第44讲 化学反应速率与化学平衡图像（学案）-2025年新高考化学一轮复习考点逐点突破经典学案（新高考专用）

第44讲 化学反应速率与化学平衡图像 问题的态度：问则少；辩则明 2025届高三化学第一轮复习 第44讲 化学反应速率与化学平衡图像 合理安排时间，就等于节约时间。 ——培根 复习目标 1．知道化学反应速率、化学平衡图像的常见类型。 2．通过解答不同类型图像问题，初步建立解答化学反应速率、化学平衡相关图像问题的思维模型。 图象题解答思维模型 图象题解答思维模型 步骤 五看：一看面(即看清横坐标和纵坐标)，二看线(即看线的走向、变化的趋势)，三看点(即看线是否通过原点，两条线的交点及线的拐点)，四看要不要作辅助线(如等温线、等压线)，五看定量图象中有关量的多少及变化（如浓度、温度变化） 联想外界条件对化学反应速率及化学平衡影响规律且熟练准确 根据图象中呈现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断 技巧 对含量～时间曲线，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大 对含量～T/p曲线，图象中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系（因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变）。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后（通常可画一条垂线），讨论横坐标与曲线的关系 温馨提醒 看清几个点 ①看清起点。分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点；②看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，υ(吸)＞υ(放)，在速率－时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，υ(吸)大增，υ(放)小增，增大某一反应物浓度，υ(正)突变，υ(逆)渐变；③注意终点。例如在浓度－时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。 速率与平衡图像 1．速率－时间图像 ①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 正反应为气体体积增大的反应 正反应为气体体积减小的反应 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 ③全程速率—时间图像 如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：①AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大；②BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 2．反应进程折线图 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。反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH 类型 转化率－时间－温度 转化率－时间－压强 含量－时间－温度 含量－时间－压强 图像 说明 p一定时，ΔH＜0 T一定时， a＋b＞c＋d T一定时， a＋b＜c＋d T一定时， a＋b＝c＋d p一定时，ΔH＞0 T一定时， a＋b＞c＋d 解题 策略 “先拐先平”速率大，压强大或温度高，再根据勒夏特列原理判断图像变化从而得出结论 2．恒压(或恒温)线 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 3．其他图像 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH 类型 图像 说明 百分含量－时间图 t1点时，C的百分含量的增加量为状态Ⅰ大于状态Ⅱ；条件改变时，平衡不发生移动。所以状态Ⅰ改变的条件有两种可能：①使用催化剂；②增大压强，且反应前后气体分子数不变 百分含量－温度图 T1为平衡点。T1点以前，v(正)＞v(逆)，反应没有达到化学平衡状态；T1点以后，随着温度的升高，C的百分含量减小，表示化学平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH＜0 百分含量－压强图 p1为平衡点。p1点以前，v(正)＞v(逆)，反应没有达到化学平衡状态；p1点以后，随着压强的增大，C的百分含量减小，表示化学平衡向增大方向移动，正反应为气体分子数增大的反应 L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正大于v逆；则L线的右下方(F点)，v正小于v逆 速率－时间图 t1时刻，外界条件发生变化，使v(正)、v(逆)同时增大，且v(逆)＞v(正)，平衡逆向移动 速率－温度图 交点处正、逆反应速率相等，是平衡点。交点往后，温度升高，使v(正)、v(逆)同时增大，且v(逆)＞v(正)，平衡逆向移动，可推出正反应为放热反应 速率－压强图 交点M是平衡状态，压强继续增大，正反应速率增大得快，平衡正反应向移动 百分含量－投料比图 按照化学计量数之比投料，生成物的百分含量最高，a＝a∶b；温度升高，生成物的百分含量增大，正反应为吸热反应 转化率－温度图 T0之前未达平衡，反应物的转化率增大；T0后继续升高温度，反应物的转化率减小，说明正反应的ΔH＜0，也可能发生副反应 常考的化工生产中的四类图像 1．判断曲线上的每个点是否达到平衡状态 往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理，只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。 如一定比例的CO2和H2在装有催化剂的反应器中发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－63 kJ·mol－1。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示，温度为470 K时，图中P点没有处于平衡状态，因为在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是温度越高化学反应速率越快。 2．关注催化剂的活性是否受温度的影响 不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一定温度下最高，低于或高于这个温度都会下降。 如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率关系如右图所示。则根据两条曲线可以判断涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。 3．确定不同的投料比对产率的影响 可以根据定一议二的方法，根据相同投料比时温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判断，确定反应的吸、放热或气体物质化学计量数和的相对大小。 