2026版《决胜蓝图》05-专题五 化学反应速率与限度 讲义（教师版）化学高考大二轮专题复习
文档属性
| 名称 | 2026版《决胜蓝图》05-专题五 化学反应速率与限度 讲义（教师版）化学高考大二轮专题复习 |
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| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 2.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2026-03-19 00:00:00 | ||
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文档简介
专题五 化学反应速率与限度
小题突破1 能量—反应进程、催化转化图像分析
真题领航 明方向
1．[2024·安徽卷]某温度下，在密闭容器中充入一定量的，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如下图所示。下列反应进程示意图符合题意的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】选B。由题图可知，生成 的速率大于生成 的速率，故第一步反应的活化能比第二步反应的活化能小，C、D项错误；结合、均小于0可知，两步反应均为放热反应，故反应物总能量高于生成物总能量，故能量：，A项错误，B项正确。
2．[2024·甘肃卷]甲烷在某含催化剂作用下部分反应的能量变化如下图所示，下列说法错误的是（ ）
A.
B. 步骤2逆向反应的
C. 步骤1的反应比步骤2快
D. 该过程实现了甲烷的氧化
【答案】C
【解析】选C。由能量变化图可知，，A项正确；步骤2逆向反应的，B项正确；步骤1的活化能，步骤2的活化能，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；该过程中甲烷转化为甲醇，实现了甲烷的氧化，D项正确。
3．[2024·北京卷]可采用催化氧化法将工业副产物制成，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是（ ）
A. 为反应物，为生成物
B. 反应制得，须投入
C. 升高反应温度，被氧化制的反应平衡常数减小
D. 图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
【答案】B
【解析】选B。首先结合题图及反应的热化学方程式知，、是反应物 和，、是生成物 和；然后根据原子守恒进行分析，与 反应生成，故 为，为；分解生成 和，故 为，为。由上述分析知，A正确；是催化剂，在反应前后的量不变，故反应制得，不一定要投入，B错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，C正确；分析图中各元素化合价知，有单质参与的两个反应均为氧化还原反应：、，D正确。
4．[2024·贵州卷]与可发生取代反应，反应过程中的C原子和原子均可进攻，分别生成腈和异腈两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如下图所示（为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物）。
由图示信息，下列说法错误的是（ ）
A. 从生成和的反应都是放热反应
B. 过渡态是由的C原子进攻的而形成的
C. Ⅰ中“”之间的作用力比 Ⅱ 中“”之间的作用力弱
D. 生成放热更多，低温时是主要产物
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，两个反应中反应物的总能量均大于生成物的总能量，均为放热反应，A正确；由题图可知，过渡态 最终产物为腈，结合 的物质结构可知，过渡态 是由 的C原子进攻溴乙烷的 而形成的，B正确；Ⅰ中吸收的能量小于Ⅱ中吸收的能量，故Ⅰ中之间的作用力比Ⅱ中之间的作用力弱，C正确；两个反应都为放热反应，生成 的活化能更低，故低温时，为主要产物，D错误。
核心再悟 破重难
1.反应历程图像分析
（1）基元反应与非基元反应
例如，的实际反应机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应： 、，存在未成对电子的微粒称为自由基，反应活性高，寿命短。称为非基元反应。
（2）过渡态
①正反应活化能正，逆反应活化能逆,正逆。
②过渡态不稳定。
（3）中间体
处于能量最高点的状态是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。
（4）催化机理能垒图
①在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以用图中每步基元反应前后的活性物质，写出相应的热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量的单位是电子伏特，焓变应转化成每摩尔。
②每步基元反应的快慢取决于能垒的大小，能垒越大，反应速率越小。
③示例：在催化下，甲酸分解制反应的过程如下图所示。
其中带“*”的物种表示吸附在表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为 ；甲酸分解制的热化学方程式可表示为 （用表示阿伏加德罗常数的值）。
2.催化循环机理图像分析
（1）解答反应机理问题的四判断
①催化剂判断：一般来说，催化剂在机理图中多是以完整的循环出现的。
②反应物判断：通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物。
③中间体判断：转化历程中生成，随之又参与下一步反应，一般不脱离整个历程。
④生成物判断：通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般是生成物。
（2）示例：催化反应——环式历程分析方法
精准演练 提能力
1．[2024·贵州二模]苯甲醇与溴化氢的反应（代表苯基）是分步进行的：，，，反应进程中的能量变化如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 酸性条件下有利于该反应发生
B. 第①③步反应速率比第②步大
C. 过渡态2的能量最高，所以第②步反应速率最小
D. 第③步是放热反应
【答案】C
【解析】选C。根据第①步反应可知，酸性条件下有利于该反应发生，A说法正确；第①③步反应活化能小于第②步反应活化能，所以第①③步反应速率比第②步大，B说法正确；第②步反应速率最小，是因为第②步反应活化能最大，与过渡态能量高低无关，C说法错误；根据题图可知，第③步是放热反应，D说法正确。
2．[2024·湖南二模]丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法，下图是某催化剂催化该过程的能量变化图（*表示吸附在催化剂表面的物种）。下列有关说法正确的是（ ）
A. 在该条件下，所得丙烯中不含其他有机物
B. 该过程中发生了碳碳键的断裂与形成
C. 丙烷中的总键能大于丙烯及氢气的总键能之和
D. 相同条件下在该催化剂表面，比脱氢更困难
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，丙烷脱氢生成丙烯后，丙烯还在继续脱氢，说明有副反应发生，所以所得丙烯中还含有其他有机物，故A错误；由题图可知，丙烷脱氢过程中未发生碳碳键的断裂，故B错误；由题图可知，丙烷脱氢生成丙烯的反应为吸热反应，说明 丙烷中的总键能大于 丙烯及 氢气的总键能之和，故C正确；由题图可知，相同条件下在该催化剂表面，脱氢的活化能 小于 脱氢的活化能，说明在该催化剂表面 脱氢比 脱氢容易，故D错误。
3．[2024·周口二模]是电解铝烟气的主要组分之一，属于强温室气体，温室效应指数为的7 390倍。我国科学家用作为催化剂实现了催化水解，反应历程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 总反应为
B. 不能改变总反应的
C. 反应过程中，、既有断裂又有形成
D. 反应过程中涉及的小分子包含两种非极性分子
【答案】C
【解析】选C。根据题图可知，该过程总反应为，A正确；是该反应的催化剂，催化剂可以改变反应历程，降低反应活化能，但不改变总反应的，B正确；反应过程中，既有断裂又有形成，只有断裂没有形成，C错误；该反应过程中涉及的小分子有、、、，其中、为非极性分子，D正确。
4．[2024·安徽第二次联考]是一种良好的火箭燃料，我国科学家合成的某（Ⅱ）催化剂（用表示）能高效电催化氧化合成，反应机理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. Ⅲ中的化合价为价
B. 图示中物质是
C. 图示中物质Ⅰ为该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ为中间产物
D. 总反应表示为
【答案】D
【解析】选D。（Ⅱ）催化剂（用 表示）能高效电催化氧化 合成，中 的化合价为 价，题图中Ⅰ Ⅱ过程 失去1个电子，所以Ⅱ中 的化合价为 价，Ⅱ Ⅲ过程的反应为，没有元素化合价变化，所以Ⅲ中 的化合价为 价，图示中 物质是，A、B正确；图示中物质 Ⅰ 为，是该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ在整个过程中先生成后消耗，为中间产物，C正确；根据题图可知，总反应表示为，D错误。
专题强化训练
1．[2024·河北二模]光照条件下乙苯与氯气反应生成两种一氯取代物，反应过程中的能量变化如下图所示［选择性］。下列说法正确的是（ ）
A. 稳定性：
B. 生成相同物质的量的取代物2比取代物1吸收的热量更多
C. 反应①达到平衡状态后，升高温度，正、逆反应速率均增大，但正反应速率增大更明显
D. 一定条件下，选择合适的催化剂可以提高取代物1的选择性
【答案】D
【解析】选D。能量越高，物质越不稳定，所以稳定性： ，A错误；生成取代物1和取代物2的反应均为放热反应，B错误；反应①为放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动，故逆反应速率增大更明显，C错误；催化剂具有选择性，可以选择合适的催化剂降低反应①的活化能，提高取代物1的选择性，D正确。
2．[2024·广东二模]一定条件下，与反应合成的反应历程如下图所示。已知其他条件不变时，反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变小。下列说法正确的是（ ）
说明：过渡态中“”表示化学键未完全断裂或形成。
A. 反应历程中的两个反应均涉及氢原子的成键
B. 相同条件下，若与发生上述反应，则过渡态Ⅰ的能量比低
C. 该反应的
D. 与发生上述反应，只能获得1种相对分子质量的有机产物
【答案】D
【解析】选D。根据题图可知，反应历程中的第一个反应涉及氢原子的成键，第二个反应不涉及氢原子的成键，A错误；已知其他条件不变时，反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变小，所以相同条件下，与 发生题述反应，反应速率会变小，活化能增大，故过渡态Ⅰ的能量比 高，B错误；焓变等于生成物的能量减去反应物的能量，故该反应的，C错误；根据题图可知，与 发生题述反应，可以获得、，但二者的相对分子质量相等，D正确。
3．[2024·新乡二模]时，固体酸分子筛催化乙醇脱水，乙醇分子间脱水和分子内脱水过程与相对能量变化如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在该反应条件下，产物1比产物2稳定
B. 固体酸分子筛可通过氢键吸附乙醇
C. 固体酸分子筛能减小图示反应的焓变
D. 生成产物1的决速步骤的活化能为
【答案】B
【解析】选B。由题图可知，该反应条件下，产物1的能量大于产物2的能量，故产物2更稳定，A错误；由题图可知，固体酸分子筛中含有，乙醇分子中也含有，可通过分子间氢键使固体酸分子筛吸附乙醇，B正确；由题意可知，固体酸分子筛是该反应的催化剂，催化剂不能改变反应的焓变，C错误；活化能最大的步骤是决速步骤，由题图可知，生成产物1的决速步骤的活化能为，D错误。
4．[2024·龙岩三模]下图是分别用和电催化甲酸间接氧化的反应历程，吸附在催化剂表面的粒子用*标注。下列说法错误的是（ ）
A. 为阳极产物之一
B. 催化剂活性：
C. 催化剂比更难吸附
D. 消耗相同物质的量的甲酸时，总反应焓变：
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，，C元素化合价升高被氧化，为阳极产物之一，A正确；由题图可知，催化时，容易吸附 促进 的转化，故催化剂活性：，B正确；由题图可知，催化时，吸附 需要克服较高的能垒，比 更难吸附，C正确；和 均为催化剂，不能改变反应的焓变，故消耗相同物质的量的甲酸时，总反应焓变：，D错误。
5．[2024·武汉调研]甲烷化是“负碳排放”的重要研究方向，某研究团队报道了镍基催化剂上与反应生成甲烷的两种机理（如下图所示），其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。下列说法错误的是（ ）
A. 镍基催化剂增大了活化分子的百分数
B. 两种机理均涉及极性键的断裂和生成
C. 机理中的选择性更高
D. 机理涉及反应
【答案】C
【解析】选C。催化剂可以降低反应的活化能，将普通分子转化为活化分子，故镍基催化剂增大了活化分子的百分数，A正确；两种机理均涉及 极性键的断裂和 极性键的生成，B正确；机理中主要生成，次要生成，故 机理中 的选择性更高，C错误；由题图可知，机理涉及反应，D正确。
6．[2024·贵阳适应性考试]是常见的绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。用制备的反应机理如下图所示。下列说法不正确的是（ ）
A. 代表的是 B. 过程③有极性键的断裂和形成
C. 金属在该反应中作为催化剂 D. 该过程的原子利用率为
【答案】C
【解析】选C。反应①为 与 反应生成、和，根据质量守恒可知，为，A项正确；过程③有、极性键的断裂和、极性键的形成，B项正确;是该反应的催化剂，为中间产物，C项错误；由题图可知，该过程的总反应为，反应物全部转化为目标产物，原子利用率为，D项正确。
7．[2024·河南二模]郑州大学科研团队研究了二氧化铈表面空间受阻路易斯酸碱对和氮掺杂的协同作用，促进光解水成键活化、多重质子电子转移过程和碳-碳偶联反应，提高了光催化还原制和的产率和选择性。反应历程如下图所示（表明物种被吸附在催化剂表面）。下列叙述错误的是（ ）
A. 等物质的量的、含 键数目之比为
B. 路径2总反应为
C. 相同条件下，比稳定
D. 是合成（或）的控速步骤
【答案】C
【解析】选C。单键为 键，双键含1个 键、1个 键，三键含1个 键、2个 键，、含 键的物质的量分别为、，A项正确；光解水生成 和，然后 和 合成 和，据此得总反应为，B项正确；从题图看出，的相对能量高于 的相对能量，故 更稳定，C项错误；题图中几个步骤的能垒见下表：
转化 能量
能垒越大，反应速率越小，慢反应为控速步骤，D项正确。
8．[2024·安徽皖江二模]制备异丁酸甲酯的某种反应机理如下图所示，下列说法错误的是（ ）
A. 化合物4是反应的催化剂
B. 化合物4转化为化合物6符合“原子经济性”理念
C. 若将丙烯替换为乙烯，则反应可制得乙酸甲酯
D. 反应过程中存在极性键和非极性键的断裂和形成
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，化合物4是反应的催化剂，A正确；化合物4与发生加成反应转化为化合物6，符合“原子经济性”理念，B正确；若将丙烯替换为乙烯，则反应可制得丙酸甲酯，C错误；反应Ⅰ有碳碳键的断裂，反应Ⅲ有碳碳键的形成，反应Ⅳ有极性键的断裂，反应Ⅴ有极性键的形成，D正确。
9．[2024·信阳二模]基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基中，用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如下图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“”标注。下列说法错误的是（ ）
A. 整个反应历程中有四个基元反应
B. 过渡态相对能量：
C. 物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程
D. 反应决速步的活化能为
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，整个反应历程中有四个基元反应，故A正确；由题图可知，过渡态相对能量的大小顺序为，故B正确；由题图中 可知，吸附在催化剂表面的过程为放热过程，故C错误；反应的活化能越大，反应速率越小，反应决速步为慢反应，由题图可知，反应决速步的活化能为，故D正确。
10．[2024·河南模拟]中南大学刘又年团队提出发展炔烃、醛、胺等工业大宗原料和炉烟二氧化碳的四组分串联反应，来实现恶唑烷酮及其衍生物的高效合成，如下图所示（代表反应历程，代表苯基，代表苯甲基）。下列叙述正确的是（ ）
A. 和的最终产物相同
B. 和的反应类型相同
C. 上述循环中，只断裂了 键
D. 物质1、4、5、6都具有亲水性
【答案】A
【解析】选A。化合物1、、是反应物，化合物6是目标产物，是副产物，和 的反应物、产物相同，A正确；是加成反应，是取代反应，B错误；过程中，断开1个 键，C错误；化合物6含酯基、酰胺基，不易与水形成氢键，不具有亲水性，D错误。
小题突破2 化学反应速率与限度的图像、图表分析
真题领航 明方向
1．[2024·甘肃卷]下列措施能降低化学反应速率的是（ ）
A. 催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B. 中和滴定时，边滴边摇锥形瓶
C. 锌粉和盐酸反应时加水稀释 D. 石墨合成金刚石时增大压强
【答案】C
【解析】选C。A项，催化氧化氨制备硝酸时加入铂，铂为催化剂，可以增大化学反应速率；B项，中和滴定时，边滴边摇锥形瓶，可以让反应物快速接触，可以增大化学反应速率；C项，锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸的浓度，会降低化学反应速率；D项，石墨合成金刚石的反应中没有气体参与，增大压强不会改变化学反应速率。
2．[2024·浙江6月选考]二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
向容积为的密闭容器中投入和，不同温度下，测得时（反应均未平衡）的相关数据见下表。下列说法不正确的是（ ）
温度/ 400 500 600
乙烷转化率/% 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性/% 92.6 80.0 61.8
注：乙烯选择性
A. 反应活化能：Ⅰ Ⅱ
B. 时，反应 Ⅰ 的平均速率为
C. 其他条件不变，平衡后及时移除，可提高乙烯产率
D. 其他条件不变，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】选D。由题表可知，相同温度下，乙烷在发生转化时，反应Ⅰ更易发生，故反应活化能：Ⅰ Ⅱ，A正确；由题表可知，时，乙烷转化率为，可得转化的乙烷的总物质的量为，而此温度下乙烯选择性为，转化为乙烯的乙烷的物质的量为，根据化学方程式可得，生成乙烯的物质的量为，反应Ⅰ的平均速率，B正确；其他条件不变，平衡后及时移除，反应Ⅰ的平衡正向移动，可提高乙烯产率，C正确；其他条件不变，增大投料比 投料，平衡后 转化率提高，转化率降低，D错误。
3．[2024·安徽卷]室温下，为探究纳米铁去除水样中的影响因素，测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。下列说法正确的是（ ）
实验序号 水样体积/ 纳米铁质量/ 水样初始
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
A. 实验①中，小时内平均反应速率
B. 实验③中，反应的离子方程式为
C. 其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可增大反应速率
D. 其他条件相同时，水样初始越小，的去除效果越好
【答案】C
【解析】选C。实验①中，小时内平均反应速率，A项错误；实验③中水样初始，溶液呈弱碱性，结合氧化还原反应规律可得离子方程式为，B项错误；由实验①②可知，其他条件相同时，适当增加纳米铁质量，反应速率增大，C项正确；由实验②③可知，其他条件相同时，适当减小水样初始，的去除效果更好，但若水样初始 太小，则与 反应的纳米铁的量增多，从而影响 的去除效果，故D项错误。
