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(共44張PPT)
2025年高考化學考向分析
化學反應原理綜合
1.（2023新課標）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?；?br/>答下列問題:
（1） 根據圖1數據計算反應的_____ 。
圖2 反應機理
（2） 研究表明，合成氨反應在 催化劑上可能通過圖2機理
進行表示催化劑表面吸附位， 表示被吸附于催化劑表面
的 。判斷上述反應機理中，速率控制步驟（即速率最慢步
驟）為_______（填步驟前的標號），理由是______________
_____________________________________________。
（ⅱ）
氮氮三鍵的鍵能比氫氫單鍵的鍵能大，使其斷裂需要的能量最多
（3） 合成氨催化劑前驅體（主要成分為）使用前經還原，生成 包裹的
。已知屬于立方晶系, 晶胞參數,密度為。則
晶胞中含
有的原子數為__________（列出計算式，阿伏加德羅常數的值為 ）。
（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圖所示。其中一
種進料組成為、 ,另一種為
、、。（物質 的摩爾
分數: ）
① 圖中壓強由小到大的順序為_____________，判斷的依據是______________________
____________________________________________________________________________
___________。
合成氨的反應為氣體分子數減小的反應，增大壓強使其平衡正向移動，溫度相同時，壓強越大，平衡時氨的摩爾分數越大
② 進料組成中含有惰性氣體 的圖是_____。
圖4
③ 圖3中，當、 時，氮氣的
轉化率 ________。該溫度時，反應
的平衡常數 ___
（化為最簡式）。
【解析】 （1）可利用公式“ 斷裂舊鍵吸收的總能量-形
成新鍵釋放的總能量”來計算該反應的反應熱，結合能量轉換
關系圖列式得 。
（2）分析題圖1可知，斷裂中鍵所需要吸收的能量是，因此 鍵的
鍵能為；斷裂中鍵所需要吸收的能量是，因此
鍵的鍵能為 。在化學反應中，最大能壘的步驟為速率控制步驟，結合題圖
2可知，（ⅱ）是在催化劑表面斷鍵的步驟，由于鍵的鍵能比 鍵的鍵能大，使
其斷裂需要的能量最多，因此速率控制步驟為（ⅱ）。
（3）已知屬于立方晶系，晶胞參數 ，密度
為，設其晶胞中含有的原子數為 ，利用密度
公
式計算晶體密度 ，解得
。（4）①合成氨反應為
，反應后氣體分子總數減小，因
此壓強增大有利于平衡正向移動（口訣：小壓大移），即壓
強越大平衡時氨的摩爾分數越大。在相同溫度下，反應達平
衡時氨的摩爾分數： ，因此壓強由小到大的順
序為 。
②題圖3與題圖4有四個變量：溫度、壓強、反應達平衡時氨
的摩爾分數、不同組成進料，因此在解題時需要控制變量，
取題圖3和題圖4相同溫度（如）和相同壓強（如 ）進
行比較。在同溫同壓下加入惰性氣體 ，可視為反應氣體減
壓（【點撥】總壓不變的條件下，加入，反應物和 的
分壓皆降低，效果等同反應氣體減壓），平衡向氣體分子數
增大的方向移動，即逆向移動（口訣：小壓大移），則反應
達平衡時氨的摩爾分數降低。對比題圖3與題圖4可發現，在
、 條件下，題圖4對應的平衡時氨的摩爾分數較小，
因此進料組成中含有惰性氣體 的圖是題圖4。
③題圖3中，進料組成為、 （注意：題
圖3對應的沒有惰性氣體）， 。假設進
料中氫氣和氮氣的物質的量分別為和 ，達到平衡
時氮氣的變化量為 ，則有：
根據題目 列式求解,
，解得 ，因此氮氣
的轉化率 。
平衡時、、的物質的量分別為、、 ，
平衡時、、的物質的量分數分別為、、 ，因此該
溫度時反應 的平衡常
數 。
2.（方式創新·模塊融合）（2023湖北）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。
的反應機理和能量變化如下：
回答下列問題：
（1） 已知中的碳氫鍵和碳碳鍵的鍵能分別為 和
，鍵能為。估算 的
_____ 。
128
（2） 圖示歷程包含___個基元反應,其中速率最慢的是第___個。
（3） 納米碗中五元環和六元環結構的數目分別為___、____。
3
3
6
10
（4） 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 ,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）。
（5） 及
反應的（ 為平衡常數）
隨溫度倒數的關系如圖所示。已知本實驗條件下,
（為理想氣體常數， 為截距）。圖中兩條
線幾乎平行,從結構的角度分析其原因是_________________
____________________________。
反應前后化學鍵的變化相同，反應熱近似相等
（6） 下列措施既能提高反應物的平衡轉化率，又能增大生成 的反應速率的是__
（填標號）。
.升高溫度.增大壓強 .加入催化劑
【解析】 .
（1）分析題圖可知，圖示歷程包含3個基元反應：第一步基元反應
斷裂1個碳氫鍵，生成1個 鍵；第二步基元反應
生成1個碳碳單鍵，斷裂1個碳碳 鍵；第三步基元反應
斷裂1個碳氫鍵，生成1個碳碳 鍵。整體分析可知
反應 發生的過程中相當于斷裂2個碳氫鍵、生成1個
鍵和1個碳碳單鍵，所以總反應 的
。
（2）活化能越大，反應速率越慢，第三步基元反應活化能最大，因此反應速率最慢。
（3）分析 的結構可知其含有1個五元環、10個六元環，每脫兩個氫形成一個五元
環，則 總共含有6個五元環、10個六元環。
（4）設反應物的初始投料量為，平衡轉化率為 ，列三段式進行計算，如
下：
平衡總物質的量為
則、、 ，該反應的平衡常數
。
（5），可知兩條線的斜率為 ，兩條線幾乎平行，
說明斜率幾乎相等，由于 為理想氣體常數，斜率幾乎相等則表示焓變幾乎相等，這是
因為在反應過程中，斷裂和形成的化學鍵相同，因此反應熱 近似相等。
（【杰哥補充】由題目所給的反應機理可知， 反應前后
鍵的變化是生成1個碳碳單鍵與斷掉1個碳氫鍵，可以推知
反應前后鍵的變化也是生成1個碳碳單鍵與斷掉1個碳氫
鍵）
（6）分析題目所給的反應歷程圖可知， 為吸熱反應，
可推知生成 的反應也是吸熱反應，因此溫度升高，可以使平衡正向移動，既可以
提高平衡轉化率也可以增加反應速率，符合題意。
分析題給反應，可推知生成 的反應是氣體分
子數之和增大的反應，加壓雖然可以提高反應速率，但加壓會使平衡逆向移動，降低反
應物的平衡轉化率，不符合題意。
加入催化劑，平衡不移動，不能提高平衡轉化率，不符合題意。
3.（2023山東）一定條件下,水氣變換反應的中間產物是 。
為探究該反應過程,研究 水溶液在密封石英管中的分解反應:
Ⅰ. （快）
Ⅱ. （慢）
研究發現,在反應Ⅰ、Ⅱ中, 僅對反應Ⅰ有催化加速作用;反應Ⅰ速率遠大于反應Ⅱ,近似認為
反應Ⅰ建立平衡后始終處于平衡狀態。忽略水的電離，其濃度視為常數。
回答下列問題:
（1） 一定條件下,反應Ⅰ、Ⅱ的焓變分別為、 ,則該條件下水氣變換反應的焓變
___________（用含、 的代數式表示）。
（2） 反應Ⅰ正反應速率方程為,為反應速率常數。 溫度下,
電離平衡常數為,當平衡濃度為時,濃度為______ ,
此時反應Ⅰ正反應速率________（用含、和 的代數式表示）。
（3） 溫度下,在密封石英管內完全充滿
水溶液,使 分解,分解產物均完
全溶于水。含碳物種濃度與反應時間的變化關系如圖所示
（忽略碳元素的其他存在形式）。時刻測得、 的
濃度分別為、 ,反應Ⅱ達平衡時,
測得的濃度為。體系達平衡后 _____
（用含 的代數式表示，下同）,反應Ⅱ的平衡常數為_ ___。
相同條件下,若反應起始時溶液中同時還含有鹽酸,則圖示點、、、 中,
新的濃度峰值點可能是___（填標號）。與不含鹽酸相比,達濃度峰值時, 濃度
______（填“增大”“減小”或“不變”）, 的值______（填“增大”“減小”或“不變”）。
減小
不變
【解析】 （1）根據蓋斯定律，反應Ⅱ-反應Ⅰ 水氣變換反
應，故水氣變換反應的焓變 。
（2）溫度時， 建立電離平衡，則：
，由于
，因此 。
。
（3）分析題圖可知，在時 濃度最高，由于反應Ⅰ速率
遠大于反應Ⅱ，可知在 時速
率極快的反應Ⅰ達到平衡，且反應Ⅰ的平衡常數
，之后反應速率較慢的
反應Ⅱ逐漸消耗，由于在溫度 下為定值，
因此 濃度會逐漸降低。反應起始時充滿
水溶液，時 、
，根據元素質量守恒可知，水溶液
中含C元素的粒子總濃度為，因此 時
， 反
應Ⅰ的平衡常數 ，且根
據題目信息“近似認為反應Ⅰ建
立平衡后始終處于平衡狀態”，因此在后 濃度始終是
濃度的5倍。當反應Ⅱ達平衡時，
，根據元素質量守恒可知，
此時，且 是
的5倍，因此 、
， ；反
應Ⅱ的平衡常數
。根據題目信息“ 僅對反
應Ⅰ有催化加速作用”，因此
加入 鹽酸后，反應Ⅰ的反應速率增加，因此可
以在更短時間達到平衡，因此排除和 ,催化劑不影響平衡
移動，故的濃度峰值不變，為點。由圖可知， 達新
的濃度峰值時，濃度減?。粶囟认嗤?不變，因此
不變。
1.（2022山東濰坊二模）以 和焦炭為原料的煉鐵工業會產生大量的碳氧化物，研究
碳氧化物的轉化對“雙碳”目標的實現具有重要意義。實驗室模擬煉鐵過程，并在一定條
件下完成的轉化。測得 時相關變化及數據如圖1、2所示。回答下列問題：
煉鐵工業：
圖1
圖2 相關的熱力學數據
圖 3
已知：反應 ，
（1） 在密閉容器中加入和焦炭（容器中與 的體
積比為），發生反應，初始壓強為，經 達
平衡時完全反應，該體系總壓為，計算
時間段內用 壓強變化表示的平均反應速率為____
4
不變
，反應Ⅲ的___。保持其他條件不變，向體系中充入一定量 ，平衡
后 ______（填“增大”“減小” 或“不變”）。
（2） 時，反應Ⅱ、Ⅲ的 分別為
、 ，則反應
的 _____________
______，該溫度下的標準焓 ___________
。
（3） 時，向 的恒容密閉容器中充入一定量煉鐵生
產中經純化處理后得到的，再通入一定量 ，使初始壓
強為 。在催化條件下發生反應：
。反應達到平衡時，
的分壓
與起始時 的關系如圖3所示。
① 當時，反應達到平衡后，若再向容器中通入和 ，使二者分壓
均增大，則達到新平衡時， 的平衡轉化率將______（填“增大”“減小”或“不
變”）。
增大
② 當時，反應達到平衡狀態后， 的分壓可能對應圖像中的點___
（填“D”“”或“ ”）。
【解析】 （1）起始時與的體積比為，體系總壓為 ，則
、，經達平衡時 完全反應，平衡時氣體成分為
、和，根據反應Ⅱ的 ，則平衡時
，根據平衡時體系總壓為 ，則平衡時
，用 壓強變化表示的平均反應速率為
。反應Ⅲ 的
。保持其他條件不變，向體系中充入一定量 ，根據反
應Ⅰ的不變，則平衡后 不變。（2）反應Ⅱ為
，反應Ⅲ為
。根據蓋斯定律，由反應Ⅱ 反應
Ⅲ，可得
。根據 生成物總能
量-反應物總能量，反應 的
，則。（3）①當 時，設起始時
，，初始壓強為，則 、
，平衡時 ，根據恒溫、恒容時氣體的壓強之比等
于氣體物質的量之比，，解得 ，列三段式：
則平衡時、 、
、，故 。反
應達到平衡后，若再向容器中通入和，使二者分壓均增大 ，
，平衡正向移動， 的平衡轉化率增大。②
當反應物按化學計量數之比投料，達到平衡時生成物的百分含量最大，當 時，
達到平衡后，的分壓應小于C點，故可能是圖像中的 點。
2.（2023廣東六校聯考）氨的催化氧化反應是硝酸工業中的重要反應，某條件下 與
作用時可發生如下3個反應：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
已知： 時，相關物質的焓的數據如圖1。
（1） 根據相關物質的焓計算________ 。
（2） 將一定比例的、和 的混合氣體以一
定流速通過裝有催化劑的反應管， 的轉化率、
生成 的選擇性與溫度的關系如圖2所示。
① 除去工業尾氣中的 適宜的溫度為_________
____________________________。
左右（范圍內都對）
② 隨著溫度的升高， 的選擇性下降的原因可能
催化劑對生成的反應活性下降，副反應的速率變大
為_________________________________________________。
（3） 在一定溫度下，氨氣溶于水的過程及其平衡常數為：
其中為的平衡壓強，為 在水溶液中的平衡濃度。
設氨氣在水中的溶解濃度，則用、和
表示 的代數式為______________。
（4） 為了探究大氣中對和 反應的影響，圖3
和圖4展示了無與有 存在時反應過程的相關構型，
下表中列出了相關構型的相對能量。
構型A 構型B 構型C 構型D
相對能量/ 0 33.70
構型 構型 構型 構型
相對能量/ 0 25.48
① 無 存在時的決速步驟為_______。
步驟3
② 對比圖3與圖4， 的功能為____________________
_________________________________________________
_____。
與和之間形成氫鍵，活化了鍵，降低了反應活化能，總體作為催化劑
【解析】 （1） 生成物總焓-反應物總焓，結合題圖
1可知， 。
（2）①由題圖2可知，隨著溫度的升高，氨氣的轉化率增大，當溫度高于 時，氨氣的轉化率變化不大，
隨著溫度的升高，氮氣的選擇性降低，綜合考慮溫度應
該控制在范圍內。（3）由
可得 ，根據題給化學方程式可知，
，由于 ，故
，所以 ，
，則
。（4）①由題圖
3及表中數據可知，構型B轉化為構型C的活化能最大，
則步驟3反應速率最慢，是無 存在時的決速步驟。
謝謝
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