如将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如右图： 当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则提高了二氧化碳的转化率。 4．考虑副反应的干扰或影响 往往试题会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。 如磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是CaSO4·2H2O。用不同的还原剂可以将CaSO4还原，所得SO2可用于工业生产硫酸。以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值（C与CaSO4的物质的量之比）的混合物在1 100 ℃加热，结果如图所示。当C/S值为0.5时，反应产物为CaO、SO2、CO2；当C/S值大于0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，其可能原因是当C/S值大于0.7时，原料中的还原剂C的含量增加，则高温下过量的C与CO2发生反应CO2＋C2CO，从而使得气体总体积增大（或部分转化为其他含S物质）。 【问题解决1】 反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH＜0 （m＋n＞p＋q) 图象 改变条件 υ—t图 解题策略 从“断点”着手 审题 看清曲线是连续的，还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。 增大反应物浓度υ(正)突变，υ(逆)渐变。升高温度，υ(吸热)大增，υ(放热)小增 三分析方法 一看反应速率是增大还是减小；二看Δυ(正)、Δυ(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向 注意 浓度只改变一个υ，而p、T则同进改变υ(正)与υ(逆)，但改变的倍数不同；而使用催化剂υ(正)和υ(逆)改变的倍数相同 同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑 （2023·深圳外国语学校月考）)某密闭容器中发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是 A．t2时加入催化剂 B．t3时降低了温度 C．t5时增大了压强 D．t4～t5时间内转化率一定最低 【问题解决2】 恒容条件下，一定量的NY2、Y2发生反应：2NY2(g)＋Y2(g)2NY3(g)。温度分别为T1和T2时，NY3的体积分数随时间变化如右图，该反应的ΔH______0（填“＞”、“＜”或“＝”，下同）；若T1、T2时刻反应的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1______K2。 a％～P(T)～t，α～P(T)～t的等的曲线 解题策略 从“拐点”着手(解题的关键是找转折点) 解题方法 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 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 一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图的是 A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＜0 B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)；ΔH＞0 C．CH3CH2OH(g)CH2＝CH2(g)＋H2O(g)；ΔH＞0 D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH＝CH2(g)＋2H2O(g)；ΔH＜0 【问题解决3】 对于反应N2＋3H22NH3，请画出①等压线：p1＞p2；②等温线：T1＞T2 α～P～T，ω～T～P等曲线 解题策略 从“等温线”或“等压线”着手 解题方法 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” 在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1 CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法不正确的是 A．上述反应的ΔH＜0 B．压强：p4＞p3＞p2＞p1 C．压强为p4、温度为1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D．压强为p4时，在y点：v正＞v逆 【问题解决4】 （2020·江苏卷改编）CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应： CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g) ΔH＝＋247.1 kJ·mol－1 H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1 在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率 B．曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化 C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠 D．恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值 转化率－温度曲线 解题策略：从曲线的变化趋势着手。 如果题中信息使用了催化剂，特别是题目给出，测的是相同时间的转化率或产率，转化率或产率减低，就可能是温度高，催化剂失活（或减低活性），导致速率慢；如果题目中明确给出了副反应，也有可能是是副反应发生（如果考虑副反应，一般应该是产率——温度图像）；如果二者都没有，再去考虑平衡的移动。 （2019·江苏卷改编）在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是 A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＜0 B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率 C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率 D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K＞2 000 【问题解决5】 （2022·苏锡常镇二模）CO2还原为甲醇是人工合成淀粉的第一步。CO2催化加氢主要反应有： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.4 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 压强分别为p1、p2时，将＝1∶3的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中CO2的平衡转化率和CH3OH、CO的选择性如图所示。CH3OH(或CO)的选择性＝。下列说法正确的是 A．反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－8.2 kJ·mol－1 B．曲线③④表示CO的选择性，且p1＞p2 C．相同温度下，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数：K(Ⅰ)＞K(Ⅱ) D．保持反应温度不变，使CO2的平衡转化率达到X点，改变的条件可能是增大或增大压强 转化率、选择性－温度曲线 解题策略：首先，搞清选择性的概念，其次根据曲线的变化趋势再结合平衡移动原理判断有关量的变化。 （2019·江苏卷）CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.5 kJ·mol－1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。CH3OCH3的选择性＝×100%。 （1）温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是______________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 （2）220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有___________________________________________。 【问题解决6】 一定条件下，反应：6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。 下列说法正确的是 A．该反应的ΔH＞0 B．达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2) C．b点对应的平衡常数K值大于c点 D．a点对应的H2的平衡转化率为90% 投料比—转化率相关图像 解题策略：①改变投料比相当于增加一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率升高，而自身的转化率降低；②当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物，各组分的平衡转化率相同，平衡时产物的体积分数最大。 （2022·常州模拟）利用CO2和H2合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)CH2＝CH2(g)＋4H2O(g) ΔH，在恒容密闭容器中，起始压强相同，反应温度、投料比[＝x]对CO2平衡转化率的影响如图所示。 下列推断正确的是 A．a＜3 B．ΔH＞0 C．vM正＞vN逆 D．KM＞KN 1．（2024·徐州模拟）CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一，该重整反应体系主要涉及以下反应，且1 300 K以上会产生积碳现象。 反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋274.6 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 反应Ⅲ：CH4(g)C(s)＋2H2(g) ΔH3（该反应只在高温下自发） 在一定压强和催化剂的条件下，将等物质的量的CO2和CH4通入重整反应器中，平衡时，CO2、CH4的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。 下列说法正确的是 A．ΔH3＜0 B．加入催化剂，可提高CH4的平衡转化率 C．平衡时CO2的物质的量分数随温度变化的曲线是b D．温度高于1 300 K后，曲线d超过曲线c的可能原因是升高温度有利于反应Ⅲ进行，导致CH4的转化率大于CO2的转化率 2．（2022·江苏省南京市、盐城市二模）我国提出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”目标。二氧化碳催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法，其主要反应的热化学方程式为 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1 反应II：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.0 kJ·mol－1 恒压下，n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶3时，甲醇产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。下列关于该实验的说法不正确的是 A．甲醇平衡产率随温度升高而降低的主要原因：温度升高，反应I平衡逆向移动 B．采用分子筛膜时的适宜反应温度：210℃ C．M→N点甲醇产率增大的原因：温度升高，反应I平衡常数增大 D．X点甲醇产率高于Y点的主要原因：分子筛膜可从反应体系中分离出H2O，有利于反应I正向进行 3．（2022·江苏）乙醇－水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g) ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1，CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性＝×100%，下列说法正确的是 A．图中曲线①表示平衡时H2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CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率 4．（2023·湖南高考16题节选）在913 K、100 kPa下，发生乙苯脱氢制苯乙烯的反应：C6H5C2H5(g)C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g) ΔH＝＋118 kJ·mol－1，相同条件下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3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： ①C6H5C2H5(g)6H6(g)＋CH2＝CH2(g) ②C6H5C2H5(g)＋H2(g)C6H5CH3(g)＋CH4(g) 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S（S＝×100％）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______________________________________ _______________________________________________________________________ ________________________________。 5．（2023·全国新课标卷节选）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： 工业合成氨时，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xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一种为xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。(物质i的摩尔分数：xi＝)。 ①图中压强由小到大的顺序为____________，判断的依据是________________________________________ ____________________________。 ②进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。 ③图3中，当p2＝20 MPa、xNH3＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$第44讲 化学反应速率与化学平衡图像 问题的态度：问则少；辩则明 2025届高三化学第一轮复习 第44讲 化学反应速率与化学平衡图像 合理安排时间，就等于节约时间。 ——培根 复习目标 1．知道化学反应速率、化学平衡图像的常见类型。 2．通过解答不同类型图像问题，初步建立解答化学反应速率、化学平衡相关图像问题的思维模型。 教学重点难点 1．常规图像解题规律应用。 2．新型图像题解法。 教学方法 讨论、归纳 教学过程 图象题解答思维模型 图象题解答思维模型 步骤 五看：一看面(即看清横坐标和纵坐标)，二看线(即看线的走向、变化的趋势)，三看点(即看线是否通过原点，两条线的交点及线的拐点)，四看要不要作辅助线(如等温线、等压线)，五看定量图象中有关量的多少及变化（如浓度、温度变化） 联想外界条件对化学反应速率及化学平衡影响规律且熟练准确 根据图象中呈现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断 技巧 对含量～时间曲线，先出现拐点的则先达到平衡，说明该曲线表示的温度较高或压强较大 对含量～T/p曲线，图象中有三个变量，先确定一个量不变，再讨论另外两个量的关系（因平衡移动原理只适用于“单因素”的改变）。即确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所示的量后（通常可画一条垂线），讨论横坐标与曲线的关系 温馨提醒 看清几个点 ①看清起点。分清反应物、生成物，浓度减小的是反应物，浓度增大的是生成物，一般生成物多数以原点为起点；②看清起点、拐点、终点，看清曲线的变化趋势。分清正、逆反应，吸、放热反应。升高温度时，υ(吸)＞υ(放)，在速率－时间图上，要注意看清曲线是连续的还是跳跃的，分清渐变和突变，大变和小变。例如，升高温度，υ(吸)大增，υ(放)小增，增大某一反应物浓度，υ(正)突变，υ(逆)渐变；③注意终点。例如在浓度－时间图上，一定要看清终点时反应物的消耗量、生成物的增加量，并结合有关原理进行推理判断。 速率与平衡图像 1．速率－时间图像 ①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 正反应为气体体积增大的反应 正反应为气体体积减小的反应 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 ③全程速率—时间图像 如：Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如图所示情况。 原因：①AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大；②BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 2．反应进程折线图 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。 反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH 类型 转化率－时间－温度 转化率－时间－压强 含量－时间－温度 含量－时间－压强 图像 说明 p一定时，ΔH＜0 T一定时， a＋b＞c＋d T一定时， a＋b＜c＋d T一定时， a＋b＝c＋d p一定时，ΔH＞0 T一定时， a＋b＞c＋d 解题 策略 “先拐先平”速率大，压强大或温度高，再根据勒夏特列原理判断图像变化从而得出结论 2．恒压(或恒温)线 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 3．其他图像 aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g) ΔH 类型 图像 说明 百分含量－时间图 t1点时，C的百分含量的增加量为状态Ⅰ大于状态Ⅱ；条件改变时，平衡不发生移动。所以状态Ⅰ改变的条件有两种可能：①使用催化剂；②增大压强，且反应前后气体分子数不变 百分含量－温度图 T1为平衡点。T1点以前，v(正)＞v(逆)，反应没有达到化学平衡状态；T1点以后，随着温度的升高，C的百分含量减小，表示化学平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，ΔH＜0 百分含量－压强图 p1为平衡点。p1点以前，v(正)＞v(逆)，反应没有达到化学平衡状态；p1点以后，随着压强的增大，C的百分含量减小，表示化学平衡向增大方向移动，正反应为气体分子数增大的反应 L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方(E点)，A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以，E点v正大于v逆；则L线的右下方(F点)，v正小于v逆 速率－时间图 t1时刻，外界条件发生变化，使v(正)、v(逆)同时增大，且v(逆)＞v(正)，平衡逆向移动 速率－温度图 交点处正、逆反应速率相等，是平衡点。交点往后，温度升高，使v(正)、v(逆)同时增大，且v(逆)＞v(正)，平衡逆向移动，可推出正反应为放热反应 速率－压强图 交点M是平衡状态，压强继续增大，正反应速率增大得快，平衡正反应向移动 百分含量－投料比图 按照化学计量数之比投料，生成物的百分含量最高，a＝a∶b；温度升高，生成物的百分含量增大，正反应为吸热反应 转化率－温度图 T0之前未达平衡，反应物的转化率增大；T0后继续升高温度，反应物的转化率减小，说明正反应的ΔH＜0，也可能发生副反应 常考的化工生产中的四类图像 1．判断曲线上的每个点是否达到平衡状态 往往需要通过曲线的升降趋势或斜率变化来判断，如果还未达到平衡则不能使用平衡移动原理，只有达到平衡以后的点才能应用平衡移动原理。 如一定比例的CO2和H2在装有催化剂的反应器中发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－63 kJ·mol－1。