高考命题点(4) 化学平衡图像问题(教用Word)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（人教版）

高考命题点(四)　化学平衡图像问题 题型一　化学平衡图像问题 一、化学平衡图像的类型及特点 1．速率—时间图像(v－t图像) Ⅰ.正反应速率突变，逆反应速率渐变，v′正>v′逆，说明是增大了反应物的浓度，使正反应速率突变，且平衡正向移动。 Ⅱ.v正、v逆都是突然减小的，v′正>v′逆，平衡正向移动，说明该反应的正反应可能是放热反应或气体总体积增大的反应，改变的条件是降低温度或减小压强。 Ⅲ.v正、v逆都是突然增大的，并且v正、v逆增大程度相同，说明该化学平衡没有发生移动，可能是使用了催化剂，也可能是对反应前后气体总体积不发生变化的反应增大压强(压缩体积)所致。 【方法指导】 判断平衡移动方向，根据v′正、v′逆的相对大小；判断改变的哪种外界条件，根据改变条件的那一时刻v′正、v′逆的变化，若v′正或v′逆有一个发生了“突变”则为改变的浓度；若两个都发生了“突变”，则为改变的温度或压强；若两个都发生了“突变”且仍然相等，则为加入催化剂或等体反应改变压强。 2．百分含量(或转化率)—时间—温度(或压强)图像 Ⅰ.T2>T1，温度升高，平衡逆向移动，正反应是放热反应。 Ⅱ.p2>p1，压强增大，A(反应物)的转化率减小，说明正反应是气体总体积增大的反应。 Ⅲ.生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a可能使用了催化剂；若该反应是反应前后气体总体积不变的可逆反应，a也可能是增大了压强(压缩体积)。 【方法指导】 (1)“先拐先平数值大”。在化学平衡图像中，先出现拐点的反应则是先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高(如图Ⅰ中T2>T1)、压强较大(如图Ⅱ中p2>p1)或使用了催化剂(如图Ⅲ中a使用了催化剂)。 (2)正确掌握图像Ⅰ、Ⅱ中反应规律的判断方法 ①图Ⅰ中，T2>T1，升高温度，生成物百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图Ⅱ中，p2>p1，增大压强，反应物的转化率降低，平衡逆向移动，则正反应为气体体积增大的反应。 ③图Ⅲ说明了条件改变对化学平衡不产生影响，a可能是加入了催化剂，或该反应是反应前后气体体积不变的反应，a是增大压强。 3．百分含量(或转化率)—压强—温度图像 如上图中确定压强为105 Pa或107 Pa，则生成物C的百分含量随温度T的升高而逐渐减小，说明正反应是放热反应；再确定温度T不变，做横坐标的垂线，与压强线出现两个交点，分析生成物C的百分含量随压强p的变化可以发现，压强增大，生成物C的百分含量增大，说明正反应是气体总体积减小的反应。 【方法指导】 “定一议二” 在化学平衡图像中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量。确定横坐标所表示的量，讨论纵坐标与曲线的关系，或者确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系，即“定一议二”。如上图中T1温度下，A→B压强增大，C%增大，平衡正向移动，则正反应是气体分子数减小的反应；1×105 Pa时，A→C温度升高，C%减小，平衡逆向移动，则正反应是放热反应。 4．物质的量(浓度)—时间图像(n/c－t图像) 在2 L密闭容器中，某一反应有关物质A(g)、B(g)、C(g)的物质的量变化如图所示。根据图像回答下列问题： (1)横坐标表示反应过程中时间变化，纵坐标表示反应过程中物质的物质的量的变化。 (2)该反应的化学方程式是3A(g)＋B(g)2C(g)。 (3)在反应达2 min时，正反应速率与逆反应速率之间的关系是相等。 (4)用A物质的量浓度的变化表示反应达平衡(2 min)时的正反应速率是0.15 mol·L－1·min－1。 【方法指导】 各物质的n或c不随时间变化时达到平衡状态，据起始量和平衡量求出转化量，各物质的转化量之比等于化学计量数之比，可以得出方程式中化学计量数。 5．特殊图像 (1)对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0，M点前，表示化学反应从反应开始到建立平衡的过程，则v正>v逆，M点为平衡点，M点后为平衡受温度的影响情况。 (2)如图所示曲线是其他条件不变时，某反应物的平衡转化率与温度的关系曲线。图中标出的1、2、3、4四个点，表示v正>v逆的是点3，表示v正<v逆的是点1，而点2、4表示v正＝v逆。 【方法指导】 (1)中图像，由于某一条件对平衡的影响只能使平衡向一个方向移动，所以最高点(最低点)及以后为平衡状态受条件的影响情况，前面为未达到平衡的情况。 (2)中图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。 二、解题思维建模 1．