭体系。高温
条件下，可以由 分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。
的反应机理和能量变化如下：
回答下列问题：
（1） 已知中的碳氢键和碳碳键的键能分别为 和
，键能为。估算 的
_____ 。
128
（2） 图示历程包含___个基元反应,其中速率最慢的是第___个。
（3） 纳米碗中五元环和六元环结构的数目分别为___、____。
3
3
6
10
（4） 时，假定体系内只有反应 发生，反应过程
中压强恒定为（即的初始压强）,平衡转化率为 ,该反应的平衡常数 为
________（用平衡分压代替平衡浓度计算,分压 总压×物质的量分数）。
（5） 及
反应的（ 为平衡常数）
随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下,
（为理想气体常数， 为截距）。图中两条
线几乎平行,从结构的角度分析其原因是_________________
____________________________。
反应前后化学键的变化相同，反应热近似相等
（6） 下列措施既能提高反应物的平衡转化率，又能增大生成 的反应速率的是__
（填标号）。
.升高温度.增大压强 .加入催化剂
【解析】 .
（1）分析题图可知，图示历程包含3个基元反应：第一步基元反应
断裂1个碳氢键，生成1个 键；第二步基元反应
生成1个碳碳单键，断裂1个碳碳 键；第三步基元反应
断裂1个碳氢键，生成1个碳碳 键。整体分析可知
反应 发生的过程中相当于断裂2个碳氢键、生成1个
键和1个碳碳单键，所以总反应 的
。
（2）活化能越大，反应速率越慢，第三步基元反应活化能最大，因此反应速率最慢。
（3）分析 的结构可知其含有1个五元环、10个六元环，每脱两个氢形成一个五元
环，则 总共含有6个五元环、10个六元环。
（4）设反应物的初始投料量为，平衡转化率为 ，列三段式进行计算，如
下：
平衡总物质的量为
则、、 ，该反应的平衡常数
。
（5），可知两条线的斜率为 ，两条线几乎平行，
说明斜率几乎相等，由于 为理想气体常数，斜率几乎相等则表示焓变几乎相等，这是
因为在反应过程中，断裂和形成的化学键相同，因此反应热 近似相等。
（【杰哥补充】由题目所给的反应机理可知， 反应前后
键的变化是生成1个碳碳单键与断掉1个碳氢键，可以推知
反应前后键的变化也是生成1个碳碳单键与断掉1个碳氢
键）
（6）分析题目所给的反应历程图可知， 为吸热反应，
可推知生成 的反应也是吸热反应，因此温度升高，可以使平衡正向移动，既可以
提高平衡转化率也可以增加反应速率，符合题意。
分析题给反应，可推知生成 的反应是气体分
子数之和增大的反应，加压虽然可以提高反应速率，但加压会使平衡逆向移动，降低反
应物的平衡转化率，不符合题意。
加入催化剂，平衡不移动，不能提高平衡转化率，不符合题意。
3.（2023山东）一定条件下,水气变换反应的中间产物是 。
为探究该反应过程,研究 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有催化加速作用;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。忽略水的电离，其浓度视为常数。
回答下列问题:
（1） 一定条件下,反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、 ,则该条件下水气变换反应的焓变
___________（用含、 的代数式表示）。
（2） 反应Ⅰ正反应速率方程为,为反应速率常数。 温度下,
电离平衡常数为,当平衡浓度为时,浓度为______ ,
此时反应Ⅰ正反应速率________（用含、和 的代数式表示）。
（3） 温度下,在密封石英管内完全充满
水溶液,使 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）。时刻测得、 的
浓度分别为、 ,反应Ⅱ达平衡时,
测得的浓度为。体系达平衡后 _____
（用含 的代数式表示，下同）,反应Ⅱ的平衡常数为_ ___。
相同条件下,若反应起始时溶液中同时还含有盐酸,则图示点、、、 中,
新的浓度峰值点可能是___（填标号）。与不含盐酸相比,达浓度峰值时, 浓度
______（填“增大”“减小”或“不变”）, 的值______（填“增大”“减小”或“不变”）。
减小
不变
【解析】 （1）根据盖斯定律，反应Ⅱ-反应Ⅰ 水气变换反
应，故水气变换反应的焓变 。
（2）温度时， 建立电离平衡，则：
，由于
，因此 。
。
（3）分析题图可知，在时 浓度最高，由于反应Ⅰ速率
远大于反应Ⅱ，可知在 时速
率极快的反应Ⅰ达到平衡，且反应Ⅰ的平衡常数
，之后反应速率较慢的
反应Ⅱ逐渐消耗，由于在温度 下为定值，
因此 浓度会逐渐降低。反应起始时充满
水溶液，时 、
，根据元素质量守恒可知，水溶液
中含C元素的粒子总浓度为，因此 时
， 反
应Ⅰ的平衡常数 ，且根
据题目信息“近似认为反应Ⅰ建
立平衡后始终处于平衡状态”，因此在后 浓度始终是