4．[2024·湖南卷]恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应：
主反应：
副反应：
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随投料比（物质的量之比）的变化关系如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 投料比代表
B. 曲线代表乙酸的分布分数
C. ，
D. 、、三点的平衡常数：
【答案】D
【解析】选D。由曲线、的变化趋势可知，投料比 代表，A错误；随投料比 增大，生成 越多，故曲线 和曲线 表示，曲线 和曲线 表示，B错误；当投料比 相同时，温度升高，增大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，，减小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，，C错误；、、三点对应副反应，且，升高温度副反应的平衡逆向移动，，D正确。
核心再悟 破重难
1.单一反应体系中化学反应速率的影响因素
（1）“惰性气体”对反应速率的影响
恒容充入“惰性气体” 总压增大参与反应的物质浓度不变（活化分子浓度不变）反应速率不变
恒压充入“惰性气体” 体积增大参与反应的物质浓度减小（活化分子浓度减小）反应速率减小
（2）纯液体、固体对化学反应速率的影响
在化学反应中，纯液体和固体的浓度为常数，故不能用纯液体和固体的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧速率就比煤块快得多。
（3）外界条件对正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。
增大反应物浓度 瞬间增大，不变，随后逐渐减小，逐渐增大,直至平衡
增大体系压强 和都增大，气体分子数减小方向的反应速率变化程度更大（若反应前后气体分子数不变，则和改变程度相同）
升高体系温度 和都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度更大
使用催化剂 能同等程度地改变正、逆反应速率
2.复杂反应体系多因素影响反应速率的模型
（1）连续反应体系
氧化反应：分两步进行，反应过程中的能量变化示意图如下。
Ⅰ.快
Ⅱ.慢
（1）决定氧化反应速率的步骤是 Ⅱ （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
（2）在恒容的密闭容器中充入一定量的和，保持其他条件不变，控制反应温度分别为和，测得随（时间）的变化曲线如上图所示。转化相同量的，在温度 （填“”或“”）下消耗的时间较长。
［分析］（1）反应Ⅱ为慢反应，是决定氧化反应速率的步骤。
（2）反应Ⅰ为放热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响。
（2）竞争反应体系
与合成甲醇的过程中，通常会伴有副反应的发生，常见的副反应为。其他条件相同时，反应温度对的转化率和的选择性的影响如下图所示：
（1）图1实验值的起点较低的原因是温度较低，反应速率较小。
（2）图1实验值低于平衡值的原因是在不同温度下，反应均未达到平衡。
（3）从化学反应速率的角度解释图2中温度相同时的选择性的实验值略高于其平衡值的原因：在该实验条件下，主反应的反应速率大于副反应，单位时间内生成 的量比生成 的量多。
3.外界因素对化学平衡移动的影响
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动
压强 增大压强（减小容器的容积），化学平衡向气体体积缩小的方向移动
减小压强（增大容器的容积），化学平衡向气体体积增大的方向移动
温度 升高温度化学平衡向吸热反应方向移动
降低温度化学平衡向放热反应方向移动
4.化学平衡与平衡转化率
（1）转化率与平衡转化率
转化率分为未达到平衡的转化率和已达到平衡的平衡转化率。在审题时一定要注意转化率是否为平衡转化率。
（2）增大反应物的浓度与平衡转化率的关系（其中、、均为气体）
可逆反应 改变条件 平衡移动方向 反应物转化率 备注
增大的浓度 正向移动 减小增大 反应物转化率实际是考虑压强的影响
减小
不变
增大
（3）如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，二者的转化率始终相等。
精准演练 提能力
1．[2024·广东二模]一定条件下，在恒容密闭容器中发生分解反应：,随时间的变化如下图所示。已知时反应达到平衡，时改变某单一条件（浓度、温度或催化剂等）。下列说法不正确的是（ ）
A. 由到，的浓度不断增大
B. 由到，
C. 时，可能向容器中通入了
D. 平衡常数Ⅰ可能小于Ⅱ
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，到 的过程为氨分解达到平衡的过程，过程中氢气的浓度不断增大，A正确；由题图可知，时反应达到平衡，到 反应处于平衡状态，正、逆反应速率相等，故，B正确；由题图可知，时改变某一条件的瞬间，逆反应速率增大，可能是通入氮气，增大了生成物氮气的浓度，C正确；由题图可知，时改变某一条件的瞬间，逆反应速率增大，随后减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应是吸热反应，若改变条件为升高温度，则平衡向正反应方向移动，与图示不符合，所以改变的条件不可能是升高温度，温度不变，平衡常数不变，故平衡常数Ⅰ等于Ⅱ，D错误。
2．[2024·信阳二模]一定条件下，银催化剂表面上存在反应，起始状态Ⅰ中有、和，经下列过程达到各平衡状态（已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等）。下列叙述正确的是（ ）
A. 从Ⅰ到Ⅱ的过程
B. 反应的平衡压强：（Ⅱ）（Ⅲ）
C. 平衡常数：（Ⅱ）（Ⅳ）
D. 若体积（Ⅲ）（Ⅰ），则（Ⅰ）（Ⅲ）
【答案】D
【解析】选D。从Ⅱ到Ⅲ体积增大，平衡正向移动，导致固体质量减小，已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，说明从Ⅰ到Ⅱ的过程为固体质量增大的过程，化学平衡逆向移动，逆反应为熵减过程，，A错误；压强平衡常数 只受温度的影响，故（Ⅱ）（Ⅲ），B错误；该反应的正反应为吸热反应，降低温度，化学平衡逆向移动，导致化学平衡常数减小，故平衡常数：（Ⅱ）（Ⅳ），C错误；已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，说明氧气的物质的量相等，若体积（Ⅲ）（Ⅰ），根据阿伏加德罗定律可知，（ ，Ⅰ）（ ，Ⅲ），（Ⅰ）（ ，Ⅰ），（Ⅲ）（ ，Ⅲ），故（Ⅰ）（Ⅲ），D正确。
3．[2024·滁州二模]利用天然气制乙炔，反应原理如下：
①
②
在容积为的恒容密闭反应器中充入适量的，发生上述反应，测得某温度时各含碳物质的物质的量随时间变化如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 点正反应速率小于逆反应速率
B. 反应前以乙烯生成为主
C. 若后升高温度，则乙曲线上移，甲曲线下移
D. 内的平均反应速率为
【答案】B
【解析】选B。随反应进行，甲烷的物质的量逐渐减小，乙烯的物质的量先增大后减小，乙炔的物质的量逐渐增大，因此甲曲线代表乙炔、乙曲线代表甲烷、丙曲线代表乙烯。点以后甲烷的物质的量仍在减小，说明反应正向进行，故 点正反应速率大于逆反应速率，A项错误；由曲线变化可知，反应前 以乙烯生成为主，B项正确；根据题干可知，两反应均属于吸热反应，升高温度，平衡均正向移动，故甲烷的物质的量减少，乙炔的物质的量增大，故乙曲线下移，甲曲线上移，C项错误；内 的平均反应速率为，D项错误。
4．[2024·岳阳一模]催化氧化制取的新路径的反应原理如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
一定条件下，向容积为的容器中通入和，若仅考虑上述反应，平衡转化率和平衡时的选择性的选择性随温度、压强变化的关系如下图所示，、代表不同压强下乙烷的平衡转化率。
下列说法不正确的是（ ）
A. 对应的压强更大
B. 一定温度下，增大会降低的平衡转化率
C. 压强为、温度为时，反应达平衡时，混合气体中
D. 反应
【答案】C
【解析】选C。反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数增大的反应，增大压强，两个反应的平衡均逆向移动，使乙烷的平衡转化率降低，相同温度下，对应的乙烷的转化率低，因此 对应的压强更大，故A项正确；一定温度下，增大 可理解为 增多，因此 的平衡转化率下降，故B项正确；根据题图可知，压强为、温度为 时乙烷的平衡转化率为，乙烯的选择性为，列“三段式”如下：
反应达到平衡时，混合气体中，故C项错误；根据盖斯定律，该反应可由反应Ⅰ反应Ⅱ得到，该反应的，故D项正确。
专题强化训练
1．[2024·广西三模]工业上利用还原，从源头上减少煤粉燃烧产生的大气污染。一定温度下，在容积为的恒容密闭容器中，充入和，发生反应，达到平衡时，测得。下列说法不正确的是（ ）
A. 加入催化剂使正反应速率增大，逆反应活化能降低
B. 升高温度，正、逆反应速率增大的倍数不同
C. 该温度下，该反应的平衡常数
D. 若平衡时，往容器中再充入和，则此时
【答案】D
【解析】选D。加入催化剂使正、逆反应速率增大，催化剂能降低正反应和逆反应的活化能，A正确；升高温度，平衡一定发生移动，故正、逆反应速率增大的倍数不同，B正确；一定温度下，在容积为 的恒容密闭容器中，充入 和，发生反应，达到平衡时，测得，可列“三段式”：
，C正确；若平衡时，往容器中再充入和，则此时，平衡正向移动，，D错误。
2．[2024·邯郸一模]对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适温度。反应在催化剂作用下原料的总转化率与最适温度（曲线Ⅰ）、原料的总平衡转化率与温度（曲线Ⅱ）的关系曲线示意图最合理的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】选C。对放热反应而言，升高温度，平衡逆向移动，即随温度升高，原料的总平衡转化率减小，A、D错误；在催化剂作用下，的最适宜温度为催化剂的催化活性最佳时所对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，原料的总转化率也最大，但在相应温度下原料的总转化率低于原料的总平衡转化率，B错误、C正确。
3．[2024·浙江6月选考]为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是（ ）
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向溶液中加入溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体，分解达到平衡后再充入 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有和混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度，平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向乙酸乙酯中加入溶液，水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
【答案】C
【解析】选。溶液中存在平衡：（黄色）（橙色），向 溶液中加入 溶液，平衡右移，但生成的 可以将 氧化为，所以溶液由黄色变为橙色，无法说明平衡移动，错误；为反应前后气体总体积不变的可逆反应，向恒温恒容密闭玻璃容器中充入 气体，分解达到平衡后再充入（惰性气体），虽然总压增大，但、、的分压不变，浓度不变，故平衡不发生移动，由题中方案不能得出相应结论，错误；反应 为放热反应，升高温度，气体颜色变深，即 的量增大，说明平衡逆向移动，即向吸热反应方向移动，正确；催化剂只会改变化学反应速率，不影响平衡移动，错误。
4．[2024·唐山一模]时，向容积为的恒容密闭容器中充入一定量的和，发生反应。反应过程中的部分数据见下表。下列说法错误的是（ ）
0 4.0 2.0
5 2.0 1.0
10 2.0 1.0
A. 其他条件不变，温度变为时，平衡时测得C的浓度为，则
B. 时，该反应的
C. 平衡时，D的体积分数约为
D. 时，向该容器中再充入和，达新平衡后，B的百分含量变大
【答案】A
【解析】选A。正反应放热，升高温度平衡逆向移动，根据题表数据，时达到平衡，消耗，生成，C的浓度为，其他条件不变，温度变为 时，平衡时测得C的浓度为，说明平衡正向移动，故，A错误；根据题表数据，后气体物质的量不再改变，说明 时反应达到平衡状态，所以 时，该反应的，B正确；由题表可列“三段式”：
平衡时，D的体积分数为，C正确；时，向该容器中再充入 和，相当于增大压强，平衡逆向移动，故达新平衡后，B的百分含量变大，D正确。
5．[2024·沧州三模]工业上用固体作为固硫剂，用氢气还原辉钼矿获得钼的反应原理为。在恒容密闭容器中进行该反应，平衡时气体的体积分数与温度的关系如上图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 、、分别代表、、
B. 该反应在高温下可以自发进行
C. 图中
D. 升高温度，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大
【答案】C
【解析】选C。该反应中，反应物只有一种是气体，生成物有两种是气体，由题图可知，随着温度的升高，平衡时气体 的体积分数减小，气体 和 的体积分数增大，且 的体积分数是 的体积分数的2倍，故可推知、、分别代表、、，A正确；由化学方程式可知，该反应的，由题图可知，该反应为吸热反应，即，根据 可知，该反应在高温下可以自发进行，B正确；由题图可知，时，该反应达到平衡时，和 的体积分数相等，的体积分数是 的体积分数的2倍，故，C错误；升高温度，该反应的化学平衡正向移动，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大，D正确。
6．[2024·辽宁卷]异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如下图所示，后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是（ ）
A. 时，反应②正、逆反应速率相等
B. 该温度下的平衡常数：
C. 平均速率（异山梨醇）
D. 反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】选A。时异山梨醇的浓度仍在增大，1，失水山梨醇的浓度仍在减小，说明此刻反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，A错误；由题图可知，时山梨醇的浓度已为0，副产物的浓度不变，说明反应①、③均是不可逆反应，后异山梨醇的浓度不再变化，1，失水山梨醇的浓度大于0，说明反应②是可逆反应，则该温度下的平衡常数：① ②，B正确；内平均速率（异山梨醇），C正确；反应②使用催化剂能增大反应速率，缩短达到化学平衡状态的时间，但是催化剂对化学平衡移动无影响，故加入催化剂不改变其平衡转化率，D正确。
7．[2024·萍乡二模]常温下，向某溶剂（不参与反应）中加入一定量、和，所得溶液中同时存在如下平衡：①，②，③。、的物质的量浓度随反应时间的变化关系如下图所示，时反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是（ ）
A. 内，约为
B. 时反应③的逆反应速率小于正反应速率
C. 若再向容器中加入上述溶剂稀释，则平衡后的物质的量不变
D. 若反应③的，则比更稳定
【答案】A
【解析】选A。由题图可知，
，A正确；时，反应③达到平衡状态，，时，，，，故反应③逆向进行，逆反应速率大于正反应速率，B错误；加入溶剂后各物质的物质的量浓度均减小，反应①②的平衡逆向移动，的物质的量增大，C错误；若反应③的，则 的能量低，能量越低越稳定，故 比 更稳定，D错误。
8．[2024·河北二模]选择性催化还原法脱硝技术是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术，涉及如下反应：
主反应：；
副反应：。
恒容密闭容器中，分别在甲、乙催化剂作用下进行上述反应，时测得体系温度与转化率的关系如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 若初始，则点时的反应速率为
B. 图中点对应的转化率是在该温度下的平衡转化率
C. 温度高于时，温度升高，平衡逆向移动导致甲、乙作用下的转化率降低
D. 工业上选择催化剂乙的原因是其在较低温度下有很强的催化活性
【答案】D
【解析】选D。、乙催化剂条件下，内，，且反应速率为平均速率，A错误；催化剂不影响平衡移动，点的转化率小于 点的转化率，说明反应还未达到平衡状态，B错误；温度高于 时，升高温度使催化剂活性降低，的转化率降低，C错误；由题图可知，在乙催化剂作用下，较低温度时，的转化率较高，D正确。
9．[2024·长春一模]反应的速率方程为（为速率常数，其中，、为常数，为活化能，为开氏温度），其半衰期（反应物消耗一半所需的时间）为。改变反应物浓度时，反应的瞬时速率见下表。下列说法正确的是（ ）
0.25 0.5 1 0.5 1
0.05 0.05 0.1 0.1 0.2
1.6 3.2 3.2
A. ,
B.
C. 升温、加入催化剂，缩小容积（加压），均能使增大，导致反应的瞬时速率增大
D. 在过量的B存在时，A剩余所需的时间是
【答案】D
【解析】选D。由第二组和第四组数据，A浓度相同，B浓度不同，速率相等，可知；再将第一组和第二组数据代入 可得，解得；将第一组数据代入 可得，解得。根据分析可知，，，，A错误；由分析可知，速率常数，B错误；速率常数与浓度无关，缩小容积（加压）不会使 增大，C错误；在过量的B存在时，反应掉 的A可以看作经历3个半衰期，即，因此所需的时间为，D正确。
10．[2024·江苏卷]二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应（忽略其他副反应）为
①
②
、下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、 位点处（相邻位点距离相同）的气体温度、和的体积分数如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 处与处反应①的平衡常数相等
B. 反应②的焓变
C. 处的的体积分数大于处
D. 混合气从起始到通过处，的生成速率小于的生成速率
【答案】C
【解析】选C。题图中白圈标记的曲线代表气体温度，处与 处的温度不同，平衡常数只与温度有关，故 处与 处反应①的平衡常数 不相等，A错误；由题图可知，随着气体在绝热反应管中前进，气体温度不断升高，说明有热量放出，而反应，为吸热反应，所以反应②为放热反应，，B错误；从 到，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②向右进行，反应②消耗，而 体积分数没有明显变化，说明反应①也向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，增大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有 的消耗与生成，故 减小而 增加，即 的体积分数会增大，故 处的 的体积分数大于 处，C正确；处 的体积分数大于，说明生成的 的物质的量大于，二者反应时间相同，说明 的生成速率大于 的生成速率，D错误。
大题攻关一 热化学方程式的书写与焓变的计算
真题领航 明方向
1．[2024·山东卷]水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下：
（Ⅰ）
（Ⅱ）
（Ⅲ）
则的焓变________________________（用代数式表示）。
【答案】
【解析】根据盖斯定律，由ⅠⅡⅢ可得目标热化学方程式，所以。
2．[2024·甘肃卷]由制备
已知
时，由制备硅__（填“吸”或“放”）热________。升高温度有利于制备硅的原因是__________________________________________________。
【答案】吸； 587.02； 该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动
【解析】将题给热化学方程式依次编号为①和②，根据盖斯定律，由 可得热化学方程式，故制备，需要吸收的热量为。
3．[2024·贵州卷]在无氧环境下，经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.
ⅱ.
