化学反应原理综合题
化学反应原理综合题选材常常源于能源、环境保护、化工生产等情境素材，题目设问围绕一个主题，将热化学、电化学、化学反应速率、化学平衡等知识融合在一起。题目会提供一些原始的生产科研数据和图表、图像，信息量大、综合性强，对学生提取、整合信息的能力、综合分析问题的能力及高阶思维能力要求较高。本专题通过提供一些切实可行的策略，帮助学生学会应用化学学科知识，深化拓展综合分析化学反应及化工生产条件，从容应对“高不可攀”的原理类试题。
一、平衡图像的分析流程
丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ（直接脱氢）：C3H8（g）C3H6（g）＋H2（g） ΔH1＝＋125 kJ·mol－1
反应Ⅱ（氧化脱氢）：C3H8（g）＋O2（g）C3H6（g）＋H2O（g） ΔH2＝－118 kJ·mol－1
（1）已知键能：E（C—H）＝416 kJ·mol－1，E（H—H）＝436 kJ·mol－1，由此计算生成1 mol碳碳π键放出的能量为 kJ。
（2）在温度为T2时，通入气体分压比为p（C3H8）∶p（O2）∶p（N2）＝10∶5∶85的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图所示。0～1.2 s生成C3H6的平均速率为 kPa·s－1；在反应一段时间后，C3H8和O2的消耗速率比小于2∶1的原因为 。
平衡图像的分析流程
第一步：通过读图、识图获取有用信息
在依据化学反应原理中反应速率和平衡移动知识解读图像的基础上，还需要进行如下思考：
明标 在明确横、纵坐标含义的基础上，用变量的观点分析坐标，找出横、纵坐标的关系，再联想相应的已学化学知识
找点 在找出曲线中的起点、拐点、终点、交叉点、平衡点等的基础上，分析这些点的意义及影响这些点的主要因素有哪些
析线 正确分析曲线的变化趋势（上升、下降、平缓、转折等），同时对走势有转折变化的曲线要分段分析，研究各段曲线变化趋势及其含义
第二步：对获取的图像信息进行加工处理
（对图像信息加工处理的角度如图所示）
二、多平衡体系中化学平衡相关数据的计算方法
利用CO、H2和CO2可以合成生物质能源甲醇，是实现碳的固定的重要途径，有关反应如下。
反应1：CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）；
反应2：CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）；
反应3：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）。
（1）T0 ℃时，在密闭容器甲、乙中，分别充入1 mol CO2和3 mol H2，它们分别在有水分子筛（只允许水分子透过）和无水分子筛条件下仅发生反应1。测得CO2平衡转化率与压强的变化关系如图所示。
①使用了水分子筛的容器是 （填“甲”或“乙”）。
②M点p（H2）＝ kPa。
（2）T2 ℃时，向压强为p0 kPa的恒压密闭容器中，通入1 mol CO2和3 mol H2，发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH（g）为x mol，CO（g）为y mol，此时H2O（g）的分压p（H2O）＝ kPa（用含x、y、p0的代数式表示），则该温度下反应3的压强平衡常数Kp＝ （用含x、y的代数式表示；用平衡分压代替平衡浓度，分压＝总压×该组分的物质的量分数）。
1.（2025·八省联考四川卷）甲烷氧化偶联制乙烯是提高甲烷附加值的一项重要研究课题，其涉及的反应如下：
①4CH4＋O22C2H6＋2H2O ΔH1＝－354 kJ·mol－1
②2CH4＋O2C2H4＋2H2O ΔH2＝－282 kJ·mol－1
③CH4＋2O2CO2＋2H2O ΔH3＝－803 kJ·mol－1
已知：以乙烯为例，将其选择性定义为×100％。
