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专题14 化学反应原理综合题
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
考点1 化学反应原理综合题 （5年5考） 2025山东卷第20题 2024山东卷第20题 2023山东卷第20题 2022山东卷第20题 2021山东卷第20题 化学反应原理综合题在山东高考卷中一般作为最后一题进行考查，有着综合性强、思维难度大等特点，题干中的曲线图的设计通常都会比较陌生。分析近3年山东高考化学主观题中的化学反应原理综合题，注重平衡移动分析和曲线分析等。
1．（2025·山东卷）利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫，涉及的主要反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
恒容条件下，按和投料反应。平衡体系中，各气态物种的随温度的变化关系如图所示，n为气态物种物质的量的值。
已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数基本不变。
回答下列问题：
（1）反应的焓变 (用含的代数式表示)。
（2）乙线所示物种为 (填化学式)。反应Ⅲ的焓变 0(填“>”“<”或“=”)。
（3）温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁线所示物种为，则为 (用含a的代数式表示)；此时，与物质的量的差值 (用含a的最简代数式表示)。
（4）温度下，体系达平衡后，压缩容器体积产率增大。与压缩前相比，重新达平衡时，与物质的量之比 (填“增大”“减小”或“不变”)，物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（1）ΔH1+ΔH2
（2）H2O ＜
（3）0.45+0.5a 150a
（4）增大 增大
【解析】（1）已知：
Ⅰ．
Ⅱ．
依据盖斯定律Ⅰ+Ⅱ即得到反应的焓变为ΔH1+ΔH2；
（2）由于图示范围内反应Ⅱ的平衡常数始终为K=108，根据方程式结合平衡常数表达式可知始终成立，因此根据图像可知乙表示的物种是H2O，丁表示的是H2，升高温度S2减小，H2O、H2均增大，所以丙表示表示SO2，甲表示H2S，因此反应Ⅲ的正反应是放热热反应，即ΔH＜0；
（3）T1平衡时H2是amol，根据可知H2O和SO2的物质的量均为100amol，根据H元素守恒可知H2S为0.1－101a，设平衡时CaS和S2的物质的量分别为xmol和ymol，根据Ca元素守恒可知CaSO4是1－x，根据O元素守恒可知2=100a+200a+4－4x，解得x=75a+0.5，根据S元素守恒可知2=0.1－101a+100a+1+2y，解得y=0.45+0.5a，所以此时CaS和CaSO4的物质的量的差值为2x－1=150a。
（4）压缩容器容积，压强增大，反应平衡正向进行，S2的产率增大，H2O的物质的量增大；温度不变，由于始终不变，反应的平衡常数不变，所以SO2增大，由于反应Ⅲ的平衡常数可表示为，始终不变，所以增大。
2．（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：
回答列问题：
（1）的焓变 (用代数式表示)。
（2）压力p下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度时完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 (填化学式)。当温度高于时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 。
（3）压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ；此时气体总物质的量为，则的物质的量为 ；若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，分压将 (填“增大”“减小”或“不变”)，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（1）++
（2） 当温度高于T1，已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ逆向移动，所以的摩尔分数减小。
（3） 0.5 不变 增大
【解析】（1）已知三个反应：
Ⅰ.
Ⅱ.
Ⅲ.
设目标反应为Ⅳ，根据盖斯定律，Ⅳ=Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ，所以++。
（2）图示温度范围内已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，依据反应Ⅱ，量减小，摩尔分数减小，量升高，摩尔分数，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表的摩尔分数的变化，则c曲线代表的摩尔分数随温度的变化，开始到T1，的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以的摩尔分数减小。
（3）①压力p下、温度为时，、、和摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则H2O(g)的摩尔分数为：，则反应的平衡常数 ；
②设起始状态1molC(s)，xmolH2O(g)，反应Ⅰ进行完全。
则依据三段式：
根据平衡时、、和摩尔分数分别为0.50、0.15、0.05，则有、、，解出，，则，而由于平衡时n(总)=4mol，则y=4，y=，则n(CaCO3)= ==0.5。
③若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，反应的Kp=，温度不变，Kp不变，则分压不变，但体系中增加了，反应Ⅱ逆向移动，所以增大。
3．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分子反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：
（1）一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变_____(用含的代数式表示)。
（2）反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，电离平衡常数为，当平衡浓度为时，浓度为_____，此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。
（3）温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。
相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有盐酸，则图示点中，的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比，达浓度峰值时，浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)，的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（1）－
（2）
（3） a 减小 不变
【解析】（1）根据盖斯定律，反应II-反应I＝水气变换反应，故水气变换反应的焓变＝－；
（2）T1温度时，HCOOH建立电离平衡：
，c(HCOO－)＝c(H＋)，故c(H＋)＝。
。
（3）t1时刻时，c(CO)达到最大值，说明此时反应I达平衡状态。此时
故t1时刻c(HCOOH)＝1.0－0.70－0.16＝0.14 mol·L－1，K(I)＝。t1时刻→反应II达平衡过程，
则c(H2)＝b＋0.16＝y，b＝(y－0.16)mol·L－1，c(HCOOH)＝0.14－a－b＝0.3－a－y，c(CO)＝a＋0.7，K(I)＝，a＝。故＝，K(II)＝。
加入0.1 mol·L－1盐酸后，H＋对反应I起催化作用，加快反应I的反应速率，缩短到达平衡所需时间，故CO浓度峰值提前，由于时间缩短，反应Ⅱ消耗的HCOOH减小，体系中HCOOH浓度增大，导致CO浓度大于t1时刻的峰值，故c(CO)最有可能在a处达到峰值。此时c(CO2)会小于不含盐酸的浓度，＝K(I)，温度不变，平衡常数不变，则的值不变。
4．（2022·山东卷）利用丁内酯(BL)制备1，丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：
已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压氛围下进行，故压强近似等于总压。回答下列问题：
（1）以或BD为初始原料，在、的高压氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热；以BD为原料，体系从环境吸热。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变_______。
（2）初始条件同上。表示某物种i的物质的量与除外其它各物种总物质的量之比，和随时间t变化关系如图甲所示。实验测得，则图中表示变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数_______(保留两位有效数字)。以BL为原料时，时刻_______，BD产率=_______(保留两位有效数字)。
（3）为达平衡时与的比值。、、三种条件下，以为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中，最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到所需时间更长，原因是_______。
【答案】（1）-200(X+Y)
（2） a或c 8.3×10-8 0.08 39%
（3） c 由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长
【解析】（1）依题意，结合已知信息，可推定在同温同压下，以同物质的量的BL或BD为初始原料，达到平衡时的状态相同，两个平衡完全等效。则以5.0×10-3mol的BL为原料，达到平衡时放出XkJ热量与同物质的量的BD为原料达到平衡时吸收YkJ热量的能量二者能量差值为(X+Y)kJ，则1mol时二者能量差值为200(X+Y)kJ，反应I为放热反应，因此焓变=-200(X+Y)kJ·mol-1。
（2）实验测定X（3）依题意，反应I是正向放热过程，以BL为初始原料，温度升高则平衡逆向移动，温度越高，反应速率越快，达到平衡时的时间越短，越小，的值越大；相同温度时，压强增大，BD的比重增大，增大，又可忽略压强对反应速率的影响，则最大即最小，对应曲线c；由于b和c代表的温度相同，而压强对反应速率的影响可忽略，压强增大反应Ⅱ、Ⅲ均是逆向移动，增大，故=1.0所需时间更长。
5．（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：
反应Ⅰ：+CH3OH △H1
反应Ⅱ：+CH3OH△H2
反应Ⅲ： △H3
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是__(用系统命名法命名)；的数值范围是___(填标号)。
A．<-1 B．-1～0 C．0～1 D．>1
（2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)=___。
（3）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为__(填“X”或“Y”)；t=100s时，反应Ⅲ的正反应速率v正__逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“=)。
【答案】2-甲基-2-丁烯 D 0.9α 逆向移动 1:10 X ＜
【解析】
（1）由平衡常数Kx与温度T变化关系曲线可知，反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平衡常数的自然对数随温度升高（要注意横坐标为温度的倒数）而减小，说明3个反应均为放热反应，即△H1＜0、△H2＜0、△H3＜0，因此，A的总能量高于B的总能量，能量越低越稳定，A和B中相对稳定的是B，其用系统命名法命名为2-甲基-2-丁烯；由盖斯定律可知，Ⅰ-Ⅱ=Ⅲ，则△H1-△H2=△H3＜0，因此△H1＜△H2，由于放热反应的△H越小，其绝对值越大，则的数值范围是大于1，选D。
（2）向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α,则平衡时n(TAME)=(1-α) mol，n(A)+n(B)=n(CH3OH)= α mol。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则=9.0，将该式代入上式可以求出平衡体系中B的物质的量为0.9α mol，n(A)=0.1α mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将向着分子数增大的方向移动，即逆向移动。平衡时，TAME的转化率变大，但是平衡常数不变，A与CH3OH物质的量浓度之比不变，c(A)：c(CH3OH)=0.1α：α=1:10。
（3）温度为353K，反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，=9.0。由A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化曲线可知，X代表的平衡浓度高于Y，则代表B的变化曲线为X；由母线的变化趋势可知，100s 以后各组分的浓度仍在变化， t=100s时，因此，反应Ⅲ正在向逆反应方向移动，故其正反应速率v正小于逆反应速率v逆，填＜。
1．（2025·山东临沂·三模）锑是重要的半导体材料，工业制备粗锑的反应如下。
Ⅰ.；
Ⅱ.；
回答下列问题：
（1） 。
（2）反应Ⅰ、Ⅱ的或与温度的关系如下图所示。保持1000K不变，在恒容容器中加入与足量焦炭，发生上述反应，达到平衡时，气体总物质的量为4mol，则 ，的转化率为 ；若将容器体积压缩至原来的，重新建立平衡后CO的体积分数将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）恒压容器中，加入4mol焦炭与，在一定条件下反应相同时间，测得反应体系中各物质的物质的量与温度的关系如图所示(已知：反应Ⅱ的速率远大于反应Ⅰ)。
①a线对应物种为 (填化学式)。
②温度时无Sb生成，原因是 。
③1400K之前，随温度升高d线对应物质的物质的量不断增大，原因是 。
【答案】（1）＋172.5或172.5
（2）4 60%或0.6 不变
（3）CO 反应Ⅰ的、，高温自发，910K之前，反应不自发 反应Ⅱ快速平衡，在1400K之前，反应Ⅰ中CO量的增多大于温度升高对反应Ⅱ的影响，所以的物质的量不断增大
【解析】（1）Ⅰ.；
Ⅱ.
