化学反应原理综合题
目录
押题依据 1
押题预测 2
押题一 反应热+反应速率+化学平衡的小综合 2
押题二 反应热+反应机理+反应速率+化学平衡大综合 8
押题三 化学原理大综合 16
押题依据
猜押考点 3年真题 考情分析 押题依据
2024·新课标卷·第 28题
物质结构 化学反应原理综合题是高考必考 根据对近几年的高考试题分
2024·山东卷·第 20题
或反应热 题型，常与生产、生活、科技等紧 析来看，从考点设置的角度，
2024·海南卷·第 16题
+ 反应速 密联系的物质为背景材料，把热 化学反应原理综合题主要考
2023·天津卷·第 16题
率 + 化学 化学、电化学及四大平衡知识融 查盖斯定律及其应用、热化
2023·山东卷·第 20题 学方程式的书写、化学反应
平衡的小 合在一起命制，题目设问较多，涉
2022·全国乙卷·第 28题
综合 及内容也较多，多数题目含有图
速率、化学平衡及其计算 (平
2022·全国甲卷·第 28题 像或图表，导致思维转换角度较 衡常数、转化率、产率等计算
反应热 + 2024·全国甲卷·第 28题 大，对考生思维能力的要求较高。 与变化判断)、图像分析、电
反应机理 2024·江苏卷·第 17题 本题型常涉及：①化学反应能量 化学综合等，试题难度比较
+ 反应速 2023·全国甲卷·第 28题 变化的本质及应用盖斯定律计 大。从考点设置的角度，可
率 + 化学 2023·新课标卷·第 28题 算。②化学反应速率计算及影响 将化学反应原理综合题分为
平衡大综 2022·海南卷·第 16题 因素。③以图像、图表形式考查 三个热点：一是反应热 +反
合 2022·河北卷·第 16题 化学平衡的移动、平衡态判断、转 应速率 +化学平衡的小综
2025·浙江卷 (1)·第 18题 化率计算、平衡常数应用及计算、 合；二是反应热 +反应机理
2024·北京卷·第 16题 可逆反应的能量计算等。④溶液 +反应速率+化学平衡大综
中离子平衡分析包括难溶电解质
化学原理 2023·江苏卷·第 17题 合,三是化学原理大综合。
2023· · 17 的溶解平衡移动及计算。⑤氧化大综合 河北卷 第 题 预计 2025年在化学反应原
· · 还原反应及电化学原理，尤其是2022江苏卷 第 17题 理上的命题仍然为上述三个
· · 电极反应式书写。2022湖南卷 第 16题 热点。
1
押题预测
押题一 反应热+反应速率+化学平衡的小综合
1. (2025·浙江杭州·二模)以CO2为原料合成高附加值产品，可以减少碳排放。请回答。
I.用CO2与CH4催化制备合成气，可以发生如下多个反应。
主反应：CH4 g +CO2 g 2CO g + 2H2 g ΔH1
副反应：CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH2=+41kJ/mol
CH4 g C s + 2H2 g ΔH3=+75kJ/mol
CO g +H2 g C s +H2O g ΔH4=-131kJ/mol
(1)ΔH1= kJ/mol。
(2)某温度下将一定比例的CH4和CO2通入体积不变的密闭体系发生以上反应，一定能减少平衡时积碳
的措施有 。
A. 升高温度 B. 选择合适催化剂
C. 加入H2O g D. 降低原料气中CH4的比例
II.电催化CO2还原制备CO和H2电解装置及操作为：涂有催化剂的碳纸和金属Pt为电极，一定浓度
KHCO3溶液为电解液，通入CO2进行预饱和，再以恒定流量通入CO2，维持反应时溶液中CO2浓度饱
和。
(3)以Cu为催化剂时，相关还原产物的相对含量如下表：
产物的相对含量
电压 (V) HCOOH CO H2
1.2 48 0 52
1.3 38 2 60
1.4 33 5 62
Cu对产物 (填分子式)选择性高。
(4)以CuGa2为催化剂、阴极生成H2和CO是竞争反应，控制电压可以调节二者的含量。
①写出阴极发生的化学方程式： ， 。
②在以上条件下增大电压，实验发现：1.2V- 1.4V之间，CO2与CuGa2结合能力增强，CO的生成速率
变快，此时H2的生成速率几乎不变；1.4V- 1.5V之间CO2与CuGa 结合能力也增强、但CO的生成速
率几乎不变。解释CO生成速率几乎不变的原因 ，画出产物中H2和CO的体积比随电压在 1.2V
- 1.5V间的变化关系 。
2. ( 以 甲 醇 水 蒸 气 重 整 制 氢 技 术 为 情 境 ) 甲 醇 水 蒸 气 重 整 制 氢 技 术
CH3OH g +H2O g CO2 g +3H2 g 具有操作方便，反应条件温和等优点，回答下列问题：
(1)已知如下热化学方程式：
Ⅰ．CH3OH g CO g + 2H2 g ΔH1=+90.7kJ mol-1
2
Ⅱ．CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH2=+40.9kJ mol-1 ΔS=+42.08J K-1 mol-1
计算反应Ⅲ．CH3OH g +H2O g CO2 g + 3H -12 g 的ΔH= kJ mol ，反应Ⅱ在 850K时
(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)以Pd/ZnO作催化剂时，甲醇与水蒸气重整制氢过程中只考虑反应Ⅰ和反应Ⅲ。向密闭容器中充入
等物质的量的CH3OH g 与H2O g ，反应温度对平衡时CH3OH的转化率，CO2的选择性及CO的物质
的量分数的影响结果如图所示。
n CO
已知：S CO = 22 × 100%
n CO2 +n CO
①平衡时CH3OH的转化率随温度升高而增大，原因是 。
② 520K时，H2O的平衡转化率为 ，反应Ⅰ的平衡常数Kx= (列出计算式，用摩尔分数代
n
替平衡浓度计算，物质 i的摩尔分数：x ii= )。n总
(3)当温度升高时，反应的活化能越大，反应速率增加的倍数越大。据此对CO的物质的量分数在 520K
时出现拐点加以解释： 。
(4)研究人员认为，在Cu基催化剂上甲醇水蒸气重整反应可能经历了以下三个步骤，写出步骤 b的化学
方程式。
a． 2CH3OH=HCOOCH3+ 2H2；b． ；c．HCOOH=H2+CO2。
3. (2025 ·河南 ·模拟预测 )过二硫酸铵 NH4 2S2O8 是一种常用的氧化剂，氧化 I - 的离子方程式：
S2O2-8 aq + 3I- aq 2SO2-4 aq + I-3 aq 。回答下列问题：
(1)过二硫酸 (H2S2O8)、H2SO4的结构式分别为 、
3
，根据上述反应判断，过二硫酸铵中键能最小的共价键是 (填字母)。
A. H-N B. S=O C. O-O D. S-O
(2)上述反应速率很小，根据碰撞理论解释其主要原因可能是 。
(3)S2O2-8 aq + 3I- aq 2SO2- aq + I-4 3 aq 的速率方程为 v= kcα S O2-2 8 cβ I- (k为速率常数，只
与温度、催化剂有关；α、β为反应级数)。常温下，测得浓度与速率关系如下表所示。
实验 c S O2-2 8 /mol L-1 c I- /mol L-1 v/mol L-1 s-1
① 0.038 0.060 1.4× 10-5
② 0.076 0.060 2.8× 10-5
③ 0.076 0.030 1.4× 10-5
根据实验数据可知，k= (保留两位有效数字)。
(4)现在公认的反应机理是由 3个基元反应分步完成总反应：
S O2- aq + 3I- aq 2SO2- aq + I-2 3 4 3 aq ΔH
①S2O2-8 aq + I- aq S O I3-2 8 aq ΔH1
②S2O I3-8 aq + I- aq 2SO2-4 aq + I2 aq ΔH2
③ I2 aq + I- aq I-3 aq ΔH3
已知活化能：①>②，①>③。
速控反应是 (填序号)；ΔH= (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
(5) E已知：速率常数与活化能、温度的阿伦尼乌斯表达式为Rlnk= a (R为常数)。实验测得不同催化
T
Cat1 Cat2 Rlnk 1000剂 、 作用下， 与 关系如图所示 (假设活化能不随温度变化)。
T
催化效率较高的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。在催化剂Cat1作用下，活化能Ea为
kJ mol-1(保留两位有效数字)。
(6)常温下，在某容器中投入 1mol NH4 2S2O8和 3molKI，加入蒸馏水配制成 1L溶液，发生上述反应达
4
到平衡时S 2-2O8 平衡转化率为 α。则该温度下，平衡常数K为 L mol-1。若达到平衡后，加入四
氯化碳，振荡，S 2-2O8 平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
4. (以工业上通过催化重整将环己烷脱氢制备环己烯为情境)环己烯是工业常用的化工品，工业上通过催
化重整将环己烷脱氢制备环己烯。根据所学知识，回答下列问题：
(1)1，6-己二硫醇 HS CH2 6SH 在铜的作用下可制得环己烷。涉及的反应有：
Ⅰ．HS CH2 6SH g +Cu s CuS s +CH3 CH2 5SH g ΔH1
Ⅱ．CH3 CH2 5SH g +Cu s CuS s +CH3 CH2 4CH3 g ΔH2
Ⅲ．CH3 CH2 4CH3 g C6H12 环己烷,g +H2 g ΔH3
已知：几种物质的燃烧热如表所示。
物质 C6H12 环己烷,g CH3 CH2 4CH3 g H2 g
燃烧热 / kJ mol-1 -3952.9 -4192.1 -285.8
则ΔH3= kJ mol-1，反应Ⅲ在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入环己烷气体，发生反应C6H12 环己烷,g C6H10 环己烷,g +H2 g
ΔH4> 0。下列叙述错误的是 (填标号)。
A. 气体平均摩尔质量不随时间变化时反应达到平衡状态
B. 平衡后再充入C6H12 环己烷,g ，平衡正向移动，转化率增大
C. 加入高效催化剂，单位时间内C6H10 环己烷,g 的产率可能会增大
D. 增大固体催化剂的质量，一定能加快正、逆反应速率
(3) 环己烯的物质的量其他条件不变时，环己烷的平衡转化率和环己烯的选择性 (选择性= )随温
环己烯转化的物质的量
度的变化如图所示 [发生的反应为 (2)中的反应]。
①随着温度升高，环己烷平衡转化率增大的原因是 。
②随着温度升高，环己烯的选择性变化的原因可能是 。
(4)在 723K、压强恒定为 120kPa条件下，向反应器中充入氩气和环己烷的混合气体，发生反应：
C6H12 环己烷,g C6H10 环己烷,g +H2 g 。
n Ar
①环己烷的平衡转化率随 的增大而升高，其原因是 。
n C6H12
5
n Ar = 1 2②当 时，达到平衡所需时间为 20min，环己烷的平衡转化率为 ，则环己烷分压的平均
n C6H12 3 3
转化速率为 kPa min-1。
③该温度下，Kp= 。
5. (2025·天津和平·一模)用磷石膏 (主要成分是CaSO4 2H2O)可生产硫酸或硫。回答下列问题：
(1)用硫黄还原磷石膏。已知下列反应：
① 3CaSO4(s) +CaS(s) = 4CaO(s) + 4SO2(g)ΔH1
②CaSO4(s) + 3CaS(s) = 4CaO(s) + 4S(s)ΔH2
则反应：2CaSO4(s) +S(s) = 2CaO(s) + 3SO2(g)的ΔH= 。 (用ΔH1和ΔH2表示)。
(2)用高硫煤还原磷石膏。温度对等时间内CaSO4转化率影响的曲线如图甲所示，CaCl2的作用是
；当温度高于 1200°C时，两条曲线趋于相同的可能原因是 。
(3)用CO还原磷石膏。不同反应温度下可得到不同的产物。
①低于 800°C时，主要的还原产物是一种硫的最低价盐，该物质的化学式是 。
② 1150°C下，向盛有足量CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，起始压强为 0.1aMPa，主要发生反
应：CaSO4(s) +CO(g) CaO(s) +CO (g) +SO (g)。该反应达到平衡时，c(SO ) = 8.0× 10-52 2 2 mol
L-1，CO的转化率为 80%，则初始时 c(CO) = mol L-1，该反应的分压平衡常数中Kp=
MPa。 (分压=总压×物质的量分数，忽略副反应)。
(4)用C还原磷石膏。向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值 (炭粉与CaSO4的物质的量之比)
的混合物，1100°C煅烧至无气体产生，结果如图乙所示。
①当C/S值为 0.5时，试解释CaSO4的转化率接近 80%，但SO2的体积分数却低于 10%的原因 。
②当C/S值大于 0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，可能的原因是 。
6
(5)生产硫酸：依上述四种还原途径，分析用磷石膏生产硫酸比较适宜途径和条件是 。
6. (以工业废气中的CO2合成甲醇为情境)利用工业废气中的CO2合成甲醇可以变废为宝，有关反应式如
下：
i．CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)
ii．CO2(g) +H2(g) CO(g) +H2O(g)
上述反应的焓变和熵变如表：
反应 ΔH / kJ mol-1 ΔS/ J mol-1 K-1
i -48.97 -177.76
ii +41.17 +42.08
回答下列问题：
(1)该过程使用的催化剂为Cu/Zn/Al纳米纤维，该催化剂中过渡元素第二电离能与第一电离能相差最小
的是 (填元素符号)。
(2)反应 i正反应自发进行的条件是 (填“低温”“高温”或“任意温度”)。
(3)已知：①CH3OH(l) + 3 O2(g) =CO2(g) + 2H2O(1) ΔH1=-726.51kJ mol-12
1
②H2(g) + O2(g) =H2O(l) ΔH2 2
③H2O(g) =H2O(l) ΔH3=-44kJ mol-1
④CH3OH(l) CH3OH(g) ΔH4=+37.92kJ mol-1则ΔH2= kJ mol-1。
(4)在恒容密闭容器中充入 1molCO2和 3molH2，发生上述反应合成CH3OH，测得CH3OH的选择性和
CO2平衡转化率与温度的关系如图所示。
D、E、F三点中，CH3OH的物质的量最大的是 (填字母)。温度高于 513K时，CO2平衡转化率增
大程度加快，其主要原因是 。
n CH3OH
提示：CH3OH的选择性= × 100%。
n CH3OH +n(CO)
(5)某温度下，保持总压强为 100kPa，向体积可变的密闭容器中充入 1molCO2和 3molH2，发生反应，达
到平衡时CO2转化率为 50%,CH3OH体积分数为 10%。平衡体系中，H2分压为 kPa。该温度
7
下，反应 i的平衡常数Kp为 (列出计算式) (kPa)-2。
提示：用分压代替浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数 Kp ，分压等于总压×物质的量分数。
(6)以CH3OH为燃料制成碱性燃料 CH3OH /O2 电池，利用该电池电解 500mL1.0mol L-1NaCl溶液，
当正极消耗 280mL(标准状况)纯气体时，电解装置恢复至室温，此时电解后的NaCl溶液的 pH为
(忽略溶液体积的变化)。
押题二 反应热+反应机理+反应速率+化学平衡大综合
7. (2025·贵州·模拟预测)从烟气中捕集CO2，与CH4耦合反应生成CO和H2，有利于减少CO2排放，减缓温
室效应。反应方程式如下：
主反应：CO2 g +CH4 g 2CO g + 2H2 g ΔH=+247kJ mol-1 K
主要的副反应：I．CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH1=+41kJ mol-1 K1
Ⅱ．C s +H2O g CO g +H2 g ΔH2=+131kJ mol-1 K2
Ⅲ． 2CO g C s +CO2 g ΔH3 K3
回答下列问题：
(1)计算ΔH3= kJ mol-1。为了抑制副反应Ⅱ的发生，主反应倾向于在 (选填“高温”或
“低温”)下进行。
(2)主反应分别在Ni和NiMo合金催化剂上的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的中间物种加
注 *。
由图可知，相同条件下，为提高化学反应速率，使用 催化剂较好。在该催化剂上，反应历程的最大
能垒 (活化能)为 eV，决速步骤的反应方程式为 。
(3)在恒温、c CO2 = c CH -14 = 1mol L '时进料，在不同条件下达到平衡时的理论平衡转化率和
n H2 /n CO 如下表：
平衡转化率 (%)
条件 n H2 /n CO
CH4 CO2
i．只考虑主反应 80 80 1.00
