2025年高考化学复习考点追踪与预测（新高考）专题13 化学反应原理综合讲义（解析版）

专题13化学反应原理综合01专题网络·思维脑图02考情分析·解密高考03高频考点·以考定法考点一化学平衡移动及最佳反应条件的选择【高考解密】命题点01化学平衡移动与转化率考点一化学平衡移动及最佳反应条件的选择【高考解密】命题点01化学平衡移动与转化率命题点02化学平衡移动与反应的选择性命题点03适宜反应条件的选择【技巧解密】【考向预测】考点二化学平衡常数的多维度计算【高考解密】命题点01单一平衡体系中平衡常数的计算命题点02多平衡体系中平衡常数的计算【技巧解密】【考向预测】考点三化学热力学与动力学实验探究【高考解密】命题点01外界条件对化学反应速率的影响命题点02化学平衡的实验验证【技巧解密】【考向预测】04核心素养·微专题微专题原理综合类答题规范考点考查内容考情预测化学平衡移动及最佳反应条件的选择1、化学平衡移动与转化率2、化学平衡移动与反应的选择性3、最佳反应条件的选择化学原理综合题往往取材于能源、环境问题、化工生产等情景。题目围绕一个主题，以“拼盘”的形式呈现，每个小题有一定的相对独立性，将热化学、化学反应速率、电化学及三大平衡知识融合在一起进行考查；题目中结合图象、表格、数据、装置等信息，考查学生的阅读、读图、分析归纳能力，增加了试题的难度。考点主要涉及盖斯定律与热化学方程式、化学反应速率的计算及其影响因素、平衡常数计算及其影响因素、化学平衡移动及其影响因素、电极反应方程式书写等。预计2024年高考化学原理综合题将以填空、读图、作图、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。化学平衡常数的多维度计算1、单一平衡体系中呈平衡常数的计算2、多平衡体系中平衡常数的计算化学热力学与动力学实验探究1、外界条件对化学反应速率的影响2、化学平衡的实验验证考点一化学平衡移动及最佳反应条件的选择命题点01化学平衡移动与转化率典例01（2023·全国新课标卷·29节选）氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题：(4)在不同压强下，以两种不同组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为，另一种为。(物质i的摩尔分数：)①图中压强由小到大的顺序为_______，判断的依据是_______。②进料组成中含有情性气体的图是_______。③图3中，当、时，氮气的转化率_______。【答案】(4)P1＜P2＜P3合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大图433.33%【解析】(4)①合成氨的反应中，压强越大越有利于氨的合成，因此，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知，在相同温度下，反应达平衡时氨的摩尔分数P1＜P2＜P3，因此，图中压强由小到大的顺序为P1＜P2＜P3，判断的依据是：合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大。②对比图3和图4中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图4中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入情性气体A，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大的方向移动，因此，充入情性气体A不利于合成氨，进料组成中含有情性气体A的图是图4。③图3中，进料组成为两者物质的量之比为3：1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3mol和1mol，达到平衡时氮气的变化量为xmol，则有：当、时，，解之得，则氮气的转化率。典例02（2022·海南卷）某温度下，反应CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密闭容器中达到平衡，下列说法正确的是A．增大压强，，平衡常数增大B．加入催化剂，平衡时的浓度增大C．恒容下，充入一定量的，平衡向正反应方向移动D．恒容下，充入一定量的，的平衡转化率增大【答案】C【解析】A．该反应是一个气体分子数减少的反应，增大压强可以加快化学反应速率，正反应速率增大的幅度大于逆反应的，故v正>v逆，平衡向正反应方向移动，但是因为温度不变，故平衡常数不变，A不正确；B．催化剂不影响化学平衡状态，因此，加入催化剂不影响平衡时CH3CH2OH(g)的浓度，B不正确；C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，平衡向正反应方向移动，但是CH2=CH2(g)的平衡转化率减小，D不正确；综上所述，本题选C。典例03（2023·海南卷）制备水煤气的反应

，下列说法正确的是A．该反应B．升高温度，反应速率增大C．恒温下，增大总压，H2O(g)的平衡转化率不变D．恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大【答案】B【解析】A．该反应的正反应是气体体积增大的反应，所以△S＞0，A错误；B．升高温度，物质的内能增加，分子运动速率加快，有效碰撞次数增加，因此化学反应速率增大，B正确；C．恒温下，增大总压，化学平衡向气体体积减小的逆反应方向移动，使H2O(g)的平衡转化率减小，C错误；D．恒温恒压下，加入催化剂，化学平衡不移动，因此化学平衡常数不变，D错误；故合理选项是B。命题点02化学平衡移动与反应的选择性典例01（2023·福建卷·节选）探究甲醇对丙烷制丙烯的影响。丙烷制烯烃过程主要发生的反应有ⅰ．ⅱ．ⅲ．已知：为用气体分压表示的平衡常数，分压=物质的量分数×总压。在下，丙烷单独进料时，平衡体系中各组分的体积分数见下表。物质丙烯乙烯甲烷丙烷氢气体积分数(%)2123.755.20.10(2)③平衡体系中检测不到，可认为存在反应：，下列相关说法正确的是(填标号)。a．b．c．使用催化剂，可提高丙烯的平衡产率d．平衡后再通入少量丙烷，可提高丙烯的体积分数④由表中数据推算：丙烯选择性(列出计算式)。【答案】(2)③ab④【分析】Kp为用气体分压表示的平衡常数，分压=物质的量分数×总压，巧用盖斯定律解决问题。结合阿伏加德罗定律将物质的量和体积进行转化。【解析】（2）③根据盖斯定律：目标反应=2ⅰ+ⅲ，故，故a正确；分压=物质的量分数×总压=体积分数×总压，故，故b正确；催化剂不能影响平衡，故c不正确；通入丙烷平衡正向移动，根据温度不变Kp为定值，各组分的体积分数不变，故d不正确；，答案选ab;④在相同条件下，物质的量之比等于体积之比；同时消耗1mol丙烷生成1mol丙烯或1mol乙烯或3mol甲烷，生成乙烯时同时生成等量的甲烷，因此丙烯的选择性；典例02（2023·湖南卷·节选）聚苯乙烯是一类重要的高分子材料，可通过苯乙烯聚合制得。(3)在、下，以水蒸气作稀释气。作催化剂，乙苯除脱氢生成苯乙烯外，还会发生如下两个副反应：⑤⑥以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S()随乙苯转化率的变化曲线如图所示，其中曲线b代表的产物是，理由是；

