2-4 物质的量-温度图像 【上好课】2026年高考化学培优微突破系列

2-4 物质的量-温度图像 · 图像核心：以物质的量（n）随温度（T）变化曲线为主要载体，常涉及多物质、多反应的复杂体系。 · 反应类型：多为气相反响，包含吸热、放热反应共存，且常为连续反应或竞争反应。 · 坐标含义：横坐标为温度，纵坐标为物质的量（或分压、浓度等），曲线代表不同物种在平衡时的量变规律。 · 综合性强：需结合热力学、动力学、平衡移动原理进行综合分析，考查学生的整体思维和推理能力。 · 考查知识： · 化学平衡原理：勒夏特列原理、平衡常数（Kc、Kp）计算、转化率。 · 热化学：反应热效应（ΔH）对平衡移动的影响，盖斯定律。 · 气体行为：分压计算、理想气体状态方程的应用。 · 守恒思想：原子守恒（C、H、O等）在复杂体系中的应用。 · 考查能力： · 图像解析能力：从曲线趋势判断物质身份和反应方向。 · 逻辑推理能力：基于反应原理和数据推导未知量。 · 计算能力：平衡常数、转化率、分压等的精准计算。 · 综合应用能力：将零散知识整合解决复杂问题。 · 考查方式： · 通过图像提供平衡数据，要求判断曲线对应物质、计算平衡常数、分析条件变化的影响。 · 选项设计常涉及“下列说法正确/错误”类，需逐一验证。 第一步 审题定向： · 明确反应方程式、ΔH符号、气体分子数变化。 · 识别图像横纵坐标含义及曲线条数。 第二步 曲线识别： · 根据原子守恒初步判断物质可能身份。 · 利用温度对平衡的影响规律（升温向吸热方向移动）确定曲线趋势与物质对应关系。 第三步 数据提取： · 从图像中读取关键温度点的物质的量。 · 应用原子守恒、物料平衡计算初始量、转化量等。 第四步 平衡计算： · 计算转化率、平衡常数（Kc或Kp）。 · 注意分压计算：分压 = 总压 × 物质的量分数。 第五步 条件分析： · 分析温度、压强、浓度变化对平衡的影响。 · 使用勒夏特列原理判断移动方向。 第六步 选项验证： · 逐项计算或推理，排除错误选项。 1. 化学平衡： · 勒夏特列原理：温度、压强、浓度对平衡移动的影响。 · 平衡常数：Kc（浓度平衡常数）、Kp（分压平衡常数），仅与温度有关。 · 转化率α = （反应物转化量 / 反应物初始量） × 100%。 2. 热化学： · ΔH > 0：吸热反应，升温平衡正移；ΔH < 0：放热反应，升温平衡逆移。 · 盖斯定律：反应热与途径无关，用于计算未知ΔH。 3. 气体定律： · 分压：p_i = P_total × x_i（x_i为物质的量分数）。 · 理想气体状态方程：PV = nRT。 4. 原子守恒： · 在封闭体系中，原子种类和数目不变，用于计算未知物质的量。 5. 多反应体系： · 竞争反应：反应物同时参与多个反应，需综合考虑平衡移动。 · 连续反应：前一个反应的产物是下一个反应的反应物。 1. 曲线误判：未结合原子守恒和温度趋势综合分析，错误指派曲线对应物质。 · 应对：先根据原子守恒排除不可能物质，再根据ΔH判断趋势。 2. 平衡常数计算错误： · 忽略Kp与Kc的区别，尤其是分压计算时未用物质的量分数。 · 单位错误（如Kp单位与压强单位不一致）。 3. 勒夏特列原理误用： · 忽略压强只影响气体分子数变化的反应。 · 错误判断多反应体系中压强或温度的综合影响。 4. 数据提取不精准：从图像中读取数值时偏差，导致计算错误。 · 应对：使用直尺辅助读数，并交叉验证。 5. 忽略反应相互影响：在多反应体系中，只考虑单一反应，未考虑其他反应的耦合效应。 · 应对：列出所有反应，分析每个反应对相关物质的影响。 6. 计算过程跳步：未展示完整计算过程，导致中间错误累积。 · 应对：分步计算，并写清每一步依据。 【典例】 【审题】 1．（2025·江苏·高考真题）甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应： 反应Ⅰ   反应Ⅱ   反应Ⅲ   条件下，和发生上述反应达平衡状态时，体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是 A．