重难点14 化学反应原理综合题-2025年高考化学 热点 重点 难点 专练（上海专用）

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化学反应原理综合题是高考必考题型，常与生产、生活、科技等紧密联系的物质为背景材料，把热化学、电化学及四大平衡知识融合在一起命制，题目设问较多，涉及内容也较多，多数题目含有图像或图表，导致思维转换角度较大，对考生思维能力的要求较高。主要考查学生的信息处理能力、学科内综合分析能力，应用反应原理解决生产实际中的具体问题，体现了“变化观念与平衡思想”的核心素养。本题型常涉及：①化学反应能量变化的本质及应用盖斯定律计算。②化学反应速率计算及影响因素。③以图像、图表形式考查化学平衡的移动、平衡态判断、转化率计算、平衡常数应用及计算、可逆反应的能量计算等。④溶液中离子平衡分析包括难溶电解质的溶解平衡移动及计算。⑤氧化还原反应及电化学原理，尤其是电极反应式书写。预计2025年试题将以填空、读图、计算等形式呈现，以实际情景(场景)为背景，体现核心素养的要求，预计对单一因素影响的考查已经越来越少了，主要以“多因素影响”出现，考查考生的综合分析判断能力。
【思维导图】
【高分技巧】
1．利用盖斯定律书写热化学方程式的步骤和方法
(1)计算步骤：
(2)计算方法

2．解答化学平衡移动问题的步骤
(1)正确分析反应特点：包括反应物、生成物的状态、气体体积变化、反应的热效应。
(2)明确外界反应条件：恒温恒容、恒温恒压、反应温度是否变化、反应物配料比是否变化。
(3)结合图像或K与Q的关系、平衡移动原理等，判断平衡移动的方向或结果。
(4)结合题意，运用“三段式”，分析计算、确定各物理量的变化。
3．化学原理理论平衡型简答题规范语言表述答题模板
(1)答题策略：理论型简答题一般是演绎法的三段式答题模式(前提、推理、结论)：
= 1 \* GB3 ①问题所涉及大前提(相关的理论或规律)的表述，一般很熟悉的理论或规律可以只写名称，也可以用化学方程式等化学用语表示，并不需要把其详细内容写出；
= 2 \* GB3 ②问题的推理过程(具体条件下的变化等)的表述；
= 3 \* GB3 ③问题所涉及的变化的结果。
(2)答题模板：
= 1 \* GB3 ①速率、平衡移动类简答题的答题模板：叙特点(反应特点或容器特点)→变条件→定方向→得结论(或结果)；
= 2 \* GB3 ②溶液中离子平衡简答题模板：……存在……平衡，……条件使平衡向……方向移动，……结论。
3．化学原理图表、图象类试题规范语言表述
(1)图象题
= 1 \* GB3 ①会识图：一看面，二看线，三看点(弄清纵、横坐标的意义，弄清起点、拐点、终点的意义；看清曲线的变化趋势)，四看量变，五看是否作辅助线。
= 2 \* GB3 ②会分析：分析图象中隐含的信息，将其加工成化学语言，同时联系化学概念、化学原理，从而快速解决问题。
(2)表格数据题
= 1 \* GB3 ①明含义：理解表格中各个列项中数字的含义，巧妙地将表格语言转换成化学语言。
= 2 \* GB3 ②析数据：理顺表格中数据间的变化趋势，联系相关的化学知识，寻找其中的变化规律，快速准确地解决问题。
口诀：图象题要细心，全面观察得高分；曲线题能速答，分析走势好办法；表格题要解好，转化数据离不了。
4．化学原理综合中的计算
(1)反应热的计算
①对比：对比分析目标热化学方程式和已知热化学方程式，调整已知热化学方程式的化学量数与目标热化学方程式的化学计量数一致。
②叠加：根据目标热化学方程式中的反应物和生成物加减所调整的热化学方程式。
③计算：按照“叠加”步骤中的调整方法，焓变也随之作相应变化。
(2)化学反应速率、平衡常数、转化率计算
1)有关化学反应速率的计算
①根据图表中数据和定义计算：v＝eq \f(Δc,Δt)，计算时一定要注意容器或溶液的体积，不能忽视容器或溶液的体积，盲目地把△n当作△c代入公式进行计算。
②根据化学方程式计算：对于反应“aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)”同一反应在同一时间内，用不同物质来表示的反应速率可能不同，但反应速率的数值之比等于这些物质在化学方程式中的化学计量数之比。
故在反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。
2)有关平衡常数、转化率计算
A.掌握三个“百分数”
①转化率=[n(转化)/n(起始)]×100％=[c(转化)/c(起始)]×100％。
②生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。
产率=(产物实际质量/理论产量)×100％
③混合物中某组分的百分含量=(平衡量/平衡总量)x100％
B.分析三个量：起始量、变化量、平衡量
C.用好一种方法“三段式法”
“三段式法”计算的模板：依据方程式列出反应物、生成物各物质的初始量、变化量、平衡量，结合问题代入公式运算。
5．多重平衡体系化学平衡常数的计算
(1)多重平衡是指相互关联的若干平衡同时存在于一个平衡系统中，且至少有一种物质同时参与几个相互关联的平衡。
多重平衡涉及的反应多，看似杂乱，但各个平衡之间存在内在联系，要么连续，要么竞争，这样可将三个平衡简化为两个平衡，从而快速解答。也可以从元素守恒入手，只要抓住起始状态与平衡状态即可，可以忽略复杂的反应过程，从而使复杂问题简单化。
(2)同一容器内的多平衡体系，相同组分的平衡浓度相同
①化学平衡：a A(g)b B(g)+c C(g)，c C(g)d D(g)+e E(g)
②特点：计算K1、K2时，用到的c(C)相同
(3)计算方法
元素守恒法：根据某元素守恒，计算出平衡时相应组分的浓度
设未知数法：①有几个平衡假设几个未知数(变化量)；②用这些未知数表示出平衡时相应组分的浓度；③根据相关等量计算出未知数，带入平衡常数表达式求解。
(建议用时：60分钟)
1．(2025·上海市华东师大二附中高三上学期期中考试)乙醇是重要的化工原料，乙醇的生产体现化学科学与技术的不断进步。请回答下列问题。
Ⅰ．以煤为原料生产乙醇
乙酸甲酯(CH3COOCH3)生成乙醇的反应如下：
CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＜0
(1)能提高乙酸甲酯平衡转化率的条件有(不定项) 。
A．升温B．降温C．加压D．减压
(2)当温度为185℃时，存在副反应：
CH3COOCH3＋CH3CH2OH(g) CH3COOCH2CH3(g)＋X。X结构式为 。
Ⅱ．以CO2为原料生产乙醇
(3)制备铜基催化剂：在单质Cu纳米颗粒中加入单质S，反应后形成铜基催化剂。单质Cu与单质S反应的化学方程式是 。
(4)电催化还原CO2。将上一步骤制备的催化剂装载在阴极上，以0.1ml·L-1KHCO3为电解质溶液，阴极得到CH3CH2OH。则阴极反应式为(请补充完整)：
2CO2+_______= CH3CH2OH +_______。
(5)在上述条件下，2H＋＋2e-=H2↑的副反应能被明显抑制，分析原因：
ⅰ．相比于H+的还原反应，该催化剂对CO2的还原反应具有较高的选择性；
ⅱ． (请补充完整)。
研究CO2在阴极被还原为不同产物的途径，结果如图(部分微粒略)。
(6)下列说法或推测合理的是 。
A．CO2性质稳定，活化CO2是催化剂的重要性能
B．途径Ⅰ的含碳产物还可能有HCHO、CH4等
C．按途径Ⅱ(不考虑途径Ⅰ)，1ml CO2转化为CH3CH2OH，同时生成2mlH2O
(7)铜基催化剂吸附CO2密度大且能明显降低断键的活化能，则铜基催化剂对 有较高的选择性。
A．甲醇 B．乙醇
【答案】(1)BC (2) (3)2Cu+SCu2S
(4)2CO2＋12HCO3-+12e-=CH3CH2OH+12CO32-+3H2O
(5)KHCO3溶液显碱性，H+浓度较低，H+氧化性较弱(或H+得电子速率减慢)
(6)AB (7)B
【解析】(1) CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) ΔH1＜0，该可逆反应正反应为放热反应、且气体体积减小的反应。A项，升高温度，平衡逆向移动，乙酸甲酯平衡转化率降低，A项错误；B项，降低温度，平衡正向移动，乙酸甲酯平衡转化率提高，B项正确；C项，加压，平衡正向移动，乙酸甲酯平衡转化率提高，C项正确；D项，减压，平衡逆向移动，乙酸甲酯平衡转化率降低，D项错误；故选BC；(2)根据反应中CH3COOCH3→ CH3COOCH2CH3及原子守恒可判断，X为甲醇，其结构式为；(3)单质S的氧化性较弱，只能把变价金属氧化到低价态，故反应方程式为2Cu+SCu2S；(4)阴极发生得电子、还原反应，CO2及电解质中HCO3-参加反应，得到了CH3CH2OH，电极反应式为2CO2＋12HCO3-+12e-=CH3CH2OH+12CO32-+3H2O；(5)相比于H+的还原反应，该催化剂对CO2的还原反应具有较高的选择性；KHCO3溶液显碱性，H+浓度较低，H+氧化性较弱(或H+得电子速率减慢)，故副反应能被明显抑制；(6)A项，CO2中所有原子最外层均达到8电子稳定结构，性质稳定，因此活化CO2是催化剂的重要性能，A正确；B项，由图知，途径Ⅰ的反应原理为(催化剂=C=O)催化剂与C原子之间双键断裂，碳原子与H＋＋e结合成C-H，再与3H＋＋3e-反应生成CH3OH，则若与H＋＋e-反应生成HCHO，若与5H＋＋5e-反应生成CH4、H2O，即含碳产物还可能有CH3OH、CH4等，B正确；C项，由O守恒，按途径Ⅱ(不考虑途径Ⅰ)，1ml CO2转化为CH3CH2OH，同时生成1mlH2O，C错误；故选AB；(7)由图知，铜基催化剂吸附CO2密度大，且能明显降低=C=O断键的活化能，由于铜具有还原性，易失去电子，则铜基催化剂对乙醇有较高的选择性，B为乙醇，故选B。
2．(2025·上海市曹杨第二中学高三上学期期中考试) 氮氧化物造成酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等危害，采用合适的还原剂能够实现烟气的高效脱硝。
(1)活性炭还原脱硝可防止氮氧化物污染，已知：
①N2(g)＋O2(g)=2NO(g)，ΔH1＝+180.5kJ·ml−1
②2C(s)＋O2(g)==2CO(g)，ΔH2＝-221.0kJ·ml−1
③ 2CO(g)＋O2(g)=2CO2(g) ，ΔH3＝-556.0kJ·ml−1
则反应④C(s)＋2NO(g)CO2(g)＋N2(g)，ΔH4= kJ·ml−1。
(2)以下能说明反应④在恒容容器中处于平衡状态的是______。
A．2v正(NO)= v逆(N2)B．断开1 ml N≡N同时形成2mlC=O
C．压强不再改变D．混合气体平均分子量不再变化
恒容密闭容器中，对反应④进行相关实验探究。改变投料比[n0(N2)：n2(CO2)]进行多组实验(各次实验的温度可能相同也可能不同)，测定N2的平衡转化率，部分实验结果如图：
(3)如果要将图中点的平衡状态改变为点的平衡状态，应采取的措施是 。
(4)图中、、、四点对应的实验温度相等的是 (填编号)。
【答案】(1)—569kJ/ml (2)BD (3)升高温度 (4)X和Z
【解析】(1)由盖斯定律可知，(反应②+反应③)×—反应①=反应④，则反应△H4=[ (—221.0 kJ/ml)+(—556.0 kJ/ml)]×—(+180.5kJ/ml)=—569kJ/ml，故答案为：—569kJ/ml；(2)A项，由方程式可知，不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；B项，由方程式可知，断开1mlN≡N同时形成2mlC=O说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；C项，该反应是气体体积不变的反应，反应中混合气体压强始终不变，则压强不再改变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故错误；D项，由质量守恒定律可知，反应中混合气体的质量增大，该反应是气体体积不变的反应，反应中混合气体平均分子量增大，则混合气体平均分子量不再变化说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故正确；故选BD；(3)反应④是气体体积不变的放热反应，增大压强，平衡不移动，氮气的转化率不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率减小，由图可知，R点和X点的投料比相等，R点氮气的转化率大于X点， 则升高温度可以将图中R点的平衡状态改变为X点的平衡状态，故答案为：升高温度；(4)由图可知，R点和X点的投料比相等，都为1，R点、X点氮气的转化率为80%，设起始氮气和二氧化碳的浓度都为1ml/L，由方程式可知，R点平衡时氮气、二氧化碳、一氧化氮的浓度分别为1ml/L—1ml/L×80%=0.2ml/L、1ml/L—1ml/L×80%=0.2ml/L、 1ml/L×80%=0.8ml/L，则反应的平衡常数K==16，同理可知，X点平衡时氮气、二氧化碳、一氧化氮的浓度分别为1ml/L—1ml/L×50%=0.5ml/L、1ml/L—1ml/L×50%=0.5ml/L、 1ml/L×50%=0.5ml/L，反应的平衡常数K==1；Y点投料比为1.5，氮气的转化率为40%，设起始氮气和二氧化碳的浓度分别为3ml/L和2ml/L，由方程式可知，R点平衡时氮气、二氧化碳、一氧化氮的浓度分别为3ml/L—3ml/L×40%=1.8ml/L、2ml/L—3ml/L×40%=0.8ml/L、 3ml/L×40%=1.2ml/L，反应的平衡常数K=≈0.83；Z点投料比为3，氮气的转化率为25%，设起始氮气和二氧化碳的浓度分别为3ml/L和1ml/L，由方程式可知，R点平衡时氮气、二氧化碳、一氧化氮的浓度分别为3ml/L—3ml/L×25%=2.25ml/L、1ml/L—3ml/L×25%=0.25ml/L、 3ml/L×25%=0.75ml/L，反应的平衡常数K==1，温度不变，平衡常数不变，则X点和Z点平衡常数相同，温度相同。
3．(2025·上海市南洋模范中学高三上学期期中考试)已知：
Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH1
Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝+41kJ·ml−1
一些物质时的标准生成焓
(1) CO2(g)＋CH4(g)=4CO(g)＋2H2O(g)的ΔH＝_________kJ·ml−1。
(2)有利于提高平衡产率的条件是___________。
A．低温低压B．低温高压C．高温低压D．高温高压
(3)反应Ⅰ的正、逆反应速率方程：符合阿伦尼乌斯公式，实验测得的实验数据如图所示，则正反应的活化能 ，升高温度的值 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)在一定温度和压强下，反应Ⅰ和Ⅱ都存在副反应：CH4(g)C(s)+2H2(g)产生积碳，而导致催化剂活性降低。若向容器中通入过量水蒸气可以清除积碳，重新达到平衡时的值 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(5)在101kPa时，工业上按投料加入刚性密闭容器中，只发生Ⅰ、Ⅱ两个反应，CH4和CO2的平衡转化率与温度的关系如图所示。温度高于1200K时，CO2和CH4的平衡转化率趋于相等的原因可能是 ；计算1000K时反应Ⅱ的压强平衡常数Kp (计算结果保留3位小数，写出计算过程)。
【答案】(1)+330.3 (2)C (3) 300 增大 (4)减小
(5) 1200K以上时以反应Ⅰ为主，二者转化率趋于相等 0.355
【解析】(1)根据焓变=反应键能和-生成物键能和得ΔH1=74.8+393.5-2×110-2×0=+248.3kJ/ml，根据盖斯定律，ΔH=ΔH1+2ΔH2=+248.3+2×41=+330.3kJ/ml；(2)反应Ⅰ、反应Ⅱ均为吸热反应，升温平衡正向移动，可提高CO平衡产率，反应Ⅰ正向是气体体积增大的反应，低压平衡正向移动，可提高CO平衡产率，压强对反应Ⅱ的平衡移动无影响，故答案为C；(3)根据阿伦尼乌斯公式Rlnk=将图中数据代入80=-8.2Ea+C，20=-8.4Ea+C，两式相减，求得Ea=300kJ•ml-1；当反应Ⅰ：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)达平衡时，正=k正•c(CH4)•c(CO2)== k正•c2(CO)•c2(H2)，==K，该反应为吸热反应，升高温度K值增大；(4)水蒸气可以清除积碳，反应为：C+H2OCO+H2；c(H2)增大，副反应CH4(g) C(s)+2H2(g)平衡常数K=为定值，则值减小；(5)由反应Ⅰ可知，若只发生该反应且按1：1投入甲烷和二氧化碳，则两者转化率相等，反应II只消耗二氧化碳，没有消耗甲烷，若反应II进行程度大于反应Ⅰ，则二者转化率不会趋于相等，现趋于相等说明1200K以上时以反应Ⅰ为主；CO2和CH4的平衡转化率趋于相等，说明反应Ⅱ进行的程度很小，另一条原因可能是反应Ⅱ的催化剂失活；设开始时，n(CO2)=n(CH4)=1ml，1000 K时CH4转化率为80%即反应了0.80ml，可得三段式：
对于副反应n(CO2)=0.2ml，n(CO)=n(H2)=1.6ml，CO2转化率为85%即反应了0.85ml-0.8ml=0.05ml，
反应达平衡后，n(H2)=1.55ml，n(CO2)=0.15ml，n(CO)=1.65ml，n(H2O)=0.05ml，n总=3.5ml，Kp===0.355。
4．(2025·上海市陆行中学高三上学期期中考试)制备方法Ⅰ：已知工业上某反应可用于制备氢气，它的平衡常数表达式为：；
(1)则所对应的化学方程式为 。
制备方法Ⅱ：十氢萘(C10H18)是具有高储氢密度的氢能载体，经历“”的脱氢过程释放氢气。已知：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
且ΔH1＞ΔH2＞0
(2)有利于提高上述反应平衡转化率的条件是___________。
A．低温低压B．高温高压C．低温高压D．高温低压
(3)下列选项对应的示意图中，能正确表示“”的“能量—反应过程”的是___________。
A．B．
C．D．
(4)从图中可知，反应 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)是决速反应。
制备方法Ⅲ：已知在298K和100kPa的条件下液态水分解2H2O(l)= 2H2(g)＋O2(g) ΔH。
(5)下图为该反应的能量变化示意图，而在实际生产生活中常会使用催化剂，例如TiO2，那么图中A点将 (填“升高”、“降低”或“不变”)，原因是 。
(6)根据上面的能量变化示意图，判断该反应为 反应(填“吸热”或“放热”)，在 (填“高温”或“低温”)条件下有利于该反应正向自发进行。
(7)试从绿色化学的角度比较并评价直接电解海水与太阳能(TiO2作催化剂)分解淡水两种制备氢气的方案 。
【答案】(1)C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g) (2)D
(3)B (4)I
(5)降低 催化剂参与化学反应，改变反应的历程，降低反应的活化能
(6)吸热 高温
(7)直接电解海水耗能大，还产生污染性气体；太阳能(TiO2作催化剂)分解淡水节能，无污染性气体排放
【解析】(1)平衡常数表达式为生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比，根据平衡常数表达式：并结合原子守恒可知，所对应的化学方程式为C(s)+H2O(g)⇋H2(g)+CO(g)；(2)要提高平衡转化率，则需要促进平衡正向移动，由于题给两个反应均是吸热反应，且正反应均是气体分子数增大的反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动即该反应向正向移动，降低压强，平衡向气体体积增大的方向移动即该反应向正向移动，故应选择高温低压，答案为D；(3)A项，从图中分析“”的过程能量增加是吸热反应，“”的过程能量减小是放热反应，与事实是△H1>△H2>0两个反应的正反应均为吸热反应不符，A错误；B项，从图中分析“”的过程能量增加是吸热反应，“”的过程能量增加也是吸热反应，“”的过程吸收的热量大于“”吸收的热量，与事实是△H1>△H2>0两个反应的正反应均为吸热反应，且反应I吸收的热量大于反应II吸收的热量一致，B正确；C项，从图中分析“”的过程能量增加是吸热反应，“”的过程能量增加也是吸热反应，“”的过程吸收的热量小于“”吸收的热量，与事实△H1>△H2>0两个反应的正反应均为吸热反应，且反应I吸收的热量大于反应II吸收的热量不符，C错误；D项，从图中分析“”的过程能量减小是放热反应，“”的过程能量减小也是放热反应，与事实是△H1>△H2>0两个反应的正反应均为吸热反应不符，D错误；故选B；(4)从图中可知，反应Ⅰ正反应的活化能较大，故决速反应为反应Ⅰ；(5)催化剂参与化学反应，改变反应的历程，降低反应的活化能；(6)由图可知，反应物能量低于生成物能量，该反应是吸热反应；2H2O(l)=2H2(g)+O2(g)是气体增加的吸热反应，△H>0，△S>0，根据△G=△H-T△S B．< C． D．不确定
在四个不同容积的恒容密闭容器中按图甲充入相应的气体，发生反应：容器I、Ⅱ、Ⅲ中N2O的平衡转化率如图乙所示。
(2)该反应的逆反应自发进行的条件是_______。
A．高温自发B．低温自发C．任何温度都自发D．任何温度都不自发
(3)若容器I的体积为5L，反应在下进行，30s后达到平衡，则从起始到平衡过程中N2O反应速率为 。容器Ⅱ中，反应在B点时对应的平衡常数 (保留3位有效数字)。
(4)根据题给信息，下列有关说法正确的是_______。
A．体积：
B．容器Ⅲ中，当N2与N2O物质的量之比为1：1时反应达平衡状态
C．图乙中A、C、D对应的容器中混合气体密度相等
D．图乙中A、C、D三点由于转化率相等，因而平衡常数相等
(5)若容器Ⅳ的体积为2L，反应在下进行，则起始时反应_______。
A．B．C． D．不确定大小关系
【答案】(1) Fe+(s)+N2O(g)FeO(s)++N2(g) A
(2)B (3) 0.000267 ml•L-1•s-1 0.00178 (4)A (5)B
【解析】(1)该反应N2O(g)＋CO(g)N2(g)＋CO2(g)分两步进行，根据第二步：FeO(s)++CO(g)Fe+(s)+CO2(g) 可知，总反应减去第二步反应可得第一步反应为：Fe+(s)+N2O(g)FeO(s)++N2(g)，已知增大CO气体浓度，总反应达到平衡所用的时间变化不大，说明增大CO的浓度对总反应速率几乎没有影响，说明第二步反应为快反应，第一步反应为慢反应，由活化能越大反应速率越慢可知，第一步反应的活化能＞第二步反应的活化能；(2)由图乙可知，升高温度，N2O的转化率升高，则向正反应方向进行，即正反应为吸热反应，ΔH＞0，同时该反应正反应是一个气体体积增大的方向，即ΔS＞0，则该反应的逆反应ΔSH＜0，即ΔS＜0，则逆反应自发进行的条件是低温自发，故答案为B；(3)由题干图示A点信息可知，根据三段式分析：
所以(N2O)===0.00027 ml•L-1•s-1， A、B点温度相同，对应的平衡常数相等，B点对应的平衡常数等于A点对应的平衡常数，则有：K===0.00178；(4)A项，由题干甲图可知，三容器中加入N2O均为0.1ml，根据乙图可知，N2O的平衡转化率Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ，结合反应2N2O(g)2N2(g) ＋O2(g)可知减小压强平衡正向移动，所以压强：，故体积：，A正确；B项，化学平衡的特征之一为各组分的物质的量保持不变而不是相等，故容器Ⅲ中，当N2与N2O物质的量之比为1：1时不一定反应达平衡状态，B错误；C项，由A项分析可知，三容器的体积不同，体系中气体的质量保持相等，故三容器中气体的密度不同，且反应过程中密度保持不变，故图乙中A、C、D对应的容器中混合气体密度不相等，C错误；D项，由图乙可知，A、C、D三点温度不等，因而平衡常数不等，D错误；故选A；(5)由(3)分析可知，370℃下该反应的K=0.00178，结合甲图信息可知，若容器Ⅳ的体积为2L，反应在370℃下进行，此时Qc===0.02＞K，则起始时反应，故答案为B。
6．(2025·上海市七宝中学2024-2025学年高三上学期月考)
I．20世纪初，哈伯和博施开发了以N2和H2为原料合成氨工艺，目前该工艺仍在广泛使用。
(1)基态氮原子中电子占据最高能级的电子云轮廓图为 形，基态N原子的轨道表示式为 。
(2)关于哈伯和博施法工业合成氨的说法错误的是__________。
A．反应温度为500℃主要因为该温度是催化剂的活性温度
B．合成氨工业中利用了热交换器，实现绿色低碳化
C．理论上通过该反应、可以判断该反应可以自发进行
D．将气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，可以提高平衡转化率
(3)关于(NH3说法正确的是__________。
A．(NH3遇到HCl产生白烟B．可用NH4Cl受热分解可制得(NH3
C．(NH3可用湿润的蓝色石蕊试纸检验D．(NH3是氮元素唯一的氢化物
II．治理硝酸盐污染方法之一可以采用常温常压电化学合成氨的方法。碱性条件下NO3-还原为(NH3的一种反应机理如图所示。
(4)关于以上机理说法正确的是__________。
A．C(OH)2是反应产物
B．C是反应催化剂
C．增大C的量，能提高NO3-的平衡转化率
D．过程①和③中N元素均被还原
(5)实验室利用以下装置模拟废水中硝酸盐还原为氨的反应，总反应为NO3-+2H2Oeq \(=====,\s\up7(电解))NH3↑+2O2↑+OH-，写出d电极上发生的电极反应
(6)该装置工作时，下列描述正确的是__________。
A．d为正极
B．电极c上发生还原反应
C．随着反应进行B池碱性增强
D．理论上标况下有2.24LO2生成，则有0.4ml电子从电极d经质子交换膜流向c极
(7)与哈伯合成法相比，电催化合成氨气的优势有(写出两点)： ， 。
III．氨气还可用于合成高性能储氢材料氨硼烷(NH3BH3)。
(8)氨硼烷分子中，B、N两元素电负性由大到小的顺序是 。
(9)Fe、C、Ni、Cu催化氨硼烷水解产氢的性能如图所示。四种催化剂中，催化效果最好的金属基态原子的未成对的电子数为 。
【答案】(1) 纺锤形
(2)C (3)A (4)BD (5) 2H2O-4e-=O2↑＋4H＋ (6)B
(7) 电催化合成法常温常压下即可进行，减少了能耗和设备动力成本 电催化合成法能治理硝酸盐污染，变废为宝
(8)N>B (9)3
【解析】(1)基态氮原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，电子占据最高能级的电子云轮廓图为纺锤形，基态N原子的轨道表示式为：；(2)A项，以氮气和氢气为原料合成氨的反应为放热反应，低温有利于反应正向进行，采用温度为500℃是因为催化剂在500℃左右活性最高，A正确；B项，合成氨工业中利用了热交换器，可以充分利用能源，实现绿色低碳化，B正确；C项，ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应能自发，该反应ΔS＜0、ΔH＜0，所以理论上该反应常温下有可能自发进行，C错误；D项，将气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去，平衡正向移动，可以提高平衡转化率，D正确；故选C；(3)A项，NH3遇到HCl反应生成的氯化铵为固态，即产生的是白烟，A正确；B项，不能利用NH4Cl受热分解可制得NH3，因为氯化铵分解生成的氨气和氯化氢遇冷重新结合成氯化铵，B错误；C项，NH3为碱性气体，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，所以应该用湿润的红色石蕊试纸检验NH3，C错误；D项，N元素的氢化物有NH3还有N2H4，D错误；故选A；(4)过程①为C+ NO3-→C(OH)2+ NO2-，过程②为C(OH)2→C，过程③为NO2-→NH3。A项，由图示和分析可知，过程中C(OH)2先生成后消耗，是反应历程中的中间产物，A错误；B项，由图示和分析可知，过程中C先消耗后生成，所以C是催化剂，B正确；C项，由以上分析可知，C是催化剂，所以增大C的量，不能改变平衡，即不能提高的平衡转化率，C错误；D项，过程①为C+ NO3-→C(OH)2+ NO2-，过程③为NO2-→NH3，N元素化合价均降低，均被还原，D正确；故选BD；(5)该装置为电解池，d电极产生氧气，为阳极，故b为正极，a为负极，c为阴极。d电极上发生的电极反应：2H2O-4e-=O2↑＋4H＋；(6)该装置为电解池，d电极产生氧气，为阳极，故b为正极，a为负极，c为阴极。A项，d为阳极，A错误；B项，c为阴极，电极c上发生还原反应，B正确；C项，B池发生的反应为：2H2O-4e-=O2↑＋4H＋，氢离子通过质子交换膜移向A池，故B池中仍为水，pH值不变，C错误；D项，电子不能在电解质溶液中移动，D错误；故选B；(7)与传统的哈伯合成法相比，电催化合成氨气的优势有：电催化合成法常温常压下即可进行，减少了能耗和设备动力成本；电催化合成法能治理硝酸盐污染，变废为宝；(8)B、N两元素位于同周期，从左往右电负性增大，故电负性由大到小的顺序是：N>B；(9)如图所示，催化效果最好的是C，核外价层电子排布为：3d74s2，基态原子的未成对的电子数为3。
7．(2025·上海市徐汇中学高三上学期期中考试)随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用倍受关注。
Ⅰ．以CO2和NH3为原料合成尿素
CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH＝-87kJ·ml−1
(1)有利于提高CO2平衡转化率的措施是___________。
A．高温B．低压C．低温D．高压
(2)研究发现，合成尿素反应分两步完成，其能量变化如图甲所示。
第一步：
第二步：
反应速率较快的是 反应(填“第一步”或“第二步”)，理由是 。
Ⅱ．以CO2和CH4催化重整制备合成气CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)。在密闭容器中通入物质的量均为0.2ml的CH4和CO2，在一定条件下发生上述反应，CH4的平衡转化率随温度、压强的变化如图乙中曲线所示。
(3)若反应在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是___________。
A．容器中混合气体的密度保持不变B．容器内混合气体的压强保持不变
C．反应速率：2v正(CO2)= v正(H2)D．同时断裂2 ml C-H键和1 ml H-H键
(4)由图乙可知，压强P1 P2(填“>”“ (5)0.04 (6)CO2+2e-+2H+=HCOOH (7)20.16
【解析】(1)CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) ΔH＝-87kJ·ml−1反应是气体体积减小的放热反应，增大压强、降低温度可使平衡正向移动，能提高CO2平衡转化率，则措施是高压、低温，故选CD；(2)由图中可知，第二步的活化能比第一步大，活化能越大的反应速率越慢，则反应速率较快的是第一步；(3)A项，在恒温、恒容密闭容器中发生，参加反应的各组分都是气体，混合气体的总质量不变，则密度一直不变，密度不变不能说明反应达到平衡，A错误；B项，反应正向气体体积增大，恒容容器中，压强随着反应正向进行而增大，压强不变时说明各组分的含量不再变化，反应达到平衡，B正确；C项，v正(CO2)、v正(H2)均表示正反应速率，化学反应速率之比等于化学计量数之比，任意时刻都有，不能说明反应达到平衡，C错误；D项，断裂2mlC-H键时生成1mlH-H键，同时又断裂1mlH-H键，正反应速率等于逆反应速，反应达到平衡，D正确；故选BD；(4)CO2(g)＋CH4(g)2CO(g)＋2H2(g)反应正向气体体积增大，增大压强，平衡逆向移动，甲烷的转化率减小，结合图中信息可知，p1v逆；
(5)X点CH4的平衡转化率为50%，消耗n(CH4)=0.2ml×50%=0.1ml，列三段式：
若容器体积2L，X点对应温度下的；(6)该装置为电解池，Pt电解是阳极，Cu电极是阴极，酸性条件下二氧化碳在阴极得到电子发生还原反应生成甲酸，电极反应式为CO2+2e-+2H+=HCOOH；(7)如果铜电极电极上恰好只生成0.15ml乙烯和0.30ml甲醇，由得失电子数目守恒可知，铂电极上产生氧气的物质的量为，则Pt电极上产生的O2在标准状况下的体积为V=n∙Vm=0.9ml×22.4L/ml=20.16L。
8．(2025·上海市南洋中学高三上学期期中考试)一碳化学是指以分子中只含一个碳原子的化合物为原料，用化工的方法制造产品的化学体系的总称。甲烷、一氧化碳是常见的一碳化学的原料。
已知反应：
①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206kJ/ml
②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131kJ/ml
③CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH= -124kJ/ml
(1)工业制取炭黑的方法之一是将甲烷隔绝空气加热到1300℃进行裂解。该反应的热化学方程式为 。
已知反应①中相关的化学键键能数据如表：
(2)可知CO中C≡O键的键能为___________ kJ/ml。
A．1068B．1274C．1684D．1940
(3)向恒容绝热的密闭容器中充入a ml CH4与2a ml H2O(g)，进行反应①，下列能判断反应已达化学平衡状态的是___________。
A．容器中混合气体密度不变B．混合气体中cCO与cH2之比不变
C．3v正(CH4)= v逆(H2)D．容器内温度不变
(4)对反应②的能否自发性进行判断 ，并说明理由 。
A．能低温自发 B．能高温自发 C．不能自发
向容积固定为1L的密闭容器内充入2ml CO和4ml H2，保持250℃发生反应③，用压力计监测反应过程中容器内压强的变化如表：
(5)从开始到20min时，以CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)= 。
(6)250℃时反应③平衡常数K3的值为 。
(7)在容器容积不变的前提下，欲提高反应③中H2的平衡转化率，可采取的措施有 (任写一项)。
【答案】(1)CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH=+75 kJ/ml
(2)A (3)CD
(4)B 该反应ΔH＞0，ΔS＞0，该反应在高温下ΔG=ΔH-TΔS＜0，能够自发进行
(5)0.075ml/(L•min)
(6)3 (7)降温、加入CO或将甲醇分离出
【解析】(1)①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206kJ/ml；②C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131kJ/ml，根据盖斯定律，①-②得：CH4(g)C(s)+2H2(g) ΔH=(+206kJ/ml)-(+131kJ/ml)=+75 kJ/ml；(2)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)ΔH=4×(413kJ/ml)+2×465kJ/ml-(C≡O键的键能)-3×436kJ/ml=206kJ•ml-1，C≡O键的键能=1068kJ/ml，故答案为A；(3)向恒容绝热的密闭容器中充入amlCH4与2amlH2O(g)，进行反应①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)△H=+206kJ/ml，据此解题：A项，反应前后气体质量和体积不变，容器中混合气体密度始终不变，不能证明反应达到平衡状态，A错误；B项，混合气体中c(CO)与c(H2)之比始终不变，不能说明反应达到平衡状态，B错误；C项，反应的熟练之比等于化学方程式计量数之比，为正反应速率之比，当3v正(CH4)= v逆(H2)时，氢气的正、逆反应速率相同，反应达到平衡状态，C正确；D项，恒容绝热的密闭容器发生的反应，容器内温度不变，说明反应达到平衡状态，D正确；故选CD；(4)由题干信息可知，反应② C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH=+131kJ/ml是一个吸热的气体体积增大的反应，即该反应ΔH＞0，ΔS＞0，该反应在高温下ΔG=ΔH-TΔS＜0，能够自发进行；(5)向容积固定为1L的密闭容器内充入2mlCO和4mlH2，保持250℃发生反应③，从开始到20min时，气体压强减小一半，消耗CO物质的量为xml，则三段式分析为：
===，解得x=1.5，以CO浓度变化表示的平均反应速率(CO)==0.075ml/(L•min)；(6)由(5)小问分析可知，250℃时反应③平衡常数K3===3；(7)由题干方程式可知，在容器容积不变的前提下，欲提高反应③中H2的平衡转化率，可采取的措施有：降温、加入CO或将甲醇分离出。
9．(2025·上海市川沙中学高三上学期第一次月考)Ⅰ.生物质合成气可用于合成燃料甲醇，某化学学习小组用CO和H2模拟工业合成甲醇。已知： CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝-90.64kJ·ml−1。
(1)学习小组考查了其他条件不变的情况下，温度和压强对反应的影响，实验结果如下图所示；下列说法正确的是___________。
A．T2>T1，P2＜P1B．CO的平衡转化率：T1>T2，P2>P1
C．化学反应速率：，D．，
Ⅱ.在473K下，向体积为1L的恒容密闭容器内充入1mlCO和2mlH2，加入催化剂后开始反应： CO(g)+ 2H2CH3OH，压力计监测到容器内压强变化如下：
(2)下列说法正确的是___________。
A．当 n(CO)：n(H2)=1：2，反应达到平衡
B．容器内气体的平均相对分子质量不变，则反应达到平衡
C．在恒温恒容的平衡体系中充入氩气，甲醇的产率升高
D．改变催化剂，反应物的平衡转化率不变
(3)从反应开始到20min时，CO的平均反应速率为 。
(4)其它条件不变，向容器中充入2mlCO和4mlH2，则CO的平衡转化率 。(选填A．“变大”、 B．“变小”或C．“不变”)
(5)为研究CO和H2的最佳投料比，恒温下将lmlCO置于恒容密闭容器，改变H₂的进料量进行实验，测得平衡时甲醇的体积分数变化如图所示。判断a、b、c三点CO平衡转化率的大小顺序为 。
(6)甲醇脱水可制备新型能源二甲醚：2CH3OHCH3OCH3+H2O ；密闭容器中加入甲醇发生反应，min时，测得各组分浓度为：，，。已知该温度下的平衡常数K=400，则：t min时v正 v逆 (选填“>”、“b>a
(6) > tmin时，浓度积Q=v逆
(7) 还原 O2+4e-+4H+=2H2O
【解析】(1)由已知，正反应是气体物质的量减小的放热反应，A项，温度越高，反应速率越快，由图，T2温度下反应更快到达平衡，故T2>T1，压强越大，浓度越大，由图，P2压强下反应更快到达平衡，故P2>P1，A错误；B项，正反应放热，温度升高，平衡逆向移动，CO平衡转化率减小，故CO的平衡转化率：T1>T2，正反应气体物质的量减小，故压强增大有利于正反应，即CO的平衡转化率：P1b>a；(6)根据反应2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，平衡常数表达式K=，将t min时，测得的各组分浓度代入表达式得浓度积Q=，说明反应正向进行，故v正>v逆；(7)在碱性甲醇燃料电池中，Pt(b)电极通入氧气，得电子，发生还原反应；在酸性甲醇燃料电池中，电极b通入氧气，得电子，发生的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O。
10．(2025·上海市同济大学第一附属中学高三上学期期中考试)脱除烟气中的氮氧化物(主要是指NO和NO2)可净化空气、改善环境，是环境保护的主要课题。
I. NO2的消除。
(1)可以用碳酸钠溶液来进行吸收，在产生CO2的同时，会生成NaNO2，NaNO2是工业盐的主要成分，在漂白、电镀等方面应用广泛。写出碳酸钠溶液消除NO2的化学方程式： 。
II.NO的消除。
(2)HClO可有效脱除NO，但HClO不稳定，实际应用中常用其盐。Cl2和Ca(OH)2制取漂白粉的化学方程式是 。
次氯酸盐脱除NO的主要过程如下：
a. NO+HClO=NO2+HCl
b. NO+NO2+H2O2HNO2
c. HNO2+HClO=HNO3+HCl
(3)下列分析正确的是 。
A．烟气中含有的少量O2能提高NO的脱除率
B．NO2单独存在时不能被脱除
C．脱除过程中，次氯酸盐溶液的pH下降
(4)研究不同温度下Ca(ClO)2溶液对NO脱除率的影响，结果如图所示。
①脱除过程中往往有Cl2产生，原因是 (用离子方程式表示)；
②60~80℃NO脱除率下降的原因是 。
III.NH3催化还原氮氧化物
(5) NH3催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的烟气氮氧化物脱除技术。反应原理如下图所示，该过程中的氧化剂是 。
(6)利用电化学装置可消除氮氧化物污染，变废为宝，下图为电解NO制备的装置，该装置中阳极的电极反应式为 。
使用钒催化剂的NH3还原技术，在有氧条件下氨气将NO还原成N2也能够有效脱除烟气中的氮氧化物。
(7)当1ml NH3脱除了1ml NO时，理论上还需通入标况下O2的体积为 。
【答案】(1)Na2CO3+ 2NO2= NaNO2+NaNO3+CO2
(2)2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O
(3)AC
(4) ClO-＋Cl-＋2H＋=Cl2↑＋H2O 溶液中HClO的浓度减小，氧化NO的能力下降
(5)NO、NO2
(6)NO－3e-＋2H2O=NO3-＋4H+
(7)5.6L
【解析】(1)①碳酸钠溶液与NO2反应产生NaNO2、NaNO3、CO2，根据原子守恒、电子守恒，可得反应的化学方程式为：Na2CO3+ 2NO2= NaNO2+NaNO3+CO2；(2)将Cl2通入石灰乳中可制备以次氯酸钙为有效成分的漂白粉，反应方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；(3)A项，烟气中含有少量O2，O2能与NO反应生成NO2，同时O2能氧化HNO2，因此烟气中含有少量O2能提高NO的脱除率，故A选；B项，NO2能与H2O反应生成HNO3和NO，NO能够发生题干中的反应，因此NO2单独存在时能被脱除，故B不选；C项，脱除过程中，弱电解质HClO反应生成强电解质HCl，根据氯原子守恒可知，生成的HCl的物质的量等于参加反应的HClO的物质的量，因此反应过程溶液中的H+浓度增大，溶液的pH下降，故C选；故选AC；(4)①脱除过程中ClO-被还原为Cl-，溶液酸性逐渐增大，ClO-与Cl-之间能够发生氧化还原反应生成Cl2，反应的离子方程式为ClO-＋Cl-＋2H＋=Cl2↑＋H2O；②HClO受热或见光易发生分解生成HCl和O2，溶液中HClO的浓度减小，氧化NO的能力下降；(5)由图可知，NH3催化还原氮氧化物过程中，NO、NO2、NH3反应生成N2和H2O反应过程中NO、NO2中N元素化合价下降，为氧化剂，NH3为还原剂；(6)由图可知，阳极上NO发生氧化反应失去电子生成NO3-，电解质溶液为NH4NO3溶液，溶液呈酸性，因此阳极的电极反应式为NO－3e-＋2H2O= NO3-＋4H+。(7)钒催化剂的NH3还原技术，在有氧条件下氨气将NO还原成N2，由此可知，该反应化学方程式为4NH3+4NO+O24N2+6H2O，1ml NH3脱除了1ml NO时，理论上还需通入标况下O2的体积为=5.6L。
物质
CH4(g)
CO(g)
CO2(g)
H2O(l)
H2
0
化学键
C-H
O-H
H-H
键能/ kJ/ml
413
465
436
反应时间/min
0
5
10
15
20
25
压强/MPa
P
0.82p
0.68p
0.56p
0.50p
0.50p
反应时间/min
0
5
10
15
20
30
压强/MPa
25.2
21.6
190
17.4
16.8
16.8