回答下列问题：
（1） 反应ⅰ在时__（填“能”或“不能”）自发进行。
（2） 已知时有关物质的燃烧热数据见下表，则反应ⅱ的______________（用含、、的代数式表示）。
物质
【答案】（1） 能
（2）
【解析】
（1） 对于反应，，故反应ⅰ在 时能自发进行。
（2） 由题给数据可得以下热化学方程式：①②③根据盖斯定律，反应，故。
4．[2024·广东卷]酸催化下与混合溶液的反应（反应），可用于石油开采中油路解堵。
反应:
已知：
则反应的______________________________。
【答案】
【解析】由已知信息可得：Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
Ⅳ．
根据盖斯定律，由Ⅰ-Ⅱ-ⅢⅣ可得目标热化学方程式，故。
核心再悟 破重难
1.焓变的计算
（1）根据（相对）焓：（生成物）（反应物）
（2）根据键能数据：（反应物键能）（生成物键能）
（3）根据活化能：（正反应的活化能）（逆反应的活化能）
2.热化学方程式的书写
（1）注意的符号和单位：吸热反应的为“”，放热反应的为“-”；的单位为。
（2）注意测定条件：绝大多数反应的反应热是在、条件下测定的，此时可不注明温度和压强。
（3）注意热化学方程式中的化学计量数：热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数。
（4）注意物质的聚集状态：气体用“”，液体用“”，固体用“”，溶液用“”。热化学方程式中不用“ ”和“”。
（5）注意的数值与符号：若化学计量数加倍，则也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
（6）对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。例如，（单斜，）（正交，）。
3.盖斯定律及其思维模板
（1）与盖斯定律
。
（2）思维模板——叠加法
“倒” 为了将方程式相加得到目标方程式，可将部分方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反
“乘” 为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个数值，反应热也要乘以相应数值
“加” 做好上述两个步骤后，将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加
精准演练 提能力
1．[2024·海南模拟]1868年狄肯和洪特发明了用氯化铜作为催化剂，在加热时，用空气中的氧化气体制取的方法，称为“地康法”。反应原理为。
已知部分共价键的键能数据见下表。
共价键
键能/ 431.8 497.3 242.7 462.8
根据键能数据计算上述反应的____________。
【答案】
【解析】反应热等于反应物的总键能-生成物的总键能。。
2．[2024·陕西模拟]甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用或来生产甲醇燃料。
已知：反应Ⅰ：；
反应Ⅱ：；
反应Ⅲ：。
反应Ⅱ的____________。
【答案】
【解析】根据盖斯定律，反应Ⅱ反应Ⅰ-反应Ⅲ，故。
3．[2024·滁州一模]晶体硅主要用于微电子技术。工业上将粗硅经以下两步反应制备高纯硅：
已知：。
写出还原生成的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________。
【答案】
【解析】 还原 生成 的化学方程式为，由盖斯定律可知，（反应 反应）反应 可得。
4．[2024·温州一模]苯乙烯是用来制备重要高分子聚苯乙烯的原料。以水蒸气为稀释剂、在催化剂存在条件下，乙苯催化脱氢可生成苯乙烯。可能发生如下两个反应：
主反应：
副反应：
已知，在、条件下，某些物质的相对能量变化关系如下图所示：
____________。
【答案】
大题攻关二 多平衡体系中的原因解释类问题
真题领航 明方向
1．[2024·贵州卷]在无氧环境下，经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.
ⅱ.
回答下列问题：
（1） 受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低，原因是____________________________________________________________________________________________________________。
（2） 对催化剂在不同的条件下进行处理，能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不同条件下处理后分别用于催化芳构化，相同反应时间内测定相关数据见下表，其中最佳为____，理由是______________________________________________________________________________________________。
平均转化率/% 芳烃平均产率/% 产物中积碳平均含量/%
2.4 9.60 5.35 40.75
4.0 9.80 4.60 45.85
7.0 9.25 4.05 46.80
10.0 10.45 6.45 33.10
12.0 9.95 4.10 49.45
【答案】（1） 反应ⅰ产生的附着在催化剂表面，使与催化剂的接触面积减小，反应速率减小
（2） 10.0；此条件下，产物中积碳平均含量最低，平均转化率最大，芳烃平均产率最高
2．[2024·江西卷]目前开采的天然气含有，综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。和重整制氢的主要反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
回答下列问题：
（1） 保持反应器进料口总压为。分别以、（作辅气）与、进料，平衡转化率与温度的关系如下图所示，含有的曲线为______，理由是____________________________________________________________________。
（2） 假设和的混合气体在某固体催化剂上的吸附服从等温吸附（吸附分子彼此不发生相互作用，且气体分子为单分子层吸附）。
吸附等温式为，，其中是气体的吸附系数，是气体在固体表面的饱和吸附量（标态），是气体的分压，是气体分压为时的平衡吸附量（标态）。
在一定温度下，的吸附系数是的4倍，当的分压为及，和的分压相同时，平衡吸附量分别为和（已换算成标态），则的吸附系数为____。
（3） 与传统天然气制氢中需要脱硫将转化为硫黄和水相比，上述方法优点是__________________________________________________。
【答案】（1） ；恒温恒压下加稀有气体，平衡向气体分子数增大的方向移动
（2） 0.4
（3） 能够实现的综合利用同时产生氢气
【解析】
（1） 恒温恒压下加入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，的平衡转化率增大，故含有 的曲线为。
（2） 设 的吸附系数为，根据吸附等温式，的分压为、时，其平衡吸附量之比为，解得。
（3） 与传统天然气制氢中需要脱硫将 转化为硫黄和水相比，该方法的优点是能够实现 的综合利用同时产生氢气。
核心再悟 破重难
原因解释类问题的解题思路
（1）明确问题：仔细阅读题目，确定需要解释的化学反应现象或结果。
（2）提取关键信息：找出题目中给出的反应物、生成物、反应条件等关键要素。
（3）运用相关原理：根据所学的化学原理，如热力学原理（焓变、熵变）、动力学原理（反应速率、活化能）、化学平衡原理等，分析问题。
（4）考虑影响因素：全面考虑温度、压强、浓度、催化剂等因素对反应的影响。
（5）构建逻辑链条：按照因果关系，清晰地阐述各个因素如何导致反应的发生、方向、速率和限度等。
（6）结合实验或实际情况：如果有相关的实验数据或实际应用背景，要将其作为证据支持解释。
（7）检查与完善：检查解释的合理性、完整性和准确性，确保语言表达清晰、逻辑严谨。
例如，解释为什么升高温度会增大化学反应速率。首先需要明确的问题是温度对反应速率的影响，提取出相关信息。运用动力学原理，升高温度会使分子的平均动能增加，更多普通分子变成活化分子，有效碰撞频率增大，从而增大反应速率。最后检查解释是否清晰合理。
精准演练 提能力
1．[2024·西宁三模]为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用和反应生成甲烷，涉及的反应如下：
i.
ii.
iii.
一定温度下，在恒容的密闭容器中进行上述反应，平衡时的转化率及的选择性随变化的情况如下图所示［已知的选择性］。
（1） 图中表示选择性变化的曲线是__（填“甲”或“乙”），保持不变，曲线甲由B点达到A点需要的条件为________________________。
（2） 相同温度下，向恒容容器内加入和，初始压强为，平衡时的物质的量为____。
【答案】（1） 甲；降低温度或增大压强
（2） 0.32
【解析】
（1） 随 增大，的转化率一直增大，即曲线乙表示 的转化率；当 增大时，根据反应、分析，的选择性变大，当 足够大时，的选择性基本不变，故曲线甲代表 的选择性；曲线甲由 点到 点，即 的选择性变大，依据 可知，温度对反应、影响更大，降温有利于 生成；加压对生成 无影响，而有利于生成，故需要的条件为降低温度或增大压强。
（2） 根据图像，时，平衡时 的转化率为，的选择性为，平衡时，，，根据氧原子守恒可得。
2．[2024·苏州三模]研究的综合利用具有重要的意义。
Ⅰ.催化重整制氢气
一种与催化重整制取的过程如图1所示。在反应管中加入和催化剂，先通入，待步骤Ⅰ完成后，再将以一定流速通入，并控制温度为，进行步骤Ⅱ。
（1） 步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，测得出口处和的流量随时间变化如图2所示。
① 时出口处气体流量略高于的原因是________________________________________________________________________________________________________。
② 反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是 ____________________________________________________________________________________________________________________________。
Ⅱ.用于烟气脱硝
相关反应如下：
（2） 模拟烟气脱硝：一定条件下，将、和按匀速通过催化脱硝反应器，测得去除率和转化率随反应温度的变化如图3所示。
① 当温度低于时，的去除率随温度升高而升高，可能的原因是____________________________________________________________________________________________________。
② 当温度高于时，的去除率随温度升高而降低，可能的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】① 步骤Ⅱ主反应生成的与的物质的量相等，副反应消耗同时生成
② 分解生成C和，使浓度降低，生成的C覆盖在催化剂表面，使催化剂活性降低
（2） ① 温度低于时，催化剂活性增强和温度升高共同使脱硝反应速率增大
② 温度高于时，与氧气发生燃烧，参加脱硝反应的的量减少，使脱硝反应速率减小
【解析】
① 步骤Ⅱ中发生主要反应的化学方程式为，生成 与 的物质的量相等，步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，生成，故 时出口处气体流量 略高于 的原因是步骤Ⅱ主反应生成的 与 的物质的量相等，副反应消耗 同时生成。
② 反应进行 后，反应管中仍残留较多，但 流量迅速降低，流量升高，可能的原因是 分解生成 和，使 浓度降低，生成的 覆盖在催化剂表面，使催化剂活性降低。
（2） ① 当温度低于 时，催化剂活性较好，且温度逐渐升高反应速率增大，因此 的去除率随温度升高而升高。
② 当温度高于 时，甲烷与氧气发生燃烧，使甲烷的量减少，反应物浓度减小，使脱硝反应速率减小，的去除率随温度升高而降低。
大题攻关三 多平衡体系中、、等常数的相关计算
真题领航 明方向
1．[2024·甘肃卷]在催化剂作用下由粗硅制备。，密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与和气体反应，转化率随时间的变化如下图所示：
（1） ，经方式__处理后的反应速率最大；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率________________。
（2） 当反应达平衡时，的浓度为________________，平衡常数的计算式为__________________________________________________。
【答案】（1） 甲；
（2） ；
【解析】
（1） 由 转化率图像可知，，经方式甲处理后的反应速率最大；经方式丙处理后，时 的转化率为，参加反应的 的物质的量为，根据粗硅制备 的化学方程式，可得反应生成的 的物质的量为，平均反应速率。
（2） 反应达到平衡时，的转化率为，列“三段式”： 当反应达平衡时，的浓度为，平衡常数 的计算式为。
2．[2024·贵州卷]
（1） 、下，在某密闭容器中按充入气体，发生反应，平衡时与的分压比为，则的平衡转化率为__________，平衡常数__________________________________________________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压×物质的量分数，列出计算式即可）。
（2） 引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯，反应如下：
（两个反应可视为同级数的平行反应）
对于同级数的平行反应有，其中、分别为反应速率和反应速率常数，为反应活化能，、为定值，为常数，为温度，同一温度下是定值。已知,苯,二甲苯，若要提高苯的产率，可采取的措施有____________________________________________________。
【答案】（1） ；
（2） 适当降低温度，加入合适的催化剂（合理即可）
【解析】
（1） 设起始时充入 的物质的量为，的物质的量为，达到平衡时转化的 的物质的量为，列“三段式”： 平衡时 与 的分压比为，即，解得，故平衡时，，，的平衡转化率为，平衡常数。
（2） 根据题给公式，若要提高苯的产率，则需要减小，苯，可以加入催化剂，另外适当降低温度也可提高苯的产率。
3．[2024·湖北卷]用和焦炭为原料，经反应Ⅰ、Ⅱ得到，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
已知、（是的化学计量数）。反应Ⅰ、Ⅱ的与温度的关系曲线如下图所示。
（1） 反应在的____________。
（2） 保持不变，假定恒容容器中只发生反应Ⅰ，达到平衡时__________，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后__________。
【答案】（1）
（2） ；
【解析】
（1） 将 记为反应Ⅲ，由盖斯定律可知，反应Ⅲ反应Ⅰ反应Ⅱ，根据方程式相加，相乘的原则，有。由题图可知，时，，则该温度下。根据、可知，，其中 为方程式中 的化学计量数。反应Ⅲ中 的化学计量数为3，因此反应Ⅲ的。
（2） 由题图可知，时，，即。反应Ⅰ中 的化学计量数为2,则该温度下，。根据反应Ⅰ可知，其分压平衡常数表达式为，因此平衡时。平衡常数只与温度有关，将容器体积压缩到原来的，不变，则 不变，仍为。
核心再悟 破重难
1.速率常数与化学平衡常数之间的关系
对于反应，（为正反应速率常数）；（为逆反应速率常数）。反应达到平衡时，此时，，即。
2.利用压强表达的平衡常数
（1）压强平衡常数如，，气体的分压气体总压×该气体的体积分数（或物质的量分数）。
（2）标准平衡常数等温等压下，对理想气体反应，设、、、分别为、、、的平衡分压， 为标准压强 ，，式中称为理想气体的热力学平衡常数——标准平衡常数。
3.多平衡体系中相关物理量的解答方法
（1）反应体系举例
体系1（连续反应）
体系2（竞争反应）
［注意］ 弄清楚体系中自投料开始至平衡时各物质的来源与去向。
（2）解答方法
①分设变量法
②守恒法
精准演练 提能力
1．[2024·黄山一模]是重要的化工原料，合理使用能发挥其在工业生产、物质合成、速率分析等领域的重要作用。
时，某研究小组测得反应的浓度、速率数据见下表：
实验编号
① 0.025 0.040
② 0.050 0.040
③ 0.025 0.120
已知为速率常数，一般情况下只与温度有关，实验测得，通过以上实验数据可知______，______；时，若，，__________________。
【答案】1； 1；
【解析】由①②数据可得，，解得；由①③数据可得，，解得；由①中数据可得反应速率常数，时，若、、。
2．[2024·吉林模拟]氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。乙醇与水催化重整制氢发生以下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
压强为下，和在密闭容器中发生上述反应，平衡时和的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如下图所示。［已知：的选择性
（1） 时，反应达到平衡，乙醇的物质的量的减少量为____。
（2） 表示选择性的曲线是______（填标号）。
（3） 时，反应Ⅱ的______（保留到小数点后两位）。
【答案】（1） 0.6
（2）
（3） 14.04
【解析】
2．反应Ⅰ、Ⅲ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅲ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，故温度升高 的选择性增大，的选择性减小，故表示 选择性的曲线为，由于 的选择性 的选择性，因此表示 选择性的曲线是，表示乙醇的转化率的曲线是。
（1） 时，反应达到平衡，乙醇的物质的量的减少量为。
（2） 由分析可知，表示 选择性的曲线是。
（3） 时，的选择性为，的选择性为，乙醇的转化率为，平衡时，，，设反应Ⅰ中 转化了，反应Ⅱ中 转化了，反应Ⅲ中 转化了， ，，，平衡时，，气体的总物质的量为，故反应Ⅱ的。
3．[2024·渭南一模]甲醇是新能源的重要组成部分。以、为原料合成涉及的反应如下：
①
②
③
在不同压强下、按照进行投料，在容器中发生上述3个反应，平衡时，和在含碳产物（即和）中物质的量分数及的转化率随温度的变化如下图：
压强、、由大到小的顺序为____________________；曲线______（填“”或“”）代表在含碳产物中物质的量分数；在，压强为时，反应②的浓度平衡常数__________________________（填含 的表达式）。
【答案】； ；
【解析】反应①、③正向体积减小，反应②正向体积不变，增大压强，二氧化碳的转化率增大，故压强从大到小的顺序为；反应①、③正向放热，反应②正向吸热，升高温度，反应①、③的平衡逆向移动，反应②的平衡正向移动，故升高温度，的量减少，因此 代表 在含碳产物中物质的量分数；按照 进行投料，设起始时二氧化碳和氢气的物质的量分别为、。由题图可知，在，压强为 时，和 的物质的量分数相等，的转化率为 ，故平衡时，根据碳原子守恒，，根据氧原子守恒，，根据氢原子守恒，，反应②为气体体积不变的反应，。
综合通关Ⅰ 化学反应原理综合题
[2024·安徽卷]
题型概述
典型例题 乙烯是一种用途广泛的有机化工原料，由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题： 【乙烷制乙烯】 （1）氧化脱氢反应： 计算：____________。 （2）直接脱氢反应为。的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示，则______（填“ ”“ ”或“”）0。结合下图，下列条件中，达到平衡时转化率最接近的是______（填标号）。 , , , （3）一定温度和压强下 反应 反应远大于 （是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数） ①仅发生反应ⅰ时,的平衡转化率为，计算________。 ②同时发生反应ⅰ和ⅱ时，与仅发生反应ⅰ相比，的平衡产率____（填“增大”“减小”或“不变”）。 【乙烷和乙烯混合气的分离】 （4）通过修饰的分子筛的吸附-脱附,可实现和混合气的分离。的________________与分子的 键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离和的优点是________________________________________________________________________________________________。 （5）常温常压下，将和等体积混合，以一定流速通过某吸附剂，测得两种气体出口浓度与进口浓度之比随时间变化关系如下图所示。下列推断合理的是________（填字母）。 A.前，两种气体均未被吸附 B.点对应的时刻，出口气体的主要成分是 C.对应的时间段内，吸附的逐渐被替代