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示，温度为470 K时，图中P点没有处于平衡状态，因为在490 K之前，甲醇产率随着温度升高而增大的原因是温度越高化学反应速率越快。 2．关注催化剂的活性是否受温度的影响 不同的催化剂因选择性不同受温度的影响也会不同。一般来说，催化剂的活性在一定温度下最高，低于或高于这个温度都会下降。 如以二氧化钛表面覆盖Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化成乙酸。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率关系如图所示。则根据两条曲线可以判断涉及影响反应速率的两个因素：催化剂和温度。250～300 ℃时，温度升高而乙酸的生成速率降低的原因是温度超过250 ℃时，催化剂的催化效率降低。 3．确定不同的投料比对产率的影响 可以根据定一议二的方法，根据相同投料比时温度或压强的改变对产率的影响或相同温度或压强下改变投料比时平衡移动的方向进行判断，确定反应的吸、放热或气体物质化学计量数和的相对大小。 如将燃煤废气中的CO2转化为甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率如图： 当投料比一定时，温度越高，CO2的转化率越低，所以升温，平衡左移，正反应为放热反应。若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则提高了二氧化碳的转化率。 4．考虑副反应的干扰或影响 往往试题会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。 如磷石膏是湿法生产磷酸排出的工业废渣，主要成分是CaSO4·2H2O。用不同的还原剂可以将CaSO4还原，所得SO2可用于工业生产硫酸。以C作还原剂，向密闭容器中加入相同质量的几组不同C/S值（C与CaSO4的物质的量之比）的混合物在1 100 ℃加热，结果如图所示。当C/S值为0.5时，反应产物为CaO、SO2、CO2；当C/S值大于0.7时，反应所得气体中SO2的体积分数不升反降，其可能原因是当C/S值大于0.7时，原料中的还原剂C的含量增加，则高温下过量的C与CO2发生反应CO2＋C2CO，从而使得气体总体积增大（或部分转化为其他含S物质）。 【问题解决1】 反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) ΔH＜0 （m＋n＞p＋q) 图象 改变条件 加压、升温 A、C同是增加 降压、降温 A、C同减 减小反应物浓度 或生成物浓度 增加反应物浓度 或生成物浓度 问题1 改变什么条件导致平衡移动? 问题2 化学平衡向什么方向移动? 问题3 反应起始时是从正反应还是从逆反应开始? 设计意图：由第1、2问的回答可以得出解题技巧：一定要分清“突变”和“渐变”的情况以及分清正反应和逆反应的变化趋势。由第3问的回答得出要看清起点和终点是解题的关键。同时介绍每个条件的应用范围和注意事项，为接下来的实战演习做好准备。 υ—t图 解题策略 从“断点”着手 审题 看清曲线是连续的，还是跳跃的。分清“渐变”和“突变”、“大变”和“小变”。 增大反应物浓度υ(正)突变，υ(逆)渐变。升高温度，υ(吸热)大增，υ(放热)小增 三分析方法 一看反应速率是增大还是减小；二看Δυ(正)、Δυ(逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向 注意 浓度只改变一个υ，而p、T则同进改变υ(正)与υ(逆)，但改变的倍数不同；而使用催化剂υ(正)和υ(逆)改变的倍数相同 同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑 （2023·深圳外国语学校月考）)某密闭容器中发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0。如图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系，t2、t3、t5时刻外界条件有所改变，但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是 A．t2时加入催化剂 B．t3时降低了温度 C．t5时增大了压强 D．t4～t5时间内转化率一定最低 【答案】A 【解析】A项，t2时，v正和v逆均增大，且v正＝v逆，平衡不移动；说明t2时刻改变的条件是加入催化剂，加快了化学反应速率，但平衡不移动，正确；B项，t3时，v正和v逆均减小，且v正<v逆，平衡向逆反应方向移动；该反应正反应放热，若降低温度平衡正向移动，故t3时，改变的条件是减小压强，错误；C项，t5时，v正和v逆均增大，且v正<v逆，平衡向逆反应方向移动，该反应正反应气体分子数减小，若增大压强，平衡正向移动，故t5时，改变的条件是升高温度，错误；D项，t2～t3平衡不移动，t3～t4平衡逆向移动，t5～t6平衡逆向移动，说明t6以后转化率最低，错误。 【问题解决2】 恒容条件下，一定量的NY2、Y2发生反应：2NY2(g)＋Y2(g)2NY3(g)。温度分别为T1和T2时，NY3的体积分数随时间变化如右图，该反应的ΔH______0（填“＞”、“＜”或“＝”，下同）；若T1、T2时刻反应的化学平衡常数分别为K1、K2，则K1______K2。 ＜ ＞ 【矛盾解决】引导学生参与分析，当外界条件发生改变时，为了能使用平衡移动原理应根据斜率大小定条件——先拐先平，先拐先平的表示温度高或压强大。含量变化判断移动方向：反应物含量增大，逆向移动；反应物含量减小，正向移动；生成物含量增大，正向移动；生成物含量减小，逆向移动。 a％～P(T)～t，α～P(T)～t的等的曲线 解题策略 从“拐点”着手(解题的关键是找转折点) 解题方法 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 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 一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合题图的是 A．CO2(g)＋2NH3(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g)；ΔH＜0 B．CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)；ΔH＞0 C．CH3CH2OH(g)CH2＝CH2(g)＋H2O(g)；ΔH＞0 D．2C6H5CH2CH3(g)＋O2(g)2C6H5CH＝CH2(g)＋2H2O(g)；ΔH＜0 【答案】A 【问题解决3】 对于反应N2＋3H22NH3，请画出①等压线：p1＞p2；②等温线：T1＞T2 【矛盾解决】引导学生参与分析，当有两个外界条件同时发生改变时，为了能使用平衡移动原理应“定一议二”，即看清图中的等温线、等压线、平衡线等，如果图像中没有这些线则应根据需要自己添加辅助线。 