第八章 第40讲 化学反应速率与化学平衡图像（复习讲义）-【优学精研】2026年高考化学一轮总复习学用word

该高中化学高考复习资料围绕化学反应速率与化学平衡图像专题，依据外界条件影响规律，按单一变量、多变量到化工复杂图像的逻辑层次整合考点，通过课标要求明确方向、方法指导（如“先拐先平”“定一议二”原则）和真题训练（含2024年模拟题及高考题），帮助学生构建系统的图像分析框架。 资料注重科学思维与科学探究，如用“先拐先平”分析温度压强对平衡的影响，培养学生证据推理能力；结合乙醇重整等化工实例，引导学生判断平衡状态及催化剂影响。分层练习配合即时反馈，助力学生高效突破图像难点，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第40讲　化学反应速率与化学平衡图像 课标要求 1.进一步加深理解外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。 2.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重要作用。 3.系统掌握化学平衡图像的分析方法，能正确解答实际工业生产中有关图像的问题。 类型一　用“先拐先平”原则解决单一变量的平衡图像问题 1.“转化率—时间”四种图像 以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例 p一定时，ΔH＜0 T一定时，m＋n＞p＋q T一定时，m＋n＜p＋q T一定时，m＋n＝p＋q 【注意】 纵坐标也可以表示某组分的含量。 2.解答单一变量类图像题应遵循的原则和方法 “先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始（起始物质相同时）至达到平衡所用时间的长短可推知反应条件的变化。 ①若为温度变化引起，温度较高时，反应达到平衡所需时间短。如甲图500 ℃时先达平衡。 ②若为压强变化引起，压强较大时，反应达到平衡所需时间短。如乙、丙、丁图1.01×107 Pa时先达到平衡 掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中，升高温度，A的转化率降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应。 ②图乙中，增大压强，A的转化率升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积减小的反应。 ③若纵坐标表示A的百分含量，则甲中正反应为吸热反应，乙中正反应为气体体积增大的反应 1.密闭容器中进行的可逆反应：aA（g）＋bB（g）cC（g），在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，混合气体中B的质量分数[w（B）]与反应时间（t）的关系如图所示。下列判断正确的是（　　） A.T1＜T2，p1＜p2，a＋b＞c，正反应为吸热反应 B.T1＞T2，p1＜p2，a＋b＜c，正反应为吸热反应 C.T1＜T2，p1＞p2，a＋b＜c，正反应为吸热反应 D.T1＞T2，p1＞p2，a＋b＞c，正反应为放热反应 2.已知：4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）　ΔH＝－1 025 kJ·mol－1，若反应起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是（　　） 类型二　用“定一议二”的方法解决多种变量的平衡图像问题 1.“转化率—温度—压强”四种图像 以mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）　ΔH＝Q kJ·mol－1为例 m＋n＞p＋q，ΔH＞0 m＋n＜p＋q，ΔH＜0 m＋n＞p＋q，ΔH＜0 m＋n＜p＋q，ΔH＞0 2.解答多种变量类图像题应运用“定一议二”原则 通过分析相同温度下不同压强时 用反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向，从而确定化学方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。如图甲中任取一条温度曲线研究，压强增大，A的转化率增大，平衡正向移动，正反应为气体体积减小的反应，图丙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论 通过分析相同压强下不同温度时 用反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向，从而确定反应的热效应。如图丙中任取一条压强曲线研究，温度升高，A的转化率减小，平衡逆向移动，正反应为放热反应，图乙中任取横坐标一点作横坐标的垂直线，也能得出相同结论 1.在两个容积均为1 L的密闭容器中以不同的氢碳比[n（H2）/n（CO2）]充入H2和CO2，在一定条件下发生反应：2CO2（g）＋6H2（g）C2H4（g）＋4H2O（g）　ΔH。CO2的平衡转化率α（CO2）与温度的关系如图所示。 （1）该反应的ΔH　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）0，判断的理由是　　　　　　　 　　　　　　　。 （2）在氢碳比为2.0时，Q点v（逆）　　　　（填“＞”“＜”或“＝”）P点的v（逆）。 2.（2024·郑州模拟）丙烷氧化脱氢制备丙烯的反应为C3H8（g）＋O2（g）C3H6（g）＋H2O（g）　ΔH＜0。一定条件下，恒压密闭容器中C3H8与O2起始物质的量比分别为2∶1、1∶1、1∶2、1∶3，平衡时C3H8的体积分数[φ（C3H8）]随温度、的变化关系如图所示。 （1）表示＝1∶2的曲线是　　　　（填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”）。 （2）T3　　　　　　　（填“＞”或“＜”）T4，原因是　　　　　　　　　　　　　。 （3）M点时，O2的转化率是　　　（保留三位有效数字）。 外界条件对化学平衡移动影响叙述题目的答题模板 类型三　化工生产中的复杂图像分析 关注典型四类图像，找到破译图像关键点 1.曲线上的每个点是否达到平衡状态 （1）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。 （2）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，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.催化剂的活性是否受温度的影响 （1）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。 （2）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.不同的投料比对产率的影响 （1）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。 （2）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，则提高了二氧化碳的转化率。 4.考虑副反应的干扰或影响 （1）试题往往会有一定的信息提示，尤其温度的改变影响较大。 （2）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。当值为0.5时，反应产物为CaO、SO2、CO2；当值大于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）。 乙醇—水催化重整可获得H2。其主要反应为 反应Ⅰ：C2H5OH（g）＋3H2O（g）2CO2（g）＋6H2（g）　ΔH＝＋173.3 kJ·mol－1 反应Ⅱ：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％。 （1）怎样判断哪条曲线代表H2的产率？哪条曲线代表CO2和CO的选择性？（问曲线意义） （2）升高温度CO的选择性如何变化？解释原因。解释400 ℃以后H2的产率随温度变化的原因。（问温度对多重平衡的影响） （3）提高乙醇平衡转化率的措施有哪些？（问反应条件的选择） 接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化： SO2（g）＋O2（g）SO3（g）　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1 为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如图所示： 依据图示判断哪种催化剂的催化性能最佳？（用“a”“b”“c”或“d”表示）（问催化效果及催化剂的选择） 一 单平衡体系中的图像分析 1.接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：SO2（g）＋O2（g）SO3（g）　ΔH＝－98.9 kJ·mol－1 为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率（α）下反应速率（数值已略去）与温度的关系如图所示，下列说法正确的是　　　　（填字母）。 a.温度越高，反应速率越大 b.α＝0.88的曲线代表平衡转化率 c.α越大，反应速率最大值对应温度越低 d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度 2.用CO处理大气污染物N2O的反应为CO（g）＋N2O（g）CO2（g）＋N2（g）　ΔH＜0。在总压为100 kPa的恒容密闭容器中，充入一定量的CO（g）和N2O（g），在不同条件下达到平衡时，在T1 K时N2O的转化率随的变化曲线、＝1时N2O的转化率随的变化曲线分别如图所示。 （1）表示N2O的转化率随的变化曲线是　　　　（填“曲线Ⅰ”或“曲线Ⅱ”）。 （2）试比较温度T1、T2、T3、T4的大小并说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 二 多平衡体系的复杂图像 3.（2024·山东高考20题节选）水煤气是H2的主要来源，研究CaO对C-H2O体系制H2的影响，涉及主要反应如下： C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）（Ⅰ）　ΔH1＞0 CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）（Ⅱ）　ΔH2＜0 CaO（s）＋CO2（g）CaCO3（s）（Ⅲ）　ΔH3＜0 压力p下，C-H2O-CaO体系达平衡后，图示温度范围内C（s）已完全反应，CaCO3（s）在T1温度时完全分解。