8
ii．同时考虑主反应和副反应Ⅰ (K1= 1.0) 75 x y
iii．只考虑主反应在透氢膜反应器中进行 - 90 -
①在条件ⅰ时，K= (列出计算式)。
②与条件ⅰ相比，条件ⅱ中 x 80%，y 1.00(选填“大于”“等于”或“小于”)。
③在条件ⅲ时，透氢膜反应器的工作原理如图所示。出口 a和出口 b中H2的物质的量的比值为
(保留小数点后 2位)。
8. (以CO2氧化异丁烷脱氢制备异丁烯为情境)丁烯是一种重要的化工原料，主要用于生产甲基叔丁基醚
丁基橡胶等产品。CO2氧化异丁烷脱氢制备异丁烯 CH3-C CH3 =CH2 以及正丁烷 (P)直接脱氢制
2-丁烯 (M )技术已进入工业化应用。回答下列问题：
(1)丁烷可以作为燃料使用。已知 0.1mol CH3CH2CH2CH3完全燃烧生成H2O(l)放出 a kJ热量，则表
示CH3CH2CH2CH3燃烧热的热化学方程式为 。
(2)CO2氧化异丁烷脱氢制备异丁烯，其反应为CH CH3 3 g +CO2 g CH3-C CH3 =CH2 g +
H2O g +CO g △H，在Fe2O3催化作用下的反应机理如下：
写出转化①、②的化学方程式： 、 。
(3)正丁烷直接脱氢制 2-丁烯过程发生如下两个反应：
反应Ⅰ．CH3CH2CH2CH3 g CH3CH=CHCH3 g +H2 g ；
反应Ⅱ．CH3CH2CH2CH3 g CH2=CHCH=CH2 g + 2H2 g 。
在T1℃、p1kPa的恒压密闭容器中，按物质的量之比为 1 ∶ 2通入CH3CH2CH2CH3(g)和N2(g)的混合气
体，发生上述反应，测得生成物的物质的量与反应时间关系曲线如图所示 (曲线 a只表示某物质的部分
变化)。
9
①从平衡角度说明通入N2的作用是 。
②曲线 b表示的物质是 (填名称)，若其他条件不变，在恒容密闭容器中进行上述反应，则点X将
可能移向点 (填“A”“B”或“C”)。
(4)在T℃、p0kPa的恒压密闭容器中，按物质的量之比为 1 ∶ 2通入CH3CH2CH2CH3(g)和N2(g)的混合
气体，发生反应Ⅰ、Ⅱ，当反应Ⅰ和反应Ⅱ均达到平衡时，测得P、M在含碳物质中的占比分别为 20%、
p H
60% 2，则 = ，反应Ⅰ的Kp= [用含 p0的式子表示，若用N代表CH2=CHCH=
p N2
n P
CH2，则P在含碳物质中的占比表示为 × 100%]。
n P +n M +n N
9. (2025·甘肃·二模)2024年巴黎奥运会火炬燃料是生物丙烷 C3H8 ，来自可再生原料，用途广泛，是一种较
为清洁的能源，有助于减少碳排放。丙烷是一种重要的化工原料，工业上常用丙烷来制备乙烯、丙烯等
产品。请回答下列问题：
Ⅰ．直接脱氢法制丙烯的反应为：C3H8 g C3H6 g +H2 g ΔH1。在 25℃和 101kPa条件下，几种物
质的燃烧热如下表所示：
物质 C3H8 C3H6 H2
燃烧热ΔH / kJ mol-1 -2219.9 -2049 -285.8
(1)ΔH1= kJ mol-1。
(2)该反应正向自发进行的条件为 (填“高温”“低温”或“任何温度”)。
(3)某温度下，在某刚性密闭容器中充入一定量的C3H8，发生上述反应。平衡时容器中总压为 akPa，丙
烷的转化率为 x，则该反应的平衡常数Kp为 (要求带单位；用分压计算的平衡常数为Kp，分压=
总压×物质的量分数)。
Ⅱ．氧化脱氢法制丙烯：在固体催化剂作用下氧化丙烷生成丙烯，化学反应为：
C 1 -13H8 g + O2 2 g C3H6 g +H2O g ΔH2=-118kJ mol
(4)中国科学技术大学研究了在硼基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的反应机理，部分反应历程 (其中吸
附在催化剂表面的物质用 *表示)如下图所示：
10
则反应物分子在催化剂上的吸附是 (填“吸热”或“放热”)过程。上述反应历程中决速步骤的反
应方程式为： 。
(5)氧化裂解法制丙烯的反应产物中除C3H6外，还有CH4、CO和C等，产生的固体会附着在催化剂表
n C3H8
面，降低催化剂活性。下图 1为温度对丙烷氧化裂解反应性能的影响，图 2为投料比 对丙烷 n O2
氧化裂解反应性能的影响。
n C H
已知：C3H6的选择性=
3 6 × 100%；C3H6产率=C3H8转化率×C3H6选择性。
n C3H8 转化
①图 1中C3H8的转化率随着温度升高而增大的原因为 。
n C H
②图 2 3 8中 的值较低时，C3H6的选择性较低的原因可能是 。
n O2
10. (以丙烷 (C3H8)制丙烯 C3H6 的方法为情境)Ⅰ．丙烯是重要的有机化工原料，丙烷制丙烯是化工研究
的热点。由丙烷 (C3H8)在一定温度和催化剂条件下制丙烯 C3H6 的两种方法如下。
反应A(直接脱氢)：C -13H8 g C3H6 g +H2 g ΔH1=+124kJ mol
1
反应B(氧化脱氢)：C3H8 g + O2 g C H2 3 6 g +H2O g ΔH2
(1)已知：2H2 g +O2 g 2H2O g ΔH=-484kJ/mol，则ΔH2= kJ/mol。
(2)一定温度下，向恒容密闭容器中充入 1molC3H8和 0.5molO2，初始压强为 pkPa，仅发生反应B(氧化
脱氢)。欲提高C3H6的平衡产率，同时加快反应速率，应采取的措施是 (填字母)。
a．升高温度 b．增大压强 c．再充入O2 d．及时分离出水蒸气 e．加催化剂
11
(3)反应A(直接脱氢)在催化剂Pt表面上反应路径如下，整个反应的能量变化如图所示。
TS表示过渡态，*表示吸附，路径中决速步骤的反应式为 ，有 个基元反应。
n H O
(4)在压强 (117.5kPa)恒定条件下，以H2O g 作为稀释气，不同水烃比M[
2 = 5、10、15]时，催
n C3H8
化 1molC3H8直接脱氢 (反应A)制备C3H6反应的平衡转化率随温度的变化如图所示。 [副反应：
C3H8 g C2H4 g +CH4 g ]
n C3H6
①W点对应条件下，若C3H6的选择性 [C3H6的选择性= × 100%]为 80%，则反应A的分
消耗 C3H8
压平衡常数Kp(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)为 kPa。
②相同温度下，水烃比远大于 15:1时，C3H8的消耗速率明显下降，可能的原因是：
ⅰ.C3H8的浓度过低；ⅱ. 。
(5)一定条件下，恒压密闭容器中仅发生反应B(氧化脱氢)。
1
①已知该反应过程中，v正= k正p C3H8 p 2O2，v逆= k逆p C3H6 p H2O ，其中 k正、k逆为速率常数，与温
度、活化能有关。升高温度，k正的变化程度 (填字母)k逆的变化程度。
a．大于 b．小于 c．等于 d．无法比较
②相比反应A(直接脱氢)，反应B(氧化脱氢)的优点有 (任写一点)。
Ⅱ．为解决NO2的污染，某研究机构提出MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选
择性吸附NO2，废气中的NO2被吸附转化后，经处理能全部转化为HNO3，原理示意图如下。
12
已知：2NO2 g N2O4 g ΔH< 0。
(6)降低温度有利于NO2吸附的原因是 ，多孔材料MOFs吸附NO2后再生时内部发生的化学方
程式为 。
11. (2025·山东·模拟预测)甲烷重整制氢是重要的制氢方法，其过程中发生下列反应：
I．CH4 g +H2O g CO g + 3H2 g ΔH1=+206.3kJ mol-1；
Ⅱ．CO g +H2O g CO2 g +H2 g ΔH2；
Ⅲ．CH4 g + 2H2O g CO2 g + 4H2 g ΔH3。
(1)已知在 25℃、101kPa下，由最稳定单质生成 1mol某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓，用
Δ θfHm kJ mol-1 表示。如表所示为几种常见物质的标准摩尔生成焓。
物质 CO2 g H2 g H2O g CO g
标准摩尔生成焓Δ fH θm/ kJ mol-1 -393.5 0 -241.8 -110.5
则ΔH = kJ mol-13 。
n 初始投入的H O(2) 2 在某容器中发生上述反应，甲烷和水的平衡转化率随水碳比 的变化如图所 n 初始投入的CH4
示：
①水碳比为 1：1时，甲烷的平衡转化率与水的平衡转化率近似相等的原因为 。
②随着水碳比的增大，CO的百分含量 (填“增大”或“减小”)。
13
n CO
(3)S表示选择性，S CO = 生成 × 100%。在一定温度和压强下，向容积可变的密闭
n生成 CO +n生成 CO2
容器中通入 1molCH4和 1molH2O，同时发生反应 I、反应Ⅱ、反应Ⅲ，达到平衡时测得CO的选择性为
20%，平衡时体系中气体物质的量增加 40%，则平衡时反应Ⅱ的Kx Kx 为平衡时各组分物质的量分数表
示的平衡常数)为 (保留 4位有效数字)。
(4)Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇催化剂催化甲烷重整制氢的过程中，存在甲烷逐步脱氢
的过程，其能量变化如图所示 (吸附在催化剂表面上的物种用 *标注)：
①Sn12Ni双金属团簇具有良好的抗积碳作用，能有效抑制碳沉积对催化剂造成的不良影响，结合图示解
释其原因为 。
②甲烷逐步脱氢过程决速步反应是 (用化学方程式表示)。
12. (以CO2加氢制备CH3OH、CH3CH2OH为情境)CO2加氢制备CH3OH、CH3CH2OH涉及反应如下：
i． 2CO2 g + 6H2 g C2H5OH g + 3H2O g ΔH1
ii．CO2 g + 3H2 g CH3OH g +H2O g ΔH2=-49.9 kJ mol-1
iii．CO g +H g CO g +H O g ΔH =+41.6 kJ mol-12 2 2 3
回答下列问题：
(1)工业上，利用CO加氢合成CH3OH g 的热化学方程式为 。
(2)向反应器中充入 1 molCO2和 3 molH2，在催化剂Cat1、Cat2作用下发生上述反应，测得相同时
间内CO2的转化率与温度关系如图所示。温度低于 450℃时，催化效率较高的催化剂是 (填
“Cat1”或“Cat2”)，随着温度升高，Cat1、Cat2曲线相交，其主要原因可能是 。
14
(3)某温度下，向恒容密闭容器中充入 1 molCO2和 3 molH2，发生上述反应 i、ii、iii，起始压强为
100kPa，达到平衡时CO2转化率为 60%，CH3CH2OH选择性为 50%，CO选择性为 25%。
n C2H5OH
已知：乙醇的选择性= × 100%(CH3OH、CO的选择性同理)。)
n C2H5OH +n CH3OH +n CO
该温度下，反应 iii的平衡常数Kp= (用分数表示，用分压计算的平衡常数为压强平衡常数，分压
等于总压×物质的量分数)。
( 还原4)CO 与H 2 2在活化后的催化剂 [催化剂活化：In2O3(无活性) In2O3-x(有活性)]表面可逆地发生
氧化
反应 ii，其反应历程如图所示。
①对于CO2制甲醇的过程，以下描述正确的是 (填字母)。
A. 反应中经历了 In-C、In-O键的形成和断裂
B. 加压可以提高CO2的平衡转化率
C. 升高温度有利于生成甲醇
15
②CO2与H2混合气体以不同的流速通过反应器，流速加快可减少产物中H2O的积累，减少反应
(用化学方程式表示)的发生，减少催化剂的失活，提高甲醇选择性。
(5)用电解法也可以实现由CO2制备乙醇。电解时电解质溶液显酸性，阴极的电极反应式为 。
(6)干冰 (固态CO2)的立方晶胞结构中，CO2处于顶点和面心，若晶胞参数为 a nm，NA表示阿伏加德
罗常数的值，则干冰晶体的密度为 g cm-3。
押题三 化学原理大综合
13. (2025·天津宁河·一模)Ⅰ．“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物 (如CO2、CO、CH4等)为
原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应为 (忽略其他副反应)：
①CO2(g) +H2(g) =CO(g) +H2O(g) ΔH1=+41.2kJ·mol K1
②CO(g) + 2H2(g) =CH3OH(g) ΔH2=-90.6kJ·mol K2
③CO2 g + 3H2 g =CH3OH g +H2O g ΔH3 K3
则ΔH3= kJ·mol-1，平衡常数K3= (用K 、K 表示)。
(2)在恒温恒容下，反应 (CO2 g + 3H2 g =CH3OH g +H2O g 达平衡状态的标志是 (填序
号)。
A. 平衡常数K保持不变 B. 容器内气体的密度保持不变
C. 3v正 H2O = v逆 H2 D. 容器内混合气体平均相对分子质量不变
(3)欲提高反应CO2+ 3H2 g =CH3OH g +H2O g 中甲醇的平衡产率，可采取的措施有 。
A. 升高温度 B. 增大体系压强 C. 增加CO2的浓度 D. 使用高效催化剂
(4)研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如下图所示。温度小于
900℃时进行电解反应，碳酸钙先分解为CaO和CO ，电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应为 2CO2-2 3
- 4e-= 2CO2 ↑+O2 ↑，则阴极的电极反应为 。
Ⅱ．亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸。常温下，已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为 0.1mol·L-1，溶
液中含磷粒子的物质的量分数 (δ)与溶液 pH的关系如图所示。
16
(5)Ka1 H3PO3 = (填数值)。
(6)δ HPO2-3 随溶液 pH的变化用曲线 (填“1”“2”或“3”)表示。
14. (以CO2的资源化利用为情境)CO2的资源化利用是化学领域关注的热点。
Ⅰ．利用CO2合成甲醇是CO2资源化利用的一种途径。GaZrOx催化CO2与H2反应制甲醇的化学方
程式为CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)，反应机理如图甲所示 (★表示氧空位)，反应进程如图乙
所示 (吸附在催化剂表面的物质用 *标注，TS代表过渡态)。
(1)Ga与Al同主族，则基态Ga原子价层电子的轨道表示式为 。
(2)下列说法正确的是 。
A. 该反应在低温下能自发进行
B. GaZrOx催化剂能提高甲醇的平衡产率
C.“吸附 a”与“氢化”两个步骤消耗H2的分子数之比为 1:2
D. 降低步骤CH3O *+H *=CH3OH *的能垒，能有效加快甲醇的生成速率
(3)恒容密闭容器中CO2和H2的起始浓度分别为 amol L-1和 3amol L-1，一定温度下只发生反应CO2
(g) + 3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g),ts时反应达到平衡，平衡体系中CH3OH的物质的量分数为 b，则 ts
内 v H2 = mol L-1 s-1(用含 a、b和 t的式子表示)。
(4)恒定总压和碳氢投料比 n CO2 :n H2 =1:3 ，在不同温度下反应相同时间后含碳主产物甲醇的产率
如图所示。
17
①图中Q点对应的产率 (填“是”或“不是”)该温度下甲醇的平衡产率，理由为 。
②当温度高于 520K时，甲醇的产率随温度下降的原因可能为 (写两条)。
Ⅱ．捕获CO2有助于实现碳中和。海洋是地球上最大的“碳库”，海水中存在的主要碳平衡关系如图所
示。
已知：①K H CO = 10-6.37,K H CO = 10-10.33a1 2 3 a2 2 3 ；Ksp CaCO -8.353 = 10 。
② 25℃时，海水的 pH≈ 8，表层海水中 c H2CO3 = 10-4.97mol L-1。
(5)25℃时，表层海水中浓度最大的含碳微粒为 (填“H2CO3”“HCO-3”或“CO2-3 ”)。
(6)海洋中形成珊瑚礁 (主要成分为CaCO3)可能涉及反应Ca2+(aq) + 2HCO-3 (aq) CaCO3(s) +
H2CO3(aq)。请从化学平衡的角度，通过计算判断该反应进行的趋势大小： (平衡常数可反映反
应的趋势。一般认为K> 105时，反应基本能完全进行；K< 10-5时，则反应很难进行)。
15. (2025·河南·三模)一氧化碳是合成气和各类煤气的主要成分，是有机化工的重要原料，也可用作燃料及
精炼金属的还原剂。回答下列问题：
(1)CO与H2、O2可以合成乙二醇，反应为 2CO+O2+ 5H2=HOCH2CH2OH+ 2H2O。已知：CO(g)、H2
(g)、乙二醇 (1)的燃烧热ΔH分别为-283.0kJ mol-1、-285.8kJ mol-1、-1118.8kJ mol-1。则反应
