I主觀題突破多平衡體系中的規范解答題

1.平衡移動類文字說理題答題模板

敘特點（反應特點或容器特點）一變條件一定方向一得結論（或結果）

（1）溫度：該反應正向為XXX（放熱或吸熱）反應，其他條件不變，升高（或降低）溫度，平衡xxx（正向或逆

向）移動，因此XXX（得結論）。

（2）壓強：反應的正反應是氣體分子數減小（或增大）的反應，當溫度一定時，增大壓強，平衡正向（或逆

向）移動，因此XXX（得結論）。

2.工業生產圖像中轉化率、產率變化文字說理題答題要領

同類型分析

（一）最佳反應條件的判斷

例1甲烷還原可消除NO污染。將NO、Ch、CH4混合物按一定體積比通入恒容容器中，發生如下主

要反應：

①CH4（g）+2NO（g）+O2（g）=N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）AHi<0

②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+CO2（g）+2H2O（g）AH2<0

③CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（g）AH3<0

在催化劑A和B的分別作用下，NO的還原率和CH4的轉化率分別與溫度的關系如圖所示。

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3(oot50B(

77

由圖可知，消除NO的最佳條件是和催化劑

答案500℃A

解析由圖可知，500℃時，在催化劑A的作用下NO還原率最高，是消除NO的最佳條件。

例2利用NaClO2/H2O2酸性復合吸收劑可同時對NO、SO2進行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在溫度

一定時，狀藍：）、溶液PH對脫硫脫硝的影響如圖所示:

_SO2去除率_SO2去除率

去除率/%*NO去除率去除率/%*NO去除率

由圖所示可知脫硫脫硝最佳條件是.

答案PH在5.5~6.0、京溫=6

（二）解釋曲線發生某種現象的原因

例3CO2催化加氫直接合成二甲醛的反應為2co2（g）+6H2（g）=CH30cH3（g）+3H2O（g）AH=-122.54

1

kJ-mol-'o有時還會發生副反應：CO2（g）+H2（g）~CO（g）+H2O（g）AH=+41.2kJ-mol,其他條件相同時,

反應溫度對CO2平衡總轉化率及反應2.5小時的CO?實際總轉化率影響如圖1所示；反應溫度對二甲

醴的平衡選擇性及反應2.5小時的二甲醛實際選擇性影響如圖2所示。（已知：CH30cH3的選擇性

_生成二甲醛的co2物質的量x]c）

一反應共消耗CO2物質的量°）

80

w70

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10

200220240260280300320溫度無

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^

EM-

⑴圖1中，溫度高于290℃,CO2平衡總轉化率隨溫度升高而上升的原因可能是

(2)圖2中，在240~300℃范圍內，相同溫度下，二甲醛的實際選擇性高于其平衡值，從化學反應速率

的角度解釋原因：。

答案⑴溫度高于290℃,隨著溫度升高，CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)平衡向右移動的程度大于

2co2(g)+6H2(g)-CH30cH3(g)+3H2O(g)平衡向左移動的程度，使CCh的平衡總轉化率上升(2)CCh催化

加氫直接合成二甲醛的反應活化能較低，而合成二甲酸時的副反應CO2(g)+H2(g)iCO(g)+H2O(g)活化能

較高，所以二甲醛的實際選擇性高于其平衡值

例4甲基環己烷催化脫氫\=/'2)是石油工業制氫常見方法，以Ni-Cu為催化劑,

固定反應溫度為650K,以氮氣為載氣，在不同載氣流速情況下，甲基環己烷脫氫轉化率如圖所示，b

點轉化率能與a點保持相當的原因是。

興1(X)

、

3樹

群

80

將

毀

nJ60

4氐

40

051()1520

3-載氣流速/(mL?min-1)

答案a點載氣流速較小，甲基環己烷的濃度較大，其在催化劑表面吸附及發生脫氫反應的百分率較小，

故其轉化率較小；適當加快載氣流速可以減小反應物的濃度，使反應物在催化劑表面吸附及發生脫氫反應

的百分率變大，故甲基環己烷轉化率隨載氣流速適當加快而提高；b點載氣流速過快，會使甲基環己烷在

催化劑表面的反應時間減少，導致甲基環己烷轉化率降低，因此，b點轉化率能與a點保持相當

邕_精練高考真題

1.[2024.湖南，18⑵]丙烯晴(CH2=CHCN)是一種重要的化工原料。工業上以N?為載氣，用TiCh作催

化劑生產CH2=CHCN的流程如下:

HOCH2cH2CH=CHCN.

260七NH3315七2

COOC2H5、C2H5OH、

f事蒙q二二:CH=CHCOOCHJ

CHOH.N225

252反應釜i反應釜n

H2O--

進料出料

已知：①進料混合氣進入兩釜的流量恒定，兩釜中反應溫度恒定;

②反應釜I中發生的反應：

i：HOCH2cH2coOC2H5(g)-CH2=CHCOOC2H5(g)+H2O(g)

③反應釜n中發生的反應：

ii：CH2=CHCOOC2H5(g)+NH3(g)―?CH2=CHCONH2(g)+C2H5OH(g)AH2

iii：CH2=CHCONH2(g)—>CH2=CHCN(g)+H2O(g)AH3

④在此生產條件下，酯類物質可能發生水解。

進料混合氣中〃(HOCH2cH2coOC2H5):n(C2H5OH)=l：2,出料中四種物質(CH2=CHCOOC2H5、

CH2==CHCN、C2H5OH、H2O)的流量(單位時間內出料口流出的物質的量)隨時間變化關系如圖：

①表示CH2=CHCN的曲線是(填“a”“b”或"c”)。

②反應釜I中加入C2H50H的作用是0

③出料中沒有檢測到CH2=CHCONH2的原因是0

④反應Hh后，a、b、c曲線對應物質的流量逐漸降低的原因是o

答案①c②降低分壓，有利于反應i平衡正向移動，且提高醇的濃度可以使酯的水解程度降低，從而

提高產率③CH2=CHCONH2在反應釜II的溫度下發生分解④反應時間過長，催化劑中毒，活性降低，

反應速率降低，故產物減少

解析①將反應i、ii、出相加得總反應

HOCH2cH2coOC2H5(g)+NH3(g)-Ca=CHCN(g)+C2H50H(g)+2H2O(g),設進料混合氣中

“(HOCH2cH2coOC2H5)=1mol,tt(C2H5OH)=2mol,出料氣中CH2=CHCOOC2H5含量很少，則生成

CH2=CHCN(g),C2H50H(g)物質的量約為1mol,生成H?。4)的物質的量約為2mol,故出料氣中

C2H50H(g)物質的量共約3mol,故出料氣中CH2=CHCN,C2H5OH、H20物質的量之比約為1：3：2,故

曲線c表示CH2=CHCN的曲線。

2.[2023.河北，17(3)③改編]我國科學家研究了水溶液中三種催化劑(a、b、c)上N2電還原為NH3的能量

變化如圖，則三種催化劑對N2電還原為NH3的催化活性由強到弱的順序為(用字母a、b、

c排序)。其原因是o

2.0HXXX

HNNNN

1.5N—ILI

H—NX

(1.0NNZZH

>NHHHNN

g*****

)0.5***2N

螂0.0

髭

-0.5

玄

把-1.0

-1.5

-2.0

-2.5

-30

反應歷程

答案bac催化劑通過降低反應活化能提高反應速率

3.［2021?遼寧，17(2)(3)(4)］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：o\Z(g)+3H2(g)L0v(g)AHi<0

II.副反應：(g)一。巡出)AH>0

02

(2)有利于提高平衡體系中環己烷體積分數的措施有(填字母)。

A.適當升溫B.適當降溫

C.適當加壓D.適當減壓

⑶反應I在管式反應器中進行，實際投料往往在Z7(H2)："(C6H6)=3：1的基礎上適當增大抵用量，其

目的是o

(4)氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時，才能發生反應，機理如圖。當H?中混有微量H2s或

CO等雜質時，會導致反應I的產率降低，推測其可能原因

為。

答案(2)BC(3)提高苯的轉化率(4)金屬催化劑會與H2s或CO反應從而失去催化活性

題型突破練(A)［分值：50分］

1.(8分)精脫硫技術主要用于煤氣中堤基硫(COS)和二硫化碳(CS*的轉化。回答下列問題:

(1)利用焦爐煤氣中的H2可脫除煤氣中叛基硫(COS)。璇基硫氫化反應歷程有途徑I和途徑II兩種可能，如

圖所示：

途徑I

—途徑n

H-H

反應歷程

①已知城基硫氫化反應速率較快，推測其更合理的反應歷程是途徑(填“I”或"H”)。

②反應COS(g)+H2(g)=CO(g)+H2s(g)的AH=kJ-molL

(2)MoS2可作黑基硫氫化反應的催化劑，催化機理如圖所示：

不同鋁(Mo)含量的M0S2催化劑對COS轉化率和H2s的選擇性不同，實驗數據如圖所示。

/興

3爵

群

s

o

u

根據圖中數據，選擇(填“3.4%Mo”或“8.7%Mo”)作催化劑效果最好；當H2s選擇性低于100%時表

明部分COS氣體與催化劑發生了反應，催化劑有吸硫現象，若H2s選擇性高于100%,可能的原因

是O

答案(1)①n②b-a-c+d-e(2)8.7%Mo催化劑本身在反應過程中有失硫現象

解析(1)①反應的活化能越大，反應速率越慢，由圖可知，途徑I的活化能大于途徑H,所以反應速率較

快的玻基硫氫化的反應歷程是途徑Iio

2.(16分)丙烯是重要的化工原料，可用丙烷脫氫制備丙烯:

C3H8（g）^—C3H6（g）+H2（g）AHi冷

已知：2c3H8（g）+C）2（g）:?==i2c3H6（g）+2H2（Xg）A”2=-236kJ-mol1Kp2

1

2H2（g）+O2（g）-2H2O（g）AH3=-484kJ-mol-Kp3

1

（l）AHi=kJ-mol；平衡常數6=（用Kp2和冷表示）。

（2）不同壓強下，在密閉容器中丙烷平衡轉化率隨溫度變化關系如圖1。

1O

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isR6(4

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2

or—■—d___?_______.l

5006（X）70（）8009（X）1000

溫度/K

圖1

①圖中壓強由大到小的順序為,判斷的依據是O

②800K、P2壓強下，若進料組成中加入惰性氣體Ar,a點將（填“上移”或“下移”）。

（3）丙烷直接脫氫存在副反應C3H8（g）==C2H4（g）+CH4（g）。一定溫度下，丙烷和氫氣的混合氣體以一定流速

通過Ga2O3/ALO3催化劑表面，丙烷轉化率、丙烷平衡轉化率、丙烯選擇性（曲線a）和丙烯生成速率隨

需、變化如圖2。催化劑Ga2O3/ALO3反應過程中會有如圖3轉化，且Ga-H/GaOj崔化活性更強。

九（C3H8）

1007

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°().0().510

1.()1.52.()2.5

M(H2)

?(C3Hfi)

圖2

①丙烷轉化率隨溫變化的曲線為——（填字母）。

②曲線b隨考嗓的增加而降低的原因是，

“C3H8）-----------------------------------------

丙烯生成速率隨粵L增加變化的原因是

九（C3H8）-----------------------------------------

答案(1)+124J黑(2)①p3>P2>Pi反應為氣體分子數增大的反應，增大壓強，平衡向左移動，丙烷的

平衡轉化率減小②上移(3)①c②隨著H2的含量增大，平衡向左移動，丙烷平衡轉化率降低Hz活化

了催化劑

解析(1)將3個反應依次記為反應I、II、III,由蓋斯定律可知反應I=42,

(-236kj-moL)；(-484kjnoL)=+124kJ-mo「；則Kp產醫(2)①該反應為正向氣體分子數增大的反應，當

溫度一定時，增大壓強，平衡逆向移動，丙烷的轉化率減小，則壓強而邛2>6。②800K、0?壓強下，若進

料組成中加入惰性氣體Ar,原氣體的分壓減小，則平衡正向移動，丙烷的轉化率增大，a點將上移。(3)①

已知曲線a為丙烯選擇性，隨考整增加丙烯的選擇性基本不變，則丙烷轉化率幾乎沒有起伏，故曲線c

為丙烷轉化率。

3.(12分)利用熱分解法可回收煉油廠酸渣(含硫酸、瀝青質等)中的硫酸。已知瀝青質溫度升高時會發生分解

反應。

利用熱分解法測定硫酸回收量(以SO2、SO3的硫元素含量計)的有關熱化學方程式：

反應I：H2SO4(1)-SO3(g)+H2O(g)AH1Ki

?==1

反應II：2SO3(g)"2SO2(g)+O2(g)AH2=+196kJ-mol-K2

(1)已知2H2so4(1)^="2so2(g)+Ch(g)+2H2O(g)Aft=+550kJ-mol1,貝1」AH尸kJ-mol^

(2)在壓強為p的反應體系中對1g酸渣進行熱分解，平衡時體系中SO2、SO3的氣體體積分數和熱解氣體總

體積(已折算為標準狀況)隨溫度變化如圖。

%

w

、

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s280

60

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slz)

3504(K)450500

溫度/七

①Ki(填“>”或“<”)&,依據是o

②結合平衡移動原理分析，SO2氣體體積分數隨溫度變化的原因可能為。

答案(1)+177(2)0<平衡時SO3的體積分數遠小于SOz②溫度升高，反應H平衡正向移動程度小于

酸渣中瀝青質分解程度

(+550)(+196)

解析(1)依題意知，已知反應=反應IX2+反應II,故AH3=2AHI+AH2,故AHI=~kJ-mol^+177

kJ-mol'o

4.(8分)以CO2、丹為原料生產甲醇是一種有效利用二氧化碳的途徑。涉及的反應有

I.CO2(g)+4H2(g)-CH4(g)+2H2O(g)AHi<0

II,CO(g)+2H2(g)-CH3OH(g)AH2<0

III.CO2(g)+CH4(g)12CO(g)+2H2(g)AH3<0

工業中，對于反應I,通常同時存在副反應IV：CO2(g)+H2(g)-CO(g)+H2O(g)AH4o在一定條件下，

在合成塔中充入一定量CO?和H?。不同壓強時，CO2的平衡轉化率如圖a所示。當氣體總壓強恒定為1

MPa時，平衡時各物質的物質的量分數如圖b所示。

%

(、g

)100

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%

、

恭

金

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2

膽

滓

(

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逐

群

圖b

(1)圖a中，相同溫度下，壓強越大，CO2的平衡轉化率越大，其原因是。

(2)由圖b可知，AH4(填，“y"或"=")0；H2的物質的量分數隨溫度升高而增大，原因

是O

答案(1)增大壓強，反應IV平衡不移動，反應I平衡向正反應方向移動(2)>反應I放熱，反應IV吸熱,

溫度升高時，反應I平衡向左移動增加的H2的量大于反應IV平衡向右移動減少的H2的量

解析(2)根據反應I、W可知只有反應IV生成CO,根據圖b可知CO平衡時的物質的量分數隨著溫度的

升高而增大，說明該反應吸熱，AH4>0O

5.(6分)鐵元素廣泛存在于自然界中，鐵及其化合物有著豐富的化學性質。

反應S2O1(aq)+2r(aq)=2SO匯(aq)+b(aq)在加入Fe3+催化后，反應進程中的能量變化如圖所示。已知反應

機理中有Fe2+出現。

(1)寫出速控步的熱化學方程式：o

(2)反應過程中由于Fe2+濃度較低而不容易被檢測到，Fe?+濃度較低的原因是。

3+2+1

答案(l)2Fe(aq)+2r(aq)=I2(aq)+2Fe(aq)AH=+(E3-E2)kJ-mol-(2)第一步基元反應活化能較高為慢反

應，第二步基元反應活化能較低為快反應。第一步反應產生的Fe2+很快被第二步反應消耗，故Fe2+濃度較

小

解析⑴根據S2O1(aq)+2r(aq)=2SO廠(aq)+h(aq)結合圖像，可得兩步反應為2Fe3+(aq)+2I

(aq)^=l2(aq)+2Fe2+(aq)；2Fe2+(aq)+S2O8-(aq)^=2Fe3+(aq)+2SO4-(aq)；活化能最大的一步為速控步，由圖

3+2+

可知，速控步熱化學方程式為2Fe(aq)+2r(aq)=I2(aq)+2Fe(aq)A^+CEa-^kJ-mol'o

題型突破練(B)［分值：50分］

1.(15分)丁烯是一種重要的化工原料，可由丁烷催化脫氫制備：C4Hi0(g)-C4H8(g)+H2(g)AH=+123

kJmo「i。

回答下列問題：

⑴圖(a)是該反應平衡轉化率與反應溫度及壓強的關系圖，x(填“大于”或“小于”)0.1；欲使丁烯的

平衡產率提高，應采取的措施是(填字母)。

A.升高溫度B.降低溫度

C.增大壓強D.降低壓強

“（氫氣）"（丁烷）

圖（b）

45

40

35

/求30

好25

20

歸15

10

460500540580620

反應溫度/t

圖(c)

（2）丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應器（氫氣的作用是活化催化劑），出口氣中含

有丁烯、丁烷、氫氣等。圖（b）為丁烯產率與進料氣中“（氫氣）/〃（丁烷）的關系。圖中曲線呈現先升高后降低

的變化趨勢，其降低的原因是.

（3）圖（c）為反應產率和反應溫度的關系曲線，副產物主要是高溫裂解生成的短碳鏈煌類化合物。丁烯產率在

590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是;

590℃之后，丁烯產率快速降低的主要原因可能是o

答案⑴小于AD

（2）氫氣是產物之一，隨著學富的增大，該平衡向逆反應方向移動

n（J烷）

（3）升高溫度，反應速率加快，生成的丁烯會增多，同時由于反應是吸熱反應，升高溫度，平衡向正反應方

向移動丁烯高溫裂解生成短碳鏈煌類化合物

解析（1）由圖（a）可以看出，溫度相同時，壓強由0.1MPa變化至［IxMPa,丁烷的轉化率增大，即平衡正向

移動，所以由于正反應為吸熱反應，所以溫度升高時，平衡正向移動，丁烯的平衡產率增大，因

此A正確、B錯誤；反應正向進行時體積增大，加壓時平衡逆向移動，丁烯的平衡產率減小，因此C錯誤、

D正確。（2）反應初期，H?可以活化催化劑，進料氣中冬冬較小，丁烷濃度大，反應向正反應方向進行的

九（丁烷）

程度大,丁烯產率升高；隨著進料氣中里的增大，原料中過量的H2會使平衡逆向移動，所以丁烯產率下

n（T烷）

降。

2.（5分）將甲醇轉化耦合到丁烯裂解過程中生產丙烯，主要涉及下列反應:

①2c4H8（g）-2c3H6（g）+C2H4（g）AH>0

②2cH30H（g）-C2H4（g）+2H2<D（g）AH<0

③C2H4(g)+C4H8(g)-2c3H6(g)AH<0

已知：甲醇吸附在催化劑上，可以活化催化劑；甲醇濃度過大也會抑制丁烯在催化劑上的轉化。

⑴圖1是CM及某些副產物的產率與畸署的關系曲線。最佳的黑舒約為--------------

產率/%

C：代表碳原子數大

于等于5的副產物

c2H,

n(CH.,OH)

().51.()1.52.02.5n(C4H8)

圖1

(2)圖2是某壓強下，將CH30H和C4H8按一定的物質的量之比投料，反應達到平衡時C3H6的體積分數隨

溫度的變化曲線。由圖2可知平衡時C3H6的體積分數隨溫度的升高呈現先升高后降低的變化，其原因可能

是O

平衡時C'H。的體積分數/%

3(X)4005(X)600700800溫度/七

圖2

答案(1)1.0(2)300~500℃時，丁烯裂解(反應①)為主要反應，是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，

使C3H6的體積分數增大；溫度高于500°。時，反應②③為主要反應，是放熱反應，升高溫度，平衡逆向

移動，使C3H6的體積分數降低，同時溫度升高易發生副反應，C3H6可能轉化為C2H4、C3H8、C4H10、C9等,

使C3H6的體積分數降低

3.(12分)乙烯是重要的基礎化工原料，工業上利用乙烷脫氫制乙烯的相關反應如下：

反應I：C2H6(g)-C2H4(g)+H2(g)AH1=+137kJ-mol1

==1

反應II：CO2(g)+H2(g)"^CO(g)+H2O(g)AH2=+41kJ-mol

(1)科研人員研究催化劑對乙烷無氧脫氫的影響

①在一定條件下，Zn/ZSM-5催化乙烷脫氫轉化為乙烯的反應歷程如圖所示，該歷程的各步反應中，生成

下列物質速率最慢的是(填字母)。

反應歷程

A.C2H6B.Zn-C2H5

C.C2H：D.電

②用Co基催化劑研究C2H6催化脫氫，該催化劑對C-H和C-C的斷裂均有高活性，易形成碳單質。一

定溫度下，Co基催化劑在短時間內會失活，其失活的原因是0

⑵在923K和催化劑條件下，向體積固定的容器中充入1.0molC2H6與一定量CO2發生反應(忽略反應I和

反應II外的其他反應)，平衡時C2H6、C2H4和CO的物質的量分數隨起始投料比筆興的變化關系如圖所

九(C2H6)

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2

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孰

邃

講

°1

2n(CO2)

n(C,Hh)

曲線c表示的物質為CO,表示C2H6的曲線為(填“a”或"b”)，判斷依據是o

答案(1)①C②積碳在其表面快速沉積使其失活(2)a器黑比值增大，乙烷轉化率增大，其物質的量

九(C2H6)

分數變化比CO和C2H4要大

4.(18分X2024.浙江6月選考，19)氫是清潔能源，硼氫化鈉(NaBHQ是一種環境友好的固體儲氫材料，其水

解生氫反應方程式如下：(除非特別說明，本題中反應條件均為25℃,101kPa)

：

NaBH4(s)+2H2O(l)—NaBC>2(叫)+4Hz(g)AH<0

請回答：

(1)該反應能自發進行的條件是。

A.IWI溫B.低溫

C.任意溫度D.無法判斷

(2)該反應比較緩慢。忽略體積變化的影響，下列措施中可加快反應速率的是。

A.升局溶液溫度

B.加入少量異丙胺［(CH3)2CHNH?］

C.加入少量固體硼酸［B(OH)3］

D.增大體系壓強

(3)為加速NaBE水解，某研究小組開發了一種水溶性催化劑，當該催化劑足量、濃度一定且活性不變時,

測得反應開始時生氫速率v與投料比嚓*之間的關系，結果如圖1所示。請解釋ab段變化的原

n(H2O)

因：o

r

s