根据盖斯定律(Ⅰ-Ⅱ) 得。
（2）反应Ⅰ、Ⅱ的或与温度的关系如下图所示。保持1000K不变，在恒容容器中加入与足量焦炭，发生上述反应，达到平衡时，气体总物质的量为4mol，
反应Ⅱ放热，随温度升高，减小，根据图示，1000K时，Ⅱ的=64，即即=，则4；达到平衡时，气体总物质的量为4mol，则n(CO)=0.8mol、n(CO2)=3.2mol，根据O元素守恒，反应消耗的物质的量=，的转化率为；若将容器体积压缩至原来的，重新建立平衡后，平衡常数不变，CO的体积分数将不变。
（3）①反应Ⅱ的速率远大于反应Ⅰ，反应Ⅱ放热，反应达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，所以随温度升高，CO2的物质的量先增大后减小，则d表示CO2、a线对应物种为CO。
②反应Ⅰ的、，高温自发，910K之前，反应不自发，所以温度时无Sb生成。
③d表示CO2，反应Ⅱ快速平衡，在1400K之前，反应Ⅰ中CO量的增多大于温度升高对反应Ⅱ的影响，所以1400K之前的物质的量不断增大。
2．（2025·山东淄博·三模）甲醇水蒸气催化重整制氢气，涉及主要反应如下：
Ⅰ．CH3OH(g)＋H2O(g)3H2(g)＋CO2(g) ΔH1=＋49.0 kJ·mol-1
Ⅱ．CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH2=＋90.2 kJ·mol-1
Ⅲ．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3
回答下列问题：
（1）ΔH3= kJ·mol-1；以上三个反应的平衡常数lgK随温度T变化关系如图甲所示，则表示反应Ⅰ的变化曲线为 (填标号)。
（2）压强P下，向密闭容器中充入等物质的量的CH3OH(g)与H2O(g)，达平衡时，CH3OH的转化率、CO的摩尔分数及CO2的选择性随温度变化的曲线如图乙所示。
已知：CO2的选择性。则表示CO2的选择性的曲线是 (填标号)；520K时，H2O(g)的平衡转化率为 ；随温度升高，CO的摩尔分数先降低后升高的原因是 。
（3）温度T时，向恒容密闭容器中按=1∶1投料，测得起始压强为a kPa，加入适量CaO(s)，体系达平衡后，CO2的选择性为80%，CaO对CO2的吸收率为50%，已知温度T时，反应的平衡常数Kp=bkPa，则平衡时，分压p(H2)= kPa；反应Ⅱ的平衡常数Kp= ；若向平衡体系中再加入少量CH3OH(g)，重新达平衡后，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】（1）-41.2
（2）L5 38% 520K以下，反应Ⅰ是主反应，520K以上，反应Ⅱ、Ⅲ是主反应
（3）7b 增大
【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，则；反应Ⅰ、Ⅱ为吸热反应，升高温度K增大（增大）；反应 Ⅲ 为放热反应，升高温度K减小（减小 ），反应 Ⅰ 的小于反应 Ⅱ，相同温度下反应 Ⅰ 的K小于反应 Ⅱ，故表示反应 Ⅰ 的曲线是；
（2）反应Ⅰ、Ⅲ生成CO2，反应Ⅱ生成CO，温度升高，反应Ⅰ、Ⅱ（吸热）正向移动，反应Ⅲ（放热）逆向移动，初始时，随着温度的升高，反应Ⅰ占主导，CO2选择性升高，温度升高到一定程度后，反应Ⅲ占主导，平衡逆向移动，CO2选择性逐渐降低，故表示CO2选择性的曲线是L5；由图可知520K时，CH3OH的转化率为40%，CO2的选择性为95%，设起始CH3OH和H2O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，则，x+y=0.4，解得x=0.38，y=0.02，即反应Ⅰ消耗CH3OH为0.38mol、消耗水0.38mol，反应Ⅱ消耗CH3OH 为0.02mol，所以H2O的平衡转化率为；随温度升高，520K以下，反应Ⅰ是主反应，520K以上，反应Ⅱ、Ⅲ是主反应，故CO的摩尔分数先降低后升高；
（3）已知温度T时，反应的平衡常数，即平衡时，由于CaO对CO2的吸收率为50%，即反应Ⅰ生成的，温度T时，向恒容密闭容器中按=1∶1投料，测得起始压强为a kPa，即，体系达平衡后，CO2的选择性为80%，则，解得，由C守恒可得，由Ⅰ．CH3OH(g)＋H2O(g)3H2(g)＋CO2(g) 、Ⅱ．CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)可知，；反应Ⅱ的平衡常数；若向平衡体系中再加入少量CH3OH(g)，由于温度未发生变化，则不变，加入CH3OH(g)使得增大，故重新达平衡后，增大。
3．（2025·山东滨州·二模）碳酸盐作为地球碳循环的关键物质，其转化和利用与环境气候变化紧密相关。
Ⅰ．某研究团队通过直接对碳酸钙进行氢化生成高附加值的化学品，相关反应如下。
i．
ii．
（1）CO与的混合气(体积比为)可用于合成多种化工产品。利用上述反应获得1 mol该混合气，理论上需吸收的热量为 。
（2）恒温恒容条件下，向真空密闭容器中加入足量碳酸钙、合适的固体催化剂，通入，只发生反应i和反应ii，测得装置总压随时间变化如下表：
时间/min 0 10 20 30 40 50
总压/MPa 2.00 2.17 2.08 2.01 1.95 1.95
①反应过程中总压先增大后减小的原因是 。
②实验结束后共收集到，计算反应i的平衡常数 MPa。
Ⅱ．碳酸钙还可用于燃煤脱硫，相关反应如下。
i．
ii．
iii．
（3）恒定温度为T℃，在2 L的刚性容器中加入一定量的和、混合气体，起始压强为。
①20 min时测得体系有，则用表示的化学反应速率为 (用含代数式表示)。
②反应一段时间达平衡后，测得体系中总压为，和，体积分数分别为8％、12％，则体系中的物质的量为 。若继续向刚性容器中充入少量，再次平衡时将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】（1）142 kJ
（2）反应i是气体分子数增大的反应，反应ii是气体分子数减小的反应。0～10 min，反应i速率快，总压增大；10 min后反应ii速率快，总压减小 0.175或7/40
（3） 0.6 mol 不变
【解析】（1）目标反应方程式可由2i+ii得到，根据盖斯定律可知，，故获得1 mol该混合气，理论上需吸收的热量为；
（2）①反应i是气体分子数增大的反应，而反应ii是气体分子数减小的反应。刚开始反应i进行的程度更大，气压增大；随后反应ii进行的程度更大，气压减小，因此反应的总压先增大后减小；②恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，反应前2mol气体，总压为2.00MPa，平衡后总压为1.95MPa，气体总物质的量为1.95mol，生成的n(H2O)=，设反应i生成x mol H2O，列出三段式：
，n总=2-x-(1.4-2x)++0.7+x=1.95，x=0.2；故平衡时H2、CH4、H2O(g)、CO的物质的量分别为0.8mol、0.25mol、0.7mol、0.2mol，即H2、CH4、H2O(g)、CO的分压分别为0.8MPa、0.25 MPa、0.7 MPa、0.2 MPa，故反应i的平衡常数Kp=；
（3）①恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比，20min时，容器内的压强为p0 kPa=kPa，故用CO2表示的化学反应速率为；
②当体系中总压为1.25p0 kPa，则n总=，此时SO2和O2的物质的量分别为0.8mol和1.2mol，故CaSO3的物质的量为 (5-0.8)mol-2× (3-1.2)mol =0.6mol；，温度不变，则比值不变。
4．（2025·山东潍坊·二模）N，N二甲基甲酰胺是常见的有机溶剂，一种加氢耦合二甲胺制的反应如下，副反应产生三甲胺：
Ⅰ．　
Ⅱ．　
Ⅲ．　
回答下列问题：
（1）反应Ⅲ在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下自发进行。
（2）将、、，通入密闭容器发生上述反应，体系达平衡后，部分含碳物质的x[x为以碳元素计的物质的量分数，]随温度变化如图1所示，则代表的曲线为 (填小写字母)；温度时，， ，反应Ⅲ的平衡常数 。
（3）温度下，向1L密闭容器中重新加入、和适量，发生上述反应，DMF、TMA的物质的量随时间的变化关系如图2，2min内，DMA的反应速率为 ，2min时，体系内，则此时反应Ⅲ的反应速率 (填“>”“<”或“=”)。
（4）保持体系总压强和反应物投料比相同，分别以做辅气与无做辅气投入反应物，DMA的转化率与温度的关系如图3，含He的曲线为 ，理由为 。
【答案】（1）较低
（2）b 20%
（3）0.1 <