2CO(g) +O2(g) + 5H2(g) =HOCH2CH2OH(l) + 2H2O(l)的ΔH= 。
(2)工业合成光气的原理为CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) ΔH。一定条件下，在密闭容器中充入 1mol
CO与 1mol Cl 12合成COCl2，平衡时CO的转化率与温度的倒数 ，压强的关系如图所示。T
18
①若该反应的熵变为ΔS(kJ mol-1 K-1) ΔH，则温度 (填“大于”“小于”或“等于”) 时，该反应
ΔS
自发。
②图示中达到平衡所需要的时间最短的点是 (填“a点”“B点”或“c点”)。
(3)CH4-CO2重整反应可获得合成气CO和H2，主要反应如下：
反应 I：CH4(g) +CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g)
反应Ⅱ：H2(g) +CO2(g) CO(g) +H2O(g)
反应Ⅲ：CH4(g) +H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
一定温度下，起始时将 1molCH4和 1.4molCO2的混合气体充入某恒容密闭容器中，平衡时测得n(CO)
= 1.8mol，CH4和H2O的物质的量分数相等。
①平衡时甲烷的转化率为 。
②若起始压强为 12kPa，则该温度下反应Ⅱ的平衡常数Kp= (Kp为用分压表示的平衡常数，分
压=总压×物质的量分数，结果保留三位有效数字)。
(4)八羰基二钴 [CO2(CO)8]主要用作有机化合物羰基化反应的催化剂，可由Co与CO在高温高压条件
下直接合成。Co2(CO)8中碳原子是该配位化合物的配原子，其理由是 。
(5)研究人员开发出了不需要将CO2溶解在水溶液中，而是通过采用多孔催化剂电极将CO2转化为CO
的电解池，工作原理如图 1所示。为了使CO2气体直接发生反应，需要在催化剂层内形成大量的由CO2
(气体)、H2O(液体)、催化剂 (固体)聚集而成的三相界面，如图 2所示。
①阴极的电极反应式为 。
②标准状况下，二氧化碳按 22.4L min-1的气流速率通过该装置。电解 20min后，测得电解效率 η(CO)
19
= % ( )= n(生成CO所用的电子)80 η CO ×100%
和选择性S(CO) =
n(通过电极的电子)
90% S(CO)=
n(生成CO所用的CO2) ×100% ，若通过某电极的电子全部用来生成氧气，理论上产生 n(通过的CO2)
O2的质量为 g。
16. (以硫酸的各种制备方法为情境)硫酸是一种重要的基础化工原料，可用不同的方法制备。
(1)18~19世纪，利用SO2和氮氧化物制硫酸，过程中的物质转化如图 1所示。
①工业上可用NH3生产NO，为该工艺提供氮氧化物，反应的化学方程式是 。
②制硫酸总反应的化学方程式是 。
③ i中反应的SO2与NO2的物质的量之比是 。
(2)现代用接触法制硫酸，关键工序是SO2的催化氧化：2SO2 g +O2 g 2SO3 g ΔH=-196kJ
mol-1
①SO2中硫氧键键能的平均值为 akJ mol-1,SO3中硫氧键键能的平均值为 bkJ mol-1，则O2中氧氧键
的键能为 kJ mol-1。
②其他条件不变，相同时间内SO2的转化率随温度的变化如图 2所示。温度大于T，SO2的转化率减小，
可能的原因是 。
(3)人们设计了以工业废液为原料制备硫酸的方法。
电解 NH4 2SO4废液制较浓硫酸，同时获得氨水，其原理示意图如图 3所示。
20
注：X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，电极均为惰性电极。
①结合化学用语解释图 3装置中生成较浓硫酸的原理： 。
②有同学设计燃料电池，利用图 3中产生的M、N、较浓硫酸和较浓氨水联合处理 NH4 2SO4废液，其原
理示意图如图 4所示。
ⅰ、较浓硫酸应注入 (填“C极区”或“D极区”)。
ⅱ、从物质和能量的角度说明联合生产的优点： 。
17. (2025·重庆·二模)硫酸是一种重要的化工原料，广泛应用于多个领域，被称为“化学工业之母”。
(1)硫酸热分解的反应如下：
I.H SO 1 SO g +H O g ΔH =+177kJ mol-12 4 3 2 1 K1
II.2SO3 g 2SO2 g +O2 g ΔH2=+196kJ mol-1 K2
①反应 2H2SO4 1 2SO2 g +O2 g + 2H2O g ΔH3= kJ mol-1。
②工业上常对炼油厂酸渣 (含硫酸、沥青质等)进行热分解，以回收硫酸，沥青质在较高温度下分解产生
H2、CO、CO2、CH4等。恒压下，对一定量的酸渣进行热分解，平衡体系中SO2、SO3的气体体积分数随
温度的变化如下图所示。由图可知：K1(2)一种古老的生产硫酸的方法中用NO2把SO2氧化成SO3，反应为：SO2 g +NO2 g SO3 g +
NO g 。T°C时，向一恒容密闭容器中，加入等物质的量的NO2和SO2发生反应，达平衡时NO和NO2
的体积比为 3：1，则SO2的转化率为 ，该温度下，反应的平衡常数K= ；若起始时，同时充
入NO2、SO2、SO3、NO各 1mol，此时反应向 (填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
(3)我国科研工作者开发了一种如图所示用硫酸作电解液处理含氯苯废水的装置。
21
阳极区电极反应为： - 2e-+ 2H2O= +Cl-+ 3H+，
- 26e-+ 10H2O= 6CO2 ↑+26H+。
= n(生成B所用的电子数)已知：电解效率 η B × 100%。
n(通过电极的电子数)
电解一段时间后，阴极得到气体A44.8L(标准状况)，η A = 100%。
①阴极区溶液的 pH保持不变，结合化学用语解释其原因 。
②若阳极区 η CO2 = 78%，所有 完全转化为CO2，则 η( ) = 。
18. (以除去天然气中的H2S为情境)天然气开采过程中普遍混有H2S，它会腐蚀管道等设备，必须予以去除。
工业上，CH4和H2S重整制氢的反应为：
(1)关于硫 (S)、磷 (P)、氯 (Cl)三元素的判断，正确的是 。
A. 第一电离能：S>P>Cl B. 原子半径：Cl>S>P
C. 电负性：Cl>S>P D. 酸性：H3PO4(2)反应ⅰ在金属硫化物的催化下进行，机理如下图。
22
①请判断机理图中的物质X、Y：X为 ，Y为 。
②反应ⅰ的ΔH1= (用代数式表示)。
(3)一定条件下，若只发生反应ⅰ。下列说法正确的是 。
A. 加入合适的催化剂，可以降低反应ⅰ的焓变
B. 升高温度，若H2S的体积分数将减小，则ΔH1< 0
C. 降低反应温度，反应ⅰ的正逆反应速率均减小
D. 增大反应容器的体积，H2S的平衡转化率增大
天然气开采过程产生的H S一般可用Na SO 氧化处理。常温下，向浓度为 0.68g·L-12 2 3 的H2S溶液中加入
一定量Na2SO3固体。不同 pH下，H2S的去除率随时间变化如图所示。
(4)①实际生产中采用的去除条件是 pH= 5，不选择更低 pH的原因是 ；
② pH= 5时，计算 0- 10min内H2S的去除速率 ν(H S) = mol·L-12 ·min-1。
(5)实际生产中反应时间一般选择 10min，而不是更长，其原因是 。
A. 10min后，H2S的去除率增幅减小
B. 10min后，H2S的去除率继续增高，但与时间成本相比，效率反而降低
C. 10min后，H2S溶液的浓度持续下降，其反应速率必然减小
D. 10min后，溶液的 pH不断升高
(6)25°C时，K -6.97 -12.90 -1a1(H2S) = 10 ，Ka2(H2S) = 10 。此温度下，0.01mol·L Na2S溶液的有关微粒浓度关
系正确的是 。
23
A. c(Na+) + c(H+)< c(OH-) + c(HS-) + c(S2-)
B. c(Na+)> c(OH-)> c(S2-)> c(HS-)
C. c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HS-) + 2c(S2-)
D. c(Na+) = 2c(S2-) + 2c(HS-)
我国科技工作者设计了一套电化学装置，能在常温常压下实现H2S的分解，得到H2和S。装置的工作示
意图如下。
(7)该装置能实现的能量转换是 。
A. 化学能→电能 B. 电能→化学能
C. 光能→化学能→电能 D. 光能→电能→化学能
(8)装置中，电极 a为 (填电极名称)。装置工作时，两侧电解质溶液 pH的变化是 。
24化学反应原理综合题
目录
押题依据 1
押题预测 2
押题一 反应热+反应速率+化学平衡的小综合 2
押题二 反应热+反应机理+反应速率+化学平衡大综合 12
押题三 化学原理大综合 25
押题依据
猜押考点 3年真题 考情分析 押题依据
2024·新课标卷·第 28题
物质结构 化学反应原理综合题是高考必考 根据对近几年的高考试题分
2024·山东卷·第 20题
或反应热 题型，常与生产、生活、科技等紧 析来看，从考点设置的角度，
2024·海南卷·第 16题
+ 反应速 密联系的物质为背景材料，把热 化学反应原理综合题主要考
2023·天津卷·第 16题
率 + 化学 化学、电化学及四大平衡知识融 查盖斯定律及其应用、热化
2023·山东卷·第 20题 学方程式的书写、化学反应
平衡的小 合在一起命制，题目设问较多，涉
2022·全国乙卷·第 28题
综合 及内容也较多，多数题目含有图
速率、化学平衡及其计算 (平
2022·全国甲卷·第 28题 像或图表，导致思维转换角度较 衡常数、转化率、产率等计算
反应热 + 2024·全国甲卷·第 28题 大，对考生思维能力的要求较高。 与变化判断)、图像分析、电
反应机理 2024·江苏卷·第 17题 本题型常涉及：①化学反应能量 化学综合等，试题难度比较
+ 反应速 2023·全国甲卷·第 28题 变化的本质及应用盖斯定律计 大。从考点设置的角度，可
率 + 化学 2023·新课标卷·第 28题 算。②化学反应速率计算及影响 将化学反应原理综合题分为
平衡大综 2022·海南卷·第 16题 因素。③以图像、图表形式考查 三个热点：一是反应热 +反
合 2022·河北卷·第 16题 化学平衡的移动、平衡态判断、转 应速率 +化学平衡的小综
2025·浙江卷 (1)·第 18题 化率计算、平衡常数应用及计算、 合；二是反应热 +反应机理
2024·北京卷·第 16题 可逆反应的能量计算等。④溶液 +反应速率+化学平衡大综
中离子平衡分析包括难溶电解质
化学原理 2023·江苏卷·第 17题 合,三是化学原理大综合。
2023· · 17 的溶解平衡移动及计算。⑤氧化大综合 河北卷 第 题 预计 2025年在化学反应原
· · 还原反应及电化学原理，尤其是2022江苏卷 第 17题 理上的命题仍然为上述三个
· · 电极反应式书写。2022湖南卷 第 16题 热点。
1
押题预测
押题一 反应热+反应速率+化学平衡的小综合
1. (2025·浙江杭州·二模)以CO2为原料合成高附加值产品，可以减少碳排放。请回答。
I.用CO2与CH4催化制备合成气，可以发生如下多个反应。
主反应：CH4 g +CO2 g 2CO g + 2H2 g ΔH1
副反应：CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH2=+41kJ/mol
CH4 g C s + 2H2 g ΔH3=+75kJ/mol
CO g +H2 g C s +H2O g ΔH4=-131kJ/mol
(1)ΔH1= kJ/mol。
(2)某温度下将一定比例的CH4和CO2通入体积不变的密闭体系发生以上反应，一定能减少平衡时积碳
的措施有 。
A. 升高温度 B. 选择合适催化剂
C. 加入H2O g D. 降低原料气中CH4的比例
II.电催化CO2还原制备CO和H2电解装置及操作为：涂有催化剂的碳纸和金属Pt为电极，一定浓度
KHCO3溶液为电解液，通入CO2进行预饱和，再以恒定流量通入CO2，维持反应时溶液中CO2浓度饱
和。
(3)以Cu为催化剂时，相关还原产物的相对含量如下表：
产物的相对含量
电压 (V) HCOOH CO H2
1.2 48 0 52
1.3 38 2 60
1.4 33 5 62
Cu对产物 (填分子式)选择性高。
(4)以CuGa2为催化剂、阴极生成H2和CO是竞争反应，控制电压可以调节二者的含量。
①写出阴极发生的化学方程式： ， 。
②在以上条件下增大电压，实验发现：1.2V- 1.4V之间，CO2与CuGa2结合能力增强，CO的生成速率
变快，此时H2的生成速率几乎不变；1.4V- 1.5V之间CO2与CuGa 结合能力也增强、但CO的生成速
率几乎不变。解释CO生成速率几乎不变的原因 ，画出产物中H2和CO的体积比随电压在 1.2V
- 1.5V间的变化关系 。
【答案】(1)ΔH1=+247kJ/mol
(2)CD
(3)H2和HCOOH
(4)2CO - - - -2+ 2e + 2H2O=H2+ 2HCO3 3CO2+ 2e +H2O=CO+ 2HCO3 溶解的CO2已饱和，限制
2
了CO2与CuGa2的结合速度
【解析】(1)已知：②CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH2=+41kJ/mol；③
CH4 g C s + 2H2 g ΔH3=+75kJ/mol；④
CO g +H2 g C s +H2O g ΔH4=-131kJ/mol；由盖斯定律可知，②+③-④可得CH4 g +
CO2 g 2CO g + 2H2 g 的ΔH1=+247 kJ/mol。
(2)A．CH4 g C s + 2H2 g 是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO g +H2 g C s +H2O g 是
放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则升高温度不一定能减少平衡时积碳，A错误；B．催化剂可以改变反应
路径，降低活化能，但并不改变化学平衡，不一定能减少平衡时积碳，B错误；C．加入H2O g ，平衡CO g
+H2 g C s +H2O g 逆向移动，一定能减少平衡时积碳，C正确；D．降低原料气中CH4的比例，
CH4 g C s + 2H2 g 逆向移动，一定能减少平衡时积碳，D正确；故选CD。
(3)由表格数据可知，以Cu为催化剂时，生成H2和HCOOH的含量相比CO较多，则Cu对产物H2和
HCOOH选择性高。
(4)①以CuGa2为催化剂、阴极生成H2和CO且两者为竞争反应，说明其中一个反应为二氧化碳得电子生成
一氧化碳，另一个反应生成氢气，则该反应的实质为水得电子生成氢气，再结合电解质溶液为碳酸氢钾和反应
前后原子守恒可知，产物中还有碳酸氢根离子生成，根据得失电子守恒和电荷守恒写出生成氢气的电极方程
式为：2CO -2+ 2e + 2H2O=H2+ 2HCO-3，根据得失电子守恒和电荷守恒写出生成一氧化碳的电极方程式
为：3CO + 2e-2 +H2O=CO+ 2HCO-3；
②CO生成速率几乎不变的原因是：溶解的CO2已饱和，限制了CO2与CuGa2的结合速度；由题意可知，
1.2V- 1.4V之间，CO2与CuGa2结合能力增强，CO的生成速率变快，此时H2的生成速率几乎不变，H2和
CO的体积比减小，1.4V- 1.5V之间CO2与CuGa 结合能力也增强、但CO的生成速率几乎不变，H2的含
量增大，H2和CO的体积比增大，则画出产物中H2和CO的体积比随电压在 1.2V- 1.5V间的变化关系为：
。
2. ( 以 甲 醇 水 蒸 气 重 整 制 氢 技 术 为 情 境 ) 甲 醇 水 蒸 气 重 整 制 氢 技 术
CH3OH g +H2O g CO2 g +3H2 g 具有操作方便，反应条件温和等优点，回答下列问题：
(1)已知如下热化学方程式：
Ⅰ．CH3OH g CO g + 2H2 g ΔH1=+90.7kJ mol-1
Ⅱ．CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH -1 -1 -12=+40.9kJ mol ΔS=+42.08J K mol
计算反应Ⅲ．CH3OH g +H2O g CO2 g + 3H2 g 的ΔH= kJ mol-1，反应Ⅱ在 850K时
(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)以Pd/ZnO作催化剂时，甲醇与水蒸气重整制氢过程中只考虑反应Ⅰ和反应Ⅲ。向密闭容器中充入
等物质的量的CH3OH g 与H2O g ，反应温度对平衡时CH3OH的转化率，CO2的选择性及CO的物质
3
的量分数的影响结果如图所示。
n CO
S CO = 2 已知： 2 × 100%
n CO2 +n CO
①平衡时CH3OH的转化率随温度升高而增大，原因是 。
② 520K时，H2O的平衡转化率为 ，反应Ⅰ的平衡常数Kx= (列出计算式，用摩尔分数代