回答下列问题：
（1）C2H6被氧化生成C2H4的热化学方程式④为 ，反应的ΔS （填“＞”“＜”或“＝”）0，反应 （填“能”或“不能”）自发进行。
（2）CH4氧化偶联生成C2H4分步进行，C2H6和C2H4的选择性随反应时间的变化关系如图所示，第一步反应的产物为 。
（3）恒压进料，原料气的n∶n对CH4转化率与C2H6、C2H4、CO2选择性的影响如图所示，根据本研究课题的目的，n∶n在 （填“2～3”或“3～4”）更优，其原因是 。
（4）一定条件下，C2H4的生成速率v与O2分压p间的关系为lg v＝lg p＋1.1。若O2的初始分压为p0，随着反应进行，当C2H4的生成速率v降低到其初始生成速率v0的时，则O2分压p＝ （用p0表示）。
（5）若n∶n＝3.5∶1、初始压强为450 kPa，在恒容反应器中达平衡时，CH4的转化率为30％，C2H4和C2H6的选择性均为40％，则反应④的平衡常数Kp＝ kPa结果（保留整数）。
2.（2025·贵阳摸底）乙烯（CH2CH2）是重要的工业原料，随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，利用二氧化碳制乙烯：2CO2（g）＋6H2（g）CH2CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＜0的合成工艺备受关注。
（1）已知1 mol H2完全燃烧生成1 mol H2O（g）时放出的热量为a kJ，1 mol CH2CH2完成燃烧生成CO2（g）和H2O（g）时放出的热量为b kJ，则ΔH＝ （用含a和b的代数式表示）。
（2）下列措施一定有利于提高该反应中CO2的平衡转化率的是 （填字母）。
a.使用高效催化剂并增大催化剂的表面积
b.增大投料比
c.恒容下向反应器中通入惰性气体
d.反应器中降温处理
（3）在0.1 MPa下，将4 mol CO2和12 mol H2充入2 L恒容密闭容器中发生反应：2CO2（g）＋6H2（g）CH2CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＜0，测得不同温度下该反应达到平衡时四种气态物质的量如图所示。
①曲线a表示的物质为 （填化学式）。
②T1 K时，反应经过10 min达到平衡，则10 min内v（H2）＝ 。
③列出T1 K时该反应平衡常数的计算式，K＝ 。
大题突破2 化学反应原理综合题
典题示例研析
【例1】 （1）271 （2）2 H2和C3H6都消耗O2
解析：（1）反应Ⅰ中断裂2 mol C—H，形成1 mol碳碳π键和1 mol H—H，故416 kJ·mol－1×2－E（碳碳π键）－436 kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1，解得E（碳碳π键）＝271 kJ·mol－1。（2）由图知， 0～1.2 s内C3H6的分压由0增大为2.4 kPa，则生成C3H6的平均速率为＝2 kPa·s－1；若只发生反应Ⅰ、Ⅱ，C3H6的分压应大于H2和H2O的分压，但由图b知，随着反应进行，分压p（H2O）＞p（C3H6）＞p（H2），且有CO2生成，H2分压降低，故体系中还发生反应：C3H6＋O23CO2＋3H2O，H2＋O2H2O，两个副反应都消耗O2，因此C3H8和O2的消耗速率之比小于2∶1。
【例2】 （1）①乙 ②75 （2）p0
解析：（1）①由题图可知，压强相同时，乙中CO2平衡转化率比甲中的大，说明乙中使用了水分子筛分离出H2O，使反应1平衡正向移动。②由题图可知，M点对应的CO2平衡转化率为50％，平衡压强为150 kPa，则反应1消耗了0.5 mol CO2。
方法一：三段式法
则平衡时，混合气体的n总＝（0.5＋1.5＋0.5＋0.5）mol＝3 mol，p（H2）＝×150 kPa＝75 kPa。
方法二：差量法