【答案】(3)苯苯乙烯是主反应产物，选择性最大，随着水蒸气的通入，主反应④正移，副反应⑤正移，⑥不移动，导致选择性变化，苯乙烯降低，苯升高，甲苯几乎不变【解析】（3）b曲线是苯；苯乙烯是主反应产物，选择性最大，随着水蒸气的通入，主反应④正移，副反应⑤正移，⑥不移动，导致选择性变化，苯乙烯降低，苯升高，甲苯几乎不变；典例03（2021·江苏卷）NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大B．其他条件不变，在175～300℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250℃D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂【答案】D【解析】A．NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向进行，氨气的平衡转化率降低，故A错误；B．根据图象，在175～300℃范围，随温度的升高，N2的选择率降低，即产生氮气的量减少，故B错误；C．根据图象，温度高于250℃N2的选择率降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，根据图象，温度应略小于225℃，此时氨气的转化率、氮气的选择率较大，故C错误；D．氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂，故D正确；答案为D。命题点03适宜反应条件的选择典例01（2023·辽宁卷）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4·5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4·5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如下图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化学式)。(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：NO2+SO2+H2O=NO+H2SO42NO+O2=2NO2(ⅰ)上述过程中NO2的作用为_______。(ⅱ)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是_______(答出两点即可)。(3)接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98.9kJ·mol-1(ⅰ)为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率(α)下反应速率(数值已略去)与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是_______。a．温度越高，反应速率越大b．α=0.88的曲线代表平衡转化率c．α越大，反应速率最大值对应温度越低d．可根据不同下的最大速率，选择最佳生产温度(ⅱ)为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是_______(填标号)。(ⅲ)设O2的平衡分压为p，SO2的平衡转化率为αe，用含p和αe的代数式表示上述催化氧化反应的Kp=_______(用平衡分压代替平衡浓度计算)。【答案】(1)①CuO②SO3(2)①催化剂②反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质、产率不高(答案合理即可)(3)①cd②d③【解析】(1)根据图示的热重曲线所示，在700℃左右会出现两个吸热峰，说明此时CuSO4发生热分解反应，从TG图像可以看出，质量减少量为原CuSO4质量的一半，说明有固体CuO剩余，还有其他气体产出，此时气体产物为SO2、SO3、O2，可能出现的化学方程式为3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，结合反应中产物的固体产物质量和气体产物质量可以确定，该反应的产物为CuO、SO2、SO3、O2。(2)(i)根据所给的反应方程式，NO2在反应过程中线消耗再生成，说明NO2在反应中起催化剂的作用；(ii)近年来，铅室法被接触法代替因为在反应中有污染空气的NO和NO2放出影响空气环境、同时作为催化剂的NO2可以溶解在硫酸中给产物硫酸带来杂质影响产品质量、产率不高(答案合理即可)。(3)(i)a项，根据不同转化率下的反应速率曲线可以看出，随着温度的升高反应速率先加快后减慢，a错误；b项，从图中所给出的速率曲线可以看出，相同温度下，转化率越低反应速率越快，但在转化率小于88%的时的反应速率图像并没有给出，无法判断α=0.88的条件下是平衡转化率，b错误；c项，从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率不断减小，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，c正确；d项，从图像可以看出随着转化率的增大，最大反应速率出现的温度也逐渐降低，这时可以根据不同转化率选择合适的反应温度以减少能源的消耗，d正确；故选cd；(ii)为了提高催化剂的综合性能，科学家对催化剂进行了改良，从图中可以看出标号为d的催化剂V-K-Cs-Ce对SO2的转化率最好，产率最佳，故选d；(iii)利用分压代替浓度计算平衡常数，反应的平衡常数Kp===；设SO2初始量为mmol，则平衡时n(SO2)=m·αe，n(SO3)=m-m·αe=m(1-αe)，Kp==。典例02（2022·浙江卷）主要成分为的工业废气的回收利用有重要意义。(1)回收单质硫。将三分之一的燃烧，产生的与其余混合后反应：。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为、、，计算该温度下的平衡常数。(2)热解制。根据文献，将和的混合气体导入石英管反应器热解(一边进料，另一边出料)，发生如下反应：Ⅰ