n
替平衡浓度计算，物质 i的摩尔分数：xi= i )。n总
(3)当温度升高时，反应的活化能越大，反应速率增加的倍数越大。据此对CO的物质的量分数在 520K
时出现拐点加以解释： 。
(4)研究人员认为，在Cu基催化剂上甲醇水蒸气重整反应可能经历了以下三个步骤，写出步骤 b的化学
方程式。
a． 2CH3OH=HCOOCH3+ 2H2；b． ；c．HCOOH=H2+CO2。
【答案】(1) + 49.8 不能
1.18 2 × 0.02
(2)反应Ⅰ，Ⅲ均为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动 38% 2.8 2.8
0.6
2.8
(3)升温反应Ⅰ和反应Ⅲ平衡均正向移动；520K前，升温对反应Ⅲ影响程度更大，520K后，升温对反应Ⅰ影
响程度更大
(4)HCOOCH3+H2O=CH3OH+HCOOH
【解析】(1)观察知，反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，根据盖斯定律，则ΔH3=ΔH1 -ΔH2 = (+90.7- 40.9)kJ
mol-1=+49.8kJ mol-1；850K时反应Ⅱ的ΔG=ΔH-TΔS= 40.9× 103J mol-1- 850K× 42.08J K-1
mol-1= 5132J mol-1> 0，所以反应Ⅱ在 850K时不能自发进行。
(2)①反应Ⅰ、反应Ⅲ的ΔH均大于 0，两个反应均为吸热反应，当升高温度时，平衡向正反应方向移动，所以平
衡时CH3 OH的转化率随温度升高而增大。
②由图可知 520K时，CH3 OH的转化率为 40%，CO2 的选择性为 95%。设起始CH3 OH和H2 O的物质的量
都为 1mol，生成CO2 的物质的量为 x mol，生成CO的物质的量为 y mol
x
，则 + = 95%，x+ y= 0.4，解得x y
x= 0.38，y= 0.02，即反应Ⅰ消耗CH3 OH 0.02mol，生成CO 0.02mol、H2 0.04mol，反应Ⅲ消耗CH3 OH
0.38mol、消耗水 0.38mol，生成CO2 0.38mol、H2 1.14mol
0.38mol
，所以H2 O的平衡转化率为 × 100%=1mol
4
38%；平衡时，n(CH3OH) = 0.6mol，n(CO) = 0.02mol，n(CO2) = 0.38mol，n(H2 ) = (0.04+ 1.14)mol=
1.18 2 × 0.02
1.18mol，n(H O) = 0.62mol，气体的总物质的量为 2.8mol，故反应Ⅰ的平衡常数K = 2.8 2.82 x 。0.6
2.8
(3)图中 520K 之前CO的物质的量分数随温度升高而减小，520K 之后CO的物质的量分数随温度升高而增
大，是因为升温反应Ⅰ和反应Ⅲ平衡均正向移动；但 520K前，升温对反应Ⅲ影响程度更大，CO的物质的量分
数减小，520K后升温对反应Ⅰ影响程度更大，CO的物质的量分数增大。
(4)根据总反应CH3OH g +H2O g CO2 g + 3H2 g 以及已知的步骤 a和 c，可知在步骤 b中HCOOCH3
和H2O反应生成CH3OH和HCOOH，则步骤 b的化学方程式：HCOOCH3+H2O=CH3OH+HCOOH。
3. (2025 ·河南 ·模拟预测 )过二硫酸铵 NH4 2S2O8 是一种常用的氧化剂，氧化 I - 的离子方程式：
S2O2- -8 aq + 3I aq 2SO2-4 aq + I-3 aq 。回答下列问题：
(1)过二硫酸 (H2S2O8)、H2SO4的结构式分别为 、
，根据上述反应判断，过二硫酸铵中键能最小的共价键是 (填字母)。
A. H-N B. S=O C. O-O D. S-O
(2)上述反应速率很小，根据碰撞理论解释其主要原因可能是 。
(3)S O2-2 8 aq + 3I- aq 2SO2-4 aq + I-3 aq 的速率方程为 v= kcα S O2-2 8 cβ I- (k为速率常数，只
与温度、催化剂有关；α、β为反应级数)。常温下，测得浓度与速率关系如下表所示。
实验 c S2O2-8 /mol L-1 c I- /mol L-1 v/mol L-1 s-1
① 0.038 0.060 1.4× 10-5
② 0.076 0.060 2.8× 10-5
③ 0.076 0.030 1.4× 10-5
根据实验数据可知，k= (保留两位有效数字)。
(4)现在公认的反应机理是由 3个基元反应分步完成总反应：
S O2- aq + 3I- aq 2SO2- aq + I-2 3 4 3 aq ΔH
①S 2- - 3-2O8 aq + I aq S2O8I aq ΔH1
②S2O8I3- aq + I- aq 2SO2-4 aq + I2 aq ΔH2
③ I2 aq + I- aq I-3 aq ΔH3
已知活化能：①>②，①>③。
速控反应是 (填序号)；ΔH= (用含ΔH1、ΔH2、ΔH3的代数式表示)。
(5) E已知：速率常数与活化能、温度的阿伦尼乌斯表达式为Rlnk= a (R为常数)。实验测得不同催化
T
剂Cat1、Cat2作用下，Rlnk 1000与 关系如图所示 (假设活化能不随温度变化)。
T
5
催化效率较高的催化剂是 (填“Cat1”或“Cat2”)。在催化剂Cat1作用下，活化能Ea为
kJ mol-1(保留两位有效数字)。
(6)常温下，在某容器中投入 1mol NH4 2S2O8和 3molKI，加入蒸馏水配制成 1L溶液，发生上述反应达
到平衡时S 2-2O8 平衡转化率为 α。则该温度下，平衡常数K为 L mol-1。若达到平衡后，加入四
氯化碳，振荡，S O2-2 8 平衡转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)C
(2)S 2- -2O8 和 I 都带负电荷，相互排斥，二者碰撞频率低
(3)6.1× 10-3
(4)① ΔH1+ΔH2+ΔH3
(5)Cat1 53
(6) 4α
3
增大
27 1-α 4
【解析】(1)过二硫酸铵易断裂氧氧键 (过氧键)，该键键能最小，故选C；
(2)发生化学反应的前提条件是“碰撞”，S O2- -2 8 和 I 都带负电荷，相互排斥，二者碰撞频率低；
(3)根据实验数据①②可得出 α= 1，根据实验数据②③可得 β= 1，将实验数据①代入速率方程可得：k=
1.4×10-5 ≈ 6.1× 10-3；
0.038×0.060
(4)根据提示，活化能最大的基元反应最慢，最慢反应是速控反应，故为①：根据盖斯定律，3个基元反应加合
得到目标反应，故：ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3；
(5)根据图像可知，温度变化值相同时，Rlnk变化绝对值越小，活化能越小，催化剂催化效率越大，故催化效
1000
率较高的催化剂是Cat1。代入 a、b点数据可计算活化能取近似值：Ea=-Rlnk T= 0.175× kJ 3.30
mol-1≈ 53kJ mol-1；
S O2-2 3 aq + 3I- aq 2SO2-4 aq + I-3 aq
( ) 起始 mol/L6 1 3 0 0根据题意可列出三段式： ，平衡
转化 mol/L α 3α 2α α
平衡 mol/L 1-α 3-3α 2α α
α× 2α 2= K L mol-1= 4α
3
常数 L mol-1；加入四氯化碳，萃取了 I ，平衡正向移动，平衡转
1-α × - 3
2
3 3α 27 1-α 4
化率增大。
4. (以工业上通过催化重整将环己烷脱氢制备环己烯为情境)环己烯是工业常用的化工品，工业上通过催
6
化重整将环己烷脱氢制备环己烯。根据所学知识，回答下列问题：
(1)1，6-己二硫醇 HS CH2 6SH 在铜的作用下可制得环己烷。涉及的反应有：
Ⅰ．HS CH2 6SH g +Cu s CuS s +CH3 CH2 5SH g ΔH1
Ⅱ．CH3 CH2 5SH g +Cu s CuS s +CH3 CH2 4CH3 g ΔH2
Ⅲ．CH3 CH2 4CH3 g C6H12 环己烷,g +H2 g ΔH3
已知：几种物质的燃烧热如表所示。
物质 C6H12 环己烷,g CH3 CH2 4CH3 g H2 g
燃烧热 / kJ mol-1 -3952.9 -4192.1 -285.8
则ΔH3= kJ mol-1，反应Ⅲ在 (填“高温”“低温”或“任意温度”)下能自发进行。
(2)在恒温恒容密闭容器中充入环己烷气体，发生反应C6H12 环己烷,g C6H10 环己烷,g +H2 g
ΔH4> 0。下列叙述错误的是 (填标号)。
A. 气体平均摩尔质量不随时间变化时反应达到平衡状态
B. 平衡后再充入C6H12 环己烷,g ，平衡正向移动，转化率增大
C. 加入高效催化剂，单位时间内C6H10 环己烷,g 的产率可能会增大
D. 增大固体催化剂的质量，一定能加快正、逆反应速率
(3) 环己烯的物质的量其他条件不变时，环己烷的平衡转化率和环己烯的选择性 (选择性= )随温
环己烯转化的物质的量
度的变化如图所示 [发生的反应为 (2)中的反应]。
①随着温度升高，环己烷平衡转化率增大的原因是 。
②随着温度升高，环己烯的选择性变化的原因可能是 。
(4)在 723K、压强恒定为 120kPa条件下，向反应器中充入氩气和环己烷的混合气体，发生反应：
C6H12 环己烷,g C6H10 环己烷,g +H2 g 。
n Ar
①环己烷的平衡转化率随 的增大而升高，其原因是 。
n C6H12
n Ar 1 2
②当 = 时，达到平衡所需时间为 20min，环己烷的平衡转化率为 ，则环己烷分压的平均
n C6H12 3 3
转化速率为 kPa min-1。
7
③该温度下，Kp= 。
【答案】(1) + 46.6 高温
(2)BD
(3)正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动 环己烷裂解发生副反应，环己烯易发生聚合反应
(4)恒压条件下，增大Ar的物质的量，相当于减小压强，平衡正向移动 3.5 80kPa
【解析】(1)由燃烧热数值可得：①C6H12 环己烷,g + 9O2 g = 6CO2 g + 6H2O l ΔH=-3952.9kJ/mol；②
CH 193 CH2 4CH3 g + O2 g = 6CO2 g + 7H2O l ΔH=-4192.1kJ/mol；③H2 g +
1 O2 g =H2 2 2O l
ΔH=-285.8 kJ/mol，由盖斯定律可知，②- (③+①)可得CH3 CH2 4CH3 g C6H12 环己烷,g +H2 g
ΔH3=-4192.1kJ/mol+ 285.8 kJ/mol+ 3952.9kJ/mol=+46.6 kJ/mol，该反应是气体体积增大得放热反应，
ΔH3> 0，ΔS> 0，当ΔH-TΔS< 0时，反应能够自发进行，则该反应在高温下能自发进行。
(2)A．该反应过程中气体总质量为定值，气体总物质的量增大，气体平均摩尔质量减小，气体平均摩尔质量不
随时间变化时反应达到平衡状态，A正确；
B．后再充入C6H12 环己烷,g ，平衡正向移动，根据勒夏特列原理，转化率减小，B错误；
C．加入高效催化剂，反应速率加快，若反应未达到平衡，单位时间内C6H10 环己烷,g 的产率可能会增大，C
正确；
D．增大固体催化剂的质量，若不能增大与反应物的接触面积则不一定能加快正、逆反应速率，D错误;
故选BD。
(3)①随着温度升高，环己烷平衡转化率增大的原因是正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向移动；
②随着温度升高，环己烯的选择性变化的原因可能是环己烷裂解发生副反应，环己烯易发生聚合反应。
n Ar( 4)①环己烷的平衡转化率随 的增大而升高，其原因是：恒压条件下，增大Ar的物质的量，相当于
n C6H12
减小压强，平衡正向移动，环己烷转化率增大；
n Ar
②当 = 1 2时，达到平衡所需时间为 20min，环己烷的平衡转化率为 ，根据反应列出三段式可得：
n C6H12 3 3
C6H12 环己烷,g C6H10 环己烷,g + H2 g Ar
起始量 3a 0 0 a
变化量 2a 2a 2a 0
平衡量 a 2a 2a a
起始时，环己烷的分压 p C H = 3a 6 12 × 120kPa= 90kPa，平衡时 p C a6H12 = × 120kPa= 20kPa，则环己4a 6a
烷分压的平均转化速率为 90kPa-20kPa ÷ 20min= 3.5kPa min-1；
2a
2
×120kPa
③由②中数据可知，该温度下，K = 6ap = 80kPa。20kPa
5. (2025·天津和平·一模)用磷石膏 (主要成分是CaSO4 2H2O)可生产硫酸或硫。回答下列问题：
(1)用硫黄还原磷石膏。已知下列反应：
① 3CaSO4(s) +CaS(s) = 4CaO(s) + 4SO2(g)ΔH1
②CaSO4(s) + 3CaS(s) = 4CaO(s) + 4S(s)ΔH2
则反应：2CaSO4(s) +S(s) = 2CaO(s) + 3SO2(g)的ΔH= 。 (用ΔH1和ΔH2表示)。
(2)用高硫煤还原磷石膏。温度对等时间内CaSO4转化率影响的曲线如图甲所示，CaCl2的作用是
；当温度高于 1200°C时，两条曲线趋于相同的可能原因是 。
8
(3)用CO还原磷石膏。不同反应温度下可得到不同的产物。
①低于 800°C时，主要的还原产物是一种硫的最低价盐，该物质的化学式是 。
② 1150°C下，向盛有足量CaSO4的真空恒容密闭容器中充入CO，起始压强为 0.1aMPa，主要发生反
应：CaSO4(s) +CO(g) CaO(s) +CO2(g) +SO2(g)。该反应达到平衡时，c(SO2) = 8.0× 10-5mol
L-1，CO的转化率为 80%，则初始时 c(CO) = mol L-1，该反应的分压平衡常数中Kp=
MPa。 (分压=总压×物质的量分数，忽略副反应)。
(4)用C还原磷石膏。向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值 (炭粉与CaSO4的物质的量之比)
的混合物，1100°C煅烧至无气体产生，结果如图乙所示。
①当C/S值为 0.5时，试解释CaSO4的转化率接近 80%，但SO2的体积分数却低于 10%的原因 。
②当C/S值大于 0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，可能的原因是 。
(5)生产硫酸：依上述四种还原途径，分析用磷石膏生产硫酸比较适宜途径和条件是 。
【答案】( ) 3ΔH1-ΔH1 2
4
(2)作催化剂降低反应活化能，节约能源 两种情况下反应均趋于平衡，催化剂CaCl2不影响平衡
(3)CaS 1.0× 10-4 0.32a
(4)炭粉与CaSO4主要的产物CaS和CO，少部分生成CaO、CO2和SO2 高温下，过量的C与CO2反应
生成CO，使气体总体积增大或CaSO4部分转化为其他含硫物质
(5)用C还原磷石膏，C/S值为 0.7；900°C，CaCl2作催化剂
( ) 3①-② = 3ΔH1-ΔH【解析】 1 目标方程式可由 得到，根据盖斯定律得ΔΗ 2 ；
4 4
(2)由图甲可知，CaCl2改变反应速率，但不改变最终 (平衡时)CaSO4的转化率，说明CaCl2作催化剂；当温度
高于 1200℃时，两种情况均达到平衡状态，则无论有无CaCl2，CaSO4的转化率趋于相同；
(3)S的最低价态为-2价，则最低价盐为CaS；根据反应可知存在计量关系：CO~SO2~CO2，则反应掉的CO
-5
为 8.0× 10-5mol/L CO 8.0×10 mol/L，则初始 的浓度为 = 1.0× 10-4mol/L；平衡时，c(CO ) = 8.0×
80% 2
9
10-5mol/L，c(CO) = ( 1.0× 10-4- 8.0× 10-5)mol/L= 2× 10-5 mol/L，则平衡时气体总物质的量浓度为
-4
0.2+0.8+0.8 × 10-4mol L-1= 1.8× 10-4 mol/L VL 1.8×10 mol L
-1×VL
，设容器体积为 ，总压为 ×
1.0×10-4mol L-1×VL
0.8×10-4 -40.1aMPa= 0.18aMPa p(CO ) = V， 2 × 0.18aMPa= 0.08aMPa= p(SO2)，p(CO) = 0.2×10 V ×
1.8×10-4V 1.8×10-4V
0.18aMPa= 0.02aMPa K = 0.08aMPa×0.08aMPa， p = 0.32aMPa；0.02aMPa
(4)主要原因是其中大部分CaSO4与C反应转化成CaS和CO，少部分转化成CaO、CO2、SO2，故SO2含量
少；当C/S值大于 0.7，过量的C与CO2反应生成CO，使气体总体积增大导致SO2体积分数不增反减或
CaSO4部分转化为其他含硫物质；
(5)考虑实际生产成本和转化率，应选择用C还原磷石膏，C/S值选择 0.7；另外加入CaCl2催化剂可以提高生