命题立意 以“乙烷制乙烯”为情境，考查化学原理综合运用，涉及反应热的计算与判断、平衡转化率与温度和压强的关系图像分析、物质的量分数平衡常数的计算、化学平衡移动及平衡产率的判断、配位键的形成与分离物质的优点、吸附图像变化的理解等。多角度、多层次、多维度地考查化学反应原理的知识，在分析和解决化学问题中考查学科关键能力，引导学生培养核心素养。
关键能力 本题以“乙烯的制备、分离”为载体,在化学反应原理的相关问题情境下,主要考查了学生信息获取与加工能力、逻辑推理与论证能力以及批判性思维能力。 （1）信息获取与加工能力 ①由题给已知热化学方程式信息推断未知热化学方程式 已知热化学方程式未知热化学方程式 ②由题给平衡转化率与温度和压强的关系图信息判断反应热的正负 ③由题给平衡转化率与温度和压强的关系图信息判断平衡转化率 温度与平衡转化率关系图一定温度、压强 识图确定转化率 ④由题给平衡转化率信息计算物质的量分数平衡常数 平衡转化率 化学平衡三段式 平衡时物质的量分数 ⑤由题给竞争反应信息判断某物质的产率 竞争反应 化学反应三段式 浓度商与的关系 产率的变化 （2）逻辑推理与论证能力 ①基于题给信息计算反应的焓变 将题给反应编号为反应Ⅰ、Ⅱ ②基于题给平衡转化率与温度和压强的关系图信息判断反应热的正负和平衡转化率 ③基于题给平衡转化率信息计算并判断产率的变化 Ⅰ的计算［设起始时 Ⅱ.的平衡产率的变化［设起始时 ④基于题给信息确定配位键的形成和分离的优点 基态的价层电子排布：，分离出的产物中杂质少，纯度较高 ⑤基于题给图分析气体的吸附和释放 A：前, 出口浓度 两种气体均被吸附错误 B： C： （3）批判性思维能力 ①陌生复杂图像问题的识别：解答时要求首先弄清楚自变量和因变量各代表什么样的化学量，然后根据化学知识分析概念、图像、数量三者之间的关系，具体步骤可以概括为“一明标、二析点、三识线”。其次当有两个条件因素对一个事件的影响相反时,事件的最终发展方向由影响大的因素决定，但两个条件的影响程度可能会发生转变,此时事件的发展方向会发生转折。基于题给图分析气体的吸附和释放，关键是从中选出最优或最适合自己的解题方法。 ②化学与数学有机融合陌生问题的识别：数学与化学之间有着密切的关系，二者是相辅相成、相得益彰的，数学的很多思想方法及语言都能有效地应用到化学的研究中，因而在平时学习中要加强对数学与化学之间关系的相关研究，如弄清物质的量分数与平衡三段式及化学平衡常数之间的数学关系。
反思归纳 （1）化学反应图像首先要弄清横坐标和纵坐标的数学意义和化学意义，弄清公式中每个符号的意义，提高识别图像的能力；其次要看曲线的起点、看曲线的变化趋势、看曲线的转折点、看曲线的终点。 （2）化学反应原理中的有关计算要弄清分数平衡常数、浓度平衡常数、压强平衡常数、浓度商等概念与平衡三段式的关系并进行相关计算。
【答案】； ； ； ； 增大； 空轨道； 识别度高，能有效将和分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高；
练透题型
1．[2024·晋城一模]氨是一种重要的化工产品。回答下列问题：
（1） 已知：
②
③
则反应________________，该反应在____（填“高温”“低温”或“任意温度”）下能自发进行。
（2） 下列关于合成氨工艺的理解中，正确的是____（填字母）。
A. 控制温度远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和较大的反应速率
B. 合成氨反应在不同温度下的和都小于零
C. 易液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行
D. 原料气中由分离空气得到，由天然气与水蒸气反应生成，原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生
（3） 温度为，压强恒定为，用处理和（起始时的体积分数为）的混合气体，部分气体的体积分数随时间的变化如下图所示，反应经达到平衡。
① 内用的压强变化表示的反应速率____________。
② 反应的平衡常数________________________________________ （列出计算式即可）；若升高温度，则该反应的平衡常数将____（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4） 在催化剂作用下，可用去除，反应原理为。不同温度条件下，分别为、、时，得到的脱除率曲线如下图所示：
① 曲线中，在温度超过时，脱除率骤然下降的原因可能是__________________。
② 曲线对应的与的物质的量之比是________。
【答案】（1） ；高温
（2） BCD
（3） ①
② ；增大
（4） ① 催化剂失去活性
②
【解析】
（1） 根据盖斯定律，由反应 反应①-反应③得到反应，，该反应为熵增的吸热反应，高温条件下该反应的，能自发进行。
（2） 合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨的平衡转化率减小，控制温度远高于室温，是为了保证催化剂的活性最大，反应速率较大，故A错误；合成氨反应是熵减的放热反应，反应的、均小于0，故B正确；不断将液氨移去，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，有利于反应正向进行，故C正确；合成氨反应所需原料气中的氮气由分离空气得到，氢气由天然气与水蒸气反应生成，原料气中的杂质会使催化剂中毒，易燃易爆的氢气与氧气反应可能发生安全事故，所以原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生，故D正确。
（3） ① 由题图可知，起始时氨的体积分数为，分压为，反应达到平衡时氨的体积分数为，分压为，内用氨的压强变化表示的反应速率为。
② 由题图可知，反应达到平衡时氨、氮气、水蒸气的体积分数分别为、、，该反应的平衡常数；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大。
（4） ① 催化剂在一定温度下具有较强的催化活性，当温度较高时，催化剂会失去活性导致反应速率减小，故曲线 中，在温度超过 时，一氧化氮脱除率骤然下降的原因可能是温度过高，催化剂失去活性。
② 氨和一氧化氮的物质的量的比值增大，相当于增大氨的浓度，平衡向正反应方向移动，一氧化氮的脱除率增大，结合题图可知，曲线 对应的氨和一氧化氮的物质的量之比是。
2．[2024·黄冈三模]某研究小组探究1,己二硫醇（，用表示）与铜的反应历程。
已知下列反应：
（1） 一些化学键的键能数据见下表，反应Ⅳ的焓变________________________。仅考虑反应Ⅳ，写出两种提高己烷平衡转化率的措施：______________________。
化学键
键能/ 413 347 436
（2） 温度一定时，在隔绝空气的条件下使以恒定的流速通过如图甲所示的反应器，仅发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在反应器出口处实时检测各物质的相对含量，如图乙所示。
① 内反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的速率均____（填“增大”“减小”或“不变”）。
② 推测在该实验条件下与反应生成烃类产物的名称为______________（写两种）。
（3） 向恒温刚性容器中充入己烷和，初始总压为，己烷的体积分数为。容器中只发生反应Ⅳ，达到平衡时，若己烷的转化率为，则反应Ⅳ的______。使容器中的混合气通过图甲所示的反应器，该反应器中仅发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。将反应后的混合气全部充入容器内，反应Ⅳ重新达到平衡时，（己烷）/（环己烷），则的完全脱硫率为__________。的完全脱硫率
【答案】（1） ；减小压强、升高温度
（2） ① 减小
② 乙烷、正丁烷
（3） 1；
【解析】
（1） 反应物总键能-生成物总键能，反应Ⅳ的焓变。反应Ⅳ是吸热反应，升高温度平衡正向移动，正反应是气体分子数增大的反应，减小压强也能使平衡正向移动，故提高己烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温度。
（2） ① 由题图乙可知，内生成物己烷、环己烷、的相对含量减小，说明浓度减小，故反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的速率均减小。
② 由 与 反应生成，碳原子数目不变，推测 在该实验条件下与 反应生成 即乙烷；根据 还能生成环己烷，说明烷烃还能首尾相连，推测 与 反应还能生成，即正丁烷。
（3） 恒温恒容下，气体的压强与物质的量成正比，初始总压为，己烷的体积分数即物质的量分数为，己烷的分压为，只发生反应Ⅳ，达到平衡时，若己烷的转化率为，则压强减小了，列压强“三段式”： 反应Ⅳ的。反应前 的分压为，温度不变，反应Ⅳ的 不变，反应Ⅳ重新达到平衡时，（己烷）/（环己烷），，，反应Ⅲ和反应Ⅳ生成的、环己烷的分压均为，平衡时（己烷），起始时容器 中的混合气（己烷）（环己烷），故 与 反应生成的己烷的分压为，由 与 反应生成的环己烷的分压为，的完全脱硫率为。
专题强化训练
1．[2024·马鞍山三模]1，丁二烯（）及其氢化产物主要用于合成橡胶和各类树脂的生产，在精细化工产品生产中有着重要用途。1，丁二烯为平面结构。
（1） 已知：反应①
反应②
反应③
反应④
则 __________。反应①的正反应活化能____（填“大于”“小于”或“等于”）逆反应活化能。
（2） 下列不能说明反应②达到平衡状态的是______（填字母）。
键的形成速率和断裂速率相等
杂化的原子数目不变
．碳碳 键的物质的量不变
．混合气体的平均相对分子质量不变
（3） 时，将（）的混合气体进行氢化反应，某条件下只发生反应④，平衡时混合气体中和的物质的量及的物质的量分数随温度变化如下图所示。
的物质的量变化曲线为______（填“”“”或“”），____。温度为时反应④的____（保留一位小数）。
（4） 在恒温刚性密闭容器中通入分压比为（）的混合气体，在某条件下只发生反应②③，一段时间平衡后，容器中和的体积分数均为，则的平衡转化率为__________。
【答案】（1） ；小于
（2）
（3） ；0.4；2.8
（4）
【解析】
（1） 根据盖斯定律可知，反应 反应③-反应④得到 ；反应①是放热反应，,根据反应热 正反应的活化能-逆反应的活化能可知，反应①的正反应活化能小于逆反应活化能。
（2） 项，键的形成速率和断裂速率相等，说明正、逆反应速率相等，可以说明反应②达到平衡状态；项，杂化的原子数目不变，说明的物质的量不再改变，可以说明反应②达到平衡状态；项，反应前后碳碳 键的物质的量始终不变，不可以说明反应②达到平衡状态；项，反应前后气体质量不变，气体的物质的量在减小，混合气体的平均相对分子质量为变量，不变时，可以说明反应②达到平衡状态。
（3） 反应④为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，和 的物质的量增大，的物质的量减小，由方程式可知和的变化量相同，则变化曲线对称，所以的物质的量变化曲线为；在 时，平衡体系中与的物质的量相等，的物质的量分数为，假设通入的 的物质的量为，转化的 的物质的量为，列“三段式”: ，，，解得，，则，，，。
（4） 在恒温刚性密闭容器中通入分压比为（）的混合气体，在某条件下只发生反应②③，一段时间平衡后，容器中和的体积分数均为，假设通入的的物质的量为，的物质的量为，反应②中转化的的物质的量为，转化的 的物质的量为，生成的的物质的量为，反应③转化的的物质的量为，生成的的物质的量为，平衡时的物质的量为，的物质的量为，的物质的量为，的物质的量为，根据题目信息可知，，，解得，，故的平衡转化率为。
2．[2024·武汉调研]正丁烷催化裂解为化工行业提供了丰富的原料，相关反应如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题：
（1） 已知，随着温度变化的三种趋势如图1中曲线所示。能用来表示反应Ⅱ的曲线是______（填“”“”或“”）。
（2） 某温度下，向刚性密闭容器中通入发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，保持温度不变，正丁烷、丙烯的浓度随时间的变化关系如图2所示。
① 内__________。
② 反应达到平衡后的压强是反应前的________倍。
③ 反应Ⅱ的平衡常数__________。
④ 时，降低温度，丙烯的浓度随时间的变化对应图2中的曲线______（填标号）。
（3） 采用选择性膜技术（可选择性地让某气体通过而脱离体系）可提高的选择性，原因是____________________________________________________________________________________________________。
（4） 工业生产时向正丁烷中混入一定量的水蒸气以减少积碳对催化剂活性的影响，结合化学方程式说明这样操作的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】（1）
（2） ①
②
③
④
（3） 可通过选择性膜而脱离体系，使反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ的平衡逆向移动
（4） 水蒸气能与积碳发生反应，可消除催化剂表面的积碳，使催化剂与反应物充分接触，提高催化剂的催化效率
【解析】
（1） 反应Ⅱ是反应前后气体分子数增大的反应，即熵增反应，对比反应Ⅰ可知反应Ⅱ为吸热反应，结合 可知，温度升高，减小，因此能用来表示反应Ⅱ的 变化趋势的曲线为。
（2） 由题图2可知，平衡时，，由题中信息可知反应体系的体积恒定为，故平衡时，，由题列式可得：反应Ⅰ： 可知反应Ⅱ中转化的正丁烷的物质的量，有： 则平衡时，，，，气体的总物质的量为。
（2） ① 内；
② 反应前气体的总物质的量为，故在恒温恒容条件下，反应达到平衡后的压强是反应前的1.7倍；
③ 反应Ⅱ的平衡常数；
④ 反应Ⅰ的正反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，丙烯的浓度减小，故丙烯的浓度随时间的变化对应题图2中的曲线。
（3） 选择性膜可提高 的选择性，原因是 可通过选择性膜而脱离体系，使反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ的平衡逆向移动。
（4） 向正丁烷中混入一定量的水蒸气以减少积碳对催化剂活性的影响，原因是水蒸气能与积碳发生反应，可消除催化剂表面的积碳，使催化剂与反应物充分接触，提高催化剂的催化效率。
3．[2024·河北二模]甲烷是一种清洁燃料，与水制氢和天然气脱硫具有重要的现实意义。回答下列问题：
Ⅰ．一定条件下，甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：
反应
反应
恒定压强为时，将的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如下图所示。
（1） __________，该反应在____条件下能自发进行。
（2） 时，的平衡分压为__，反应②的物质的量分数的平衡常数____（用物质的量分数代替平衡浓度计算，保留2位有效数字）。
（3） 系统中的含量在左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________。
Ⅱ．与重整，不但可以消除污染，还可以制氢。主要反应如下：。在研究反应发生的适宜条件时，助剂有稳定催化剂的作用。
（4） 图（a）为、为催化剂条件下投入等量，不同投料比分别达到平衡时转化率、平均反应速率图。C组图像中平均反应速率最小的原因可能是____________________________________________________；相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高，催化作用越强，原因是____________________________________________________。
（5） 未添加助剂时，无积碳，随着添加量的变化，积碳量变化如图（b）所示，由此可推知，助剂可能催化原料气发生反应：____________________（填化学方程式）。
【答案】（1） ；高温
（2） 32；2.1
（3） 之前以反应①为主，之后几乎耗尽，以反应②为主，含量会先增大后减小
（4） 过多的导致催化剂失活；分散度越高，总表面积越大，吸附的反应物越多
（5）
【解析】
（1） 根据盖斯定律，反应 反应②得反应，故；该反应为熵增的吸热反应，的反应能自发进行，则该反应在高温条件下能自发进行。
（2） 两个反应都消耗水，水的物质的量分数减小，所以曲线 表示水的物质的量分数与温度的变化关系；两个反应都生成氢气，氢气的物质的量分数在最初增大得最快，所以曲线 表示氢气的物质的量分数与温度的变化关系；反应达平衡时 的物质的量分数接近于0，说明温度高于 后以反应②为主，反应②是放热反应，升高温度平衡逆向移动，即 的物质的量分数一直增大，所以曲线 表示 的物质的量分数与温度的变化关系，曲线 表示 的物质的量分数与温度的变化关系。假设起始时甲烷的物质的量为，水蒸气的物质的量为，达到平衡时，反应①消耗了 水蒸气，反应②消耗了 水蒸气，用“三段式”表示： 气体总的物质的量为，据图可知 平衡时甲烷的物质的量分数为，故，解得；平衡时氢气的物质的量分数为，故，解得；平衡时气体总的物质的量为，的物质的量为，的平衡分压为；一氧化碳、水、二氧化碳、氢气的物质的量分别为、、、，反应②为反应前后气体分子数不变的反应，则其物质的量分数可以用物质的量代替，平衡常数。
（3） 之前以反应①为主，之后 几乎耗尽，以反应②为主，含量会先增大后减小，导致系统中氢气的含量在 左右出现峰值。
（4） 催化剂可以明显增大反应速率，组图像中平均反应速率最小的原因可能是过多的 导致 催化剂失活，使得催化效果减弱；分散度越高，总表面积越大，吸附的反应物越多，催化效果越好，使得反应速率越大。
（5） 随着 添加量的变化，积碳量增加，结合元素守恒可知，积碳来自甲烷，可能发生反应，导致积碳量增加。
4．[2024·河南联考]可用作大型船舶的绿色燃料，可由或制备。工业上用制备的原理如下：
反应
反应（副反应）
（1） ，该反应的____________。
（2） 将和按物质的量之比通入密闭容器中发生反应1和反应2，分别在、、下改变反应温度，测得的平衡转化率以及生成、选择性的变化如下图［选择性为目标产物在总产物（和）中的比率］。
①代表下随温度变化趋势的是曲线______（填“”“”或“”）。
②随着温度升高，、、三条曲线接近重合的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③点对应的反应2的平衡常数________________［结果保留2位有效数字，已知：分压总压×该组分物质的量分数，反应的，其中，、、、为各组分的平衡分压］。
（3） 最近，中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体，将带来系列技术变革。某小组据此设计了如下图所示的装置，以电化学方法进行反应1。
① 电极为电源的____（填“正极”或“负极”）。
② 生成的电极反应为________________________________________。
③ 若反应2（副反应）也同时发生，出口Ⅱ为、、的混合气，且，则惰性电极2的电流效率 为__________。
【答案】（1）
（2） ；随着温度的升高，以反应2为主，反应2反应前后气体分子数目保持不变，改变压强不影响，所以、、三条曲线接近重合；
（3） ① 负极
②
③
【解析】
（1） 根据盖斯定律，可由反应 反应2得到，故。
（2） ①由题图可知，一定低温条件下，时，的选择性大，选择性小，说明低温条件下主要发生反应1，反应1是分子数目减小的反应，压强越大，的转化率越大，所以代表 下 随温度变化趋势的是曲线；②反应1为放热反应，升高温度，减小，反应2为吸热反应，升高温度，增大，温度升高到一定值时，增大，说明以反应2为主，反应2反应前后分子数目保持不变，改变压强不影响，所以、、三条曲线接近重合；③设起始时 和 的物质的量分别为 和，点对应温度下 的转化率为，和 的选择性各为，则，，，依据氢原子守恒，可算出，故（总），反应 的。
（3） ① 该装置以电化学方法进行反应1，制备甲醇，故惰性电极2为阴极，电极 为电源的负极；
② 甲醇在阴极生成，电极反应为；
③ 若反应2（副反应）也同时发生，出口Ⅱ为、、的混合气，且，设生成的，，则，，所以转移电子总物质的量为，惰性电极2的电流效率。
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小题突破1 能量—反应进程、催化转化图像分析
真题领航 明方向
1．[2024·安徽卷]某温度下，在密闭容器中充入一定量的，发生下列反应：，，测得各气体浓度与反应时间的关系如下图所示。下列反应进程示意图符合题意的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】选B。由题图可知，生成 的速率大于生成 的速率，故第一步反应的活化能比第二步反应的活化能小，C、D项错误；结合、均小于0可知，两步反应均为放热反应，故反应物总能量高于生成物总能量，故能量：，A项错误，B项正确。
2．[2024·甘肃卷]甲烷在某含催化剂作用下部分反应的能量变化如下图所示，下列说法错误的是（ ）
A.