时，的平衡转化率为20% B．反应达平衡状态时， C．其他条件不变，在范围，平衡时的物质的量随温度升高而增大 D．其他条件不变，加压有利于增大平衡时的物质的量 明确反应与条件： 反应Ⅰ：C₃H₈O₃ → 3CO + 4H₂（吸热） 反应Ⅱ：CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂（放热） 反应Ⅲ：CO₂ + H₂ ⇌ CO + H₂O（放热） 条件：恒压，初始n(C₃H₈O₃) = 1 mol，n(H₂O) = 3 mol。 分析图像趋势： 在550°C时，曲线①物质的量为5 mol。根据原子守恒（C原子：甘油有3个C），总n(C) = 3 mol，故曲线①不可能是含碳物质，应代表H₂。 升温时： 反应Ⅰ（吸热）正移，H₂增加 → 曲线①上升。 反应Ⅱ（放热）逆移，CO增加 → 曲线③上升（代表CO）。 反应Ⅲ（放热）逆移，CO₂减少 → 曲线②下降（代表CO₂）。 验证选项： A选项：计算550°C时甘油平衡转化率。 n(H₂) = 5 mol, n(CO) = 1 mol, n(CO₂) = 2 mol。 C原子守恒：初始C为3 mol（来自甘油），平衡时C在CO和CO₂中：1 mol + 2 mol = 3 mol，符合。 H原子守恒：初始H来自甘油（8 mol）和H₂O（6 mol），共14 mol H原子。平衡时H在H₂中：5 mol × 2 = 10 mol，剩余在H₂O中。通过计算可得转化率，A正确。 B选项：计算n(CO)/n(CO₂)比值，直接读图得1/2，但选项为1，故错误。 C选项：分析温度对H₂物质的量的影响，在500-600°C范围，H₂量先增后减，故错误。 D选项：加压对H₂的影响，反应Ⅰ逆移，H₂减少，故错误。 关键点： 成功识别曲线身份是解题基础。 原子守恒是验证数据合理性的重要工具。 多反应体系中，需综合各反应平衡移动方向。 1．（2025·山东·高考真题）在恒容密闭容器中，热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知：温度时，完全分解；体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是 A．a线所示物种为固相产物 B．温度时，向容器中通入，气相产物分压仍为 C．小于温度时热解反应的平衡常数 D．温度时、向容器中加入b线所示物种，重新达平衡时逆反应速率增大 2．（24-25高三下·重庆·阶段练习）工业上常用合成气制备二甲醚，在催化剂作用下发生下面3个反应： ①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1<0 ②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 ③CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH3<0 CO的转化率、CH3OH和CO2的产率和随温度变化关系如图1。总压分别为100 kPa、10 kPa时，平衡体系中CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系如图2，下列说法错误的是 A．图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是催化剂活性增大 B．增加压强有利于提高CH3OCH3的产率 C．100 kPa时，CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是N、Y D．