产效率，温度选择 900℃(温度太低CaSO4易生成CaS，且 900℃时CaCl2催化效果很好)。
6. (以工业废气中的CO2合成甲醇为情境)利用工业废气中的CO2合成甲醇可以变废为宝，有关反应式如
下：
i．CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)
ii．CO2(g) +H2(g) CO(g) +H2O(g)
上述反应的焓变和熵变如表：
反应 ΔH / kJ mol-1 ΔS/ J mol-1 K-1
i -48.97 -177.76
ii +41.17 +42.08
回答下列问题：
(1)该过程使用的催化剂为Cu/Zn/Al纳米纤维，该催化剂中过渡元素第二电离能与第一电离能相差最小
的是 (填元素符号)。
(2)反应 i正反应自发进行的条件是 (填“低温”“高温”或“任意温度”)。
(3) 3已知：①CH3OH(l) + O2(g) =CO2(g) + 2H2O(1) ΔH1=-726.51kJ mol-12
②H 12(g) + O2 2(g) =H2O(l) ΔH2
③H2O(g) =H2O(l) ΔH3=-44kJ mol-1
④CH3OH(l) CH3OH(g) ΔH4=+37.92kJ mol-1则ΔH2= kJ mol-1。
(4)在恒容密闭容器中充入 1molCO2和 3molH2，发生上述反应合成CH3OH，测得CH3OH的选择性和
CO2平衡转化率与温度的关系如图所示。
10
D、E、F三点中，CH3OH的物质的量最大的是 (填字母)。温度高于 513K时，CO2平衡转化率增
大程度加快，其主要原因是 。
n CH3OH
提示：CH3OH的选择性= × 100%。
n CH3OH +n(CO)
(5)某温度下，保持总压强为 100kPa，向体积可变的密闭容器中充入 1molCO2和 3molH2，发生反应，达
到平衡时CO2转化率为 50%,CH3OH体积分数为 10%。平衡体系中，H2分压为 kPa。该温度
下，反应 i的平衡常数Kp为 (列出计算式) (kPa)-2。
提示：用分压代替浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数 Kp ，分压等于总压×物质的量分数。
(6)以CH3OH为燃料制成碱性燃料 CH3OH /O2 电池，利用该电池电解 500mL1.0mol L-1NaCl溶液，
当正极消耗 280mL(标准状况)纯气体时，电解装置恢复至室温，此时电解后的NaCl溶液的 pH为
(忽略溶液体积的变化)。
【答案】(1)Zn
(2)低温
(3) - 285.8
(4)F 随着温度升高，反应ⅱ向右移动的程度大于反应ⅰ向左移动的程度
(5)55 10×15 10或
15×553 553
(6)13
【解析】(1)Al不是过渡元素，基态 Zn的价电子排布式为 3d104s2，基态 Zn+的价电子排布式为 3d104s1，基态Cu
价电子排布式为 3d104s1，基态Cu+价电子排布式为 3d10，处于半满状态，难失去电子，其第二电离能大，第二电
离能与第一电离能相差大，故该催化剂中过渡元素第二电离能与第一电离能相差最小的是 Zn；
(2)反应 i的ΔH< 0、ΔS< 0，依据ΔG=ΔH-TΔS< 0反应可自发进行，则低温下自发进行；
(3)已知：①CH3OH(l) + 3 O2(g) =CO2(g) + 2H2O(1) ΔH1=-726.51kJ mol-1，②H2(g) + 1 O2(g) =H2O2 2
(l) ΔH -12，③H2O(g) =H2O(l) ΔH3=-44kJ mol ，④CH3OH(l) CH3OH(g) ΔH4=+37.92kJ
mol-1；⑤CO2 g + 3H2 g CH3OH g +H2O g ΔH5=-48.97kJ mol-1，根据盖斯定律：①+③-④+⑤
3
得到 3H2 g + O2 g = 3H2O l ，求ΔH=-726.51kJ mol-1+ -44kJ mol-1 - +37.92kJ mol-1 2
+ -48.97kJ mol-1 =-857.4kJ mol-1 H g + 1 O g =H O l ΔH = -857.4kJ mol
-1
；则 2 2 2 2 =-285.8kJ2 3
mol-1；
(4)D、E、F点生成CH3OH的物质的量分别为 n(D) = 1mol× 13.2%× 86%≈ 0.1135mol、n(E) = 1mol×
15%× 78%= 0.117mol、n(F) = 1mol× 20%× 60%= 0.12mol，CH3OH的物质的量最大的是F点；升高温度
11
反应 i平衡左移，二氧化碳平衡转化率降低，而反应ⅱ平衡右移，二氧化碳平衡转化率增大，温度高于 513K
时，CO2平衡转化率增大程度加快，说明此时以反应ⅱ为主，即随着温度升高，反应ⅱ向右移动的程度大于反
应ⅰ向左移动的程度；
(5)设平衡体系中，CH3OH、CO的物质的量分别为 x、y，列式子：i．
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
起始(mol) 1 3 0 0
，ii．
转化(mol) x 3x x x
平衡(mol) 1-x-y 3-3x-y x x+y
CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g)
起始(mol) 1 3 0 0 x
，依题意，x+ y= 0.5mol， =
转化(mol) y y y y 4mol-2x
平衡(mol) 1-x-y 3-3x-y y x+y
10% x= 1，解得： mol，y= 1 mol 1；平衡体系中，各组分的物质的量如下：0.5molCO2、 molCH OH、3 6 3 3
1 molCO 0.5molH O 11 molH n= 0.5+0.5+ 1 + 1 + 11 10、 2 、 2，总物质的量 mol= mol，p CO =6 6 3 6 6 3 2
100kPa× 0.5mol× 3 = 15kPa，p(CO) = 5kPa，p CH3OH = 10kPa，p H2 = 55kPa，p H O =10mol 2
p CH3OH p H O15kPa i K ( ) = 2 i = 10kPa×15kPa = 10。反应 的平衡常数 -2p (kPa) ；
p CO p32 H2 15kPa×(55kPa)3 553
(6)正极的电极反应式为O2+ 2H2O+ 4e-= 4OH-，电解氯化钠溶液时阴极的电极反应式为 2H2O+ 2e-=
-3
2OH-+H2 ↑，转移电子的物质的量 n e- = 280×10 L × 4= 0.05mol，电解生成的氢氧根离子浓度
22.4L mol-1
c OH- = 0.05mol = 0.1mol L-1，pH= 14- pOH= 13。
0.5L
押题二 反应热+反应机理+反应速率+化学平衡大综合
7. (2025·贵州·模拟预测)从烟气中捕集CO2，与CH4耦合反应生成CO和H2，有利于减少CO2排放，减缓温
室效应。反应方程式如下：
主反应：CO2 g +CH4 g 2CO g + 2H2 g ΔH=+247kJ mol-1 K
主要的副反应：I．CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH1=+41kJ mol-1 K1
Ⅱ．C s +H2O g CO g +H2 g ΔH2=+131kJ mol-1 K2
Ⅲ． 2CO g C s +CO2 g ΔH3 K3
回答下列问题：
(1)计算ΔH -13= kJ mol 。为了抑制副反应Ⅱ的发生，主反应倾向于在 (选填“高温”或
“低温”)下进行。
(2)主反应分别在Ni和NiMo合金催化剂上的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的中间物种加
注 *。
12
由图可知，相同条件下，为提高化学反应速率，使用 催化剂较好。在该催化剂上，反应历程的最大
能垒 (活化能)为 eV，决速步骤的反应方程式为 。
(3)在恒温、c CO2 = c CH4 = 1mol L-1'时进料，在不同条件下达到平衡时的理论平衡转化率和
n H2 /n CO 如下表：
平衡转化率 (%)
条件 n H2 /n CO
CH4 CO2
i．只考虑主反应 80 80 1.00
ii．同时考虑主反应和副反应Ⅰ (K1= 1.0) 75 x y
iii．只考虑主反应在透氢膜反应器中进行 - 90 -
①在条件ⅰ时，K= (列出计算式)。
②与条件ⅰ相比，条件ⅱ中 x 80%，y 1.00(选填“大于”“等于”或“小于”)。
③在条件ⅲ时，透氢膜反应器的工作原理如图所示。出口 a和出口 b中H2的物质的量的比值为
(保留小数点后 2位)。
【答案】(1) - 172 高温
(2)NiMo(或NiMo合金)1.58 CH4 g =CH * * * * * * * *3 +H [或CH4 g +CO +O =CH3 +H +CO +O ]
1.62(3) ×1.6
2
× 大于 小于 0.650.2 0.2
【解析】(1)根据盖斯定律，-反应 I-反应Ⅱ=反应Ⅲ，ΔH -13=-ΔH1-ΔH2=-41kJ mol - 131kJ mol-1=
-172kJ mol-1；根据ΔG=ΔH-TΔS< 0反应自发进行，主反应吸热，熵增，可知主反应倾向于在高温下进
行；
(2)由图可知，相同条件下，为提高化学反应速率，使用NiMo合金催化剂时活化能较低，效果更好；在该催化
13
剂上，b→ c反应历程的垒能最大，最大能垒 (活化能)为 1.14eV+ 0.44eV= 1.58eV；决速步骤的反应方程式
为CH4 g =CH *3 +H *[或CH4 g +CO*+O*=CH * *3 +H +CO*+O*]；
(3)①在条件ⅰ时，只考虑主反应CO2 g +CH4 g 2CO g + 2H2 g ，达到平衡时，CH4、CO2的转化率为
2 2
80%，平衡时 c CO2 = c CH4 = 0.2mol L-1，c CO = c H2 = 1.6mol L-1 1.6 ×1.6，K= ；0.2×0.2
②同时考虑主反应和副反应Ⅰ (K1= 1.0)，主反应中CH4的平衡转化率为 75%，CH4、CO2转化 0.75mol/L，生
成 c CO = c H2 = 1.5mol L-1，对于副反应列三段式：
CO2 g + H2 g CO g + H2O g
起始mol/L 0.25 1.5 1.5 0
= (1.5+x)x，K1 1.0，平衡时 = 1，x
变化mol/L x x x x (0.25-x)(1.5-x)
平衡mol/L 0.25-x 1.5-x 1.5+x x
≈ 0.115，可知同时考虑主反应和副反应Ⅰ，CO2转化大于 0.8mol/L，与条件ⅰ相比，条件ⅱ中 x大于 80%；副
反应Ⅰ消耗H2，生成CO，n H2 /n CO 小于 1；
③在条件ⅲ时，只考虑主反应，CO2平衡转化率为 90%，CH4、CO2转化 0.9mol/L，各剩余 0.1mol/L，生成
2 2
c CO = c H2 = 1.8mol L-1，假设出口 a含有 c H2 = xmol L-1 x ×1.8，根据温度不变，K值不变，可得 0.1×0.1
1.62= ×1.6
2
× ，x=
32
，则出口 b含有 c H2 = 1.8- 32 mol L-1= 49 mol L-1，出口 a和出口 b中H 的物0.2 0.2 45 45 45 2
32
质的量的比值为 ≈ 0.65。
49
8. (以CO2氧化异丁烷脱氢制备异丁烯为情境)丁烯是一种重要的化工原料，主要用于生产甲基叔丁基醚
丁基橡胶等产品。CO2氧化异丁烷脱氢制备异丁烯 CH3-C CH3 =CH2 以及正丁烷 (P)直接脱氢制
2-丁烯 (M )技术已进入工业化应用。回答下列问题：
(1)丁烷可以作为燃料使用。已知 0.1mol CH3CH2CH2CH3完全燃烧生成H2O(l)放出 a kJ热量，则表
示CH3CH2CH2CH3燃烧热的热化学方程式为 。
(2)CO2氧化异丁烷脱氢制备异丁烯，其反应为CH CH3 3 g +CO2 g CH3-C CH3 =CH2 g +
H2O g +CO g △H，在Fe2O3催化作用下的反应机理如下：
写出转化①、②的化学方程式： 、 。
(3)正丁烷直接脱氢制 2-丁烯过程发生如下两个反应：
反应Ⅰ．CH3CH2CH2CH3 g CH3CH=CHCH3 g +H2 g ；
反应Ⅱ．CH3CH2CH2CH3 g CH2=CHCH=CH2 g + 2H2 g 。
在T1℃、p1kPa的恒压密闭容器中，按物质的量之比为 1 ∶ 2通入CH3CH2CH2CH3(g)和N2(g)的混合气
体，发生上述反应，测得生成物的物质的量与反应时间关系曲线如图所示 (曲线 a只表示某物质的部分
变化)。
14
①从平衡角度说明通入N2的作用是 。
②曲线 b表示的物质是 (填名称)，若其他条件不变，在恒容密闭容器中进行上述反应，则点X将
可能移向点 (填“A”“B”或“C”)。
(4)在T℃、p0kPa的恒压密闭容器中，按物质的量之比为 1 ∶ 2通入CH3CH2CH2CH3(g)和N2(g)的混合
气体，发生反应Ⅰ、Ⅱ，当反应Ⅰ和反应Ⅱ均达到平衡时，测得P、M在含碳物质中的占比分别为 20%、
p H
60% 2，则 = ，反应Ⅰ的Kp= [用含 p0的式子表示，若用N代表CH2=CHCH=
p N2
n P
CH2，则P在含碳物质中的占比表示为 × 100%]。
n P +n M +n N
【答案】(1)CH3CH2CH2CH g + 133 O2 g = 4CO2 g + 5H2O l ΔH=-10a kJ mol-12
(2)3Fe2O3+CH CH3 3= 2Fe3O4+CH3-C CH3 =CH2+H2O 2Fe3O4+CO2= 3Fe2O3+CO
(3)反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体体积增大的反应，恒温恒压条件下，通入N2可以降低反应体系中其他组分的分
压，提高反应物的转化率 2-丁烯 C
(4) 1 或 0.5 0.75p0kPa2
【解析】(1)0.1mol CH3CH2CH2CH3完全燃烧生成H2O(l)放出 a kJ热量，则丁烷完全燃烧的热化学方程式可
以表示为：CH3CH2CH2CH3 g
13
+ O2 g = 4CO2 g + 5H2O l ΔH=-10a kJ/mol；2
(2)转化①Fe2O3转化为Fe3O4，CH CH3 3转化为CH3-C CH3 =CH2，化学方程式为：3Fe2O3+
CH CH3 3= 2Fe3O4+CH3-C CH3 =CH2+H2O；转化②为Fe3O4转化为Fe2O3，CO2转化为CO，化学方
程式为：2Fe3O4+CO2= 3Fe2O3+CO；
(3)①反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体体积增大的反应，恒温恒压条件下，通入N2可以降低反应体系中其他组分的
分压，相当于减压，平衡正向移动，提高反应物的转化率；
② t1时刻，曲线 a物质的量是 1mol，曲线 b物质的量是 0.5mol，曲线 c物质的量是 0.25mol，两个反应均生成
氢气，则曲线 a代表H2，根据物质的量关系 n H2 =n CH3CH=CHCH3 + 2n CH2=CHCH=CH2 = 1mol，
则n CH3CH=CHCH3 = 0.5mol、n CH2=CHCH=CH2 = 0.25mol，即曲线 b表示 2-丁烯
CH3CH=CHCH3 ；两个反应均是气体体积增大的反应，如果改为恒容，则压强变大，反应速率加快，达到平
衡时间变短，但平衡逆向移动，丁烷的转化率降低，2-丁烯物质的量变小，则应为C点；
(4)设初始通入 n CH3CH2CH2CH3 = amol，则n N2 = 2amol，达到平衡以后，根据碳守恒可知，
n CH3CH=CHCH3 +n CH2=CHCH=CH2 +n CH3CH2CH2CH3 = amol；得P CH3CH2CH2CH3 、
M CH3CH=CHCH3 在含碳物质中的占比分别为 20%、60%，则n CH3CH2CH2CH3 = 0.2amol、
n CH3CH=CHCH3 = 0.6amol、n CH2=CHCH=CH2 = 0.2amol，由上一问方程式的比例关系可知，
15
p H
n H2 =n CH3CH=CHCH3 + 2n CH2=CHCH=CH = amol
2 = amol2 ，则 = 0.5；
p N2 2amol
平衡时，n总= 4amol，p H2 =
1 × p0kPa、p CH3CH=CHCH = 0.63 × p0kPa、p CH3CH2CH2CH3 =4 4
0.6
0.2 4 ×p0kPa×
1
4 ×p0kPa× p0kPa，反应Ⅰ的K4 p= = 0.75p0kPa。0.2
4 ×p0kPa
9. (2025·甘肃·二模)2024年巴黎奥运会火炬燃料是生物丙烷 C3H8 ，来自可再生原料，用途广泛，是一种较
为清洁的能源，有助于减少碳排放。丙烷是一种重要的化工原料，工业上常用丙烷来制备乙烯、丙烯等
产品。请回答下列问题：
Ⅰ．直接脱氢法制丙烯的反应为：C3H8 g C3H6 g +H2 g ΔH1。在 25℃和 101kPa条件下，几种物
质的燃烧热如下表所示：
物质 C3H8 C3H6 H2
燃烧热ΔH / kJ mol-1 -2219.9 -2049 -285.8
(1)ΔH1= kJ mol-1。
(2)该反应正向自发进行的条件为 (填“高温”“低温”或“任何温度”)。
(3)某温度下，在某刚性密闭容器中充入一定量的C3H8，发生上述反应。平衡时容器中总压为 akPa，丙
烷的转化率为 x，则该反应的平衡常数Kp为 (要求带单位；用分压计算的平衡常数为Kp，分压=
总压×物质的量分数)。
Ⅱ．氧化脱氢法制丙烯：在固体催化剂作用下氧化丙烷生成丙烯，化学反应为：
C3H g + 18 O2 g C3H6 g +H2O g ΔH2=-118kJ mol-12
(4)中国科学技术大学研究了在硼基催化剂上丙烷氧化脱氢制丙烯的反应机理，部分反应历程 (其中吸
附在催化剂表面的物质用 *表示)如下图所示：
则反应物分子在催化剂上的吸附是 (填“吸热”或“放热”)过程。上述反应历程中决速步骤的反
应方程式为： 。
(5)氧化裂解法制丙烯的反应产物中除C3H6外，还有CH4、CO和C等，产生的固体会附着在催化剂表
n C3H8
面，降低催化剂活性。下图 1为温度对丙烷氧化裂解反应性能的影响，图 2为投料比 对丙烷 n O 2
16
氧化裂解反应性能的影响。
n C3H6
已知：C3H6的选择性= × 100%；C3H6产率=C3H8转化率×C3H6选择性。
n C3H8 转化
①图 1中C3H8的转化率随着温度升高而增大的原因为 。
n C3H8
②图 2中 的值较低时，C3H6的选择性较低的原因可能是 。
n O2
【答案】(1) + 114.9
(2)高温
2
(3) ax kPa
1-x2
(4)放热 C * *3H8 C3H7 +H *或C *3H8 +O2 g C *3H7 +H *+O2 g
(5)温度升高，反应速率加快，转化率升高 氧气过量，丙烷发生深度氧化产生其它副产物
【解析】(1)根据燃烧热定义写出热化学方程式：
C3H8(g) + 5O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) ΔH=-2219.9kJ/mol①，C3H6(g) + 9 O2(g) = 3CO2 2(g) + 3H2O(l)
ΔH=-2049kJ/mol②，
H 12(g) + O2(g) =H2O(l) ΔH=-285.8kJ/mol③2
由盖斯定律，①-②-③可得C3H8(g) =C3H6(g) +H2(g)，ΔH1= (-2219.9) - (-2049) - (-285.8) =
+114.9kJ/mol。
(2)该反应ΔH1=+114.9kJ/mol> 0，反应后气体物质的量增大，ΔS> 0。根据ΔG=ΔH-TΔS，当ΔG< 0
时反应自发进行，要使ΔG=ΔH-TΔS< 0，因为ΔH> 0，ΔS> 0，则需T较大，即高温条件下反应正向自发
进行。
(3)设起始时C3H8的物质的量为 n，列出三段式：
C3H8(g) = C3H6(g) + H2(g)
起始量 n 0 0
转化量 nx nx nx
平衡量 n(1-x) nx nx
平衡时总物质的量为 n(1- x) +nx+nx=n(1+ x)。
n(1-x) a(1-x)
C3H8的分压 p(C3H8) = a× kPa= + kPa，C3H6和H2的分压 p(C3H6) = p(H2) = a×n(1+x) 1 x
ax 2
nx p(C H )×p(H ) 2kPa= ax+ kPa
ax
，平衡常数K = 3 6 2p = 1+x kPa= kPa。
n(1+x) 1 x p(C3H8) a(1-x) 1-x2
1+x
17
(4)从反应历程图看，反应物分子吸附在催化剂表面后能量降低，所以反应物分子在催化剂上的吸附是放热过
程。决速步骤是反应历程中活化能最大的步骤，由图可知活化能最大的步骤对应的反应为C *3H8 C3H *7 +
H *。
(5)①温度升高，分子获得能量，活化分子百分数增大，有效碰撞几率增加，反应速率加快，在相同时间内丙烷
反应的量增多，所以丙烷的转化率随着温度升高而增大。
②n(C3H8)/n(O2)较低时，也就是氧气相对丙烷过量较多时，丙烷不仅发生生成丙烯的反应，还会更多地发生
深度氧化反应，生成CH4、CO和C等，使得丙烯的选择性降低。
10. (以丙烷 (C3H8)制丙烯 C3H6 的方法为情境)Ⅰ．丙烯是重要的有机化工原料，丙烷制丙烯是化工研究
的热点。由丙烷 (C3H8)在一定温度和催化剂条件下制丙烯 C3H6 的两种方法如下。
反应A(直接脱氢)：C3H8 g C3H6 g +H2 g ΔH1=+124kJ mol-1
反应B( 1氧化脱氢)：C3H8 g + O2 g C3H6 g +H2O g ΔH2 2
(1)已知：2H2 g +O2 g 2H2O g ΔH=-484kJ/mol，则ΔH2= kJ/mol。
(2)一定温度下，向恒容密闭容器中充入 1molC3H8和 0.5molO2，初始压强为 pkPa，仅发生反应B(氧化
脱氢)。欲提高C3H6的平衡产率，同时加快反应速率，应采取的措施是 (填字母)。
a．升高温度 b．增大压强 c．再充入O2 d．及时分离出水蒸气 e．加催化剂
(3)反应A(直接脱氢)在催化剂Pt表面上反应路径如下，整个反应的能量变化如图所示。
TS表示过渡态，*表示吸附，路径中决速步骤的反应式为 ，有 个基元反应。
n H O
(4) 2 在压强 (117.5kPa)恒定条件下，以H2O g 作为稀释气，不同水烃比M[ = 5、10、15]时，催
n C3H8
化 1molC3H8直接脱氢 (反应A)制备C3H6反应的平衡转化率随温度的变化如图所示。 [副反应：
C3H8 g C2H4 g +CH4 g ]
18
n C
W 3
H6
① 点对应条件下，若C3H6的选择性 [C3H6的选择性= × 100%]为 80%，则反应A的分
消耗 C3H8
压平衡常数Kp(Kp是用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)为 kPa。
②相同温度下，水烃比远大于 15:1时，C3H8的消耗速率明显下降，可能的原因是：
ⅰ.C3H8的浓度过低；ⅱ. 。
(5)一定条件下，恒压密闭容器中仅发生反应B(氧化脱氢)。
1
①已知该反应过程中，v正= k正p C3H8 p 2O2，v逆= k逆p C3H6 p H2O ，其中 k正、k逆为速率常数，与温
度、活化能有关。升高温度，k正的变化程度 (填字母)k逆的变化程度。
a．大于 b．小于 c．等于 d．无法比较
②相比反应A(直接脱氢)，反应B(氧化脱氢)的优点有 (任写一点)。
Ⅱ．为解决NO2的污染，某研究机构提出MOFs多孔材料孔径大小和形状恰好将N2O4“固定”，能高选
择性吸附NO2，废气中的NO2被吸附转化后，经处理能全部转化为HNO3，原理示意图如下。
已知：2NO2 g N2O4 g ΔH< 0。
(6)降低温度有利于NO2吸附的原因是 ，多孔材料MOFs吸附NO2后再生时内部发生的化学方
程式为 。
【答案】(1) - 118
(2)c
(3)CH3CHCH *3 +H *→CH * * *3CH=CH2 + 2H (或CH3CHCH3 →CH3CH=CH *2 +H *)3个
(4)14.4 72或 H2O g 过多地占据催化剂表面活性位点，导致催化剂对丙烷的吸附率降低5
(5)b 氧化脱氢为放热反应，能减少能耗 (或产物易于分离)
(6)低温有利于该反应正向移动，有利于NO2的吸附 2N2O4+O2+ 2H2O= 4HNO3
【解析】(1)反应B× 2-反应A× 2可得反应：2H2 g +O2 g 2H2O g ，则由盖斯定律可得：ΔH= 2ΔH2-
19
2ΔH1，则反应B的ΔH2=ΔH1+ 1 ΔH= 124kJ/mol+ 1 -484kJ/mol =-118kJ/mol；2 2
(2)a．反应B为放热反应、气体体积增大的反应，升温平衡逆移，产率下降，故 a错误；
b．加压平衡逆移，产率下降，故 b错误；
c．充入氧气平衡正向移动，反应速率增大，同时产率增大，c正确；
d．及时分离水蒸气，反应速率减小，d不正确；
e．加催化剂不改变平衡产率，e不正确；
故选 c；
(3)从能量变化图可知，路径中由 c生成 d的活化能最高，为决速步骤，其反应式为：CH3CHCH * *3 +H →
CH3CH=CH *2 + 2H *或CH3CHCH *3 →CH3CH=CH * *2 +H ；
吸附和脱附不属于基元反应，有化学键断开或化学键生成属于基元反应，b到 c、c到 d和 d到 e属于基元反
应，共 3个；
(4)①W点C3H8的平衡转化率为 75%，设C3H8通过反应A和副反应转化的物质的量分别为 xmol、ymol，且
起始n C3H8 = 1mol，根据已知条件列出“三段式”：
C3H8 g C3H6 g + H2 g
起始 /mol 1 0 0
转化 /mol x x x
平衡 /mol 1-x x x
C3H8 g C2H4 g + CH4 g
起始 /mol 1-x 0 0
转化 /mol y y y
平衡 /mol 1-x-y y y
x+y
则 × 100%= 75%，C3H6的选择性为 80% x，则 × 100%= 80%。故 x= 0.6，y= 0.15。W点1 x+y
n H2O = 10，则H2O g 的物质的量为 10mol，平衡时C3H8物质的量为 0.25mol，C3H6、H2的物质的量均
n C3H8
为 0.6mol，混合气总物质的量为 0.25+0.6+0.6+0.15+0.15+10 mol= 11.75mol，则反应Ⅰ的分压平衡常
0.6
2
11.75 ×117.5kPa 数Kp= = 14.4kPa；0.25
11.75 ×117.5kPa
②相同温度下，水烃比远大于 15:1时，说明水蒸气过多，则C3H8的浓度过低，反应速率减慢，另一个可能的原
因是：H2O g 过多地占据催化剂表面活性位点，导致催化剂对丙烷的吸附率降低，C3H8的消耗速率明显下
降；
(5)①该反应是放热反应，升高温度，速率常数都增大，平衡向逆反应方向移动，即逆反应速率常数增幅大于正
反应速率常数，即 k正的变化程度小于 k逆的变化程度，故选 b；
②相比反应Ⅰ，反应Ⅱ为放热反应，低温条件下有利于该反应平衡向正反应方向移动，能减少能耗，且常温下
丙烯为气态，水为液态，水的沸点较高，丙烯和水存在沸点差异，易于分离，则相比反应Ⅰ (直接脱氢)，反应Ⅱ
(氧化脱氢)的优点有：氧化脱氢为放热反应，能减少能耗 (或产物易于分离)；
(6)已知：2NO2 g N2O4 g 正反应放热，降低温度之后，平衡正向移动，导致生成的N2O4增多，利于
NO2的吸附。N2O4和氧气、水反应生成硝酸，其方程式为 2N O +O + 2H O
2 4 2 2 4HNO3。
11. (2025·山东·模拟预测)甲烷重整制氢是重要的制氢方法，其过程中发生下列反应：
I．CH -14 g +H2O g CO g + 3H2 g ΔH1=+206.3kJ mol ；
20
Ⅱ．CO g +H2O g CO2 g +H2 g ΔH2；
Ⅲ．CH4 g + 2H2O g CO2 g + 4H2 g ΔH3。
(1)已知在 25℃、101kPa下，由最稳定单质生成 1mol某纯物质的焓变称为该物质的标准摩尔生成焓，用
Δ θfHm kJ mol-1 表示。如表所示为几种常见物质的标准摩尔生成焓。
物质 CO2 g H2 g H2O g CO g
标准摩尔生成焓Δ H θ / kJ mol-1f m -393.5 0 -241.8 -110.5
则ΔH3= kJ mol-1。
n 初始投入的H O
( 2) 2 在某容器中发生上述反应，甲烷和水的平衡转化率随水碳比 的变化如图所 n 初始投入的CH 4
示：
①水碳比为 1：1时，甲烷的平衡转化率与水的平衡转化率近似相等的原因为 。
②随着水碳比的增大，CO的百分含量 (填“增大”或“减小”)。
n生成 CO (3)S表示选择性，S CO = × 100%。在一定温度和压强下，向容积可变的密闭
n生成 CO +n生成 CO2
容器中通入 1molCH4和 1molH2O，同时发生反应 I、反应Ⅱ、反应Ⅲ，达到平衡时测得CO的选择性为
20%，平衡时体系中气体物质的量增加 40%，则平衡时反应Ⅱ的Kx Kx 为平衡时各组分物质的量分数表
示的平衡常数)为 (保留 4位有效数字)。
(4)Pt12Ni、Sn12Ni、Cu12Ni三种双金属合金团簇催化剂催化甲烷重整制氢的过程中，存在甲烷逐步脱氢
的过程，其能量变化如图所示 (吸附在催化剂表面上的物种用 *标注)：
21
①Sn12Ni双金属团簇具有良好的抗积碳作用，能有效抑制碳沉积对催化剂造成的不良影响，结合图示解
释其原因为 。
②甲烷逐步脱氢过程决速步反应是 (用化学方程式表示)。
【答案】(1) + 165.1
(2)水碳比为 1：1时，主要发生反应Ⅰ，使得甲烷的平衡转化率与水的平衡转化率近似相等 减小
(3)21.71
(4)积炭反应为最后一步，Sn12Ni做催化剂最后一步活化能大，反应不易发生，故产生积炭较少 CH *3 +
H *=CH * * * * *2 + 2H 或CH3 =CH2 +H
【解析】(1)ΔH1= -110.5kJ mol-1 -Δ θfHm CH4 - -241.8kJ mol-1 =+206.3kJ mol-1，解得Δ θfHm CH4
=-75kJ mol-1；ΔH θ3=Δ fHm CO2 + 0-Δ θfHm CH4 - 2Δ fH θm H2O ，代入数据：ΔH3=-393.5kJ mol-1-
-75kJ mol-1 - 2× -241.8kJ mol-1 =+165.1kJ mol-1；
(2)①反应Ⅰ中甲烷和水系数比为 1：1，故水碳比为 1：1时，甲烷的平衡转化率与水的平衡转化率近似相等，
原因是主要是：主要发生反应Ⅰ，使得甲烷的平衡转化率与水的平衡转化率近似相等；
②随着水碳比的增大，此时会发生反应Ⅱ、Ⅲ，使得CO的选择性降低，反应Ⅱ前后气体物质的量不变，反应Ⅲ
前后气体物质的量会变大，因此总的气体物质的量变大，则CO的百分含量减小；
(3)初始通入 1molCH4和 1molH2O，根据氢元素守恒可知，n H2 总= 3mol，平衡时体系中气体物质的量增加
40%，则平衡时，气体总物质的量为 2mol+ 0.8mol= 2.8mol，设平衡时 n CO = xmol，则n CO2 = 4xmol，
根据C守恒n CH4 = 1-5x mol，根据氢元素守恒可知，n H2 +n H2O = 3-2 1-5x mol=
1+10x mol，则 1+ 1+10x = 2.8，解得 x= 0.08mol，则平衡时，n CH4 = 0.6mol、n CO = 0.08mol、
n CO2 = 0.32mol，n H2 +n H2O = 1.8mol；根据氧元素守恒可知，n H2O +n CO + 2n CO2 = 1mol，
则n H2O = 0.28mol，n H2 = 1.52mol，反应Ⅱ反应前后气体体积不变，所以反应Ⅱ的Kx=
0.32mol×1.52mol = 21.71；
0.08mol×0.28mol
(4)①由反应进程可知，积炭反应为最后一步，Sn12Ni做催化剂最后一步活化能大，反应不易发生，故产生积
炭较少；
②由图可知，TS2过渡态的活化能最大，反应速率最慢，是反应的决速步，化学方程式为是CH *3 +H *=CH *2
+ 2H *或CH *3 =CH * *2 +H 。
12. (以CO2加氢制备CH3OH、CH3CH2OH为情境)CO2加氢制备CH3OH、CH3CH2OH涉及反应如下：
i． 2CO2 g + 6H2 g C2H5OH g + 3H2O g ΔH1
ii．CO2 g + 3H2 g CH3OH g +H2O g ΔH2=-49.9 kJ mol-1
iii．CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH3=+41.6 kJ mol-1
22
回答下列问题：
(1)工业上，利用CO加氢合成CH3OH g 的热化学方程式为 。
(2)向反应器中充入 1 molCO2和 3 molH2，在催化剂Cat1、Cat2作用下发生上述反应，测得相同时
间内CO2的转化率与温度关系如图所示。温度低于 450℃时，催化效率较高的催化剂是 (填
“Cat1”或“Cat2”)，随着温度升高，Cat1、Cat2曲线相交，其主要原因可能是 。
(3)某温度下，向恒容密闭容器中充入 1 molCO2和 3 molH2，发生上述反应 i、ii、iii，起始压强为
100kPa，达到平衡时CO2转化率为 60%，CH3CH2OH选择性为 50%，CO选择性为 25%。
n C2H5OH
已知：乙醇的选择性= × 100%(CH OH、CO的选择性同理)。)
n C2H5OH +
3
n CH3OH +n CO
该温度下，反应 iii的平衡常数Kp= (用分数表示，用分压计算的平衡常数为压强平衡常数，分压