（4）n 反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应，在相同温度下，加入，减小反应体系各物质分压，平衡逆向移动，DMA转化率减小
【解析】（1）反应Ⅲ是气体分子数减少的反应，为熵减的反应，即，且反应Ⅱ减去反应Ⅰ可得反应Ⅲ，即ΔH3=ΔH2-ΔH1=-100kJ mol 1-56kJ mol 1=-156kJ mol 1，当时反应能自发进行，则反应Ⅲ在较低温度下能自发进行；
（2）反应Ⅰ为吸热反应，升高温度，反应Ⅰ平衡正向移动，DMF增多，反应Ⅱ和Ⅲ为放热反应，升高温度，平衡正向移动，则TMA减小，DMF增多，综合反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ考虑，DMF一直在增加，即一直在增大，所以代表的曲线为b，代表的曲线为c，代表的曲线为a；由部分含碳物质的x的表达式可知，分母为含碳物质总的含碳量，由各物质投料量可知总的含碳量为3mol，分子为某含碳物质中碳的物质的量，则温度时，x(DMF)=，即n(DMF)=0.3mol，列三段式（反应Ⅲ可由反应Ⅰ、Ⅱ得到，故可通过反应Ⅰ、Ⅱ列三段式）：
由可知：，解得y=0.1，则x(CO2)=；反应Ⅲ的平衡常数
（3）由图2可列2min内转化量三段式：
容器体积为1L，则2min内DMA的转化量为0.2mol/L，DMA的反应速率为0.1；2min时，温度不变，则平衡常数不变，体系内=0.16mol+0.08mol=0.24mol，则2min时，反应Ⅲ的>，此时平衡逆向移动，所以此时反应Ⅲ的反应速率＜；
（4）保持体系总压强和反应物投料比相同，反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应，充入，体积膨胀，导致反应中各物质浓度减小，相当于分压减小，平衡向气体体积增大的方向移动，即逆向移动，DMA转化率减小，所以含He的曲线为n；理由为：反应Ⅰ和反应Ⅱ均为气体分子数减小的反应，在相同温度下，加入，减小反应体系各物质分压，平衡逆向移动，DMA转化率减小。
5．（2025·山东菏泽·二模）以工业废气中的为原料催化加氢制备甲醇具有较好的发展前景。涉及以下反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
（1） 。计算机模拟Ⅲ的反应历程及能量变化如图所示(TS代表过渡态，IM表示中间产物)。催化剂主要降低反应历程中第 步的能垒(填序号)。
（2）已知：X的选择性。将和充入密闭恒压容器中进行上述反应，平衡时，转化率选择性、CO选择性随温度的变化关系如图所示。则图中表示变化的曲线是 (填标号)；当温度高于时，)逐渐增大的原因是 。条件不变，原料气中增加，在某温度下达到平衡，测得，，则 。
（3）一定条件下，将和充入恒容密闭容器中发生上述反应。不同时间容器内的压强见下表，平衡时测得体系内CO的摩尔分数为10%。
0 5 10 15 20 25
6.0 5.55 5.2 4.95 4.8 4.8
该温度下反应Ⅲ的平衡常数 (列出计算式即可)。
【答案】（1） ①
（2）a 温度高于270℃时，温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动且程度更大 0.15
（3）或
【解析】（1）根据盖斯定律，反应I-Ⅱ可得反应Ⅲ，即；催化剂能降低反应的活化能，活化能越大的步骤，催化剂降低能垒的效果越明显，由图可知，步骤①的活化能最大，所以催化剂主要降低反应历程中第①步的能垒；
（2）反应I是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，升高温度，反应I平衡逆向移动，的选择性降低；反应Ⅱ平衡正向移动，CO的选择性升高，所以表示变化的曲线是a；温度高于270℃时，温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动且程度更大，所以当温度高于时，逐渐增大；初始，，则转化的，已知，反应I中生成0.35mol CH3OH消耗0.35mol CO2，所以反应Ⅱ中消耗的n(CO2) = 0.1mol - 0.35mol<0（不合理，说明CO参与了反应Ⅲ），设反应Ⅱ生成xmol CO，反应Ⅲ消耗ymol CO ，根据CO2的转化量可得：；初始充入0.4mol CO，则平衡时，又因为，根据反应Ⅲ可知消耗0.35mol CO ，所以；
（3）设平衡时CO的物质的量为n(CO)，CO的摩尔分数为10%，则 ；根据恒温恒容时，压强之比等于物质的量之比，初始，平衡时，初始，可得平衡时，所以，设反应I消耗xmol CO2，反应Ⅱ消耗0.32mol CO2，则，，，，，，联立解得x=0.4，则，，，则该温度下反应Ⅲ的平衡常数。
6．（2025·山东聊城·二模）氢能源是一种绿色能源，其工业生产来源之一是天然气，如通过甲烷的重整反应获得H2.
重整反应： ΔH1=+248kJ/mol；
副反应Ⅰ： ΔH2=-172kJ/mol；
副反应Ⅱ： ΔH3；
（1）的焓变ΔH3= 。
（2）压强恒定为p的密闭容器中加入CH4、CO2各1mol进行反应。在不同温度下反应达到平衡时，气相中含碳组分的摩尔分数和碳的物质的量变化曲线如图所示，曲线 (填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)表示CH4的摩尔分数变化。当温度高于T1时，随温度升高曲线丁对应物理量减小的原因是 。
（3）压强p下、温度为T0时，图示气相中含碳组分的摩尔分数分别为0.36、0.24、0.08，反应的Kp= (写出计算式)；甲烷的转化率为 ，碳的物质的量为 mol。若向平衡体系中通入一定量Ne(g)，重新达到平衡后，n(H2)将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】（1）+76kJ/mol
（2）乙 温度高于T1时，副反应Ⅰ起主导因素，随升高温度平衡逆向移动，碳的物质的量减少
（3） 40% 0.3 增大
【解析】（1）根据盖斯定律，由重整反应+副反应Ⅰ可得副反应Ⅱ，则；
（2）根据重整反应：为吸热反应，温度升高，平衡正移，副反应Ⅱ：为吸热反应，温度升高，平衡正移，则的摩尔分数减小，而副反应Ⅰ：为放热反应，温度升高，平衡逆移，的摩尔分数减小的程度缓慢，故曲线乙代表CH4的摩尔分数随温度的变化，曲线甲代表的摩尔分数随温度的变化；从重整反应、副反应Ⅰ方程式中可以看出，随的减少，增加，且增加的为减少的的2倍，曲线甲代表的摩尔分数始终减小，图中曲线丙始终增大，且增加量符合减少的的2倍这一特征，而曲线丁的变化为先增大后减小，故曲线丙表示的摩尔分数随温度的变化，曲线丁表示碳的物质的量变化，当温度高于T1时，随温度升高碳的物质的量减小的原因是副反应Ⅰ为放热反应，副反应Ⅱ为吸热反应，温度高于T1时随升高温度副反应Ⅰ平衡逆向移动，使碳的物质的量减少大于副反应Ⅱ平衡正移碳的物质的量增加；故答案为：乙；温度高于T1时，副反应Ⅰ起主导因素，随升高温度平衡逆向移动，碳的物质的量减少；
（3）根据图像中曲线含义，温度为T0时，图示气相中含碳组分的摩尔分数分别为0.36、为0.24、为0.08，则为，则反应的Kp=；根据H元素守恒可知，生成的的物质的量是参加反应的物质的量的2倍，则转化率；根据初始密闭容器中加入、各1mol，参加反应的为0.4mol，生成的物质的量为0.8mol，平衡时气体总物质的量为，则气相中含碳组分、、总物质的量为，根据碳元素守恒，固相碳的物质的量为；若向平衡体系中通入一定量Ne(g)，压强不变，密闭容器体积增大，各气体组分的分压减小，平衡向气体体积增大的方向移动，即重整反应：及副反应Ⅱ：均向正移，使增大。故答案为：；40%；0.3；增大。
7．（2025·山东济宁·二模）利用3-硝基苯乙烯(NS)制备3-乙基苯胺(EA)，涉及反应如下：
已知：(R为常数，在温度变化范围不大时，同一反应的ΔH、ΔS为常数)
（1）反应④的焓变 (用含、、的代数式表示)，反应①的平衡常数 (用含、、的代数式表示)。
（2）在某选择性催化剂条件下，四个反应的平衡常数随温度变化的曲线如图1所示，c和d分别表示反应②和③的平衡常数随温度变化的曲线，则表示反应①和④的平衡常数随温度变化曲线为 、 。
（3）下列说法错误的是 。
a．四个反应均为放热反应 b． c．压强越大，温度越高越有利于生成EA
（4）以1molNS为原料，PMPa的高压H2氛围下(因反应在H2高压氛围下进行，故H2压强近似等于总压)发生上述反应，测得不同温度下平衡时产物的选择性、NS平衡转化率关系如图2所示。平衡转化率为60%时，AS的产率= %，反应①的 。
【答案】（1）
（2）b a
（3）bc
（4）12
【解析】（1）由盖斯定律可知，反应①+反应②—反应③=反应④，则反应④的焓变，反应的平衡常数，故答案为：；；
（2）由题意可知，c和d分别表示反应②和③的平衡常数随温度变化的曲线，升温K减小，反应为放热反应，△H＜0，，c线在lnK截距更大，，两条路径的总相等，即，则小于，反应①对应的图像在lnK截距更小，对应题图中的b，反应④对应题图中的a，所以表示反应①和④的平衡常数随温度变化曲线分别为b、a，故答案为：b；a；
（3）a．由图可知，温度升高，四个反应的平衡常数均减小，平衡向逆反应方向移动，则四个反应均为放热反应，故正确；
b．已知：， 由图可知，升温K减小，反应为放热反应，△H＜0，且绝对值越大，图中直线斜率越大，△H越小，c和b分别表示反应②和①的平衡常数随温度变化的曲线，c线斜率更大，则，焓变比值，故错误；
c．由图可知，温度升高，四个反应的平衡常数均减小，平衡向逆反应方向移动，则四个反应均为放热反应，则温度越高越不利于生成EA，故错误；
故选bc；
（4）由图可知，NS平衡转化率为60%时，ENB和EA的选择性都为40%，则平衡时，AS的产率为=12%，NS的物质的量为1mol-1mol×60%=0.4mol，ENB、EA、AS的物质的量分别为1mol×60%×40%=0.24mol、1mol×60%×40%=0.24mol、1mol×60%×20%=0.12mol，设氢气的物质的量为amol，则由题意可知，反应①的Kp==，故答案为：12；。
8．（2025·山东日照·二模）丙烯是制作医用口罩的原料之一。在一定温度，丙烷在RhIn/沸石催化剂表面发生化学反应：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题：
（1）已知氢气的摩尔燃烧焓， ，则 。
（2）将丙烷和稀释气H2O(g)分别以不同的起始流速通入温度为，压强为1.175MPa的反应器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，维持温度和压强不变，在为8、10、12下反应，通过检测流出气体的成分获得丙烷的转化率随丙烷流速变化曲线如图所示(在较低流速下转化率可近似看成平衡转化率)。
①代表 。
②图中 M 点时的选择性为20%，则0~1h，= ，反应Ⅱ的 MPa[已知：的选择性 ]。
③下列措施可增大N点丙烷转化率的是 。
A．增大丙烷的流速 B．升高体系的温度
C．增大 D．使用高效的催化剂
④流速较大时，丙烷转化率降低，且与、相比降低明显加快的原因是 。
【答案】（1）-235.6
（2）8 0.3 0.009 BD 反应未达到平衡时，在相同温度和压强下，增大，丙烷浓度降低，化学反应速率减慢，同时水占据了较多的催化剂表面活性点位，导致催化剂催化效果降低
【解析】（1）由题意可得如下热化学方程式：①②③，由盖斯定律可知，反应①×2+反应②×2-反应③×2得到反应，则ΔH3=(+124kJ/mol) ×2+(-285.8kJ/mol) ×2-(-44kJ/mol) ×2=-235.6 kJ/mol)，故答案为：-235.6；
（2）①反应Ⅰ和反应Ⅱ都是气体体积增大的反应，维持温度和压强不变，在较低流速下增大相当于减小平衡体系的压强，平衡向正反应方向移动，丙烷的转化率增大，由图可知，丙烷流速相同时曲线L3对应丙烷的转化率最小，所以L3代表=8，故答案为：8；
②由图可知，图中M点=10，丙烷流速为0.5mol/h、转化率为75%，则0~1h内M点起始水蒸气、丙烷的物质的量分别为5mol、0.5mol，由丙烷的转化率可知，1h时，丙烷的物质的量为0.5mol-0.5mol×75%=0.125mol，由乙烯的选择性可知，乙烯的物质的量为0.5mol×75%×20%=0.075mol，丙烯的物质的量为0.5mol×75%×(1-20%)=0.3mol，由方程式可知，氢气、甲烷的物质的量为0.3mol、0.075mol，则混合气体的总物质的量为5.875mol，氢气的反应速率为=0.3 mol/h，反应Ⅱ的Kp==0.009MPa，故答案为：0.3；0.009；
③A．增大丙烷的流速，丙烷不能在催化剂表面充分接触，会导致分解反应不充分，使得丙烷的转化率减小，故不符合题意；
B．升高体系的温度，反应速率加快，消耗丙烷的物质的量增大，丙烷的转化率增大，故符合题意；
C．由图可知，增大 ，丙烷的转化率减小，故不符合题意；
D．使用高效的催化剂，反应速率加快，消耗丙烷的物质的量增大，丙烷的转化率增大，故符合题意；
故选BD；
④流速较大时，反应未达到平衡，在相同温度和压强下，增大，丙烷浓度降低，化学反应速率减慢，同时水占据了较多的催化剂表面活性点位，导致催化剂催化效果降低，化学反应速率减慢，所流速较大时，以丙烷转化率降低，且L1与L2、L3相比降低明显加快，故答案为：反应未达到平衡时，在相同温度和压强下，增大，丙烷浓度降低，化学反应速率减慢，同时水占据了较多的催化剂表面活性点位，导致催化剂催化效果降低。
9．（2025·山东省实验中学·一模）甲烷化反应即氢气和碳氧化物反应生成甲烷，可实现碳循环利用。涉及反应如下：
反应Ⅰ：CO(g)+3H2(gCH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2kJ/mol
反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2
反应Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH3=-165kJ/mol
积碳反应(CO的歧化和CH4的裂解反应是催化剂积碳主要成因，可致催化活性降低)如下：
反应Ⅳ：2CO(g)CO2(g)+C(s)
反应Ⅴ：CH4(g)C(s)+2H2(g)
回答下列问题：
（1）ΔH2= kJ/mol。
（2）在360℃时，在固定容积容器中进行上述反应(不考虑积碳反应)，平衡时CO和H2的转化率及CH4和CO2产率随n(H2)/n(CO)增大的变化情况如图1所示。
已知：CH4的选择性=×100%。
①图中表示CO转化率、CO2产率变化的曲线分别是 、 (填标号)，A、C两点的值相同，C点通过改变温度达到A点，则A、B、C三点温度由大到小的顺序是 。
②按=3向恒容容器内投料，初始压强为p0，若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，达到平衡时总压为，CO的平衡转化率为a，则CH4的选择性= %，反应Ⅰ的Kp(用分压表示，分压=总压×物质的量分数)= 。
（3）已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2所示，相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图3所示。
由图2可知，CO的歧化反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应，相同时间内CH4的产率在温度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的可能原因是 。
【答案】（1）-41.2
（2）b d B=C>A
（3）放热 高温时，积碳反应主要发生CH4裂解，导致催化剂积碳，活性降低
【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅱ=反应Ⅰ-反应Ⅲ，ΔH2=ΔH1-ΔH3= - 206.2kJ·mol-1-（-165 kJ ·mol-1）=-41.2 kJ ·mol-1。
（2）①结合反应，越大，相当于n(H2)越大，CO转化率越大，直到接近100%，故b表示CO转化率；随着的增大，CO接近完全转化，CH4产率逐渐增大，直到接近100%，故c表示CH4产率变化的曲线，由碳元素守恒可知，CO转化率接近100%，CH4产率接近100%，CO2的产率接近0，则d表示CO2产率变化的曲线；b表示CO转化率，B、C均在曲线b上，温度B=C，结合反应Ⅰ、Ⅱ，两反应均为放热反应，则温度越低CO转化率越高，A点转化率高于c，故温度B=C>A；
②设n（CO）=n，则n（H2）=3n，列出反应Ⅰ三段式：
反应Ⅱ前后气体体积不变，反应Ⅰ前后总物质的量减少2x，根据初始压强为p0，达到平衡时总压为，则，解得x=0.5n；CO的平衡转化率为a，列出反应Ⅱ三段式为：
则CH4的选择性；平衡时，CO的分压为、H2分压为、CH4的分压为、H2O分压为，Ⅰ的Kp= 。
（3）根据图2可知，随着温度升高，反应Ⅳ的化学平衡常数逐渐减小，说明升高温度反应Ⅳ平衡逆向移动，则CO的歧化反应属于放热反应，相同时间内CH4的产率在温度高于330°C时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的原因是高温时，积碳反应主要发生CH4裂解，导致催化剂积碳，活性降低。
10．（2025·山东泰安·一模）草酸亚铁可用于制药。在一定温度下，将置入真空容器中发生如下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
已知760K以下只发生反应Ⅰ，平衡时的关系如图所示。760K以上反应Ⅰ和反应Ⅱ同时进行。
回答下列问题：
（1）660K时，将置入一真空刚性容器中至反应到达平衡，此时反应Ⅰ的平衡常数 ；有关该混合体系说法正确的是 （填序号）。
a．反应Ⅰ的正、逆反应的活化能(、)，
b．FeO的质量不变时，体系达到平衡状态
c．平衡后充入惰性气体氩，减小
d．平衡时，分离出部分，再次平衡时，
（2）反应能自发进行，的数值范围是填序号______（填序号）。
A． B． C． D．
（3）800K时，将置入另一真空刚性容器中至反应到达平衡，此时容器中，则 ；保持温度不变，充入少量气体，再次平衡时容器中 （填“增大”“减小”或“不变”）；升高温度， （填“增大”“，减小”或“不变”）。
【答案】（1）2.25 bd
（2）A
（3）4:1 不变 增大
【解析】（1）已知760K以下只发生反应Ⅰ，由方程式可知生成等量的CO和CO2，所以，由图像可知，660K时，所以；
a．由图像可知，升高温度，增大，平衡正向逆向，反应吸热，则反应Ⅰ的正、逆反应的活化能，，a错误
b．分解生成FeO，FeO的质量不变时，体系达到平衡状态，b正确；
c．平衡后充入惰性气体氩，平衡不移动，不变，c错误；
d．平衡时，分离出部分，平衡正向移动，生成等量的CO和CO2，则再次平衡时，，d正确；
故选为：bd；
（2）反应为熵减反应，则ΔS<0，能自发进行，说明该反应ΔH<0，由盖斯定律可知，，则，故选A；
（3）设反应Ⅰ生成CO2 xmol，反应Ⅱ生成CO2 ymol，可列三段式：
则，则，；保持温度不变，充入少量气体，反应I、Ⅱ的平衡常数不变，则不变；升高温度，反应向吸热方向移动，即逆向移动，所以增大，故答案为：4:1；不变；增大。
11．（2025·山东潍坊·一模）加氢转化为二甲醚()的反应过程如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
回答下列问题：
（1）若逆反应的活化能为，则正反应的活化能为 (用含的式子表示)。
（2）在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4mol 和2mol 发生上述反应，的平衡转化率、和CO生成物的选择性随温度变化如下图所示。
已知：
①表示选择性的曲线是 (填“a”“b”或“c”)；温度高于270℃时，曲线c随温度升高而增大的原因是 。
②260℃，达到平衡时，容器内 ；反应Ⅰ用气体分压表示的平衡常数 (气体分压p=气体总压×体积分数)。
（3）在恒温密闭容器中将等物质的量的和混合，选择适当的催化剂进行反应Ⅱ，已知该温度下反应Ⅱ的平衡常数，平衡时体系中CO的物质的量分数为，则 (填标号)。
a． b． c． d．
【答案】（1）
（2）b 270℃之后主要发生反应Ⅱ，反应Ⅱ吸热，升高温度，平衡正向移动，平衡转化率增大 3.12mol 0.024
（3）c
【解析】（1）观察可知，反应可由2×Ⅰ+Ⅲ得到，根据盖斯定律，该反应的，则该反应的正反应的活化能为；
（2）①①反应Ⅲ放热，升高温度，其平衡逆向移动，的选择性降低，反应Ⅱ吸热，升高温度，其平衡正向移动，CO的选择性变大，故表示选择性的曲线是b，表示CO选择性的曲线是a，曲线c表示CO2的平衡转化率随温度的变化；反应Ⅰ放热，升高温度，其平衡逆向移动，平衡转化率降低；反应Ⅱ吸热，升高温度，其平衡正向移动，平衡转化率增大；故平衡转化率随温度升高，270℃之前主要发生反应Ⅰ，270℃之后主要发生反应Ⅱ；
②由图知，260℃达平衡时，平衡转化率为50%，共转化了1mol，CO的选择性为36%，则生成了CO，二甲醚的选择性为50%，则二甲醚生成了，反应Ⅲ消耗甲醇0.5mol，甲醇的选择性为，则平衡时甲醇为，可列出三个反应的转化量情况：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．，则平衡时容器内，，，，，，气体的总物质的量为6.12mol，反应Ⅰ的平衡常数；
（3）设和初始均加入1mol，生成的CO为xmol，对于反应Ⅱ列出三段式：，由于反应前后气体化学计量数之和相等，则其平衡常数，解得，平衡体系中CO的物质的量分数，则，选c。
12．（2025·山东烟台、德州、东营·一模）CO2催化加氢转化为CH3OH既能响应国家的“双碳”目标，又能缓解能源紧缺。该过程主要发生下列反应：
Ⅰ．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ．CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2
Ⅲ．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3<0
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ、Ⅱ以物质的量分数表示的平衡常数lnKx与温度T的变化关系见图。则ΔH3/ΔH2的数值范围是___________(填标号)。
A．<-1 B．-1-0 C．0-1 D．>1
（2）3MPa下，以进气流量4.5mmol·min－1、n(CO2)：n(H2)=1：3 持续通过装有0.5g催化剂的反应管中(仅发生上述反应Ⅰ、Ⅱ)。经相同时间测得CO2的转化率[α(CO2)]、CH3OH的选择性[S(CH3OH)]及CH3OH的时空收率[Y(CH3OH)]随温度(T)的变化关系如图：
已知：a.S(CH3OH)=n(转化为CH3OH的CO2)/n(消耗的CO2)×100%
b.Y(CH3OH)=CH3OH的产率×CO2的进气流量/催化剂的质量(mmol·h－1·g－1)
①该条件下，合成CH3OH的最佳温度是 ，图中代表S(CH3OH)随温度变化的曲线是 ，280℃后，曲线b快速下降的可能原因是 。
②280℃时，CO的选择性为 ，若Y(CH3OH)为4.95 mmol·h－1·g－1，则α(CO2)= (列出计算式即可)。
③一定条件下，将进气流量改为0.04mmol·min－1(此流量下的转化率可近似认为平衡转化率)，测得出气流量为0.038 mmol·min－1，α(CO2)为50%，此时反应Ⅰ的平衡常数Kp= 。
【答案】（1）C
（2）280℃ b 反应未达平衡，CO2的转化率逐渐增大，反应Ⅰ速率的增大程度远大于反应Ⅱ，故甲醇的选择性快速下降 22.5%
【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅲ可以看作是反应Ⅰ和反应Ⅱ的加和：，根据题目描述，，即 ，从图中可以看出，反应Ⅰ的随温度升高而增大，说明 ，反应Ⅱ的随温度升高而减小，说明 ，因此且 ，，所以 的范围为；
故答案为 C
（2）①根据题干信息，甲醇的时空收率Y与甲醇的产率成正比，280℃时，Y最大，即甲醇产率最大，也就是说280℃是生成CH3OH的最佳温度；
故答案为：280℃
根据（1）题结论以及a、b两条曲线变化趋势可知，反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，升高温度n(CH3OH)减小，转化为CH3OH的CO2减小，n(CO)增加，转化为CO的CO2增加，则S(CH3OH)降低，图中代表S(CH3OH)随温度变化的曲线是b；
故答案为：b
280℃后，曲线b快速下降的可能反应未达平衡，升高温度，CO2的转化率逐渐增大，反应Ⅰ速率的增大程度远大于反应Ⅱ，故甲醇的选择性快速下降;
故答案为：反应未达平衡，升高温度，CO2的转化率逐渐增大，反应Ⅰ速率的增大程度远大于反应Ⅱ，故甲醇的选择性快速下降
②根据图像信息可知，280℃时，CH3OH的选择性为77.5，根据反应Ⅰ和反应Ⅱ以及元素守恒和选择性的表达式可得，，，，所以；
故答案为：22.5%
，已知 ，进气流量4.5 mmol·min－1、n(CO2)：n(H2)=1：3 ，所以 的进气流量为，根据单位换算，1h通入CO2的物质的量为，催化剂质量为 0.5 g，因此， =CO2转化率×CH3OH的选择性，280℃时甲醇的选择性为77.5%，所以，故；
故答案为：
③根据题意，该气体流速下的转化率为平衡转化率，若假设装置中起始时含有气体，那么起始时、，反应Ⅰ中，反应Ⅱ，则假设反应Ⅰ达到平衡后再发生反应Ⅱ并达到平衡，且平衡时n总=0.038xmmol，则有如下三段式；
反应Ⅰ的三段式为：
，
反应Ⅱ的三段式为：
，
根据平衡时转化率为50%，可知a=0.005x，n总=0.01x-a+a-b+0.03x-a-2b+a+b=0.04x-2b=0.038xmmol，解得b=0.001xmmol，则平衡时、、，,可以得到反应Ⅰ的；
故答案为：。
13．（2025·山东淄博·一模）二氧化碳资源化利用，涉及主要反应如下：
I．　
II.　
回答下列问题：
（1）的焓变
反应I的净速率，其中、分别为正、逆反应速率常数。升高温度时， (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）分别向压强为、的恒压体系中通入和，达平衡时，部分含碳物种的摩尔分数随温度变化如图所示。
表示压强为时，的摩尔分数随温度变化的曲线是 (填标号)。随温度升高，当温度高于655℃，对应含碳物种的摩尔分数的原因是 。
（3）图示M、N、P三点对应的转化率大小关系为 ；655℃时，反应I的平衡常数 ；600℃，压强为时，若增大投料比，重新达平衡后，的值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
【答案】（1） 增大
（2）d 升高温度，促进反应I正向进行，抑制反应II，低温时，以反应II为主，高于655℃，以反应I为主
（3） 1.2 减小
【解析】（1）根据盖斯定律，反应II-反应I×2可得，=；反应I正反应吸热，升高温度，平衡正向移动，增大；
（2）升高温度，反应I平衡正向移动，反应II平衡逆向移动，增大，减小，增大压强，反应II平衡正向移动，增大，减小，则压强为时，、的摩尔分数随温度变化的曲线分别是d、a；则压强为时，、的摩尔分数随温度变化的曲线分别是c、b；表示压强为时，的摩尔分数随温度变化的曲线是d；
温度升高，当温度高于655℃，对应含碳物种的摩尔分数的原因是：升高温度，促进反应I正向进行，抑制反应II，低温时，以反应II为主，高于655℃，以反应I为主；
（3）根据（2）中分析，M、P两点温度相同，压强相同，的转化率相同，为80%，为10%，则为10%，N点为40%，为40%，则为20%，说明N点的转化率较小，M、N、P三点对应的转化率大小关系为：；
根据碳原子守恒，655℃时，N点、、分别为0.2mol、0.4mol、0.4mol；根据反应I．、II.反应共消耗为0.4mol+0.4mol×4=2mol，余下2mol，生成为0.4mol+0.4mol×2=1.2mol，此时体系内气体总的物质的量为(0.2+0.4+0.4+2+1.2)=4.2mol，655℃时，N点压强为，则、、、的分压分别为、、、，反应I的平衡常数==1.2；
600℃，压强为时，若增大投料比，的转化率变大，根据图像中a、d两条曲线可知，增多，减少，则重新达平衡后，的值将减小。
14．（2025·山东菏泽·一模）TiCl4用于制备海绵钛和钛白粉。一定条件下，可利用金红石(TiO2)、C和Cl2反应制得，涉及主要反应如下：
Ⅰ．TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) ΔH1=-49kJ/mol
Ⅱ．TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)TiCl4(g)+CO2(g) ΔH2=-222kJ/mol
Ⅲ．C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH3
回答下列问题：
（1）ΔH3= kJ/mol。
（2）若在100kPa下，足量的TiO2、C和Cl2发生上述反应，达到平衡后，气相中TiCl4、CO和 CO2摩尔分数随温度的变化关系如图所示。
结合上图分析，实际生产中反应温度选择800-1000℃的原因是 。200℃时，若向平衡体系中通入少量Cl2，TiO2氯化反应的化学平衡将 (填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)，Cl2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。1200℃时，反应Ⅰ的平衡常数Kp= kPa。
（3）一定条件下，若向15L恒容容器中加入5mol TiO2与15mol碳粉，通入10mol Cl2发生上述反应，不同时间测得混合体系内各物理量见下表：
t/min 10 20 30 40
n(Cl2)/mol 6 2.5 1 1
n(C)/mol 12 10 9 9
p(CO)：p(CO2) 2：1 1：1 1：1 1：1
已知起始总压强为6MPa，10min时，体系总压强为 ；0-20min内，用TiCl4压强变化表示的化学反应速率v= MPa/min。
【答案】（1）+173
（2）温度低于800℃，反应速率慢，高于1000℃，TiCl4的摩尔分数显著降低 正向移动 不变 3600
（3）6.6MPa 0.1125
【解析】（1）根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，ΔH3=-49kJ/mol+222kJ/mol=+173 kJ/mol；
（2）反应Ⅰ、Ⅱ均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应Ⅲ吸热，升温，CO增多，CO2减少；实际生产中反应温度选择800-1000℃的原因是：其它条件不变时，温度低于800℃，反应速率慢，高于1000℃，TiCl4的摩尔分数显著降低；200℃时，CO的摩尔分数为0，说明只发生了反应Ⅱ，若向平衡体系中通入少量Cl2，TiO2氯化反应的反应物浓度增大，化学平衡将正向移动，通入少量Cl2，压强增大，由于反应Ⅱ为等体积反应，反应物中气体只有Cl2，Cl2自身的平衡转化率不变；根据图示，1200℃时，TiCl4的摩尔分数为0.36，CO的摩尔分数为0.40，CO2的摩尔分数为0.20，则Cl2的摩尔分数为0.04，反应Ⅰ的平衡常数Kp=；
（3）根据碳原子守恒，10min时消耗3molC，生成CO和 CO2共3mol，消耗4mol Cl2，生成TiCl42mol，平衡时气体总的物质的量为6mol+3mol+2mol=11mol，恒温恒容，气体压强之比等于其物质的量之比，可知10min时，体系总压强为=6.6MPa；20min时消耗5molC，生成CO和 CO2共5mol，消耗7.5mol Cl2，生成TiCl43.75mol，平衡时气体总的物质的量为2.5mol+5mol+3.75mol=11.25mol，恒温恒容，气体压强之比等于其物质的量之比，可知20min时，体系总压强为=6.75MPa，TiCl4分压为=2.25MPa，用TiCl4压强变化表示的化学反应速率v=0.1125MPa/min。
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21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题14 化学反应原理综合题
考点 五年考情（2021-2025） 命题趋势
考点1 化学反应原理综合题 （5年5考） 2025山东卷第20题 2024山东卷第20题 2023山东卷第20题 2022山东卷第20题 2021山东卷第20题 化学反应原理综合题在山东高考卷中一般作为最后一题进行考查，有着综合性强、思维难度大等特点，题干中的曲线图的设计通常都会比较陌生。分析近3年山东高考化学主观题中的化学反应原理综合题，注重平衡移动分析和曲线分析等。
1．（2025·山东卷）利用循环再生可将燃煤尾气中的转化生产单质硫，涉及的主要反应如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
恒容条件下，按和投料反应。平衡体系中，各气态物种的随温度的变化关系如图所示，n为气态物种物质的量的值。
已知：图示温度范围内反应Ⅱ平衡常数基本不变。
回答下列问题：
（1）反应的焓变 (用含的代数式表示)。
（2）乙线所示物种为 (填化学式)。反应Ⅲ的焓变 0(填“>”“<”或“=”)。
（3）温度下，体系达平衡时，乙线、丙线所示物种的物质的量相等，若丁线所示物种为，则为 (用含a的代数式表示)；此时，与物质的量的差值 (用含a的最简代数式表示)。
（4）温度下，体系达平衡后，压缩容器体积产率增大。与压缩前相比，重新达平衡时，与物质的量之比 (填“增大”“减小”或“不变”)，物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
2．（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：
回答列问题：
（1）的焓变 (用代数式表示)。
（2）压力p下，体系达平衡后，图示温度范围内已完全反应，在温度时完全分解。气相中，和摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为 (填化学式)。当温度高于时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是 。
（3）压力p下、温度为时，图示三种气体的摩尔分数分别为0.50，0.15，0.05，则反应的平衡常数 ；此时气体总物质的量为，则的物质的量为 ；若向平衡体系中通入少量，重新达平衡后，分压将 (填“增大”“减小”或“不变”)，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
3．（2023·山东卷）一定条件下，水气变换反应的中间产物是。为探究该反应过程，研究水溶液在密封石英管中的分子反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
研究发现，在反应Ⅰ、Ⅱ中，仅对反应Ⅰ有催加速作用；反应Ⅰ速率远大于反应Ⅱ，近似认为反应Ⅰ建立平衡后始终处于平衡状态。忽略水电离，其浓度视为常数。回答下列问题：
（1）一定条件下，反应Ⅰ、Ⅱ的焓变分别为、，则该条件下水气变换反应的焓变_____(用含的代数式表示)。
（2）反应Ⅰ正反应速率方程为：，k为反应速率常数。温度下，电离平衡常数为，当平衡浓度为时，浓度为_____，此时反应Ⅰ应速率_____(用含和k的代数式表示)。
（3）温度下，在密封石英管内完全充满水溶液，使分解，分解产物均完全溶于水。含碳物种浓度与反应时间的变化关系如图所示(忽略碳元素的其他存在形式)。时刻测得的浓度分别为，反应Ⅱ达平衡时，测得的浓度为。体系达平衡后_____(用含y的代数式表示，下同)，反应Ⅱ的平衡常数为_____。
相同条件下，若反应起始时溶液中同时还含有盐酸，则图示点中，的浓度峰值点可能是_____(填标号)。与不同盐酸相比，达浓度峰值时，浓度_____(填“增大”“减小”或“不变”)，的反应_____(填“增大”“减小”或“不变”)。
4．（2022·山东卷）利用丁内酯(BL)制备1，丁二醇(BD)，反应过程中伴有生成四氢呋喃(THF)和丁醇(BuOH)的副反应，涉及反应如下：
已知：①反应Ⅰ为快速平衡，可认为不受慢反应Ⅱ、Ⅲ的影响；②因反应Ⅰ在高压氛围下进行，故压强近似等于总压。回答下列问题：
（1）以或BD为初始原料，在、的高压氛围下，分别在恒压容器中进行反应。达平衡时，以BL为原料，体系向环境放热；以BD为原料，体系从环境吸热。忽略副反应热效应，反应Ⅰ焓变_______。
（2）初始条件同上。表示某物种i的物质的量与除外其它各物种总物质的量之比，和随时间t变化关系如图甲所示。实验测得，则图中表示变化的曲线是_______；反应Ⅰ平衡常数_______(保留两位有效数字)。以BL为原料时，时刻_______，BD产率=_______(保留两位有效数字)。
（3）为达平衡时与的比值。、、三种条件下，以为初始原料，在相同体积的刚性容器中发生反应，随时间t变化关系如图乙所示。因反应在高压氛围下进行，可忽略压强对反应速率的影响。曲线a、b、c中，最大的是_______(填代号)；与曲线b相比，曲线c达到所需时间更长，原因是_______。
5．（2021·山东卷）2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加剂。在催化剂作用下，可通过甲醇与烯烃的液相反应制得，体系中同时存在如图反应：
反应Ⅰ：+CH3OH △H1
反应Ⅱ：+CH3OH△H2
反应Ⅲ： △H3
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物质的量分数表示的平衡常数Kx与温度T变化关系如图所示。据图判断，A和B中相对稳定的是__(用系统命名法命名)；的数值范围是___(填标号)。
A．<-1 B．-1～0 C．0～1 D．>1
（2）为研究上述反应体系的平衡关系，向某反应容器中加入1.0molTAME，控制温度为353K，测得TAME的平衡转化率为α。已知反应Ⅲ的平衡常数Kx3=9.0，则平衡体系中B的物质的量为___mol，反应Ⅰ的平衡常数Kx1=___。同温同压下，再向该容器中注入惰性溶剂四氢呋喃稀释，反应Ⅰ的化学平衡将__(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)平衡时，A与CH3OH物质的量浓度之比c(A)：c(CH3OH)=___。
（3）为研究反应体系的动力学行为，向盛有四氢呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH。控制温度为353K，A、B物质的量浓度c随反应时间t的变化如图所示。代表B的变化曲线为__(填“X”或“Y”)；t=100s时，反应Ⅲ的正反应速率v正__逆反应速率v逆(填“＞”“＜”或“=)。
1．（2025·山东临沂·三模）锑是重要的半导体材料，工业制备粗锑的反应如下。
Ⅰ.；
Ⅱ.；
回答下列问题：
（1） 。
（2）反应Ⅰ、Ⅱ的或与温度的关系如下图所示。保持1000K不变，在恒容容器中加入与足量焦炭，发生上述反应，达到平衡时，气体总物质的量为4mol，则 ，的转化率为 ；若将容器体积压缩至原来的，重新建立平衡后CO的体积分数将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）恒压容器中，加入4mol焦炭与，在一定条件下反应相同时间，测得反应体系中各物质的物质的量与温度的关系如图所示(已知：反应Ⅱ的速率远大于反应Ⅰ)。
①a线对应物种为 (填化学式)。
②温度时无Sb生成，原因是 。
③1400K之前，随温度升高d线对应物质的物质的量不断增大，原因是 。
2．（2025·山东淄博·三模）甲醇水蒸气催化重整制氢气，涉及主要反应如下：
Ⅰ．CH3OH(g)＋H2O(g)3H2(g)＋CO2(g) ΔH1=＋49.0 kJ·mol-1
Ⅱ．CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH2=＋90.2 kJ·mol-1
Ⅲ．CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH3
回答下列问题：
（1）ΔH3= kJ·mol-1；以上三个反应的平衡常数lgK随温度T变化关系如图甲所示，则表示反应Ⅰ的变化曲线为 (填标号)。
（2）压强P下，向密闭容器中充入等物质的量的CH3OH(g)与H2O(g)，达平衡时，CH3OH的转化率、CO的摩尔分数及CO2的选择性随温度变化的曲线如图乙所示。
已知：CO2的选择性。则表示CO2的选择性的曲线是 (填标号)；520K时，H2O(g)的平衡转化率为 ；随温度升高，CO的摩尔分数先降低后升高的原因是 。
（3）温度T时，向恒容密闭容器中按=1∶1投料，测得起始压强为a kPa，加入适量CaO(s)，体系达平衡后，CO2的选择性为80%，CaO对CO2的吸收率为50%，已知温度T时，反应的平衡常数Kp=bkPa，则平衡时，分压p(H2)= kPa；反应Ⅱ的平衡常数Kp= ；若向平衡体系中再加入少量CH3OH(g)，重新达平衡后，将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
3．（2025·山东滨州·二模）碳酸盐作为地球碳循环的关键物质，其转化和利用与环境气候变化紧密相关。
Ⅰ．某研究团队通过直接对碳酸钙进行氢化生成高附加值的化学品，相关反应如下。
i．
ii．
（1）CO与的混合气(体积比为)可用于合成多种化工产品。利用上述反应获得1 mol该混合气，理论上需吸收的热量为 。
（2）恒温恒容条件下，向真空密闭容器中加入足量碳酸钙、合适的固体催化剂，通入，只发生反应i和反应ii，测得装置总压随时间变化如下表：
时间/min 0 10 20 30 40 50
总压/MPa 2.00 2.17 2.08 2.01 1.95 1.95
①反应过程中总压先增大后减小的原因是 。
②实验结束后共收集到，计算反应i的平衡常数 MPa。
Ⅱ．碳酸钙还可用于燃煤脱硫，相关反应如下。
i．
ii．
iii．
（3）恒定温度为T℃，在2 L的刚性容器中加入一定量的和、混合气体，起始压强为。
①20 min时测得体系有，则用表示的化学反应速率为 (用含代数式表示)。
②反应一段时间达平衡后，测得体系中总压为，和，体积分数分别为8％、12％，则体系中的物质的量为 。若继续向刚性容器中充入少量，再次平衡时将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
4．（2025·山东潍坊·二模）N，N二甲基甲酰胺是常见的有机溶剂，一种加氢耦合二甲胺制的反应如下，副反应产生三甲胺：
Ⅰ．　
Ⅱ．　
Ⅲ．　
回答下列问题：
（1）反应Ⅲ在 (填“较高”“较低”或“任意”)温度下自发进行。
（2）将、、，通入密闭容器发生上述反应，体系达平衡后，部分含碳物质的x[x为以碳元素计的物质的量分数，]随温度变化如图1所示，则代表的曲线为 (填小写字母)；温度时，， ，反应Ⅲ的平衡常数 。
（3）温度下，向1L密闭容器中重新加入、和适量，发生上述反应，DMF、TMA的物质的量随时间的变化关系如图2，2min内，DMA的反应速率为 ，2min时，体系内，则此时反应Ⅲ的反应速率 (填“>”“<”或“=”)。
（4）保持体系总压强和反应物投料比相同，分别以做辅气与无做辅气投入反应物，DMA的转化率与温度的关系如图3，含He的曲线为 ，理由为 。
5．（2025·山东菏泽·二模）以工业废气中的为原料催化加氢制备甲醇具有较好的发展前景。涉及以下反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
（1） 。计算机模拟Ⅲ的反应历程及能量变化如图所示(TS代表过渡态，IM表示中间产物)。催化剂主要降低反应历程中第 步的能垒(填序号)。
（2）已知：X的选择性。将和充入密闭恒压容器中进行上述反应，平衡时，转化率选择性、CO选择性随温度的变化关系如图所示。则图中表示变化的曲线是 (填标号)；当温度高于时，)逐渐增大的原因是 。条件不变，原料气中增加，在某温度下达到平衡，测得，，则 。
（3）一定条件下，将和充入恒容密闭容器中发生上述反应。不同时间容器内的压强见下表，平衡时测得体系内CO的摩尔分数为10%。
0 5 10 15 20 25
6.0 5.55 5.2 4.95 4.8 4.8
该温度下反应Ⅲ的平衡常数 (列出计算式即可)。
6．（2025·山东聊城·二模）氢能源是一种绿色能源，其工业生产来源之一是天然气，如通过甲烷的重整反应获得H2.
重整反应： ΔH1=+248kJ/mol；
副反应Ⅰ： ΔH2=-172kJ/mol；
副反应Ⅱ： ΔH3；
（1）的焓变ΔH3= 。
（2）压强恒定为p的密闭容器中加入CH4、CO2各1mol进行反应。在不同温度下反应达到平衡时，气相中含碳组分的摩尔分数和碳的物质的量变化曲线如图所示，曲线 (填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”)表示CH4的摩尔分数变化。当温度高于T1时，随温度升高曲线丁对应物理量减小的原因是 。
（3）压强p下、温度为T0时，图示气相中含碳组分的摩尔分数分别为0.36、0.24、0.08，反应的Kp= (写出计算式)；甲烷的转化率为 ，碳的物质的量为 mol。若向平衡体系中通入一定量Ne(g)，重新达到平衡后，n(H2)将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
7．（2025·山东济宁·二模）利用3-硝基苯乙烯(NS)制备3-乙基苯胺(EA)，涉及反应如下：
已知：(R为常数，在温度变化范围不大时，同一反应的ΔH、ΔS为常数)
（1）反应④的焓变 (用含、、的代数式表示)，反应①的平衡常数 (用含、、的代数式表示)。
（2）在某选择性催化剂条件下，四个反应的平衡常数随温度变化的曲线如图1所示，c和d分别表示反应②和③的平衡常数随温度变化的曲线，则表示反应①和④的平衡常数随温度变化曲线为 、 。
（3）下列说法错误的是 。
a．四个反应均为放热反应 b． c．压强越大，温度越高越有利于生成EA
（4）以1molNS为原料，PMPa的高压H2氛围下(因反应在H2高压氛围下进行，故H2压强近似等于总压)发生上述反应，测得不同温度下平衡时产物的选择性、NS平衡转化率关系如图2所示。平衡转化率为60%时，AS的产率= %，反应①的 。
8．（2025·山东日照·二模）丙烯是制作医用口罩的原料之一。在一定温度，丙烷在RhIn/沸石催化剂表面发生化学反应：
反应Ⅰ
反应Ⅱ
回答下列问题：
（1）已知氢气的摩尔燃烧焓， ，则 。
（2）将丙烷和稀释气H2O(g)分别以不同的起始流速通入温度为，压强为1.175MPa的反应器中发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，维持温度和压强不变，在为8、10、12下反应，通过检测流出气体的成分获得丙烷的转化率随丙烷流速变化曲线如图所示(在较低流速下转化率可近似看成平衡转化率)。
①代表 。
②图中 M 点时的选择性为20%，则0~1h，= ，反应Ⅱ的 MPa[已知：的选择性 ]。
③下列措施可增大N点丙烷转化率的是 。
A．增大丙烷的流速 B．升高体系的温度
C．增大 D．使用高效的催化剂
④流速较大时，丙烷转化率降低，且与、相比降低明显加快的原因是 。
9．（2025·山东省实验中学·一模）甲烷化反应即氢气和碳氧化物反应生成甲烷，可实现碳循环利用。涉及反应如下：
反应Ⅰ：CO(g)+3H2(gCH4(g)+H2O(g) ΔH1=-206.2kJ/mol
反应Ⅱ：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH2
反应Ⅲ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g) ΔH3=-165kJ/mol
积碳反应(CO的歧化和CH4的裂解反应是催化剂积碳主要成因，可致催化活性降低)如下：
反应Ⅳ：2CO(g)CO2(g)+C(s)
反应Ⅴ：CH4(g)C(s)+2H2(g)
回答下列问题：
（1）ΔH2= kJ/mol。
（2）在360℃时，在固定容积容器中进行上述反应(不考虑积碳反应)，平衡时CO和H2的转化率及CH4和CO2产率随n(H2)/n(CO)增大的变化情况如图1所示。
已知：CH4的选择性=×100%。
①图中表示CO转化率、CO2产率变化的曲线分别是 、 (填标号)，A、C两点的值相同，C点通过改变温度达到A点，则A、B、C三点温度由大到小的顺序是 。
②按=3向恒容容器内投料，初始压强为p0，若仅发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，达到平衡时总压为，CO的平衡转化率为a，则CH4的选择性= %，反应Ⅰ的Kp(用分压表示，分压=总压×物质的量分数)= 。
（3）已知各反应的平衡常数随温度的变化曲线如图2所示，相同时间内甲烷产率随温度升高的变化曲线如图3所示。
由图2可知，CO的歧化反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应，相同时间内CH4的产率在温度高于330℃时降低的可能原因之一是催化剂活性降低，高温导致催化剂活性降低的可能原因是 。
10．（2025·山东泰安·一模）草酸亚铁可用于制药。在一定温度下，将置入真空容器中发生如下反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
已知760K以下只发生反应Ⅰ，平衡时的关系如图所示。760K以上反应Ⅰ和反应Ⅱ同时进行。
回答下列问题：
（1）660K时，将置入一真空刚性容器中至反应到达平衡，此时反应Ⅰ的平衡常数 ；有关该混合体系说法正确的是 （填序号）。
a．反应Ⅰ的正、逆反应的活化能(、)，
b．FeO的质量不变时，体系达到平衡状态
c．平衡后充入惰性气体氩，减小
d．平衡时，分离出部分，再次平衡时，
（2）反应能自发进行，的数值范围是填序号______（填序号）。
A． B． C． D．
（3）800K时，将置入另一真空刚性容器中至反应到达平衡，此时容器中，则 ；保持温度不变，充入少量气体，再次平衡时容器中 （填“增大”“减小”或“不变”）；升高温度， （填“增大”“，减小”或“不变”）。
11．（2025·山东潍坊·一模）加氢转化为二甲醚()的反应过程如下：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
回答下列问题：
（1）若逆反应的活化能为，则正反应的活化能为 (用含的式子表示)。
（2）在3.0MPa的恒压密闭容器中充入5.4mol 和2mol 发生上述反应，的平衡转化率、和CO生成物的选择性随温度变化如下图所示。
已知：
①表示选择性的曲线是 (填“a”“b”或“c”)；温度高于270℃时，曲线c随温度升高而增大的原因是 。
②260℃，达到平衡时，容器内 ；反应Ⅰ用气体分压表示的平衡常数 (气体分压p=气体总压×体积分数)。
（3）在恒温密闭容器中将等物质的量的和混合，选择适当的催化剂进行反应Ⅱ，已知该温度下反应Ⅱ的平衡常数，平衡时体系中CO的物质的量分数为，则 (填标号)。
a． b． c． d．
12．（2025·山东烟台、德州、东营·一模）CO2催化加氢转化为CH3OH既能响应国家的“双碳”目标，又能缓解能源紧缺。该过程主要发生下列反应：
Ⅰ．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1
Ⅱ．CO(g)+2H2(g) CH3OH(g) ΔH2
Ⅲ．CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH3<0
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ、Ⅱ以物质的量分数表示的平衡常数lnKx与温度T的变化关系见图。则ΔH3/ΔH2的数值范围是___________(填标号)。
A．<-1 B．-1-0 C．0-1 D．>1
（2）3MPa下，以进气流量4.5mmol·min－1、n(CO2)：n(H2)=1：3 持续通过装有0.5g催化剂的反应管中(仅发生上述反应Ⅰ、Ⅱ)。经相同时间测得CO2的转化率[α(CO2)]、CH3OH的选择性[S(CH3OH)]及CH3OH的时空收率[Y(CH3OH)]随温度(T)的变化关系如图：
已知：a.S(CH3OH)=n(转化为CH3OH的CO2)/n(消耗的CO2)×100%
b.Y(CH3OH)=CH3OH的产率×CO2的进气流量/催化剂的质量(mmol·h－1·g－1)
①该条件下，合成CH3OH的最佳温度是 ，图中代表S(CH3OH)随温度变化的曲线是 ，280℃后，曲线b快速下降的可能原因是 。
②280℃时，CO的选择性为 ，若Y(CH3OH)为4.95 mmol·h－1·g－1，则α(CO2)= (列出计算式即可)。
③一定条件下，将进气流量改为0.04mmol·min－1(此流量下的转化率可近似认为平衡转化率)，测得出气流量为0.038 mmol·min－1，α(CO2)为50%，此时反应Ⅰ的平衡常数Kp= 。
13．（2025·山东淄博·一模）二氧化碳资源化利用，涉及主要反应如下：
I．　
II.　
回答下列问题：
（1）的焓变
反应I的净速率，其中、分别为正、逆反应速率常数。升高温度时， (填“增大”、“减小”或“不变”)。
（2）分别向压强为、的恒压体系中通入和，达平衡时，部分含碳物种的摩尔分数随温度变化如图所示。
表示压强为时，的摩尔分数随温度变化的曲线是 (填标号)。随温度升高，当温度高于655℃，对应含碳物种的摩尔分数的原因是 。
（3）图示M、N、P三点对应的转化率大小关系为 ；655℃时，反应I的平衡常数 ；600℃，压强为时，若增大投料比，重新达平衡后，的值将 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
14．（2025·山东菏泽·一模）TiCl4用于制备海绵钛和钛白粉。一定条件下，可利用金红石(TiO2)、C和Cl2反应制得，涉及主要反应如下：
Ⅰ．TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g) ΔH1=-49kJ/mol
Ⅱ．TiO2(s)+2Cl2(g)+C(s)TiCl4(g)+CO2(g) ΔH2=-222kJ/mol
Ⅲ．C(s)+CO2(g)2CO(g) ΔH3
回答下列问题：
（1）ΔH3= kJ/mol。
（2）若在100kPa下，足量的TiO2、C和Cl2发生上述反应，达到平衡后，气相中TiCl4、CO和 CO2摩尔分数随温度的变化关系如图所示。
结合上图分析，实际生产中反应温度选择800-1000℃的原因是 。200℃时，若向平衡体系中通入少量Cl2，TiO2氯化反应的化学平衡将 (填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)，Cl2的平衡转化率 (填“增大”、“减小”或“不变”)。1200℃时，反应Ⅰ的平衡常数Kp= kPa。
（3）一定条件下，若向15L恒容容器中加入5mol TiO2与15mol碳粉，通入10mol Cl2发生上述反应，不同时间测得混合体系内各物理量见下表：
t/min 10 20 30 40
n(Cl2)/mol 6 2.5 1 1
n(C)/mol 12 10 9 9
p(CO)：p(CO2) 2：1 1：1 1：1 1：1
已知起始总压强为6MPa，10min时，体系总压强为 ；0-20min内，用TiCl4压强变化表示的化学反应速率v= MPa/min。
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