浓度的5倍。当反应Ⅱ达平衡时，
，根据元素质量守恒可知，
此时，且 是
的5倍，因此 、
， ；反
应Ⅱ的平衡常数
。根据题目信息“ 仅对反
应Ⅰ有催化加速作用”，因此
加入 盐酸后，反应Ⅰ的反应速率增加，因此可
以在更短时间达到平衡，因此排除和 ,催化剂不影响平衡
移动，故的浓度峰值不变，为点。由图可知， 达新
的浓度峰值时，浓度减小；温度相同 不变，因此
不变。
1.（2022山东潍坊二模）以 和焦炭为原料的炼铁工业会产生大量的碳氧化物，研究
碳氧化物的转化对“双碳”目标的实现具有重要意义。实验室模拟炼铁过程，并在一定条
件下完成的转化。测得 时相关变化及数据如图1、2所示。回答下列问题：
炼铁工业：
图1
图2 相关的热力学数据
图 3
已知：反应 ，
（1） 在密闭容器中加入和焦炭（容器中与 的体
积比为），发生反应，初始压强为，经 达
平衡时完全反应，该体系总压为，计算
时间段内用 压强变化表示的平均反应速率为____
4
不变
，反应Ⅲ的___。保持其他条件不变，向体系中充入一定量 ，平衡
后 ______（填“增大”“减小” 或“不变”）。
（2） 时，反应Ⅱ、Ⅲ的 分别为
、 ，则反应
的 _____________
______，该温度下的标准焓 ___________
。
（3） 时，向 的恒容密闭容器中充入一定量炼铁生
产中经纯化处理后得到的，再通入一定量 ，使初始压
强为 。在催化条件下发生反应：
。反应达到平衡时，
的分压
与起始时 的关系如图3所示。
① 当时，反应达到平衡后，若再向容器中通入和 ，使二者分压
均增大，则达到新平衡时， 的平衡转化率将______（填“增大”“减小”或“不
变”）。
增大
② 当时，反应达到平衡状态后， 的分压可能对应图像中的点___
（填“D”“”或“ ”）。
【解析】 （1）起始时与的体积比为，体系总压为 ，则
、，经达平衡时 完全反应，平衡时气体成分为
、和，根据反应Ⅱ的 ，则平衡时
，根据平衡时体系总压为 ，则平衡时
，用 压强变化表示的平均反应速率为
。反应Ⅲ 的
。保持其他条件不变，向体系中充入一定量 ，根据反
应Ⅰ的不变，则平衡后 不变。（2）反应Ⅱ为
，反应Ⅲ为
。根据盖斯定律，由反应Ⅱ 反应
Ⅲ，可得
。根据 生成物总能
量-反应物总能量，反应 的
，则。（3）①当 时，设起始时
，，初始压强为，则 、
，平衡时 ，根据恒温、恒容时气体的压强之比等
于气体物质的量之比，，解得 ，列三段式：
则平衡时、 、
、，故 。反
应达到平衡后，若再向容器中通入和，使二者分压均增大 ，
，平衡正向移动， 的平衡转化率增大。②
当反应物按化学计量数之比投料，达到平衡时生成物的百分含量最大，当 时，
达到平衡后，的分压应小于C点，故可能是图像中的 点。
2.（2023广东六校联考）氨的催化氧化反应是硝酸工业中的重要反应，某条件下 与
作用时可发生如下3个反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
已知： 时，相关物质的焓的数据如图1。
（1） 根据相关物质的焓计算________ 。
（2） 将一定比例的、和 的混合气体以一
定流速通过装有催化剂的反应管， 的转化率、
生成 的选择性与温度的关系如图2所示。
① 除去工业尾气中的 适宜的温度为_________
____________________________。
左右（范围内都对）
② 随着温度的升高， 的选择性下降的原因可能
催化剂对生成的反应活性下降，副反应的速率变大
为_________________________________________________。
（3） 在一定温度下，氨气溶于水的过程及其平衡常数为：
其中为的平衡压强，为 在水溶液中的平衡浓度。
设氨气在水中的溶解浓度，则用、和
表示 的代数式为______________。
（4） 为了探究大气中对和 反应的影响，图3
和图4展示了无与有 存在时反应过程的相关构型，
下表中列出了相关构型的相对能量。
构型A 构型B 构型C 构型D
相对能量/ 0 33.70
构型 构型 构型 构型
相对能量/ 0 25.48
① 无 存在时的决速步骤为_______。
步骤3
② 对比图3与图4， 的功能为____________________
_________________________________________________
_____。
与和之间形成氢键，活化了键，降低了反应活化能，总体作为催化剂
【解析】 （1） 生成物总焓-反应物总焓，结合题图
1可知， 。
（2）①由题图2可知，随着温度的升高，氨气的转化率增大，当温度高于 时，氨气的转化率变化不大，
随着温度的升高，氮气的选择性降低，综合考虑温度应
该控制在范围内。（3）由
可得 ，根据题给化学方程式可知，
，由于 ，故
，所以 ，
，则
。（4）①由题图
3及表中数据可知，构型B转化为构型C的活化能最大，
则步骤3反应速率最慢，是无 存在时的决速步骤。
谢谢
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