B. 步骤2逆向反应的
C. 步骤1的反应比步骤2快
D. 该过程实现了甲烷的氧化
【答案】C
【解析】选C。由能量变化图可知，，A项正确；步骤2逆向反应的，B项正确；步骤1的活化能，步骤2的活化能，步骤1的活化能大于步骤2的活化能，步骤1的反应比步骤2慢，C项错误；该过程中甲烷转化为甲醇，实现了甲烷的氧化，D项正确。
3．[2024·北京卷]可采用催化氧化法将工业副产物制成，实现氯资源的再利用。反应的热化学方程式：。下图所示为该法的一种催化机理。
下列说法不正确的是（ ）
A. 为反应物，为生成物
B. 反应制得，须投入
C. 升高反应温度，被氧化制的反应平衡常数减小
D. 图中转化涉及的反应中有两个属于氧化还原反应
【答案】B
【解析】选B。首先结合题图及反应的热化学方程式知，、是反应物 和，、是生成物 和；然后根据原子守恒进行分析，与 反应生成，故 为，为；分解生成 和，故 为，为。由上述分析知，A正确；是催化剂，在反应前后的量不变，故反应制得，不一定要投入，B错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，C正确；分析图中各元素化合价知，有单质参与的两个反应均为氧化还原反应：、，D正确。
4．[2024·贵州卷]与可发生取代反应，反应过程中的C原子和原子均可进攻，分别生成腈和异腈两种产物。通过量子化学计算得到的反应历程及能量变化如下图所示（为过渡态，Ⅰ、Ⅱ为后续物）。
由图示信息，下列说法错误的是（ ）
A. 从生成和的反应都是放热反应
B. 过渡态是由的C原子进攻的而形成的
C. Ⅰ中“”之间的作用力比 Ⅱ 中“”之间的作用力弱
D. 生成放热更多，低温时是主要产物
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，两个反应中反应物的总能量均大于生成物的总能量，均为放热反应，A正确；由题图可知，过渡态 最终产物为腈，结合 的物质结构可知，过渡态 是由 的C原子进攻溴乙烷的 而形成的，B正确；Ⅰ中吸收的能量小于Ⅱ中吸收的能量，故Ⅰ中之间的作用力比Ⅱ中之间的作用力弱，C正确；两个反应都为放热反应，生成 的活化能更低，故低温时，为主要产物，D错误。
核心再悟 破重难
1.反应历程图像分析
（1）基元反应与非基元反应
例如，的实际反应机理是分两步进行的，每一步都是一个基元反应： 、，存在未成对电子的微粒称为自由基，反应活性高，寿命短。称为非基元反应。
（2）过渡态
①正反应活化能正，逆反应活化能逆,正逆。
②过渡态不稳定。
（3）中间体
处于能量最高点的状态是反应的过渡态，在多步反应中两个过渡态之间的是中间体，中间体很活泼，寿命很短，但是会比过渡态更稳定些。
（4）催化机理能垒图
①在催化机理能垒图中，有几个活化状态，就有几个基元反应。可以用图中每步基元反应前后的活性物质，写出相应的热化学方程式。注意：如果纵坐标相对能量的单位是电子伏特，焓变应转化成每摩尔。
②每步基元反应的快慢取决于能垒的大小，能垒越大，反应速率越小。
③示例：在催化下，甲酸分解制反应的过程如下图所示。
其中带“*”的物种表示吸附在表面，该反应过程中决定反应速率步骤的化学方程式为 ；甲酸分解制的热化学方程式可表示为 （用表示阿伏加德罗常数的值）。
2.催化循环机理图像分析
（1）解答反应机理问题的四判断
①催化剂判断：一般来说，催化剂在机理图中多是以完整的循环出现的。
②反应物判断：通过一个箭头进入整个历程的物质是反应物。
③中间体判断：转化历程中生成，随之又参与下一步反应，一般不脱离整个历程。
④生成物判断：通过一个箭头最终脱离整个历程的物质一般是生成物。
（2）示例：催化反应——环式历程分析方法
精准演练 提能力
1．[2024·贵州二模]苯甲醇与溴化氢的反应（代表苯基）是分步进行的：，，，反应进程中的能量变化如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 酸性条件下有利于该反应发生
B. 第①③步反应速率比第②步大
C. 过渡态2的能量最高，所以第②步反应速率最小
D. 第③步是放热反应
【答案】C
【解析】选C。根据第①步反应可知，酸性条件下有利于该反应发生，A说法正确；第①③步反应活化能小于第②步反应活化能，所以第①③步反应速率比第②步大，B说法正确；第②步反应速率最小，是因为第②步反应活化能最大，与过渡态能量高低无关，C说法错误；根据题图可知，第③步是放热反应，D说法正确。
2．[2024·湖南二模]丙烷脱氢是制备丙烯的一种常见方法，下图是某催化剂催化该过程的能量变化图（*表示吸附在催化剂表面的物种）。下列有关说法正确的是（ ）
A. 在该条件下，所得丙烯中不含其他有机物
B. 该过程中发生了碳碳键的断裂与形成
C. 丙烷中的总键能大于丙烯及氢气的总键能之和
D. 相同条件下在该催化剂表面，比脱氢更困难
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，丙烷脱氢生成丙烯后，丙烯还在继续脱氢，说明有副反应发生，所以所得丙烯中还含有其他有机物，故A错误；由题图可知，丙烷脱氢过程中未发生碳碳键的断裂，故B错误；由题图可知，丙烷脱氢生成丙烯的反应为吸热反应，说明 丙烷中的总键能大于 丙烯及 氢气的总键能之和，故C正确；由题图可知，相同条件下在该催化剂表面，脱氢的活化能 小于 脱氢的活化能，说明在该催化剂表面 脱氢比 脱氢容易，故D错误。
3．[2024·周口二模]是电解铝烟气的主要组分之一，属于强温室气体，温室效应指数为的7 390倍。我国科学家用作为催化剂实现了催化水解，反应历程如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 总反应为
B. 不能改变总反应的
C. 反应过程中，、既有断裂又有形成
D. 反应过程中涉及的小分子包含两种非极性分子
【答案】C
【解析】选C。根据题图可知，该过程总反应为，A正确；是该反应的催化剂，催化剂可以改变反应历程，降低反应活化能，但不改变总反应的，B正确；反应过程中，既有断裂又有形成，只有断裂没有形成，C错误；该反应过程中涉及的小分子有、、、，其中、为非极性分子，D正确。
4．[2024·安徽第二次联考]是一种良好的火箭燃料，我国科学家合成的某（Ⅱ）催化剂（用表示）能高效电催化氧化合成，反应机理如下图所示。下列说法错误的是（ ）
A. Ⅲ中的化合价为价
B. 图示中物质是
C. 图示中物质Ⅰ为该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ为中间产物
D. 总反应表示为
【答案】D
【解析】选D。（Ⅱ）催化剂（用 表示）能高效电催化氧化 合成，中 的化合价为 价，题图中Ⅰ Ⅱ过程 失去1个电子，所以Ⅱ中 的化合价为 价，Ⅱ Ⅲ过程的反应为，没有元素化合价变化，所以Ⅲ中 的化合价为 价，图示中 物质是，A、B正确；图示中物质 Ⅰ 为，是该反应的催化剂，物质Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ在整个过程中先生成后消耗，为中间产物，C正确；根据题图可知，总反应表示为，D错误。
专题强化训练
1．[2024·河北二模]光照条件下乙苯与氯气反应生成两种一氯取代物，反应过程中的能量变化如下图所示［选择性］。下列说法正确的是（ ）
A. 稳定性：
B. 生成相同物质的量的取代物2比取代物1吸收的热量更多
C. 反应①达到平衡状态后，升高温度，正、逆反应速率均增大，但正反应速率增大更明显
D. 一定条件下，选择合适的催化剂可以提高取代物1的选择性
【答案】D
【解析】选D。能量越高，物质越不稳定，所以稳定性： ，A错误；生成取代物1和取代物2的反应均为放热反应，B错误；反应①为放热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡逆向移动，故逆反应速率增大更明显，C错误；催化剂具有选择性，可以选择合适的催化剂降低反应①的活化能，提高取代物1的选择性，D正确。
2．[2024·广东二模]一定条件下，与反应合成的反应历程如下图所示。已知其他条件不变时，反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变小。下列说法正确的是（ ）
说明：过渡态中“”表示化学键未完全断裂或形成。
A. 反应历程中的两个反应均涉及氢原子的成键
B. 相同条件下，若与发生上述反应，则过渡态Ⅰ的能量比低
C. 该反应的
D. 与发生上述反应，只能获得1种相对分子质量的有机产物
【答案】D
【解析】选D。根据题图可知，反应历程中的第一个反应涉及氢原子的成键，第二个反应不涉及氢原子的成键，A错误；已知其他条件不变时，反应物中的元素被质量数更大的同位素替换时，反应速率会变小，所以相同条件下，与 发生题述反应，反应速率会变小，活化能增大，故过渡态Ⅰ的能量比 高，B错误；焓变等于生成物的能量减去反应物的能量，故该反应的，C错误；根据题图可知，与 发生题述反应，可以获得、，但二者的相对分子质量相等，D正确。
3．[2024·新乡二模]时，固体酸分子筛催化乙醇脱水，乙醇分子间脱水和分子内脱水过程与相对能量变化如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 在该反应条件下，产物1比产物2稳定
B. 固体酸分子筛可通过氢键吸附乙醇
C. 固体酸分子筛能减小图示反应的焓变
D. 生成产物1的决速步骤的活化能为
【答案】B
【解析】选B。由题图可知，该反应条件下，产物1的能量大于产物2的能量，故产物2更稳定，A错误；由题图可知，固体酸分子筛中含有，乙醇分子中也含有，可通过分子间氢键使固体酸分子筛吸附乙醇，B正确；由题意可知，固体酸分子筛是该反应的催化剂，催化剂不能改变反应的焓变，C错误；活化能最大的步骤是决速步骤，由题图可知，生成产物1的决速步骤的活化能为，D错误。
4．[2024·龙岩三模]下图是分别用和电催化甲酸间接氧化的反应历程，吸附在催化剂表面的粒子用*标注。下列说法错误的是（ ）
A. 为阳极产物之一
B. 催化剂活性：
C. 催化剂比更难吸附
D. 消耗相同物质的量的甲酸时，总反应焓变：
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，，C元素化合价升高被氧化，为阳极产物之一，A正确；由题图可知，催化时，容易吸附 促进 的转化，故催化剂活性：，B正确；由题图可知，催化时，吸附 需要克服较高的能垒，比 更难吸附，C正确；和 均为催化剂，不能改变反应的焓变，故消耗相同物质的量的甲酸时，总反应焓变：，D错误。
5．[2024·武汉调研]甲烷化是“负碳排放”的重要研究方向，某研究团队报道了镍基催化剂上与反应生成甲烷的两种机理（如下图所示），其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。下列说法错误的是（ ）
A. 镍基催化剂增大了活化分子的百分数
B. 两种机理均涉及极性键的断裂和生成
C. 机理中的选择性更高
D. 机理涉及反应
【答案】C
【解析】选C。催化剂可以降低反应的活化能，将普通分子转化为活化分子，故镍基催化剂增大了活化分子的百分数，A正确；两种机理均涉及 极性键的断裂和 极性键的生成，B正确；机理中主要生成，次要生成，故 机理中 的选择性更高，C错误；由题图可知，机理涉及反应，D正确。
6．[2024·贵阳适应性考试]是常见的绿色氧化剂，在化学研究中应用广泛。用制备的反应机理如下图所示。下列说法不正确的是（ ）
A. 代表的是 B. 过程③有极性键的断裂和形成
C. 金属在该反应中作为催化剂 D. 该过程的原子利用率为
【答案】C
【解析】选C。反应①为 与 反应生成、和，根据质量守恒可知，为，A项正确；过程③有、极性键的断裂和、极性键的形成，B项正确;是该反应的催化剂，为中间产物，C项错误；由题图可知，该过程的总反应为，反应物全部转化为目标产物，原子利用率为，D项正确。
7．[2024·河南二模]郑州大学科研团队研究了二氧化铈表面空间受阻路易斯酸碱对和氮掺杂的协同作用，促进光解水成键活化、多重质子电子转移过程和碳-碳偶联反应，提高了光催化还原制和的产率和选择性。反应历程如下图所示（表明物种被吸附在催化剂表面）。下列叙述错误的是（ ）
A. 等物质的量的、含 键数目之比为
B. 路径2总反应为
C. 相同条件下，比稳定
D. 是合成（或）的控速步骤
【答案】C
【解析】选C。单键为 键，双键含1个 键、1个 键，三键含1个 键、2个 键，、含 键的物质的量分别为、，A项正确；光解水生成 和，然后 和 合成 和，据此得总反应为，B项正确；从题图看出，的相对能量高于 的相对能量，故 更稳定，C项错误；题图中几个步骤的能垒见下表：
转化 能量
能垒越大，反应速率越小，慢反应为控速步骤，D项正确。
8．[2024·安徽皖江二模]制备异丁酸甲酯的某种反应机理如下图所示，下列说法错误的是（ ）
A. 化合物4是反应的催化剂
B. 化合物4转化为化合物6符合“原子经济性”理念
C. 若将丙烯替换为乙烯，则反应可制得乙酸甲酯
D. 反应过程中存在极性键和非极性键的断裂和形成
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，化合物4是反应的催化剂，A正确；化合物4与发生加成反应转化为化合物6，符合“原子经济性”理念，B正确；若将丙烯替换为乙烯，则反应可制得丙酸甲酯，C错误；反应Ⅰ有碳碳键的断裂，反应Ⅲ有碳碳键的形成，反应Ⅳ有极性键的断裂，反应Ⅴ有极性键的形成，D正确。
9．[2024·信阳二模]基于非金属原子嵌入石墨烯三嗪基中，用于催化一氧化碳加氢生成甲醇的反应历程如下图所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用“”标注。下列说法错误的是（ ）
A. 整个反应历程中有四个基元反应
B. 过渡态相对能量：
C. 物种吸附在催化剂表面的过程为吸热过程
D. 反应决速步的活化能为
【答案】C
【解析】选C。由题图可知，整个反应历程中有四个基元反应，故A正确；由题图可知，过渡态相对能量的大小顺序为，故B正确；由题图中 可知，吸附在催化剂表面的过程为放热过程，故C错误；反应的活化能越大，反应速率越小，反应决速步为慢反应，由题图可知，反应决速步的活化能为，故D正确。
10．[2024·河南模拟]中南大学刘又年团队提出发展炔烃、醛、胺等工业大宗原料和炉烟二氧化碳的四组分串联反应，来实现恶唑烷酮及其衍生物的高效合成，如下图所示（代表反应历程，代表苯基，代表苯甲基）。下列叙述正确的是（ ）
A. 和的最终产物相同
B. 和的反应类型相同
C. 上述循环中，只断裂了 键
D. 物质1、4、5、6都具有亲水性
【答案】A
【解析】选A。化合物1、、是反应物，化合物6是目标产物，是副产物，和 的反应物、产物相同，A正确；是加成反应，是取代反应，B错误；过程中，断开1个 键，C错误；化合物6含酯基、酰胺基，不易与水形成氢键，不具有亲水性，D错误。
小题突破2 化学反应速率与限度的图像、图表分析
真题领航 明方向
1．[2024·甘肃卷]下列措施能降低化学反应速率的是（ ）
A. 催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B. 中和滴定时，边滴边摇锥形瓶
C. 锌粉和盐酸反应时加水稀释 D. 石墨合成金刚石时增大压强
【答案】C
【解析】选C。A项，催化氧化氨制备硝酸时加入铂，铂为催化剂，可以增大化学反应速率；B项，中和滴定时，边滴边摇锥形瓶，可以让反应物快速接触，可以增大化学反应速率；C项，锌粉和盐酸反应时加水稀释会降低盐酸的浓度，会降低化学反应速率；D项，石墨合成金刚石的反应中没有气体参与，增大压强不会改变化学反应速率。
2．[2024·浙江6月选考]二氧化碳氧化乙烷制备乙烯，主要发生如下两个反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
向容积为的密闭容器中投入和，不同温度下，测得时（反应均未平衡）的相关数据见下表。下列说法不正确的是（ ）
温度/ 400 500 600
乙烷转化率/% 2.2 9.0 17.8
乙烯选择性/% 92.6 80.0 61.8
注：乙烯选择性
A. 反应活化能：Ⅰ Ⅱ
B. 时，反应 Ⅰ 的平均速率为
C. 其他条件不变，平衡后及时移除，可提高乙烯产率
D. 其他条件不变，增大投料比投料，平衡后可提高乙烷转化率
【答案】D
【解析】选D。由题表可知，相同温度下，乙烷在发生转化时，反应Ⅰ更易发生，故反应活化能：Ⅰ Ⅱ，A正确；由题表可知，时，乙烷转化率为，可得转化的乙烷的总物质的量为，而此温度下乙烯选择性为，转化为乙烯的乙烷的物质的量为，根据化学方程式可得，生成乙烯的物质的量为，反应Ⅰ的平均速率，B正确；其他条件不变，平衡后及时移除，反应Ⅰ的平衡正向移动，可提高乙烯产率，C正确；其他条件不变，增大投料比 投料，平衡后 转化率提高，转化率降低，D错误。
3．[2024·安徽卷]室温下，为探究纳米铁去除水样中的影响因素，测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。下列说法正确的是（ ）
实验序号 水样体积/ 纳米铁质量/ 水样初始
① 50 8 6
② 50 2 6
③ 50 2 8
A. 实验①中，小时内平均反应速率
B. 实验③中，反应的离子方程式为
C. 其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可增大反应速率
D. 其他条件相同时，水样初始越小，的去除效果越好
【答案】C
【解析】选C。实验①中，小时内平均反应速率，A项错误；实验③中水样初始，溶液呈弱碱性，结合氧化还原反应规律可得离子方程式为，B项错误；由实验①②可知，其他条件相同时，适当增加纳米铁质量，反应速率增大，C项正确；由实验②③可知，其他条件相同时，适当减小水样初始，的去除效果更好，但若水样初始 太小，则与 反应的纳米铁的量增多，从而影响 的去除效果，故D项错误。
4．[2024·湖南卷]恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应：
主反应：
副反应：
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随投料比（物质的量之比）的变化关系如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 投料比代表
B. 曲线代表乙酸的分布分数
C. ，
D. 、、三点的平衡常数：
【答案】D
【解析】选D。由曲线、的变化趋势可知，投料比 代表，A错误；随投料比 增大，生成 越多，故曲线 和曲线 表示，曲线 和曲线 表示，B错误；当投料比 相同时，温度升高，增大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，，减小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，，C错误；、、三点对应副反应，且，升高温度副反应的平衡逆向移动，，D正确。
核心再悟 破重难
1.单一反应体系中化学反应速率的影响因素
（1）“惰性气体”对反应速率的影响
恒容充入“惰性气体” 总压增大参与反应的物质浓度不变（活化分子浓度不变）反应速率不变