100 kPa下，将3 mol H2、2 mol CO充入T ℃恒容密闭容器中，若只发生反应①和反应②，平衡时，测得n(CH3OH)=0.25 mol、n(H2O)=0.5 mol，则反应①平衡常数Kp=kPa-2(分压=总压×物质的量分数) 3．（2022高三·全国·专题练习）在体积为1L的恒容密闭容器中充入一定量的 H2S气体，平衡时三种组分的物质的量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是 A．反应2H2S(g) S2(g)+2H2(g)在温度 T1时的平衡常数大于温度为 T2时的平衡常数 B．X点和 Y点的压强之比为15：16 C．T1时，若起始时向容器中充入5mol H2S气体，则平衡时 H2S的转化率小于50% D．T2时，向Y点容器中再充入与mol H2S和与mol H2，重新平衡前 v(正)＜v(逆) 4．（2024·江苏南通·二模）逆水煤气变换反应是一种转化和利用的重要途径，发生的反应有 反应Ⅰ：   kJ·mol 反应Ⅱ：   kJ⋅mol 反应Ⅲ：   常压下，向密闭容器中投入1 mol 和2 mol ，达平衡时和含碳物质的物质的量随温度的变化如题图所示。下列说法正确的是 A．kJ⋅mol B．649℃时，反应Ⅰ的平衡常数 C．其他条件不变，在250℃~900℃范围内，随着温度的升高，平衡时不断增大 D．800℃时，适当增大体系压强，保持不变 7 / 7 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $ 2-4 物质的量-温度图像 · 图像核心：以物质的量（n）随温度（T）变化曲线为主要载体，常涉及多物质、多反应的复杂体系。 · 反应类型：多为气相反响，包含吸热、放热反应共存，且常为连续反应或竞争反应。 · 坐标含义：横坐标为温度，纵坐标为物质的量（或分压、浓度等），曲线代表不同物种在平衡时的量变规律。 · 综合性强：需结合热力学、动力学、平衡移动原理进行综合分析，考查学生的整体思维和推理能力。 · 考查知识： · 化学平衡原理：勒夏特列原理、平衡常数（Kc、Kp）计算、转化率。 · 热化学：反应热效应（ΔH）对平衡移动的影响，盖斯定律。 · 气体行为：分压计算、理想气体状态方程的应用。 · 守恒思想：原子守恒（C、H、O等）在复杂体系中的应用。 · 考查能力： · 图像解析能力：从曲线趋势判断物质身份和反应方向。 · 逻辑推理能力：基于反应原理和数据推导未知量。 · 计算能力：平衡常数、转化率、分压等的精准计算。 · 综合应用能力：将零散知识整合解决复杂问题。 · 考查方式： · 通过图像提供平衡数据，要求判断曲线对应物质、计算平衡常数、分析条件变化的影响。 · 选项设计常涉及“下列说法正确/错误”类，需逐一验证。 第一步 审题定向： · 明确反应方程式、ΔH符号、气体分子数变化。 · 识别图像横纵坐标含义及曲线条数。 第二步 曲线识别： · 根据原子守恒初步判断物质可能身份。 · 利用温度对平衡的影响规律（升温向吸热方向移动）确定曲线趋势与物质对应关系。 第三步 数据提取： · 从图像中读取关键温度点的物质的量。 · 应用原子守恒、物料平衡计算初始量、转化量等。 第四步 平衡计算： · 计算转化率、平衡常数（Kc或Kp）。 · 注意分压计算：分压 = 总压 × 物质的量分数。 第五步 条件分析： · 分析温度、压强、浓度变化对平衡的影响。 · 使用勒夏特列原理判断移动方向。 第六步 选项验证： · 逐项计算或推理，排除错误选项。 1. 化学平衡： · 勒夏特列原理：温度、压强、浓度对平衡移动的影响。 · 平衡常数：Kc（浓度平衡常数）、Kp（分压平衡常数），仅与温度有关。 · 转化率α = （反应物转化量 / 反应物初始量） × 100%。 2. 热化学： · ΔH > 0：吸热反应，升温平衡正移；ΔH < 0：放热反应，升温平衡逆移。 · 盖斯定律：反应热与途径无关，用于计算未知ΔH。 3. 气体定律： · 分压：p_i = P_total × x_i（x_i为物质的量分数）。 · 理想气体状态方程：PV = nRT。 4. 原子守恒： · 在封闭体系中，原子种类和数目不变，用于计算未知物质的量。 5. 多反应体系： · 竞争反应：反应物同时参与多个反应，需综合考虑平衡移动。 · 连续反应：前一个反应的产物是下一个反应的反应物。 1. 曲线误判：未结合原子守恒和温度趋势综合分析，错误指派曲线对应物质。 · 应对：先根据原子守恒排除不可能物质，再根据ΔH判断趋势。 2. 平衡常数计算错误： · 忽略Kp与Kc的区别，尤其是分压计算时未用物质的量分数。 · 单位错误（如Kp单位与压强单位不一致）。 3. 勒夏特列原理误用： · 忽略压强只影响气体分子数变化的反应。 · 错误判断多反应体系中压强或温度的综合影响。 4. 数据提取不精准：从图像中读取数值时偏差，导致计算错误。 · 应对：使用直尺辅助读数，并交叉验证。 5. 忽略反应相互影响：在多反应体系中，只考虑单一反应，未考虑其他反应的耦合效应。 · 应对：列出所有反应，分析每个反应对相关物质的影响。 6. 计算过程跳步：未展示完整计算过程，导致中间错误累积。 · 应对：分步计算，并写清每一步依据。 【典例】 【审题】 1．（2025·江苏·高考真题）甘油水蒸气重整获得过程中的主要反应： 反应Ⅰ   反应Ⅱ   反应Ⅲ   条件下，和发生上述反应达平衡状态时，体系中和的物质的量随温度变化的理论计算结果如图所示。下列说法正确的是 A．时，的平衡转化率为20% B．反应达平衡状态时， C．其他条件不变，在范围，平衡时的物质的量随温度升高而增大 D．其他条件不变，加压有利于增大平衡时的物质的量 【答案】A 【解析】550℃时，曲线①物质的量是5mol，根据原子守恒，n(C)=3mol，则其不可能是含碳微粒，故曲线①表示，升高温度，反应Ⅰ平衡正移，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO物质的量增大，则曲线③代表CO，温度升高，反应Ⅲ逆向移动，物质的量降低，则曲线②代表，据此解答。 A．时，，，，根据C原子守恒，可得，根据O原子守恒，可得(也可利用H原子守恒计算，结果相同)，则，A正确； B．时，，，则，B错误； C．范围，随温度升高，反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动，增大，说明反应Ⅲ逆向移动程度更大，则的物质的量减小，C错误； D．增大压强，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡不移动，反应Ⅲ平衡正向移动，的物质的量减小，D错误； 故选A。 明确反应与条件： 反应Ⅰ：C₃H₈O₃ → 3CO + 4H₂（吸热） 反应Ⅱ：CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂（放热） 反应Ⅲ：CO₂ + H₂ ⇌ CO + H₂O（放热） 条件：恒压，初始n(C₃H₈O₃) = 1 mol，n(H₂O) = 3 mol。 分析图像趋势： 在550°C时，曲线①物质的量为5 mol。根据原子守恒（C原子：甘油有3个C），总n(C) = 3 mol，故曲线①不可能是含碳物质，应代表H₂。 升温时： 反应Ⅰ（吸热）正移，H₂增加 → 曲线①上升。 反应Ⅱ（放热）逆移，CO增加 → 曲线③上升（代表CO）。 反应Ⅲ（放热）逆移，CO₂减少 → 曲线②下降（代表CO₂）。 验证选项： A选项：计算550°C时甘油平衡转化率。 n(H₂) = 5 mol, n(CO) = 1 mol, n(CO₂) = 2 mol。 C原子守恒：初始C为3 mol（来自甘油），平衡时C在CO和CO₂中：1 mol + 2 mol = 3 mol，符合。 H原子守恒：初始H来自甘油（8 mol）和H₂O（6 mol），共14 mol H原子。平衡时H在H₂中：5 mol × 2 = 10 mol，剩余在H₂O中。通过计算可得转化率，A正确。 