对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0已达平衡，在其他条件不变的情况下，如果分别改变下列条件，对化学反应速率和化学平衡产生的影响与图像不相符的是(　　) 【解析】　改变温度会使v正、v逆都发生“突变”且升温向吸热反应方向，即逆向移动，v逆＞v正。 【答案】　C 2．某化学研究小组探究外界条件对化学反应mA(g)＋nB(g)pC(g)的反应速率和平衡的影响，图像如下，下列判断正确的是(　　) A．由图a可知，T1>T2，该反应的逆反应为吸热反应 B．由图b可知，该反应m＋n<p C．图c是绝热条件下反应速率和时间的关系图像，由此说明该反应吸热 D．图d中，若m＋n＝p，则曲线a一定增大了压强 【解析】　根据图像中“先拐先平，数值大”知，T1>T2，升高温度，C的体积分数降低，说明平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应，则逆反应为吸热反应，A正确；由图b可以看出，在同一温度下，增大压强，C的体积分数增大，说明增大压强平衡向正反应方向移动，则m＋n>p，B错误；该反应若为吸热反应，由于反应过程中反应物浓度减小，且温度降低，则反应速率在开始时应该逐渐减小，而图c中开始时反应速率直接增大，说明该反应为放热反应，C错误；图d中曲线a可能使用了催化剂，催化剂不影响平衡，D错误。 【答案】　A 3．I2在KI溶液中存在平衡：I2(aq)＋I－(aq)I(aq)，某I2、KI混合溶液中，温度T与平衡时c(I)的关系如图。下列说法不正确的是(　　) A．反应I2(aq)＋I－(aq)I(aq)的ΔH＞0 B．若温度T1、T2时对应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＞K2 C．当反应进行到状态D时，一定有v正＞v逆 D．状态A与状态B相比，状态A的c(I2)小 【解析】　由图中曲线的变化趋势可知，当温度升高时，I的物质的量浓度减小，说明升温平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，即ΔH<0，故A项不正确；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，T1＜T2，则K1＞K2，故B正确；当反应进行到状态D时，反应未达到平衡状态，反应向生成I的方向进行，则v正＞v逆，故C项正确；状态B相当于在状态A的基础上升高温度，平衡向逆反应方向移动，则状态B的c(I2)大，故D项正确。 【答案】　A 4．有可逆反应A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＜0。该反应的速率与时间的关系如图所示： 如果t2、t4、t6、t8 时都只改变了一个反应条件，则对应t2、t4、t6、t8时改变的条件正确的是(　　) A．增大反应物浓度、使用了催化剂、减小压强、升高温度 B．升高温度、减小压强、增大反应物浓度、使用了催化剂 C．使用了催化剂、增大压强、减小反应物浓度、降低温度 D．升高温度、减小压强、减小反应物浓度、使用了催化剂 【解析】　t2时刻，正逆速率均增大，而且平衡逆向移动，由方程式信息可知应该是升高温度的影响，t4时刻，正逆速率均“突变”减小，而且平衡逆向移动，由方程式信息可知为减小压强，t6时刻正向速率增大，逆向速率未变，可知为增大反应物浓度，t8时刻正向速率、逆向速率同等倍数增大，且平衡不移动，可知为加入了催化剂。 【答案】　B 5．在容积固定且为1 L的密闭容器内充入0.5 mol CaCO3，发生反应：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，测得不同温度下CO2的平衡浓度如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应的ΔH＜0 B．其他条件不变，加入少量CaCO3(s)，可以加快反应速率 C．其他条件不变，压缩容器的体积，反应达到新平衡时，CO2的平衡浓度增大 D．在T2 ℃下，测得CO2的浓度如B点所示，则反应未达平衡，且v(正)>v(逆) 【解析】　由题图可知，随着温度的升高，CO2的平衡浓度逐渐增大，说明平衡正向移动，则正反应为吸热反应，即ΔH>0，A错误；CaCO3(s)为固体，增加其用量，反应速率不变，B错误；K＝c(CO2)，温度不变，则K不变，所以其他条件不变时，压缩容器的体积，反应达到新平衡时，CO2的平衡浓度不变，C错误；由题图可知，在T2 ℃下，测得CO2的浓度为B点，比平衡时浓度小，则反应还要正向进行，且v(正)>v(逆)，D正确。 【答案】　D 6．在密闭容器中自发进行可逆反应X(g)＋3R(？)2Z(g)　ΔH，反应达到平衡后，在t1 min 时仅降低温度，正、逆反应速率的变化如图①所示；达到平衡后，在不同压强下测得体系内某物质平衡时的物理量随温度变化如图②所示(物质的状态不随温度而改变)。下列有关该反应的说法中正确的是(　　) A．ΔH<0 B．y可能为气体X的转化率 C．p1>p2 D．物质R为气体 【解析】　A．由图①可知，降低温度，平衡逆向移动，该反应的ΔH>0，故A错误；B．图②中y可表示平衡时反应物X 、R 的体积分数(或物质的量、质量、浓度)，不能表示反应物X 、R 的转化率，故B错误；C．因该反应能自发进行，故ΔS>0，物质R为非气体，该反应是气体分子数增大的反应，相同温度下，增大压强平衡正向移动，X的体积分数增大，由图可知p1>p2，故C正确；D．因该反应能自发进行，故ΔS>0，物质R为非气体，故D错误；故选C。 【答案】　C 7．Ⅰ.工业上利用H2和CO2合成二甲醚的反应如下： 6H2(g)＋2CO2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH＜0。升高温度，该反应的化学平衡移动后达到新的平衡时，CH3OCH3的产率将________(填“变大”“变小”或“不变”，下同)，混合气体的平均相对分子质量将________。 Ⅱ.某科研小组欲研究在其他条件不变的情况下，改变起始氧气的物质的量对合成新型硝化剂的反应4NO2(g)＋O2(g)2N2O5(g)　ΔH＜0的影响，其曲线如图所示，图中φ(N2O5)表示N2O5的体积分数。 (1)图中T1和T2的关系是T1________T2(填“＞”“＜”或“＝”)。 (2)比较a、b、c三点所处的平衡状态，反应物NO2的转化率最大的是__________(填字母)。 (3)若容器体积为1 L，n＝1 mol，NO2的转化率为50%，则在T2条件下，此反应的化学平衡常数K＝________。 【解析】　Ⅰ.温度升高，化学平衡逆向移动，CH3OCH3的产率变小；逆反应是气体分子数增加的反应，升高温度气体的物质的量增大，气体的质量不变，则混合气体的平均相对分子质量将变小。 Ⅱ.(1)①图中T1→T2时，φ(N2O5)增加，平衡向放热的正反应方向移动，则T1＞T2。(2)起始时，n(O2)越大，NO2的转化率越大。(3)b点时N2O5的体积分数最大，则此点通入O2、NO2的物质的量之比与化学方程式中对应的化学计量数之比相等，即通入4 mol NO2，列三段式可计算该反应的化学平衡常数。 【答案】　Ⅰ.变小　变小　Ⅱ.(1)＞　(2)c (3)0.125 题型二　新旧平衡转化率的比较 一、当可逆反应达到平衡后，反应物的初始浓度不变，只改变体系的温度、压强或减小生成物的量使平衡正向移动，这时反应物的转化率一定增大。 【例1】　反应C2H6(g)C2H4(g)＋H2(g) ΔH＞0，在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中，不能提高乙烷平衡转化率的是(　　) A．增大容器容积 B．升高反应温度 C．分离出部分氢气 D．等容下通入惰性气体 【答案】　D 二、反应物用量的改变对转化率的影响 1．若反应物是一种且为气体，如：aA(g)bB(g)＋cC(g)。在恒温恒容条件下，增加A的浓度，平衡正向移动，但A的转化率与气体的计量数有关。 气体计量数关系 A的转化率 a＝b＋c 不变 a＞b＋c 增大 a＜b＋c 减小 【例2】　对于以下三个反应，从反应开始进行到达到平衡后，保持温度、体积不变，按要求回答下列问题。 (1)PCl5(g)PCl3(g)＋Cl2(g)，再充入PCl5(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，PCl5(g)的转化率________，PCl5(g)的百分含量________。 (2)2HI(g)I2(g)＋H2(g)，再充入HI(g)，平衡向________方向移动，达到平衡后，HI的转化率________，HI的百分含量________。 【答案】　(1)正反应　减小　增大 (2)正反应　不变　不变 2．若反应物、生成物均只有一种：aA(g)bB(g)。在恒温恒容条件下，不管增加A的量或B的量，还是A、B的量同时增加，均相当于加压，平衡向气体体积减小的方向移动，A的转化率可据此分析。 【例3】　α1和α2，c1和c2分别为两个恒容容器中平衡体系N2O4(g)2NO2(g)和3O2(g)2O3(g)的反应转化率及反应物的平衡浓度，在温度不变的情况下，均增加反应物的物质的量，下列判断正确的是(　　) A．α1、α2均减小，c1、c2均增大 B．α1、α2均增大，c1、c2均减小 C．α1减小、α2增大，c1、c2均增大 D．α1减小、α2增大，c1增大、c2减小 【解析】　恒容容器中，在温度不变的情况下，均增加反应物的物质的量，相当于增大压强，对于N2O4(g)2NO2(g)而言，压强增大，平衡逆向移动，α1减小；对于3O2(g)2O3(g)而言，压强增大，平衡正向移动，α2增大。因都直接加入了反应物，则反应物的平衡浓度c1、c2均增大，故选C。 【答案】　C 3．若反应物不只一种：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)。 ①在其他条件不变时，增加A的量，平衡正向移动，A的转化率降低，B的转化率升高。 ②在恒温恒容条件下，若按原比例同倍数增加A和B，平衡正向移动，但反应物(A或B)的转化率与气体物质的计量数有关。 气体计量数关系 A(或B)的转化率 a＋b＝c＋d 不变 a＋b＞c＋d 增大 a＋b＜c＋d 减小 【例4】　可逆反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，在一定条件下达到平衡后，只增大O2的浓度，平衡________移动，则SO2的转化率________，但O2的转化率________。 【答案】　正向　增大　减小 【例5】　两个体积相同的密闭容器A、B，在A中充入SO2和O2各1 mol，在B中充入SO2和O2各2 mol，加热到相同温度，有如下反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，对此反应的表述不正确的是(　　) A．反应速率B＞A B．SO2的转化率B>A C．平衡时各组分含量B＝A D．平衡时容器的压强B>A 【答案】　C 4．若可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，按化学计量数之比投入A、B，则A、B的转化率一定相同。 【例6】　某温度下，在2 L的密闭容器中，加入3 mol X(g)和1 mol Y(g)，发生反应：3X(g)＋mY(g)2Z(g)＋2R(g)　ΔH＜0。平衡时，X、Y、Z、R的体积分数分别为60%、20%、10%、10%。在此平衡体系中加入1 mol Z和1 mol R，再次达到平衡后，X、Y、Z、R的体积分数不变。 (1)m＝________。 (2)第一次平衡时，X与Y的转化率之比为________。 (3)第二次平衡时，R的浓度为________。 【答案】　(1)1　(2)1∶1　(3)0.3 mol·L－1 1．反应X(g)＋Y(g)2Z(g)　ΔH＜0，在密闭容器中充入0.1 mol X和0.1 mol Y，达到平衡时，下列说法不正确的是(　　) A．减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变 B．增大c(X)，X的转化率减小 C．保持容器体积不变，同时充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的转化率增大 D．加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大 【答案】　D 2．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 【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，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。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H2产率，故D错误；故选B。 【答案】　B 3．(双选)已知：3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)　ΔH＞0，在700℃、CH4与N2在不同物质的量之比时，CH4的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是(　　) A．越大，CH4的平衡转化率越低 B．不变时，若升温，NH3的体积分数会增大 C．b点对应的平衡常数比a点的大 D．a点对应的NH3的体积分数约为26% 【答案】　AB 4．已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－197.8 kJ·mol－1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表： 温度/K 压强/(105 Pa) 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7 673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 下列说法不正确的是(　　) A．一定压强下降低温度，SO2的转化率增大 B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等 C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间 D．工业生产通常不采取加压措施，是因为常压下SO2的转化率已相当高 【解析】　A项，根据表格信息，压强一定时，温度越低，SO2的转化率越大，正确；B项，不同的温度、压强下，反应速率不确定，故转化相同的SO2所需时间无法确定，错误；C项，使用催化剂降低反应的活化能，增大反应速率，可以缩短达到平衡所需的时间，正确；D项，根据表格数据可以看出，常压下SO2的转化率已相当高，正确。 【答案】　B 学科网（北京）股份有限公司 $$