专题04 化学平衡图像分析（期末培优讲义）高二化学上学期人教版

该高中化学讲义以“化学平衡图像分析”为核心，通过表格归纳、图像类型分类构建知识体系。从常规图像解题的“三步分析”框架，到速率-时间、物质的量-时间等具体图像类型，系统梳理重点，呈现不同图像间的内在逻辑与重难点分布。 讲义亮点在于分层练习设计与科学思维培养，典例结合即时检测题覆盖基础到综合应用，如“三步分析法”“定一议二法”指导图像解读，培养证据推理能力。化工生产复杂图像分析题提升科学探究与实践素养，助力不同学生掌握方法，支持教师精准教学。

专题04 化学平衡图像分析 重点一 常规图像解题分析 1.分析、解答化学平衡图像的三个步骤 第一步：看图像 一看面——横坐标、纵坐标代表的量(如纵坐标是反应物百分含量，还是反应物的转化率等)，确定坐标值与化学量的正变与负变关系。 二看线——曲线的走向、变化趋势(斜率大小、升与降、平与陡、渐变与突变、连续与断变、转折等)，同时对走势有转折变化的曲线，要分段进行分析，找出各段曲线的变化趋势及含义。例如，升高温度，v吸增加得多，v放增加得少；增大反应物浓度，v正突变，v逆渐变。 三看点——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)，终点(终点是否达到平衡)，转折点(转折点前后影响的主要因素不同)等；此外还有顶点、拐点、交叉点、平衡点等都要认真分析。 四看辅助线——要不要作等温线、等压线，讨论单变量。 五看量——一般标出具体数值的量在解题中都会用到。 第二步：想规律 在看清图的基础上，根据坐标x轴的变化，确定y轴的变化，结合外因对化学反应速率、化学平衡的影响因素分析变化的本质原因。 第三步：作判断 看条件(T，p，c)→同结果正确，不同则错。 重点二 速率-时间、物质的量(或浓度)-时间图像 1．速率-时间图像 （1）常见含“断点”的速率－时间图像分析 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 （3）加催化剂 t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 2.全程速率—时间图像 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：（1）AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐 ，v 。 （2）BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐 ，v 。 3.物质的量(或浓度)—时间图像 例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 （1）由图像得出的信息 ① 是反应物， 是生成物。 ②t3 s时反应达到 状态，X、Y并没有全部反应，该反应是 反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝ mol，Δn(Y)＝ mol，Δn(Z)＝ mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝ mol·L－1·s－1；Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为 重点三 百分含量(或转化率)-时间-温度(压强)图像 已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，可推断温度的高低和反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。 （1）[以aA(g)+bB(g)cC(g)中反应物的转化率αA为例进行说明] （1）“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)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，当温度较高时，反应达到平衡所需时间短，如图甲中T2>T1 ②若为压强变化引起，当压强较大时，反应达到平衡所需时间短，如图乙中p1>p2 ③若为是否使用催化剂引起，当使用适宜的催化剂时，反应达到平衡所需时间短，如图丙中a使用了催化剂 （2）正确掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应 ③若纵坐标表示A的百分含量，则图甲中正反应为吸热反应，图乙中正反应为气体体积增大的反应 解答速率平衡图像问题的两大方法 ①“定一议二” 当图像中有三个变量时，先确定其中一个变量不变，再讨论另外两个变量的关系，有时还需要作辅助线 ②“三步分析法” 一看反应速率是增大还是减小 二看v正、v逆的相对大小 三看化学平衡移动的方向 （2）应用举例(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) 加催化剂类 温度类 压强类 重点四 含量 (或转化率)—温度/压强图像 1．常见图像形式 转化率—温度图像 当压强相等（任意一条恒压线）时温度升高，A的转化率增大，平衡正向移动，这则正反应为吸热反应。 当温度相等时，即作垂直于横轴的辅助线，与三条恒压线交于三点，这三点自下而上压强增大，A的妆化率增大，平衡正向移动，则正反应为反应前后气体分子数减小的反应。 转化率—压强图像 当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。 当压强相等时，在图3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。 2.含量（转化率）—温度曲线 ①对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0。 M点之前，温度越高，反应速率越大，反应物浓度减小或生成物浓度增大；M点时达到平衡状态； M点之后，温度升高，反应物浓度增大或生成物浓度减小。发生变化的原因有： a．反应放热，升温，平衡逆向移动； b．温度升高，催化剂活性降低，反应速率减小，反应可能未达到平衡状态。 ②平衡转化率-温度曲线 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。 图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。 3.析图关键——关注曲线变化趋势，采取“定一议二”法。 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”。 重点五：化工生产中的复杂图像分析 除通过图像获取有用信息和对获取的信息进行加工处理外，还需注意以下4点： （1）曲线上的每个点是否都达到平衡 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。 如图中虚线表示单位时间内A的产率随温度的升高先增大后减小，先增大的原因是P点之前反应尚未达到平衡，随温度的升高，反应速率增大，故单位时间内A的产率增大。 （2）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。 如图，250～300 ℃时，温度升高而B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也会造成影响 可以采用定一议二的方法，根据相同投料比下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化学计量数之和的大小。 如图，对于反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。 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。 物质的量(或浓度)、速率-时间图像 【典例1】（25-26高二上·天津武清·月考）甲胺是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中投入0.4mol 和0.6mol 发生反应，测得的物质的量与温度和时间的关系如图。下列说法错误的是 A． B．的生成速率：a点＜d点 C．d点的体积分数为30％ D．该可逆反应的活化能： 【即时检测1-1】（25-26高二上·河南南阳·期中）下列叙述与图对应的是 A．对达到平衡状态的反应：，图①表示在时刻充入了一定量的C，平衡逆向移动 B．由图②可知，，且满足反应： C．图③为只改变某一条件，反应的平衡变化图像，则图像中b、三点对应的正反应速率最大的是d点 D．对于反应，图④中可以表示Y的质量分数 【即时检测1-2】（多选）（25-26高二上·浙江杭州·期中）已知：  ，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态Ⅰ，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．容器内气体密度不变，表明该反应达到平衡 B．平衡时的转化率：(Ⅱ)(Ⅰ) C．时可能改变的条件是：向容器中加入 D．平衡常数：(Ⅱ)(Ⅰ) 含量(或转化率)-时间-温度(压强)图像 【典例2】（25-26高二上·四川南充·期中）在密闭容器中进行的可逆反应：2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)。试根据下图判断正确的是 A．甲图纵轴可以表示混合气体的平均相对分子质量 B．甲图纵轴可以表示 A 的转化率 C．温度T1℃比T2℃高 D．图乙中A%表示A的百分含量，可推知正反应为放热反应 【即时检测2-1】（25-26高二上·河北沧州·期中）已知可逆反应：，不同条件下反应物A的转化率如图所示。下列说法错误的是 A．由图甲可知该反应正向为放热反应 B．由图乙可知一定有 C．由图丙可知a仅表示使用催化剂 D．若图甲纵坐标表示C的百分含量，则正反应为放热反应 【即时检测2-2】（25-26高二上·安徽宿州·期中）在、反应条件下，对于分别为、、的混合气，热分解生成和反应过程中转化率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线a中，反应到时，分压为 B．曲线中(逆)(正) C．曲线表示为时的反应 D．曲线中 含量 (或转化率)—温度/压强图像 【典例3】（25-26高二上·江西萍乡·期中）一定条件下将和按物质的量之比充入恒容密闭容器中，发生反应：。在不同压强下分别测得的平衡转化率随温度变化的曲线如图，下列说法正确的是 A．由图可知，该反应，且 B．向容器中继续充入NO，平衡正向移动，NO的平衡转化率减小 C．时，该反应的化学平衡常数的数值为 D．、条件下，的平衡转化率为 【即时检测3-1】（25-26高二上·河南南阳·期中）在某一密闭容器中，发生反应，SO3的平衡转化率随压强和温度变化的关系如图所示。下列说法错误的是 A．ΔS>0 B．T1＞T2 C．平衡常数：K(a)=K(c) D．混合气体中S元素的质量：m(a)＜m(b) 【即时检测3-2】（多选）（25-26高二上·山东菏泽·期中）制甲醇的原理为：  ，将和充入密闭容器中反应，平衡后混合物中甲醇的物质的量分数()随温度、压强变化如图所示。下列说法正确的是 A．压强大小关系为， B．点氢气的分压为 C．a、b、c三点的平衡常数大小关系为 D．温度时的平衡常数(用物质的量分数代替平衡浓度计算) 化工生产中的复杂图像分析 【典例4】（25-26高二上·陕西安康·期中）碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略，以为原料合成甲醇可以减少的排放，可以更快地实现碳达峰和碳中和。和生成甲醇涉及的反应如下： 主反应：； 副反应：。 回答下列问题： （1）主反应的焓变和熵变随温度变化很小，可视为常数，主反应能自发进行温度范围是小于 K(保留一位小数)。 （2）反应 。 （3）下图中表示反应的平衡常数随温度变化关系的曲线为 (填“a”或“b”)。 （4）在恒温、恒容条件下，发生主反应和副反应，下列说法不能表明达到平衡状态的是 (填选项字母)。 a．气体的平均摩尔质量不变        b．某时刻 c．气体的压强保持不变        d．保持不变 （5）T℃时，在主、副反应的混合体系中，平衡时，生成甲醇的选择性随压强的变化如图所示［已知：的选择性］。 ①增大压强，甲醇的选择性增大的原因是 。 ②T℃时，若在1L密闭容器中充入和时，在压强为时反应达到平衡，生成0.6molCO(此时水为气态)，甲醇的平均反应速率= ；T℃时，主反应的压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，用含的代数式表示)。 （6）一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。其他条件相同时，在不同催化剂作用下发生主、副反应，在相同的时间段内的产率、选择性随温度的变化如图所示： 在上述条件下合成甲醇的工业条件是______(填选项字母)。 A．210℃ B．230℃ C．CZT催化剂 D．催化剂 【即时检测4-1】（25-26高二上·江西南昌·阶段练习）1889年，Arrhenius提出了反应速率常数k随温度的变化关系lnk = -+ C(R、C为常数)。已知：2NO(g)+O2(g) ⇌2NO2(g)经历反应1和反应2两步： 反应1：2NO(g) ⇌N2O2(g)  △H1 = -46.3kJ•mol-1 反应2：N2O2(g)+O2(g) ⇌2NO2(g)  △H2 = -65.7kJ•mol-1 两步反应的活化能Ea1<Ea2，某课题组通过实验绘制出两步反应lnK、lnk随的变化曲线如图所示(K表示平衡常数)，下列说法中错误的是 A．2molNO与1molO2充分反应，放出热量小于112kJ B．曲线④表示的是lnk2随的变化关系 C．温度越高，单位时间内NO的转化率可能越低 D．相同条件下，NO浓度的变化比O2浓度的变化对反应速率影响更显著 【即时检测4-2】（25-26高二上·江西抚州·期中）循环在捕获及能源转化领域具有广泛应用。研究人员提出可利用与反应制备合成气(和)，主要发生反应： Ⅰ.   Ⅱ.   Ⅲ.   Ⅳ.   回答下列问题： （1） ，图1中能表示反应Ⅳ的吉布斯自由能的变化与温度关系的曲线是 (填字母)。 （2）往的恒容密闭容器中加入和，只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化关系如图2所示。 ①780℃下，某时刻容器中、、、的物质的量分别为、、、，此时反应Ⅱ的 (填“>”“<”或“=”)；下列叙述能判断反应Ⅱ达到平衡状态的是 (填字母)。 A．不再改变  B．的值不再改变  C．  D．的质量不再改变 ②700℃以上，在该体系中的平衡转化率远大于单独分解的平衡转化率，原因是 。 （3）反应Ⅱ的反应机理如下： i. ii. iii._______ iv. v. 第iii步反应消耗了，则第iii步反应为 。 （4）恒压条件下，将充入某密闭容器中，进行反应Ⅱ和Ⅲ，平衡时各物质的物质的量随温度的变化如图3所示。 ①曲线代表的物质是 (填“”或“”)。 ②随着温度的升高，平衡时的含量先增大后减小的原因是 。 ③当温度为时，反应Ⅲ的平衡常数 (CO含量视为0，结果保留三位有效数字)。 夯实基础 1．（25-26高二上·山东济宁·月考）在一定条件下，反应达到平衡后，仅增大反应物浓度，下列反应速率随时间变化的图像正确的是 A． B． C． D． 2．（25-26高二上·湖南长沙·期中）已知，向恒温恒容的密闭容器中充入一定量的M(s)和N(g)发生反应，在时改变某一条件，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是 A．时加入了一定量的Q(g) B．N的物质的量：时<时 C．Q的百分含量：时>时 D．反应的浓度商Q：时>时 3．（25-26高二上·内蒙古乌兰察布·期中）下列关于图像的解释或得出的结论不正确的是 A．由甲图可知，反应在时可能改变压强 B．由乙图可知A点， C．由丙图可知，正反应为放热反应 D．由丁图可知A点， 4．（25-26高二上·黑龙江·期中）在密闭容器中，反应达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达到乙平衡，下列分析正确的是 A．图Ⅰ中，若t时刻仅改变了温度，则该反应的 B．图Ⅱ中，平衡状态甲与乙的反应物转化率：乙>甲 C．图Ⅱ中，t时刻可能是增大了压强 D．图Ⅲ表示反应分别在不同压强下达到甲、乙两个平衡，说明乙的压强大于甲 5．（25-26高二上·山东烟台·期中）实验室模拟工业固氮，一定压强下，与按体积比投料时，反应混合物中的摩尔分数随温度的变化曲线。其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法正确的是 A．图中点，容器内气体 B．图中点转化率： C．图中点 D．550℃后曲线Ⅱ下降的原因可能是平衡逆向移动 6．（25-26高二上·福建福州·期中）在一个固定容积的密闭容器中，可发生以下反应：；？经测定C在反应混合物中的物质的量分数(C%)与时间(t)符合图Ⅰ所示关系，由此推断下列说法中正确的是 A．，y轴表示C的体积分数 B．，y轴表示混合气体的密度 C．，y轴表示A的转化率 D．，y轴表示混合气体的平均相对分子质量 7．（25-26高二上·浙江杭州·期中）对反应：  ，反应特点与对应的图像的说法中正确的是 A．图①中，若，则该反应在较低温度下有利于自发进行 B．图②中，若，则且 C．图③中时刻改变的条件一定是使用了催化剂 D．图④中，若，则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率 8．（25-26高二上·河南濮阳·期中）向密闭容器中充入2 mol ，在催化剂作用下发生反应：  。保持的平衡转化率()恒定为0.3、0.5、0.7，探究的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。下列叙述错误的是 A．曲线代表 B． C．平衡常数： D．Q点体系中，混合气体平均摩尔质量为 9．（25-26高二上·河北唐山·期中）向密闭容器中加入及并加热，发生反应  ，测得的平衡产率与温度及压强的关系如图所示，下列说法错误的是 A．该反应的 B．M点的平衡转化率为20% C．压强： D．的体积分数：点点 10．（25-26高二上·四川宜宾·期中）根据下列图示所得出的结论正确的是 A．图甲表示不同温度下溶液中和的浓度变化曲线，图中 B．图乙表示反应：中的百分含量与压强的关系，线上所有点都是平衡点，则点 C．图丙是的起始量一定时恒温密闭容器中发生：反应，达到平衡时的体积分数随的起始物质的量的变化曲线，则的转化率： D．图丁表示一定温度下，的沉淀溶解平衡曲线，则 综合运用 11．（25-26高二上·重庆·期中）向体积为10L的恒容密闭容器中通入和水蒸气制备，反应原理为。在不同温度()下测得容器中随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应正向为放热反应 B．时，该反应的平衡常数 C．时，平衡时再充入，平衡常数增大 D．时，若改为恒温恒压容器，平衡时 12．（25-26高三上·安徽合肥·阶段练习）某密闭容器中发生以下两个反应：①；②。反应①的正反应速率，反应②的正反应速率，其中、为速率常数。某温度下，体系中生成物浓度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是 A．内，的平均反应速率 B．反应①的活化能大于反应② C．时，正反应速率 D．若加催化剂，变大，不变，则的最大值增大 13．（2025·陕西西安·三模）在一定的温度和压强下，将按一定比例混合的和通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。在两种不同催化剂作用下反应相同时间，测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如图所示。已知：选择性。反应Ⅰ：  。反应Ⅱ：  。 下列有关说法正确的是 A．   B．延长W点的反应时间，能提高的转化率 C．在间，以为催化剂，升高温度的产率几乎不变 D．高于320℃后，以Ni为催化剂，随温度的升高转化率上升的主要原因是反应Ⅱ平衡正向移动 14．（25-26高二上·山东菏泽·期中）煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达，具有广阔的发展前景。反应如下：  。按化学计量比进料，固定平衡转化率，探究温度与压强的关系。分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图。已知：反应，，为组分的物质的量分数。下列说法正确的是 A．代表的曲线为 B． C．M、N两点对应的体系， D．D点对应体系的的值为12 15．（2025·江苏盐城·模拟预测）催化处理焦炉气(主要成分为CO、SO2)的主要反应为 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 将一定比例的焦炉气置于密闭容器中发生反应，10分钟时的实际产率、的平衡产率及COS的平衡产率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A． B．从700K～900K，浓度变化对反应Ⅰ平衡产率的影响小于温度变化的影响 C．从700K～900K，平衡时SO2的浓度随温度的升高逐渐降低 D．800K时，10分钟后S2的实际产率可能先升高后降低 16．（24-25高一下·安徽六安·期末）煤气主要成分为，还有少量及等。脱除煤气有机硫可用加氢法和水解法等，涉及的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数值随温度变化关系如图所示： （1）的空间结构为 ；反应的 (用a、b、c字母表示)。 （2）时，反应的 (填数值)。 （3）与在高温下发生反应：。在时，将与充入的空钢瓶中，反应平衡后的物质的量分数为0.02。 ①的平衡转化率 %；时反应平衡常数 (保留三位有效数字)。 ②向反应器中再分别充入下列气体，能使转化率增大的是 (填标号)。 A．    B．    C．    D． ③若在时，将与充入的空钢瓶中，反应平衡后的物质的量分数为 。 思维拔高 17．（25-26高二上·山东烟台·期中）环氧乙烷是一种高效灭菌剂。工业上使用作催化剂，采用乙烯催化氧化法合成环氧乙烷，相关反应如下。 主反应：   副反应：   回答下列问题： （1）上述反应历程如图： 结合机理，三个反应中活化能最大的是 (填编号)，下列操作一定能够显著提高主反应反应速率的措施有 (填标号)。 A．降低温度   B．通入氮气   C．增大浓度   D．增大浓度 （2）主反应的正、逆反应速率分别表示为、(、分别为正、逆反应速率常数，为物质的分压，分压=总压×物质的量分数)。时，向恒容密闭容器中充入和，起始时压强为，发生上述反应，达平衡时测得的转化率为，的选择性为[的选择性]。 ①若仅降温，主反应将 (填“增大”“减小”或“不变”)，其原因为 (填标号)。 A．、均增大，且增大程度更大   B．、均减小，且减小程度更大 C．、均增大，且增大程度更大   D．、均减小，且减小程度更大 ②下列情况能表明体系达到平衡状态的是 (填标号)。 A．混合气体密度不随时间变化   B．气体平均摩尔质量不随时间变化 C．    D．气体压强不随时间变化 ③时，达平衡时主反应的 。 （3）在温度分别为、和下发生上述反应，的平衡转化率与压强的关系如图所示。反应温度最低的是 (填“”“”或“”)，其他条件相同，增大压强，的平衡转化率增大的原因是 。 18．（24-25高二上·福建泉州·期末）采用“对重整制氢”是直接利用酸性天然气矿的有效方案。 重整制氢反应：   反应机理分为如下两个反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： （1） ，反应Ⅱ在 (填“高温”或“低温”)能自发进行。 （2）一定温度下，分别用等量的在不同压强的刚性密闭容器下发生反应Ⅰ，经相同时间，测得的转化率与压强的关系如下图所示： ①在某个刚性密闭容器中，下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 (选填序号) A．气体密度保持不变     B． C．气体压强保持不变     D．气体的平均相对分子质量保持不变 ②下列说法错误的是 (选填序号) A．a点：    B．逆反应速率：    C．b点：    D．平衡常数： （3）保持压强为0.1 MPa，分别通入、、Ar为2 mol、2 mol、9.5 mol，发生反应Ⅰ、Ⅱ。经相同反应时间，、和的物质的量分数(w)随温度的变化关系如图甲所示，测得平衡状态下的产量和的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。 ①图甲中1100℃时，的物质的量分数为 ，相同条件下若不加入Ar，的产量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②图乙中680℃之前，随着温度升高的产量增大的原因可能是 。 ③680℃时，的产量 mol。已知为用气体分压表示的平衡常数，分压物质的量分数总压，反应Ⅱ的分压平衡常数 MPa(列计算式)。 19．（25-26高二上·湖北武汉·期中）近日，某化学物理研究所团队开发出一种新型单原子催化剂，在、和共同激发作用下，实现了乙醇在温和条件下高选择性定向转化为乙醇酸。 反应ⅰ：   反应ⅱ：   回答下列问题： （1）标准生成焓是指在、下，由最稳定单质生成某物质时的焓变，稳定单质的标准生成焓为0。已知、、的标准生成焓分别为、、。试计算 。 （2）在某温度下，向两个恒容密闭容器、中各充入和，只发生反应ⅱ，达到平衡时气体总物质的量均为。分别进行如下实验： ①向容器a中再充入1 mol 和1 mol ，此时 (填“>”“<”或“=”)。 ②向容器中再充入和，达到新平衡时， (填“>”“<”或“=”)2.4 mol。 （3）在恒容反应器中，充入和，只发生反应ⅰ。固定乙醇平衡转化率(α)不变，当、0.5、0.7时，探究其在温度、压强变化时的对应关系，绘制下图。 ①代表的曲线是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。 ②在、、三点中，对应的平衡常数最大的是 。(填字母，后同)，达到平衡所用时间最短的是 (不考虑催化剂活性的变化)。 （4）一定温度下，保持总压强为时，向反应器充入(g)和(g)，发生反应ⅰ和反应ⅱ，达到平衡时测得含有，的选择性为。反应ⅰ的平衡常数为 。已知：乙醇酸的选择性。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 化学平衡图像分析 重点一 常规图像解题分析 1.分析、解答化学平衡图像的三个步骤 第一步：看图像 一看面——横坐标、纵坐标代表的量(如纵坐标是反应物百分含量，还是反应物的转化率等)，确定坐标值与化学量的正变与负变关系。 二看线——曲线的走向、变化趋势(斜率大小、升与降、平与陡、渐变与突变、连续与断变、转折等)，同时对走势有转折变化的曲线，要分段进行分析，找出各段曲线的变化趋势及含义。例如，升高温度，v吸增加得多，v放增加得少；增大反应物浓度，v正突变，v逆渐变。 三看点——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)，终点(终点是否达到平衡)，转折点(转折点前后影响的主要因素不同)等；此外还有顶点、拐点、交叉点、平衡点等都要认真分析。 四看辅助线——要不要作等温线、等压线，讨论单变量。 五看量——一般标出具体数值的量在解题中都会用到。 第二步：想规律 在看清图的基础上，根据坐标x轴的变化，确定y轴的变化，结合外因对化学反应速率、化学平衡的影响因素分析变化的本质原因。 第三步：作判断 看条件(T，p，c)→同结果正确，不同则错。 重点二 速率-时间、物质的量(或浓度)-时间图像 1．速率-时间图像 （1）常见含“断点”的速率－时间图像分析 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 （3）加催化剂 t1时刻改变的条件可能是使用了催化剂或增大压强(仅适用于反应前后气体物质的量不变的反应)。 2.全程速率—时间图像 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：（1）AB段(v增大)，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大。 （2）BC段(v减小)，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 3.物质的量(或浓度)—时间图像 例如：某温度时，在定容(V L)容器中，X、Y、Z三种物质的物质的量随时间的变化曲线如图所示。 （1）由图像得出的信息 ①X、Y是反应物，Z是生成物。 ②t3 s时反应达到平衡状态，X、Y并没有全部反应，该反应是可逆反应。 ③0～t3 s时间段：Δn(X)＝n1－n3mol，Δn(Y)＝n2－n3mol，Δn(Z)＝n2mol。 （2）根据图像可进行如下计算 ①某物质的平均速率、转化率，如v(X)＝ mol·L－1·s－1；Y的转化率＝×100%。 ②确定化学方程式中的化学计量数之比，X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。 重点三 百分含量(或转化率)-时间-温度(压强)图像 已知不同温度或压强下，反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线，可推断温度的高低和反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。 （1）[以aA(g)+bB(g)cC(g)中反应物的转化率αA为例进行说明] （1）“先拐先平，数值大”原则 分析反应由开始(起始物质相同时)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，当温度较高时，反应达到平衡所需时间短，如图甲中T2>T1 ②若为压强变化引起，当压强较大时，反应达到平衡所需时间短，如图乙中p1>p2 ③若为是否使用催化剂引起，当使用适宜的催化剂时，反应达到平衡所需时间短，如图丙中a使用了催化剂 （2）正确掌握图像中反应规律的判断方法 ①图甲中，T2>T1，升高温度，αA降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应 ②图乙中，p1>p2，增大压强，αA升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应 ③若纵坐标表示A的百分含量，则图甲中正反应为吸热反应，图乙中正反应为气体体积增大的反应 解答速率平衡图像问题的两大方法 ①“定一议二” 当图像中有三个变量时，先确定其中一个变量不变，再讨论另外两个变量的关系，有时还需要作辅助线 ②“三步分析法” 一看反应速率是增大还是减小 二看v正、v逆的相对大小 三看化学平衡移动的方向 （2）应用举例(C%指产物的质量分数，B%指某反应物的质量分数) 加催化剂类 温度类 压强类 重点四 含量 (或转化率)—温度/压强图像 1．常见图像形式 转化率—温度图像 当压强相等（任意一条恒压线）时温度升高，A的转化率增大，平衡正向移动，这则正反应为吸热反应。 当温度相等时，即作垂直于横轴的辅助线，与三条恒压线交于三点，这三点自下而上压强增大，A的妆化率增大，平衡正向移动，则正反应为反应前后气体分子数减小的反应。 转化率—压强图像 当温度相等(任意一条等温线)时，增大压强，A的转化率增大，说明增大压强平衡正向移动，即正反应是气体体积减小的反应。 当压强相等时，在图3中作直线，与两条等温线交于两点，这两点自下而上为降低温度，A的转化率增大，说明降低温度平衡正向移动，即正反应为放热反应。 2.含量（转化率）—温度曲线 ①对于反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)　ΔH＜0。 M点之前，温度越高，反应速率越大，反应物浓度减小或生成物浓度增大；M点时达到平衡状态； M点之后，温度升高，反应物浓度增大或生成物浓度减小。发生变化的原因有： a．反应放热，升温，平衡逆向移动； b．温度升高，催化剂活性降低，反应速率减小，反应可能未达到平衡状态。 ②平衡转化率-温度曲线 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。 图像曲线上的点全为对应条件下的平衡点。 3.析图关键——关注曲线变化趋势，采取“定一议二”法。 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”。 重点五：化工生产中的复杂图像分析 除通过图像获取有用信息和对获取的信息进行加工处理外，还需注意以下4点： （1）曲线上的每个点是否都达到平衡 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。 如图中虚线表示单位时间内A的产率随温度的升高先增大后减小，先增大的原因是P点之前反应尚未达到平衡，随温度的升高，反应速率增大，故单位时间内A的产率增大。 （2）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。 如图，250～300 ℃时，温度升高而B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也会造成影响 可以采用定一议二的方法，根据相同投料比下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化学计量数之和的大小。 如图，对于反应2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)。 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。 物质的量(或浓度)、速率-时间图像 【典例1】（25-26高二上·天津武清·月考）甲胺是合成太阳能敏化剂的原料。一定温度下，向容积为2L的恒容密闭容器中投入0.4mol 和0.6mol 发生反应，测得的物质的量与温度和时间的关系如图。下列说法错误的是 A． B．的生成速率：a点＜d点 C．d点的体积分数为30％ D．该可逆反应的活化能： 【答案】B 【分析】根据先拐先平数值大可知，，温度高的乙醇物质的量大，说明升高温度平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，△H<0； 【解析】A．由分析，，A正确；    B．，温度升高反应速率增大，a点反应物浓度也更大，则的生成速率：a点>d点，B错误 ； C．由图，d点为0.1mol，则反应0.3mol、生成0.3mol，反应为气体分子数不变的反应，则d点的体积分数为30%，C正确； D．反应焓变等于正反应活化能减去逆反应活化能；逆反应为吸热反应，则该可逆反应的活化能：，D正确； 故选B。 【即时检测1-1】（25-26高二上·河南南阳·期中）下列叙述与图对应的是 A．对达到平衡状态的反应：，图①表示在时刻充入了一定量的C，平衡逆向移动 B．由图②可知，，且满足反应： C．图③为只改变某一条件，反应的平衡变化图像，则图像中b、三点对应的正反应速率最大的是d点 D．对于反应，图④中可以表示Y的质量分数 【答案】C 【解析】A．平衡状态下，在t0时刻充入一定量的C，逆反应速率瞬间增大然后逐渐减小，正反应速率在t0时刻瞬间不变然后逐渐增大，化学平衡逆向移动，A错误； B．图②中同温（T1）下，p2达平衡所需的时间短于p1且C的质量分数更高，说明p2>p1，且加压平衡正向移动，图中的正反应是一个气体分子数减少的反应；同压（p2）下，T1达平衡所需的时间短于T2，说明T1>T2，但T1时C的质量分数低于T2，说明图中是一个ΔH<0的反应，升温平衡逆向移动；图②与2A(g)＋B(s) 2C(g) ΔH＞0有矛盾，B错误； C．由图可知，在t0时刻，改变外界条件，逆反应速率大于正反应速率，随反应进行，逆反应速率逐渐减小，正反应速率逐渐增大，故b、c、d三点中对应的正反应速率最大的是d点，C正确； D．该反应正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，则随着温度的升高，Y的百分含量增大，D错误； 故选C。 【即时检测1-2】（多选）（25-26高二上·浙江杭州·期中）已知：  ，向一恒温恒容的密闭容器中充入和发生反应，时达到平衡状态Ⅰ，在时改变某一条件，时重新达到平衡状态Ⅱ，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．容器内气体密度不变，表明该反应达到平衡 B．平衡时的转化率：(Ⅱ)(Ⅰ) C．时可能改变的条件是：向容器中加入 D．平衡常数：(Ⅱ)(Ⅰ) 【答案】BC 【解析】A．由于该反应方程式为 A(g) + 2B(g) ⇌ 3C(g)，气体质量、容器体积均为定值，密度也是定值，不能仅据“气体密度不变”判定体系已达平衡，A错误； B．从题图可看出，平衡Ⅰ→平衡Ⅱ的过程中平衡逆向移动，故有 α(Ⅱ) < α(Ⅰ)，B正确； C．在 t2 时若向体系中加入产物 C，根据勒夏特列原理会使平衡向左移动，对应图示中平衡Ⅱ的状态，C正确； D．平衡常数 K 仅与温度有关，题目中恒温，平衡常数不变，选项 D 中 K(Ⅱ) < K(Ⅰ) ，D错误； 故选BC。 含量(或转化率)-时间-温度(压强)图像 【典例2】（25-26高二上·四川南充·期中）在密闭容器中进行的可逆反应：2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)。试根据下图判断正确的是 A．甲图纵轴可以表示混合气体的平均相对分子质量 B．甲图纵轴可以表示 A 的转化率 C．温度T1℃比T2℃高 D．图乙中A%表示A的百分含量，可推知正反应为放热反应 【答案】B 【分析】根据先拐先平数值大，甲图中p1<p2，乙图中T1<T2，再结合温度和压强对平衡的影响分析判断。 【解析】A．对于甲图，根据先拐先平数值大，p1<p2；增大压强，2 A(g)+B(g)3 C(g) +D(g)平衡左移，混合物的物质的量减小，但气体的总质量不变，所以混合气体的平均相对分子质量增大，与图象不符，A错误； B．对于甲图，根据先拐先平数值大，p1<p2，增大压强，2 A(g)+B(g)3 C(g) +D(g)平衡左移，A的转化率减小，与图象相符，B正确； C．对于乙图，根据先拐先平数值大，T1<T2，与图象不符，C错误； D．对于乙图，根据先拐先平数值大，T1<T2，升高温度，平衡向吸热方向移动，图中A%减小，说明平衡右移，则正反应为吸热反应，D错误； 故答案为：B。 【即时检测2-1】（25-26高二上·河北沧州·期中）已知可逆反应：，不同条件下反应物A的转化率如图所示。下列说法错误的是 A．由图甲可知该反应正向为放热反应 B．由图乙可知一定有 C．由图丙可知a仅表示使用催化剂 D．若图甲纵坐标表示C的百分含量，则正反应为放热反应 【答案】C 【分析】根据先拐先平数值大原则可判断，。 【解析】A．图甲中，，升高温度，降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应，A正确； B．图乙中，，增大压强，升高，平衡正向移动，则正反应为气体体积缩小的反应，若物质D为气态，则有，若物质D为非气态，则有，总之，一定有，B正确； C．图丙中条件a使反应速率加快，但平衡不移动。使用催化剂符合此特征。对于反应前后气体分子数不变的反应（即D为非气态且m+n=p，或D为气态且m+n=p+q），增大压强也符合此特征，C错误； D．若纵坐标表示C的百分含量，温度升高，C的百分含量降低，平衡逆向移动，正反应为放热反应，D正确； 故答案选C。 【即时检测2-2】（25-26高二上·安徽宿州·期中）在、反应条件下，对于分别为、、的混合气，热分解生成和反应过程中转化率随时间的变化如图所示。下列说法正确的是 A．曲线a中，反应到时，分压为 B．曲线中(逆)(正) C．曲线表示为时的反应 D．曲线中 【答案】A 【分析】由于氨热分解反应是气体分子数增大的反应，当温度和压强相同时，混合气体中的值越小，即越小，越有利于平衡正向移动，平衡转化率越高。结合图像分析，曲线a最终平衡时转化率最高，故曲线a、b、c分别表示投料比为1：4、1：1、4：1的变化关系。 