CO2（g）＋3H2（g）CH3OH（g）＋H2O（g） Δ＝－2
转化量 0.5 mol n变
则＝，n变＝－1 mol，n总＝1 mol＋3 mol＋（－1）mol＝3 mol。
n（H2）＝1.5 mol，p（H2）＝×150 kPa＝75 kPa。
（2）方法一：三段式法
设反应1和反应3生成H2O（g）的物质的量分别为a mol、b mol。假设发生反应的顺序为反应1、反应3、反应2，且每个反应达到平衡后再发生下一个反应。
反应1：
反应3：
反应2：
由题意可知，平衡时CO（g）为y mol，可得b－x＋a＝y，则b＋a＝x＋y，平衡时混合气体的总物质的量为（1－a－b）mol＋（3－a－b－2x）mol＋（b－x＋a）mol＋x mol＋（a＋b）mol＝（4－2x）mol，平衡时n（CO2）＝（1－x－y）mol，n（H2）＝（3－3x－y）mol，n（CO）＝y mol，n（H2O）＝（x＋y）mol，H2O（g）的分压p（H2O）＝p0 kPa，则该温度下反应3的压强平衡常数Kp＝＝
＝。
方法二：原子守恒法
碳原子守恒：n始（CO2）＝n平（CO2）＋n平（CO）＋n平（CH3OH）→n平（CO2）＝（1－x－y）mol；
氧原子守恒：2n始（CO2）＝2n平（CO2）＋n平（CO）＋n平（CH3OH）＋n平（H2O）→n平（H2O）＝（x＋y）mol；
氢原子守恒：2n始（H2）＝2n平（H2）＋4n平（CH3OH）＋2n平（H2O）→n平（H2）＝（3－3x－y）mol；
n总＝（1－x－y）mol＋（x＋y）mol＋（3－3x－y）mol＋x mol＋y mol＝（4－2x）mol，进而计算出H2O（g）的分压及反应3的压强平衡常数Kp。
提能演练升华
1.（1）2C2H6（g）＋O2（g）2C2H4（g）＋2H2O（g） ΔH＝－210 kJ·mol－1 ＞ 能 （2）C2H6 （3）2～3 n∶n为2～3时，乙烯的选择性远大于乙烷的选择性，而n∶n为3～4时，乙烯的选择性与乙烷的选择性相差不大，且n（CH4）∶n（O2）为2～3时CH4的转化率大
（4） （5）416
解析：（1）由题意可知，乙烷被氧化为乙烯的反应为2C2H6（g）＋O2（g）2C2H4（g）＋2H2O（g），由盖斯定律可知，反应②×2－反应①＝反应④，则反应④的ΔH＝（－282 kJ·mol－1）×2－（－354 kJ·mol－1）＝－210 kJ·mol－1，反应的热化学方程式为2C2H6（g）＋O2（g）2C2H4（g）＋2H2O（g） ΔH＝－210 kJ·mol－1；该反应是熵增的放热反应，任何条件下，反应ΔH－TΔS均小于0，能自发进行。（2）由题图可知，甲烷氧化偶联生成乙烯起始反应时，乙烷的选择性大于乙烯的选择性，说明第一步反应的产物为乙烷。（3）由题图可知，n∶n为2～3时，乙烯的选择性远大于乙烷的选择性，而n∶n为3～4时，乙烯的选择性与乙烷的选择性相差不大，且n（CH4）∶n（O2）为2～3时CH4的转化率大，所以甲烷氧化偶联制乙烯时n∶n为2～3时更优。（4）由题意可知，反应起始时lg v0＝lg p0＋1.1 ①，随着反应进行，当C2H4的生成速率v降低到其初始生成速率v0的时lg＝lg p＋1.1 ②，联立方程解得氧气的分压p＝。（5）设初始甲烷、氧气的物质的量依次为3.5 mol、1 mol，平衡时CH4的转化率为30％，乙烷和乙烯的选择性均为40％，则平衡时甲烷、乙烷和乙烯的物质的量分别为3.5 mol－3.5 mol×30％＝2.45 mol、3.5 mol×30％×40％×＝0.21 mol、3.5 mol×30％×40％×＝0.21 mol，由碳原子守恒可知，二氧化碳的物质的量为3.5 mol－2.45 mol－0.21 mol×2－0.21 mol×2＝0.21 mol，由氢原子守恒可知，H2O（g）的物质的量为
＝1.05 mol，由氧原子守恒可知，氧气的物质的量为＝0.265 mol，则平衡时混合气体的总物质的量为4.395 mol，由物质的量之比等于压强之比可知，平衡时气体压强为＝439.5 kPa，则反应④的平衡常数Kp＝
≈416 kPa。
2.（1）（－6a＋b）kJ·mol－1 （2）bd （3）①H2O ②0.3 mol·L－1·min－1 ③
解析：（1）由题给信息可得：①H2（g）＋O2（g）H2O（g） ΔH＝－a kJ·mol－1，②CH2CH2（g）＋3O2（g）2CO2（g）＋2H2O（g） ΔH＝－b kJ·mol－1，根据盖斯定律，由反应①×6－反应②，可得目标反应：2CO2（g）＋6H2（g）CH2CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＝（－6a＋b）kJ·mol－1。（2）使用高效催化剂并增大催化剂的表面积，平衡不移动，CO2的平衡转化率不变，a错误；增大投料比，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，b正确；恒容下向反应器中通入惰性气体，各反应物浓度不变，平衡不移动，CO2的平衡转化率不变，c错误；该反应为放热反应，反应器中降温处理，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，d正确。（3）①该反应为放热反应，升温，平衡逆向移动，物质的量减少的为生成物，增加的为反应物，因投料比n（CO2）∶n（H2）＝1∶3且容器容积恒定，故曲线b表示CO2，生成物乙烯和水蒸气的物质的量之比为1∶4，则曲线a表示H2O，曲线c表示乙烯。②T1 K时，反应经过10 min达到平衡，H2的物质的量为6 mol，则v（H2）＝ mol·L－1·min－1＝0.3 mol·L－1·min－1。③由题给信息知，起始时CO2浓度为2 mol·L－1，H2的浓度为6 mol·L－1，T1K时该反应达平衡时H2为6 mol，浓度为3 mol·L－1，列三段式：
该反应的平衡常数计算式K＝。
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大题突破2 化学反应原理综合题
高中总复习·化学
化学反应原理综合题选材常常源于能源、环境保护、化工生产等情境
素材，题目设问围绕一个主题，将热化学、电化学、化学反应速率、化学
平衡等知识融合在一起。题目会提供一些原始的生产科研数据和图表、图
像，信息量大、综合性强，对学生提取、整合信息的能力、综合分析问题
的能力及高阶思维能力要求较高。本专题通过提供一些切实可行的策略，
帮助学生学会应用化学学科知识，深化拓展综合分析化学反应及化工生产
条件，从容应对“高不可攀”的原理类试题。
一、平衡图像的分析流程
丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢
或氧化脱氢制备。
反应Ⅰ（直接脱氢）：C3H8（g） C3H6（g）＋H2（g） ΔH1＝＋125
kJ·mol－1
反应Ⅱ（氧化脱氢）：C3H8（g）＋ O2（g） C3H6（g）＋H2O（g）
ΔH2＝－118 kJ·mol－1
（1）已知键能：E（C—H）＝416 kJ·mol－1，E（H—H）＝436 kJ·mol－1，由此计算生成1 mol碳碳π键放出的能量为 kJ。
271
解析：反应Ⅰ中断裂2 mol C—H，形成1 mol碳碳π键和1 mol H—H，故416 kJ·mol－1×2－E（碳碳π键）－436 kJ·mol－1＝＋125 kJ·mol－1，解得E（碳碳π键）＝271 kJ·mol－1。
（2）在温度为T2时，通入气体分压比为pC3H8）∶p（O2）∶p（N2）＝10∶5∶85的混合气体，各组分气体的分压随时间的变化关系如图所示。0～1.2 s生成C3H6的平均速率为 kPa·s－1；在反应一段时间后，
C3H8和O2的消耗速率比小于2∶1的原因为
。
2
H2和C3H6都消耗O2
解析：由图知，0～1.2 s内C3H6的分压由0增大为2.4 kPa，则生成C3H6