α～P～T，ω～T～P等曲线 解题策略 从“等温线”或“等压线”着手 解题方法 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” 在一恒容的密闭容器中充入0.1 mol·L－1 CO2、0.1 mol·L－1 CH4，在一定条件下发生反应：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，测得CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图，下列有关说法不正确的是 A．上述反应的ΔH＜0 B．压强：p4＞p3＞p2＞p1 C．压强为p4、温度为1 100 ℃时该反应的平衡常数约为1.64 D．压强为p4时，在y点：v正＞v逆 【答案】A 【解析】A项，由图像可知，压强一定时，温度越高，CH4的平衡转化率越高，故正反应为吸热反应，ΔH＞0，错误；B项，该反应为气体分子总数增加的反应，压强越大，甲烷的平衡转化率越小，故压强：p4＞p3＞p2＞p1，正确；C项，压强为p4、温度为1 100 ℃时，甲烷的平衡转化率为80.00%，故平衡时各物质的浓度分别为c(CH4)＝0.02 mol·L－1，c(CO2)＝0.02 mol·L－1，c(CO)＝0.16 mol·L－1，c(H2)＝0.16 mol·L－1，平衡常数K＝≈1.64，正确；D项，压强为p4时，y点未达到平衡，此时v正>v逆，正确。 【问题解决4】 （2020·江苏卷改编）CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应： CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g) ΔH＝＋247.1 kJ·mol－1 H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1 在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1 条件下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率 B．曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化 C．相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠 D．恒压、800 K、n(CH4)∶n(CO2)＝1∶1条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值 【答案】D 【解析】A项，标记CH4(g)＋CO2(g)2H2(g)＋2CO(g))为反应Ⅰ，H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)为反应Ⅱ。上述两个反应均为吸热反应，升高温度，平衡右移，CH4的平衡转化率升高，增大压强，反应Ⅰ平衡左移，故CH4平衡转化率降低，错误；B项，CH4、CO2等物质的量投入，在反应Ⅰ中，二者的转化率相同，由于反应Ⅱ也消耗CO2，故相同条件下反应达到平衡时，CO2的平衡转化率大于CH4的平衡转化率，即曲线A表示CO2的平衡转化率随温度的变化，错误；C项，催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡转化率，故改用高效催化剂后，曲线A、B也不可能重叠，错误；D项，如果其他条件不变，延长反应时间，CH4的转化率只能从X点的值达到Z点的值，如果不断分离出H2或CO，最终会导致反应Ⅰ正向进行的程度更大，从而提高CH4的转化率，CH4的转化率能从X点的值增大到Y点的值，正确。 转化率－温度曲线 解题策略：从曲线的变化趋势着手。 如果题中信息使用了催化剂，特别是题目给出，测的是相同时间的转化率或产率，转化率或产率减低，就可能是温度高，催化剂失活（或减低活性），导致速率慢；如果题目中明确给出了副反应，也有可能是是副反应发生（如果考虑副反应，一般应该是产率——温度图像）；如果二者都没有，再去考虑平衡的移动。 （2019·江苏卷改编）在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法不正确的是 A．反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＜0 B．图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率 C．图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率 D．380 ℃下，c起始(O2)＝5.0×10－4 mol·L－1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K＞2 000 【答案】C 【解析】从题目信息可以看出，最高点不是平衡点，虚线与实线重合的点才是平衡点，重合点后才是平衡的移动。相同时间，转化率减低，可能是催化剂降低活性（注意区别失活与减低活性）；转化率分平衡前的转化率和平衡转化率，平衡前的转化率只与速率有关，速率越快，转化率越高。 A项，温度升高到一定程度后，随着温度升高，NO转化率降低，说明升高温度导致平衡逆向移动，则该反应为放热反应，正确；B项，X点反应未达到平衡状态，此时反应正向进行程度大，故延长反应时间，可使NO转化率增大，正确；C项，增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，Y点为400 ℃时的平衡状态，增大O2浓度导致平衡正向移动，NO转化率增大，错误；D项，设：NO起始物质的量浓度为a mol·L－1，则 2NO(g) ＋O2(g) 2NO2(g) c(始)/mol·L－1 a 5.0×10－4 0 c(转)/mol·L－1 0.5a 0.25a 0.5a c(平)/mol·L－1 0.5a 5.0×10－4－0.25a 0.5a 平衡常数K＝＝，当a＝0时，K＝2 000，而NO起始物质的量不可能为0，故K＞2 000，正确。 【问题解决5】 （2022·苏锡常镇二模）CO2还原为甲醇是人工合成淀粉的第一步。CO2催化加氢主要反应有： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.4 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 压强分别为p1、p2时，将＝1∶3的混合气体置于密闭容器中反应，不同温度下体系中CO2的平衡转化率和CH3OH、CO的选择性如图所示。CH3OH(或CO)的选择性＝。下列说法正确的是 A．反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH＝－8.2 kJ·mol－1 B．曲线③④表示CO的选择性，且p1＞p2 C．相同温度下，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数：K(Ⅰ)＞K(Ⅱ) D．保持反应温度不变，使CO2的平衡转化率达到X点，改变的条件可能是增大或增大压强 【答案】B 【解析】A项，根据盖斯定律，Ⅰ－Ⅱ可得目标热化学方程式，则反应的ΔH＝－90.6 kJ·mol－1，错误；B项，随着温度的升高，反应Ⅰ逆向移动，反应Ⅱ正向移动，故CO的选择性随着温度的升高而增大，增大压强，反应Ⅰ正向移动，CO2的浓度减小，反应Ⅱ逆向移动，故甲醇的选择性增大，CO的选择性减小，故p1＞p2，正确；C项，由图可知，低温时甲醇的选择性高，高温时CO的选择性高，即低温时K(Ⅰ)＞K(Ⅱ)，高温时K(Ⅱ)＞K(Ⅰ)，错误；D项，增大时，相当于n起始(H2)不变而n起始(CO2)增大，则CO2的转化率减小，错误。 转化率、选择性－温度曲线 解题策略：首先，搞清选择性的概念，其次根据曲线的变化趋势再结合平衡移动原理判断有关量的变化。 （2019·江苏卷）CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化方法，其过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) ΔH＝－122.5 kJ·mol－1 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件下，CO2平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性随温度的变化如图所示。 CH3OCH3的选择性＝×100%。 （1）温度高于300 ℃，CO2平衡转化率随温度升高而上升的原因是____________________________________ _________________________________________________________________________________________________。 （2）220 ℃时，在催化剂作用下CO2与H2反应一段时间后，测得CH3OCH3的选择性为48%(图中A点)。不改变反应时间和温度，一定能提高CH3OCH3选择性的措施有___________________________________________。 【答案】（1）反应Ⅰ的ΔH＞0，反应Ⅱ的ΔH＜0，温度升高使CO2转化为CO的平衡转化率上升，使CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度 （2）增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 【解析】（1）反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，当升高温度时，反应Ⅰ平衡正向移动，CO2转化为CO的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2转化为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下降幅度；（2）反应Ⅰ是气体分子数不变的反应，反应Ⅱ是气体分子数减小的反应，通过加压可使反应Ⅱ平衡正向移动或加入有利于反应Ⅱ进行的催化剂。 【问题解决6】 一定条件下，反应：6H2(g)＋2CO2(g)C2H5OH(g)＋3H2O(g)的数据如图所示。 下列说法正确的是 A．该反应的ΔH＞0 B．达平衡时，v正(H2)＝v逆(CO2) C．b点对应的平衡常数K值大于c点 D．a点对应的H2的平衡转化率为90% 【答案】D 【解析】A项，升高温度，CO2的平衡转化率减小，平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH＜0，错误；B项，达平衡时，v正(H2)＝3v逆(CO2)，错误；C项，升温，平衡左移，b点温度高，其平衡常数小，错误。 投料比—转化率相关图像 解题策略：①改变投料比相当于增加一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率升高，而自身的转化率降低；②当按化学反应方程式的计量数之比投入反应物，各组分的平衡转化率相同，平衡时产物的体积分数最大。 （2022·常州模拟）利用CO2和H2合成乙烯：2CO2(g)＋6H2(g)CH2＝CH2(g)＋4H2O(g) ΔH，在恒容密闭容器中，起始压强相同，反应温度、投料比[＝x]对CO2平衡转化率的影响如图所示。 下列推断正确的是 A．a＜3 B．ΔH＞0 C．vM正＞vN逆 D．KM＞KN 【答案】D 【解析】A项，由题干信息可知，投料比越大，CO2的平衡转化率越大，故a＞3，错误；B项，由图示可知，升高温度，CO2的平衡转化率降低，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，ΔH＜0，错误；C项，温度升高，化学反应速率加快，因TM＜TN，故vM正＜vN逆，错误；D项，该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，平衡常数减小，M、N两点的化学平衡常数：KM＞KN，正确。 1．（2024·徐州模拟）CH4与CO2重整是CO2利用的研究热点之一，该重整反应体系主要涉及以下反应，且1 300 K以上会产生积碳现象。 反应Ⅰ：CH4(g)＋CO2(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH1＝＋274.6 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 反应Ⅲ：CH4(g)C(s)＋2H2(g) ΔH3（该反应只在高温下自发） 在一定压强和催化剂的条件下，将等物质的量的CO2和CH4通入重整反应器中，平衡时，CO2、CH4的物质的量分数及转化率随温度变化的关系如图所示。 下列说法正确的是 A．ΔH3＜0 B．加入催化剂，可提高CH4的平衡转化率 C．平衡时CO2的物质的量分数随温度变化的曲线是b D．温度高于1 300 K后，曲线d超过曲线c的可能原因是升高温度有利于反应Ⅲ进行，导致CH4的转化率大于CO2的转化率 【答案】D 【解析】A项，反应Ⅲ在反应前后气体分子数增大即ΔS＞0，该反应只在高温下自发，该反应为吸热反应，则ΔH3＞0，错误；B项，加入催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，不能提高CH4的平衡转化率，错误；C项，CO2、CH4的物质的量分数均随温度升高减小，温度低时反应Ⅲ不发生，只发生反应Ⅰ和Ⅱ，所以二氧化碳的物质的量分数小于甲烷物质的量分数，平衡时CO2的物质的量分数随温度变化的曲线是a，错误；D项，曲线c、d分别代表CO2和CH4的转化率曲线，温度高于1 300 K后，升高温度有利于积碳反应的进行，导致CH4的转化率大于CO2，正确。 2．（2022·江苏省南京市、盐城市二模）我国提出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”目标。二氧化碳催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法，其主要反应的热化学方程式为 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－49.0 kJ·mol－1 反应II：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.0 kJ·mol－1 恒压下，n起始(CO2)∶n起始(H2)＝1∶3时，甲醇产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。下列关于该实验的说法不正确的是 A．甲醇平衡产率随温度升高而降低的主要原因：温度升高，反应I平衡逆向移动 B．采用分子筛膜时的适宜反应温度：210℃ C．M→N点甲醇产率增大的原因：温度升高，反应I平衡常数增大 D．X点甲醇产率高于Y点的主要原因：分子筛膜可从反应体系中分离出H2O，有利于反应I正向进行 【答案】C 【解析】A项，根据图像可知，随着温度的升高，甲醇的平衡产率降低，反应I为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，该反应平衡向逆反应放向进行，甲醇的平衡产率降低，正确；B项，根据图像可知，采用分子筛膜时，温度在210℃时甲醇产率最高，正确；C项，反应I为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，化学平衡常数降低，M→N甲醇的产率增大原因是这段时间反应没有达到平衡，反应向正反应方向进行，甲醇产率增大，错误；D根据题中信息，分子筛膜能选择性分离出H2O，根据勒夏特列原理，降低生成物浓度，反应I平衡向正反应方向进行，正确。 3．（2022·江苏）乙醇－水催化重整可获得H2。其主要反应为C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g) ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1，CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，在1.0×105 Pa、n始(C2H5OH)∶n始(H2O)＝1∶3时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2和CO的选择性及H2的产率随温度的变化如图所示。 CO的选择性＝×100%，下列说法正确的是 A．图中曲线①表示平衡时H2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CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2产率 【答案】D 【解析】根据已知反应①C2H5OH(g)＋3H2O(g)＝2CO2(g)＋6H2(g) ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1，反应②CO2(g)＋H2(g)＝CO(g)＋H2O(g) ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1，且反应①的热效应更大，故温度升高对反应①影响更大一些，即CO2选择性增大，同时CO的选择性减小，根据CO的选择性的定义可知③代表CO2的选择性，①代表CO的选择性，②代表H2的产率，A、B错误；C项，两种物质参加反应增大一种物质的浓度，会降低该物质的平衡转化率，错误；D项，加入CaO(s)与水反应放热，对反应①影响较大，可以增大H2产率，或者选用对反应①影响较大的高效催化剂，也可以增大H2产率，正确。 4．（2023·湖南高考16题节选）在913 K、100 kPa下，发生乙苯脱氢制苯乙烯的反应：C6H5C2H5(g)C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g) ΔH＝＋118 kJ·mol－1，相同条件下，以水蒸气作稀释气、Fe2O3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： ①C6H5C2H5(g)6H6(g)＋CH2＝CH2(g) ②C6H5C2H5(g)＋H2(g)C6H5CH3(g)＋CH4(g) 以上反应体系中，芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性S（S＝×100％）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】甲苯 主反应生成的氢气能使副反应②的平衡正向移动，甲苯的选择性大于苯的选择性 【解析】生成苯乙烯的反应为主反应，则苯乙烯的选择性最高，主反应生成的氢气能使副反应②的平衡正向移动，则甲苯的选择性大于苯的选择性，故曲线b代表的产物为甲苯。 5．（2023·全国新课标卷节选）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： 工业合成氨时，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xH2＝0.75、xN2＝0.25，另一种为xH2＝0.675、xN2＝0.225、xAr＝0.10。(物质i的摩尔分数：xi＝)。 ①图中压强由小到大的顺序为____________，判断的依据是________________________________________ ____________________________。 ②进料组成中含有惰性气体Ar的图是________。 ③图3中，当p2＝20 MPa、xNH3＝0.20时，氮气的转化率α＝________。该温度时，反应N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝________(MPa)－1(化为最简式)。 【答案】①p1＜p2＜p3 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，温度相同时，压强越大，平衡时氨的摩尔分数越大 ②图2 ③33.33% 【解析】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，温度相同时，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2中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入惰性气体Ar，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，充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成中含有惰性气体Ar的图是图4；③图3中，进料组成为xH2＝0.75、xN2＝0.25，两者物质的量之比为3∶1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气的变化量为x mol，则有： N2(g)＋3H22NH3(g) 起始量/mol 1 3 2 转化量/mol x 3x 2x 平衡量/mol 1－x 3－3x 2x 当p2＝20 MPa、xNH3＝0．20时，xNH3＝＝0.20，解之得x＝，则氮气的转化率α＝×100%≈33.33%；平衡时N2、H2、NH3的物质的量分别为 mol、2 mol、 mol，其物质的量分数分别为、、，则该温度下K′p＝＝(MPa)－2，因此该温度时，反应N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数Kp＝＝＝(MPa)－1。 2 细节决定成败 目标成就未来 找出试题的“命题点”、“关键点”、“易错点” 2 请每天用5分钟预习下一讲的复习内容！ 学科网（北京）股份有限公司 $$