【解析】A．曲线中反应到时为点，此时转化率为，若设，，则时、、、，分压为，故A正确； B．图中曲线b未达到平衡，反应在正向移动，错误； C．由分析可知，曲线c表示为的变化关系，故C错误； D．曲线中点斜率大，反应速率更快，所以，故D错误； 故选A。 含量 (或转化率)—温度/压强图像 【典例3】（25-26高二上·江西萍乡·期中）一定条件下将和按物质的量之比充入恒容密闭容器中，发生反应：。在不同压强下分别测得的平衡转化率随温度变化的曲线如图，下列说法正确的是 A．由图可知，该反应，且 B．向容器中继续充入NO，平衡正向移动，NO的平衡转化率减小 C．时，该反应的化学平衡常数的数值为 D．、条件下，的平衡转化率为 【答案】B 【解析】A．由图可知，升高温度，NO平衡转化率降低，平衡逆向移动，则该反应为放热反应，；该反应正反应气体体积减小，增大压强平衡正向移动，NO转化率增大，相同温度下p2对应的转化率高于p1，则，A错误； B．向容器中继续充入NO，NO浓度增大，平衡正向移动，NO转化量增多，但NO总量增加更多，NO平衡转化率反而减小，B正确； C．该反应是气体分子数减小的反应，反应前后气体的化学计量数不相等，平衡常数与体积有关，由于容器体积、物质的初始浓度未知，不能计算平衡常数，C错误； D．由于NO与O2的起始物质的量之比等于其化学计量数之比，所以在该条件下两种反应物的转化率相等；由图可知，400℃、p1时NO的转化率为40%，则O2的转化率也为40%，D错误； 故答案选B。 【即时检测3-1】（25-26高二上·河南南阳·期中）在某一密闭容器中，发生反应，SO3的平衡转化率随压强和温度变化的关系如图所示。下列说法错误的是 A．ΔS>0 B．T1＞T2 C．平衡常数：K(a)=K(c) D．混合气体中S元素的质量：m(a)＜m(b) 【答案】D 【分析】根据分析，由图像可知，相同压强下T1时SO3转化率高于T2，由T2到T1转化率增大，平衡正向移动，该反应吸热，故T1>T2； 【解析】A．该反应为气体体积增大的反应，ΔS>0，A正确； B．根据分析，由T2到T1转化率增大，平衡正向移动，该反应吸热，故T1>T2，B正确； C．平衡常数K仅与温度有关，a点、c点在T2曲线，温度相同，则K(a)=K(c)，C正确； D．反应前后S元素均在气体中，密闭容器中S元素质量守恒，m(a)=m(b)，D错误； 故选D。 【即时检测3-2】（多选）（25-26高二上·山东菏泽·期中）制甲醇的原理为：  ，将和充入密闭容器中反应，平衡后混合物中甲醇的物质的量分数()随温度、压强变化如图所示。下列说法正确的是 A．压强大小关系为， B．点氢气的分压为 C．a、b、c三点的平衡常数大小关系为 D．温度时的平衡常数(用物质的量分数代替平衡浓度计算) 【答案】CD 【解析】A．该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡后混合物中甲醇的物质的量分数()增大，则压强大小关系为，升高温度，甲醇的物质的量分数()减小，说明平衡逆向移动，该反应为放热反应，，A错误； B．根据已知条件列出“三段式” 甲醇的物质的量分数()==0.7，x= 0.875，a点氢气的分压为=0.2p2，B错误； C．由A可知，该反应为放热反应，温度升高，平衡常数减小，则a、b、c三点的平衡常数大小关系为，C正确； D．根据已知条件列出“三段式” 压强为p2时，甲醇的物质的量分数()==0.7，x= 0.875，平衡常数，D正确； 故选CD。 化工生产中的复杂图像分析 【典例4】（25-26高二上·陕西安康·期中）碳达峰和碳中和是应对气候变化的重要策略，以为原料合成甲醇可以减少的排放，可以更快地实现碳达峰和碳中和。和生成甲醇涉及的反应如下： 主反应：； 副反应：。 回答下列问题： （1）主反应的焓变和熵变随温度变化很小，可视为常数，主反应能自发进行温度范围是小于 K(保留一位小数)。 （2）反应 。 （3）下图中表示反应的平衡常数随温度变化关系的曲线为 (填“a”或“b”)。 （4）在恒温、恒容条件下，发生主反应和副反应，下列说法不能表明达到平衡状态的是 (填选项字母)。 a．气体的平均摩尔质量不变        b．某时刻 c．气体的压强保持不变        d．保持不变 （5）T℃时，在主、副反应的混合体系中，平衡时，生成甲醇的选择性随压强的变化如图所示［已知：的选择性］。 ①增大压强，甲醇的选择性增大的原因是 。 ②T℃时，若在1L密闭容器中充入和时，在压强为时反应达到平衡，生成0.6molCO(此时水为气态)，甲醇的平均反应速率= ；T℃时，主反应的压强平衡常数 (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，用含的代数式表示)。 （6）一定条件下使、混合气体通过反应器，检测反应器出口气体的成分及其含量，计算的转化率和的选择性以评价催化剂的性能。其他条件相同时，在不同催化剂作用下发生主、副反应，在相同的时间段内的产率、选择性随温度的变化如图所示： 在上述条件下合成甲醇的工业条件是______(填选项字母)。 A．210℃ B．230℃ C．CZT催化剂 D．催化剂 【答案】（1）277.8 （2）-91.2 （3）a （4）b （5）主反应正反应为气体分子数减小的反应，副反应为气体分子数不变的反应，故增大压强主反应向正反应方向移动，甲醇的选择性增大； （6）BD 【解析】（1）根据自发进行的条件，＜0，则T＜，故答案为：277.8； （2）根据盖斯定律可知，主反应-副反应得到CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)ΔH3， 则； （3）由（2）知，该反应是放热反应，故温度升高，平衡逆移，K减小，曲线为a，答案为a； （4）a．主反应和副反应反应前后都是气体，根据质量守恒，反应前后气体总质量之和不变，但主反应反应前后气体的物质的量之和变化，则混合气体的平均摩尔质量为变量，能判断平衡，a不符合题意； b．二氧化碳既参与主反应又参与副反应，一氧化碳参与副反应，“表示的总消耗速率，表示副反应中的消耗速率，则不能用来判断平衡，b符合题意； c．气体的压强与气体的分子数有关，主反应前后气体分子总数发生变化，恒容容器中压强会变化，故可以用来判断平衡，c不符合题意； d．是主反应的浓度熵Q，Q不变时等于此时主反应的化学平衡常数，说明达到平衡状态，d不符合题意； 故答案选择b； （5）①加压，平衡向气体分子数减小的反应，则增大压强，甲醇的选择性增大的原因是：主反应正反应为气体分子数减小的反应，副反应为气体分子数不变的反应，故增大压强主反应向正反应方向移动，甲醇的选择性增大； ②由图可知，平衡时，甲醇的选择性为40%，此时生成0.6 molCO，则生成0.4 mol的甲醇，故甲醇的平均反应速率=，根据主反应可知， 根据副反应可知， 平衡时总物质的量：1 mol+1 mol+0.6 mol+1 mol+0.4 mol=4 mol，平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气的分压分别为：、、、，则时，主反应的压强平衡常数； （6）由图可知，相同温度条件下，使用催化剂的选择性更高，产率也更高，故在催化剂中选择D；由图，随着温度的升高，的选择性单调下降，是因为生成的主反应是放热反应，而生成CO的副反应是吸热反应，故温度高不利于CO2转化为；但温度高，反应速率快，从的产率曲线可以看出，在230℃时，同等条件下的产率达到最高，故温度选择230℃，即答案B，故答案选择BD。 【即时检测4-1】（25-26高二上·江西南昌·阶段练习）1889年，Arrhenius提出了反应速率常数k随温度的变化关系lnk = -+ C(R、C为常数)。已知：2NO(g)+O2(g) ⇌2NO2(g)经历反应1和反应2两步： 反应1：2NO(g) ⇌N2O2(g)  △H1 = -46.3kJ•mol-1 反应2：N2O2(g)+O2(g) ⇌2NO2(g)  △H2 = -65.7kJ•mol-1 两步反应的活化能Ea1<Ea2，某课题组通过实验绘制出两步反应lnK、lnk随的变化曲线如图所示(K表示平衡常数)，下列说法中错误的是 A．2molNO与1molO2充分反应，放出热量小于112kJ B．曲线④表示的是lnk2随的变化关系 C．温度越高，单位时间内NO的转化率可能越低 D．相同条件下，NO浓度的变化比O2浓度的变化对反应速率影响更显著 【答案】D 【分析】反应1、2均为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，故①②为lnK曲线；升高温度反应速率增大，lnk变大，故③④为lnk曲线；lnk = -+ C= -+ C，两步反应的活化能Ea1< Ea2，则反应2斜率更大，故④为k2随的变化关系。 【解析】A．总反应ΔH=ΔH1+ΔH2=-112 kJ/mol，为可逆反应，2mol NO与1mol O2不能完全反应，故放出热量小于112kJ，A正确； B．由上述分析可知，④为lnk2随的变化关系，B正确； C．反应为放热反应，温度越高，平衡逆向移动，则单位时间内NO的转化率可能越低，C正确； D．活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应，两步反应的活化能Ea1<Ea2，相同条件下，因此O2浓度的变化比NO浓度的变化对反应速率影响更显著，D错误； 综上所述，答案为D。 【即时检测4-2】（25-26高二上·江西抚州·期中）循环在捕获及能源转化领域具有广泛应用。研究人员提出可利用与反应制备合成气(和)，主要发生反应： Ⅰ.   Ⅱ.   Ⅲ.   Ⅳ.   回答下列问题： （1） ，图1中能表示反应Ⅳ的吉布斯自由能的变化与温度关系的曲线是 (填字母)。 （2）往的恒容密闭容器中加入和，只发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化关系如图2所示。 ①780℃下，某时刻容器中、、、的物质的量分别为、、、，此时反应Ⅱ的 (填“>”“<”或“=”)；下列叙述能判断反应Ⅱ达到平衡状态的是 (填字母)。 A．不再改变  B．的值不再改变  C．  D．的质量不再改变 ②700℃以上，在该体系中的平衡转化率远大于单独分解的平衡转化率，原因是 。 （3）反应Ⅱ的反应机理如下： i. ii. iii._______ iv. v. 第iii步反应消耗了，则第iii步反应为 。 （4）恒压条件下，将充入某密闭容器中，进行反应Ⅱ和Ⅲ，平衡时各物质的物质的量随温度的变化如图3所示。 ①曲线代表的物质是 (填“”或“”)。 ②随着温度的升高，平衡时的含量先增大后减小的原因是 。 ③当温度为时，反应Ⅲ的平衡常数 (CO含量视为0，结果保留三位有效数字)。 【答案】（1）+425 （2）> AD 700℃后，反应Ⅱ平衡常数较大，反应较彻底，有利于降低体系中，促进反应Ⅰ正向移动 （3） （4） 曲线代表的是，因为反应Ⅱ的，反应Ⅲ的，在温度较低时，以反应Ⅲ为主，温度升高，反应Ⅲ平衡逆向移动使增加；当温度较高时，以反应Ⅱ为主，温度升高，平衡正向移动使减小 28.1 【解析】（1）根据盖斯定律可知，且该反应的，再由，可知反应的随着温度的升高而降低，曲线满足该规律； （2）①780℃，，此时； A．不再改变可说明反应Ⅱ达到平衡状态，A项符合题意； B．无论反应Ⅱ是否达到平衡状态，的值均为1，B项不符合题意； C．，则反应Ⅱ正向进行，未达到平衡，C项不符合题意； D．的质量不再改变，说明不再改变，说明反应Ⅱ达到平衡状态，D项符合题意； 故选AD； ②700℃后，反应Ⅱ平衡常数较大，反应较彻底，有利于降低体系中，促进反应Ⅰ正向移动； （3）反应第iii步消耗和，故反应为； （4）①由图可知，当温度小于时，反应体系中的含量几乎为零，主要发生反应Ⅲ，且，当温度升高时，反应Ⅲ平衡逆向移动，增加，增加，但增加幅度更大，故曲线、分别代表的物质是、； ②曲线代表的是，因为反应Ⅱ的，反应Ⅲ的，在温度较低时，以反应Ⅲ为主，温度升高，反应Ⅲ平衡逆向移动使增加；当温度较高时，以反应Ⅱ为主，温度升高，平衡正向移动使减小； ③由图可知，温度为时，的物质的量为0，说明只发生了反应Ⅲ：，设、、初始的物质的量分别为、、，平衡生成了，列出三段式： ，因为时，即，，，，，，。 夯实基础 1．（25-26高二上·山东济宁·月考）在一定条件下，反应达到平衡后，仅增大反应物浓度，下列反应速率随时间变化的图像正确的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】在平衡状态下,，增大反应物浓度瞬间，突然增大，因产物浓度未变而保持原平衡速率；随后，随反应物浓度减小而逐渐降低，随产物浓度增大而逐渐升高，直至新平衡时，且新平衡速率大于原平衡速率，图像A符合变化规律，故答案选A。 2．（25-26高二上·湖南长沙·期中）已知，向恒温恒容的密闭容器中充入一定量的M(s)和N(g)发生反应，在时改变某一条件，正反应速率随时间的变化如图所示。下列说法错误的是 A．时加入了一定量的Q(g) B．N的物质的量：时<时 C．Q的百分含量：时>时 D．反应的浓度商Q：时>时 【答案】D 【分析】反应在达到平衡，在时刻逆反应速率增大，正反应速率不变，在时刻达到平衡，所以改变的条件是t2时加入了一定量的Q(g)，平衡逆向移动。 【解析】A．时刻，逆反应速率增大，正反应速率不变，所以改变的条件是加入了一定量的Q(g)，A不符合题意； B．时刻，加入了一定量的Q(g)，平衡逆向移动，新平衡时N浓度增大，则：时<时，B不符合题意； C．时刻，加入了一定量的Q(g)，平衡逆向移动，Q的百分含量：时>t3时，C不符合题意； D．、反应达到平衡状态，浓度商等于平衡常数K，K仅受温度影响，恒温条件下K(Ⅱ)=K(Ⅰ)，则反应的浓度商Q：时==时时，D符合题意； 故答案选D。 3．（25-26高二上·内蒙古乌兰察布·期中）下列关于图像的解释或得出的结论不正确的是 A．由甲图可知，反应在时可能改变压强 B．由乙图可知A点， C．由丙图可知，正反应为放热反应 D．由丁图可知A点， 【答案】B 【解析】A．甲图中t1时v'正=v逆，平衡不发生移动，且反应速率减小，若反应前后气体分子数不变，减小压强，正、逆反应速率会同等程度改变，平衡不移动，所以反应在t1时可能改变压强，A正确； B．丁图中A点是两曲线的交点，说明此时c(反应物)=c(生成物)，不一定达到平衡状态，和不一定相等，B错误； C．丙图中，反应物总能量高于生成物总能量，正反应为放热反应，C正确； D．乙图中，曲线上B点表示在此温度下反应达到平衡时所能达到的最大转化率，A点位于曲线以上，此时平衡会向逆反应方向移动，，D正确； 故选B。 4．（25-26高二上·黑龙江·期中）在密闭容器中，反应达到甲平衡。在仅改变某一条件后，达到乙平衡，下列分析正确的是 A．图Ⅰ中，若t时刻仅改变了温度，则该反应的 B．图Ⅱ中，平衡状态甲与乙的反应物转化率：乙>甲 C．图Ⅱ中，t时刻可能是增大了压强 D．图Ⅲ表示反应分别在不同压强下达到甲、乙两个平衡，说明乙的压强大于甲 【答案】D 【解析】A．温度升高，，说明平衡正移，则，A错误； B．由图可知，正逆反应速率增大程度相等，平衡不移动，转化率不变，B错误； C．该反应左右两侧气体分子数不相等，改变p平衡会移动，所以图Ⅱ中，t时刻可能是使用了催化剂，C错误； D．根据“先拐先平数值大”可知，乙压强高，增大压强，平衡逆移，XY质量分数减小，D正确； 故答案选D。 5．（25-26高二上·山东烟台·期中）实验室模拟工业固氮，一定压强下，与按体积比投料时，反应混合物中的摩尔分数随温度的变化曲线。其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法正确的是 A．图中点，容器内气体 B．图中点转化率： C．图中点 D．550℃后曲线Ⅱ下降的原因可能是平衡逆向移动 【答案】A 【分析】工业固氮反应为：，曲线Ⅰ中的摩尔分数较大，是平衡曲线，曲线Ⅱ经过一定时间反应后的曲线，据此分析。 【解析】A．m 点摩尔分数为0.5，设起始投料为1 mol，为3 mol，，平衡时消耗 x mol，则有平衡时：，由的摩尔分数为0.5，得，解得。故平衡时， mol， mol。则，A符合题意； B．与 投料比为 1：3，反应中消耗比也为 1：3，故转化率，B不符合题意； C．P点未达平衡，反应正向进行，故，C不符合题意； D．曲线Ⅱ整个过程都是未达平衡状态，不涉及平衡移动过程，550℃以后曲线Ⅱ下降，可能的原因高温导致催化剂活性降低，使得反应速率减小，氨气的体积分数减小，D不符合题意； 故选A。 6．（25-26高二上·福建福州·期中）在一个固定容积的密闭容器中，可发生以下反应：；？经测定C在反应混合物中的物质的量分数(C%)与时间(t)符合图Ⅰ所示关系，由此推断下列说法中正确的是 A．，y轴表示C的体积分数 B．，y轴表示混合气体的密度 C．，y轴表示A的转化率 D．，y轴表示混合气体的平均相对分子质量 【答案】D 【分析】根据图像（a）可知，当压强相等时，T1首先达到平衡状态，说明温度是T1＞T2，即升高温度生成物C的含量是降低，因此升高温度，平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应，△H＜0；当温度相等时，P2首先达到平衡状态，说明P2＞P1，因此增大压强，C的含量是增大的，则增大压强，平衡向正反应方向移动，即正反应是气体体积减小的，所以x＝1。 【解析】A．由分析可知，压强增大，平衡向正反应方向移动，C的体积分数增大，P3对应的体积分数应该大，图像与压强变化不符，A错误； B．该反应在一个固定容积的密闭容器中进行，反应物和生成物都是气体，气体的总体积和总质量都不变，则气体密度始终不变，B错误； C．升高温度，平衡向逆反应方向移动，A的转化率降低；增大压强，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，P3对应的转化率应该大，图像与压强变化不符，C错误； D．升高温度，平衡向逆反应方向移动，气体总物质的量增大，混合气体的平均相对分子质量减小，增大压强，平衡向正反应方向移动，气体总物质的量减小，混合气体的平均相对分子质量增大，D正确； 故选D。 7．（25-26高二上·浙江杭州·期中）对反应：  ，反应特点与对应的图像的说法中正确的是 A．图①中，若，则该反应在较低温度下有利于自发进行 B．图②中，若，则且 C．图③中时刻改变的条件一定是使用了催化剂 D．图④中，若，则纵坐标不可能表示的是反应物的转化率 【答案】A 【解析】A．由图①可知，若P1 > P2，温度不变时，增大压强，平衡体系中A的含量减小，平衡正向移动，则，ΔS < 0；压强不变时，升高温度，A的含量增大，则平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH < 0，反应能自发进行；综合可知ΔH -TΔS  < 0，所以低温下能自发进行，A正确； B．由图②可知，若T2 > T1，温度越高，A的转化率越低，说明该反应为放热反应，ΔH < 0，压强增大，A的转化率不变，则压强对平衡无影响，所以，B错误； C．由图③可知，改变条件时，正逆反应速率仍然相等且大于原来平衡时的反应速率，平衡不移动，如果，则增大压强、使用合适的催化剂都能同等程度的增大正逆反应速率， C错误； D．由图④可知，若ΔH ＞ 0，根据反应达到平衡的时间知，温度T1 > T2，升高温度，平衡正向移动，反应物的转化率增大，与图象符合，则纵坐标可能表示的是反应物的转化率，D错误； 故答案为A。 8．（25-26高二上·河南濮阳·期中）向密闭容器中充入2 mol ，在催化剂作用下发生反应：  。保持的平衡转化率()恒定为0.3、0.5、0.7，探究的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示。下列叙述错误的是 A．曲线代表 B． C．平衡常数： D．Q点体系中，混合气体平均摩尔质量为 【答案】C 【解析】A．同一温度下，压强越大，越小（平衡逆向移动），L3曲线在相同温度下压强最大，对应最小（），A正确； B．同一压强下，温度升高，减小（平衡逆向移动），说明正反应放热（），B正确； C．平衡常数K仅与温度有关，M、N温度不相同，故，C错误； D．Q点对应，则平衡时O3的物质的量为1.0mol，O2的物质的量为1.5mol，则混合气体平均摩尔质量为g/mol=，D正确； 故选C。 9．（25-26高二上·河北唐山·期中）向密闭容器中加入及并加热，发生反应  ，测得的平衡产率与温度及压强的关系如图所示，下列说法错误的是 A．该反应的 B．M点的平衡转化率为20% C．压强： D．的体积分数：点点 【答案】D 【解析】A．的平衡产率随温度升高而减小，说明升高温度平衡逆向移动，该反应正反应为放热反应，，A正确； B． 与完全反应生成，M点的平衡产率为20%，说明平衡时生成为0.02mol，同时消耗为0.06mol，M点平衡转化率为，B正确； C．该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动， 的平衡产率增大，由此可知压强：，C正确； D．该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，的体积分数增大。温度N、M两点相同，压强：N点>M点，的体积分数增大：N点>M点，D错误。 故选D。 10．（25-26高二上·四川宜宾·期中）根据下列图示所得出的结论正确的是 A．图甲表示不同温度下溶液中和的浓度变化曲线，图中 B．图乙表示反应：中的百分含量与压强的关系，线上所有点都是平衡点，则点 C．图丙是的起始量一定时恒温密闭容器中发生：反应，达到平衡时的体积分数随的起始物质的量的变化曲线，则的转化率： D．图丁表示一定温度下，的沉淀溶解平衡曲线，则 【答案】D 【解析】A．水的离子积，且温度越高，水的电离程度越大，越大，图甲中，和的乘积代表，对应的曲线中，和的乘积更大，说明时更大，因此温度，A错误；   B．对于反应：，线上所有点都是平衡点，E点在L线上方，说明此时 A的百分含量比平衡时高，要达到平衡，反应需正向进行，消耗A，因此， B错误； C．反应为，起始量固定，是反应物，增加会使平衡正向移动，转化率增大，图丙中：a < b < c ，因此 转化率：a < b < c，C错误；   D．相等时，数值越大，c()浓度越小，因此、的依次减小，即，D正确； 故答案选D。 综合运用 11．（25-26高二上·重庆·期中）向体积为10L的恒容密闭容器中通入和水蒸气制备，反应原理为。在不同温度()下测得容器中随时间的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．该反应正向为放热反应 B．时，该反应的平衡常数 C．时，平衡时再充入，平衡常数增大 D．时，若改为恒温恒压容器，平衡时 【答案】D 【解析】A．其它条件相同时温度高的先达到平衡状态，则由图知Ta条件下先达到平衡状态，则Ta＞Tb；又Ta对应的n(CO)＞Tb对应的n(CO)，即温度升高，平衡正移，，A错误； B．由Tb时的数据列出三段式：，，B错误； C．平衡常数只与温度有关；Ta时，平衡时再充入1.1 mol CH4，平衡常数不变，C错误； D．图中Tb时为恒温恒容条件下发生的反应，随着反应进行气体物质的量增大导致容器内压强增大，如果改为恒温恒压条件下，与原来相比相当于减小压强，减小压强平衡正向移动，反应物的转化率增大，所以平衡时n(CO)＞0.6 mol，D正确； 故答案选D。 12．（25-26高三上·安徽合肥·阶段练习）某密闭容器中发生以下两个反应：①；②。反应①的正反应速率，反应②的正反应速率，其中、为速率常数。某温度下，体系中生成物浓度随时间变化的关系如图所示。下列说法正确的是 A．内，的平均反应速率 B．反应①的活化能大于反应② C．时，正反应速率 D．若加催化剂，变大，不变，则的最大值增大 【答案】D 【解析】A．0~6 s内，X的消耗量为反应①生成M的量与反应②生成N的量之和。由图像可知，t=6 s时c(M)≈3 mol/L、c(N)≈3 mol/L，总Δc(X) =6 mol/L，v(X)=6 mol/L÷6 s=1 mol·L-1·s-1≠0.5 mol·L-1·s-1，A错误； B．由图像知，0~6 s内，M生成速率快于N，即v1(正)>v2(正)，慢反应的活化能较大，故反应①活化能小于反应②，B错误； C．由图像知，0~6 s内，M生成速率快于N，即v1(正)>v2(正)，v1(正)=k1c(X)c(Y)，v2(正)=k2c(X)c(Y)，则k1>k2；10 s时体系达平衡，v1(正)=k1c(X)c(Y)，v2(逆)=v2(正)=k2c(X)c(Y)，因k1>k2，故v1(正)>v2(逆)，C错误； D．若催化剂使k1增大、k2不变，反应①正反应速率加快，生成M的量增多，c(M)最大值增大，D正确； 故答案选D。 13．（2025·陕西西安·三模）在一定的温度和压强下，将按一定比例混合的和通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。在两种不同催化剂作用下反应相同时间，测得转化率和生成选择性随温度变化的影响如图所示。已知：选择性。反应Ⅰ：  。反应Ⅱ：  。 下列有关说法正确的是 A．   B．延长W点的反应时间，能提高的转化率 C．在间，以为催化剂，升高温度的产率几乎不变 D．高于320℃后，以Ni为催化剂，随温度的升高转化率上升的主要原因是反应Ⅱ平衡正向移动 【答案】B 【分析】在两种不同催化剂作用下反应相同时间，化学反应速率越大、CH4选择性越高，则甲烷的产率越高。 【解析】A．由盖斯定律，反应I-反应Ⅱ得到，则，A错误； B．由图，W点未达到平衡状态，延长反应时间可以增加转化率，B正确； C．在260℃~320℃间，以CeO2为催化剂，升高温度CH4的选择性虽然基本不变，但CO2的转化率在上升，所以CH4的产率上升，C错误； D．由图中信息可知，高于320℃后以Ni为催化剂，CO2转化率明显低于相同温度下以CeO2为催化剂的转化率，反应一定未达平衡，高于320℃后，随温度的升高CO2转化率上升的原因是催化剂活性增大，反应速率加快，D错误； 故选B。 14．（25-26高二上·山东菏泽·期中）煤化工路线中，利用合成气直接合成乙二醇，原子利用率可达，具有广阔的发展前景。反应如下：  。按化学计量比进料，固定平衡转化率，探究温度与压强的关系。分别为0.4、0.5和0.6时，温度与压强的关系如图。已知：反应，，为组分的物质的量分数。下列说法正确的是 A．代表的曲线为 B． C．M、N两点对应的体系， D．D点对应体系的的值为12 【答案】D 【分析】反应为气体系数减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，平衡转化率增大，，因此L1、L2、L3对应分别为0.6、0.5、0.4；压强相同时，温度升高，平衡转化率减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，所以。据此分析解答。 【解析】A．由分析知，代表的曲线为L1，A错误； B．由分析知，，B错误； C．M、N两点的进料比相同，平衡转化率相等，平衡时各组分的物质的量分数分别相等，则，C错误； D．D点对应的平衡转化率为0.5，根据题中信息，该反应按化学计量比进料，设起始加入2 mol CO和3 mol H2，列三段式得，平衡时CO、H2、HOCH2CH2OH的物质的量分数分别为、、，，D正确； 故答案选D。 15．（2025·江苏盐城·模拟预测）催化处理焦炉气(主要成分为CO、SO2)的主要反应为 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 将一定比例的焦炉气置于密闭容器中发生反应，10分钟时的实际产率、的平衡产率及COS的平衡产率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A． B．从700K～900K，浓度变化对反应Ⅰ平衡产率的影响小于温度变化的影响 C．从700K～900K，平衡时SO2的浓度随温度的升高逐渐降低 D．800K时，10分钟后S2的实际产率可能先升高后降低 【答案】D 【解析】A．由图可知，随温度升高，产率降低，则反应②逆向移动，反应②为放热反应；温度升高，反应②逆向移动，SO2和CO浓度增大，可以使反应①正向移动，温度升高平衡产率上升的原因可能是由于浓度影响超过温度影响，反应①不一定是吸热反应，即不一定存在，A错误； B．由图，700K到900K，随温度升高，S2平衡产率上升，说明反应I平衡正向移动，温度升高，反应Ⅱ平衡逆向移动，使c(SO2)、c(CO)增大，对于反应I，浓度改变对平衡的影响超过温度改变的影响，导致平衡正向移动，B错误；   C．SO2为两反应共同反应物，温度升高反应Ⅱ逆向生成SO2，反应Ⅰ正向消耗SO2，由COS产率下降幅度大于S2产率上升幅度，可知SO2生成量大于消耗量，浓度升高，C错误； D．通过观察图像可知，800K时S2的实际产率大于平衡产率，其最终要减小到与800K时S2平衡产率相等，则800K，在10min后继续反应足够长时间，S2实际产率的变化趋势可能为先增大后减小至800K时S2的平衡产率后保持不变，D正确； 故选D。 16．（24-25高一下·安徽六安·期末）煤气主要成分为，还有少量及等。脱除煤气有机硫可用加氢法和水解法等，涉及的主要反应如下： Ⅰ． Ⅱ． Ⅲ． 反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数的对数值随温度变化关系如图所示： （1）的空间结构为 ；反应的 (用a、b、c字母表示)。 （2）时，反应的 (填数值)。 （3）与在高温下发生反应：。在时，将与充入的空钢瓶中，反应平衡后的物质的量分数为0.02。 ①的平衡转化率 %；时反应平衡常数 (保留三位有效数字)。 ②向反应器中再分别充入下列气体，能使转化率增大的是 (填标号)。 A．    B．    C．    D． ③若在时，将与充入的空钢瓶中，反应平衡后的物质的量分数为 。 【答案】（1）正四面体 （2）11 （3）2.5 0.00285 B 0.02 【解析】（1）的空间结构为正四面体；由盖斯定律，反应Ⅱ-Ⅰ-Ⅲ得反应，故其； （2）时，反应I的lgK=15、反应Ⅱ的lgK=4.0，根据盖斯定律，反应I-Ⅱ得反应，则15-4.0=11； （3）①由三段式： 反应为气体分子数不变的反应，，a=0.01mol，的平衡转化率；时反应平衡常数； ②A．加入，平衡正向移动，转化率降低，故A不符合题意； B．加入，反应物浓度增大，平衡正向移动，转化率增大，故B符合题意； C．加入，生成物浓度增大，平衡逆向移动，转化率减小，故C不符合题意； D．加入，压强增大，但反应体系浓度不变，速率不变，平衡不移动，转化率不变，故D不符合题意； 故选B； ③若在时，将与充入的空钢瓶中，列三段式： ，b=0.01mol，反应平衡后的物质的量分数为。 思维拔高 17．（25-26高二上·山东烟台·期中）环氧乙烷是一种高效灭菌剂。工业上使用作催化剂，采用乙烯催化氧化法合成环氧乙烷，相关反应如下。 主反应：   副反应：   回答下列问题： （1）上述反应历程如图： 结合机理，三个反应中活化能最大的是 (填编号)，下列操作一定能够显著提高主反应反应速率的措施有 (填标号)。 A．降低温度   B．通入氮气   C．增大浓度   D．增大浓度 （2）主反应的正、逆反应速率分别表示为、(、分别为正、逆反应速率常数，为物质的分压，分压=总压×物质的量分数)。时，向恒容密闭容器中充入和，起始时压强为，发生上述反应，达平衡时测得的转化率为，的选择性为[的选择性]。 ①若仅降温，主反应将 (填“增大”“减小”或“不变”)，其原因为 (填标号)。 A．、均增大，且增大程度更大   B．、均减小，且减小程度更大 C．、均增大，且增大程度更大   D．、均减小，且减小程度更大 ②下列情况能表明体系达到平衡状态的是 (填标号)。 A．混合气体密度不随时间变化   B．气体平均摩尔质量不随时间变化 C．    D．气体压强不随时间变化 ③时，达平衡时主反应的 。 （3）在温度分别为、和下发生上述反应，的平衡转化率与压强的关系如图所示。反应温度最低的是 (填“”“”或“”)，其他条件相同，增大压强，的平衡转化率增大的原因是 。 【答案】（1）Ⅰ D （2）增大 B BD （3） 主反应是气体分子数减少的反应，副反应是气体分子数不变的反应，其他条件不变，增大压强，主反应平衡正向移动，故的平衡转化率增大 【解析】（1）活化能越大，反应速率越慢。反应Ⅰ是慢反应，因此其活化能最大； A. 降低温度会减小反应速率；B. 恒容通入惰性气体，反应物分压不变，速率不变；C. 增大浓度会抑制副反应，但对主反应速率无显著提升；D. 速率与分压相关，增大浓度，主反应速率加快，故选D； （2）主反应是放热反应，降温平衡正向移动，故Kp​增大，降温时，、均减小，但放热反应的平衡正向移动，说明减小程度更大，选B； A. 恒容容器中，混合气体总质量、体积均不变，密度始终不变，不能判定平衡； B. 反应前后气体物质的量变化，总质量不变，根据，平均摩尔质量不变时，说明n不变，达到平衡； C. 碳元素守恒始终满足，不能判定平衡； D. 反应前后气体物质的量变化，恒容时压强不变，说明n不变，达到平衡； 故选BD； 、，平衡时，有，有，根据题意：起始有，达平衡时测得的转化率为，消耗， 的选择性为，故主反应消耗，生成，副反应消耗，生成，平衡时，，平衡时总的混合气体的物质的量为：，，故； （3）主反应和副反应均为放热反应，降低温度，平衡转化率增大，图中相同压强下， T1时转化率最大， T1温度最低； 主反应是气体分子数减少的反应，副反应是气体分子数不变的反应，其他条件不变，增大压强，主反应平衡正向移动，故的平衡转化率增大。 18．（24-25高二上·福建泉州·期末）采用“对重整制氢”是直接利用酸性天然气矿的有效方案。 重整制氢反应：   反应机理分为如下两个反应： 反应Ⅰ：   反应Ⅱ：   回答下列问题： （1） ，反应Ⅱ在 (填“高温”或“低温”)能自发进行。 （2）一定温度下，分别用等量的在不同压强的刚性密闭容器下发生反应Ⅰ，经相同时间，测得的转化率与压强的关系如下图所示： ①在某个刚性密闭容器中，下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 (选填序号) A．气体密度保持不变     B． C．气体压强保持不变     D．气体的平均相对分子质量保持不变 ②下列说法错误的是 (选填序号) A．a点：    B．逆反应速率：    C．b点：    D．平衡常数： （3）保持压强为0.1 MPa，分别通入、、Ar为2 mol、2 mol、9.5 mol，发生反应Ⅰ、Ⅱ。经相同反应时间，、和的物质的量分数(w)随温度的变化关系如图甲所示，测得平衡状态下的产量和的转化率随温度的变化曲线如图乙所示。 ①图甲中1100℃时，的物质的量分数为 ，相同条件下若不加入Ar，的产量 (填“增大”“减小”或“不变”)。 ②图乙中680℃之前，随着温度升高的产量增大的原因可能是 。 ③680℃时，的产量 mol。已知为用气体分压表示的平衡常数，分压物质的量分数总压，反应Ⅱ的分压平衡常数 MPa(列计算式)。 【答案】（1） 高温 （2）CD D （3）5.6% 减小 680℃之前，随着温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动占主导 1 【解析】（1）已知： a：   b：   由盖斯定律，反应a-b得到反应Ⅱ：，则，，反应能够自发进行，该反应为吸热的熵增反应，则高温可以自发； （2）①A．容器体积和气体质量始终不变，则混合气体的密度始终不变，因此不能说明反应已达平衡；      B．，不能说明正逆反应速率相等，不能确定是否平衡； C．恒容条件下进行反应，反应为气体分子数改变的反应，当压强不变，说明平衡不再移动，达到平衡状态；      D．混合气体的平均摩尔质量，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而改变，所以M会发生改变，当M不变时，反应达到平衡； 故选CD； ②反应Ⅰ为气体分子数增大的反应，增大压强反应速率增大，平衡之前，相同时间内硫化氢反应速率增大，硫化氢转化率增大，b点达到平衡，之后增大压强，平衡逆向移动，硫化氢转化率减小； A．a点，硫化氢转化率没有达到最大，反应正向进行，则，正确；    B．ac点硫化氢转化率相同，则生成物的量相同，但是c点压强大，则逆反应速率：，正确；     C．b点为平衡状态，反应速率比等于系数比，则，正确；    D．一定温度下，分别用等量的在不同压强的刚性密闭容器下发生反应Ⅰ，温度不变则平衡常数不变，平衡常数：，错误； 故选D； （3）①由图可知，1100℃时二硫化碳的体积分数为0.4%，由方程式可知，反应Ⅱ生成氢气的体积分数为2×0.4%=0.8%，消耗S2的体积分数为0.4%，体系中剩余S2的体积分数为2%，则反应Ⅰ生成S2的体积分数为0.4%+2%=2.4%，则反应Ⅰ生成氢气体积分数为2.4%×2=4.8%，两个反应共同生成氢气的体积分数为4.8%+0.8%=5.6%；两个反应均为气体分子数增大的反应。恒压条件下，不加入Ar时，各反应组分的分压相对更高，平衡会向气体分子数减小的逆反应方向移动，故H2的产量减小； ②图乙中680℃之前，随着温度升高的产量增大的原因可能是温度低于680℃时，反应Ⅰ占主导，随着温度升高，反应Ⅰ平衡正向移动占主导，使得温度升高的产量增大； ③由图，680℃时，产量为0.1mol、硫化氢转化为30%，则反应硫化氢0.6mol，由三段式： 则硫化氢、氢气、、甲烷、二硫化碳分别为1.4mol、1mol、0.1mol、1.8mol、0.2mol，总的物质的量为14.0mol，的产量为1.0mol，保持压强为0.1 MPa，则反应Ⅱ的分压平衡常数。 19．（25-26高二上·湖北武汉·期中）近日，某化学物理研究所团队开发出一种新型单原子催化剂，在、和共同激发作用下，实现了乙醇在温和条件下高选择性定向转化为乙醇酸。 反应ⅰ：   反应ⅱ：   回答下列问题： （1）标准生成焓是指在、下，由最稳定单质生成某物质时的焓变，稳定单质的标准生成焓为0。已知、、的标准生成焓分别为、、。试计算 。 （2）在某温度下，向两个恒容密闭容器、中各充入和，只发生反应ⅱ，达到平衡时气体总物质的量均为。分别进行如下实验： ①向容器a中再充入1 mol 和1 mol ，此时 (填“>”“<”或“=”)。 ②向容器中再充入和，达到新平衡时， (填“>”“<”或“=”)2.4 mol。 （3）在恒容反应器中，充入和，只发生反应ⅰ。固定乙醇平衡转化率(α)不变，当、0.5、0.7时，探究其在温度、压强变化时的对应关系，绘制下图。 ①代表的曲线是 (填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。 ②在、、三点中，对应的平衡常数最大的是 。(填字母，后同)，达到平衡所用时间最短的是 (不考虑催化剂活性的变化)。 （4）一定温度下，保持总压强为时，向反应器充入(g)和(g)，发生反应ⅰ和反应ⅱ，达到平衡时测得含有，的选择性为。反应ⅰ的平衡常数为 。已知：乙醇酸的选择性。 【答案】（1）-345.8 （2） < （3）Ⅰ A C （4）2592 【解析】（1）标准生成焓是指在、下，由最稳定单质生成某物质时的焓变，稳定单质的标准生成焓为0，反应ⅱ：   （2）设转化x mol，有三段式 达到平衡时气体总物质的量均为，则x=0.6mol， 向容器a中再充入1 mol 和1 mol ，此时，平衡正向移动，故有>；向容器中再充入和，达到新平衡时，相当于压强增大，平衡逆向移动，的物质的量小于原平衡的2倍， <2.4 mol （3）反应ⅰ：   正反应方向为气体物质的量减小的反应，当温度一定时，压强增大，平衡正向移动，乙醇转化率α增大，故α=0.3曲线I，故α=0.7曲线Ⅲ；当压强一定时，温度增大，乙醇转化率α减小，，A点对应的平衡常数最大，温度越高，K越小，达到平衡时间越短，故C点时间最短； （4）达到平衡时测得含有，的选择性为，设反应ⅰ消耗O2：3a mol，反应ⅱ消耗O2：b mol，反应ⅰ消耗的乙醇和生成的均为2a mol，生成2a mol；反应ⅱ消耗的乙醇和生成的乙醛均为2b mol，生成：2b mol， 由总量：2a+2b=0.3； 由选择性： 解得a= 0.12，b=0.03，平衡时有各物质的物质的量：n()=0.3mol； n()=0.24mol； n()=0.4-2(a+b)=0.1mol； n(O2)=0.4-(3a+b)=0.01mol； n()=2b=0.06mol，n(总)=0.3+0.24+0.1+0.01+0.06=0.71mol， 保持总压强为时 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $