【重点·方法·点拨】第44讲 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析-2025年高考化学大一轮复习卓越讲义

第44讲 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析 01学会分析与化学反应速率和化学平衡相关的图像，能解答化学反应原理的相关问题。 考点一：速率－时间图像 重点·夯基易错 1．常见含“断点”的速率—时间图像 图像 t1时刻所改变的条件 温 度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热反应 正反应为吸热反应 压 强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 2.“渐变”类速率—时间图像 图像 分析 结论 t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 点拨·能力培养 1．在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是____________(填字母，下同)。 A．t0～t1　　　　　　 B．t1～t2 C．t2～t3 D．t3～t4 E．t4～t5 F．t5～t6 (2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A．增大压强 B．减小压强 C．升高温度 D．降低温度 E．加催化剂 F．充入氮气 t1时刻________；t3时刻________；t4时刻______。 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是__________。 A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6 (4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 考点二：反应进程折线图 重点·夯基易错 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。 (1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。 【例】　已知：反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)。 (1) T1<T2，正反应为放热反应。 (2) p1<p2，正反应为气体体积增大的反应。 (3) 图中a使用催化剂或者增大压强，此时m＋n＝p＋q。 点拨·能力培养 1．已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度(T)和压强(p)与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　　) A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应 C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 考点三：恒压(或恒温)线 重点·夯基易错 此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。 反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH 图像 结论 a＋b>c＋d，ΔH>0 a＋b>c＋d，ΔH>0 点拨·能力培养 1．如图是温度和压强对反应X＋Y2Z影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是(　　) A．上述可逆反应的正反应为放热反应 B．X、Y、Z均为气态 C．X和Y中最多只有一种为气态，Z为气态 D．上述反应的逆反应的ΔH＞0 考点四：投料比—转化率相关图像 重点·夯基易错 【例】在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示： (1)图中m1、m2、m3的大小顺序为________。反应的化学平衡常数Kp表达式为________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。 (2)图中A点原料气的成分：n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为________ Pa(分压＝总压×物质的量分数)。 真题·明考向 1．（2024·安徽·高考真题）室温下，为探究纳米铁去除水样中的影响因素，测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。 实验序号 水样体积/ 纳米铁质量/ 水样初始 ① 50 8 6 ② 50 2 6 ③ 50 2 8 下列说法正确的是 A．实验①中，0~2小时内平均反应速率 B．实验③中，反应的离子方程式为： C．其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率 D．其他条件相同时，水样初始越小，的去除效果越好 2．（2024·湖南·高考真题）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应： 主反应：   副反应：   在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．投料比x代表 B．曲线c代表乙酸的分布分数 C．， D．L、M、N三点的平衡常数： 3．（2021·江苏·高考真题）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 4．（2022·江苏·高考真题）乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为，，在、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。 CO的选择性，下列说法正确的是 A．图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化 B．升高温度，平衡时CO的选择性增大 C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率 D．一定温度下，加入或选用高效催化剂，均能提高平衡时产率 5．（2024·甘肃·高考真题）是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。 (1)由制备： 已知 时，由制备硅 (填“吸”或“放”)热 。升高温度有利于制备硅的原因是 。 (2)在催化剂作用下由粗硅制备：。，密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与和气体反应，转化率随时间的变化如下图所示： ①，经方式 处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率 。 ②当反应达平衡时，的浓度为 ，平衡常数K的计算式为 。 ③增大容器体积，反应平衡向 移动。 6．（2023·全国·高考真题）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： (1)已知下列反应的热化学方程式： ①         ②          反应③的 ，平衡常数 (用表示)。 (2)电喷雾电离等方法得到的(等)与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在和下(其他反应条件相同)进行反应，结果如下图所示。图中的曲线是 (填“a”或“b”。、时的转化率为 (列出算式)。    (3)分别与反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。    (ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则与反应的能量变化应为图中曲线 (填“c”或“d”)。 (ⅲ)与反应，氘代甲醇的产量 (填“＞”“＜”或“=”)。若与反应，生成的氘代甲醇有 种。 演练·提能力 1．（2024·广东梅州·一模）对于同一体系内存在竞争反应：①，②；测得反应速率与时间t关系如图，依据图像信息，下列说法不正确的是 A．反应①的反应限度大于反应② B．加入催化剂定能有效降低反应活化能，加快反应速率 C．无催化剂时后反应①达到平衡 D．加入催化剂，可有效提高C的产率 2．（2023·浙江·模拟预测）恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为；。反应的速率，反应的速率，式中、为速率常数。图甲为该体系中、、浓度随时间变化的曲线，图乙为反应和的曲线。下列说法正确的是 A．随的减小，反应的速率不断下降，而反应的速率不断增大 B．由图甲可知，某时间段体系中可能存在如下关系： C．欲提高的产率，需降低反应温度且控制反应时间 D．温度高于时，总反应速率由反应决定 3．（23-24高三上·黑龙江·期中）在恒温恒容条件下，发生反应，随时间的变化如图中曲线所示，M的初始浓度为xmol/L。下列说法正确的是 A．a点到b点时间间隔内该化学反应的平均速率 B．当时，对应的时间大于 C．a点的瞬时速率小于b点的瞬时速率 D．在不同时刻都存在关系： 4．（23-24高三上·江苏南京·阶段练习）乙酸蒸汽催化重整制氢过程中的主要反应有： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   将一定比例的乙酸、水和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，乙酸的转化率、氢酸比[]与温度的关系如图所示。若仅考虑上述反应，下列说法正确的是 A．用该催化剂催化重整反应的最佳温度范围约为 B．时，出口气中 C．后氢酸比下降的主要原因为温度升高反应Ⅰ、Ⅱ正向进行程度减小 D．该过程深入研究方向之一是寻找对反应Ⅱ选择性更高的催化剂 5．（23-24高三上·江苏南京·期中）一种捕获并利用CO2的方法是将CO2催化加氢合成CH3OCH3，其过程中主要发生如下反应： I.； Ⅱ.。 向恒压密闭容器中充入1molCO2和3molH2，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性[CH3OCH3的选择性]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．由图可知，300℃时，K1>K2 B．为提高CH3OCH3产率，可采用降低温度和增大体系压强的方法 C．反应状态达A点时，容器中n(CH3OCH3)为 D． 6．（23-24高三上·江苏南京·阶段练习）将和在催化剂作用下，转化为高附加值碳基燃料，可有效减少碳排放。 假设转化时只发生下列反应： i．   ii．   iii．   一定温度和反应时间的条件下，测得产物的生成速率与催化剂的关系如题图1；恒压条件下，按照投料，发生上述反应，不同压强时的平衡转化率与温度关系如图2，下列说法不正确的是 A．升高温度，反应i的化学平衡常数减小 B．图1中有利于制甲烷的催化剂是Pt@h-BN3 C．图2中压强由大到小的顺序是： D．图2中后，转化率随温度升高增大的原因主要取决于反应i 7．（23-24高三下·广西柳州·阶段练习）可用作有机合成的氯化剂。在体积为2L的密闭容器中充入0.2mol ，发生反应：，图中所示曲线分别表示反应在10min时和平衡时的转化率（）与温度（T）的关系。下列说法正确的是 A．的 B．55℃，从0~10min，以表示反应的平均速率为0.0025 C．当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，反应达到平衡状态 D．82℃，若起始时在该密闭容器中充入、和各0.1mol，则此时 8．（2024·广东·模拟预测）在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应，图I表示200 ℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化关系，图Ⅱ表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始的变化关系，则下列结论正确的是 A．由图Ⅱ可知反应的 B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率 C．200 ℃时，向容器中充入和，达到平衡时，A的体积分数大于0.5 D．若在图I所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前 9.可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g) B．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g) C．维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度 D．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar 10．反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．A、C两点的化学平衡常数：KA>KC B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅 C．由状态B到状态A，可以用加热的方法 D．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C 11．采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。 主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) 副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。 则催化剂中约为________时最有利于二甲醚的合成。 12．向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题： (1)用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝________。 (2)根据图像可确定x∶y＝________。 (3)0～10 min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。 (4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填序号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。 ①减压　②增大A的浓度　③增大C的量　④升温　⑤降温　⑥加催化剂 (5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1________(填“>”“＝”或“<”)K2。 13．现将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为T1 ℃[N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0]，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图，画出0～t2时段，c(NO2)随t变化曲线。保持其他条件不变，改变反应温度为T2(T2＞T1)，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第44讲 常考化学反应速率和化学平衡图像的分析 01学会分析与化学反应速率和化学平衡相关的图像，能解答化学反应原理的相关问题。 考点一：速率－时间图像 重点·夯基易错 1．常见含“断点”的速率—时间图像 图像 t1时刻所改变的条件 温 度 升高 降低 升高 降低 正反应为放热反应 正反应为吸热反应 压 强 增大 减小 增大 减小 正反应为气体物质的量增大的反应 正反应为气体物质的量减小的反应 2.“渐变”类速率—时间图像 图像 分析 结论 t1时v′正突然增大，v′逆逐渐增大；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，增大反应物的浓度 t1时v′正突然减小，v′逆逐渐减小；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，减小反应物的浓度 t1时v′逆突然增大，v′正逐渐增大；v′逆＞v′正，平衡向逆反应方向移动 t1时其他条件不变，增大生成物的浓度 t1时v′逆突然减小，v′正逐渐减小；v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动 t1时其他条件不变，减小生成物的浓度 点拨·能力培养 1．在一密闭容器中发生反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0，达到平衡后，只改变某一个条件时，反应速率与反应时间的关系如图所示。 回答下列问题： (1)处于平衡状态的时间段是____________(填字母，下同)。 A．t0～t1　　　　　　 B．t1～t2 C．t2～t3 D．t3～t4 E．t4～t5 F．t5～t6 (2)判断t1、t3、t4时刻分别改变的一个条件。 A．增大压强 B．减小压强 C．升高温度 D．降低温度 E．加催化剂 F．充入氮气 t1时刻________；t3时刻________；t4时刻______。 (3)依据(2)中的结论，下列时间段中，氨的百分含量最高的是__________。 A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6 (4)如果在t6时刻，从反应体系中分离出部分氨，t7时刻反应达到平衡状态，请在图中画出反应速率的变化曲线。 【答案】　(1)ACDF　(2)C　E　B　(3)A (4) 【解析】　(1)根据图示可知，t0～t1、t2～t3、t3～t4、t5～t6时间段内，v正、v逆相等，反应处于平衡状态。 (2)t1时，v正、v逆同时增大，且v逆增大的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t1时改变的条件是升温；t3时，v正、v逆同时增大且增大程度相同，平衡不移动，所以t3时改变的条件是加催化剂；t4时，v正、v逆同时减小，且v正减小的更快，平衡向逆反应方向移动，所以t4时改变的条件是减小压强。 (3)根据图示知，t1～t2、t4～t5时间段内平衡均向逆反应方向移动，则NH3的含量均比t0～t1时间段内的低，所以t0～t1时间段内NH3的百分含量最高。 (4)t6时刻分离出部分NH3，v逆立刻减小，而v正逐渐减小，在t7时刻二者相等，反应重新达到平衡，据此可画出反应速率的变化曲线。 考点二：反应进程折线图 重点·夯基易错 此类图像一般纵坐标表示物质的量、浓度、百分含量、转化率，横坐标表示反应时间。解题的关键是找转折点。 (1)转折点之前，用外因对速率的影响分析问题，用“先拐先平，数值大”的规律判断不同曲线表示温度或压强的大小。 (2)转折点之后是平衡状态或平衡移动，解题时要抓住量的变化，找出平衡移动的方向，利用化学平衡移动原理推理分析。 【例】　已知：反应为mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)。 (1) T1<T2，正反应为放热反应。 (2) p1<p2，正反应为气体体积增大的反应。 (3) 图中a使用催化剂或者增大压强，此时m＋n＝p＋q。 点拨·能力培养 1．已知某可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间(t)时，温度(T)和压强(p)与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　　) A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应 C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 【答案】　D 【解析】　由图可知，压强一定时，温度T1先达到平衡，故温度：T1＞T2，升高温度，B在混合气体中的体积分数减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应；温度一定时，压强p2先达到平衡，故压强：p1＜p2，增大压强，B在混合气体中的体积分数增大，说明平衡逆向移动，正反应为气体体积增大的反应，则m＋n＜p。 考点三：恒压(或恒温)线 重点·夯基易错 此类图像的纵坐标为某物质的平衡浓度或转化率，横坐标为温度或压强，解答此类问题，要关注曲线的变化趋势，有多个变量时，注意控制变量，即“定一议二”。 反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH 图像 结论 a＋b>c＋d，ΔH>0 a＋b>c＋d，ΔH>0 点拨·能力培养 1．如图是温度和压强对反应X＋Y2Z影响的示意图。图中横坐标表示温度，纵坐标表示平衡时混合气体中Z的体积分数。下列叙述正确的是(　　) A．上述可逆反应的正反应为放热反应 B．X、Y、Z均为气态 C．X和Y中最多只有一种为气态，Z为气态 D．上述反应的逆反应的ΔH＞0 【答案】　C 【解析】　由图像可知，随温度升高Z的体积分数增大，正反应为吸热反应，逆反应为放热反应，故A、D错误；相同温度下，压强越大，Z的体积分数越小，说明增大压强平衡左移，则Z为气态，X、Y中最多只有一种气态物质，故B错误、C正确。 考点四：投料比—转化率相关图像 重点·夯基易错 【例】在保持体系总压为105 Pa的条件下进行反应：SO2(g)＋O2(g)SO3(g)，原料气中SO2和O2的物质的量之比m[m＝]不同时，SO2的平衡转化率与温度(T)的关系如图所示： (1)图中m1、m2、m3的大小顺序为________。反应的化学平衡常数Kp表达式为________(用平衡分压代替平衡浓度表示)。 (2)图中A点原料气的成分：n(SO2)＝10 mol，n(O2)＝24.4 mol，n(N2)＝70 mol，达平衡时SO2的分压p(SO2)为________ Pa(分压＝总压×物质的量分数)。 【答案】　(1)m1>m2>m3　Kp＝ (2)1 200 【解析】　(1)在同温同压下，增加二氧化硫的量，会使原料气中SO2和O2的物质的量之比m变大，m越大，SO2的平衡转化率越小。 (2)A点二氧化硫的平衡转化率为88%，可列三段式： SO2(g)　＋　O2(g)　　SO3(g) 起始/mol　　10　　　　　24.4　　　　　　0 变化/mol　　10×88%　　×10×88%　　10×88% 平衡/mol　　10×12%　　24.4－5×88%　10×88% 平衡时，混合气体总物质的量为[10×12%＋(24.4－5×88%)＋10×88%＋70] mol＝100 mol。达平衡时SO2的分压p(SO2)＝×105 Pa＝1 200 Pa。 真题·明考向 1．（2024·安徽·高考真题）室温下，为探究纳米铁去除水样中的影响因素，测得不同条件下浓度随时间变化关系如下图。 实验序号 水样体积/ 纳米铁质量/ 水样初始 ① 50 8 6 ② 50 2 6 ③ 50 2 8 下列说法正确的是 A．实验①中，0~2小时内平均反应速率 B．实验③中，反应的离子方程式为： C．其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率 D．其他条件相同时，水样初始越小，的去除效果越好 【答案】C 【解析】A. 实验①中，0~2小时内平均反应速率，A不正确； B. 实验③中水样初始=8，溶液显弱碱性，发生反应的离子方程式中不能用配电荷守恒，B不正确； C. 综合分析实验①和②可知，在相同时间内，实验①中浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当增加纳米铁质量可加快反应速率，C正确； D. 综合分析实验③和②可知，在相同时间内，实验②中浓度的变化量大，因此，其他条件相同时，适当减小初始，的去除效果越好，但是当初始太小时，浓度太大，纳米铁与反应速率加快，会导致与反应的纳米铁减少，因此，当初始越小时的去除效果不一定越好，D不正确； 综上所述，本题选C。 2．（2024·湖南·高考真题）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的和，发生如下反应： 主反应：   副反应：   在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数随投料比x(物质的量之比)的变化关系如图所示，下列说法正确的是 A．投料比x代表 B．曲线c代表乙酸的分布分数 C．， D．L、M、N三点的平衡常数： 【答案】D 【分析】题干明确指出，图中曲线表示的是测得两种含碳产物的分布分数即分别为、，若投料比x代表，x越大，可看作是CH3OH的量增多，则对于主、副反应可知生成的CH3COOCH3越多，CH3COOCH3分布分数越高，则曲线a或曲线b表示CH3COOCH3分布分数，曲线c或曲线d表示CH3COOH分布分数，据此分析可知AB均正确，可知如此假设错误，则可知投料比x代表，曲线a或曲线b表示，曲线c或曲线d表示，据此作答。 【解析】A．根据分析可知，投料比x代表，故A错误； B．根据分析可知，曲线c表示CH3COOCH3分布分数，故B错误； C．根据分析可知，曲线a或曲线b表示，当同一投料比时，观察图像可知T2时大于T1时，而可知，温度越高则越大，说明温度升高主反应的平衡正向移动，；曲线c或曲线d表示，当同一投料比时，观察可知T1时大于T2时，而可知，温度越高则越小，说明温度升高副反应的平衡逆向移动，，故C错误； D．L、M、N三点对应副反应，且，升高温度平衡逆向移动，，故D正确； 故答案选D。 3．（2021·江苏·高考真题）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．根据图像，在175～300 ℃范围，氮气量先增后减，因为转化率低温区升高更快，故B错误； C．根据图像，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，根据图像，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。 4．（2022·江苏·高考真题）乙醇-水催化重整可获得。其主要反应为，，在、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。 CO的选择性，下列说法正确的是 A．图中曲线①表示平衡时产率随温度的变化 B．升高温度，平衡时CO的选择性增大 C．一定温度下，增大可提高乙醇平衡转化率 D．一定温度下，加入或选用高效催化剂，均能提高平衡时产率 【答案】B 【分析】根据已知反应①，反应②，且反应①的热效应更大，温度升高的时候对反应①影响更大一些，根据选择性的含义，升温时CO选择性增大，同时CO2的选择性减小，所以图中③代表CO的选择性，①代表CO2的选择性，②代表H2的产率，以此解题。 【解析】A．由分析可知②代表H2的产率，故A错误； B．由分析可知升高温度，平衡时CO的选择性增大，故B正确； C．一定温度下，增大，可以认为开始时水蒸气物质的量不变，增大乙醇物质的量，乙醇的平衡转化率降低，故C错误； D．加入CaO同时吸收CO2和水蒸气，无法判断平衡如何移动，无法判断如何影响平衡时产率，故D错误； 故选B。 5．（2024·甘肃·高考真题）是制备半导体材料硅的重要原料，可由不同途径制备。 (1)由制备： 已知 时，由制备硅 (填“吸”或“放”)热 。升高温度有利于制备硅的原因是 。 (2)在催化剂作用下由粗硅制备：。，密闭容器中，经不同方式处理的粗硅和催化剂混合物与和气体反应，转化率随时间的变化如下图所示： ①，经方式 处理后的反应速率最快；在此期间，经方式丙处理后的平均反应速率 。 ②当反应达平衡时，的浓度为 ，平衡常数K的计算式为 。 ③增大容器体积，反应平衡向 移动。 【答案】(1) 吸 587.02 该反应为吸热反应，升高温度，反应正向移动，有利于制备硅 (2) 甲 0.1952 逆反应方向 【解析】（1）由题给热化学方程式：①，；②，；则根据盖斯定律可知，①+②，可得热化学方程式，，则制备56gSi，即2molSi，需要吸收热量为；该反应为吸热反应，升高温度，反应正向移动，有利于制备硅。 （2） ①由转化率图像可知，0-50min，经方式甲处理后反应速率最快；经方式丙处理后，50min时SiCl4的转化率为4.2%，反应的SiCl4的物质的量为0.1mol×4.2%=0.0042mol，根据化学化学计量数可得反应生成的SiHCl3的物质的量为，平均反应速率； ②反应达到平衡时，SiCl4的转化率为14.6%，列出三段式为： 当反应达平衡时，H2的浓度为，平衡常数K的计算式为； ③增大容器体积，压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动，即反应平衡向逆反应方向移动。 6．（2023·全国·高考真题）甲烷选择性氧化制备甲醇是一种原子利用率高的方法。回答下列问题： (1)已知下列反应的热化学方程式： ①         ②          反应③的 ，平衡常数 (用表示)。 (2)电喷雾电离等方法得到的(等)与反应可得。与反应能高选择性地生成甲醇。分别在和下(其他反应条件相同)进行反应，结果如下图所示。图中的曲线是 (填“a”或“b”。、时的转化率为 (列出算式)。    (3)分别与反应，体系的能量随反应进程的变化如下图所示(两者历程相似，图中以示例)。    (ⅰ)步骤Ⅰ和Ⅱ中涉及氢原子成键变化的是 (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。 (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则与反应的能量变化应为图中曲线 (填“c”或“d”)。 (ⅲ)与反应，氘代甲醇的产量 (填“＞”“＜”或“=”)。若与反应，生成的氘代甲醇有 种。 【答案】(1) 或 (2) b (3) Ⅰ c < 2 【解析】（1）根据盖斯定律可知，反应③=(反应②-①)，所以对应；根据平衡常数表达式与热化学方程式之间的关系可知，对应化学平衡常数或，故答案为：；或； （2）根据图示信息可知，纵坐标表示-lg()，即与MO+的微粒分布系数成反比，与M+的微粒分布系数成正比。则同一时间内，b曲线生成M+的物质的量浓度比a曲线的小，证明化学反应速率慢，又因同一条件下降低温度化学反应速率减慢，所以曲线b表示的是300 K条件下的反应； 根据上述分析结合图像可知，、时-lg()=0.1，则=10-0.1，利用数学关系式可求出，根据反应可知，生成的M+即为转化的，则的转化率为；故答案为：b；； （3）(ⅰ)步骤Ⅰ涉及的是碳氢键的断裂和氢氧键的形成，步骤Ⅱ中涉及碳氧键形成，所以符合题意的是步骤Ⅰ； (ⅱ)直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，反应速率会变慢，则此时正反应活化能会增大，根据图示可知，与反应的能量变化应为图中曲线c； (ⅲ)与反应时，因直接参与化学键变化的元素被替换为更重的同位素时，步骤Ⅰ的活化能增大，反应速率会变慢，则CH2DOD更难获得，故产率：<；根据反应机理可知，若与反应，生成的氘代甲醇可能为或共2种，故答案为：<；2。 演练·提能力 1．（2024·广东梅州·一模）对于同一体系内存在竞争反应：①，②；测得反应速率与时间t关系如图，依据图像信息，下列说法不正确的是 A．反应①的反应限度大于反应② B．加入催化剂定能有效降低反应活化能，加快反应速率 C．无催化剂时后反应①达到平衡 D．加入催化剂，可有效提高C的产率 【答案】B 【解析】A．反应①和反应②相互竞争，未加入催化剂时，B的速率更大，浓度更大，说明反应①的反应限度大于反应②，加入催化剂后虽然C速率更大，是因为催化剂导致的速率增大，不是浓度因素导致的速率更大，故A正确； B．加入催化剂C的速率明显增大，B的速率略有减小，说明加入催化剂加快了生成C的反应速率，不一定加快了生成B的反应速率，选项没有指明对于哪个反应，故B错误； C．反应速率不变时浓度不反应到达平衡，无催化剂时t2后反应①达到平衡，C正确； D．加入催化剂，C的速率明显增大，能更快产生C，提高了C的产率，D正确； 本题选B。 2．（2023·浙江·模拟预测）恒温恒容条件下，向密闭容器中加入一定量X，发生反应的方程式为；。反应的速率，反应的速率，式中、为速率常数。图甲为该体系中、、浓度随时间变化的曲线，图乙为反应和的曲线。下列说法正确的是 A．随的减小，反应的速率不断下降，而反应的速率不断增大 B．由图甲可知，某时间段体系中可能存在如下关系： C．欲提高的产率，需降低反应温度且控制反应时间 D．温度高于时，总反应速率由反应决定 【答案】B 【解析】A．由图甲中信息可知，随的减小，先增大后减小，增大，故反应的速率随的减小而减小，反应的速率先增大后减小，A项错误； B．由图甲可知，依据反应关系，在Y的浓度达到最大值之前，单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量，因此，在Y的浓度达到最大值之后，单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量，故，B项正确； C．升高温度可以加快反应的速率，但反应的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应的，且反应的速率随Y的浓度增大而增大，因此欲提高Y的产率，需提高反应温度且控制反应时间，C项错误； D．由图乙中信息可知，温度低于T1时，，反应为慢反应，总反应速率由反应决定，温度高于T1时，，反应为慢反应，总反应速率由反应决定，D项错误； 故选B。 3．（23-24高三上·黑龙江·期中）在恒温恒容条件下，发生反应，随时间的变化如图中曲线所示，M的初始浓度为xmol/L。下列说法正确的是 A．a点到b点时间间隔内该化学反应的平均速率 B．当时，对应的时间大于 C．a点的瞬时速率小于b点的瞬时速率 D．在不同时刻都存在关系： 【答案】B 【解析】A.由图像可知a点到b点时间间隔内该化学反应的平均速，A错误； B.随着反应进行，物质浓度减小，反应速率减慢，则，，故当时对应的时间大于，B正确； C.a点的斜率大于b点，则a点的瞬时速率大于b点的瞬时速率，C错误； D.反应速率比等于方程式中系数比，故在不同时刻都存在关系：，D错误。 故答案为B。 4．（23-24高三上·江苏南京·阶段练习）乙酸蒸汽催化重整制氢过程中的主要反应有： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   将一定比例的乙酸、水和的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，乙酸的转化率、氢酸比[]与温度的关系如图所示。若仅考虑上述反应，下列说法正确的是 A．用该催化剂催化重整反应的最佳温度范围约为 B．时，出口气中 C．后氢酸比下降的主要原因为温度升高反应Ⅰ、Ⅱ正向进行程度减小 D．该过程深入研究方向之一是寻找对反应Ⅱ选择性更高的催化剂 【答案】B 【解析】A．该催化剂催化重整反应中乙酸的转化率越大，氢酸比越大时，反应最佳，则最佳温度范围约为600℃，故A错误； B．时，设CO和CO2的物质的量分别为xmol和ymol，则氢酸比，解得，故B正确； C．600℃后，乙酸的转化率几乎不变，则温度升高，反应Ⅰ、Ⅱ正向进行的程度不能同时减小，故C错误； D．反应I中1mol乙酸可以生成4mol氢气，反应Ⅱ中1mol乙酸生成2mol氢气，反应Ⅰ更有利于氢气的生成，则该过程深入研究的方向之一是寻找对反应Ⅰ具有选择性更高的催化剂，故D错误； 故选B。 5．（23-24高三上·江苏南京·期中）一种捕获并利用CO2的方法是将CO2催化加氢合成CH3OCH3，其过程中主要发生如下反应： I.； Ⅱ.。 向恒压密闭容器中充入1molCO2和3molH2，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性[CH3OCH3的选择性]随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．由图可知，300℃时，K1>K2 B．为提高CH3OCH3产率，可采用降低温度和增大体系压强的方法 C．反应状态达A点时，容器中n(CH3OCH3)为 D． 【答案】B 【解析】A．由图可知，300℃时，CH3OCH3的选择性接近20%，则有接近40%的二氧化碳发生反应I，则反应Ⅱ程度较大，即K1＜K2，A错误； B．由题干方程式可知，反应I正反应是一个气体体积减小的放热反应方向，而反应Ⅱ是一个气体体积不变的吸热反应方向，降低温度能使反应I正向移动，而反应Ⅱ的平衡逆向移动，增大体系压强能使反应I正向移动，而反应Ⅱ的平衡不移动，故均能提高CH3OCH3产率，B正确； C．由图可知，CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性均为25%，反应消耗二氧化碳的物质的量为1mol×25%=0.25mol，容器中CH3OCH3的物质的量：，C错误； D．根据盖斯定律，II-I×2得：，D错误； 答案选B。 6．（23-24高三上·江苏南京·阶段练习）将和在催化剂作用下，转化为高附加值碳基燃料，可有效减少碳排放。 假设转化时只发生下列反应： i．   ii．   iii．   一定温度和反应时间的条件下，测得产物的生成速率与催化剂的关系如题图1；恒压条件下，按照投料，发生上述反应，不同压强时的平衡转化率与温度关系如图2，下列说法不正确的是 A．升高温度，反应i的化学平衡常数减小 B．图1中有利于制甲烷的催化剂是Pt@h-BN3 C．图2中压强由大到小的顺序是： D．图2中后，转化率随温度升高增大的原因主要取决于反应i 【答案】D 【解析】A．根据盖斯定律ii+ iii得 所以=+=-164.9kJ/mol，即正反应为放热反应，升高温度，反应i平衡逆向移动，化学平衡常数减小，故A正确； B．根据图示，在一定温度和反应时间条件下，使用催化剂Pt@h-BN3甲烷的生成速率最大且CO的速率最小，所以有利于制甲烷的催化剂是Pt@h-BN3，故B正确； C．其它条件不变，增大压强i正向移动，CO2的平衡转化率增大，所以p1、p2、p3由大到小的顺序是，故C正确； D．的平衡转化率为反应i和反应ii的平衡转化率之和，ⅰ为放热反应、ⅱ为吸热反应，800℃之后，转化率随温度升高增大的原因主要取决于反应ⅱ，故D错误； 故答案为：D。 7．（23-24高三下·广西柳州·阶段练习）可用作有机合成的氯化剂。在体积为2L的密闭容器中充入0.2mol ，发生反应：，图中所示曲线分别表示反应在10min时和平衡时的转化率（）与温度（T）的关系。下列说法正确的是 A．的 B．55℃，从0~10min，以表示反应的平均速率为0.0025 C．当容器中混合气体的平均相对分子质量恒定不变时，反应达到平衡状态 D．82℃，若起始时在该密闭容器中充入、和各0.1mol，则此时 【答案】B 【分析】82℃下，反应达平衡时，的转化率为90%，则达平衡时，，，该反应的平衡常数，据此回答。 【解析】A．由图可知，升高温度，的平衡转化率增大，则正反应为吸热反应，，A项错误； B．55℃，从0~10min，以表示反应的平均速率==，B项正确； C．反应过程中气体的总质量不变，该反应为气体分子数不变的反应，则混合气体的摩尔质量始终不变，平均相对分子质量恒定不变，不能说明反应达到平衡状态，C项错误； D．若起始时在该密闭容器中充入、和各0.1mol，则，则平衡正向移动，，D项错误； 故选B。 8．（2024·广东·模拟预测）在容积为2 L的恒容密闭容器中发生反应，图I表示200 ℃时容器中A、B、C的物质的量随时间的变化关系，图Ⅱ表示不同温度下达到平衡时C的体积分数随起始的变化关系，则下列结论正确的是 A．由图Ⅱ可知反应的 B．200℃时，反应从开始到平衡的平均速率 C．200 ℃时，向容器中充入和，达到平衡时，A的体积分数大于0.5 D．若在图I所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，重新达到平衡前 【答案】A 【分析】由图Ⅰ可知，200℃时，5min反应达到平衡，A的物质的量变化量为，B的物质的量变化量为，C的物质的量变化量为，故x：y：z=：：=2：1：1，则反应方程式为：，据此作答。 【解析】A. 由图Ⅱ可知，当n(A)：n(B)一定时，温度越高，平衡时C的体积分数越大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，而升高温度平衡向吸热反应方向移动，故正反应为吸热反应，即，故A正确； B．由图Ⅰ可知，200℃时，5min反应达到平衡，平衡时A的物质的量变化量为0.4mol，故，故B错误； C．由图Ⅰ可知，200℃时，当充入0.8mol A和0.4mol B达到平衡时，A的体积分数为：；200℃时，向该容器中充入2molA和1molB，达到的平衡等效为原平衡增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，故达到平衡时，A的体积分数小于0.5，故C错误； D．恒温恒容条件下，在图Ⅰ所示的平衡状态下，再向体系中充入Kr，由于容器容积不变，则混合物中各物质的浓度不变，正逆反应速率不变，平衡不移动，故v(正)=v(逆)，故D错误； 故答案选A。 9.可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g) B．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g) C．维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度 D．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar 【答案】　B 【解析】　维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，正反应速率不变，故A错误；维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率增大，而且反应体系容积增大导致正反应速率减小，故B正确；维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度，正、逆反应速率都增大，故C错误；维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不变，故D错误。 10．反应N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJ·mol－1，在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是(　　) A．A、C两点的化学平衡常数：KA>KC B．A、C两点气体的颜色：A深，C浅 C．由状态B到状态A，可以用加热的方法 D．A、C两点气体的平均相对分子质量：A>C 【答案】　C 【解析】　A、C两点对应的温度相同，平衡常数只受温度的影响，KA＝KC，A错误；A点到C点，压强增大，NO2(g)的浓度增大，虽然平衡逆向移动，最终二氧化氮的浓度比原浓度大，即C点气体颜色比A点深，B错误；A点到B点，NO2的体积分数减小，说明相同压强下，T2到T1，平衡逆向移动，T2>T1，即由状态B到状态A，可以用加热的方法，C正确；A点到C点，压强增大，平衡逆向移动，该反应的逆反应为气体相对分子质量增大的反应，即A点气体的平均相对分子质量小于C点气体的平均相对分子质量，D错误。 11．采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。 主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) 副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。 则催化剂中约为________时最有利于二甲醚的合成。 【答案】　2.0 【解析】　由图可知当催化剂中约为2.0时，CO的转化率最大，二甲醚的产率最大，生成的二甲醚最多。 12．向一容积不变的密闭容器中充入一定量A和B，发生如下反应：xA(g)＋2B(s)yC(g)　ΔH<0。在一定条件下，容器中A、C的物质的量浓度随时间变化的曲线如图所示。请回答下列问题： (1)用A的浓度变化表示该反应在0～10 min内的平均反应速率v(A)＝________。 (2)根据图像可确定x∶y＝________。 (3)0～10 min容器内压强________(填“变大”“不变”或“变小”)。 (4)推测第10 min引起曲线变化的反应条件可能是________(填序号，下同)；第16 min引起曲线变化的反应条件可能是________。 ①减压　②增大A的浓度　③增大C的量　④升温　⑤降温　⑥加催化剂 (5)若平衡Ⅰ的平衡常数为K1，平衡Ⅱ平衡常数为K2，则K1________(填“>”“＝”或“<”)K2。 【答案】　(1)0.02 mol·L－1·min－1　(2)1∶2　(3)变大　(4)④⑥　④　(5)> 【解析】　(1)0～10 min内v(A)＝＝0.02 mol·L－1·min－1。(2)根据图像可知，0～10 min内A的物质的量浓度减少量为0.20 mol·L－1，C的物质的量浓度增加量为0.40 mol·L－1，x、y之比等于A、C的物质的量浓度变化量之比，故x∶y＝0.20 mol·L－1∶0.40 mol·L－1＝1∶2。(3)该反应是气体分子数增大的反应，而容器容积不变，因此0～10 min容器内压强变大。(4)根据图像可知，10 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变且随后反应速率加快，故改变的条件可能是升温或加入催化剂；16 min时改变条件后，A、C的浓度瞬时不变，且随后A的浓度逐渐增大，C的浓度逐渐减小，说明平衡逆向移动，故改变的条件可能是升温。(5)升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则K1>K2。 13．现将一定量N2O4气体充入恒容密闭容器中，控制反应温度为T1 ℃[N2O4(g)2NO2(g)　ΔH>0]，c(N2O4)随t(时间)变化曲线如图，画出0～t2时段，c(NO2)随t变化曲线。保持其他条件不变，改变反应温度为T2(T2＞T1)，再次画出0～t2时段，c(NO2)随t变化趋势的曲线。 【答案】 【解析】　根据反应N2O4(g)2NO2(g)，NO2的改变量是N2O4的两倍，从N2O4的曲线可知其达到平衡时减少了0.03 mol·L－1，则NO2从0升高到平衡时的0.06 mol·L－1，即可画出曲线；由题给ΔH>0可知，该反应正向吸热，保持其他条件不变，随着温度的升高，该反应平衡正向移动，且反应速率增大，达到平衡的时间缩短，即可画出曲线。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$