恒压充入“惰性气体” 体积增大参与反应的物质浓度减小（活化分子浓度减小）反应速率减小
（2）纯液体、固体对化学反应速率的影响
在化学反应中，纯液体和固体的浓度为常数，故不能用纯液体和固体的浓度变化来表示反应速率，但是固态反应物颗粒的大小是影响反应速率的条件之一，如煤粉由于表面积大，燃烧速率就比煤块快得多。
（3）外界条件对正、逆反应速率的影响方向是一致的，但影响程度不一定相同。
增大反应物浓度 瞬间增大，不变，随后逐渐减小，逐渐增大,直至平衡
增大体系压强 和都增大，气体分子数减小方向的反应速率变化程度更大（若反应前后气体分子数不变，则和改变程度相同）
升高体系温度 和都增大，但吸热反应方向的反应速率增大的程度更大
使用催化剂 能同等程度地改变正、逆反应速率
2.复杂反应体系多因素影响反应速率的模型
（1）连续反应体系
氧化反应：分两步进行，反应过程中的能量变化示意图如下。
Ⅰ.快
Ⅱ.慢
（1）决定氧化反应速率的步骤是 Ⅱ （填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。
（2）在恒容的密闭容器中充入一定量的和，保持其他条件不变，控制反应温度分别为和，测得随（时间）的变化曲线如上图所示。转化相同量的，在温度 （填“”或“”）下消耗的时间较长。
［分析］（1）反应Ⅱ为慢反应，是决定氧化反应速率的步骤。
（2）反应Ⅰ为放热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡逆向移动，减小，浓度降低的影响大于温度对反应Ⅱ速率的影响。
（2）竞争反应体系
与合成甲醇的过程中，通常会伴有副反应的发生，常见的副反应为。其他条件相同时，反应温度对的转化率和的选择性的影响如下图所示：
（1）图1实验值的起点较低的原因是温度较低，反应速率较小。
（2）图1实验值低于平衡值的原因是在不同温度下，反应均未达到平衡。
（3）从化学反应速率的角度解释图2中温度相同时的选择性的实验值略高于其平衡值的原因：在该实验条件下，主反应的反应速率大于副反应，单位时间内生成 的量比生成 的量多。
3.外界因素对化学平衡移动的影响
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动
压强 增大压强（减小容器的容积），化学平衡向气体体积缩小的方向移动
减小压强（增大容器的容积），化学平衡向气体体积增大的方向移动
温度 升高温度化学平衡向吸热反应方向移动
降低温度化学平衡向放热反应方向移动
4.化学平衡与平衡转化率
（1）转化率与平衡转化率
转化率分为未达到平衡的转化率和已达到平衡的平衡转化率。在审题时一定要注意转化率是否为平衡转化率。
（2）增大反应物的浓度与平衡转化率的关系（其中、、均为气体）
可逆反应 改变条件 平衡移动方向 反应物转化率 备注
增大的浓度 正向移动 减小增大 反应物转化率实际是考虑压强的影响
减小
不变
增大
（3）如果两气体物质的投料比按照化学计量数投料，那么无论是否达到化学平衡，二者的转化率始终相等。
精准演练 提能力
1．[2024·广东二模]一定条件下，在恒容密闭容器中发生分解反应：,随时间的变化如下图所示。已知时反应达到平衡，时改变某单一条件（浓度、温度或催化剂等）。下列说法不正确的是（ ）
A. 由到，的浓度不断增大
B. 由到，
C. 时，可能向容器中通入了
D. 平衡常数Ⅰ可能小于Ⅱ
【答案】D
【解析】选D。由题图可知，到 的过程为氨分解达到平衡的过程，过程中氢气的浓度不断增大，A正确；由题图可知，时反应达到平衡，到 反应处于平衡状态，正、逆反应速率相等，故，B正确；由题图可知，时改变某一条件的瞬间，逆反应速率增大，可能是通入氮气，增大了生成物氮气的浓度，C正确；由题图可知，时改变某一条件的瞬间，逆反应速率增大，随后减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应是吸热反应，若改变条件为升高温度，则平衡向正反应方向移动，与图示不符合，所以改变的条件不可能是升高温度，温度不变，平衡常数不变，故平衡常数Ⅰ等于Ⅱ，D错误。
2．[2024·信阳二模]一定条件下，银催化剂表面上存在反应，起始状态Ⅰ中有、和，经下列过程达到各平衡状态（已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等）。下列叙述正确的是（ ）
A. 从Ⅰ到Ⅱ的过程
B. 反应的平衡压强：（Ⅱ）（Ⅲ）
C. 平衡常数：（Ⅱ）（Ⅳ）
D. 若体积（Ⅲ）（Ⅰ），则（Ⅰ）（Ⅲ）
【答案】D
【解析】选D。从Ⅱ到Ⅲ体积增大，平衡正向移动，导致固体质量减小，已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，说明从Ⅰ到Ⅱ的过程为固体质量增大的过程，化学平衡逆向移动，逆反应为熵减过程，，A错误；压强平衡常数 只受温度的影响，故（Ⅱ）（Ⅲ），B错误；该反应的正反应为吸热反应，降低温度，化学平衡逆向移动，导致化学平衡常数减小，故平衡常数：（Ⅱ）（Ⅳ），C错误；已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，说明氧气的物质的量相等，若体积（Ⅲ）（Ⅰ），根据阿伏加德罗定律可知，（ ，Ⅰ）（ ，Ⅲ），（Ⅰ）（ ，Ⅰ），（Ⅲ）（ ，Ⅲ），故（Ⅰ）（Ⅲ），D正确。
3．[2024·滁州二模]利用天然气制乙炔，反应原理如下：
①
②
在容积为的恒容密闭反应器中充入适量的，发生上述反应，测得某温度时各含碳物质的物质的量随时间变化如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A. 点正反应速率小于逆反应速率
B. 反应前以乙烯生成为主
C. 若后升高温度，则乙曲线上移，甲曲线下移
D. 内的平均反应速率为
【答案】B
【解析】选B。随反应进行，甲烷的物质的量逐渐减小，乙烯的物质的量先增大后减小，乙炔的物质的量逐渐增大，因此甲曲线代表乙炔、乙曲线代表甲烷、丙曲线代表乙烯。点以后甲烷的物质的量仍在减小，说明反应正向进行，故 点正反应速率大于逆反应速率，A项错误；由曲线变化可知，反应前 以乙烯生成为主，B项正确；根据题干可知，两反应均属于吸热反应，升高温度，平衡均正向移动，故甲烷的物质的量减少，乙炔的物质的量增大，故乙曲线下移，甲曲线上移，C项错误；内 的平均反应速率为，D项错误。
4．[2024·岳阳一模]催化氧化制取的新路径的反应原理如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
一定条件下，向容积为的容器中通入和，若仅考虑上述反应，平衡转化率和平衡时的选择性的选择性随温度、压强变化的关系如下图所示，、代表不同压强下乙烷的平衡转化率。
下列说法不正确的是（ ）
A. 对应的压强更大
B. 一定温度下，增大会降低的平衡转化率
C. 压强为、温度为时，反应达平衡时，混合气体中
D. 反应
【答案】C
【解析】选C。反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数增大的反应，增大压强，两个反应的平衡均逆向移动，使乙烷的平衡转化率降低，相同温度下，对应的乙烷的转化率低，因此 对应的压强更大，故A项正确；一定温度下，增大 可理解为 增多，因此 的平衡转化率下降，故B项正确；根据题图可知，压强为、温度为 时乙烷的平衡转化率为，乙烯的选择性为，列“三段式”如下：
反应达到平衡时，混合气体中，故C项错误；根据盖斯定律，该反应可由反应Ⅰ反应Ⅱ得到，该反应的，故D项正确。
专题强化训练
1．[2024·广西三模]工业上利用还原，从源头上减少煤粉燃烧产生的大气污染。一定温度下，在容积为的恒容密闭容器中，充入和，发生反应，达到平衡时，测得。下列说法不正确的是（ ）
A. 加入催化剂使正反应速率增大，逆反应活化能降低
B. 升高温度，正、逆反应速率增大的倍数不同
C. 该温度下，该反应的平衡常数
D. 若平衡时，往容器中再充入和，则此时
【答案】D
【解析】选D。加入催化剂使正、逆反应速率增大，催化剂能降低正反应和逆反应的活化能，A正确；升高温度，平衡一定发生移动，故正、逆反应速率增大的倍数不同，B正确；一定温度下，在容积为 的恒容密闭容器中，充入 和，发生反应，达到平衡时，测得，可列“三段式”：
，C正确；若平衡时，往容器中再充入和，则此时，平衡正向移动，，D错误。
2．[2024·邯郸一模]对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适温度。反应在催化剂作用下原料的总转化率与最适温度（曲线Ⅰ）、原料的总平衡转化率与温度（曲线Ⅱ）的关系曲线示意图最合理的是（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】选C。对放热反应而言，升高温度，平衡逆向移动，即随温度升高，原料的总平衡转化率减小，A、D错误；在催化剂作用下，的最适宜温度为催化剂的催化活性最佳时所对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，原料的总转化率也最大，但在相应温度下原料的总转化率低于原料的总平衡转化率，B错误、C正确。
3．[2024·浙江6月选考]为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是（ ）
选项 影响因素 方案设计 现象 结论
A 浓度 向溶液中加入溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动
B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体，分解达到平衡后再充入 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动
C 温度 将封装有和混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度，平衡向吸热反应方向移动
D 催化剂 向乙酸乙酯中加入溶液，水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动
【答案】C
【解析】选。溶液中存在平衡：（黄色）（橙色），向 溶液中加入 溶液，平衡右移，但生成的 可以将 氧化为，所以溶液由黄色变为橙色，无法说明平衡移动，错误；为反应前后气体总体积不变的可逆反应，向恒温恒容密闭玻璃容器中充入 气体，分解达到平衡后再充入（惰性气体），虽然总压增大，但、、的分压不变，浓度不变，故平衡不发生移动，由题中方案不能得出相应结论，错误；反应 为放热反应，升高温度，气体颜色变深，即 的量增大，说明平衡逆向移动，即向吸热反应方向移动，正确；催化剂只会改变化学反应速率，不影响平衡移动，错误。
4．[2024·唐山一模]时，向容积为的恒容密闭容器中充入一定量的和，发生反应。反应过程中的部分数据见下表。下列说法错误的是（ ）
0 4.0 2.0
5 2.0 1.0
10 2.0 1.0
A. 其他条件不变，温度变为时，平衡时测得C的浓度为，则
B. 时，该反应的
C. 平衡时，D的体积分数约为
D. 时，向该容器中再充入和，达新平衡后，B的百分含量变大
【答案】A
【解析】选A。正反应放热，升高温度平衡逆向移动，根据题表数据，时达到平衡，消耗，生成，C的浓度为，其他条件不变，温度变为 时，平衡时测得C的浓度为，说明平衡正向移动，故，A错误；根据题表数据，后气体物质的量不再改变，说明 时反应达到平衡状态，所以 时，该反应的，B正确；由题表可列“三段式”：
平衡时，D的体积分数为，C正确；时，向该容器中再充入 和，相当于增大压强，平衡逆向移动，故达新平衡后，B的百分含量变大，D正确。
5．[2024·沧州三模]工业上用固体作为固硫剂，用氢气还原辉钼矿获得钼的反应原理为。在恒容密闭容器中进行该反应，平衡时气体的体积分数与温度的关系如上图所示。下列说法错误的是（ ）
A. 、、分别代表、、
B. 该反应在高温下可以自发进行
C. 图中
D. 升高温度，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大
【答案】C
【解析】选C。该反应中，反应物只有一种是气体，生成物有两种是气体，由题图可知，随着温度的升高，平衡时气体 的体积分数减小，气体 和 的体积分数增大，且 的体积分数是 的体积分数的2倍，故可推知、、分别代表、、，A正确；由化学方程式可知，该反应的，由题图可知，该反应为吸热反应，即，根据 可知，该反应在高温下可以自发进行，B正确；由题图可知，时，该反应达到平衡时，和 的体积分数相等，的体积分数是 的体积分数的2倍，故，C错误；升高温度，该反应的化学平衡正向移动，反应体系中混合气体的平均相对分子质量增大，D正确。
6．[2024·辽宁卷]异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如下图所示，后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是（ ）
A. 时，反应②正、逆反应速率相等
B. 该温度下的平衡常数：
C. 平均速率（异山梨醇）
D. 反应②加入催化剂不改变其平衡转化率
【答案】A
【解析】选A。时异山梨醇的浓度仍在增大，1，失水山梨醇的浓度仍在减小，说明此刻反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，A错误；由题图可知，时山梨醇的浓度已为0，副产物的浓度不变，说明反应①、③均是不可逆反应，后异山梨醇的浓度不再变化，1，失水山梨醇的浓度大于0，说明反应②是可逆反应，则该温度下的平衡常数：① ②，B正确；内平均速率（异山梨醇），C正确；反应②使用催化剂能增大反应速率，缩短达到化学平衡状态的时间，但是催化剂对化学平衡移动无影响，故加入催化剂不改变其平衡转化率，D正确。
7．[2024·萍乡二模]常温下，向某溶剂（不参与反应）中加入一定量、和，所得溶液中同时存在如下平衡：①，②，③。、的物质的量浓度随反应时间的变化关系如下图所示，时反应体系达到平衡状态。下列说法正确的是（ ）
A. 内，约为
B. 时反应③的逆反应速率小于正反应速率
C. 若再向容器中加入上述溶剂稀释，则平衡后的物质的量不变
D. 若反应③的，则比更稳定
【答案】A
【解析】选A。由题图可知，
，A正确；时，反应③达到平衡状态，，时，，，，故反应③逆向进行，逆反应速率大于正反应速率，B错误；加入溶剂后各物质的物质的量浓度均减小，反应①②的平衡逆向移动，的物质的量增大，C错误；若反应③的，则 的能量低，能量越低越稳定，故 比 更稳定，D错误。
8．[2024·河北二模]选择性催化还原法脱硝技术是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术，涉及如下反应：
主反应：；
副反应：。
恒容密闭容器中，分别在甲、乙催化剂作用下进行上述反应，时测得体系温度与转化率的关系如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 若初始，则点时的反应速率为
B. 图中点对应的转化率是在该温度下的平衡转化率
C. 温度高于时，温度升高，平衡逆向移动导致甲、乙作用下的转化率降低
D. 工业上选择催化剂乙的原因是其在较低温度下有很强的催化活性
【答案】D
【解析】选D。、乙催化剂条件下，内，，且反应速率为平均速率，A错误；催化剂不影响平衡移动，点的转化率小于 点的转化率，说明反应还未达到平衡状态，B错误；温度高于 时，升高温度使催化剂活性降低，的转化率降低，C错误；由题图可知，在乙催化剂作用下，较低温度时，的转化率较高，D正确。
9．[2024·长春一模]反应的速率方程为（为速率常数，其中，、为常数，为活化能，为开氏温度），其半衰期（反应物消耗一半所需的时间）为。改变反应物浓度时，反应的瞬时速率见下表。下列说法正确的是（ ）
0.25 0.5 1 0.5 1
0.05 0.05 0.1 0.1 0.2
1.6 3.2 3.2
A. ,
B.
C. 升温、加入催化剂，缩小容积（加压），均能使增大，导致反应的瞬时速率增大
D. 在过量的B存在时，A剩余所需的时间是
【答案】D
【解析】选D。由第二组和第四组数据，A浓度相同，B浓度不同，速率相等，可知；再将第一组和第二组数据代入 可得，解得；将第一组数据代入 可得，解得。根据分析可知，，，，A错误；由分析可知，速率常数，B错误；速率常数与浓度无关，缩小容积（加压）不会使 增大，C错误；在过量的B存在时，反应掉 的A可以看作经历3个半衰期，即，因此所需的时间为，D正确。
10．[2024·江苏卷]二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应（忽略其他副反应）为
①
②
、下，将一定比例、混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及、、 位点处（相邻位点距离相同）的气体温度、和的体积分数如下图所示。下列说法正确的是（ ）
A. 处与处反应①的平衡常数相等
B. 反应②的焓变
C. 处的的体积分数大于处
D. 混合气从起始到通过处，的生成速率小于的生成速率
【答案】C
【解析】选C。题图中白圈标记的曲线代表气体温度，处与 处的温度不同，平衡常数只与温度有关，故 处与 处反应①的平衡常数 不相等，A错误；由题图可知，随着气体在绝热反应管中前进，气体温度不断升高，说明有热量放出，而反应，为吸热反应，所以反应②为放热反应，，B错误；从 到，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②向右进行，反应②消耗，而 体积分数没有明显变化，说明反应①也向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，增大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有 的消耗与生成，故 减小而 增加，即 的体积分数会增大，故 处的 的体积分数大于 处，C正确；处 的体积分数大于，说明生成的 的物质的量大于，二者反应时间相同，说明 的生成速率大于 的生成速率，D错误。
大题攻关一 热化学方程式的书写与焓变的计算
真题领航 明方向
1．[2024·山东卷]水煤气是的主要来源，研究对体系制的影响，涉及主要反应如下：
（Ⅰ）
（Ⅱ）
（Ⅲ）
则的焓变________________________（用代数式表示）。
【答案】
【解析】根据盖斯定律，由ⅠⅡⅢ可得目标热化学方程式，所以。
2．[2024·甘肃卷]由制备
已知
时，由制备硅__（填“吸”或“放”）热________。升高温度有利于制备硅的原因是__________________________________________________。
【答案】吸； 587.02； 该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动
【解析】将题给热化学方程式依次编号为①和②，根据盖斯定律，由 可得热化学方程式，故制备，需要吸收的热量为。
3．[2024·贵州卷]在无氧环境下，经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.
ⅱ.