等于总压×物质的量分数)。
( 还原4)CO2与H2在活化后的催化剂 [催化剂活化：In2O 3(无活性) In2O3-x(有活性)]表面可逆地发生
氧化
反应 ii，其反应历程如图所示。
23
①对于CO2制甲醇的过程，以下描述正确的是 (填字母)。
A. 反应中经历了 In-C、In-O键的形成和断裂
B. 加压可以提高CO2的平衡转化率
C. 升高温度有利于生成甲醇
②CO2与H2混合气体以不同的流速通过反应器，流速加快可减少产物中H2O的积累，减少反应
(用化学方程式表示)的发生，减少催化剂的失活，提高甲醇选择性。
(5)用电解法也可以实现由CO2制备乙醇。电解时电解质溶液显酸性，阴极的电极反应式为 。
(6)干冰 (固态CO2)的立方晶胞结构中，CO2处于顶点和面心，若晶胞参数为 a nm，NA表示阿伏加德
罗常数的值，则干冰晶体的密度为 g cm-3。
【答案】(1)2H2 g +CO g CH3OH g ΔH=-91.5 kJ mol-1
(2)Cat1 随着温度升高，温度对反应速率起决定作用
(3) 1
7
(4)AB In2O3-x+ xH2O In2O3+ xH2
(5)2CO2+ 12H++ 12e-=C2H5OH+ 3H2O
(6) 1.76×10
23
a3NA
【解析】(1)根据盖斯定律，反应 ii- iii可得 2H2 g +CO g CH3OH g ，则该反应的ΔH= (-49.9 kJ
mol-1) - (+41.6 kJ mol-1) =-91.5 kJ mol-1，则利用CO加氢合成CH3OH g 的热化学方程式为：
2H2 g +CO g CH3OH g ΔH=-91.5 kJ mol-1；
(2)由图可知，温度低于 450℃时，催化剂是Cat1时，二氧化碳的转化率高，故此时催化效率较高的催化剂是；
由于反应时间相同，随着温度升高，反应速率加快，则随着温度升高，Cat1、Cat2曲线相交，其主要原因可能
是：随着温度升高，温度对反应速率起决定作用；
(3)根据相关数据，达到平衡时CO2转化率为 60%，CH3CH2OH选择性为 50%，CO选择性为 25%，根据原子
守恒可计算各组分物质的量如下：
24
组分 CO2 CO H2 H2O CH3OH C2H5OH
n/mol 0.4 0.1 1.4 0.8 0.1 0.2
气体总物质的量为 3.0 mol。对于等分子数反应，可用物质的量替代分压计算平衡常数，反应 iii的平衡常
p CO=
p H2O K = 0.1 mol×0.8 mol 1数 p = ；
p CO2 p H2 0.4 mol×1.4 mol 7
(4)①A．由图可知，反应中经历了 In-C、In-O键的形成和断裂，A项正确；
B．CO2制甲醇是气体分子数减小的反应，加压平衡正向移动，可以提高CO2的平衡转化率，B项正确；
C．CO2 g + 3H2 g CH3OH g +H2O g ΔH=-49.9 kJ mol-1是放热反应，升高温度平衡逆向移
动，不利于生成甲醇，C项错误；
故选AB；
还原
②已知催化剂活化：In O 2 3(无活性) In2O3-x(有活性)，流速加快可减少产物中H2O的积累，减少反应
氧化
In2O3-x+ xH2O In2O3+ xH2的发生，减少催化剂的失活，提高甲醇选择性；
(5)根据题意，电解时，二氧化碳在阴极得到电子生成乙醇，电极反应式为：2CO + 12H++ 12e-2 =C2H5OH+
3H2O；
(6)干冰 (固态CO2)的立方晶胞结构中，CO2处于顶点和面心，，则每个干冰晶胞中含有 4个CO2，干冰晶体的
4mol×44g/mol 1.76×1023 1.76×1023
密度= = g cm-3，故答案为： 。
(a×10-7)3N 3A a N 3A a NA
押题三 化学原理大综合
13. (2025·天津宁河·一模)Ⅰ．“一碳化学”是以分子中只含一个碳原子的化合物 (如CO2、CO、CH4等)为
原料来合成一系列化工原料和燃料的化学。回答下列问题：
(1)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应为 (忽略其他副反应)：
①CO2(g) +H2(g) =CO(g) +H2O(g) ΔH1=+41.2kJ·mol K1
②CO(g) + 2H2(g) =CH3OH(g) ΔH2=-90.6kJ·mol K2
③CO2 g + 3H2 g =CH3OH g +H2O g ΔH3 K3
则ΔH3= kJ·mol-1，平衡常数K3= (用K 、K 表示)。
(2)在恒温恒容下，反应 (CO2 g + 3H2 g =CH3OH g +H2O g 达平衡状态的标志是 (填序
号)。
A. 平衡常数K保持不变 B. 容器内气体的密度保持不变
C. 3v正 H2O = v逆 H2 D. 容器内混合气体平均相对分子质量不变
(3)欲提高反应CO2+ 3H2 g =CH3OH g +H2O g 中甲醇的平衡产率，可采取的措施有 。
A. 升高温度 B. 增大体系压强 C. 增加CO2的浓度 D. 使用高效催化剂
(4)研究人员研究出一种方法，可实现水泥生产时CO2零排放，其基本原理如下图所示。温度小于
900℃时进行电解反应，碳酸钙先分解为CaO和CO2，电解质为熔融碳酸钠，阳极的电极反应为 2CO2-3
- 4e-= 2CO2 ↑+O2 ↑，则阴极的电极反应为 。
25
Ⅱ．亚磷酸H3PO3是一种二元弱酸。常温下，已知H3PO3溶液中含磷粒子的浓度之和为 0.1mol·L-1，溶
液中含磷粒子的物质的量分数 (δ)与溶液 pH的关系如图所示。
(5)Ka1 H3PO3 = (填数值)。
(6)δ HPO2-3 随溶液 pH的变化用曲线 (填“1”“2”或“3”)表示。
【答案】(1) - 49.4 K1·K2
(2)CD
(3)BC
(4)3CO2+ 4e-=C+ 2CO2-3
(5)10-1.43
(6)3
【解析】(1)①CO2 g +H2 g CO g +H2O g ΔH1=+41.2kJ·mol K1，②CO g + 2H2 g
CH3OH g ΔH2=-90.6kJ mol-1 K2，③CO2 g + 3H2 g CH3OH g +H2O g ΔH3 K3，依据盖
斯定律，将反应①+②得，反应③CO2 g + 3H2 g CH3OH g +H2O g ΔH3= (+41.2kJ·mol ) + (
-90.6kJ·mol ) =-49.4 kJ mol-1，平衡常数K3=K1·K2；
(2)A．平衡常数只与温度有关，恒温条件下K一定不变，A错误；B．反应物和生成物均为气体，则气体总质
量不变，容器恒容，则气体总体积不变，所以无论是否达到平衡，容器内气体的密度都不变，B错误；C．反应
中各物质的化学反应速率之比等于其化学计量数之比，平衡时，3v正 H2O = v逆 H2 ，C正确；D．反应前后
各物质都是气体，故气体总质量不变，该反应的正反应是气体物质的量减小的反应，混合气体平均相对分子质
量不变，即气体分子的物质的量不变，说明反应达到平衡，D正确；答案选CD；
(3)A．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，甲醇产率降低，A错误；B．正反应方向为体积减小反
应，增大压强平衡正向移动，甲醇产率升高，B正确；C．增加二氧化碳浓度，平衡正向移动，甲醇的产率升
高，C正确；D．催化剂不影响平衡移动，对甲醇的产率无影响，D错误；答案选BC；
(4)温度小于 900℃时进行电解反应，碳酸钙先分解为和CaO，电解质为熔融碳酸盐，熔融碳酸钠中的碳酸根
离子移向阳极，阴极得电子发生还原反应生成碳，则阴极的电极反应为 3CO - 2-2+ 4e =C+ 2CO3 ；
+ -
( ) c(H )c(H PO )5 ②利用交叉点求算电离平衡常数，H PO + - 2 3 + -1.433 3 H +H2PO3 Ka1= = c(H ) = 10 ；
c(H3PO3)
26
(6)H3PO3是二元弱酸，发生电离：H + - - +3PO3 H +H2PO3，H2PO3 H +HPO2-3 ，随着溶液中的 pH逐渐增
大，H -3PO3逐渐减小，H2PO3 逐渐增大后又减小，HPO2-3 逐渐增大，δ HPO2-3 随溶液 pH的变化用曲线 3。
14. (以CO2的资源化利用为情境)CO2的资源化利用是化学领域关注的热点。
Ⅰ．利用CO2合成甲醇是CO2资源化利用的一种途径。GaZrOx催化CO2与H2反应制甲醇的化学方
程式为CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)，反应机理如图甲所示 (★表示氧空位)，反应进程如图乙
所示 (吸附在催化剂表面的物质用 *标注，TS代表过渡态)。
(1)Ga与Al同主族，则基态Ga原子价层电子的轨道表示式为 。
(2)下列说法正确的是 。
A. 该反应在低温下能自发进行
B. GaZrOx催化剂能提高甲醇的平衡产率
C.“吸附 a”与“氢化”两个步骤消耗H2的分子数之比为 1:2
D. 降低步骤CH3O *+H *=CH3OH *的能垒，能有效加快甲醇的生成速率
(3)恒容密闭容器中CO2和H2的起始浓度分别为 amol L-1和 3amol L-1，一定温度下只发生反应CO2
(g) + 3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g),ts时反应达到平衡，平衡体系中CH3OH的物质的量分数为 b，则 ts
内 v H -1 -12 = mol L s (用含 a、b和 t的式子表示)。
(4)恒定总压和碳氢投料比 n CO2 :n H2 =1:3 ，在不同温度下反应相同时间后含碳主产物甲醇的产率
如图所示。
①图中Q点对应的产率 (填“是”或“不是”)该温度下甲醇的平衡产率，理由为 。
②当温度高于 520K时，甲醇的产率随温度下降的原因可能为 (写两条)。
Ⅱ．捕获CO2有助于实现碳中和。海洋是地球上最大的“碳库”，海水中存在的主要碳平衡关系如图所
示。
27
已知：①Ka1 H2CO3 = 10-6.37,K -10.33a2 H2CO3 = 10 ；Ksp CaCO3 = 10-8.35。
② 25℃时，海水的 pH≈ 8，表层海水中 c H CO = 10-4.972 3 mol L-1。
(5)25℃时，表层海水中浓度最大的含碳微粒为 (填“H2CO3”“HCO- 2-3”或“CO3 ”)。
(6)海洋中形成珊瑚礁 (主要成分为CaCO3)可能涉及反应Ca2+(aq) + 2HCO-3 (aq) CaCO3(s) +
H2CO3(aq)。请从化学平衡的角度，通过计算判断该反应进行的趋势大小： (平衡常数可反映反
应的趋势。一般认为K> 105时，反应基本能完全进行；K< 10-5时，则反应很难进行)。
【答案】(1)
(2)AC
(3) 12ab
t(1+2b)
(4)不是 该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，Q点温度低于 520K，甲醇的平衡产率应高于
520K时的 温度升高，催化剂的活性降低；或温度升高，主反应逆向移动；或温度高于 520K，促进了副反
应的进行等
(5)HCO-3
c H2CO3 c H2CO3 c CO2-( ) = = 3
c H+ K
6 K a2 4.39
c Ca2+ c2 HCO-
= = 10 ，K值已经很接近
c Ca2+3 c2 HCO- 2-3 c CO3 c H+ Ka1 Ksp
105，该反应进行的趋势很大
【解析】(1)Ga是第 31号元素，基态Ga原子价层电子排布式为 4s24p1，轨道表示式
；
(2)A．由图可知，该反应为放热、熵减反应，ΔH< 0，ΔS< 0，ΔH-TΔS< 0可自发，故需要低温下自发，A
正确；B．GaZrOx催化剂不影响化学平衡，不能提高甲醇的平衡产率，B错误；C．“吸附 a”消耗 1个H2，
“氢化”消耗 2个H2(生成甲基和水)，两个步骤消耗H2的分子数之比为 1:2，C正确；D．降低最后一步的能垒
(能垒最大)，能有效加快甲醇的生成速率，D错误；故选AC；
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)
起始(mol L-1) a 3a 0 0
(3)根据已知可列三段式， ，
转化(mol L-1) x 3x x x
平衡(mol L-1) a-x 3a-3x x x
x = b x= 4ab mol L-1 v H = Δc 12ab- + - + + + ， 2 = mol L
-1 s-1；
a x 3a 3x x x 2b 1 Δt t(1+2b)
28
(4)①放热反应，若在平衡状态，温度升高，平衡逆向移动，甲醇的产率降低，图中甲醇的产率还在升高，故Q
点所示的条件下，反应还未达到平衡状态；该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，Q点温度低于
520K，甲醇的平衡产率应高于 520K时的；
②温度升高，催化剂的活性降低；或温度升高，主反应逆向移动；或温度高于 520K，促进了副反应的进行等；
(5)25℃时，二氧化碳溶于水形成碳酸，表层海水中碳酸以第一步电离为主，故浓度最大的含碳微粒为HCO-3；
c H2CO( ) = 3
c H2CO 2- +6 K = 3
c CO3 c H = Ka2 = 104.39，K值已经很接近
c Ca2+ c2 HCO- c Ca2+3 c2 HCO- c CO2- c H+3 3 Ka1 Ksp
105，该反应进行的趋势很大；
15. (2025·河南·三模)一氧化碳是合成气和各类煤气的主要成分，是有机化工的重要原料，也可用作燃料及
精炼金属的还原剂。回答下列问题：
(1)CO与H2、O2可以合成乙二醇，反应为 2CO+O2+ 5H2=HOCH2CH2OH+ 2H2O。已知：CO(g)、H2
(g)、乙二醇 (1)的燃烧热ΔH分别为-283.0kJ mol-1、-285.8kJ mol-1、-1118.8kJ mol-1。则反应
2CO(g) +O2(g) + 5H2(g) =HOCH2CH2OH(l) + 2H2O(l)的ΔH= 。
(2)工业合成光气的原理为CO(g) +Cl2(g) COCl2(g) ΔH。一定条件下，在密闭容器中充入 1mol
CO与 1mol Cl2合成COCl2，平衡时CO 1的转化率与温度的倒数 ，压强的关系如图所示。T
ΔH
①若该反应的熵变为ΔS(kJ mol-1 K-1)，则温度 (填“大于”“小于”或“等于”) 时，该反应
ΔS
自发。
②图示中达到平衡所需要的时间最短的点是 (填“a点”“B点”或“c点”)。
(3)CH4-CO2重整反应可获得合成气CO和H2，主要反应如下：
反应 I：CH4(g) +CO2(g) 2CO(g) + 2H2(g)
反应Ⅱ：H2(g) +CO2(g) CO(g) +H2O(g)
反应Ⅲ：CH4(g) +H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
一定温度下，起始时将 1molCH4和 1.4molCO2的混合气体充入某恒容密闭容器中，平衡时测得n(CO)
= 1.8mol，CH4和H2O的物质的量分数相等。
①平衡时甲烷的转化率为 。
②若起始压强为 12kPa，则该温度下反应Ⅱ的平衡常数Kp= (Kp为用分压表示的平衡常数，分
压=总压×物质的量分数，结果保留三位有效数字)。
(4)八羰基二钴 [CO2(CO)8]主要用作有机化合物羰基化反应的催化剂，可由Co与CO在高温高压条件
29
下直接合成。Co2(CO)8中碳原子是该配位化合物的配原子，其理由是 。
(5)研究人员开发出了不需要将CO2溶解在水溶液中，而是通过采用多孔催化剂电极将CO2转化为CO
的电解池，工作原理如图 1所示。为了使CO2气体直接发生反应，需要在催化剂层内形成大量的由CO2
(气体)、H2O(液体)、催化剂 (固体)聚集而成的三相界面，如图 2所示。
①阴极的电极反应式为 。
②标准状况下，二氧化碳按 22.4L min-1的气流速率通过该装置。电解 20min后，测得电解效率 η(CO)
= % ( )= n(生成CO所用的电子)80 η CO ×100%
和选择性S(CO) = n(通过电极的电子)
% ( )= n(生成CO所用的CO90 S CO 2) ×100%
，若通过某电极的电子全部用来生成氧气，理论上产生 n(通过的CO2)
O2的质量为 g。
【答案】(1) - 876.2kJ mol-1
(2)小于 a点
(3)80% 0.643
(4)碳元素的电负性比氧元素小，容易给出孤电子对
(5)CO -2+ 2e +H2O=CO+ 2OH- 360
【解析】(1)根据①CO(g) + 1 O2(g) =CO2(g) ΔH1=-283.0kJ mol-1；2
1
②H2(g) + O2(g) =H2O(l) ΔH =-285.8kJ mol-12 ；2
③HOCH2CH2OH(1) + 5 O -12 2(g) = 2CO2(g) + 3H2O(l) ΔH3=-1118.8kJ mol ；