的平均速率为 ＝2 kPa·s－1；若只发生反应Ⅰ、Ⅱ，C3H6的分压应大于
H2和H2O的分压，但由图b知，随着反应进行，分压p（H2O）＞p
（C3H6）＞p（H2），且有CO2生成，H2分压降低，故体系中还发生反
应：C3H6＋ O2 3CO2＋3H2O，H2＋ O2 H2O，两个副反应都消耗
O2，因此C3H8和O2的消耗速率之比小于2∶1。
平衡图像的分析流程
第一步：通过读图、识图获取有用信息
在依据化学反应原理中反应速率和平衡移动知识解读图像的基础上，还需
要进行如下思考：
明标 在明确横、纵坐标含义的基础上，用变量的观点分析坐标，找出
横、纵坐标的关系，再联想相应的已学化学知识
找点 在找出曲线中的起点、拐点、终点、交叉点、平衡点等的基础
上，分析这些点的意义及影响这些点的主要因素有哪些
析线 正确分析曲线的变化趋势（上升、下降、平缓、转折等），同时
对走势有转折变化的曲线要分段分析，研究各段曲线变化趋势及
其含义
第二步：对获取的图像信息进行加工处理
（对图像信息加工处理的角度如图所示）
二、多平衡体系中化学平衡相关数据的计算方法
利用CO、H2和CO2可以合成生物质能源甲醇，是实现碳的固定的重
要途径，有关反应如下。
反应1：CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g）；
反应2：CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g）；
反应3：CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g）。
（1）T0 ℃时，在密闭容器甲、乙中，分别充入1 mol CO2和3 mol H2，它
们分别在有水分子筛（只允许水分子透过）和无水分子筛条件下仅发生反
应1。测得CO2平衡转化率与压强的变化关系如图所示。
①使用了水分子筛的容器是 （填“甲”或“乙”）。
②M点p（H2）＝ kPa。
乙
75
解析：①由题图可知，压强相同时，乙中CO2平衡转化率比甲中的大，说明乙中使用了水分子筛分离出H2O，使反应1平衡正向移动。②由题图可知，M点对应的CO2平衡转化率为50％，平衡压强为150 kPa，则反应1消耗了0.5 mol CO2。
则平衡时，混合气体的n总＝（0.5＋1.5＋0.5＋0.5）mol＝3 mol，p
（H2）＝ ×150 kPa＝75 kPa。
方法一：三段式法
CO2（g）＋3H2（g） CH3OH（g）＋H2O（g） Δ＝－2
转化量 0.5 mol n变
则 ＝ ，n变＝－1 mol，n总＝1 mol＋3 mol＋（－1）mol＝3 mol。
n（H2）＝1.5 mol，p（H2）＝ ×150 kPa＝75 kPa。
方法二：差量法
（2）T2 ℃时，向压强为p0 kPa的恒压密闭容器中，通入1 mol CO2和3 mol
H2，发生上述反应，达到平衡时，容器中CH3OH（g）为x mol，CO（g）
为y mol，此时H2O（g）的分压p（H2O）＝ kPa（用含x、y、
p0的代数式表示），则该温度下反应3的压强平衡常数Kp
＝ （用含x、y的代数式表示；用平衡分压代替平
衡浓度，分压＝总压×该组分的物质的量分数）。
p0
解析：方法一：三段式法设反应1和反应3生成H2O（g）的物质的量分别为a mol、b mol。假设发生反应的顺序为反应1、反应3、反应2，且每个反应达到平衡后再发生下一个反应。
反应1：
反应2：
反应3：
由题意可知，平衡时CO（g）为y mol，可得b－x＋a＝y，则b＋a＝x
＋y，平衡时混合气体的总物质的量为（1－a－b）mol＋（3－a－b－
2x）mol＋（b－x＋a）mol＋x mol＋（a＋b）mol＝（4－2x）mol，平
衡时n（CO2）＝（1－x－y）mol，n（H2）＝（3－3x－y）mol，n
（CO）＝y mol，n（H2O）＝（x＋y）mol，H2O（g）的分压p（H2O）
＝ p0 kPa，则该温度下反应3的压强平衡常数Kp＝ ＝
＝ 。
方法二：原子守恒法
碳原子守恒：n始（CO2）＝n平（CO2）＋n平（CO）＋n平（CH3OH）→n
平（CO2）＝（1－x－y）mol；
氧原子守恒：2n始（CO2）＝2n平（CO2）＋n平（CO）＋n平（CH3OH）＋
n平（H2O）→n平（H2O）＝（x＋y）mol；
氢原子守恒：2n始（H2）＝2n平（H2）＋4n平（CH3OH）＋2n平（H2O）
→n平（H2）＝（3－3x－y）mol；
n总＝（1－x－y）mol＋（x＋y）mol＋（3－3x－y）mol＋x mol＋y mol
＝（4－2x）mol，进而计算出H2O（g）的分压及反应3的压强平衡常数Kp。
1. （2025·八省联考四川卷）甲烷氧化偶联制乙烯是提高甲烷附加值的一
项重要研究课题，其涉及的反应如下：
①4CH4 ＋O2 2C2H6 ＋2H2O ΔH1＝－354 kJ·mol－1
②2CH4 ＋O2 C2H4 ＋2H2O ΔH2＝－282 kJ·mol－1
③CH4 ＋2O2 CO2 ＋2H2O ΔH3＝－803 kJ·mol－1
已知：以乙烯为例，将其选择性定义为 ×100％。
回答下列问题：
（1）C2H6被氧化生成C2H4的热化学方程式④为
，反应的
ΔS （填“＞”“＜”或“＝”）0，反应 （填“能”或
“不能”）自发进行。
解析：由题意可知，乙烷被氧化为乙烯的反应为2C2H6（g）＋O2（g） 2C2H4（g）＋2H2O（g），由盖斯定律可知，反应②×2－反应①＝反应④，则反应④的ΔH＝（－282 kJ·mol－1）×2－（－354 kJ·mol－1）＝－210 kJ·mol－1，反应的热化学方程式为2C2H6（g）＋O2（g） 2C2H4（g）＋2H2O（g） ΔH＝－210 kJ·mol－1；该反应是熵增的放热反应，任何条件下，反应ΔH－TΔS均小于0，能自发进行。
2C2H6（g）＋O2
（g） 2C2H4（g）＋2H2O（g） ΔH＝－210 kJ·mol－1
＞
能
（2）CH4氧化偶联生成C2H4分步进行，C2H6和C2H4的选择性随反应时间的
变化关系如图所示，第一步反应的产物为 。
解析：由题图可知，甲烷氧化偶联生成乙烯起始反应时，乙烷的选择性大于乙烯的选择性，说明第一步反应的产物为乙烷。
C2H6
（3）恒压进料，原料气的n ∶n 对CH4转化率与C2H6、C2H4、
CO2选择性的影响如图所示，根据本研究课题的目的，n ∶n
在 （填“2～3”或“3～4”）更优，其原因是
。
2～3
n ∶n
为2～3时，乙烯的选择性远大于乙烷的选择性，而n ∶n 为3～4
时，乙烯的选择性与乙烷的选择性相差不大，且n（CH4）∶n（O2）为
2～3时CH4的转化率大
解析： 由题图可知，n ∶n 为2～3时，乙烯的选择性远大
于乙烷的选择性，而n ∶n 为3～4时，乙烯的选择性与乙烷的选
择性相差不大，且n（CH4）∶n（O2）为2～3时CH4的转化率大，所以甲
烷氧化偶联制乙烯时n ∶n 为2～3时更优。
（4）一定条件下，C2H4的生成速率v与O2分压p间的关系为lg v＝ lg p＋
1.1。若O2的初始分压为p0，随着反应进行，当C2H4的生成速率v降低到其
初始生成速率v0的 时，则O2分压p＝ （用p0表示）。
解析：由题意可知，反应起始时lg v0＝ lg p0＋1.1 ①，随着反应进
行，当C2H4的生成速率v降低到其初始生成速率v0的 时lg ＝ lg p＋1.1
②，联立方程解得氧气的分压p＝ 。
（5）若n ∶n ＝3.5∶1、初始压强为450 kPa，在恒容反应器中
达平衡时，CH4的转化率为30％，C2H4和C2H6的选择性均为40％，则反应
④的平衡常数Kp＝ kPa（结果保留整数）。
416
解析：设初始甲烷、氧气的物质的量依次为3.5 mol、1 mol，平衡时
CH4的转化率为30％，乙烷和乙烯的选择性均为40％，则平衡时甲烷、乙
烷和乙烯的物质的量分别为3.5 mol－3.5 mol×30％＝2.45 mol、3.5
mol×30％×40％× ＝0.21 mol、3.5 mol×30％×40％× ＝0.21 mol，
由碳原子守恒可知，二氧化碳的物质的量为3.5 mol－2.45 mol－0.21
mol×2－0.21 mol×2＝0.21 mol，由氢原子守恒可知，H2O（g）的物质的
量为
＝1.05 mol，由氧原子守恒可知，氧
气的物质的量为 ＝0.265 mol，则平衡时混合气体
的总物质的量为4.395 mol，由物质的量之比等于压强之比可知，平衡时气
体压强为 ＝439.5 kPa，则反应④的平衡常数Kp＝
≈416 kPa。
2. （2025·贵阳摸底）乙烯（CH2 CH2）是重要的工业原料，随着我国
碳达峰、碳中和目标的确定，利用二氧化碳制乙烯：2CO2（g）＋6H2
（g） CH2 CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＜0的合成工艺备受关注。
（1）已知1 mol H2完全燃烧生成1 mol H2O（g）时放出的热量为a kJ，1
mol CH2 CH2完成燃烧生成CO2（g）和H2O（g）时放出的热量为b
kJ，则ΔH＝ （用含a和b的代数式表示）。
（－6a＋b）kJ·mol－1
解析：由题给信息可得：①H2（g）＋ O2（g） H2O（g） ΔH＝－a kJ·mol－1，②CH2 CH2（g）＋3O2（g） 2CO2（g）＋
2H2O（g） ΔH＝－b kJ·mol－1，根据盖斯定律，由反应①×6－反应②，可得目标反应：2CO2（g）＋6H2（g） CH2 CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＝（－6a＋b）kJ·mol－1。
（2）下列措施一定有利于提高该反应中CO2的平衡转化率的是 （填
字母）。
a.使用高效催化剂并增大催化剂的表面积
b.增大 投料比
c.恒容下向反应器中通入惰性气体
d.反应器中降温处理
bd
解析：使用高效催化剂并增大催化剂的表面积，平衡不移动，CO2的平衡转化率不变，a错误；增大 投料比，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，b正确；恒容下向反应器中通入惰性气体，各反应物浓度不变，平衡不移动，CO2的平衡转化率不变，c错误；该反应为放热反应，反应器中降温处理，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，d正确。
（3）在0.1 MPa下，将4 mol CO2和12 mol H2充入2 L恒容密闭容器中发生
反应：2CO2（g）＋6H2（g） CH2 CH2（g）＋4H2O（g） ΔH＜
0，测得不同温度下该反应达到平衡时四种气态物质的量如图所示。
①曲线a表示的物质为 （填化学式）。
②T1 K时，反应经过10 min达到平衡，则10 min内v（H2）
＝ 。
③列出T1 K时该反应平衡常数的计算式，K＝ 。
H2O
0.3 mol·L－1·min－1
解析：①该反应为放热反应，升温，平衡逆向移动，物质的量减少的为生成物，增加的为反应物，因投料比n（CO2）∶n（H2）＝1∶3且容器容积恒定，故曲线b表示CO2，生成物乙烯和水蒸气的物质的量之比为1∶4，则曲线a表示H2O，曲线c表示乙烯。②T1 K时，反应经过10 min达到平衡，H2的物质的量为6 mol，则v（H2）＝ mol·L－1·min－1＝0.3 mol·L－1·min－1。③由题给信息知，起始时CO2浓度为2 mol·L－1，H2的浓度为6 mol·L－1，T1K时该反应达平衡时H2为6 mol，浓度为3 mol·L－1，列三段式：
该反应的平衡常数计算式K＝ 。
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