回答下列问题：
（1） 反应ⅰ在时__（填“能”或“不能”）自发进行。
（2） 已知时有关物质的燃烧热数据见下表，则反应ⅱ的______________（用含、、的代数式表示）。
物质
【答案】（1） 能
（2）
【解析】
（1） 对于反应，，故反应ⅰ在 时能自发进行。
（2） 由题给数据可得以下热化学方程式：①②③根据盖斯定律，反应，故。
4．[2024·广东卷]酸催化下与混合溶液的反应（反应），可用于石油开采中油路解堵。
反应:
已知：
则反应的______________________________。
【答案】
【解析】由已知信息可得：Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
Ⅳ．
根据盖斯定律，由Ⅰ-Ⅱ-ⅢⅣ可得目标热化学方程式，故。
核心再悟 破重难
1.焓变的计算
（1）根据（相对）焓：（生成物）（反应物）
（2）根据键能数据：（反应物键能）（生成物键能）
（3）根据活化能：（正反应的活化能）（逆反应的活化能）
2.热化学方程式的书写
（1）注意的符号和单位：吸热反应的为“”，放热反应的为“-”；的单位为。
（2）注意测定条件：绝大多数反应的反应热是在、条件下测定的，此时可不注明温度和压强。
（3）注意热化学方程式中的化学计量数：热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数。
（4）注意物质的聚集状态：气体用“”，液体用“”，固体用“”，溶液用“”。热化学方程式中不用“ ”和“”。
（5）注意的数值与符号：若化学计量数加倍，则也要加倍。逆反应的反应热与正反应的反应热数值相等，但符号相反。
（6）对于具有同素异形体的物质，除了要注明聚集状态外，还要注明物质的名称。例如，（单斜，）（正交，）。
3.盖斯定律及其思维模板
（1）与盖斯定律
。
（2）思维模板——叠加法
“倒” 为了将方程式相加得到目标方程式，可将部分方程式颠倒过来，反应热的数值不变，但符号相反
“乘” 为了将方程式相加得到目标方程式，可将方程式乘以某个数值，反应热也要乘以相应数值
“加” 做好上述两个步骤后，将方程式相加即可得目标方程式，反应热也要相加
精准演练 提能力
1．[2024·海南模拟]1868年狄肯和洪特发明了用氯化铜作为催化剂，在加热时，用空气中的氧化气体制取的方法，称为“地康法”。反应原理为。
已知部分共价键的键能数据见下表。
共价键
键能/ 431.8 497.3 242.7 462.8
根据键能数据计算上述反应的____________。
【答案】
【解析】反应热等于反应物的总键能-生成物的总键能。。
2．[2024·陕西模拟]甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用或来生产甲醇燃料。
已知：反应Ⅰ：；
反应Ⅱ：；
反应Ⅲ：。
反应Ⅱ的____________。
【答案】
【解析】根据盖斯定律，反应Ⅱ反应Ⅰ-反应Ⅲ，故。
3．[2024·滁州一模]晶体硅主要用于微电子技术。工业上将粗硅经以下两步反应制备高纯硅：
已知：。
写出还原生成的热化学方程式：______________________________________________________________________________________________。
【答案】
【解析】 还原 生成 的化学方程式为，由盖斯定律可知，（反应 反应）反应 可得。
4．[2024·温州一模]苯乙烯是用来制备重要高分子聚苯乙烯的原料。以水蒸气为稀释剂、在催化剂存在条件下，乙苯催化脱氢可生成苯乙烯。可能发生如下两个反应：
主反应：
副反应：
已知，在、条件下，某些物质的相对能量变化关系如下图所示：
____________。
【答案】
大题攻关二 多平衡体系中的原因解释类问题
真题领航 明方向
1．[2024·贵州卷]在无氧环境下，经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，芳构化时同时存在如下反应：
ⅰ.
ⅱ.
回答下列问题：
（1） 受反应ⅰ影响，随着反应进行，单位时间内甲烷转化率和芳烃产率逐渐降低，原因是____________________________________________________________________________________________________________。
（2） 对催化剂在不同的条件下进行处理，能够改变催化剂的活性。将催化剂在5种不同条件下处理后分别用于催化芳构化，相同反应时间内测定相关数据见下表，其中最佳为____，理由是______________________________________________________________________________________________。
平均转化率/% 芳烃平均产率/% 产物中积碳平均含量/%
2.4 9.60 5.35 40.75
4.0 9.80 4.60 45.85
7.0 9.25 4.05 46.80
10.0 10.45 6.45 33.10
12.0 9.95 4.10 49.45
【答案】（1） 反应ⅰ产生的附着在催化剂表面，使与催化剂的接触面积减小，反应速率减小
（2） 10.0；此条件下，产物中积碳平均含量最低，平均转化率最大，芳烃平均产率最高
2．[2024·江西卷]目前开采的天然气含有，综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。和重整制氢的主要反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
回答下列问题：
（1） 保持反应器进料口总压为。分别以、（作辅气）与、进料，平衡转化率与温度的关系如下图所示，含有的曲线为______，理由是____________________________________________________________________。
（2） 假设和的混合气体在某固体催化剂上的吸附服从等温吸附（吸附分子彼此不发生相互作用，且气体分子为单分子层吸附）。
吸附等温式为，，其中是气体的吸附系数，是气体在固体表面的饱和吸附量（标态），是气体的分压，是气体分压为时的平衡吸附量（标态）。
在一定温度下，的吸附系数是的4倍，当的分压为及，和的分压相同时，平衡吸附量分别为和（已换算成标态），则的吸附系数为____。
（3） 与传统天然气制氢中需要脱硫将转化为硫黄和水相比，上述方法优点是__________________________________________________。
【答案】（1） ；恒温恒压下加稀有气体，平衡向气体分子数增大的方向移动
（2） 0.4
（3） 能够实现的综合利用同时产生氢气
【解析】
（1） 恒温恒压下加入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，的平衡转化率增大，故含有 的曲线为。
（2） 设 的吸附系数为，根据吸附等温式，的分压为、时，其平衡吸附量之比为，解得。
（3） 与传统天然气制氢中需要脱硫将 转化为硫黄和水相比，该方法的优点是能够实现 的综合利用同时产生氢气。
核心再悟 破重难
原因解释类问题的解题思路
（1）明确问题：仔细阅读题目，确定需要解释的化学反应现象或结果。
（2）提取关键信息：找出题目中给出的反应物、生成物、反应条件等关键要素。
（3）运用相关原理：根据所学的化学原理，如热力学原理（焓变、熵变）、动力学原理（反应速率、活化能）、化学平衡原理等，分析问题。
（4）考虑影响因素：全面考虑温度、压强、浓度、催化剂等因素对反应的影响。
（5）构建逻辑链条：按照因果关系，清晰地阐述各个因素如何导致反应的发生、方向、速率和限度等。
（6）结合实验或实际情况：如果有相关的实验数据或实际应用背景，要将其作为证据支持解释。
（7）检查与完善：检查解释的合理性、完整性和准确性，确保语言表达清晰、逻辑严谨。
例如，解释为什么升高温度会增大化学反应速率。首先需要明确的问题是温度对反应速率的影响，提取出相关信息。运用动力学原理，升高温度会使分子的平均动能增加，更多普通分子变成活化分子，有效碰撞频率增大，从而增大反应速率。最后检查解释是否清晰合理。
精准演练 提能力
1．[2024·西宁三模]为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用和反应生成甲烷，涉及的反应如下：
i.
ii.
iii.
一定温度下，在恒容的密闭容器中进行上述反应，平衡时的转化率及的选择性随变化的情况如下图所示［已知的选择性］。
（1） 图中表示选择性变化的曲线是__（填“甲”或“乙”），保持不变，曲线甲由B点达到A点需要的条件为________________________。
（2） 相同温度下，向恒容容器内加入和，初始压强为，平衡时的物质的量为____。
【答案】（1） 甲；降低温度或增大压强
（2） 0.32
【解析】
（1） 随 增大，的转化率一直增大，即曲线乙表示 的转化率；当 增大时，根据反应、分析，的选择性变大，当 足够大时，的选择性基本不变，故曲线甲代表 的选择性；曲线甲由 点到 点，即 的选择性变大，依据 可知，温度对反应、影响更大，降温有利于 生成；加压对生成 无影响，而有利于生成，故需要的条件为降低温度或增大压强。
（2） 根据图像，时，平衡时 的转化率为，的选择性为，平衡时，，，根据氧原子守恒可得。
2．[2024·苏州三模]研究的综合利用具有重要的意义。
Ⅰ.催化重整制氢气
一种与催化重整制取的过程如图1所示。在反应管中加入和催化剂，先通入，待步骤Ⅰ完成后，再将以一定流速通入，并控制温度为，进行步骤Ⅱ。
（1） 步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，测得出口处和的流量随时间变化如图2所示。
① 时出口处气体流量略高于的原因是________________________________________________________________________________________________________。
② 反应进行后，反应管中仍残留较多，但流量迅速降低，流量升高，可能的原因是 ____________________________________________________________________________________________________________________________。
Ⅱ.用于烟气脱硝
相关反应如下：
（2） 模拟烟气脱硝：一定条件下，将、和按匀速通过催化脱硝反应器，测得去除率和转化率随反应温度的变化如图3所示。
① 当温度低于时，的去除率随温度升高而升高，可能的原因是____________________________________________________________________________________________________。
② 当温度高于时，的去除率随温度升高而降低，可能的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】① 步骤Ⅱ主反应生成的与的物质的量相等，副反应消耗同时生成
② 分解生成C和，使浓度降低，生成的C覆盖在催化剂表面，使催化剂活性降低
（2） ① 温度低于时，催化剂活性增强和温度升高共同使脱硝反应速率增大
② 温度高于时，与氧气发生燃烧，参加脱硝反应的的量减少，使脱硝反应速率减小
【解析】
① 步骤Ⅱ中发生主要反应的化学方程式为，生成 与 的物质的量相等，步骤Ⅱ中还存在少量副反应：，生成，故 时出口处气体流量 略高于 的原因是步骤Ⅱ主反应生成的 与 的物质的量相等，副反应消耗 同时生成。
② 反应进行 后，反应管中仍残留较多，但 流量迅速降低，流量升高，可能的原因是 分解生成 和，使 浓度降低，生成的 覆盖在催化剂表面，使催化剂活性降低。
（2） ① 当温度低于 时，催化剂活性较好，且温度逐渐升高反应速率增大，因此 的去除率随温度升高而升高。
② 当温度高于 时，甲烷与氧气发生燃烧，使甲烷的量减少，反应物浓度减小，使脱硝反应速率减小，的去除率随温度升高而降低。
大题攻关三 多平衡体系中、、等常数的相关计算
真题领航 明方向
1．[2024·甘肃卷]在催化剂作用下由粗硅制备。，密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与和气体反应，转化率随时间的变化如下图所示：
（1） ，经方式__处理后的反应速率最大；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率________________。
（2） 当反应达平衡时，的浓度为________________，平衡常数的计算式为__________________________________________________。
【答案】（1） 甲；
（2） ；
【解析】
（1） 由 转化率图像可知，，经方式甲处理后的反应速率最大；经方式丙处理后，时 的转化率为，参加反应的 的物质的量为，根据粗硅制备 的化学方程式，可得反应生成的 的物质的量为，平均反应速率。
（2） 反应达到平衡时，的转化率为，列“三段式”： 当反应达平衡时，的浓度为，平衡常数 的计算式为。
2．[2024·贵州卷]
（1） 、下，在某密闭容器中按充入气体，发生反应，平衡时与的分压比为，则的平衡转化率为__________，平衡常数__________________________________________________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压×物质的量分数，列出计算式即可）。
（2） 引入丙烷可促进甲烷芳构化制备苯和二甲苯，反应如下：
（两个反应可视为同级数的平行反应）
对于同级数的平行反应有，其中、分别为反应速率和反应速率常数，为反应活化能，、为定值，为常数，为温度，同一温度下是定值。已知,苯,二甲苯，若要提高苯的产率，可采取的措施有____________________________________________________。
【答案】（1） ；
（2） 适当降低温度，加入合适的催化剂（合理即可）
【解析】
（1） 设起始时充入 的物质的量为，的物质的量为，达到平衡时转化的 的物质的量为，列“三段式”： 平衡时 与 的分压比为，即，解得，故平衡时，，，的平衡转化率为，平衡常数。
（2） 根据题给公式，若要提高苯的产率，则需要减小，苯，可以加入催化剂，另外适当降低温度也可提高苯的产率。
3．[2024·湖北卷]用和焦炭为原料，经反应Ⅰ、Ⅱ得到，再制备乙炔是我国科研人员提出的绿色环保新路线。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
已知、（是的化学计量数）。反应Ⅰ、Ⅱ的与温度的关系曲线如下图所示。
（1） 反应在的____________。
（2） 保持不变，假定恒容容器中只发生反应Ⅰ，达到平衡时__________，若将容器体积压缩到原来的，重新建立平衡后__________。
【答案】（1）
（2） ；
【解析】
（1） 将 记为反应Ⅲ，由盖斯定律可知，反应Ⅲ反应Ⅰ反应Ⅱ，根据方程式相加，相乘的原则，有。由题图可知，时，，则该温度下。根据、可知，，其中 为方程式中 的化学计量数。反应Ⅲ中 的化学计量数为3，因此反应Ⅲ的。
（2） 由题图可知，时，，即。反应Ⅰ中 的化学计量数为2,则该温度下，。根据反应Ⅰ可知，其分压平衡常数表达式为，因此平衡时。平衡常数只与温度有关，将容器体积压缩到原来的，不变，则 不变，仍为。
核心再悟 破重难
1.速率常数与化学平衡常数之间的关系
对于反应，（为正反应速率常数）；（为逆反应速率常数）。反应达到平衡时，此时，，即。
2.利用压强表达的平衡常数
（1）压强平衡常数如，，气体的分压气体总压×该气体的体积分数（或物质的量分数）。
（2）标准平衡常数等温等压下，对理想气体反应，设、、、分别为、、、的平衡分压， 为标准压强 ，，式中称为理想气体的热力学平衡常数——标准平衡常数。
3.多平衡体系中相关物理量的解答方法
（1）反应体系举例
体系1（连续反应）
体系2（竞争反应）
［注意］ 弄清楚体系中自投料开始至平衡时各物质的来源与去向。
（2）解答方法
①分设变量法
②守恒法
精准演练 提能力
1．[2024·黄山一模]是重要的化工原料，合理使用能发挥其在工业生产、物质合成、速率分析等领域的重要作用。
时，某研究小组测得反应的浓度、速率数据见下表：
实验编号
① 0.025 0.040
② 0.050 0.040
③ 0.025 0.120
已知为速率常数，一般情况下只与温度有关，实验测得，通过以上实验数据可知______，______；时，若，，__________________。
【答案】1； 1；
【解析】由①②数据可得，，解得；由①③数据可得，，解得；由①中数据可得反应速率常数，时，若、、。
2．[2024·吉林模拟]氢能是一种重要的绿色能源，在实现“碳中和”与“碳达峰”目标中起到重要作用。乙醇与水催化重整制氢发生以下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
压强为下，和在密闭容器中发生上述反应，平衡时和的选择性、乙醇的转化率随温度的变化曲线如下图所示。［已知：的选择性
（1） 时，反应达到平衡，乙醇的物质的量的减少量为____。
（2） 表示选择性的曲线是______（填标号）。
（3） 时，反应Ⅱ的______（保留到小数点后两位）。
【答案】（1） 0.6
（2）
（3） 14.04
【解析】
2．反应Ⅰ、Ⅲ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，随着温度的升高，反应Ⅰ、Ⅲ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，故温度升高 的选择性增大，的选择性减小，故表示 选择性的曲线为，由于 的选择性 的选择性，因此表示 选择性的曲线是，表示乙醇的转化率的曲线是。
（1） 时，反应达到平衡，乙醇的物质的量的减少量为。
（2） 由分析可知，表示 选择性的曲线是。
（3） 时，的选择性为，的选择性为，乙醇的转化率为，平衡时，，，设反应Ⅰ中 转化了，反应Ⅱ中 转化了，反应Ⅲ中 转化了， ，，，平衡时，，气体的总物质的量为，故反应Ⅱ的。
3．[2024·渭南一模]甲醇是新能源的重要组成部分。以、为原料合成涉及的反应如下：
①
②
③
在不同压强下、按照进行投料，在容器中发生上述3个反应，平衡时，和在含碳产物（即和）中物质的量分数及的转化率随温度的变化如下图：
压强、、由大到小的顺序为____________________；曲线______（填“”或“”）代表在含碳产物中物质的量分数；在，压强为时，反应②的浓度平衡常数__________________________（填含 的表达式）。
【答案】； ；
【解析】反应①、③正向体积减小，反应②正向体积不变，增大压强，二氧化碳的转化率增大，故压强从大到小的顺序为；反应①、③正向放热，反应②正向吸热，升高温度，反应①、③的平衡逆向移动，反应②的平衡正向移动，故升高温度，的量减少，因此 代表 在含碳产物中物质的量分数；按照 进行投料，设起始时二氧化碳和氢气的物质的量分别为、。由题图可知，在，压强为 时，和 的物质的量分数相等，的转化率为 ，故平衡时，根据碳原子守恒，，根据氧原子守恒，，根据氢原子守恒，，反应②为气体体积不变的反应，。
综合通关Ⅰ 化学反应原理综合题
[2024·安徽卷]
题型概述
典型例题 乙烯是一种用途广泛的有机化工原料，由乙烷制乙烯的研究备受关注。回答下列问题： 【乙烷制乙烯】 （1）氧化脱氢反应： 计算：____________。 （2）直接脱氢反应为。的平衡转化率与温度和压强的关系如下图所示，则______（填“ ”“ ”或“”）0。结合下图，下列条件中，达到平衡时转化率最接近的是______（填标号）。 , , , （3）一定温度和压强下 反应 反应远大于 （是以平衡物质的量分数代替平衡浓度计算的平衡常数） ①仅发生反应ⅰ时,的平衡转化率为，计算________。 ②同时发生反应ⅰ和ⅱ时，与仅发生反应ⅰ相比，的平衡产率____（填“增大”“减小”或“不变”）。 【乙烷和乙烯混合气的分离】 （4）通过修饰的分子筛的吸附-脱附,可实现和混合气的分离。的________________与分子的 键电子形成配位键，这种配位键强弱介于范德华力和共价键之间。用该分子筛分离和的优点是________________________________________________________________________________________________。 （5）常温常压下，将和等体积混合，以一定流速通过某吸附剂，测得两种气体出口浓度与进口浓度之比随时间变化关系如下图所示。下列推断合理的是________（填字母）。 A.前，两种气体均未被吸附 B.点对应的时刻，出口气体的主要成分是 C.对应的时间段内，吸附的逐渐被替代
命题立意 以“乙烷制乙烯”为情境，考查化学原理综合运用，涉及反应热的计算与判断、平衡转化率与温度和压强的关系图像分析、物质的量分数平衡常数的计算、化学平衡移动及平衡产率的判断、配位键的形成与分离物质的优点、吸附图像变化的理解等。多角度、多层次、多维度地考查化学反应原理的知识，在分析和解决化学问题中考查学科关键能力，引导学生培养核心素养。
关键能力 本题以“乙烯的制备、分离”为载体,在化学反应原理的相关问题情境下,主要考查了学生信息获取与加工能力、逻辑推理与论证能力以及批判性思维能力。 （1）信息获取与加工能力 ①由题给已知热化学方程式信息推断未知热化学方程式 已知热化学方程式未知热化学方程式 ②由题给平衡转化率与温度和压强的关系图信息判断反应热的正负 ③由题给平衡转化率与温度和压强的关系图信息判断平衡转化率 温度与平衡转化率关系图一定温度、压强 识图确定转化率 ④由题给平衡转化率信息计算物质的量分数平衡常数 平衡转化率 化学平衡三段式 平衡时物质的量分数 ⑤由题给竞争反应信息判断某物质的产率 竞争反应 化学反应三段式 浓度商与的关系 产率的变化 （2）逻辑推理与论证能力 ①基于题给信息计算反应的焓变 将题给反应编号为反应Ⅰ、Ⅱ ②基于题给平衡转化率与温度和压强的关系图信息判断反应热的正负和平衡转化率 ③基于题给平衡转化率信息计算并判断产率的变化 Ⅰ的计算［设起始时 Ⅱ.的平衡产率的变化［设起始时 ④基于题给信息确定配位键的形成和分离的优点 基态的价层电子排布：，分离出的产物中杂质少，纯度较高 ⑤基于题给图分析气体的吸附和释放 A：前, 出口浓度 两种气体均被吸附错误 B： C： （3）批判性思维能力 ①陌生复杂图像问题的识别：解答时要求首先弄清楚自变量和因变量各代表什么样的化学量，然后根据化学知识分析概念、图像、数量三者之间的关系，具体步骤可以概括为“一明标、二析点、三识线”。其次当有两个条件因素对一个事件的影响相反时,事件的最终发展方向由影响大的因素决定，但两个条件的影响程度可能会发生转变,此时事件的发展方向会发生转折。基于题给图分析气体的吸附和释放，关键是从中选出最优或最适合自己的解题方法。 ②化学与数学有机融合陌生问题的识别：数学与化学之间有着密切的关系，二者是相辅相成、相得益彰的，数学的很多思想方法及语言都能有效地应用到化学的研究中，因而在平时学习中要加强对数学与化学之间关系的相关研究，如弄清物质的量分数与平衡三段式及化学平衡常数之间的数学关系。
反思归纳 （1）化学反应图像首先要弄清横坐标和纵坐标的数学意义和化学意义，弄清公式中每个符号的意义，提高识别图像的能力；其次要看曲线的起点、看曲线的变化趋势、看曲线的转折点、看曲线的终点。 （2）化学反应原理中的有关计算要弄清分数平衡常数、浓度平衡常数、压强平衡常数、浓度商等概念与平衡三段式的关系并进行相关计算。
【答案】； ； ； ； 增大； 空轨道； 识别度高，能有效将和分离，分离出的产物中杂质少，纯度较高；
练透题型
1．[2024·晋城一模]氨是一种重要的化工产品。回答下列问题：
（1） 已知：
②
③
则反应________________，该反应在____（填“高温”“低温”或“任意温度”）下能自发进行。
（2） 下列关于合成氨工艺的理解中，正确的是____（填字母）。
A. 控制温度远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和较大的反应速率
B. 合成氨反应在不同温度下的和都小于零
C. 易液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行
D. 原料气中由分离空气得到，由天然气与水蒸气反应生成，原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生
（3） 温度为，压强恒定为，用处理和（起始时的体积分数为）的混合气体，部分气体的体积分数随时间的变化如下图所示，反应经达到平衡。
① 内用的压强变化表示的反应速率____________。
② 反应的平衡常数________________________________________ （列出计算式即可）；若升高温度，则该反应的平衡常数将____（填“增大”“减小”或“不变”）。
（4） 在催化剂作用下，可用去除，反应原理为。不同温度条件下，分别为、、时，得到的脱除率曲线如下图所示：
① 曲线中，在温度超过时，脱除率骤然下降的原因可能是__________________。
② 曲线对应的与的物质的量之比是________。
【答案】（1） ；高温
（2） BCD
（3） ①
② ；增大
（4） ① 催化剂失去活性
②
【解析】
（1） 根据盖斯定律，由反应 反应①-反应③得到反应，，该反应为熵增的吸热反应，高温条件下该反应的，能自发进行。
（2） 合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨的平衡转化率减小，控制温度远高于室温，是为了保证催化剂的活性最大，反应速率较大，故A错误；合成氨反应是熵减的放热反应，反应的、均小于0，故B正确；不断将液氨移去，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，有利于反应正向进行，故C正确；合成氨反应所需原料气中的氮气由分离空气得到，氢气由天然气与水蒸气反应生成，原料气中的杂质会使催化剂中毒，易燃易爆的氢气与氧气反应可能发生安全事故，所以原料气需要经过净化处理，以防催化剂中毒和安全事故发生，故D正确。
（3） ① 由题图可知，起始时氨的体积分数为，分压为，反应达到平衡时氨的体积分数为，分压为，内用氨的压强变化表示的反应速率为。
② 由题图可知，反应达到平衡时氨、氮气、水蒸气的体积分数分别为、、，该反应的平衡常数；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数增大。
（4） ① 催化剂在一定温度下具有较强的催化活性，当温度较高时，催化剂会失去活性导致反应速率减小，故曲线 中，在温度超过 时，一氧化氮脱除率骤然下降的原因可能是温度过高，催化剂失去活性。
② 氨和一氧化氮的物质的量的比值增大，相当于增大氨的浓度，平衡向正反应方向移动，一氧化氮的脱除率增大，结合题图可知，曲线 对应的氨和一氧化氮的物质的量之比是。
2．[2024·黄冈三模]某研究小组探究1,己二硫醇（，用表示）与铜的反应历程。
已知下列反应：
（1） 一些化学键的键能数据见下表，反应Ⅳ的焓变________________________。仅考虑反应Ⅳ，写出两种提高己烷平衡转化率的措施：______________________。
化学键
键能/ 413 347 436
（2） 温度一定时，在隔绝空气的条件下使以恒定的流速通过如图甲所示的反应器，仅发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在反应器出口处实时检测各物质的相对含量，如图乙所示。
① 内反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的速率均____（填“增大”“减小”或“不变”）。
② 推测在该实验条件下与反应生成烃类产物的名称为______________（写两种）。
（3） 向恒温刚性容器中充入己烷和，初始总压为，己烷的体积分数为。容器中只发生反应Ⅳ，达到平衡时，若己烷的转化率为，则反应Ⅳ的______。使容器中的混合气通过图甲所示的反应器，该反应器中仅发生反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ。将反应后的混合气全部充入容器内，反应Ⅳ重新达到平衡时，（己烷）/（环己烷），则的完全脱硫率为__________。的完全脱硫率
【答案】（1） ；减小压强、升高温度
（2） ① 减小
② 乙烷、正丁烷
（3） 1；
【解析】
（1） 反应物总键能-生成物总键能，反应Ⅳ的焓变。反应Ⅳ是吸热反应，升高温度平衡正向移动，正反应是气体分子数增大的反应，减小压强也能使平衡正向移动，故提高己烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温度。
（2） ① 由题图乙可知，内生成物己烷、环己烷、的相对含量减小，说明浓度减小，故反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的速率均减小。
② 由 与 反应生成，碳原子数目不变，推测 在该实验条件下与 反应生成 即乙烷；根据 还能生成环己烷，说明烷烃还能首尾相连，推测 与 反应还能生成，即正丁烷。
（3） 恒温恒容下，气体的压强与物质的量成正比，初始总压为，己烷的体积分数即物质的量分数为，己烷的分压为，只发生反应Ⅳ，达到平衡时，若己烷的转化率为，则压强减小了，列压强“三段式”： 反应Ⅳ的。反应前 的分压为，温度不变，反应Ⅳ的 不变，反应Ⅳ重新达到平衡时，（己烷）/（环己烷），，，反应Ⅲ和反应Ⅳ生成的、环己烷的分压均为，平衡时（己烷），起始时容器 中的混合气（己烷）（环己烷），故 与 反应生成的己烷的分压为，由 与 反应生成的环己烷的分压为，的完全脱硫率为。
专题强化训练
1．[2024·马鞍山三模]1，丁二烯（）及其氢化产物主要用于合成橡胶和各类树脂的生产，在精细化工产品生产中有着重要用途。1，丁二烯为平面结构。
（1） 已知：反应①
反应②
反应③
反应④
则 __________。反应①的正反应活化能____（填“大于”“小于”或“等于”）逆反应活化能。
（2） 下列不能说明反应②达到平衡状态的是______（填字母）。
键的形成速率和断裂速率相等
杂化的原子数目不变
．碳碳 键的物质的量不变
．混合气体的平均相对分子质量不变
（3） 时，将（）的混合气体进行氢化反应，某条件下只发生反应④，平衡时混合气体中和的物质的量及的物质的量分数随温度变化如下图所示。
的物质的量变化曲线为______（填“”“”或“”），____。温度为时反应④的____（保留一位小数）。
（4） 在恒温刚性密闭容器中通入分压比为（）的混合气体，在某条件下只发生反应②③，一段时间平衡后，容器中和的体积分数均为，则的平衡转化率为__________。
【答案】（1） ；小于
（2）
（3） ；0.4；2.8
（4）
【解析】
（1） 根据盖斯定律可知，反应 反应③-反应④得到 ；反应①是放热反应，,根据反应热 正反应的活化能-逆反应的活化能可知，反应①的正反应活化能小于逆反应活化能。
（2） 项，键的形成速率和断裂速率相等，说明正、逆反应速率相等，可以说明反应②达到平衡状态；项，杂化的原子数目不变，说明的物质的量不再改变，可以说明反应②达到平衡状态；项，反应前后碳碳 键的物质的量始终不变，不可以说明反应②达到平衡状态；项，反应前后气体质量不变，气体的物质的量在减小，混合气体的平均相对分子质量为变量，不变时，可以说明反应②达到平衡状态。
（3） 反应④为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，和 的物质的量增大，的物质的量减小，由方程式可知和的变化量相同，则变化曲线对称，所以的物质的量变化曲线为；在 时，平衡体系中与的物质的量相等，的物质的量分数为，假设通入的 的物质的量为，转化的 的物质的量为，列“三段式”: ，，，解得，，则，，，。
（4） 在恒温刚性密闭容器中通入分压比为（）的混合气体，在某条件下只发生反应②③，一段时间平衡后，容器中和的体积分数均为，假设通入的的物质的量为，的物质的量为，反应②中转化的的物质的量为，转化的 的物质的量为，生成的的物质的量为，反应③转化的的物质的量为，生成的的物质的量为，平衡时的物质的量为，的物质的量为，的物质的量为，的物质的量为，根据题目信息可知，，，解得，，故的平衡转化率为。
2．[2024·武汉调研]正丁烷催化裂解为化工行业提供了丰富的原料，相关反应如下：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题：
（1） 已知，随着温度变化的三种趋势如图1中曲线所示。能用来表示反应Ⅱ的曲线是______（填“”“”或“”）。
（2） 某温度下，向刚性密闭容器中通入发生反应Ⅰ、反应Ⅱ，保持温度不变，正丁烷、丙烯的浓度随时间的变化关系如图2所示。
① 内__________。
② 反应达到平衡后的压强是反应前的________倍。
③ 反应Ⅱ的平衡常数__________。
④ 时，降低温度，丙烯的浓度随时间的变化对应图2中的曲线______（填标号）。
（3） 采用选择性膜技术（可选择性地让某气体通过而脱离体系）可提高的选择性，原因是____________________________________________________________________________________________________。
（4） 工业生产时向正丁烷中混入一定量的水蒸气以减少积碳对催化剂活性的影响，结合化学方程式说明这样操作的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】（1）
（2） ①
②
③
④
（3） 可通过选择性膜而脱离体系，使反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ的平衡逆向移动
（4） 水蒸气能与积碳发生反应，可消除催化剂表面的积碳，使催化剂与反应物充分接触，提高催化剂的催化效率
【解析】
（1） 反应Ⅱ是反应前后气体分子数增大的反应，即熵增反应，对比反应Ⅰ可知反应Ⅱ为吸热反应，结合 可知，温度升高，减小，因此能用来表示反应Ⅱ的 变化趋势的曲线为。
（2） 由题图2可知，平衡时，，由题中信息可知反应体系的体积恒定为，故平衡时，，由题列式可得：反应Ⅰ： 可知反应Ⅱ中转化的正丁烷的物质的量，有： 则平衡时，，，，气体的总物质的量为。
（2） ① 内；
② 反应前气体的总物质的量为，故在恒温恒容条件下，反应达到平衡后的压强是反应前的1.7倍；
③ 反应Ⅱ的平衡常数；
④ 反应Ⅰ的正反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，丙烯的浓度减小，故丙烯的浓度随时间的变化对应题图2中的曲线。
（3） 选择性膜可提高 的选择性，原因是 可通过选择性膜而脱离体系，使反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ的平衡逆向移动。
（4） 向正丁烷中混入一定量的水蒸气以减少积碳对催化剂活性的影响，原因是水蒸气能与积碳发生反应，可消除催化剂表面的积碳，使催化剂与反应物充分接触，提高催化剂的催化效率。
3．[2024·河北二模]甲烷是一种清洁燃料，与水制氢和天然气脱硫具有重要的现实意义。回答下列问题：
Ⅰ．一定条件下，甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：
反应
反应
恒定压强为时，将的混合气体投入反应器中，平衡时，各组分的物质的量分数与温度的关系如下图所示。
（1） __________，该反应在____条件下能自发进行。
（2） 时，的平衡分压为__，反应②的物质的量分数的平衡常数____（用物质的量分数代替平衡浓度计算，保留2位有效数字）。
（3） 系统中的含量在左右出现峰值，试从化学平衡的角度解释出现峰值的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________。
Ⅱ．与重整，不但可以消除污染，还可以制氢。主要反应如下：。在研究反应发生的适宜条件时，助剂有稳定催化剂的作用。
（4） 图（a）为、为催化剂条件下投入等量，不同投料比分别达到平衡时转化率、平均反应速率图。C组图像中平均反应速率最小的原因可能是____________________________________________________；相同质量的同种催化剂，在载体上的分散度越高，催化作用越强，原因是____________________________________________________。
（5） 未添加助剂时，无积碳，随着添加量的变化，积碳量变化如图（b）所示，由此可推知，助剂可能催化原料气发生反应：____________________（填化学方程式）。
【答案】（1） ；高温
（2） 32；2.1
（3） 之前以反应①为主，之后几乎耗尽，以反应②为主，含量会先增大后减小
（4） 过多的导致催化剂失活；分散度越高，总表面积越大，吸附的反应物越多
（5）
【解析】
（1） 根据盖斯定律，反应 反应②得反应，故；该反应为熵增的吸热反应，的反应能自发进行，则该反应在高温条件下能自发进行。
（2） 两个反应都消耗水，水的物质的量分数减小，所以曲线 表示水的物质的量分数与温度的变化关系；两个反应都生成氢气，氢气的物质的量分数在最初增大得最快，所以曲线 表示氢气的物质的量分数与温度的变化关系；反应达平衡时 的物质的量分数接近于0，说明温度高于 后以反应②为主，反应②是放热反应，升高温度平衡逆向移动，即 的物质的量分数一直增大，所以曲线 表示 的物质的量分数与温度的变化关系，曲线 表示 的物质的量分数与温度的变化关系。假设起始时甲烷的物质的量为，水蒸气的物质的量为，达到平衡时，反应①消耗了 水蒸气，反应②消耗了 水蒸气，用“三段式”表示： 气体总的物质的量为，据图可知 平衡时甲烷的物质的量分数为，故，解得；平衡时氢气的物质的量分数为，故，解得；平衡时气体总的物质的量为，的物质的量为，的平衡分压为；一氧化碳、水、二氧化碳、氢气的物质的量分别为、、、，反应②为反应前后气体分子数不变的反应，则其物质的量分数可以用物质的量代替，平衡常数。
（3） 之前以反应①为主，之后 几乎耗尽，以反应②为主，含量会先增大后减小，导致系统中氢气的含量在 左右出现峰值。
（4） 催化剂可以明显增大反应速率，组图像中平均反应速率最小的原因可能是过多的 导致 催化剂失活，使得催化效果减弱；分散度越高，总表面积越大，吸附的反应物越多，催化效果越好，使得反应速率越大。
（5） 随着 添加量的变化，积碳量增加，结合元素守恒可知，积碳来自甲烷，可能发生反应，导致积碳量增加。
4．[2024·河南联考]可用作大型船舶的绿色燃料，可由或制备。工业上用制备的原理如下：
反应
反应（副反应）
（1） ，该反应的____________。
（2） 将和按物质的量之比通入密闭容器中发生反应1和反应2，分别在、、下改变反应温度，测得的平衡转化率以及生成、选择性的变化如下图［选择性为目标产物在总产物（和）中的比率］。
①代表下随温度变化趋势的是曲线______（填“”“”或“”）。
②随着温度升高，、、三条曲线接近重合的原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③点对应的反应2的平衡常数________________［结果保留2位有效数字，已知：分压总压×该组分物质的量分数，反应的，其中，、、、为各组分的平衡分压］。
（3） 最近，中科院研究出首例在室温条件超快传输的氢负离子导体，将带来系列技术变革。某小组据此设计了如下图所示的装置，以电化学方法进行反应1。
① 电极为电源的____（填“正极”或“负极”）。
② 生成的电极反应为________________________________________。
③ 若反应2（副反应）也同时发生，出口Ⅱ为、、的混合气，且，则惰性电极2的电流效率 为__________。
【答案】（1）
（2） ；随着温度的升高，以反应2为主，反应2反应前后气体分子数目保持不变，改变压强不影响，所以、、三条曲线接近重合；
（3） ① 负极
②
③
【解析】
（1） 根据盖斯定律，可由反应 反应2得到，故。
（2） ①由题图可知，一定低温条件下，时，的选择性大，选择性小，说明低温条件下主要发生反应1，反应1是分子数目减小的反应，压强越大，的转化率越大，所以代表 下 随温度变化趋势的是曲线；②反应1为放热反应，升高温度，减小，反应2为吸热反应，升高温度，增大，温度升高到一定值时，增大，说明以反应2为主，反应2反应前后分子数目保持不变，改变压强不影响，所以、、三条曲线接近重合；③设起始时 和 的物质的量分别为 和，点对应温度下 的转化率为，和 的选择性各为，则，，，依据氢原子守恒，可算出，故（总），反应 的。
（3） ① 该装置以电化学方法进行反应1，制备甲醇，故惰性电极2为阴极，电极 为电源的负极；
② 甲醇在阴极生成，电极反应为；
③ 若反应2（副反应）也同时发生，出口Ⅱ为、、的混合气，且，设生成的，，则，，所以转移电子总物质的量为，惰性电极2的电流效率。
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