專題13化學反應原理綜合01專題網絡·思維腦圖02考情分析·解密高考03高頻考點·以考定法考點一化學平衡移動及最佳反應條件的選擇【高考解密】命題點01化學平衡移動與轉化率考點一化學平衡移動及最佳反應條件的選擇【高考解密】命題點01化學平衡移動與轉化率命題點02化學平衡移動與反應的選擇性命題點03適宜反應條件的選擇【技巧解密】【考向預測】考點二化學平衡常數的多維度計算【高考解密】命題點01單一平衡體系中平衡常數的計算命題點02多平衡體系中平衡常數的計算【技巧解密】【考向預測】考點三化學熱力學與動力學實驗探究【高考解密】命題點01外界條件對化學反應速率的影響命題點02化學平衡的實驗驗證【技巧解密】【考向預測】04核心素養·微專題微專題原理綜合類答題規范考點考查內容考情預測化學平衡移動及最佳反應條件的選擇1、化學平衡移動與轉化率2、化學平衡移動與反應的選擇性3、最佳反應條件的選擇化學原理綜合題往往取材于能源、環境問題、化工生產等情景。題目圍繞一個主題，以“拼盤”的形式呈現，每個小題有一定的相對獨立性，將熱化學、化學反應速率、電化學及三大平衡知識融合在一起進行考查；題目中結合圖象、表格、數據、裝置等信息，考查學生的閱讀、讀圖、分析歸納能力，增加了試題的難度。考點主要涉及蓋斯定律與熱化學方程式、化學反應速率的計算及其影響因素、平衡常數計算及其影響因素、化學平衡移動及其影響因素、電極反應方程式書寫等。預計2024年高考化學原理綜合題將以填空、讀圖、作圖、計算等形式呈現，以實際情景(場景)為背景，體現核心素養的要求，預計對單一因素影響的考查已經越來越少了，主要以“多因素影響”出現，考查考生的綜合分析判斷能力。化學平衡常數的多維度計算1、單一平衡體系中呈平衡常數的計算2、多平衡體系中平衡常數的計算化學熱力學與動力學實驗探究1、外界條件對化學反應速率的影響2、化學平衡的實驗驗證考點一化學平衡移動及最佳反應條件的選擇命題點01化學平衡移動與轉化率典例01（2023·全國新課標卷·29節選）氨是最重要的化學品之一，我國目前氨的生產能力位居世界首位。回答下列問題：(4)在不同壓強下，以兩種不同組成進料，反應達平衡時氨的摩爾分數與溫度的計算結果如下圖所示。其中一種進料組成為，另一種為。(物質i的摩爾分數：)①圖中壓強由小到大的順序為_______，判斷的依據是_______。②進料組成中含有情性氣體的圖是_______。③圖3中，當、時，氮氣的轉化率_______。【答案】(4)P1＜P2＜P3合成氨的反應為氣體分子數減少的反應，壓強越大平衡時氨的摩爾分數越大圖433.33%【解析】(4)①合成氨的反應中，壓強越大越有利于氨的合成，因此，壓強越大平衡時氨的摩爾分數越大。由圖中信息可知，在相同溫度下，反應達平衡時氨的摩爾分數P1＜P2＜P3，因此，圖中壓強由小到大的順序為P1＜P2＜P3，判斷的依據是：合成氨的反應為氣體分子數減少的反應，壓強越大平衡時氨的摩爾分數越大。②對比圖3和圖4中的信息可知，在相同溫度和相同壓強下，圖4中平衡時氨的摩爾分數較小。在恒壓下充入情性氣體A，反應混合物中各組分的濃度減小，各組分的分壓也減小，化學平衡要朝氣體分子數增大的方向移動，因此，充入情性氣體A不利于合成氨，進料組成中含有情性氣體A的圖是圖4。③圖3中，進料組成為兩者物質的量之比為3：1。假設進料中氫氣和氮氣的物質的量分別為3mol和1mol，達到平衡時氮氣的變化量為xmol，則有：當、時，，解之得，則氮氣的轉化率。典例02（2022·海南卷）某溫度下，反應CH2=CH2(g)+H2O(g)CH3CH2OH(g)在密閉容器中達到平衡，下列說法正確的是A．增大壓強，，平衡常數增大B．加入催化劑，平衡時的濃度增大C．恒容下，充入一定量的，平衡向正反應方向移動D．恒容下，充入一定量的，的平衡轉化率增大【答案】C【解析】A．該反應是一個氣體分子數減少的反應，增大壓強可以加快化學反應速率，正反應速率增大的幅度大于逆反應的，故v正>v逆，平衡向正反應方向移動，但是因為溫度不變，故平衡常數不變，A不正確；B．催化劑不影響化學平衡狀態，因此，加入催化劑不影響平衡時CH3CH2OH(g)的濃度，B不正確；C．恒容下，充入一定量的H2O(g)，H2O(g)的濃度增大，平衡向正反應方向移動，C正確；D．恒容下，充入一定量的CH2=CH2(g)，平衡向正反應方向移動，但是CH2=CH2(g)的平衡轉化率減小，D不正確；綜上所述，本題選C。典例03（2023·海南卷）制備水煤氣的反應

，下列說法正確的是A．該反應B．升高溫度，反應速率增大C．恒溫下，增大總壓，H2O(g)的平衡轉化率不變D．恒溫恒壓下，加入催化劑，平衡常數增大【答案】B【解析】A．該反應的正反應是氣體體積增大的反應，所以△S＞0，A錯誤；B．升高溫度，物質的內能增加，分子運動速率加快，有效碰撞次數增加，因此化學反應速率增大，B正確；C．恒溫下，增大總壓，化學平衡向氣體體積減小的逆反應方向移動，使H2O(g)的平衡轉化率減小，C錯誤；D．恒溫恒壓下，加入催化劑，化學平衡不移動，因此化學平衡常數不變，D錯誤；故合理選項是B。命題點02化學平衡移動與反應的選擇性典例01（2023·福建卷·節選）探究甲醇對丙烷制丙烯的影響。丙烷制烯烴過程主要發生的反應有ⅰ．ⅱ．ⅲ．已知：為用氣體分壓表示的平衡常數，分壓=物質的量分數×總壓。在下，丙烷單獨進料時，平衡體系中各組分的體積分數見下表。物質丙烯乙烯甲烷丙烷氫氣體積分數(%)2123.755.20.10(2)③平衡體系中檢測不到，可認為存在反應：，下列相關說法正確的是(填標號)。a．b．c．使用催化劑，可提高丙烯的平衡產率d．平衡后再通入少量丙烷，可提高丙烯的體積分數④由表中數據推算：丙烯選擇性(列出計算式)。【答案】(2)③ab④【分析】Kp為用氣體分壓表示的平衡常數，分壓=物質的量分數×總壓，巧用蓋斯定律解決問題。結合阿伏加德羅定律將物質的量和體積進行轉化。【解析】（2）③根據蓋斯定律：目標反應=2ⅰ+ⅲ，故，故a正確；分壓=物質的量分數×總壓=體積分數×總壓，故，故b正確；催化劑不能影響平衡，故c不正確；通入丙烷平衡正向移動，根據溫度不變Kp為定值，各組分的體積分數不變，故d不正確；，答案選ab;④在相同條件下，物質的量之比等于體積之比；同時消耗1mol丙烷生成1mol丙烯或1mol乙烯或3mol甲烷，生成乙烯時同時生成等量的甲烷，因此丙烯的選擇性；典例02（2023·湖南卷·節選）聚苯乙烯是一類重要的高分子材料，可通過苯乙烯聚合制得。(3)在、下，以水蒸氣作稀釋氣。作催化劑，乙苯除脫氫生成苯乙烯外，還會發生如下兩個副反應：⑤⑥以上反應體系中，芳香烴產物苯乙烯、苯和甲苯的選擇性S()隨乙苯轉化率的變化曲線如圖所示，其中曲線b代表的產物是，理由是；【答案】(3)苯苯乙烯是主反應產物，選擇性最大，隨著水蒸氣的通入，主反應④正移，副反應⑤正移，⑥不移動，導致選擇性變化，苯乙烯降低，苯升高，甲苯幾乎不變【解析】（3）b曲線是苯；苯乙烯是主反應產物，選擇性最大，隨著水蒸氣的通入，主反應④正移，副反應⑤正移，⑥不移動，導致選擇性變化，苯乙烯降低，苯升高，甲苯幾乎不變；典例03（2021·江蘇卷）NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應均為放熱反應。工業尾氣中的NH3可通過催化氧化為N2除去。將一定比例的NH3、O2和N2的混合氣體以一定流速通過裝有催化劑的反應管，NH3的轉化率、生成N2的選擇性[100%]與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是A．其他條件不變，升高溫度，NH3的平衡轉化率增大B．其他條件不變，在175～300℃范圍，隨溫度的升高，出口處N2和氮氧化物的量均不斷增大C．催化氧化除去尾氣中的NH3應選擇反應溫度高于250℃D．高效除去尾氣中的NH3，需研發低溫下NH3轉化率高和N2選擇性高的催化劑【答案】D【解析】A．NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應均為放熱反應，根據勒夏特列原理，升高溫度，平衡向逆反應方向進行，氨氣的平衡轉化率降低，故A錯誤；B．根據圖象，在175～300℃范圍，隨溫度的升高，N2的選擇率降低，即產生氮氣的量減少，故B錯誤；C．根據圖象，溫度高于250℃N2的選擇率降低，且氨氣的轉化率變化并不大，浪費能源，根據圖象，溫度應略小于225℃，此時氨氣的轉化率、氮氣的選擇率較大，故C錯誤；D．氮氣對環境無污染，氮的氧化物污染環境，因此高效除去尾氣中的NH3，需研發低溫下NH3轉化率高和N2選擇性高的催化劑，故D正確；答案為D。命題點03適宜反應條件的選擇典例01（2023·遼寧卷）硫酸工業在國民經濟中占有重要地位。(1)我國古籍記載了硫酸的制備方法——“煉石膽(CuSO4·5H2O)取精華法”。借助現代儀器分析，該制備過程中CuSO4·5H2O分解的TG曲線(熱重)及DSC曲線(反映體系熱量變化情況，數值已省略)如下圖所示。700℃左右有兩個吸熱峰，則此時分解生成的氧化物有SO2、_______和_______(填化學式)。(2)鉛室法使用了大容積鉛室制備硫酸(76%以下)，副產物為亞硝基硫酸，主要反應如下：NO2+SO2+H2O=NO+H2SO42NO+O2=2NO2(ⅰ)上述過程中NO2的作用為_______。(ⅱ)為了適應化工生產的需求，鉛室法最終被接觸法所代替，其主要原因是_______(答出兩點即可)。(3)接觸法制硫酸的關鍵反應為SO2的催化氧化：SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=98.9kJ·mol1(ⅰ)為尋求固定投料比下不同反應階段的最佳生產溫度，繪制相應轉化率(α)下反應速率(數值已略去)與溫度的關系如下圖所示，下列說法正確的是_______。a．溫度越高，反應速率越大b．α=0.88的曲線代表平衡轉化率c．α越大，反應速率最大值對應溫度越低d．可根據不同下的最大速率，選擇最佳生產溫度(ⅱ)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉化率關系如下圖所示，催化性能最佳的是_______(填標號)。(ⅲ)設O2的平衡分壓為p，SO2的平衡轉化率為αe，用含p和αe的代數式表示上述催化氧化反應的Kp=_______(用平衡分壓代替平衡濃度計算)。【答案】(1)①CuO②SO3(2)①催化劑②反應中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環境、NO2可以溶解在硫酸中給產物硫酸帶來雜質、產率不高(答案合理即可)(3)①cd②d③【解析】(1)根據圖示的熱重曲線所示，在700℃左右會出現兩個吸熱峰，說明此時CuSO4發生熱分解反應，從TG圖像可以看出，質量減少量為原CuSO4質量的一半，說明有固體CuO剩余，還有其他氣體產出，此時氣體產物為SO2、SO3、O2，可能出現的化學方程式為3CuSO43CuO+2SO2↑+SO3↑+O2↑，結合反應中產物的固體產物質量和氣體產物質量可以確定，該反應的產物為CuO、SO2、SO3、O2。(2)(i)根據所給的反應方程式，NO2在反應過程中線消耗再生成，說明NO2在反應中起催化劑的作用；(ii)近年來，鉛室法被接觸法代替因為在反應中有污染空氣的NO和NO2放出影響空氣環境、同時作為催化劑的NO2可以溶解在硫酸中給產物硫酸帶來雜質影響產品質量、產率不高(答案合理即可)。(3)(i)a項，根據不同轉化率下的反應速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應速率先加快后減慢，a錯誤；b項，從圖中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉化率越低反應速率越快，但在轉化率小于88%的時的反應速率圖像并沒有給出，無法判斷α=0.88的條件下是平衡轉化率，b錯誤；c項，從圖像可以看出隨著轉化率的增大，最大反應速率不斷減小，最大反應速率出現的溫度也逐漸降低，c正確；d項，從圖像可以看出隨著轉化率的增大，最大反應速率出現的溫度也逐漸降低，這時可以根據不同轉化率選擇合適的反應溫度以減少能源的消耗，d正確；故選cd；(ii)為了提高催化劑的綜合性能，科學家對催化劑進行了改良，從圖中可以看出標號為d的催化劑VKCsCe對SO2的轉化率最好，產率最佳，故選d；(iii)利用分壓代替濃度計算平衡常數，反應的平衡常數Kp===；設SO2初始量為mmol，則平衡時n(SO2)=m·αe，n(SO3)=mm·αe=m(1αe)，Kp==。典例02（2022·浙江卷）主要成分為的工業廢氣的回收利用有重要意義。(1)回收單質硫。將三分之一的燃燒，產生的與其余混合后反應：。在某溫度下達到平衡，測得密閉系統中各組分濃度分別為、、，計算該溫度下的平衡常數。(2)熱解制。根據文獻，將和的混合氣體導入石英管反應器熱解(一邊進料，另一邊出料)，發生如下反應：Ⅰ

Ⅱ

總反應：Ⅲ

投料按體積之比，并用稀釋；常壓，不同溫度下反應相同時間后，測得和體積分數如下表：溫度/95010001050110011500.51.53.65.58.50.00.00.10.41.8請回答：①反應Ⅲ能自發進行的條件是。②下列說法正確的是。A．其他條件不變時，用Ar替代作稀釋氣體，對實驗結果幾乎無影響B．其他條件不變時，溫度越高，的轉化率越高C．由實驗數據推出中的鍵強于中的鍵D．恒溫恒壓下，增加的體積分數，的濃度升高③若將反應Ⅲ看成由反應Ⅰ和反應Ⅱ兩步進行，畫出由反應原料經兩步生成產物的反應過程能量示意圖。④在，常壓下，保持通入的體積分數不變，提高投料比，的轉化率不變，原因是。⑤在范圍內(其他條件不變)，的體積分數隨溫度升高發生變化，寫出該變化規律并分析原因。【答案】(1)8×108L·mol－1(2)高溫AB1000℃時CH4不參與反應，相同分壓的H2S經歷相同的時間轉化率相同先升后降；在低溫段，以反應Ⅰ為主，隨溫度升高，S2(g)的體積分數增大；在高溫段，隨溫度升高；反應Ⅱ消耗S2的速率大于反應Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的體積分數減小【解析】（1）根據方程式可知該溫度下平衡常數K＝；（2）①根據蓋斯定律可知Ⅰ+Ⅱ即得到反應Ⅲ的ΔH＝234kJ/mol，這說明反應Ⅲ是吸熱的體積增大（即ΔS＞0）的反應，根據ΔG＝ΔH－TΔS＜0可自發進行可知反應Ⅲ自發進行的條件是高溫下自發進行；②A．Ar是稀有氣體，與體系中物質不反應，所以其他條件不變時，用Ar替代N2作稀釋氣體，對實驗結果幾乎無影響，A正確；B．正反應吸熱，升高溫度平衡正向進行，溫度越高，H2S的轉化率越高，B正確；C．根據表中數據無法得出H2S中SH鍵和CH4中CH鍵的相對強弱，事實上CH鍵的鍵能大于SH鍵鍵能，C錯誤；D．恒溫恒壓下，增加N2的體積分數，相當于減壓，平衡正向進行，H2的物質的量增加，容器容積增加，H2濃度減小，D錯誤；答案選AB；③反應I、反應Ⅱ和反應Ⅲ均是吸熱反應，則反應過程能量示意圖可表示為；④根據表中數據可知1000℃時CH4不參與反應，相同分壓的H2S經歷相同的時間轉化率相同，所以在1000℃常壓下，保持通入的H2S體積分數不變，提高投料比時H2S的轉化率不變；⑤根據表中數據可知在低溫段，以反應Ⅰ為主，隨溫度升高，S2(g)的體積分數增大；在高溫段，隨溫度升高；反應Ⅱ消耗S2的速率大于反應Ⅰ生成S2的速率，S2(g)的體積分數減小，因此變化規律是先升后降。典例03（2021·福建卷）化學鏈燃燒()是利用載氧體將空氣中的氧傳輸至燃料的新技術，與傳統燃燒方式相比，避免了空氣和燃料的直接接觸，有利于高效捕集。基于載氧體的甲烷化學鏈燃燒技術示意圖如下。空氣反應器與燃料反應器中發生的反應分別為：①②(1)反應。(2)反應②的平衡常數表達式。(3)氧的質量分數：載氧體Ⅰ(填“>”“=”或“<”)載氧體Ⅱ。(4)往盛有載氧體的剛性密閉容器中充入空氣【氧氣的物質的量分數為21%】，發生反應①。平衡時隨反應溫度T變化的曲線如圖所示。時的平衡轉化率(保留2位有效數字)。(5)根據下圖，隨溫度升高而增大的原因是。反應溫度必須控制在以下，原因是。(6)載氧體摻雜改性，可加快化學鏈燃燒速率。使用不同摻雜的載氧體，反應②活化能如下表所示。載氧體摻雜物質氧化鋁膨潤土活化能/由表中數據判斷：使用(填“氧化鋁”或“膨潤土”)摻雜的載氧體反應較快；使用氧化鋁或者膨潤土摻雜的載氧體，單位時間內燃料反應器釋放的熱量分別為、，則ab(填“>”“=”或“<”)。【答案】(1)(2)(或)(3)>(4)58%(5)反應①為放熱反應，溫度升高平衡左移溫度高于時，大于21%，載氧體無法載氧(6)膨潤土<【解析】（1）①；②，用①2+②（1）得：反應=，故答案：。（2）由②可知，故體沒有濃度，所以該反應的平衡常數表達式(或)，故答案：(或)。（3）由圖可知：載氧體I是把空氣中的氧氣轉移到燃料反應器，載氧體II是氧氣和甲烷發生反應釋放出水和二氧化碳，所以氧的質量分數：載氧體I>載氧體II，故答案：>。（4）設往盛有載氧體的剛性密閉容器中充入空氣的物質的量為1mol,氧氣的物的量分數為21%，則氧氣的物質的量為0.21mol，由圖可知，達到平衡時氧氣的物的量分數為10%，設反應的O2為xmol，有，x=0.122mol，則時的平衡轉化率=58%，故答案：58%。（5）因為①為放熱反應，隨溫度升高平衡逆向移動，氧氣的濃度正大。因為往盛有載氧體的剛性密閉容器中充入空氣【氧氣的物質的量分數為21%】，由圖可知，當溫度高于時，大于21%，載氧體無法載氧。故答案：反應①為放熱反應，溫度升高平衡左移；溫度高于時，大于21%，載氧體無法載氧。（6）由表中數據可知：使用氧化鋁摻雜的載氧體反應的活化能比使用膨潤土摻雜的載氧體反應的活化能高，所以使用膨潤土摻雜的載氧體反應較快。使用氧化鋁比使用者膨潤土摻雜的載氧體反應較慢，單位時間內燃料反應器釋放的熱量少，所以<，故答案：膨潤土；<。一、外界條件對化學反應速率的影響1.純液體和固體濃度視為常數，它們的量的改變不會影響化學反應速率。但固體顆粒的大小導致接觸面積的大小發生變化，故影響反應速率；2.對于固體、液體物質，由于壓強改變對它們的體積影響很小，因而壓強對它們濃度的影響可看作不變，壓強對無氣體參加的化學反應的速率無影響；3.升高溫度，不論吸熱反應還是放熱反應，也不論正反應速率還是逆反應速率都增大；4.使用催化劑催化的化學反應，由于催化劑只有在適宜的溫度下活性最大，反應速率才能達到最大，故在許多工業生產中溫度的選擇還需考慮催化劑的活性溫度范圍；5.“惰性氣體”(不參加反應的氣體)對反應速率的影響①恒溫恒容：充入“惰性氣體”eq\o(→,\s\up7(引起))總壓強增大→物質濃度不變(活化分子濃度不變)，反應速率不變。②恒溫恒壓：充入“惰性氣體”eq\o(→,\s\up7(引起))體積增大eq\o(→,\s\up7(引起))物質濃度減小(活化分子濃度減小)eq\o(→,\s\up7(引起))反應速率減小。6.有關化學反應速率計算公式的理解對于反應mA(g)＋nB(g)=cC(g)＋dD(g)（1）計算公式：v(A)＝（2）同一反應用不同的物質表示反應速率時，數值可能不同，但意義相同。不同物質表示的反應速率，存在如下關系：v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶c∶d（3）注意事項①濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質，不適用于固體和純液體②化學反應速率是某段時間內的平均反應速率，而不是瞬時速率，且計算時取正值二、化學平衡問題1.外界條件對化學平衡移動的影響規律溫度的影響升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動；降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動濃度的影響增大反應物濃度或減小生成物濃度，化學平衡向正反應方向移動；減小反應物濃度或增大生成物濃度，化學平衡向逆反應方向移動壓強的影響增大壓強會使平衡向氣體體積減小的方向移動；減小壓強會使平衡向氣體體積增大的方向移動2.化學平衡計算中兩組常用公式：在可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)中化學平衡常數(K)與濃度商(Q)，K＝(式中的濃度是指平衡狀態的濃度，固體物質、純液體、水溶液中進行的反應，H2O不列入平衡常數的計算表達式中；氣體反應、有機反應，H2O的濃度要列入平衡常數的計算表達式中)，Q＝(式中的濃度是任意時刻的濃度)。轉化率α＝。4．陌生平衡圖像的問題化學理論綜合題中最容易失分的是速率與平衡的陌生圖像，在非選擇題中的陌生圖像打破了傳統的速率平衡圖像模式，反應體系不再局限于氣相反應，引入了更多的液相反應，縱坐標和橫坐標不再局限于時間、溫度、壓強、速率、轉化率等物理量，而是引入了更多的變量，如兩種物質的物質的量之比、氣體分壓的負對數等，使得圖像更新穎、信息容量更大、題目難度更大。5.化學反應中的選擇性在化學領域中，選擇性是一個至關重要的概念。它涉及到化學反應在特定條件下，傾向于產生特定類型的產物，而不是其他可能的產物。不同的化學反應可能在不同條件下產生多種產物，而選擇性則是指反應在特定條件下傾向于產生特定產物。例如，某些氧化還原反應在特定pH值和溫度下，更可能產生一種氧化態的產物而不是其他可能的氧化態。在實際應用中，化學反應的選擇性往往需要通過實驗摸索和條件優化來實現。這需要科研人員具備豐富的理論知識和實驗技能。同時，也需要對反應機理有深入的理解，以便更好地預測和控制反應選擇性。（1）原理：化學反應中的選擇性涉及到反應物之間的相互作用以及反應路徑的能量變化。在反應物作用下，可能存在多個反應途徑。然而，某個特定的反應途徑能夠優先進行，是由于在該途徑中，反應物之間具有更有利的相互作用、活化能較低等特點。（2）影響因素許多因素都會影響反應的選擇性，如反應物濃度、溫度、壓力、催化劑等。因此，需要深入研究和優化反應條件，以實現所需的選擇性。①反應物的結構：反應物的結構可以影響它與其他反應物之間的相互作用，從而選擇性控制了反應途徑。例如，具有特定取代基的反應物可能會選擇性地促進某個反應途徑。②催化劑的選擇：催化劑在化學反應中起到非常重要的作用，能夠選擇性地促使某個反應途徑進行。通過選擇適當的催化劑，可以控制反應的選擇性。催化劑通常能夠提供穩定的中間體，降低活化能，從而選擇某個反應途徑。③反應條件：反應條件如反應溫度、壓力、溶劑等也會對反應的選擇性產生影響。適當的反應條件可以使某個反應途徑更有利進行。④反應動力學：反應動力學參數如速率常數、反應平衡常數等也會對選擇性產生影響。反應動力學的不同參數可以選擇性地控制反應途徑。總的來說，化學反應的選擇性是一個復雜而重要的概念。它不僅影響實驗室研究的結果和效率，還關系到工業生產的成本和環境治理的效果。因此，我們需要更深入地研究和理解化學反應的選擇性，以提高其在不同領域的應用效果。只有這樣，我們才能更好地利用化學反應的選擇性，為人類的生產和生活帶來更多的便利和效益。6.平衡轉化率大小變化分析技巧（1）轉化率問題首先看是否是平衡轉化率，若為非平衡狀態的轉化率，則側重分析溫度、壓強、濃度對反應快慢、催化劑對反應快慢及選擇性(主副反應)的影響；若為平衡轉化率，則側重分析溫度、壓強、濃度對化學平衡的影響，有時也涉及溫度對催化活性的影響。（2）判斷反應物轉化率的變化時，不要把平衡正向移動與反應物轉化率提高等同起來，要視具體情況而定。常見有以下幾種情形：反應類型條件的改變反應物轉化率的變化有多種反應物的可逆反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)恒容時只增加反應物A的用量反應物A的轉化率減小，反應物B的轉化率增大同等倍數地增大反應物A、B的量恒溫恒壓條件下反應物轉化率不變恒溫恒容條件下m＋n＞p＋q反應物A和B的轉化率均增大m＋n＜p＋q反應物A和B的轉化率均減小m＋n＝p＋q反應物A和B的轉化率均不變只有一種反應物的可逆反應：mA(g)nB(g)＋pC(g)增加反應物A的用量恒溫恒壓條件下反應物轉化率不變恒溫恒容條件下m＞n＋p反應物A的轉化率增大m＜n＋p反應物A的轉化率減小m＝n＋p反應物A的轉化率不變三、化工生產適宜條件選擇的一般原則1.一般原則①既不能過快，又不能太慢：通過改變反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等途徑調控反應速率。②既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性。③增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本：通過改變可逆反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)等改變可逆反應的限度，從而提高原料轉化率。④如設備承受高溫、高壓能力等。⑤注意催化劑的活性對溫度的限制。2.實例分析——工業合成氨的條件選擇(1)反應原理：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。(2)反應特點：①反應為可逆反應；②正反應是氣體體積減小的反應；③ΔH<0。(3)從反應快慢和反應限度兩個角度選擇反應條件(4)綜合考慮——選擇適宜的生產條件①溫度：400～500℃②壓強：10～30MPa③投料比：eq\f(n（N2）,n（H2）)＝eq\f(1,2.8)④以鐵觸媒作催化劑⑤采用循環操作提高原料利用率考向01化學平衡移動與轉化率1．（2023·北京西城·北京四中校考模擬預測）向一容積可變密閉容器中充入等物質的量的A、B，發生反應：2A(g)+2B(g)3C(s)+4D(g)在不同壓強下，該反應平衡常數隨溫度變化如表所示。下列判斷正確的是壓強Mpa平衡常數溫度/℃1.01.52.0300ab16516c64d800160fgc＞a，g＞f B．正反應是放熱反應C．2.0MPa、800℃時，A的轉化率最小 D．1.5MPa、300℃時，B的轉化率為50%【答案】D【解析】A．平衡常數只與溫度相關，溫度不變，K不變，所以g=f，故A錯誤；B．由表格中的數據可知，平衡常數隨溫度升高而增大，平衡正向移動，該反應的正反應是吸熱反應，故B錯誤；C．因為正反應為吸熱反應，所以800℃、相同壓強時，A的轉化率最大，而反應前后氣體的分子數相等，所以800℃時，三種壓強下的A的轉化率都相同，故C錯誤；D．1.5MPa、300℃時，平衡常數b=16，設平衡時體積為V，B的物質的量的變化量為x,則達平衡時，A、B、D的物質的量分別為1x、1x、2×=16，x=0.5mol，則B的轉化率為×100%=50%，故D正確；故選：D。2．（2023·廣東深圳·深圳市高級中學校考模擬預測）氨催化氧化是硝酸工業的基礎。工業上以氨氣和氧氣為原料，利用“氨催化氧化法”生產NO，在PtRh合金催化劑作用下，發生主反應Ⅰ和副反應Ⅱ：Ⅰ．4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)Ⅱ．4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)現將1molNH3、2molO2充入1L恒容密閉容器中，在上述催化劑作用下，反應相同時間內，生成物的物質的量隨溫度變化曲線如圖所示：已知：有效轉化率=×100%下列說法不正確的是A．該催化劑在低溫時對反應Ⅱ的選擇性更好B．520℃時，NH3的有效轉化率約為66.7%C．工業上氨催化氧化生成NO時，最佳溫度應控制在840℃左右D．高于400℃，n(N2)隨溫度升高而下降可能是反應Ⅱ的平衡逆向移動導致【答案】B【解析】A．由圖可知，低溫時反應的主要產物為氮氣，即主要發生反應Ⅱ，說明該催化劑在低溫時對反應Ⅱ的選擇性更好，A正確；B．由圖可知，520℃時，NH3發生反應I生成NO0.2mol，消耗氨氣0.2mol，NH3發生反應Ⅱ生成N20.2mol，消耗氨氣0.4mol，則NH3的有效轉化率為，B錯誤；C．由圖可知，840℃時，反應相同時間內，NO的物質的量最大，副產物N2的物質的量最小，說明該溫度下最有利于NO的生成，因此工業上氨催化氧化生成NO時，最佳溫度應控制在840℃左右，C正確；D．400℃后n(N2)隨溫度升高而下降，其原因可能是：該反應為放熱反應，高于400℃時平衡逆向移動，使得N2的物質的量減少，D正確；故選B。3．（2023·遼寧沈陽·遼寧實驗中學校考模擬預測）可以和發生反應：。一定溫度下，向某恒容密閉容器中加入足量鐵粉并充入一定量的氣體，反應過程中氣體和氣體的濃度與時間的關系如圖所示。下列說法正確的是A．時該化學反應達到平衡狀態B．平衡后向容器內充入，重新達到平衡時增大C．4min時，的轉化率約為71.4%D．4min內，的平均反應速率【答案】C【解析】A．由圖可知，t1min時c(CO2)=c(CO)，相同條件下t1min后c(CO2)仍在減小，c(CO)仍在增大，則t1min時該化學反應沒有達到平衡狀態，故A錯誤；B．該反應的平衡常數K=，只與溫度有關，溫度不變則K不變，所以重新達到平衡時不變，故B錯誤；C．由圖可知，4min時，CO2的轉化率為×100%≈71.4%，故C正確；D．由圖可知，4min內CO的平均反應速率v(CO)==0.125mol?L1?min1，故D錯誤；故選：C。4．（2023·上海·統考模擬預測）在密閉容器中發生反應：，往密閉容器中以的比例通入兩種反應物，其中15min后A在四溫度下的轉化率如下表所示，且，則下列說法正確的是溫度轉化率10%70%70%60%A．該反應是吸熱反應B．T溫度時()，A的轉化率是70%C．溫度下，在15min后繼續進行反應，A的轉化率變大D．溫度反應15min后，若mol·L，則溫度時的平衡常數是4.5【答案】D【解析】A．15min后A在四溫度下的轉化率為單位時間內的轉化率，該轉化率與速率有關，根據表格數據可知，隨著溫度升高，速率加快，T1、T2溫度下15min未達平衡，T3、T4溫度下15min時反應已經達到平衡，為平衡轉化率，平衡轉化率隨升高溫度而減小，根據勒夏特列原理知該反應為放熱反應，A錯誤；B．由A中分析和表格數據可知T溫度時()，A的轉化率大于70%，B錯誤；C．由A中分析可知T3溫度下15min時已經達到平衡，在15min后繼續進行反應，A的轉化率不變，C錯誤；D．溫度反應15min后已建立該條件下的平衡，若mol·L，設A、B的起始濃度分別為2c，c，A的轉化率為60%：

，由題意知c60%c=0.5，故c=mol/L，故，D正確；故選D。5．（2023·湖南株洲·統考一模）根據下列圖示所得出的結論不正確的是

甲乙丙丁A．圖甲是恒溫密閉容器中發生反應時隨反應時間變化的曲線，說明t1時刻改變的條件可能是縮小容器的體積B．圖乙是H2的起始量一定時恒溫密閉容器中發生反應，達到平衡時NH3的體積分數隨N2的起始物質的量的變化曲線，則H2的轉化率：b>c>aC．圖丙是一定溫度下，將一定質量的冰醋酸加水稀釋過程中溶液的導電能力變化，則用濕潤的pH試紙測量a處溶液的pH，測量結果偏小D．圖丁表示反應不同溫度時平衡常數K隨壓強的變化關系圖，則【答案】B【解析】A．恒溫密閉容器中發生，K=c(CO2),溫度不變，平衡常數不變，t1時刻縮小容器體積，c(CO2)迅速增大，重新達到平衡后，c(CO2)與原平衡c(CO2)相等，A正確；B．H2的起始量一定時在恒溫密閉容器中發生反應，隨著氮氣的物質的量逐漸增大，反應正向進行，H2的轉化率逐漸增大，故H2的轉化率：c>b>a，B錯誤；C．在一定溫度下，將一定質量的冰醋酸加水稀釋，醋酸的電離程度增大，導電能力增強，但超過b點以后，離子濃度減小，導電能力減弱，在a點用濕潤的PH試紙測量PH時，相當于醋酸被稀釋，酸性增強，PH偏小，C正確；D．由于為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，平衡常數減小，由圖知T2時的K值小于T1時的K值，故，D正確；故選B。考向02化學平衡移動與反應的選擇性1．（2024上·江蘇揚州·高三統考期末）二氧化碳加氫制甲醇涉及的反應可表示為：反應I：反應II：一體積固定的密閉容器中，在5MPa下，按照n(CO2)：n(H2)=1：3投料，平衡時，CO和CH3OH在含碳產物中物質的量百分數及CO2的轉化率隨溫度的變化如題圖所示。下列說法錯誤的是A．200~400℃的平衡轉化率始終低于CO2B．270℃時反應II的平衡常數為0.015C．加入選擇性高的催化劑，可提高單位時間內CH3OH的產率D．150~250℃范圍內，反應II平衡常數增大的幅度大于反應I平衡常數減小的幅度【答案】D【分析】反應I為放熱反應，溫度越高，該反應的產物的含量越低，故m曲線代表的是的物質的量百分數，n曲線代表的是CO的物質的量百分數。【解析】A．起始投料，只發生反應I時，由于反應Ⅰ中和的化學計量數之比為1：3，所以和的轉化率相同；發生反應II時，由于反應Ⅱ中和的化學計量數之比為1：1，所以的平衡轉化率小于的轉化率，所以當I、II都發生時，的平衡轉化率小于的轉化率，所以的平衡轉化率始終低于，A項正確；B．270℃時，二氧化碳的轉化率為24%，且甲醇和一氧化碳的選擇性各為50%，設初始投料，，容器體積為V，根據題意列出三段式如下：平衡時，，、、，則，B項正確；C．若加入選擇性高的催化劑，可以加快二氧化碳和氫氣生成甲醇的反應速率，提高單位時間內的產率，C項正確；D．范圍內，溫度升高，反應Ⅰ是放熱反應，平衡逆向移動，造成二氧化碳轉化率減小，平衡常數減小；反應Ⅱ是吸熱反應，平衡正向移動，造成二氧化碳轉化率增大，平衡常數增大；由于二氧化碳的轉化率下降，說明該溫度范圍內反應II平衡常數增大的幅度小于反應I平衡常數減小的幅度，D項錯誤；故選D。2．（2023上·江蘇南京·高三南京師大附中校考期中）乙醇水催化重整可獲得，其主要反應為：

，

，在Pa下，當乙醇和水的物質的量之比為1：3時，若僅考慮上述反應，平衡時和CO的選擇性及的產率隨溫度的變化如圖所示。下列說法不正確的是A．圖中曲線①表示平衡時選擇性隨溫度的變化B．升高溫度，平衡時產率和CO選擇性均增大C．一定溫度下，增大或適當減壓，均可提高乙醇平衡轉化率D．一定溫度下，加入少量生石灰或者熟石灰固體，均能提高平衡時產率【答案】B【分析】根據已知反應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的熱效應更大，故溫度升高時對反應Ⅰ的影響更大一些，即二氧化碳選擇性減小，同時CO的選擇性增大，根據CO的選擇性定義可知③代表一氧化碳的選擇性，①代表CO2的選擇性，②代表氫氣的產率，以此來解答此題。【解析】A．由分析可知，曲線①表示平衡時CO2選擇性隨溫度的變化，故A正確；B．升高溫度，反應Ⅰ、反應Ⅱ平衡右移，生成的CO增多，CO選擇性增大，消耗的H2也增多，H2產率先增大后減小，故B錯誤；C．兩種物質參加反應，增大，即相對來說n(C2H5OH)不變，增大n(H2O)，H2O的濃度增大，會使化學平衡向正反應方向移動，適當減壓，也會使平衡正向移動，從而可提高乙醇的平衡轉化率，故C正確；D．加入生石灰或熟石灰固體能吸附CO2，促進反應正向進行，可以提高H2的產率，故D正確；故選：B。3．（2023上·遼寧沈陽·高三東北育才學校校考階段練習）工業上用CO2和H2合成甲醇涉及以下反應：反應I．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1反應Ⅱ.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)

ΔH2在催化劑作用下，將1molCO2和2molH2的混合氣體充入一恒容密閉容器中進行反應，達到平衡時，CO2的轉化率和容器中混合氣體的平均相對分子質量隨溫度變化如圖。下列判斷正確的是已知：平衡時甲醇的選擇性為生成甲醇消耗的CO2在CO2總消耗量中占比。A．ΔH2<0B．T℃，平衡時甲醇的選擇性為40%C．T℃，反應Ⅱ平衡常數D．為同時提高CO2的平衡轉化率和平衡時甲醇的選擇性，應選擇的反應條件為高溫、高壓【答案】C【解析】A．由圖可知，溫度越高，CO2的轉化率越小，平衡逆向移動，說明逆反應是吸熱反應，故反應I為放熱反應，反應II為吸熱反應，ΔH2>0，故A錯誤；B．T℃，CO2轉化率為50%，平均相對分子質量為20，混合氣體總物質的量為：＝2.4mol，則CO2為0.5mol，設甲醇為xmol，CO為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，計算n(CH3OH)=0.3mol，n(CO)=0.2mol，甲醇的選擇性為×100%＝60%，故B錯誤；C．由B項分析，T℃時，反應Ⅱ中平衡n(CO2)=0.5mol，n(H2)=0.9mol，n(CO)=0.2mol，n(H2O)=0.3+0.2=0.5mol，反應Ⅱ平衡常數，故C正確；D．由反應I為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，故CO2的平衡轉化率降低，則不能選擇高溫條件，故D錯誤；故選：C。4．（2023上·江蘇蘇州·高三統考期中）可協同催化的氫化，體系中涉及以下兩個反應：反應1：

反應2：

將一定比例的、以一定流速通過催化劑，在一定溫度下反應，的轉化率、或CO的選擇性［］與催化劑中NiO的質量分數的關系如圖所示。下列說法正確的是A．反應

B．曲線Y表示的轉化率隨催化劑中NiO的質量分數的變化C．其他條件不變，催化劑中NiO的質量分數為1%時，的產率最高D．其他條件不變，NiO的質量分數從25%增加到50%，的平衡選擇性降低【答案】B【解析】A．根據蓋斯定律，反應1反應2得2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)ΔH=ΔH1ΔH2=90.5kJ?mol1，A錯誤；B．CH3OH的選擇性與CO的選擇性之和為100%，由圖可知，CO的選擇性曲線與CH3OH的選擇性曲線應關于50%這條水平線對稱，則曲線X表示CO的選擇性，那么曲線Y表示CO2的轉化率隨催化劑中NiO的質量分數的變化，B正確；C．由圖可知，其他條件不變，催化劑中NiO的質量分數為1%時，CH3OH的選擇性最高，但CO2的轉化率不是最高，則CH3OH的產率不一定是最高，C錯誤；D．催化劑能加快反應速率，但不影響平衡，因此NiO的質量分數從25%增加到50%，CH3OH的平衡選擇性不變，D錯誤；故選B。5．（2023上·江蘇南京·高三校聯考階段練習）在催化劑作用下，以和為原料進行合成的實驗。保持壓強一定，將起始的混合氣體通過裝有催化劑的反應管，測得出口處的轉化率和的選擇性[]與溫度的關系如圖所示(圖中虛線表示平衡時的轉化率或的選擇性)。已知反應管內發生的反應為：反應1：

反應2：

下列說法正確的是A．

B．220℃～280℃時，出口處一定存在：C．220℃～280℃，保持其他條件不變，隨溫度的升高而增加D．為提高的產率，應研發高溫下催化活性更強的催化劑【答案】B【解析】A．根據蓋斯定律反應1反應2得的，故A錯誤；B．220℃～280℃時，選擇性始終高于60%左右、CO選擇性低于40%，則，故B正確；C．在220℃～280℃范圍內，隨溫度升高，選擇性降低、CO選擇性增大，則的值隨溫度升高而減小，故C錯誤；D．低溫下，選擇性高，所以開發低溫下反應活性強的催化劑以提高反應速率，同時有利于提高的產率，故D錯誤；故選B。考向03最佳反應條件的選擇1．（2023·上海徐匯·統考模擬預測）有關工業合成氨的說法錯誤的是A．不斷移去液氨，有利于反應正向進行 B．400~500℃時，原料的平衡轉化率最大增大壓強，氨的分解速率增加D．原料氣須經過凈化處理，以防止催化劑中毒【答案】B【解析】A．如果改變可逆反應的條件(如濃度、壓強、溫度等)，化學平衡就被破壞，并向減弱這種改變的方向移動，不斷將氨氣液化，降低生成物濃度，有利于平衡正向移動，故A正確；B．合成氨是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，原料的平衡轉化率降低，控制溫度為400℃～500℃是因為此溫度催化劑的活性最高，反應速率較大，生產效率較高，故B錯誤；C．增大壓強，化學反應速率增大，氨的分解速率增加，故C正確；D．制備原料氣過程中會產生其它雜質，為防止催化劑中毒和安全，原料氣須經過凈化處理，故D正確；故答案選B。2．（2023·上海徐匯·統考一模）不符合硫酸工業生產實際的是A．沸騰爐中加入碾碎的硫鐵礦B．接觸室中的反應條件為高溫高壓C．催化氧化時通過熱交換器充分利用能量D．吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3【答案】B【解析】A．沸騰爐中加入碾碎的硫鐵礦可以增大固體的表面積，是反應物的接觸面積增大，反應更加充分，A正確；B．接觸室中二氧化硫的催化氧化反應在常壓下轉化率已經很高，加壓對轉化率影響不大，但對設備材料要求較高，會導致成本增大，故接觸室中的反應條件為高溫常壓，B錯誤；C．二氧化硫在接觸室內催化氧化生成三氧化硫的反應為放熱反應，催化氧化時通過熱交換器可以預熱反應物，同時降低容器中的溫度，有利于平衡向正反應方向移動，提高二氧化硫的轉化率，C正確；D．SO3溶解于水放熱易形成酸霧，導致吸收效率低，若吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3，可以防止吸收過程中形成酸霧，提高SO3的吸收效率，D正確；故選B。3．（2023·云南·校聯考模擬預測）工業上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：，在容積固定的密閉容器中，投入等物質的量CH3OH和CO，測得相同時間內CO的轉化率隨溫度變化如圖實線所示(圖中虛線表示相同條件下CO的平衡轉化率隨溫度的變化)。下列說法不合理的是A．適當增大壓強可增大甲醇的平衡轉化率B．c點反應速率C．反應速率，平衡常數D．生產時反應溫度控制在80~85℃為宜【答案】C【分析】從圖像中可以看出，當CO的轉化率達到最高點后，再升高溫度，CO的轉化率降低，則表明平衡逆向移動，從而得出正反應為放熱反應。【解析】A．因為反應物氣體分子數大于生成物氣體分子數，所以適當增大壓強可使平衡正向移動，從而增大甲醇的平衡轉化率，A合理；B．c點時，CO的轉化率小于該溫度下的平衡轉化率，則平衡正向移動，反應速率，B合理；C．因為e點時溫度高于b點時溫度，所以e點反應速率比b點快，即反應速率，但正反應為放熱反應，溫度越高，平衡常數越小，所以平衡常數，Ｃ不合理；D．80~85℃時，CO的轉化率已經達到95.5%以上，且反應速率較快，所以生產時反應溫度宜控制在80~85℃，D合理；故選C。4．（2023·江蘇·校聯考模擬預測）一種生產環氧乙烷的反應為：下列說法正確的是A．該反應B．使用是為了提高乙烯的平衡轉化率C．該反應中每消耗乙烯，轉移電子的數目為D．實際生產投料時，值越大，平衡體系中環氧乙烷物質的量分數越大【答案】C【解析】A．根據反應式可知該反應，根據反應自發的條件，，A錯誤；B．任何催化劑不會影響平衡轉化率，B錯誤；C．根據方程式，反應中消耗乙烯時，消耗物質的量為，轉移電子，C正確；D．值增大，可理解為用量一定、增加用量；用量增加，可提高轉化率，增加平衡體系中環氧乙烷物質的量，但因為用量一定，平衡體系中環氧乙烷物質的量的增加是有限的，而混合體系物質的量總量增加是無限的，當用量超過一定程度時，雖然環氧乙烷物質的量仍然增加，但其物質的量分數(在體系中所占物質的量百分比)卻減小，D錯誤；故答案為：C。5．（2023·江蘇鎮江·江蘇省鎮江第一中學校考一模）恒壓條件下，密閉容器中將CO2、H2按照體積比為1：3合成CH3OH，其中涉及的主要反應：Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=49kJ·moI1Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2=41kJ·moI1在不同催化劑作用下發生反應Ⅰ和反應Ⅱ，在相同的時間段內的選擇性和產率隨溫度的變化如圖已知：CH3OH的選擇性=下列說法正確的是A．保持恒溫恒壓下充入氮氣，不影響CO的產率B．合成甲醇的適宜工業條件是約230°C，催化劑選擇CZ(Zr1)TC．使用CZ(Zrl)T，230°C以上，升高溫度甲醇的產率降低，原因是催化劑的活性降低D．使用CZT，230°C以上，升高溫度甲醇的產率降低，是因為反應Ⅰ平衡逆向移動【答案】B【解析】A．充入氮氣反應Ⅰ壓強減小平衡逆向移動，H2和CO2增加從而導致反應Ⅱ的反應物濃度增大平衡正向，所以CO的產率增加，A項錯誤；B．相同條件下催化劑CZ(Zr1)T選擇性更高。此催化劑在230℃選擇性最高且CH3OH的產率較高，所以甲醇的最適宜條件為約230°C、催化劑選擇CZ(Zr1)T，B項正確；C．230℃以上反應Ⅰ為放熱反應升溫平衡逆向，而反應Ⅱ為吸熱反應升溫平衡正向，導致甲醇的產率降低，C項錯誤；D．CZT，230°C以上甲醇的選擇性低，且升溫反應Ⅱ正向，所以該條件下主要以反應Ⅱ為主導致甲醇的產率降低，D項錯誤；故選B。考點二化學平衡常數的多維度計算命題點01單一平衡體系中呈平衡常數的計算典例01（2023·浙江卷·節選）水煤氣變換反應是工業上的重要反應，可用于制氫。水煤氣變換反應：

該反應分兩步完成：請回答：(2)恒定總壓和水碳比[]投料，在不同條件下達到平衡時和的分壓(某成分分壓=總壓×該成分的物質的量分數)如下表：條件10.400.400條件20.420.360.02①在條件1下，水煤氣變換反應的平衡常數。【答案】(2)2【解析】（2）①條件1下沒有甲烷生成，只發生了水煤氣變換反應，該反應是一個氣體分子數不變的反應。設在條件1下平衡時容器的總體積為V，水蒸氣和一氧化碳的投料分別為12mol和5mol，參加反應的一氧化碳為xmol，根據已知信息可得以下三段式：，解得x=4；則平衡常數；典例02（2022·湖北卷·節選）納米碗是一種奇特的碗狀共軛體系。高溫條件下，可以由分子經過連續5步氫抽提和閉環脫氫反應生成。(4)1200K時，假定體系內只有反應發生，反應過程中壓強恒定為(即的初始壓強)，平衡轉化率為α，該反應的平衡常數為(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。【答案】(4)【解析】（4）1200K時，假定體系內只有反應發生，反應過程中壓強恒定為(即的初始壓強)，平衡轉化率為α，設起始量為1mol，則根據信息列出三段式為：則，，，該反應的平衡常數=，故答案為：；典例03（2021·湖北卷·節選）丙烯是一種重要的化工原料，可以在催化劑作用下，由丙烷直接脫氫或氧化脫氫制備。反應Ⅰ(直接脫氫)：C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)△H1=+125kJ·mol1反應Ⅱ(氧化脫氫)：C3H8(g)+O2(g)=C3H6(g)+H2O(g)△H2=118kJ·mol1(2)對于反應Ⅰ，總壓恒定為100kPa，在密閉容器中通入C3H8和N2的混合氣體(N2不參與反應)，從平衡移動的角度判斷，達到平衡后“通入N2”的作用是。在溫度為T1時，C3H8的平衡轉化率與通入氣體中C3H8的物質的量分數的關系如圖a所示，計算T1時反應Ⅰ的平衡常數Kp=kPa(以分壓表示，分壓=總壓×物質的量分數，保留一位小數)。【答案】(2)減小氣體濃度，使平衡右移，提高C3H8(g)轉化率16.7【解析】（2）達到平衡后，通入N2，由于總壓恒定為100kPa，則容器體積增大，平衡向氣體體積增大的方向移動，即向正反應方向移動，C3H8(g)的轉化率增大；根據圖a，C3H8的物質的量分數為0.4時，其平衡轉化率為50%；假設混合氣體為1mol，則起始時C3H8為0.4mol，N2為0.6mol，運用三段式法計算：由于總壓恒定為100kPa，平衡時C3H8為0.2mol，C3H6為0.2mol，H2為0.2mol，N2為0.6mol，則C3H8(g)、C3H6(g)、H2(g)的分壓均為：100KPa×=故T1時反應Ⅰ的平衡常數KP==16.7kPa。命題點02多平衡體系中平衡常數的計算典例01（2023·河北卷·節選）氮是自然界重要元素之一，研究氮及其化合物的性質以及氮的循環利用對解決環境和能源問題都具有重要意義。回答下列問題：(1)恒溫下，將空氣(和的體積分數分別為0.78和0.21，其余為惰性組分)置于容積為的恒容密閉容器中，假設體系中只存在如下兩個反應：i

ii

③若上述平衡體系中，則(寫出含a、b、V的計算式)。【答案】(1)【解析】（1）③根據三段式，；故答案為：；；典例02（2021·遼寧卷·節選）苯催化加氫制備環己烷是化工生產中的重要工藝，一定條件下，發生如下反應：Ⅰ.主反應：(g)+3H2(g)?(g)?H1<0Ⅱ.副反應：(g)?(g)?H2>0回答下列問題：(6)恒壓反應器中，按照投料，發生Ⅰ、Ⅱ反應，總壓為，平衡時苯的轉化率為α，環己烷的分壓為p，則反應1的(列出計算式即可，用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。【答案】(6)【解析】（6）恒壓反應器中，按照投料，設投入的苯的物質的量為1mol，發生Ⅰ、Ⅱ反應總壓為，平衡時苯的轉化率為α，環己烷的分壓為p，則：，有反應后平衡體系中總的物質的量為：1α+43α+αx+x=53α，故平衡時，苯的分壓為：，H2的分壓為：，則反應1的=，故答案為：。一、三種平衡常數aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）1.濃度平衡常數：Kc＝①平衡量必須為平衡時的濃度②等體積反應：可以用平衡時的物質的量代替平衡時的濃度③恒壓條件下：先計算平衡體積，再算平衡常數2.壓強平衡常數：Kp＝①平衡量為平衡時的濃度、物質的量、體積等均可②分壓Pi＝P總×xi＝P總×＝（P1+P2+P3+…）×③恒容條件下：先計算平衡總壓，再算平衡常數或直接根據分壓計算3.物質的量分數平衡常數：Kx＝①平衡量為平衡時的濃度、物質的量、體積等均可②物質的量分數：xi＝二、計算Kp的思路和方法計算平衡常Kp的思路和方法與計算濃度平衡常數K完全相同，關鍵是由平衡時氣體的總物質的量和各氣體的物質的量確定各氣體的物質的量分數，再由總壓強和物質的量分數確定各氣體的分壓，最后由分壓計算Kp。計算壓強平衡常數Kp的有效方法仍是列“三段式”和“分三步”。1.列“三段式”——列出起飴量、轉化量、平衡量，一般應列物質的量。2.“分三步”如：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）表達式：Kp＝第一步，得出各物質的平衡量；反應aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）起始量nAnB00轉化量axbxcxdx平衡量nA－axnB－bxcxdx第二步，計算各氣體的體積分數（物質的量分數）和分壓；、第三步，代入Kp的表達式中進行計算。注：（1）計算中常需運用阿伏加德羅定律的推論——恒溫恒容條件下，壓強之比等于物質的量之比：p始：p平=n始：n平（比如平衡時比起始時壓強增大了20%，則平衡時氣體總物質的量變為起始時的1.2倍）；恒溫恒壓條件下，體積比等于物質的量之比：V始：V平=n始：n平；恒溫恒壓條件下，密案度比等于體積的反比、物質的量的反比：ρ始：ρ平=n平：n始（比如，平衡時氣體密度變為起始時的56則平衡時混合氣體的平均摩爾質量是起始時混合氣體的物質的量是起始時混合氣體的6（2）混合氣體的總壓等于相同溫度下各組分氣體的分壓之和。三、速率常數和平衡常數的關系基元反應：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）1.速率方程（1）抽象化速率方程：籠統的正逆反應速率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）具體化速率方程：以具體物質表示的正逆反應速率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.速率常數和平衡常數的關系（1）抽象化：平衡條件v正＝v逆，①＝Kc；②＝Kp；③＝Kx（2）具體化：平衡條件＝，①＝Kc；②＝Kp；③＝Kx四、多平衡體系化學平衡常數的計算1.多重平衡是指相互關聯的若干平衡同時存在于一個平衡系統中，且至少有一種物質同時參與幾個相互關聯的平衡。多重平衡涉及的反應多，看似雜亂，但各個平衡之間存在內在聯系，要么連續，要么競爭，這樣可將三個平衡簡化為兩個平衡，從而快速解答。也可以從元素守恒入手，只要抓住起始狀態與平衡狀態即可，可以忽略復雜的反應過程，從而使復雜問題簡單化。

2.同一容器內的多平衡體系，相同組分的平衡濃度相同①化學平衡：aA（g）bB（g）+cC（g），cC（g）dD（g）+eE（g）②特點：計算K1、K2時，用到的c（C）相同3.計算方法（1）元素守恒法：根據某元素守恒，計算出平衡時相應組分的濃度（2）設未知數法①有幾個平衡假設幾個未知數（變化量）②用這些未知數表示出平衡時相應組分的濃度③根據相關等量計算出未知數，帶入平衡常數表達式求解考向01單一平衡體系中呈平衡常數的計算1．（2024·甘肅·模擬預測）銅銹中含有和。有人提出腐蝕途徑如下：(6)某溫度下，在恒容密閉容器中的分解達平衡時，容器內壓強為，則反應平衡常數。【答案】(6)【解析】（6）該反應，反應物為固體，氣體為生成的，則混合氣體中二者物質的量之比為1:1，的分壓為，的分壓為，反應平衡常數；2．（2024·貴州·統考模擬預測·節選）苯乙烯是重要的有機化工原料，可用乙苯為原料制備苯乙烯。制備方法有直接脫氫法和氧化脫氫法。在時反應的熱化學方程式及其平衡常數如下：(ⅰ)直接脫氫：(ⅱ)氧化脫氫：回答下列問題：(2)已知，忽略隨溫度的變化。當時，反應能自發進行。在下，直接脫氫反應的和隨溫度變化的理論計算結果如圖所示。③在某溫度、下，向密閉容器中通入氣態乙苯發生直接脫氫反應，達到平衡時，混合氣體中乙苯和氫氣的分壓相等，該反應的平衡常數(保留小數點后一位；分壓總壓物質的量分數)。【答案】(2)33.3【解析】（2）③設轉化的C8H10物質的量為xmol，可得三段式：，達到平衡時，混合氣體中乙苯和氫氣的分壓相等，根據阿伏伽德羅定律及其推論可知，此時1x=x，解得x=0.5mol，總物質的量為1.5mol，3．（2023·山東·山東省五蓮縣第一中學校聯考模擬預測·節選）對CO2的綜合利用具有深遠意義。由CO2、CO和H2制備甲醇涉及以下反應：①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=49.0kJ·mol1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

ΔH2=90.1kJ·mol1③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

ΔH3回答下列問題：(3)在1L恒容密閉容器中充入1molCO、2molH2，僅發生反應②：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。某溫度下反應達到平衡時，測得CO的轉化率為50%，H2的分壓p(H2)=5MPa，則平衡常數Kp2=。【答案】(3)【解析】（3）根據題干信息，利用三段式處理數據，根據物質的量之比等于分壓之比，因此考向02多平衡體系中平衡常數的計算1．（2024·黑龍江·校聯考模擬預測·節選）CO2資源化利用受到越來越多的關注，它能有效減少碳排放，有效應對全球的氣候變化，并且能充分利用碳資源。二氧化碳催化加氫制甲醇有利于減少溫室氣體排放，涉及的反應如下：I.II.kJ?mol1III.kJ?mol1回答下列問題：(6)在恒溫恒壓(壓強為p)的某密閉容器中，充入1mol和3mol，僅發生反應I和II，經過一段時間后，反應I和II達到平衡，此時測得的平衡轉化率為20%，甲醇的選擇性為50%{甲醇選擇性[]}，則該溫度下反應I的平衡常數(寫出計算式即可，分壓=總壓×物質的量分數)。【答案】(6)【解析】（6）在恒溫恒壓(壓強為p)的某密閉容器中，充入1mol和3mol，僅發生反應Ⅰ和Ⅱ，經過一段時間后，反應Ⅰ和Ⅱ達到平衡，此時測得的平衡轉化率為20%，甲醇的選擇性為50%，根據三段式分析可知：，，此時CO2的平衡分壓為：p(CO2)=，同理有：p(H2)=，p(CH3OH)=，p(H2O)=，則該溫度下反應Ⅰ的平衡常數。2．（2023·陜西渭南·統考一模·節選）隨著時代的進步，人類對能源的需求量與日俱增，我國全球首套焦爐氣化學合成法生產無水乙醇的工業示范項目打通全流程實現，項目投產成功。(4)甲醇也是新能源的重要組成部分。以、為原料合成涉及的反應如下：iv．v．vi．在不同壓強下、按照進行投料，在容器中發生上述3個反應，平衡時，CO和在含碳產物(即和CO)中物質的量分數及的轉化率α隨溫度的變化如圖，壓強、、由大到小的順序為，曲線(填“m”或“n”)代表在含碳產物中物質的量分數，在℃下，壓強為時，反應ⅴ的濃度平衡常數(填含α的表達式)。【答案】(4)m【解析】（4）反應ⅳ、ⅵ正向體積減小，ⅴ體積不變，增大壓強二氧化碳的轉化率增大，相同溫度下二氧化碳轉化率從小到大對應的壓強順序為P3、P2、P1，則壓強從大到小的順序為；反應ⅳ、ⅵ正向放熱，ⅴ正向吸熱，升高溫度，反應ⅳ、ⅵ逆向移動，ⅴ正向移動，則升高溫度二氧化碳濃度增大，甲醇濃度減小，因此m代表甲醇在含碳物質中的質量分數；按照進行投料，設起始時二氧化碳和氫氣濃度分別為1mol/L、3mol/L：圖中可以讀出此時CO和甲醇的物質的量分數相等則yz=x+z；二氧化碳的轉化率為α則x+y=α；。3．（2023·浙江紹興·紹興一中校考一模·節選）用太陽能電池電解水得到的H2，再與CO2反應生成甲醇，是目前推動“碳達峰、碳中和”的新路徑。合成甲醇過程中主要發生以下反應：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，有催化劑的條件下，向密閉容器中充入1molCO2和3molH2，CO2的平衡轉化率與CH3OH、CO的選擇性隨溫度的變化如圖1所示，CH3OH(或CO)的選擇性=×100%。③3.0Mpa，250℃反應達到平衡后，H2的物質的量為2.6mol，反應ii的Kp2=。已知：對于氣相反應，用組分B的平衡壓強p(B)代替物質的量濃度c(B)也可以表示平衡常數，記作Kp，如p(B)=p·x(B)，p為平衡壓強，x(B)為平衡系統中B的物質的量分數。【答案】(1)(2)【解析】（1）由蓋斯定律知反應iii=反應i反應ii，故；（2）③設反應i中CO2變化量為x，反應ii中CO2變化量為y，則250℃達到平衡的反應體系中H2的物質的量為2.6mol，則33xy=2.6mol，根據圖像可知，250℃時CH3OH的選擇性和CO的選擇性相，則平衡時，即x=y，解出：x=y=0.1mol，則CO2的變化量為：x+y=0.2mol，平衡時CO2的物質的量為：1xy=0.8mol，平衡時H2O的物質的量為：x+y=0.2mol，平衡時氣體總物質的量為：42x=3.8mol，反應ii的Kp2=；考點三化學熱力學與動力學實驗探究（解密高考命題點，每個命題點下面23道高考真題，近三年）命題點01外界條件對化學反應速率的影響典例01（2023·湖南卷）向一恒容密閉容器中加入和一定量的，發生反應：。的平衡轉化率按不同投料比隨溫度的變化曲線如圖所示。下列說法錯誤的是A．B．反應速率：C．點a、b、c對應的平衡常數：D．反應溫度為，當容器內壓強不變時，反應達到平衡狀態【答案】B【解析】A．一定條件下，增大水的濃度，能提高CH4的轉化率，即x值越小，CH4的轉化率越大，則，故A正確；B．b點和c點溫度相同，CH4的起始物質的量都為1mol，b點x值小于c點，則b點加水多，反應物濃度大，則反應速率：，故B錯誤；C．由圖像可知，x一定時，溫度升高CH4的平衡轉化率增大，說明正反應為吸熱反應，溫度升高平衡正向移動，K增大；溫度相同，K不變，則點a、b、c對應的平衡常數：，故C正確；D．該反應為氣體分子數增大的反應，反應進行時壓強發生改變，所以溫度一定時，當容器內壓強不變時，反應達到平衡狀態，故D正確；答案選B。典例02（2022·浙江卷）恒溫恒容的密閉容器中，在某催化劑表面上發生氨的分解反應：，測得不同起始濃度和催化劑表面積下氨濃度隨時間的變化，如下表所示，下列說法不正確的是

A．實驗①，，B．實驗②，時處于平衡狀態，C．相同條件下，增加氨氣的濃度，反應速率增大D．相同條件下，增加催化劑的表面積，反應速率增大【答案】C【解析】A．實驗①中，0~20min，氨氣濃度變化量為2.40103mol/L2.00103mol/L=4.00104mol/L，v(NH3)==2.00105mol/(L·min)，反應速率之比等于化學計量數之比，v(N2)=v(NH3)=1.00105mol/(L·min)，A正確；B．催化劑表面積大小只影響反應速率，不影響平衡，實驗③中氨氣初始濃度與實驗①中一樣，實驗③達到平衡時氨氣濃度為4.00104mol/L，則實驗①達平衡時氨氣濃度也為4.00104mol/L，而恒溫恒容條件下，實驗②相對于實驗①為減小壓強，平衡正向移動，氨氣濃度減小，因此實驗②60min時處于平衡狀態，根據等效平衡可以判斷x<0.2，即x≠0.4，B正確；C．實驗①、實驗②中0~20min、20min~40min氨氣濃度變化量都是4.00104mol/L，實驗②中60min時反應達到平衡狀態，實驗①和實驗②催化劑表面積相同，實驗①中氨氣初始濃度是實驗②中氨氣初始濃度的兩倍，實驗①60min時反應未達到平衡狀態，相同條件下，增加氨氣濃度，反應速率并沒有增大，C錯誤；D．對比實驗①和實驗③，氨氣濃度相同，實驗③中催化劑表面積是實驗①中催化劑表面積的2倍，實驗③先達到平衡狀態，實驗③的反應速率大，說明相同條件下，增加催化劑的表面積，反應速率增大，D正確；答案選C。典例03（2021·遼寧卷）某溫度下，降冰片烯在鈦雜環丁烷催化下聚合，反應物濃度與催化劑濃度及時間關系如圖。已知反應物消耗一半所需的時間稱為半衰期，下列說法錯誤的是A．其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應速率越大B．其他條件相同時，降冰片烯濃度越大，反應速率越大C．條件①，反應速率為D．條件②，降冰片烯起始濃度為時，半衰期為【答案】B【解析】A．由題干圖中曲線①②可知，其他條件相同時，催化劑濃度越大，反應所需要的時間更短，故反應速率越大，A正確；B．由題干圖中曲線①③可知，其他條件相同時，降冰片烯濃度①是③的兩倍，所用時間①也是③的兩倍，反應速率相等，故說明反應速率與降冰片烯濃度無關，B錯誤；C．由題干圖中數據可知，條件①，反應速率為=，C正確；D．反應物消耗一半所需的時間稱為半衰期，由題干圖中數據可知，條件②，降冰片烯起始濃度為時，半衰期為125min÷2=，D正確；故答案為：B。命題點02化學平衡的實驗驗證典例01（2023·遼寧卷）某小組進行實驗，向蒸餾水中加入，充分振蕩，溶液呈淺棕色，再加入鋅粒，溶液顏色加深；最終紫黑色晶體消失，溶液褪色。已知為棕色，下列關于顏色變化的解釋錯誤的是選項顏色變化解釋A溶液呈淺棕色在水中溶解度較小B溶液顏色加深發生了反應：C紫黑色晶體消失()的消耗使溶解平衡右移D溶液褪色與有色物質發生了置換反應【答案】D【解析】A．向10mL蒸餾水中加入0.4gI2，充分振蕩，溶液呈淺棕色，說明I2的濃度較小，因為I2在水中溶解度較小，A項正確；B．已知(aq)為棕色，加入0.2g鋅粒后，Zn與I2反應生成ZnI2，生成的I與I2發生反應I+I2?，生成使溶液顏色加深，B項正確；C．I2在水中存在溶解平衡I2(s)?I2(aq)，Zn與I2反應生成的I與I2(aq)反應生成，I2(aq)濃度減小，上述溶解平衡向右移動，紫黑色晶體消失，C項正確；D．最終溶液褪色是Zn與有色物質發生了化合反應，不是置換反應，D項錯誤；答案選D。典例02（2022·