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大单元六 大单元整合
提能力验考情六
能力提升
1
化工生产中的适宜条件
1. 化工生产适宜条件选择的一般原则
外界条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果
浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度，减小生成物的浓度 不断补充反应物，及时分离出生成物
催化剂 加合适的催化剂 缩短达到平衡的时间 加合适的催化剂
温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度
ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温，并考虑催化剂的活性
外界条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果
压强 高压(有气体参加) 反应后气体分子数减小的反应 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压
反应后气体分子数增大的反应 低压 兼顾反应速率和平衡转化率，选取适宜的压强
备注 从原料的利用率分析，通过增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 2. 工业合成氨条件选择
1. 有催化剂参加的反应称为催化反应。催化反应一般分为均相催化反应和多相催化反应。
(1) 均相催化：催化剂与反应物状态一致。
(2) 多相催化：催化剂与反应物状态不一致。
2. 多相催化反应中催化剂经常是固体，多相催化是在催化剂表面进行的。反应的主要步骤：反应物分子扩散到固体催化剂表面并被吸附；被吸附在催化剂表面的反应物分子发生反应，生成产物；产物分子从固体催化剂表面脱附并扩散离开催化剂。
2
催化剂与化学反应速率、化学平衡
(1) 合成氨的催化历程示意图如下：
热力学原因：与H2相比，N2容易获得，适度过量有利于提高H2的转化率。
动力学原因：N2在催化剂表面吸附是决速步骤，合理地占据活性位点，有利于提高整体反应的化学反应速率。
② NH3的浓度过大，反应速率减慢的原因
热力学原因：NH3的浓度过大，分压较大，不利于反应正向进行。
动力学原因：NH3的浓度过大，不利于脱附和扩散，过多地占据活性位点，阻碍反应进行。
(2) 多相催化的思维模型
3. 催化剂“四能”“四不能”
4. 催化剂与转化率(或产率)
(1) 转化率(或产率)分平衡前转化率(或产率)和平衡转化率(或平衡产率)，催化剂加快反应速率，使平衡前转化率(或产率)提高，但不能改变平衡转化率(或平衡产率)。
(2) 实际工业生产中大多数反应未达到平衡就流出反应器，所以实际转化率总比平衡转化率低。但反应速率提高，单位时间内产量提高，目标产物的产率相应得以提升。
高考新视野
1. (2025·甘肃卷) CO2加氢转化成甲烷，是综合利用CO2实现“碳中和”和“碳达峰”的重要方式。525 ℃，101 kPa下，CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－185 kJ/mol。反应达到平衡时，能使平衡向正反应方向移动的是(　 　)
A. 减小体系压强 B. 升高温度
C. 增大H2浓度 D. 恒容下充入惰性气体
1
化学反应速率及影响因素
【解析】 正反应是气体分子数减小的反应，减小压强，平衡左移，A错误；正反应放热，升高温度，平衡左移，B错误；增大H2浓度，平衡右移，C正确；恒容充入惰性气体，平衡不移动，D错误。
C
2. (2025·北京卷)为研究三价铁配合物性质进行如下实验(忽略溶液体积变化)。
已知：[FeCl4]－为黄色、[Fe(SCN)]2＋为红色、[FeF6]3－为无色。
下列说法不正确的是(　 　)
B. 由①→②，生成[Fe(SCN)]2＋并消耗[FeCl4]－
C. ②③对比，说明c(Fe3＋)：②>③
D. 由①→④推断，若向①深黄色溶液中加入KI、淀粉溶液，溶液也无明显变化
D
3. (2025·江苏卷)甘油(C3H8O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应如下：
反应Ⅰ　C3H8O3(g)===3CO(g)＋4H2(g)　ΔH>0
反应Ⅱ　CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0
反应Ⅲ　CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH<0
2
化学反应速率与化学平衡及其图像
1.0×105 Pa条件下，1 mol C3H8O3和9 mol H2O发生上述反应达平衡状态时，体系中CO、H2、CO2和CH4的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。
A. 550 ℃时，H2O的平衡转化率为20%
B. 550 ℃反应达平衡状态时，n(CO2)∶n(CO)＝11∶25
C. 其他条件不变，在400～550 ℃范围，平衡时H2O的物质的量随温度升高而增大
D. 其他条件不变，加压有利于增大平衡时H2的物质的量
下列说法正确的是(　 　)
A
4. (2025·北京卷)乙烯、醋酸和氧气在钯(Pd)催化下高效合成CH2=== CHOOCCH3(醋酸乙烯酯)的过程示意图如下。
下列说法不正确的是(　 　)
A. ①中反应为4CH3COOH＋O2＋2Pd――→2Pd(CH3COO)2＋2H2O
B. ②中生成CH2===CHOOCCH3的过程中，有σ键断裂与形成
C. 生成CH2===CHOOCCH3总反应的原子利用率为100%
D. Pd催化剂通过参与反应改变反应历程，提高反应速率
3
催化剂与反应机理
C
【解析】 ①中反应物为CH3COOH、O2、Pd，生成物为H2O和Pd(CH3COO)2，化学方程式为4CH3COOH＋O2＋2Pd―→2Pd(CH3COO)2＋2H2O，A正确；②中生成CH2===CHOOCCH3的过程中，断开C—H σ键和Pd—O，形成C—O σ键，B正确；生成CH2===CHOOCCH3的总反应为2CH2===CH2＋2CH3COOH＋O2―→2H2O＋2CH2===CHOOCCH3，除生成CH2===CHOOCCH3外还有H2O生成，原子利用率不是100%，C错误；Pd是反应的催化剂，改变了反应的历程，加快反应速率，D正确。
A. 过程中Ⅱ是催化剂
B. 过程中有极性键和非极性键的断裂和形成
C. 过程中Ti元素的化合价发生了变化
D. 丙烯与双氧水反应生成环氧丙烷的原子利用率为100%
B
【解析】 根据反应原理，Ⅰ先消耗再生成，是整个历程的催化剂，Ⅱ先生成，再消耗，是中间产物，A错误；过程中存在H2O2中O—O非极性键的断裂，以及O2中非极性键的形成，还存在H—O极性键的断裂，以及C—O极性键的形成，B正确；过程中Ti—O始终是4个，配位键不改变Ti的化合价，Ti元素化合价不变，C错误；丙烯与双氧水反应生成环氧丙烷，还有其他生成物，原子利用率小于100%，D错误。
6. (2025·全国理综卷)研究发现水微滴表面有强电场，能引发反应：H2O===H＋＋HO·＋e－。三唑水溶液微滴表面接触CO2发生反应，可能的反应机理如图所示。
B
7. (2025·云南卷)铜催化下，由CO2电合成正丙醇的关键步骤如图所示。
下列说法正确的是(　 　)
A．Ⅰ到Ⅱ的过程中发生氧化反应
B. Ⅱ到Ⅲ的过程中有非极性键生成
【解析】 由图可知，Ⅰ到Ⅱ的过程中加氢去氧，为还原反应，且该步骤得电子，也说明该反应为还原反应，A错误；Ⅱ到Ⅲ的过程中形成C—H极性键，B错误；Ⅱ到Ⅲ形成C—H，Ⅲ到Ⅳ也形成C—H，C正确；催化剂降低活化能，但不改变反应热，D错误。
C
下列说法正确的是(　 　)
A. 总反应是放热反应
B. 两种不同催化剂作用下总反应的化学平衡常数不同
C. 和催化剂b相比，丙烷被催化剂a吸附得到的吸附态更稳定
D. ①转化为②的进程中，决速步骤为*CH3CH2CH3―→*CH3CHCH3＋*H
【解析】 由图可知，生成物能量高于反应物，总反应为吸热反应，A错误；平衡常数只和温度有关，与催化剂无关，B错误；由图可知，丙烷被催化剂a吸附后能量更低，吸附态更稳定，C正确；活化能高的反应速率慢，是反应的决速步骤，决速步骤为*CH3CHCH3―→*CH3CHCH2＋*H或*CH3CHCH3＋*H―→*CH3CHCH2＋2*H，D错误。
C
9. (2025·全国理综卷)乙酸乙酯是一种应用广泛的有机化学品，可由乙酸和乙醇通过酯化反应制备。已知：CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l)===CH3COOC2H5(l)＋H2O(l)　ΔH＝－3 kJ/mol。
4
化学反应速率与化学平衡综合
(1) 在常压和353.15 K时，初始组成n(CH3COOH)∶n(C2H5OH)＝3∶1、NaHSO4作催化剂的条件下进行反应，得到乙醇浓度随反应时间的变化如图所示。
平衡时乙酸的转化率α＝____%，平衡常数K＝____(保留2位有效数字)。已知酯化反应的速率方程为v＝k＋·c(CH3COOH)·c(C2H5OH)＝k－·c(CH3COOC2H5)·c(H2O)，其中k＋＝1.0×10－5 L/(mol·s)，则k－＝_____________ L/(mol·s)(保留2位有效数字)。
(2) 研究发现，难以通过改变反应温度或压强来提高乙酸乙酯平衡产率，原因是________________________________________________________。若要提高乙酸乙酯的产率，可以采用的方法是_______________(举1例)。
30
3.9
2.6×10－6
|ΔH|很小，温度对平衡影响小；液相反应，压强对平衡影响小
及时移出产物
10. (2025·黑吉辽蒙卷)乙二醇是一种重要化工原料，以合成气(CO、H2)为原料合成乙二醇具有重要意义。
温度 298 K 355 K 400 K
平衡常数 6.5×104 1.0 1.3×10－3
(1) 实验表明，在500K时，即使压强(34 MPa)很高，乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是____________________________________________(答1条即可)。
温度过高，反应平衡常数较小，平衡转化率低
Ⅱ. 间接合成法：用合成气和O2制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。
① 已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线_____(填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线_____表示MG的选择性。
② 有利于提高A点DMO转化率的措施有______(填字母)。
A. 降低温度 B. 增大压强
C. 减小初始氢酯比 D. 延长原料与催化剂的接触时间
Ⅰ
Ⅳ
BD
1.98
0.025
11. (2025·陕晋宁青卷)MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下：
Ⅰ. MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)　ΔH1＝＋101 kJ/mol
Ⅱ. CO2(g)＋4H2(g)===CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－166 kJ/mol
Ⅲ. CO2(g)＋H2(g)===H2O(g)＋CO(g)　ΔH3＝＋41 kJ/mol
(1) 提高CH4平衡产率的条件是_____(填字母)。
A. 高温高压 B. 低温高压
C. 高温低压 D. 低温低压
B
(2) 高温下MgCO3分解产生的MgO催化CO2与H2反应生成CH4，部分历程如图1，其中吸附在催化剂表面的物种用“*”标注，所示步骤中最慢的基元反应是_______(填序号)，生成水的基元反应为_________________________________。
图1
④
图2
图3
① 表示CH4选择性的曲线是_______(填字母)。
② 点M温度下，反应Ⅱ的Kp＝_______(kPa)－2(列出计算式即可)。
③ 在550 ℃下达到平衡时，n(CO)＝_______ mol。500～600 ℃，随温度升高H2平衡转化率下降的原因可能是___________________________________________________________________________________________。
c
0.2
温度升高，反应Ⅱ逆向移动，反应Ⅲ正向移动，反应Ⅱ逆向进行的程度大于反应Ⅲ正向进行的程度

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