气相中CO、CO2和H2摩尔分数随温度的变化关系如图所示，则a线对应物种为　　　　　　（填化学式）。当温度高于T1时，随温度升高c线对应物种摩尔分数逐渐降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　。 　　（1）在多重平衡体系中，某物质的平衡浓度，是所有有关反应的平衡浓度，对各相关反应的平衡常数都满足。 （2）在计算某反应的平衡常数时，要善于选特殊点计算。只要温度不变，这个平衡常数值可以运用于平衡曲线上的任何一点，选取多曲线的交点，往往能简化计算。 1.（2024·吉林高考10题）异山梨醇是一种由生物质制备的高附加值化学品，150 ℃时其制备过程及相关物质浓度随时间变化如图所示，15 h后异山梨醇浓度不再变化。下列说法错误的是（　　） A.3 h时，反应②正、逆反应速率相等 B.该温度下的平衡常数：①＞② C.0～3 h平均速率v（异山梨醇）＝0.014 mol·kg－1·h－1 D.反应②加入催化剂不改变其平衡转化率 2.（2024·河北高考17题节选）硫酰氯常用作氯化剂和氯磺化剂，工业上制备原理如下： SO2（g）＋Cl2（g）SO2Cl2（g）ΔH＝－67.59 kJ·mol－1 恒容密闭容器中按不同进料比充入SO2（g）和Cl2（g），测定T1、T2、T3温度下体系达平衡时的Δp（Δp＝p0－p，p0为体系初始压强，p0＝240 kPa，p为体系平衡压强），结果如图。 图中温度由高到低的顺序为　　　　　　，判断依据为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 3.（2024·北京高考16题节选）在容积可变的密闭容器中，充入2n mol NO和n mol O2进行反应。在不同压强下（p1、p2），反应达到平衡时，测得NO转化率随温度的变化如图所示。解释y点的容器容积小于x点的容器容积的原因　　　　　　　　　　　　　。 4.（2024·江西高考16题节选）目前开采的天然气含有H2S，综合利用天然气制氢是实现“碳中和”的重要途径。CH4和H2S重整制氢的主要反应如下： 反应Ⅰ：CH4（g）＋2H2S（g）CS2（g）＋4H2（g）　ΔH1＝＋260 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CH4（g）C（s）＋2H2（g）　ΔH2＝＋90 kJ·mol－1 反应Ⅲ：2H2S（g）S2（g）＋2H2（g）　ΔH3＝＋181 kJ·mol－1 回答下列问题： 保持反应器进料口总压为100 kPa。分别以8 kPa CH4、24 kPa H2S（He作辅气）与25 kPa CH4、75 kPa H2S进料，CH4平衡转化率与温度的关系如图，含有He的曲线为　　　　　，理由是　　　　　　　　　　　　　　。 提示：完成课后作业　第八章　第40讲 8 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $ 第40讲　化学反应速率与化学平衡图像 【考点·全面突破】 类型一 关键能力突破 1.B　由（T1，p1）和（T1，p2）两条曲线可以看出：①温度相同（T1），但压强为p2时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以p2＞p1；②压强较大（即压强为p2）时对应的w（B）较大，说明增大压强平衡逆向移动，则a＋b＜c。由（T1，p2）和（T2，p2）两条曲线可以看出：①压强相同（p2），但温度为T1时达到平衡所需的时间短，即反应速率大，所以T1＞T2；②温度较高（即温度为T1）时对应的w（B）较小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。 2.C　由于该反应的正反应为放热反应，温度升高平衡逆向移动，NO的含量降低，A项正确，C项错误；该反应的正反应是气体体积增大的反应，压强减小平衡正向移动，NO的含量增大，B项正确；催化剂的使用只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，NO的含量不变，D项正确。 类型二 关键能力突破 1.（1）＜　随温度的升高，α（CO2）减小，说明平衡逆向移动，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应　（2）＜ 解析：（1）随温度升高，α（CO2）减小，说明正反应为放热反应，ΔH＜0。（2）Q点为非平衡点，该温度下，Q点到P点时α（CO2）增大，反应正向进行，Q点的v（正）＞v（逆），Q点到P点的过程中v（正）减小，v（逆）增大，故Q点的v（逆）＜P点的v（逆）。 2.（1）Ⅱ　（2）＞　该反应是放热反应，C3H8与O2起始物质的量比相同时，升高温度，平衡逆向移动，C3H8体积分数增大，故横坐标向左是升高温度，所以T3＞T4　（3）27.3％ 解析：（1）减小相当于增大氧气的浓度，平衡向正反应方向移动，丙烷的转化率增大，体积分数减小，则表示＝1∶2的曲线是Ⅱ。（3）由图可知， M点时，起始＝1∶1，平衡时丙烷的体积分数为20％，设丙烷和氧气的起始物质的量都为1 mol，平衡时生成a mol丙烯，由题意可建立如下三段式： ×100％＝20％，解得a＝，则氧气的转化率为×100％≈27.3％。 类型三 典题示例研析 【例1】 （1）该反应为连续反应，开始时只发生反应Ⅰ，CO2的选择性为100％，CO的选择性约为0％；反应Ⅰ生成H2，反应Ⅱ消耗H2，当CO的选择性变大时，则H2的产率会下降，曲线②代表H2的平衡产率，曲线①代表CO2的选择性，曲线③代表CO的选择性。 （2）由图像信息可知，升高温度，CO的选择性增大。升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ都正向移动，反应Ⅰ产生的CO2、H2又促进反应Ⅱ的正向移动，CO增加的程度大于CO2增大的程度，所以CO的选择性增大。 400 ℃以后H2的产率随温度的升高而减小，但升高温度反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡都正向移动，反应Ⅰ生成H2，反应Ⅱ消耗H2，只能说明，400 ℃以后，升高温度更有利于反应Ⅱ的进行，生成CO，消耗H2。 （3）反应Ⅰ是气体分子数增大的反应，反应Ⅱ是气体分子数不变的反应，所以减小压强可以使反应Ⅰ平衡正向移动；增大水蒸气的浓度，也可以使反应Ⅰ平衡正向移动；升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ均向正反应方向移动，乙醇的平衡转化率也会提高。 【例2】 根据图示所知，在相同温度下，d催化剂对应SO2的转化率最高，催化性能最佳。 关键能力突破 1.cd 解析：由题图可知，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错误；相同温度下，存在转化率大于0.88的情况，则α＝0.88的曲线不能代表平衡转化率，b错误；由图可知，α越大，反应速率最大值对应温度越低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。 2.（1）曲线Ⅱ　（2）T1＞T2＞T3＞T4；该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低，故T1＞T2＞T3＞T4 解析：（1）该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低，增大，N2O的转化率减小，则曲线Ⅱ表示N2O的转化率随的变化曲线，曲线Ⅰ表示＝1时N2O的转化率随的变化曲线。（2）该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，N2O的转化率降低，即越小，N2O的转化率越小，故T1＞T2＞T3＞T4。 3.H2　当温度高于T1，CaCO3（s）已完全分解，只发生反应Ⅱ，温度升高，反应Ⅱ平衡逆向移动，所以CO2的摩尔分数减小 解析：图示温度范围内C（s）已完全反应，则反应Ⅰ已经进行完全，反应Ⅱ和Ⅲ均为放热反应，从开始到T1，温度不断升高，反应Ⅱ和Ⅲ平衡逆向移动，依据反应Ⅱ，H2的量减少，摩尔分数减小，CO的量增多，摩尔分数增大，且二者摩尔分数变化斜率相同，所以a曲线代表H2的摩尔分数随温度的变化，b曲线代表CO的摩尔分数随温度的变化，c曲线代表CO2的摩尔分数随温度的变化；从开始到T1，CO2的摩尔分数升高，说明在这段温度范围内，反应Ⅲ占主导，当温度高于T1，CaCO3（s）已完全分解，只发生反应Ⅱ，所以CO2的摩尔分数减小。 【真题·体验品悟】 1.A　3 h时异山梨醇的浓度仍在增大，1，4-失水山梨醇的浓度仍在减小，说明此刻反应②未达到平衡状态，即正、逆反应速率不相等，A错误；由题图可知，3 h时山梨醇的浓度已为0，副产物的浓度不变，说明反应①、③均是不可逆反应，15 h后异山梨醇的浓度不再变化，1，4-失水山梨醇的浓度大于0，说明反应②是可逆反应，则该温度下的平衡常数：①＞②，B正确；0～3 h内平均速率v（异山梨醇）＝＝0.014 mol·kg－1·h－1，C正确；反应②使用催化剂能加快反应速率，缩短达到化学平衡状态的时间，但是催化剂对化学平衡移动无影响，故加入催化剂不改变其平衡转化率，D正确。 2.T3＞T2＞T1　Δp与生成的SO2Cl2的压强相等，该反应放热，升温平衡逆向移动，生成的SO2Cl2的量减少，Δp减小 解析：该反应为气体分子数减小的反应，由反应方程式可知，体系达平衡时，体系中减小的压强等于生成的SO2Cl2的压强，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成的SO2Cl2的量减少，则Δp减小，对照图像可知T1＜T2＜T3。 3.2NO＋O22NO2，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1＞p2，x、y点转化率相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响 解析：2NO＋O22NO2，该反应正向气体分子总数减小，同温时，p1条件下NO转化率高于p2，故p1＞p2，根据V＝nR，x、y点转化率相同，则气体的总物质的量相同，此时压强对容积的影响大于温度对容积的影响，故y点的容器容积小于x点的容器容积。 4.M　恒温恒压下充入稀有气体，平衡向气体分子数增大的方向移动 解析：恒温恒压下充入稀有气体，相当于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动，即向正反应方向移动，CH4的平衡转化率增大，故含有He的曲线为M。 学科网（北京）股份有限公司 $