Ⅱ

总反应：Ⅲ

投料按体积之比，并用稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如下表：温度/95010001050110011500.51.53.65.58.50.00.00.10.41.8请回答：①反应Ⅲ能自发进行的条件是。②下列说法正确的是。A．其他条件不变时，用Ar替代作稀释气体，对实验结果几乎无影响B．其他条件不变时，温度越高，的转化率越高C．由实验数据推出中的键强于中的键D．恒温恒压下，增加的体积分数，的浓度升高③若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图。④在，常压下，保持通入的体积分数不变，提高投料比，的转化率不变，原因是。⑤在范围内(其他条件不变)，的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因。【答案】(1)8×108L·mol－1(2)高温AB1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同先升后降；在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小【解析】（1）根据方程式可知该温度下平衡常数K＝；（2）①根据盖斯定律可知Ⅰ+Ⅱ即得到反应Ⅲ的ΔH＝234kJ/mol，这说明反应Ⅲ是吸热的体积增大（即ΔS＞0）的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可自发进行可知反应Ⅲ自发进行的条件是高温下自发进行；②A．Ar是稀有气体，与体系中物质不反应，所以其他条件不变时，用Ar替代N2作稀释气体，对实验结果几乎无影响，A正确；B．正反应吸热，升高温度平衡正向进行，温度越高，H2S的转化率越高，B正确；C．根据表中数据无法得出H2S中S-H键和CH4中C-H键的相对强弱，事实上C-H键的键能大于S-H键键能，C错误；D．恒温恒压下，增加N2的体积分数，相当于减压，平衡正向进行，H2的物质的量增加，容器容积增加，H2浓度减小，D错误；答案选AB；③反应I、反应Ⅱ和反应Ⅲ均是吸热反应，则反应过程能量示意图可表示为；④根据表中数据可知1000℃时CH4不参与反应，相同分压的H2S经历相同的时间转化率相同，所以在1000℃常压下，保持通入的H2S体积分数不变，提高投料比时H2S的转化率不变；⑤根据表中数据可知在低温段，以反应Ⅰ为主，随温度升高，S2(g)的体积分数增大；在高温段，随温度升高；反应Ⅱ消耗S2的速率大于反应Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的体积分数减小，因此变化规律是先升后降。典例03（2021·福建卷）化学链燃烧()是利用载氧体将空气中的氧传输至燃料的新技术，与传统燃烧方式相比，避免了空气和燃料的直接接触，有利于高效捕集。基于载氧体的甲烷化学链燃烧技术示意图如下。空气反应器与燃料反应器中发生的反应分别为：①②(1)反应。(2)反应②的平衡常数表达式。(3)氧的质量分数：载氧体Ⅰ(填“>”“=”或“<”)载氧体Ⅱ。(4)往盛有载氧体的刚性密闭容器中充入空气【氧气的物质的量分数为21%】，发生反应①。平衡时随反应温度T变化的曲线如图所示。时的平衡转化率(保留2位有效数字)。(5)根据下图，随温度升高而增大的原因是。反应温度必须控制在以下，原因是。(6)载氧体掺杂改性，可加快化学链燃烧速率。使用不同掺杂的载氧体，反应②活化能如下表所示。载氧体掺杂物质氧化铝膨润土活化能/由表中数据判断：使用(填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快；使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体，单位时间内燃料反应器释放的热量分别为、，则ab(填“>”“=”或“<”)。【答案】(1)(2)(或)(3)>(4)58%(5)反应①为放热反应，温度升高平衡左移温度高于时，大于21%，载氧体无法载氧(6)膨润土<【解析】（1）①；②，用①2+②（1）得：反应=，故答案：。（2）由②可知，故体没有浓度，所以该反应的平衡常数表达式(或)，故答案：(或)。（3）由图可知：载氧体I是把空气中的氧气转移到燃料反应器，载氧体II是氧气和甲烷发生反应释放出水和二氧化碳，所以氧的质量分数：载氧体I>载氧体II，故答案：>。（4）设往盛有载氧体的刚性密闭容器中充入空气的物质的量为1mol,氧气的物的量分数为21%，则氧气的物质的量为0.21mol，由图可知，达到平衡时氧气的物的量分数为10%，设反应的O2为xmol，有，x=0.122mol，则时的平衡转化率=58%，故答案：58%。（5）因为①为放热反应，随温度升高平衡逆向移动，氧气的浓度正大。因为往盛有载氧体的刚性密闭容器中充入空气【氧气的物质的量分数为21%】，由图可知，当温度高于时，大于21%，载氧体无法载氧。故答案：反应①为放热反应，温度升高平衡左移；温度高于时，大于21%，载氧体无法载氧。（6）由表中数据可知：使用氧化铝掺杂的载氧体反应的活化能比使用膨润土掺杂的载氧体反应的活化能高，所以使用膨润土掺杂的载氧体反应较快。使用氧化铝比使用者膨润土掺杂的载氧体反应较慢，单位时间内燃料反应器释放的热量少，所以<，故答案：膨润土；<。一、外界条件对化学反应速率的影响1.纯液体和固体浓度视为常数，它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小导致接触面积的大小发生变化，故影响反应速率；2.对于固体、液体物质，由于压强改变对它们的体积影响很小，因而压强对它们浓度的影响可看作不变，压强对无气体参加的化学反应的速率无影响；3.升高温度，不论吸热反应还是放热反应，也不论正反应速率还是逆反应速率都增大；4.使用催化剂催化的化学反应，由于催化剂只有在适宜的温度下活性最大，反应速率才能达到最大，故在许多工业生产中温度的选择还需考虑催化剂的活性温度范围；5.“惰性气体”(不参加反应的气体)对反应速率的影响①恒温恒容：充入“惰性气体”eq\o(→,\s\up7(引起))总压强增大→物质浓度不变(活化分子浓度不变)，反应速率不变。②恒温恒压：充入“惰性气体”eq\o(→,\s\up7(引起))体积增大eq\o(→,\s\up7(引起))物质浓度减小(活化分子浓度减小)eq\o(→,\s\up7(引起))反应速率减小。6.有关化学反应速率计算公式的理解对于反应mA(g)＋nB(g)=cC(g)＋dD(g)（1）计算公式：v(A)＝（2）同一反应用不同的物质表示反应速率时，数值可能不同，但意义相同。不同物质表示的反应速率，存在如下关系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d（3）注意事项①浓度变化只适用于气体和溶液中的溶质，不适用于固体和纯液体②化学反应速率是某段时间内的平均反应速率，而不是瞬时速率，且计算时取正值二、化学平衡问题1.外界条件对化学平衡移动的影响规律温度的影响升高温度，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浓度的影响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的影响增大压强会使平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强会使平衡向气体体积增大的方向移动2.化学平衡计算中两组常用公式：在可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)中化学平衡常数(K)与浓度商(Q)，K＝(式中的浓度是指平衡状态的浓度，固体物质、纯液体、水溶液中进行的反应，H2O不列入平衡常数的计算表达式中；气体反应、有机反应，H2O的浓度要列入平衡常数的计算表达式中)，Q＝(式中的浓度是任意时刻的浓度)。转化率α＝。4．陌生平衡图像的问题化学理论综合题中最容易失分的是速率与平衡的陌生图像，在非选择题中的陌生图像打破了传统的速率平衡图像模式，反应体系不再局限于气相反应，引入了更多的液相反应，纵坐标和横坐标不再局限于时间、温度、压强、速率、转化率等物理量，而是引入了更多的变量，如两种物质的物质的量之比、气体分压的负对数等，使得图像更新颖、信息容量更大、题目难度更大。5.化学反应中的选择性在化学领域中，选择性是一个至关重要的概念。它涉及到化学反应在特定条件下，倾向于产生特定类型的产物，而不是其他可能的产物。不同的化学反应可能在不同条件下产生多种产物，而选择性则是指反应在特定条件下倾向于产生特定产物。例如，某些氧化还原反应在特定pH值和温度下，更可能产生一种氧化态的产物而不是其他可能的氧化态。在实际应用中，化学反应的选择性往往需要通过实验摸索和条件优化来实现。这需要科研人员具备丰富的理论知识和实验技能。同时，也需要对反应机理有深入的理解，以便更好地预测和控制反应选择性。（1）原理：化学反应中的选择性涉及到反应物之间的相互作用以及反应路径的能量变化。在反应物作用下，可能存在多个反应途径。然而，某个特定的反应途径能够优先进行，是由于在该途径中，反应物之间具有更有利的相互作用、活化能较低等特点。（2）影响因素许多因素都会影响反应的选择性，如反应物浓度、温度、压力、催化剂等。因此，需要深入研究和优化反应条件，以实现所需的选择性。①反应物的结构：反应物的结构可以影响它与其他反应物之间的相互作用，从而选择性控制了反应途径。例如，具有特定取代基的反应物可能会选择性地促进某个反应途径。②催化剂的选择：催化剂在化学反应中起到非常重要的作用，能够选择性地促使某个反应途径进行。通过选择适当的催化剂，可以控制反应的选择性。催化剂通常能够提供稳定的中间体，降低活化能，从而选择某个反应途径。③反应条件：反应条件如反应温度、压力、溶剂等也会对反应的选择性产生影响。适当的反应条件可以使某个反应途径更有利进行。④反应动力学：反应动力学参数如速率常数、反应平衡常数等也会对选择性产生影响。反应动力学的不同参数可以选择性地控制反应途径。总的来说，化学反应的选择性是一个复杂而重要的概念。它不仅影响实验室研究的结果和效率，还关系到工业生产的成本和环境治理的效果。因此，我们需要更深入地研究和理解化学反应的选择性，以提高其在不同领域的应用效果。只有这样，我们才能更好地利用化学反应的选择性，为人类的生产和生活带来更多的便利和效益。6.平衡转化率大小变化分析技巧（1）转化率问题首先看是否是平衡转化率，若为非平衡状态的转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对反应快慢、催化剂对反应快慢及选择性(主副反应)的影响；若为平衡转化率，则侧重分析温度、压强、浓度对化学平衡的影响，有时也涉及温度对催化活性的影响。（2）判断反应物转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。常见有以下几种情形：反应类型条件的改变反应物转化率的变化有多种反应物的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)恒容时只增加反应物A的用量反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大同等倍数地增大反应物A、B的量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m＋n＞p＋q反应物A和B的转化率均增大m＋n＜p＋q反应物A和B的转化率均减小m＋n＝p＋q反应物A和B的转化率均不变只有一种反应物的可逆反应：mA(g)nB(g)＋pC(g)增加反应物A的用量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m＞n＋p反应物A的转化率增大m＜n＋p反应物A的转化率减小m＝n＋p反应物A的转化率不变三、化工生产适宜条件选择的一般原则1.一般原则①既不能过快，又不能太慢：通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。②既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性。③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：通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高原料转化率。④如设备承受高温、高压能力等。⑤注意催化剂的活性对温度的限制。2.实例分析——工业合成氨的条件选择(1)反应原理：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。(2)反应特点：①反应为可逆反应；②正反应是气体体积减小的反应；③ΔH<0。(3)从反应快慢和反应限度两个角度选择反应条件(4)综合考虑——选择适宜的生产条件①温度：400～500℃②压强：10～30MPa③投料比：eq\f(n（N2）,n（H2）)＝eq\f(1,2.8)④以铁触媒作催化剂⑤采用循环操作提高原料利用率考向01化学平衡移动与转化率1．（2023·北京西城·北京四中校考模拟预测）向一容积可变密闭容器中充入等物质的量的A、B，发生反应：2A(g)+2B(g)3C(s)+4D(g)在不同压强下，该反应平衡常数随温度变化如表所示。下列判断正确的是压强Mpa平衡常数温度/℃1.01.52.0300ab16516c64d800160fgc＞a，g＞f B．正反应是放热反应C．2.0MPa、800℃时，A的转化率最小 D．1.5MPa、300℃时，B的转化率为50%【答案】D【解析】A．平衡常数只与温度相关，温度不变，K不变，所以g=f，故A错误；B．由表格中的数据可知，平衡常数随温度升高而增大，平衡正向移动，该反应的正反应是吸热反应，故B错误；C．因为正反应为吸热反应，所以800℃、相同压强时，A的转化率最大，而反应前后气体的分子数相等，所以800℃时，三种压强下的A的转化率都相同，故C错误；D．1.5MPa、300℃时，平衡常数b=16，设平衡时体积为V，B的物质的量的变化量为x,则达平衡时，A、B、D的物质的量分别为1-x、1-x、2×=16，x=0.5mol，则B的转化率为×100%=50%，故D正确；故选：D。2．（2023·广东深圳·深圳市高级中学校考模拟预测）氨催化氧化是硝酸工业的基础。工业上以氨气和氧气为原料，利用“氨催化氧化法”生产NO，在Pt-Rh合金催化剂作用下，发生主反应Ⅰ和副反应Ⅱ：Ⅰ．4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)Ⅱ．4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)现将1molNH3、2molO2充入1L恒容密闭容器中，在上述催化剂作用下，反应相同时间内，生成物的物质的量随温度变化曲线如图所示：

已知：有效转化率=×100%下列说法不正确的是A．该催化剂在低温时对反应Ⅱ的选择性更好B．520℃时，NH3的有效转化率约为66.7%C．工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840℃左右D．高于400℃，n(N2)随温度升高而下降可能是反应Ⅱ的平衡逆向移动导致【答案】B【解析】A．由图可知，低温时反应的主要产物为氮气，即主要发生反应Ⅱ，说明该催化剂在低温时对反应Ⅱ的选择性更好，A正确；B．由图可知，520℃时，NH3发生反应I生成NO0.2mol，消耗氨气0.2mol，NH3发生反应Ⅱ生成N20.2mol，消耗氨气0.4mol，则NH3的有效转化率为，B错误；C．由图可知，840℃时，反应相同时间内，NO的物质的量最大，副产物N2的物质的量最小，说明该温度下最有利于NO的生成，因此工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840℃左右，C正确；D．400℃后n(N2)随温度升高而下降，其原因可能是：该反应为放热反应，高于400℃时平衡逆向移动，使得N2的物质的量减少，D正确；故选B。3．（2023·辽宁沈阳·辽宁实验中学校考模拟预测）可以和发生反应：。一定温度下，向某恒容密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的气体，反应过程中气体和气体的浓度与时间的关系如图所示。下列说法正确的是

A．时该化学反应达到平衡状态B．平衡后向容器内充入，重新达到平衡时增大C．4min时，的转化率约为71.4%D．4min内，的平均反应速率【答案】C【解析】A．由图可知，t1min时c(CO2)=c(CO)，相同条件下t1min后c(CO2)仍在减小，c(CO)仍在增大，则t1min时该化学反应没有达到平衡状态，故A错误；B．该反应的平衡常数K=，只与温度有关，温度不变则K不变，所以重新达到平衡时不变，故B错误；C．由图可知，4min时，CO2的转化率为×100%≈71.4%，故C正确；D．由图可知，4min内CO的平均反应速率v(CO)==0.125mol⋅L-1⋅min-1，故D错误；故选：C。4．（2023·上海·统考模拟预测）在密闭容器中发生反应：，往密闭容器中以的比例通入两种反应物，其中15min后A在四温度下的转化率如下表所示，且，则下列说法正确的是温度转化率10%70%70%60%A．该反应是吸热反应B．T温度时()，A的转化率是70%C．温度下，在15min后继续进行反应，A的转化率变大D．温度反应15min后，若mol·L，则温度时的平衡常数是4.5【答案】D【解析】A．15min后A在四温度下的转化率为单位时间内的转化率，该转化率与速率有关，根据表格数据可知，随着温度升高，速率加快，T1、T2温度下15min未达平衡，T3、T4温度下15min时反应已经达到平衡，为平衡转化率，平衡转化率随升高温度而减小，根据勒夏特列原理知该反应为放热反应，A错误；B．由A中分析和表格数据可知T温度时()，A的转化率大于70%，B错误；C．由A中分析可知T3温度下15min时已经达到平衡，在15min后继续进行反应，A的转化率不变，C错误；D．温度反应15min后已建立该条件下的平衡，若mol·L，设A、B的起始浓度分别为2c，c，A的转化率为60%：

，由题意知c-60%c=0.5，故c=mol/L，故，D正确；故选D。5．（2023·湖南株洲·统考一模）根据下列图示所得出的结论不正确的是

甲乙丙丁A．图甲是恒温密闭容器中发生反应时随反应时间变化的曲线，说明t1时刻改变的条件可能是缩小容器的体积B．图乙是H2的起始量一定时恒温密闭容器中发生反应，达到平衡时NH3的体积分数随N2的起始物质的量的变化曲线，则H2的转化率：b>c>aC．图丙是一定温度下，将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中溶液的导电能力变化，则用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，测量结果偏小D．图丁表示反应不同温度时平衡常数K随压强的变化关系图，则【答案】B【解析】A．恒温密闭容器中发生，K=c(CO2),温度不变，平衡常数不变，t1时刻缩小容器体积，c(CO2)迅速增大，重新达到平衡后，c(CO2)与原平衡c(CO2)相等，A正确；B．H2的起始量一定时在恒温密闭容器中发生反应，随着氮气的物质的量逐渐增大，反应正向进行，H2的转化率逐渐增大，故H2的转化率：c>b>a，B错误；C．在一定温度下，将一定质量的冰醋酸加水稀释，醋酸的电离程度增大，导电能力增强，但超过b点以后，离子浓度减小，导电能力减弱，在a点用湿润的PH试纸测量PH时，相当于醋酸被稀释，酸性增强，PH偏小，C正确；D．由于为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，由图知T2时的K值小于T1时的K值，故，D正确；故选B。考向02化学平衡移动与反应的选择性1．（2024上·江苏扬州·高三统考期末）二氧化碳加氢制甲醇涉及的反应可表示为：反应I：反应II：一体积固定的密闭容器中，在5MPa下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，平衡时，CO和CH3OH在含碳产物中物质的量百分数及CO2的转化率随温度的变化如题图所示。下列说法错误的是A．200~400℃的平衡转化率始终低于CO2B．270℃时反应II的平衡常数为0.015C．加入选择性高的催化剂，可提高单位时间内CH3OH的产率D．150~250℃范围内，反应II平衡常数增大的幅度大于反应I平衡常数减小的幅度【答案】D【分析】反应I为放热反应，温度越高，该反应的产物的含量越低，故m曲线代表的是的物质的量百分数，n曲线代表的是CO的物质的量百分数。【解析】A．起始投料，只发生反应I时，由于反应Ⅰ中和的化学计量数之比为1：3，所以和的转化率相同；发生反应II时，由于反应Ⅱ中和的化学计量数之比为1：1，所以的平衡转化率小于的转化率，所以当I、II都发生时，的平衡转化率小于的转化率，所以的平衡转化率始终低于，A项正确；B．270℃时，二氧化碳的转化率为24%，且甲醇和一氧化碳的选择性各为50%，设初始投料，，容器体积为V，根据题意列出三段式如下：平衡时，，、、，则，B项正确；C．若加入选择性高的催化剂，可以加快二氧化碳和氢气生成甲醇的反应速率，提高单位时间内的产率，C项正确；D．范围内，温度升高，反应Ⅰ是放热反应，平衡逆向移动，造成二氧化碳转化率减小，平衡常数减小；反应Ⅱ是吸热反应，平衡正向移动，造成二氧化碳转化率增大，平衡常数增大；由于二氧化碳的转化率下降，说明该温度范围内反应II平衡常数增大的幅度小于反应I平衡常数减小的幅度，D项错误；故选D。2．（2023上·江苏南京·高三南京师大附中校考期中）乙醇-水催化重整可获得，其主要反应为：

，

，在Pa下，当乙醇和水的物质的量之比为1：3时，若仅考虑上述反应，平衡时和CO的选择性及的产率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是A．图中曲线①表示平衡时选择性随温度的变化B．升高温度，平衡时产率和CO选择性均增大C．一定温度下，增大或适当减压，均可提高乙醇平衡转化率D．一定温度下，加入少量生石灰或者熟石灰固体，均能提高平衡时产率【答案】B【分析】根据已知反应C2H5OH(g)+3H2O(g)⇌2CO2(g)+6H2(g)ΔH=173.3kJ/molⅠ；②CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g)ΔH=41.2Ⅱ，可知Ⅰ的热效应更大，故温度升高时对反应Ⅰ的影响更大一些，即二氧化碳选择性减小，同时CO的选择性增大，根据CO的选择性定义可知③代表一氧化碳的选择性，①代表CO2的选择性，②代表氢气的产率，以此来解答此题。【解析】A．由分析可知，曲线①表示平衡时CO2选择性随温度的变化，故A正确；B．升高温度，反应Ⅰ、反应Ⅱ平衡右移，生成的CO增多，CO选择性增大，消耗的H2也增多，H2产率先增大后减小，故B错误；C．两种物质参加反应，增大，即相对来说n(C2H5OH)不变，增大n(H2O)，H2O的浓度增大，会使化学平衡向正反应方向移动，适当减压，也会使平衡正向移动，从而可提高乙醇的平衡转化率，故C正确；D．加入生石灰或熟石灰固体能吸附CO2，促进反应正向进行，可以提高H2的产率，故D正确；故选：B。3．（2023上·辽宁沈阳·高三东北育才学校校考阶段练习）工业上用CO2和H2合成甲醇涉及以下反应：反应I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1反应Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2在催化剂作用下，将1molCO2和2molH2的混合气体充入一恒容密闭容器中进行反应，达到平衡时，CO2的转化率和容器中混合气体的平均相对分子质量随温度变化如图。下列判断正确的是已知：平衡时甲醇的选择性为生成甲醇消耗的CO2在CO2总消耗量中占比。A．ΔH2<0B．T℃，平衡时甲醇的选择性为40%C．T℃，反应Ⅱ平衡常数D．为同时提高CO2的平衡转化率和平衡时甲醇的选择性，应选择的反应条件为高温、高压【答案】C【解析】A．由图可知，温度越高，CO2的转化率越小，平衡逆向移动，说明逆反应是吸热反应，故反应I为放热反应，反应II为吸热反应，ΔH2>0，故A错误；B．T℃，CO2转化率为50%，平均相对分子质量为20，混合气体总物质的量为：＝2.4mol，则CO2为0.5mol，设甲醇为xmol，CO为ymol，可列出以下方程：x+y=0.5，n(H2)=2-(3x+y)，n(H2O)=x+y，n(CH3OH)+n(CO)+n(CO2)+n(H2)+n(H2O)=2.4，计算n(CH3OH)=0.3mol，n(CO)=0.2mol，甲醇的选择性为×100%＝60%，故B错误；C．由B项分析，T℃时，反应Ⅱ中平衡n(CO2)=0.5mol，n(H2)=0.9mol，n(CO)=0.2mol，n(H2O)=0.3+0.2=0.5mol，反应Ⅱ平衡常数，故C正确；D．由反应I为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故CO2的平衡转化率降低，则不能选择高温条件，故D错误；故选：C。4．（2023上·江苏苏州·高三统考期中）可协同催化的氢化，体系中涉及以下两个反应：反应1：

反应2：

将一定比例的、以一定流速通过催化剂，在一定温度下反应，的转化率、或CO的选择性［］与催化剂中NiO的质量分数的关系如图所示。下列说法正确的是A．反应

B．曲线Y表示的转化率随催化剂中NiO的质量分数的变化C．其他条件不变，催化剂中NiO的质量分数为1%时，的产率最高D．其他条件不变，NiO的质量分数从25%增加到50%，的平衡选择性降低【答案】B【解析】A．根据盖斯定律，反应1-反应2得2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)ΔH=ΔH1-ΔH2=-90.5kJ⋅mol-1，A错误；B．CH3OH的选择性与CO的选择性之和为100%，由图可知，CO的选择性曲线与CH3OH的选择性曲线应关于50%这条水平线对称，则曲线X表示CO的选择性，那么曲线Y表示CO2的转化率随催化剂中NiO的质量分数的变化，B正确；C．由图可知，其他条件不变，催化剂中NiO的质量分数为1%时，CH3OH的选择性最高，但CO2的转化率不是最高，则CH3OH的产率不一定是最高，C错误；D．催化剂能加快反应速率，但不影响平衡，因此NiO的质量分数从25%增加到50%，CH3OH的平衡选择性不变，D错误；故选B。5．（2023上·江苏南京·高三校联考阶段练习）在催化剂作用下，以和为原料进行合成的实验。保持压强一定，将起始的混合气体通过装有催化剂的反应管，测得出口处的转化率和的选择性[]与温度的关系如图所示(图中虚线表示平衡时的转化率或的选择性)。

已知反应管内发生的反应为：反应1：

反应2：

下列说法正确的是A．

B．220℃～280℃时，出口处一定存在：C．220℃～280℃，保持其他条件不变，随温度的升高而增加D．为提高的产率，应研发高温下催化活性更强的催化剂【答案】B【解析】A．根据盖斯定律反应1-反应2得的，故A错误；B．220℃～280℃时，选择性始终高于60%左右、CO选择性低于40%，则，故B正确；C．在220℃～280℃范围内，随温度升高，选择性降低、CO选择性增大，则的值随温度升高而减小，故C错误；D．低温下，选择性高，所以开发低温下反应活性强的催化剂以提高反应速率，同时有利于提高的产率，故D错误；故选B。考向03最佳反应条件的选择1．（2023·上海徐汇·统考模拟预测）有关工业合成氨的说法错误的是A．不断移去液氨，有利于反应正向进行 B．400~500℃时，原料的平衡转化率最大增大压强，氨的分解速率增加D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒【答案】B【解析】A．如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等)，化学平衡就被破坏，并向减弱这种改变的方向移动，不断将氨气液化，降低生成物浓度，有利于平衡正向移动，故A正确；B．合成氨是放热反应，升高温度平衡逆向移动，原料的平衡转化率降低，控制温度为400℃～500℃是因为此温度催化剂的活性最高，反应速率较大，生产效率较高，故B错误；C．增大压强，化学反应速率增大，氨的分解速率增加，故C正确；D．制备原料气过程中会产生其它杂质，为防止催化剂中毒和安全，原料气须经过净化处理，故D正确；故答案选B。2．（2023·上海徐汇·统考一模）不符合硫酸工业生产实际的是A．沸腾炉中加入碾碎的硫铁矿B．接触室中的反应条件为高温高压C．催化氧化时通过热交换器充分利用能量D．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3【答案】B【解析】A．沸腾炉中加入碾碎的硫铁矿可以增大固体的表面积，是反应物的接触面积增大，反应更加充分，A正确；B．接触室中二氧化硫的催化氧化反应在常压下转化率已经很高，加压对转化率影响不大，但对设备材料要求较高，会导致成本增大，故接触室中的反应条件为高温常压，B错误；C．二氧化硫在接触室内催化氧化生成三氧化硫的反应为放热反应，催化氧化时通过热交换器可以预热反应物，同时降低容器中的温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高二氧化硫的转化率，C正确；D．SO3溶解于水放热易形成酸雾，导致吸收效率低，若吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收SO3，可以防止吸收过程中形成酸雾，提高SO3的吸收效率，D正确；故选B。3．（2023·云南·校联考模拟预测）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图实线所示(图中虚线表示相同条件下CO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不合理的是A．适当增大压强可增大甲醇的平衡转化率B．c点反应速率C．反应速率，平衡常数D．生产时反应温度控制在80~85℃为宜【答案】C【分析】从图像中可以看出，当CO的转化率达到最高点后，再升高温度，CO的转化率降低，则表明平衡逆向移动，从而得出正反应为放热反应。【解析】A．因为反应物气体分子数大于生成物气体分子数，所以适当增大压强可使平衡正向移动，从而增大甲醇的平衡转化率，A合理；B．c点时，CO的转化率小于该温度下的平衡转化率，则平衡正向移动，反应速率，B合理；C．因为e点时温度高于b点时温度，所以e点反应速率比b点快，即反应速率，但正反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，所以平衡常数，Ｃ不合理；D．80~85℃时，CO的转化率已经达到95.5%以上，且反应速率较快，所以生产时反应温度宜控制在80~85℃，D合理；故选C。4．（2023·江苏·校联考模拟预测）一种生产环氧乙烷的反应为：下列说法正确的是A．该反应B．使用是为了提高乙烯的平衡转化率C．该反应中每消耗乙烯，转移电子的数目为D．实际生产投料时，值越大，平衡体系中环氧乙烷物质的量分数越大【答案】C【解析】A．根据反应式可知该反应，根据反应自发的条件，，A错误；B．任何催化剂不会影响平衡转化率，B错误；C．根据方程式，反应中消耗乙烯时，消耗物质的量为，转移电子，C正确；D．值增大，可理解为用量一定、增加用量；用量增加，可提高转化率，增加平衡体系中环氧乙烷物质的量，但因为用量一定，平衡体系中环氧乙烷物质的量的增加是有限的，而混合体系物质的量总量增加是无限的，当用量超过一定程度时，虽然环氧乙烷物质的量仍然增加，但其物质的量分数(在体系中所占物质的量百分比)却减小，D错误；故答案为：C。5．（2023·江苏镇江·江苏省镇江第一中学校考一模）恒压条件下，密闭容器中将CO2、H2按照体积比为1：3合成CH3OH，其中涉及的主要反应：Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49kJ·moI-1Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=41kJ·moI-1在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在相同的时间段内的选择性和产率随温度的变化如图已知：CH3OH的选择性=下列说法正确的是A．保持恒温恒压下充入氮气，不影响CO的产率B．合成甲醇的适宜工业条件是约230°C，催化剂选择CZ(Zr-1)TC．使用CZ(Zr-l)T，230°C以上，升高温度甲醇的产率降低，原因是催化剂的活性降低D．使用CZT，230°C以上，升高温度甲醇的产率降低，是因为反应Ⅰ平衡逆向移动【答案】B【解析】A．充入氮气反应Ⅰ压强减小平衡逆向移动，H2和CO2增加从而导致反应Ⅱ的反应物浓度增大平衡正向，所以CO的产率增加，A项错误；B．相同条件下催化剂CZ(Zr-1)T选择性更高。此催化剂在230℃选择性最高且CH3OH的产率较高，所以甲醇的最适宜条件为约230°C、催化剂选择CZ(Zr-1)T，B项正确；C．230℃以上反应Ⅰ为放热反应升温平衡逆向，而反应Ⅱ为吸热反应升温平衡正向，导致甲醇的产率降低，C项错误；D．CZT，230°C以上甲醇的选择性低，且升温反应Ⅱ正向，所以该条件下主要以反应Ⅱ为主导致甲醇的产率降低，D项错误；故选B。考点二化学平衡常数的多维度计算命题点01单一平衡体系中呈平衡常数的计算典例01（2023·浙江卷·节选）水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。水煤气变换反应：

该反应分两步完成：

请回答：(2)恒定总压和水碳比[]投料，在不同条件下达到平衡时和的分压(某成分分压=总压×该成分的物质的量分数)如下表：条件10.400.400条件20.420.360.02①在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数。【答案】(2)2【解析】（2）①条件1下没有甲烷生成，只发生了水煤气变换反应，该反应是一个气体分子数不变的反应。设在条件1下平衡时容器的总体积为V，水蒸气和一氧化碳的投料分别为12mol和5mol，参加反应的一氧化碳为xmol，根据已知信息可得以下三段式：，解得x=4；则平衡常数；典例02（2022·湖北卷·节选）纳米碗是一种奇特的碗状共轭体系。高温条件下，可以由分子经过连续5步氢抽提和闭环脱氢反应生成。(4)1200K时，假定体系内只有反应发生，反应过程中压强恒定为(即的初始压强)，平衡转化率为α，该反应的平衡常数为(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。【答案】(4)【解析】（4）1200K时，假定体系内只有反应发生，反应过程中压强恒定为(即的初始压强)，平衡转化率为α，设起始量为1mol，则根据信息列出三段式为：则，，，该反应的平衡常数=，故答案为：；典例03（2021·湖北卷·节选）丙烯是一种重要的化工原料，可以在催化剂作用下，由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制备。反应Ⅰ(直接脱氢)：C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)△H1=+125kJ·mol-1反应Ⅱ(氧化脱氢)：C3H8(g)+O2(g)=C3H6(g)+H2O(g)△H2=-118kJ·mol-1(2)对于反应Ⅰ，总压恒定为100kPa，在密闭容器中通入C3H8和N2的混合气体(N2不参与反应)，从平衡移动的角度判断，达到平衡后“通入N2”的作用是。在温度为T1时，C3H8的平衡转化率与通入气体中C3H8的物质的量分数的关系如图a所示，计算T1时反应Ⅰ的平衡常数Kp=kPa(以分压表示，分压=总压×物质的量分数，保留一位小数)。【答案】(2)减小气体浓度，使平衡右移，提高C3H8(g)转化率16.7【解析】（2）达到平衡后，通入N2，由于总压恒定为100kPa，则容器体积增大，平衡向气体体积增大的方向移动，即向正反应方向移动，C3H8(g)的转化率增大；根据图a，C3H8的物质的量分数为0.4时，其平衡转化率为50%；假设混合气体为1mol，则起始时C3H8为0.4mol，N2为0.6mol，运用三段式法计算：由于总压恒定为100kPa，平衡时C3H8为0.2mol，C3H6为0.2mol，H2为0.2mol，N2为0.6mol，则C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)的分压均为：100KPa×=故T1时反应Ⅰ的平衡常数KP==16.7kPa。命题点02多平衡体系中平衡常数的计算典例01（2023·河北卷·节选）氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性质以及氮的循环利用对解决环境和能源问题都具有重要意义。回答下列问题：(1)恒温下，将空气(和的体积分数分别为0.78和0.21，其余为惰性组分)置于容积为的恒容密闭容器中，假设体系中只存在如下两个反应：i

ii

③若上述平衡体系中，则(写出含a、b、V的计算式)。【答案】(1)【解析】（1）③根据三段式，；故答案为：；；典例02（2021·辽宁卷·节选）苯催化加氢制备环己烷是化工生产中的重要工艺，一定条件下，发生如下反应：Ⅰ.主反应：(g)+3H2(g)⇌(g)∆H1<0Ⅱ.副反应：(g)⇌(g)∆H2>0回答下列问题：(6)恒压反应器中，按照投料，发生Ⅰ、Ⅱ反应，总压为，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则反应1的(列出计算式即可，用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。【答案】(6)【解析】（6）恒压反应器中，按照投料，设投入的苯的物质的量为1mol，发生Ⅰ、Ⅱ反应总压为，平衡时苯的转化率为α，环己烷的分压为p，则：，有反应后平衡体系中总的物质的量为：1-α+4-3α+α-x+x=5-3α，故平衡时，苯的分压为：，H2的分压为：，则反应1的=，故答案为：。一、三种平衡常数aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）1.浓度平衡常数：Kc＝①平衡量必须为平衡时的浓度②等体积反应：可以用平衡时的物质的量代替平衡时的浓度③恒压条件下：先计算平衡体积，再算平衡常数2.压强平衡常数：Kp＝①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可②分压Pi＝P总×xi＝P总×＝（P1+P2+P3+…）×③恒容条件下：先计算平衡总压，再算平衡常数或直接根据分压计算3.物质的量分数平衡常数：Kx＝①平衡量为平衡时的浓度、物质的量、体积等均可②物质的量分数：xi＝二、计算Kp的思路和方法计算平衡常Kp的思路和方法与计算浓度平衡常数K完全相同，关键是由平衡时气体的总物质的量和各气体的物质的量确定各气体的物质的量分数，再由总压强和物质的量分数确定各气体的分压，最后由分压计算Kp。计算压强平衡常数Kp的有效方法仍是列“三段式”和“分三步”。1.列“三段式”——列出起饴量、转化量、平衡量，一般应列物质的量。2.“分三步”如：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）表达式：Kp＝第一步，得出各物质的平衡量；反应aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）起始量nAnB00转化量axbxcxdx平衡量nA－axnB－bxcxdx第二步，计算各气体的体积分数（物质的量分数）和分压；、第三步，代入Kp的表达式中进行计算。注：（1）计算中常需运用阿伏加德罗定律的推论——恒温恒容条件下，压强之比等于物质的量之比：p始：p平=n始：n平（比如平衡时比起始时压强增大了20%，则平衡时气体总物质的量变为起始时的1.2倍）；恒温恒压条件下，体积比等于物质的量之比：V始：V平=n始：n平；恒温恒压条件下，密案度比等于体积的反比、物质的量的反比：ρ始：ρ平=n平：n始（比如，平衡时气体密度变为起始时的56则平衡时混合气体的平均摩尔质量是起始时混合气体的物质的量是起始时混合气体的6（2）混合气体的总压等于相同温度下各组分气体的分压之和。三、速率常数和平衡常数的关系基元反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）1.速率方程（1）抽象化速率方程：笼统的正逆反应速率①v正＝k正·ca（A）·cb（B）、v逆＝k逆·cc（C）·cd（D）②v正＝k正·pa（A）·pb（B）、v逆＝k逆·pc（C）·pd（D）③v正＝k正·xa（A）·xb（B）、v逆＝k逆·xc（C）·xd（D）（2）具体化速率方程：以具体物质表示的正逆反应速率①vA正＝k正·ca（A）·cb（B）、vC逆＝k逆·cc（C）·cd（D）②vA正＝k正·pa（A）·pb（B）、vC逆＝k逆·pc（C）·pd（D）③vA正＝k正·xa（A）·xb（B）、vC逆＝k逆·xc（C）·xd（D）2.速率常数和平衡常数的关系（1）抽象化：平衡条件v正＝v逆，①＝Kc；②＝Kp；③＝Kx（2）具体化：平衡条件＝，①＝Kc；②＝Kp；③＝Kx四、多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：aA（g）bB（g）+cC（g），cC（g）dD（g）+eE（g）②特点：计算K1、K2时，用到的c（C）相同3.计算方法（1）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（2）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考向01单一平衡体系中呈平衡常数的计算1．（2024·甘肃·模拟预测）铜锈中含有和。有人提出腐蚀途径如下：(6)某温度下，在恒容密闭容器中的分解达平衡时，容器内压强为，则反应平衡常数。【答案】(6)【解析】（6）该反应，反应物为固体，气体为生成的，则混合气体中二者物质的量之比为1:1，的分压为，的分压为，反应平衡常数；2．（2024·贵州·统考模拟预测·节选）苯乙烯是重要的有机化工原料，可用乙苯为原料制备苯乙烯。制备方法有直接脱氢法和氧化脱氢法。在时反应的热化学方程式及其平衡常数如下：(ⅰ)直接脱氢：(ⅱ)氧化脱氢：回答下列问题：(2)已知，忽略随温度的变化。当时，反应能自发进行。在下，直接脱氢反应的和随温度变化的理论计算结果如图所示。③在某温度、下，向密闭容器中通入气态乙苯发生直接脱氢反应，达到平衡时，混合气体中乙苯和氢气的分压相等，该反应的平衡常数(保留小数点后一位；分压总压物质的量分数)。【答案】(2)33.3【解析】（2）③设转化的C8H10物质的量为xmol，可得三段式：，达到平衡时，混合气体中乙苯和氢气的分压相等，根据阿伏伽德罗定律及其推论可知，此时1-x=x，解得x=0.5mol，总物质的量为1.5mol，3．（2023·山东·山东省五莲县第一中学校联考模拟预测·节选）对CO2的综合利用具有深远意义。由CO2、CO和H2制备甲醇涉及以下反应：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-49.0kJ·mol-1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

ΔH2=-90.1kJ·mol-1③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH3回答下列问题：(3)在1L恒容密闭容器中充入1molCO、2molH2，仅发生反应②：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。某温度下反应达到平衡时，测得CO的转化率为50%，H2的分压p(H2)=5MPa，则平衡常数Kp2=。【答案】(3)【解析】（3）根据题干信息，利用三段式处理数据，根据物质的量之比等于分压之比，因此考向02多平衡体系中平衡常数的计算1．（2024·黑龙江·校联考模拟预测·节选）CO2资源化利用受到越来越多的关注，它能有效减少碳排放，有效应对全球的气候变化，并且能充分利用碳资源。二氧化碳催化加氢制甲醇有利于减少温室气体排放，涉及的反应如下：I.II.kJ⋅mol-1III.kJ⋅mol-1回答下列问题：(6)在恒温恒压(压强为p)的某密闭容器中，充入1mol和3mol，仅发生反应I和II，经过一段时间后，反应I和II达到平衡，此时测得的平衡转化率为20%，甲醇的选择性为50%{甲醇选择性[]}，则该温度下反应I的平衡常数(写出计算式即可，分压=总压×物质的量分数)。【答案】(6)【解析】（6）在恒温恒压(压强为p)的某密闭容器中，充入1mol和3mol，仅发生反应Ⅰ和Ⅱ，经过一段时间后，反应Ⅰ和Ⅱ达到平衡，此时测得的平衡转化率为20%，甲醇的选择性为50%，根据三段式分析可知：，，此时CO2的平衡分压为：p(CO2)=，同理有：p(H2)=，p(CH3OH)=，p(H2O)=，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数。2．（2023·陕西渭南·统考一模·节选）随着时代的进步，人类对能源的需求量与日俱增，我国全球首套焦炉气化学合成法生产无水乙醇的工业示范项目打通全流程实现，项目投产成功。(4)甲醇也是新能源的重要组成部分。以、为原料合成涉及的反应如下：iv．v．vi．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，CO和在含碳产物(即和CO)中物质的量分数及的转化率α随温度的变化如图，压强、、由大到小的顺序为，曲线(填“m”或“n”)代表在含碳产物中物质的量分数，在℃下，压强为时，反应ⅴ的浓度平衡常数(填含α的表达式)。【答案】(4)m【解析】（4）反应ⅳ、ⅵ正向体积减小，ⅴ体积不变，增大压强二氧化碳的转化率增大，相同温度下二氧化碳转化率从小到大对应的压强顺序为P3、P2、P1，则压强从大到小的顺序为；反应ⅳ、ⅵ正向放热，ⅴ正向吸热，升高温度，反应ⅳ、ⅵ逆向移动，ⅴ正向移动，则升高温度二氧化碳浓度增大，甲醇浓度减小，因此m代表甲醇在含碳物质中的质量分数；按照进行投料，设起始时二氧化碳和氢气浓度分别为1mol/L、3mol/L：图中可以读出此时CO和甲醇的物质的量分数相等则y-z=x+z；二氧化碳的转化率为α则x+y=α；。3．（2023·浙江绍兴·绍兴一中校考一模·节选）用太阳能电池电解水得到的H2，再与CO2反应生成甲醇，是目前推动“碳达峰、碳中和”的新路径。合成甲醇过程中主要发生以下反应：i．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=－49.4kJ·mol－1

Kp1ii．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2=＋41.2kJ·mol－1

Kp2iii．CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

ΔH3

Kp3(1)Kp3=(Kp1、Kp2表示)。(2)在3.0Mpa，有催化剂的条件下，向密闭容器中充入1molCO2和3molH2，CO2的平衡转化率与CH3OH、CO的选择性随温度的变化如图1所示，CH3OH(或CO)的选择性=×100%。③3.0Mpa，250℃反应达到平衡后，H2的物质的量为2.6mol，反应ii的Kp2=。已知：对于气相反应，用组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可以表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=p·x(B)，p为平衡压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。【答案】(1)(2)【解析】（1）由盖斯定律知反应iii=反应i-反应ii，故；（2）③设反应i中CO2变化量为x，反应ii中CO2变化量为y，则250℃达到平衡的反应体系中H2的物质的量为2.6mol，则3-3x-y=2.6mol，根据图像可知，250℃时CH3OH的选择性和CO的选择性相，则平衡时，即x=y，解出：x=y=0.1mol，则CO2的变化量为：x+y=0.2mol，平衡时CO2的物质的量为：1-x-y=0.8mol，平衡时H2O的物质的量为：x+y=0.2mol，平衡时气体总物质的量为：4-2x=3.8mol，反应ii的Kp2=；考点三化学热力学与动力学实验探究（解密高考命题点，每个命题点下面2-3道高考真题，近三年）命题点01外界条件对化学反应速率的影响典例01（2023·湖南卷）向一恒容密闭容器中加入和一定量的，发生反应：。的平衡转化率按不同投料比随温度的变化曲线如图所示。下列说法错误的是

A．B．反应速率：C．点a、b、c对应的平衡常数：D．反应温度为，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态【答案】B【解析】A．一定条件下，增大水的浓度，能提高CH4的转化率，即x值越小，CH4的转化率越大，则，故A正确；B．b点和c点温度相同，CH4的起始物质的量都为1mol，b点x值小于c点，则b点加水多，反应物浓度大，则反应速率：，故B错误；C．由图像可知，x一定时，温度升高CH4的平衡转化率增大，说明正反应为吸热反应，温度升高平衡正向移动，K增大；温度相同，K不变，则点a、b、c对应的平衡常数：，故C正确；D．该反应为气体分子数增大的反应，反应进行时压强发生改变，所以温度一定时，当容器内压强不变时，反应达到平衡状态，故D正确；答案选B。典例02（2022·浙江卷）恒温恒容的密闭容器中，在某催化剂表面上发生氨的分解反应：，测得不同起始浓度和催化剂表面积下氨浓度随时间的变化，如下表所示，下列说法不正确的是

A．实验①，，B．实验②，时处于平衡状态，C．相同条件下，增加氨气的浓度，反应速率增大D．相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大【答案】C【解析】A．实验①中，0~20min，氨气浓度变化量为2.4010-3mol/L-2.0010-3mol/L=4.0010-4mol/L，v(NH3)==2.0010-5mol/(L·min)，反应速率之比等于化学计量数之比，v(N2)=v(NH3)=1.0010-5mol/(L·min)，A正确；B．催化剂表面积大小只影响反应速率，不影响平衡，实验③中氨气初始浓度与实验①中一样，实验③达到平衡时氨气浓度为4.0010-4mol/L，则实验①达平衡时氨气浓度也为4.0010-4mol/L，而恒温恒容条件下，实验②相对于实验①为减小压强，平衡正向移动，氨气浓度减小，因此实验②60min时处于平衡状态，根据等效平衡可以判断x<0.2，即x≠0.4，B正确；C．实验①、实验②中0~20min、20min~40min氨气浓度变化量都是4.0010-4mol/L，实验②中60min时反应达到平衡状态，实验①和实验②催化剂表面积相同，实验①中氨气初始浓度是实验②中氨气初始浓度的两倍，实验①60min时反应未达到平衡状态，相同条件下，增加氨气浓度，反应速率并没有增大，C错误；D．对比实验①和实验③，氨气浓度相同，实验③中催化剂表面积是实验①中催化剂表面积的2倍，实验③先达到平衡状态，实验③的反应速率大，说明相同条件下，增加催化剂的表面积，反应速率增大，D正确；答案选C。典例03（2021·辽宁卷）某温度下，降冰片烯在钛杂环丁烷催化下聚合，反应物浓度与催化剂浓度及时间关系如图。已知反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，下列说法错误的是A．其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应速率越大B．其他条件相同时，降冰片烯浓度越大，反应速率越大C．条件①，反应速率为D．条件②，降冰片烯起始浓度为时，半衰期为【答案】B【解析】A．由题干图中曲线①②可知，其他条件相同时，催化剂浓度越大，反应所需要的时间更短，故反应速率越大，A正确；B．由题干图中曲线①③可知，其他条件相同时，降冰片烯浓度①是③的两倍，所用时间①也是③的两倍，反应速率相等，故说明反应速率与降冰片烯浓度无关，B错误；C．由题干图中数据可知，条件①，反应速率为=，C正确；D．反应物消耗一半所需的时间称为半衰期，由题干图中数据可知，条件②，降冰片烯起始浓度为时，半衰期为125min÷2=，D正确；故答案为：B。命题点02化学平衡的实验验证典例01（2023·辽宁卷）某小组进行实验，向蒸馏水中加入，充分振荡，溶液呈浅棕色，再加入锌粒，溶液颜色加深；最终紫黑色晶体消失，溶液褪色。已知为棕色，下列关于颜色变化的解释错误的是选项颜色变化解释A溶液呈浅棕色在水中溶解度较小B溶液颜色加深发生了反应：C紫黑色晶体消失()的消耗使溶解平衡右移D溶液褪色与有色物质发生了置换反应【答案】D【解析】A．向10mL蒸馏水中加入0.4gI2，充分振荡，溶液呈浅棕色，说明I2的浓度较小，因为I2在水中溶解度较小，A项正确；B．已知(aq)为棕色，加入0.2g锌粒后，Zn与I2反应生成ZnI2，生成的I-与I2发生反应I-+I2⇌，生成使溶液颜色加深，B项正确；C．I2在水中存在溶解平衡I2(s)⇌I2(aq)，Zn与I2反应生成的I-与I2(aq)反应生成