根据盖斯定律：2×①+5×②-③得到：2CO(g) +O2(g) + 5H2(g) =HOCH2CH2OH(1) + 2H2O(l)；
则ΔH= 2ΔH1+ 5ΔH2-ΔH3= 2× (-283.0) + 5× (-285.8) - (-1118.8) =-876.2kJ mol-1；
(2)①根据图示可知，温度越高，平衡时CO的转化率越小，所以反应CO(g) +Cl2(g) COCl2(g)的ΔH< 0，
由于该反应的ΔS< 0，由ΔG=ΔH-TΔS< 0能自发进行，ΔHΔS
方向改变)；
② a点的温度要比 b点和 c点的高，且压强大，反应速率快，a点达到平衡时间最短；
(3)①设平衡时 n(CH4) =n(H2O) = xmol，n(H2) = ymol，n(CO2) = zmol，由原子守恒可得：C守恒：1- x+
1.4- z= 1.8；H守恒：(1- x) × 4= 2x+ 2y；O守恒：(1.4- z) × 2= x+ 1.8联解可得，x= 0.2、y= 1.4、z=
0.4 1-0.2，所以平衡时CH4的转化率为 × 100%= 80%1
②平衡时，n(CH4) = 0.2mol，n(H2O) = 0.2mol，n(H2) = 1.4mol，n(CO2) = 0.4mol，n(CO) = 1.8mol，反应
30
1.8×0.2
Ⅱ是气体分子数不变的反应，可用物质的量之比代替分压之比，故反应Ⅱ的Kp= = 0.643；1.4×0.4
(4)Co2(CO)8中碳元素的电负性比氧元素小，碳原子容易给出孤电子对形成配位键，是该配位化合物的配原
子；
(5)①根据图示可知，阴极上二氧化碳得电子被还原为一氧化碳，电极反应式为CO2+ 2e-+H2O=CO+
2OH-；
② 22.4L min-1的气流速率通过该装置，电解 20min，则CO2体积为 448L，S(CO) = 90%，得 448L× 0.9=
403.2L 18mol 36mol η(CO) = 80% 36mol，即 ，转移的电子为 ，又因为 ，得通过电极的电子为 = 45mol，依据阳
80%
极的电极反应式 2H2O- 4e-= 4H++O2 ↑可知，理论上产生O2的物质的量为 11.25mol，质量为 360g。
16. (以硫酸的各种制备方法为情境)硫酸是一种重要的基础化工原料，可用不同的方法制备。
(1)18~19世纪，利用SO2和氮氧化物制硫酸，过程中的物质转化如图 1所示。
①工业上可用NH3生产NO，为该工艺提供氮氧化物，反应的化学方程式是 。
②制硫酸总反应的化学方程式是 。
③ i中反应的SO2与NO2的物质的量之比是 。
(2)现代用接触法制硫酸，关键工序是SO2的催化氧化：2SO2 g +O2 g 2SO3 g ΔH=-196kJ
mol-1
①SO2中硫氧键键能的平均值为 akJ mol-1,SO3中硫氧键键能的平均值为 bkJ mol-1，则O2中氧氧键
的键能为 kJ mol-1。
②其他条件不变，相同时间内SO2的转化率随温度的变化如图 2所示。温度大于T，SO2的转化率减小，
可能的原因是 。
(3)人们设计了以工业废液为原料制备硫酸的方法。
电解 NH4 2SO4废液制较浓硫酸，同时获得氨水，其原理示意图如图 3所示。
31
注：X、Y分别为阳离子交换膜和阴离子交换膜，电极均为惰性电极。
①结合化学用语解释图 3装置中生成较浓硫酸的原理： 。
②有同学设计燃料电池，利用图 3中产生的M、N、较浓硫酸和较浓氨水联合处理 NH4 2SO4废液，其原
理示意图如图 4所示。
ⅰ、较浓硫酸应注入 (填“C极区”或“D极区”)。
ⅱ、从物质和能量的角度说明联合生产的优点： 。
Δ
【答案】(1)4NH3+ 5O2 = 4NO+ 6H2O 2SO2+O2+ 2H2O = 2H2SO4 2:3
催化剂 氮氧化物
(2)6b- 4a- 196 温度升高使催化剂失去活性，同时 SO2的催化氧化反应是放热反应，温度升高平衡逆向
移动，反应的平衡转化率减小
(3)B极的电极反应：2H2O- 4e-=O +2 ↑+4H ，c H+ 增大，SO2-4 通过阴离子交换膜进入B极区，c SO2-4 增
大，最终得到较浓硫酸 D极区 H2和O2制成燃料电池，提供电能，得到更高浓度的硫酸和氨水
Δ
【解析】(1)①工业上可用NH3生产NO，发生氮的催化氧化反应，方程式为：4NH3+ 5O2 = 4NO+ 6H2O；
催化剂
②由物质转化图可知，SO2、O2、H2O为反应物，H2SO4为产物，故制硫酸总反应的化学方程式为：2SO2+O2
+ 2H2O = 2H2SO4；
氮氧化物
③根据反应 i的反应物和产物，i反应方程式为：H2O+ 2SO2+ 3NO2=NO+ 2HOSO2ONO，则SO2与NO2的
物质的量之比是 2:3；
(2)①已知SO2中S-O键能为为 akJ mol-1，SO3中S-O键能的平均值为 bkJ mol-1，假设O2中氧氧键的
键能为 x，ΔH= 2× 2× a+ x- 2× 3× b=-196kJ·mol-1，x= 6b-4a-196 kJ·mol-1，则O2中氧氧键的键能
为 6b-4a-196 kJ·mol-1；
②由图 2可知，随着温度升高，SO2的转化率先增大后减小，温度大于T，SO2的转化率减小，可能的原因是温
度升高使催化剂失去活性，同时SO2的催化氧化反应是放热反应，温度升高平衡逆向移动，转化率减小；
(3)①由图 3可知，A极附近稀氨水转化为较浓氨水，电极反应为：2H - - -2O+ 2e =H2 ↑+2OH ，c OH 增大，
NH+4 通过阳离子交换膜X进入A极，c NH+4 增大，最终得到较浓氨水；同理，B极负极稀硫酸转化为较浓硫
酸，电极反应为：2H2O- 4e-=O2 ↑+4H+，c H+ 增大，SO2-4 通过阴离子交换膜Y进入B极区，c SO2-4 增
大，最终得到较浓硫酸；
②ⅰ、图 3中产生的M、N分别为O2、H2，氢氧燃料电池中C极O2得到电子，发生还原反应：O + -2+ 4H + 4e
= 2H2O，c H+ 减小，c OH- 增大，NH+4 通过阳离子交换膜X进入C极，则较浓氨水应注入C极区；同理，
D极H2失去电子，发生氧化反应：2H - 4e-= 4H+2 ，c H+ 增大，SO2-4 通过阴离子交换膜Y进入D极区，故
较浓硫酸应注入D极区；
ⅱ、从物质和能量的角度，图 4利用H2和O2制成燃料电池，提供电能，得到更高浓度的硫酸和氨水。
32
17. (2025·重庆·二模)硫酸是一种重要的化工原料，广泛应用于多个领域，被称为“化学工业之母”。
(1)硫酸热分解的反应如下：
I.H2SO4 1 SO3 g +H2O g ΔH =+177kJ mol-11 K1
II.2SO3 g 2SO2 g +O g ΔH =+196kJ mol-12 2 K2
①反应 2H2SO4 1 2SO2 g +O2 g + 2H2O g ΔH3= kJ mol-1。
②工业上常对炼油厂酸渣 (含硫酸、沥青质等)进行热分解，以回收硫酸，沥青质在较高温度下分解产生
H2、CO、CO2、CH4等。恒压下，对一定量的酸渣进行热分解，平衡体系中SO2、SO3的气体体积分数随
温度的变化如下图所示。由图可知：K1(2)一种古老的生产硫酸的方法中用NO2把SO2氧化成SO3，反应为：SO2 g +NO2 g SO3 g +
NO g 。T°C时，向一恒容密闭容器中，加入等物质的量的NO2和SO2发生反应，达平衡时NO和NO2
的体积比为 3：1，则SO2的转化率为 ，该温度下，反应的平衡常数K= ；若起始时，同时充
入NO2、SO2、SO3、NO各 1mol，此时反应向 (填“正反应”或“逆反应”)方向进行。
(3)我国科研工作者开发了一种如图所示用硫酸作电解液处理含氯苯废水的装置。
阳极区电极反应为： - 2e-+ 2H2O= +Cl-+ 3H+，
- 26e-+ 10H2O= 6CO2 ↑+26H+。
= n(生成B所用的电子数)已知：电解效率 η B × 100%。
n(通过电极的电子数)
电解一段时间后，阴极得到气体A44.8L(标准状况)，η A = 100%。
①阴极区溶液的 pH保持不变，结合化学用语解释其原因 。
33
②若阳极区 η CO2 = 78%，所有 完全转化为CO2，则 η( ) = 。
【答案】(1) + 550 平衡时SO3的体积分数远小于SO2，说明大多数SO3已分解，故K1(2)75% 9 正反应
(3)电解过程中，阴极发生反应为：2H++ 2e-=H2 ↑，阴极每减少 2molH+，电路中转移 2mole-，同时有
2molH+通过质子交换膜从阳极区进入阴极区，故阴极区溶液的 pH保持不变 6%
【分析】阳极区电极反应为： - 2e-+ 2H O= +Cl-+ 3H+2 ，
- 26e-+ 10H2O= 6CO ↑+26H+2 。阴极区电极反应为：2H++ 2e-=H2 ↑，则气体A为H2。
【解析】(1)①反应 I× 2+反应 II得到 2H2SO4 1 2SO2 g +O2 g + 2H2O g ，根据盖斯定律，ΔH3= 2ΔH1
+ΔH2= 2× +177kJ mol-1 + +196kJ mol-1 ==+550kJ mol-1；
②由图可知，反应达到平衡时，SO3的体积分数远小于SO2，说明大多数SO3已分解，故K1(2)向一恒容密闭容器中，加入等物质的量的NO2和SO2发生反应，设NO2和SO2的物质的量均为 1mol，反
应过程中消耗 x molNO2，列出三段式：
SO2 g + NO2 g SO3 g + NO g
起始 /mol 1 1 0 0
变化 /mol x x x x
平衡 /mol 1-x 1-x x x
x 3
达平衡时NO和NO2的体积比为 3：1，二者的物质的量之比为 3：1，则有：1- = ，解得 x= 0.75；则SOx 1 2
0.75
的转化率为 × 100%= 75% 0.75×0.75；该温度下，反应的平衡常数K= × = 9；若起始时，同时充入NO 、1 0.25 0.25 2
SO2、SO3、NO各 1mol，则Q== 1×1× = 1(3)①由分析可知，电解过程中，阴极发生反应为：2H++ 2e-=H2 ↑，阴极每减少 2molH+，电路中转移
2mole-，同时有 2molH+通过质子交换膜从阳极区进入阴极区，故阴极区溶液的 pH保持不变；
②设该过程中生成 x mol ，在反应 - 26e-+ 10H2O= 6CO +2 ↑+26H 中，
所有 完全转化为CO2，则转移 26x mol电子，阳极区 η CO2 = 78%，则通过电极的电子的
26x
物质的量为 % mol，根据反应 - 2e
-+ 2H2O= +Cl-+ 3H+可知，生78
成 x mol ，转移 2x mol电子，则 η( ) = 2x × 100%= 6%。
26x
78%
34
18. (以除去天然气中的H2S为情境)天然气开采过程中普遍混有H2S，它会腐蚀管道等设备，必须予以去除。
工业上，CH4和H2S重整制氢的反应为：
(1)关于硫 (S)、磷 (P)、氯 (Cl)三元素的判断，正确的是 。
A. 第一电离能：S>P>Cl B. 原子半径：Cl>S>P
C. 电负性：Cl>S>P D. 酸性：H3PO4(2)反应ⅰ在金属硫化物的催化下进行，机理如下图。
①请判断机理图中的物质X、Y：X为 ，Y为 。
②反应ⅰ的ΔH1= (用代数式表示)。
(3)一定条件下，若只发生反应ⅰ。下列说法正确的是 。
A. 加入合适的催化剂，可以降低反应ⅰ的焓变
B. 升高温度，若H2S的体积分数将减小，则ΔH1< 0
C. 降低反应温度，反应ⅰ的正逆反应速率均减小
D. 增大反应容器的体积，H2S的平衡转化率增大
天然气开采过程产生的H2S一般可用Na2SO3氧化处理。常温下，向浓度为 0.68g·L-1的H2S溶液中加入
一定量Na2SO3固体。不同 pH下，H2S的去除率随时间变化如图所示。
35
(4)①实际生产中采用的去除条件是 pH= 5，不选择更低 pH的原因是 ；
② pH= 5时，计算 0- 10min内H2S的去除速率 ν(H2S) = mol·L-1·min-1。
(5)实际生产中反应时间一般选择 10min，而不是更长，其原因是 。
A. 10min后，H2S的去除率增幅减小
B. 10min后，H2S的去除率继续增高，但与时间成本相比，效率反而降低
C. 10min后，H2S溶液的浓度持续下降，其反应速率必然减小
D. 10min后，溶液的 pH不断升高
(6)25°C时，K -6.97a1(H2S) = 10 ，Ka2(H S) = 10-12.902 。此温度下，0.01mol·L-1Na2S溶液的有关微粒浓度关
系正确的是 。
A. c(Na+) + c(H+)< c(OH-) + c(HS-) + c(S2-)
B. c(Na+)> c(OH-)> c(S2-)> c(HS-)
C. c(Na+) + c(H+) = c(OH-) + c(HS-) + 2c(S2-)
D. c(Na+) = 2c(S2-) + 2c(HS-)
我国科技工作者设计了一套电化学装置，能在常温常压下实现H2S的分解，得到H2和S。装置的工作示
意图如下。
(7)该装置能实现的能量转换是 。
A. 化学能→电能 B. 电能→化学能
C. 光能→化学能→电能 D. 光能→电能→化学能
(8)装置中，电极 a为 (填电极名称)。装置工作时，两侧电解质溶液 pH的变化是 。
【答案】(1)CD
36
(2)CH4 H2S ΔH2+ΔH3-ΔH4
(3)CD
(4)pH过低，c(H+)增大，会导致H2S从溶液中部分逸出，不利于H2S与Na2SO3的反应，并造成空气污染
1.4× 10-3
(5)AB
(6)BC
(7)D
(8)阳极 左侧 pH减小，右侧 pH增大
【解析】(1)A．同周期元素，从左往右，第一电离能有增大的趋势，P的 3p轨道半充满，更加稳定，第一电离能
比相邻元素大，则第一电离能：Cl>P>S，A错误；
B．同周期元素，从左到右，半径减小，则原子半径：P>S>Cl，B错误；
C．同周期主族元素，从左到右，电负性增大，则电负性：Cl>S>P，C正确；
D．同周期主族元素，从左到右，非金属性依次增大，则非金属性：Cl>S>P，元素非金属性越强，最高价氧
化物对应水化物的酸性越强，则酸性：H3PO4故选CD。
(2)
①由图可知 和X反应生成 ，则X为
CH4， 和Y反应生成 和H2，Y为H2S；
②已知：ⅰ.2H2S+CH4 CS2+ 4H2 ΔH1；ii.2H2S(g) S2(g) + 2H2(g) ΔH2；iii.CH4(g) C(s) + 2H2(g)
ΔH3；iv.CS (g) C(s) +S (g) ΔH4，由盖斯定律可知，ii+ iii- iv可得ⅰ，ΔH1=ΔH2+ΔH3-ΔH4。
(3)A．催化剂不改变焓变，A错误；
B．若升温导致H2S体积分数减小，说明平衡正向移动，ΔH1 > 0，B错误；
C．降温会降低正、逆反应速率，C正确；
D．反应 i为气体体积增大的反应，增大容器体积，降低压强，平衡正向移动，会提高H2S的平衡转化率；D正
确；
故选 CD。
(4)①实际生产中采用的去除条件是 pH= 5，不选择更低 pH的原因是 pH过低，c(H+)增大，会导致H2S从溶
液中部分逸出，不利于H2S与Na2SO3的反应，并造成空气污染；
②初始H2S 0.68 g·L-1 0.68浓度为 ，即 mol L-1= 0.02 mol·L-1，10 min时去除率约 70％，则 10 min内去除34
-1
的H2S浓度为 0.70× 0.02= 0.014 mol·L-1，对应平均去除速率 ν(H2S) = 0.014mol L = 1.4× 10-3mol L-110min
min-1。
(5)由图可知，实际生产中反应时间一般选择 10min，而不是更长，其原因是：10min后，H2S的去除率增幅减
小，10min后，H2S的去除率继续增高，但与时间、经济成本相比已不划算，效率反而降低，故选AB。
(6)A．Na S溶液中存在电荷守恒：c(Na+) + c(H+2 ) = c(OH-) + c(HS-) + 2c(S2-)，则 c(Na+) + c(H+)>
c(OH-) + c(HS-) + c(S2-)，A错误；B．Na2S溶液中S2-发生第一步水解生成HS-和OH-，HS-发生第二
10-14
步水解生成H2S和OH-，第一步水解的程度高于第二步，且第一步水解常数Kh= = 10-1.1，S2-水解程
10-12.9
度较大，则 c(Na+)> c(OH-)> c(S2-)> c(HS-)，B正确；C．Na2S溶液中存在电荷守恒：c(Na+) + c(H+)
= c(OH-) + c(HS-) + 2c(S2-)，C正确；D．Na S溶液中存在物料守恒：c(Na+) = 2c(S2-2 ) + 2c(HS-) +
2c(H2S)，D错误；故选BC。
37
(7)该装置使用光伏电池电解H2S得到H2和S，能实现光能→电能→化学能的能量转化，故选D。
(8)装置中，Fe2+在电极 a失去电子生成Fe3+，电极 a为阳极，阳极区Fe3+和H2S反应生成S和Fe2+，离子方
程式为：2Fe3++H2S=S+ 2Fe2++ 2H+，氢离子浓度增大，pH减小，右侧V2+和H+反应生成V3+和H2，氢离
子浓度减小，pH增大。
38