B选项：计算n(CO)/n(CO₂)比值，直接读图得1/2，但选项为1，故错误。 C选项：分析温度对H₂物质的量的影响，在500-600°C范围，H₂量先增后减，故错误。 D选项：加压对H₂的影响，反应Ⅰ逆移，H₂减少，故错误。 关键点： 成功识别曲线身份是解题基础。 原子守恒是验证数据合理性的重要工具。 多反应体系中，需综合各反应平衡移动方向。 1．（2025·山东·高考真题）在恒容密闭容器中，热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物。平衡体系中各组分物质的量随温度的变化关系(实线部分)如图所示。已知：温度时，完全分解；体系中气相产物在、温度时的分压分别为、。下列说法错误的是 A．a线所示物种为固相产物 B．温度时，向容器中通入，气相产物分压仍为 C．小于温度时热解反应的平衡常数 D．温度时、向容器中加入b线所示物种，重新达平衡时逆反应速率增大 【答案】D 【解析】热解反应所得固相产物和气相产物均为含氟化合物，则其分解产物为和，其分解的化学方程式为，根据图数据分析可知，a线代表，b线代表，c线代表。由各线的走势可知，该反应为吸热反应，温度升高，化学平衡正向移动。A．a线所示物种为，固相产物，A正确；B．温度时，向容器中通入，恒容密闭容器的体积不变，各组分的浓度不变，化学平衡不发生移动，虽然总压变大，但是气相产物分压不变，仍为，B正确；C．根据题给图像，升高温度时物质的量增加，由于反应是在恒容密闭容器中进行，分压 不断增大，在此固气体系中，热解平衡常数 ，随温度升高增大，说明该反应为△H>0的反应。因此，尽管T2温度时，完全分解，但升温至T3过程中，热解平衡常数Kp将不断增大，则在T3时的显然小于 Kp，(Q＜K反应未达平衡)，由此即可判断出此时，的分压p3小于平衡常数 Kp，C正确；D．若b线为气相产物，加入后分压增大，逆反应速率瞬时增大，平衡左移。重新平衡时，温度不变，平衡常数不变，气相产物分压不变，逆反应速率不变，D错误；故选D。 2．（24-25高三下·重庆·阶段练习）工业上常用合成气制备二甲醚，在催化剂作用下发生下面3个反应： ①CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1<0 ②2CH3OH(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2<0 ③CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH3<0 CO的转化率、CH3OH和CO2的产率和随温度变化关系如图1。总压分别为100 kPa、10 kPa时，平衡体系中CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系如图2，下列说法错误的是      A．图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是催化剂活性增大 B．增加压强有利于提高CH3OCH3的产率 C．100 kPa时，CO和CH3OCH3的物质的量分数随温度变化关系的曲线分别是N、Y D．100 kPa下，将3 mol H2、2 mol CO充入T ℃恒容密闭容器中，若只发生反应①和反应②，平衡时，测得n(CH3OH)=0.25 mol、n(H2O)=0.5 mol，则反应①平衡常数Kp=kPa-2(分压=总压×物质的量分数) 【答案】C 【解析】图2：三个反应均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，CO的物质的量分数增大，CH3OCH3的物质的量分数减小，故M、N代表CO的物质的量分数，X、Y代表CH3OCH3的物质的量分数。反应①前后气体分子数减少，压强增大，平衡正向移动，CO的物质的量分数减小，故M代表100kPa时CO的物质的量分数，反应①正向移动，CH3OH浓度增大，反应②正向移动，CH3OCH3的物质的量分数增大，故X代表100kPa时CH3OCH3的物质的量分数。A．三个反应均为放热反应，若达到平衡，升高温度平衡逆向移动，则CO的转化率减小，而图1中，温度越高，CO的平衡转化率越大，说明此时未达到平衡，故从速率角度分析，影响速率的因素为温度和催化剂活性，故图1中CO的转化率随温度升高而上升的原因是催化剂活性增大，A正确；B．反应①前后气体分子数减少，反应②前后气体分子数不变，增大压强，反应①正向移动，CH3OH浓度增大，反应②正向移动，故CH3OCH3的产率增大，B正确；C．根据分析， M代表100kPa时CO的物质的量分数，X代表100kPa时CH3OCH3的物质的量分数，C错误；D．根据题意可列出三段式：，，反应②前后气体分子数不变，故平衡时总物质的量为2.5mol，起始压强为100kPa，故平衡时总压强为50kPa，CO、H2、CH3OH的分压分别为：、、，反应①平衡常数Kp=，D正确；故选C。 3．（2022高三·全国·专题练习）在体积为1L的恒容密闭容器中充入一定量的 H2S气体，平衡时三种组分的物质的量与温度的关系如图所示，下列说法正确的是 A．反应2H2S(g) S2(g)+2H2(g)在温度 T1时的平衡常数大于温度为 T2时的平衡常数 B．X点和 Y点的压强之比为15：16 C．T1时，若起始时向容器中充入5mol H2S气体，则平衡时 H2S的转化率小于50% D．T2时，向Y点容器中再充入与mol H2S和与mol H2，重新平衡前 v(正)＜v(逆) 【答案】C 【解析】A．在体积为1L的恒容密闭容器中充入一定量的H2S气体，可逆反应为2H2S(g)S2(g)+2H2(g)，随着温度升高，平衡时反应物的物质的量降低，平衡正向移动，反应吸热。反应2H2S(g)S2(g)+2H2(g)的△H＞0，A错误；B．根据理想气体方程PV=nRT(R为常数)可知，在同体积环境下，压强之比与温度和物质的量均有关，温度未知，X点和Y点的压强之比是未知，B错误；C．T1时，硫化氢和氢气的平衡时物质的量相同，即反应转化的硫化氢和剩余的硫化氢的量相同，转化率为50%；可以计算出初始H2S为4mol，若起始时向容器中充入5molH2S， 相当于增大压强，平衡逆向移动，H2S的转化率小于50%，C正确；D．T2时，向Y点容器中再充入molH2S和molH2，但是之前加入的物质的量未知，无法根据Qc判断正逆方向速率大小，D错误；故选C。 4．（2024·江苏南通·二模）逆水煤气变换反应是一种转化和利用的重要途径，发生的反应有 反应Ⅰ：   kJ·mol 反应Ⅱ：   kJ⋅mol 反应Ⅲ：   常压下，向密闭容器中投入1 mol 和2 mol ，达平衡时和含碳物质的物质的量随温度的变化如题图所示。下列说法正确的是 A．kJ⋅mol B．649℃时，反应Ⅰ的平衡常数 C．其他条件不变，在250℃~900℃范围内，随着温度的升高，平衡时不断增大 D．800℃时，适当增大体系压强，保持不变 【答案】D 【解析】A．根据盖斯定律，反应Ⅲ=反应Ⅱ－反应Ⅰ，则，A错误；B．温度升高，反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ和Ⅲ逆向移动，可知c线为CO，a为CO2，b为CH4，649℃时，反应平衡时，转换为氢气为0.8mol，生成的H2O小于0.8mol，，平衡常数：，B错误；C．由图像可知，250℃~649℃范围内，随着温度的升高，平衡时增大，平衡逆向移动，则平衡时不断减小；649℃~900℃范围内，随着温度的升高，平衡时减小，平衡正向移动，则平衡时不断增大，C错误；D．高温时反应I进行程度很大，反应II、III程度很小，CH4含量很少，平衡不受压强影响，适当增大体系压强，保持不变，D正确；答案选D。 9 / 9 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $