专题08 化学反应速率与平衡图表分析(抢分专练)(黑吉辽蒙专用)2026年高考化学终极冲刺讲练测
2026-04-15
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3份
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59页
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 高三 |
| 章节 | - |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 化学反应速率,化学平衡 |
| 使用场景 | 高考复习-三轮冲刺 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 黑龙江省,吉林省,辽宁省,内蒙古自治区 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 11.92 MB |
| 发布时间 | 2026-04-15 |
| 更新时间 | 2026-04-15 |
| 作者 | 水木清华化学工作室 |
| 品牌系列 | 上好课·冲刺讲练测 |
| 审核时间 | 2026-04-15 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57359212.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
专题08 化学反应速率与平衡图表分析
题型
考情分析
考向预测
1.浓度—时间图像分析
2024年黑吉辽卷(第10题): 以异山梨醇的制备过程及相关物质浓度随时间变化图为载体,综合考查平衡状态的判断、平衡常数大小比较、平均反应速率计算及催化剂对平衡转化率的影响。
1. 多反应体系深度考查:以生物质转化、工业催化等真实反应体系为背景,多步反应中浓度—时间图像的分析将继续成为主流,要求学生从图像中准确判断平衡状态、计算速率和比较平衡常数。
2. 新型动态图像持续创新:pH振荡、电导率振荡等反映非平衡态化学动力学的图像可能继续出现,考查学生从反应网络中识别反馈机制、判断速率控制步骤的能力。
3. 条件调控与优化思想深化:以工业废气处理、资源循环利用等为背景的图像题将持续升温,要求学生从图像中分析温度、流速等多因素对转化率的协同影响,体现“调控与优化”的工程思维。
4. 反应机理与图像深度融合:通过追踪反应过程中各中间粒子的浓度变化推断反应历程,将成为考查“证据推理与模型认知”核心素养的重要方式。
2.新型振荡图像与反应机理
2025年黑吉辽蒙卷(第14题): 以连续流动反应器中体系pH—t振荡图像为载体,考查多步骤快慢反应的耦合机制、自催化作用(H+)、决速步的识别及图像信息的提取与分析能力。
3.多变量转化率—温度/压强图
2025年黑吉辽蒙卷(第15题): 以催化氧化法处理废气为情境,给出不同起始流速和温度下的转化率曲线,综合考查平衡转化率与实际转化率的区分、温度对反应速率和平衡移动的双重影响及条件优化。
4.含多种粒子浓度变化图像
2023年辽宁卷(第12题): 以酸性KMnO4溶液与H2C2O4的反应为背景,给出不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化图像,考查自催化反应中中间产物的识别、反应机理推断及催化剂的作用。
考点1 反应速率图像
【典例】(2026·辽宁·一模)测定可逆反应的平衡常数K,进行下列两个实验:
实验Ⅰ:将溶液与溶液()等体积混合(忽略混合导致的体积变化,下同);
实验Ⅱ:将一定量粉与溶液()混合。
测得两个实验的浓度随时间变化如下:
0
1
2
3
4
5
6
实验Ⅰ
0.0260
0.0230
0.0210
0.0202
0.0200
0.0200
0.0200
实验Ⅱ
0
0.0200
0.0340
0.0420
0.0470
0.0500
0.0500
下列说法正确的是
A.实验Ⅰ中,0~5min内平均反应速率
B.若向实验Ⅱ反应后的溶液加入粉,上述反应向逆方向进行
C.实验Ⅰ和实验Ⅱ都可以计算出K
D.该反应
【答案】B
【解析】实验Ⅰ中,内,,由反应计量关系,,平均速率 ,A错误;通过“三段式”计算(注意混合后溶液体积翻倍的稀释问题),实验Ⅰ达到平衡时,,,反应平衡常数;实验Ⅱ中不足量,通过“三段式”计算,5min之后,反应的浓度商,所以继续加入,反应逆向进行,B正确;由上述分析可知,只能通过实验Ⅰ计算K,实验Ⅱ未达到平衡状态从而无法计算平衡常数,C错误;若按实验I计算:混合后初始 ,平衡时 ,转化浓度 ,则平衡时 ,,代入得 ,D错误;故选B。
混合瞬间浓度减半:等体积混合后各物质浓度变为原浓度的一半,忽略此条件直接计算必错。
先算K再判方向:必须先用达平衡的实验数据求出准确K值,再用Q与K比较判断反应方向。
浓度变平才算平:数据表中浓度不再变化的时刻才是平衡点,仍在变化的阶段只能算Q不能算K。
逆向思维定不足:若反应物不足量,产物浓度直接由限量反应物决定,此时浓度商Q必大于K。
1.(2025·吉林延边·一模)向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入和,发生反应为。其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如下图所示。若反应开始到c点用时1min,下列说法正确的是
A.正反应在较高温度下能自发进行
B.混合气体的密度不能作为反应的平衡标志
C.正反应速率:
D.前1min内乙容器中X的反应速率为
【答案】C
【解析】恒温恒容条件下,容器内的压强与容器内的气体总物质的量成正比,该反应为一个正向气体的物质的量减少的反应,则容器内的压强开始就会减小,故乙为恒温过程;那么甲为绝热过程,甲容器开始压强升高,只能是温度升高引起的,说明该反应为放热反应(),以此解答。该反应的,结合分析知,该反应为放热反应(),根据的反应可自发进行知,正反应在较低温度下能自发进行,A错误;该反应有固体参与,则气体的总质量在平衡之前一直在变化,是一个变量,在恒容条件下,混合气体的密度也是一个变量,混合气体的密度不变可作为反应的平衡标志,B错误;a点和b点都是化学平衡状态,b点是在较低的温度、较小的压强下达到的平衡,而a点是在较高的温度、较大的压强下达到的平衡,则正反应速率:,C正确;因X为固体,不能用其表示反应速率,D错误;故选C。
2.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)在容积均为的甲、乙两个恒容密闭容器中,分别充入等物质的量的,发生反应: 。实验测得:, 、为速率常数。保持温度分别为、,测得与随时间的变化如图所示,下列说法正确的是
A.
B.时,反应在内的平均速率
C.温度改变,与的比值不变
D.a点处,
【答案】D
【解析】由图可知,T2条件下反应达到平衡时二氧化氮的物质的量为0.5 mol,T1条件下反应达到平衡时二氧化氮的物质的量为0.4 mol;T2条件反应优先达到平衡,则反应温度T2大于T1,说明升高温度,平衡向正反应方向移动,该反应是焓变大于0的吸热反应,A错误;由图可知,2 min时二氧化氮的物质的量为0.8 mol,则由方程式可知,0∼2 min内氧气的反应速率为:=0.05 mol/(L·min),B错误;该反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,则与的比值增大;降低温度,平衡向逆反应方向移动,与的比值减小,所以温度改变,速率常数与的比值一定会发生改变,C错误;由图可知,a点处,T2条件下反应达到平衡,乙中正逆反应速率相等,而T1条件下反应未达到平衡,是平衡的形成过程,甲中正反应速率大于逆反应速率;反应温度T2大于T1,乙中反应速率大于甲反应速率,所以逆反应速率的大小关系为:,D正确;故选D。
3.(25-26高三上·黑龙江牡丹江·一模)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v=kx,k为反应速率常数)。
下列说法正确的是
A.A(g)→M(g)的活化能大于A(g)→N(g)的活化能
B.0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若A(g)→M(g)为放热反应,升高温度则正反应速率变小,逆反应速率变大
D.若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
【答案】B
【解析】t1时刻之前,M的物质的量分数大于N的物质的量分数,生成M的反应速率大于生成N的反应速率,A(g)→M(g)的活化能小于A(g)→N(g)的活化能,A错误;0~t₁时间段,生成M和N的物质的量分数相等,生成M和N的物质的量相等,则生成M和N的反应速率相等,B正确;若A(g)→M(g)为放热反应,升高温度正、逆反应速率均增大(无论反应热如何,升高温度速率均增大),C错误;若加入催化剂,k1增大,k2不变,更有利于生成M,则x1变大,但催化剂不影响平衡移动,xM平衡不变,D错误;故选B。
考点2 物质含量(浓度)—时间图像
【典例】(2026·辽宁大连·模拟预测)光气()的分解反应为。该反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第10min到14min的浓度变化曲线未标出),下列说法错误的是
A.第12min时
B.第2min时反应温度第8min时反应温度
C.CO在平均反应速率平均反应速率
D.第14min时改变的条件可能为增大容器体积
【答案】C
【解析】由第4min到第8min时,生成物逐渐浓度增大、反应物浓度逐渐减小,说明平衡向正反应方向移动,则是因为改变反应温度引起的,正反应是吸热反应,升高温度,平衡向正反应方向移动,所以T(4min)<T(8min);第10 min时CO的浓度瞬时减小,而另一种生成物Cl2的浓度却瞬时不变,随后逐渐增大,说明改变的条件为移出部分CO(或减小CO的浓度),第10min到第12min时,各成分浓度变化值为0.01mol/L,则第14min时COCl2浓度为0.03mol/L,由图知,第14min时,各成分浓度均瞬间变为三分之二,则第14min时,采取的措施为扩大体积、减小压强;据分析,第12min时,A正确;据分析,第2min时反应温度第8min时反应温度,B正确; 、时均处于平衡状态,各成分的改变值为0,CO在平均反应速率平均反应速率,C错误;据分析,第14min时改变的条件可能为增大容器体积,D正确;故选C。
(1) 看趋势:曲线上升为生成物,下降为反应物;平行反应中生成物曲线“分道扬镳”处,斜率差异反映反应速率的相对快慢。
(2) 看特殊点:起点判断初始投料(t=0时只有A,x_A=1);平台判断达到平衡的时刻及各组分平衡含量;拐点可能对应条件改变(如催化剂介入)。
(3) 看斜率:0~t₁时间段内两生成物曲线几乎重合,说明平均反应速率相等;平台后曲线稳定,表示已达化学平衡状态。
(4) 催化剂陷阱:催化剂不改变平衡常数和平衡组成,加入催化剂后速率常数可能同时增大,但比值不变,平衡时含量也不变。
(5) 温度变化影响:若反应为放热反应,升温平衡逆向移动,反应物含量增大;若为吸热反应则相反。平行反应体系中还需考虑两个反应的热效应是否相同。
1.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)若向某恒温恒容(体积为)的密闭容器中充入和合成尿素,反应为,反应相同时间,使用不同催化剂①、②、③时,容器中尿素的物质的量随温度的变化曲线如图所示,下列说法正确的是
A.催化剂①比催化剂②的催化效率高
B.由图可判断A点已达平衡状态
C.温度为时,该反应平衡常数
D.以上曲线②中下降的原因可能是温度升高,催化剂活性降低
【答案】D
【解析】根据图像,温度为时,催化剂①比催化剂②的催化效率高;温度为时,催化剂②比催化剂①的催化效率高,故A错误;催化剂只改变反应速率,不改变平衡状态,相同温度下,若反应达到平衡,即达到最大限度,尿素的物质的量应为最大,由图可知,下催化剂②尿素物质的量小于催化剂③,说明A点未达到平衡,故B错误;温度为时,B点尿素的物质的量小于催化剂③,可知B没有达到平衡;根据B点坐标,尿素的物质的量为0.5mol, ,Q=,所以该反应平衡常数,故C错误;催化剂需要合适的活性温度,温度过高可能导致催化剂失活,催化效率降低,相同时间内生成尿素的量减少,所以以上曲线②中下降的原因可能是温度升高,催化剂活性降低,故D正确;故选D。
2.(2026·黑龙江辽宁·二模)甲烷与溴单质反应生成,部分会进一步溴化生成。少量(催化剂可提高生成的选择性。500℃时,分别在有和无的条件下,将和通入密闭容器。和的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如下图。下列说法正确的是
A.11~19秒之间,有时
B.的作用之一是使转化为
C.无时,与反应生成更快达到平衡状态
D.可以提高的平衡转化率
【答案】B
【解析】甲烷与溴单质发生反应:(主反应),生成的会进一步溴化:(副反应)。少量作为催化剂,可提高的选择性(即让更多转化为,减少副产物的生成)。、恒容密闭容器中,初始投入和,分别在有和无的条件下得到、的物质的量随时间变化的曲线。反应速率的计算公式为,其中为容器体积。11~19 s之间,,有时的物质的量变化,因此。由于容器体积未知,无法计算出具体的速率数值,A错误;从图像可知:有时,的平衡物质的量显著低于无时,同时的平衡物质的量显著高于无时;结合反应机理,可消耗部分,使其转化为,从而提高的选择性,因此的作用之一是使转化为,B正确;催化剂可加快反应速率,使反应更快达到平衡状态。是该反应的催化剂,因此有时,与反应生成更快达到平衡状态;无时,反应速率更慢,达到平衡的时间更长,C错误;催化剂()只能改变反应速率,不能改变平衡状态,因此无法提高的平衡转化率,只能提高的选择性(即生成的比例),D错误;故选B。
3.(2026·黑龙江齐齐哈尔·一模)为了探究反应的反应速率与浓度的关系,在密闭容器中充入、,并维持体积与温度不变,从反应开始至平衡时根据相关数据绘制出、两条曲线。下列说法正确的是
A.曲线表示的变化
B.A点:
C.该温度下反应平衡常数为0.01
D.当压缩容积重新达到新的平衡,曲线上点可能变为点
【答案】C
【解析】随减小而减小,随增大而增大。曲线b随增大而增大且更陡,应为(增大,增大),曲线a为,A错误;若曲线a为,A点 = 0.2 mol,则 = 1 mol- = 0.9 mol,但此时与不满足速率关系,且图像中A点若对应 = 0.2 mol,则 = 1.6 mol,超出图像横坐标范围,B错误;设的转化量为x,列三段式:
由图像及速率关系,平衡时 = 0.8 mol,即,解得。
则平衡时各物质的物质的量为:
容器体积为2 L,各物质浓度为:
平衡常数,C正确; 压缩容积,压强增大,平衡逆向移动,减小,因浓度增大而增大,曲线上C点应向左上方移动,而非变为横坐标相同的M点,D错误;故选C。
考点3 转化率/产率—温度(压强)图像
【典例】(2026·辽宁抚顺·模拟预测)汽车尾气中和通过催化反应可变成无污染气体。在容积为的恒容密闭容器中按照不同的投料比进行反应,测得的平衡转化率与温度、投料比(X)的关系如图所示。下列说法正确的是
A.投料比:
B.总键能之和:反应物生成物
C.时,反应达到平衡状态
D.该反应在高温下可以自发进行
【答案】B
【解析】在相同温度下,投料比越大CO的转化率越高,故投料比,A错误;在投料比相同时,温度越高,CO的转化率越低,说明 ,反应物键能之和-生成物键能之和,故反应物键能之和生成物键能之和,B正确;当时,反应达到平衡状态,C错误;该反应的、,要使,则该反应在低温下能自发进行,D错误;故选B。
(1)先拐先平数值大:在温度/压强为自变量的图像中,曲线先出现拐点(先达到平衡)对应的温度更高或压强更大。
(2) 判断ΔH符号:升温时若转化率/产物含量增大,正反应吸热(ΔH>0);若减小,正反应放热(ΔH<0)。
(3) 判断Δn符号:增压时若转化率/产物含量增大,正反应气体分子数减少(Δn<0);若减小,则Δn>0。
(4) 等温线/等压线法:作垂直于横轴的线(等温线),比较不同压强下的转化率;或作平行于横轴的线(等压线),比较不同温度下的平衡点位置。
(5) 平衡常数K与图像关系:对于吸热反应,温度越高K越大;对于放热反应,温度越高K越小。平衡时体系中各组分的分压或浓度须满足平衡常数表达式,可据此判断某点是否已达平衡。
1.(2026·黑龙江·模拟预测)在恒压密闭容器中,充入起始量一定的和,发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
达平衡时,的转化率和CO的选择性随温度的变化如图所示的选择性]。下列说法正确的是
A.曲线①表示的是转化率随温度的变化
B.升高温度,CO的平衡产率降低
C.温度高于300℃时,主要发生反应Ⅱ
D.低温高压条件可以同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性
【答案】D
【解析】反应I是吸热反应,升高温度,平衡正向移动,CO的选择性逐渐增大,因此曲线①是CO的选择性随温度变化的曲线,曲线②是CO2转化率随温度变化的曲线。根据分析可知,曲线①是CO的选择性随温度变化的曲线,A错误;反应Ⅰ正向反应是吸热反应,升高温度,反应I正向移动,CO的平衡产率升高,B错误;根据分析,曲线①是CO的选择性随温度变化的曲线,曲线②是CO2转化率随温度变化的曲线,温度高于300℃时,由图可知CO的选择性(曲线①)超过50%,说明此时反应消耗的CO2更多地转化为CO,故主要发生反应Ⅰ,C错误;反应Ⅱ正向反应是体积减小的放热反应,要同时提高CO2的平衡转化率和平衡时CH3OCH3的选择性,应选择在低温高压条件下反应,D正确;故选D。
2.(25-26高三上·辽宁·联考)在恒温密闭容器Ⅰ、Ⅱ中分别充入2mol SO2(g)和1mol O2(g)发生反应: ;反应过程中两容器一个保持恒压,一个保持恒容,且两容器初始体积相同。测得反应体系中SO2的转化率随时间变化的关系如图所示。设Kx为用物质的量分数表示的平衡常数,下列说法正确的是
A.容器压强:p(m)<p(n)
B.0~20min容器Ⅰ中的平均反应速率
C.正反应速率:
D.该温度下容器Ⅱ中的平衡常数
【答案】B
【解析】在相同时间内容器Ⅰ中的转化率大于容器Ⅱ,说明容器Ⅱ内气体压强小于容器Ⅰ,容器Ⅰ恒压、容器Ⅱ恒容,A错误;容器Ⅰ恒压,20min时反应到达m点,的转化率为80%,反应的,剩余,根据差量可知反应后气体的总物质的量为2.2mol,则m点,初始时,,则,B正确;q点到m点,平衡继续正向进行,正反应速率逐渐减小,故速率:,C错误;容器Ⅱ中平衡时,,则平衡时、、,气体总物质的量为,则、、,,D错误;故选B。
3.(25-26高三上·黑龙江·联考)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中,CO与发生下列反应并达到平衡:。该反应在不同温度下达到化学平衡时,的转化率如图所示。若某温度下反应前CO的物质的量为10mol,达到平衡时CO的物质的量为8mol,且化学平衡常数为0.1。下列说法正确的是
A.当体系混合气体的平均相对分子质量不再改变时,能说明该反应达到平衡状态
B.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
C.由方程式计算可知和CO的转化率相等
D.选择合适的催化剂既能提高反应速率,也能提高COS的平衡产率
【答案】B
【解析】混合气体的平均摩尔质量,气体质量不变,反应中气体的总物质的量随反应进行而不改变,所以M不会发生改变,故混合气体平均相对分子质量始终不变,不能作为平衡标志,A错误;由图像可知,温度升高转化率降低,说明平衡逆向移动,正反应为放热反应(ΔH<0)。因ΔH=正反应活化能-逆反应活化能<0,故正反应活化能小于逆反应活化能,B正确;设CO初始10mol,平衡时8mol,转化2mol,则CO转化率20%。设初始y mol,平衡时(y-2)mol,反应生成COS和各2mol,,解得y=7mol,转化率≈28.6%≠20%,C错误;催化剂只能加快反应速率,不影响平衡移动,不能提高COS平衡产率,D错误;故选B。
考点4 多平衡体系综合图像
【典例】(2026·辽宁抚顺·模拟预测)光催化剂在光的照射下能使与甲胺发生氧化反应,高选择性的将其降解为无害的物质,有关主副反应如下:
主反应:
副反应:
平衡时的转化率、CO或[的选择性]的选择性随温度的变化如图甲所示,平衡时物质的量百分含量随压强的变化如图乙所示。
已知低温下副反应进行程度很小,下列有关说法正确的是
A.图甲中曲线P表示CO的选择性随温度的变化
B.图甲中曲线M上升的原因是升高温度平衡向正反应方向移动
C.图乙中压强后曲线Q上升的原因是平衡向正反应方向移动
D.升高温度或增大压强主反应的和副反应的均减小
【答案】C
【解析】升高温度主反应和副反应均向逆反应方向移动,故的转化率降低,曲线N表示的转化率随温度的变化;平衡向逆反应方向移动,和CO的物质的量减小,但已知低温下副反应进行程度很小,说明以主反应为主,故升高温度主反应逆向移动,的选择性减小,两者选择性之和为100%,故CO的选择性增大,所以曲线P表示的选择性,曲线M表示CO的选择性,故A错误;曲线M上升的原因是的选择性减小,CO的选择性相对增大,而不是因为升高温度平衡向正反应方向移动,故B错误;压强后曲线Q上升,可能是因为压强增大,水由气态变为液态,平衡向正反应方向移动,故C正确;升高温度主反应和副反应均向逆反应方向移动,故和均减小,但压强不能改变化学平衡常数,故D错误;故选C。
(1) 识别反应网络:首先明确体系中包含几个反应、每个反应的热效应(ΔH符号)和气体分子数变化特征。多个反应之间存在串联、并联或耦合关系。
(2) 温度变化的多重影响:吸热反应和放热反应对温度的响应方向相反。绝热反应器中,反应热效应会引起沿程温度变化,进而影响各反应的平衡常数。
(3) 分析组分变化的驱动因素:某组分含量先增后减或先减后增,往往是两个竞争反应共同作用的结果。先增是因生成该组分的反应占主导,后减是因消耗该组分的反应随后占主导。
(4) 判断决速步骤:反应历程图中能垒最高的步骤为决速步,其活化能大小决定了整体反应速率的快慢。
(5) 产率与选择性:多平衡体系中,改变温度、压强、投料比可调控不同产物的选择性,需结合勒夏特列原理综合分析。
1.(2025·黑龙江大庆·模拟预测)F.Daniels等曾利用测压法研究分解反应,25℃时在刚性反应器中充入发生分解反应:
Ⅰ. ,
Ⅱ. 。反应体系的总压强p随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是
A.达平衡后,升高温度降低
B.缩小容器的体积,活化分子百分数增大,缩短达平衡的时间
C.达平衡后和物质的量相等
D.升温至35℃,达平衡后体系压强可能小于66 kPa
【答案】A
【解析】该图为25℃刚性容器中,反应体系总压强随时间的变化曲线:时,容器中仅充入,体系总压强为;随反应进行,不断分解,体系总气体物质的量增加,总压强逐渐增大;反应达到平衡后,总压强保持不变,平衡时体系总压强为。升高温度会阻碍反应Ⅰ的进行,生成的物质的量减小,刚性容器体积不变,因此降低,A正确;活化分子百分数仅与温度、催化剂有关,缩小容器体积时温度不变,因此活化分子百分数不变;缩小容器体积仅增大了单位体积内活化分子数,使反应速率加快,B错误;设平衡时:分解的对应压强为,反应Ⅰ生成、,剩余压强为;反应Ⅱ中转化压强的,生成压强的,平衡时压强为,压强为。总压满足:若和物质的量相等(压强相等),则,代入解得:。只有完全分解(,剩余为0)时两者物质的量才相等,题目未说明完全分解,平衡时仍有剩余(),因此二者物质的量不相等,C错误;由,温度升高,即使总物质的量不变,压强也会随温度升高而增大:,因此平衡压强一定大于,D错误;故选A。
2.(2025·黑龙江·模拟预测)与在催化剂作用下发生以下反应:反应i.;反应
ii.。下表是几种物质的标准摩尔生成焓(在101 kPa时,由最稳定单质合成1 mol指定产物时所放出的热量)。在一定压强下,按投料,反应相同时间,的转化率及HCOOH选择性(甲酸选择性)随温度变化曲线如图所示,下列说法错误的是
物质
标准摩尔生成焓
-393.51
0
-362.3
A.
B.分离出HCOOH可提高平衡转化率
C.温度高于673.15 K,升高温度,反应ii比反应i的反应速率增加更显著
D.673.15 K时,反应后体系中的分压为,则此时反应i的压强商
【答案】D
【解析】氢元素最稳定的单质为氢气,其标准摩尔生成焓为,根据焓变=生成物总标准摩尔生成焓-反应物总标准摩尔生成焓,则,A正确;体系平衡时分离出HCOOH,反应i平衡正向移动,平衡转化率增大,B正确;由题图可知,温度高于673.15 K时,随温度升高,二氧化碳的转化率升高,但HCOOH的选择性却迅速下降,说明反应ii的反应速率增加更显著,C正确;设初始投料为时,的转化率为的选择性为,所以,由于反应i和反应ii中和都是以物质的量之比为1:1反应,所以反应后,则此时,所以反应i的压强商,D错误;故选D。
3.(2025·辽宁葫芦岛·模拟预测)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CO、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.550℃时,的平衡转化率为20%
B.550℃反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在400~550℃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】时,曲线①物质的量是,根据原子守恒,,则曲线①不可能是含碳微粒,故曲线①表示;升高温度,反应Ⅰ平衡正向移动,反应Ⅱ平衡逆向移动,物质的量增大,则曲线③代表;温度升高,反应Ⅲ逆向移动,物质的量降低,则曲线②代表。时,,,,根据碳原子守恒,可得,根据氧原子守恒,可得,水的转化率,A项正确;时,,,则,B项错误;范围,随温度升高,反应Ⅱ、Ⅲ平衡均逆向移动,而增大,说明反应Ⅱ逆向移动程度更大,使得的物质的量减小,C项错误;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,导致的物质的量减小,D项错误;故选A。
1.(2025·黑龙江·模拟)利用、为原料生产尿素,时发生反应,原理为: ,在1L的密闭容器中充入和模拟工业生产,,图中是平衡转化率与的关系。下列说法正确的是
A.当时,的体积分数不变可以说明反应达到平衡
B.升高温度,可以提高反应速率同时提高平衡转化率
C.若初始通入为1mol,经过10min达到平衡态A,则的反应速率为
D.图中A点的平衡转化率小于
【答案】D
【解析】H2O为纯液体,CO(NH2)2为固体,当时,充入的氨气和二氧化碳的物质的量之比等于化学计量数之比,等于二者消耗的物质的量之比,则的体积分数始终不变,不可以说明反应达到平衡,A错误;正反应放热,升高温度平衡左移,会降低平衡转化率,B错误;A点起始时x=3,CO2和NH3的物质的量分别为1mol、3mol,CO2的平衡转化率为50%,则CO2变化为1mol×50%=0.5mol,由反应可知变化的氨气为0.5mol×2=1mol,则的反应速率为,C错误;结合选项C可知,图中A点的平衡转化率为,D正确;故选D。
2.(2026·辽宁抚顺·模拟预测)醋酸甲酯制乙醇的反应为:。三个恒容密闭容器中分别加入醋酸甲酯和氢气,在不同温度下,反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示(已知t分钟时容器乙中正、逆反应速率恰好相等)。下列说法正确的是
A.容器甲中平均反应速率
B.醋酸甲酯制乙醇的反应为吸热反应
C.t分钟时各容器中乙醇的体积分数:甲>丙>乙
D.温度下,该反应的平衡常数K为
【答案】D
【解析】已知,且t分钟时容器乙已经达到平衡,分反应速率越快,达到平衡越快,所以容器丙也已经达到平衡。容器甲中,,则),根据速率比等于化学计量数比,,A错误;根据分析容器乙和丙均达到平衡,且平衡时容器丙的更大,又因为,说明升高温度平衡逆向移动,正反应为放热反应,B错误;乙醇的物质的量等于转化的的物质的量: 甲转化,乙转化,丙转化,总物质的量随反应正向进行而减少,因此乙醇体积分数为:,C错误;根据分析温度下容器丙t分钟时已经平衡,列三段式: ,体积,平衡常数: , D正确;故选D。
3.(2026·辽宁抚顺·模拟预测)甲烷溴化反应是甲烷制备丙烯的基础反应。在密闭容器中通入、,500℃下,分别在有和无条件下发生反应①②③。、的物质的量随时间的变化如图所示。
①
②
③
下列说法错误的是
A.有条件下,能增大反应①的化学平衡常数
B.催化时,生成的选择性增大
C.8~14 s,有、无时,的生成速率
D.增大平衡体系的压强,体系中增大
【答案】A
【解析】为催化剂,温度不变,平衡常数不变,A错误;由8s后,有存在时,含量逐渐增大,而逐渐减少,说明有存在时,生成的选择性增大,B正确;8~14 s,无时,,有时,,故,C正确;增大平衡体系的压强,反应③逆向移动,体系中增大,D正确;故选A。
4.(25-26高三下·辽宁沈阳·联考)邻苯二甲酰亚胺(Q)用途广泛,是许多重要有机精细化学品的中间体。其制备原理及相关物质浓度随时间的变化如图:
下列说法错误的是
A.恒容条件下,向反应③的平衡体系中再加入P,可提高P的转化率
B.①、②、③反应中,反应速率最小的是③
C.1h时,反应①的
D.从反应开始到平衡状态,用P表示的平均反应速率约为
【答案】A
【解析】该制备过程为连续三步气相反应:(反应①)、(反应②)、(反应③)。图像中横坐标为时间(h),纵坐标为浓度(),浓度持续下降,先升后降,持续上升至平衡后保持稳定,后期缓慢上升。反应③的化学方程式为:。恒容条件下,向平衡体系中再加入,相当于增大体系压强,根据勒夏特列原理,平衡会向气体分子数减小的逆反应方向移动。此时的转化率降低,A错误;反应速率的快慢可通过中间产物的浓度积累程度判断:反应①速率快,快速消耗,浓度迅速升高;反应②速率次之,转化为,浓度达到峰值后下降;反应③速率最慢,导致大量积累(图像中浓度远高于),无法及时转化为。因此三步反应中速率最小的是③,B正确;1h时,图像中的浓度仍在持续下降,说明反应①的正反应仍在进行,且正反应速率大于逆反应速率(),反应①尚未达到化学平衡状态,C正确;从图像可知,反应达到平衡时,的平衡浓度约为,初始浓度为0,时间间隔。则用表示的平均反应速率为:,D正确;故选A。
5.(2026·吉林白山·一模)常温下,在总浓度始终为的溶液中,铬元素以、、形式存在,lg()随pH变化如图。下列说法正确的是
A.曲线Ⅱ代表的组分为
B.P点:
C.Q点:
D.的平衡常数
【答案】B
【解析】a:
b:
随着溶液pH增大,a平衡正向移动、b平衡逆向移动,浓度增大、浓度减小,则曲线I代表的组分为、曲线Ⅱ代表的组分为。由分析可知,曲线Ⅱ代表的组分为,A错误;Q点,pH=6.3,,则 ;P点时,pH=6.1,,此时,,总浓度始终为,则,;Q点,电荷守恒,,则正确电荷守恒式为:,C错误;反应的平衡常数: , P点,,代入得,,故,D错误;故选择B。
6.(2026·吉林长春·模拟预测)已知:的反应历程分两步:
第一步:
第二步:
在固定容积的容器中充入一定量和发生上述反应,相同时间内测得体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)的变化如图所示。已知:在图示温度范围内,反应的焓变和熵变几乎不变。下列说法中错误的是
A.
B.加入合适的催化剂,可将第一步反应变成决速步骤
C.加入催化剂后重复上述实验,所得图像的变化趋势一定发生变化
D.达到平衡后,若其他条件不变,再充入变大
【答案】D
【解析】由图像可知,第一步反应的反应速率更快,所以,升高温度后增加,减小,说明温度升高到一定程度,两个反应均逆向移动,且第二个反应逆向移动的程度更大,故,A正确;选择反应2的合适的催化剂,可降低反应2的活化能,当反应2的活化能小于反应1时,反应1就变成决速步骤,B正确;催化剂能加快反应速率,在相同时间内,反应进行的程度更大,生成物Z的量达到峰值对应的温度会降低,故图像趋势会发生变化,C正确;反应中生成物只有一种物质,达平衡后,若其他条件不变,再充入Z,在作用效果上相当于增大压强,加压平衡正向移动,因此小,D错误;故选D。
7.(25-26高三上·黑龙江·期末)在一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入等物质的量的X(g)和Y(g)发生反应:①;②。部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.a为随时间t的变化曲线
B.反应的活化能:
C.时,平均反应速率
D.反应②的平衡常数为
【答案】C
【解析】反应①会生成Z,反应②会消耗Z。Z的物质的量会先增加后减少,而曲线a是持续增加后稳定,因此a应为M的物质的量变化曲线,A错误;时,生成Z的速率快,生成M的速率慢,活化能越大,反应速率越慢,活化能的大小为①<②,B错误;时,M的物质的量变化量为,容器体积为2 L。根据速率公式:,C正确;两步反应中,第一步是完全反应,第二步是可逆反应,平衡时,Z的浓度为,M的浓度为,反应②的平衡常数表达式为,D错误;故选C。
8.(2025·黑龙江·模拟预测)庚醛(N)与亚硫酸氢钠(P)可发生加成反应生成α-羟基磺酸钠(Q),正、逆反应速率可以表示为和,和分别为正、逆反应的速率常数。和分别为正、逆反应的活化能。与关系如图所示。
下列说法正确的是
A. B.升高温度,平衡逆向移动
C.达到平衡时, D.加入催化剂可以提高N的平衡转化率
【答案】B
【解析】从ln k与关系图可知,随着温度升高,ln k逐渐增大,且ln k-1增大更多,说明升高温度,逆反应速率增加更多,平衡应逆向移动,则该反应正向为放热反应,所以正反应活化能更小,即,A错误;由选项A分析可知,该反应正向为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,B正确;达到平衡时,正逆反应速率相等,则有v1=v-1,所以,C错误;加入催化剂可加快反应速率,但不影响平衡移动,不会提高N的平衡转化率,D错误;故选B。
9.(25-26高三上·黑龙江·联考)与的反应在工业上常用于催化剂预硫化和生成: 。一定温度下,向恒容反应器中投入1 mol 和4 mol ,测得体系中各成分的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是
A.图中Y对应的物质是
B.该温度下,反应平衡常数K的值为25
C.降低温度,逆反应速率减小的比正反应速率多,反应物转化率增大
D.若投料比改为1:1,当体积分数不变时,该反应达到平衡状态
【答案】C
【解析】根据反应可知,的消耗量比更大,故X表示,同理的生成量比更多,故Y表示。Y对应的物质是H2S,A错误;由于该反应前后气体分子总数发生改变,其平衡常数表达式与容器体积有关。因题中未给出容器体积,故无法计算平衡常数 K 的值。B错误;由题给信息可知,该反应,反应正反应为放热反应,降低温度平衡正向移动,反应物转化率增大。另外,由于正反应活化能小于逆反应活化能,降低温度时,逆反应速率减小的幅度比正反应速率多,C正确;假设起始投料量,设任意时刻的转化量为a mol,则此时容器中,,,,气体的总物质的量为,体积分数为,则体积分数恒为50%,不能通过体积分数不变判断反应达到平衡状态,D错误;答案选C。
10.(25-26高三上·黑龙江牡丹江·期中)T0时, ,,,其中、只与温度有关,将一定量的NO2充入注射器中,改变活塞位置,气体透光率随时间的变化如图(气体颜色越深,透光率越低),下列说法正确的是
A.T0时,
B.T1时,,则T1<T0
C.d点
D.保持容积不变,再充入一定量NO2气体,新平衡后NO2的转化率减小
【答案】C
【解析】由反应达到平衡时,正逆反应速率相等可得:,即,则,,A项不符合题意;T1时,由可得:平衡常数,说明平衡向逆反应方向移动,温度T1>T0,B项不符合题意;由图可知,d点后透光率减小,说明二氧化氮浓度增大,平衡向逆反应方向移动,则二氧化氮的正反应速率小于逆反应速率,即,C项符合题意;保持容积不变,再充入一定量二氧化氮气体相当于增大压强,加压反应相对原平衡向正反应方向移动,则平衡后的物质的量分数减小,D项不符合题意;答案选C。
11.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)天津大学巩金龙团队研制出廉价的绿色丙烯生产催化剂,工作原理如下图1。不同压强下在密闭容器中充入发生反应:,丙烷平衡转化率在不同压强下随温度变化关系如下图2所示,MPa,下列说法错误的是
A.使用该催化剂可以减少积碳产生,提高原料利用率
B.的
C.
D.a点的平衡常数为MPa
【答案】C
【解析】由图1可知,该催化剂可抑制副反应减少积碳产生,保持活性,使主反应更充分,可提高原料利用率,A正确;由图2知,温度升高丙烷平衡转化率增大,说明升温平衡正向移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,B正确;该反应的正反应气体分子数增加,增大压强平衡逆向移动,丙烷转化率降低,即在相同温度下,压强越大转化率越小,由图2可知,同一温度下丙烷转化率:p1>p2>p3,则压强p3>p2>p1,C错误;a点丙烷转化率为40%,总压p2=7MPa,设起始n(C3H8)=1mol,,平衡时n(C3H8)=0.6mol,n(C3H6)=n(H2)=0.4mol,总n=1.4mol,,D正确;故选C。
12.(2025·吉林·模拟预测)在1 L恒容密闭容器中充入适量的和,发生反应: 。平衡体系中,,与、关系如图所示。下列说法错误的是
A. B.代表,代表
C.平衡常数: D.a点时平衡转化率为
【答案】A
【解析】根据平衡常数表达式可知,温度不变,平衡常数不变,随着增大,减小,增大,结合图像可知,代表,代表。如图所示,时,交于a点,则KT1=1,时,交于b点,则KT2=2.6,由于反应的,则,A错误;由分析可知,代表,代表,B正确;由A选项的分析可知,,C正确;a点时,和浓度相等,即平衡转化率为50%,D正确;故选A。
13.(2025·辽宁辽阳·二模)恒温条件下,向带活塞的容器中加入与,发生反应,其他条件不变,反应相同时间时,的转化率随压强变化(通过推动活塞改变压强)的关系如图所示(整个过程中各物质状态不发生改变)。下列说法错误的是
A.点:
B.平衡常数:
C.
D.压强为时,点正反应速率大于逆反应速率
【答案】A
【解析】根据图像中反应相同时间时,的转化率随压强变化,可知转化率最高点左侧的未达平衡,转化率增大原因是,压强增大,速率增大,相同时间内的转化量增多;最高点及右侧达到平衡,转化率下降原因是,压强增大,平衡逆向移动,说明。a点未达平衡,反应正向进行,,A错误;平衡常数只与温度有关,恒温条件:,B正确;根据分析,,C正确;压强为时,点转化率低于平衡转化率,反应正向进行,正反应速率大于逆反应速率,D正确;故选A。
14.(2025·辽宁·三模)为了模拟汽车尾气的净化,向密闭容器中投入一定量的和,在催化剂(Ⅰ型、Ⅱ型)和不同温度条件下发生反应:,反应进行相同时间(t秒),测得转化率与温度的关系曲线如图所示(图中虚线表示平衡转化率)。下列说法不正确的是
A.该反应在a、b二点对应的平衡常数大小关系:
B.该反应使用不同催化剂对应的活化能:Ⅰ型<Ⅱ型
C.已知、t秒时容器中浓度为,该温度下反应平衡常数为
D.晶胞参数为,则顶角到面心距离为或
【答案】C
【解析】根据图示,升高温度,CO的平衡转化率减小,说明升高温度平衡逆向移动,正反应放热。正反应为放热反应,温度升高平衡常数K减小,a点温度低于b点,故,故A正确;相同温度下,Ⅰ型催化剂CO转化率更高,反应速率更快,活化能更低,即Ⅰ型活化能<Ⅱ型,故B正确;设CO初始浓度为bmol/L,平衡转化率为x,平衡时c(CO)=b(1-x)mol/L,c(CO2)=bxmol/L,c(O2)=0.025mol/L,K=,故C错误;CO2为面心立方晶胞,如图,晶胞参数为apm,图示晶胞中顶角到等距最近3个面心的距离为、顶角到另三个面心的距离为,故D正确;故选C。
15.(2025·辽宁沈阳·三模)温度,在恒容密闭反应器中进行高压液态+氢萘催化脱氢实验,反应Ⅰ:;反应Ⅱ:;,测得和的产率和(以物质的量分数计)随时间的变化关系如图所示,下列说法中错误的是
A.由图可知:反应活化能 B.温度对Ⅱ反应限度影响大
C.改变催化剂可调控两种有机生成物比例 D.时,共产生
【答案】B
【解析】由图可知,相同时间内(反应Ⅱ产物产率)大于(反应Ⅰ产物产率),说明反应Ⅱ的反应速率比反应Ⅰ快,一般情况下,反应速率越快,反应的活化能越低,所以反应活化能Ⅱ<Ⅰ,A选项正确;已知,反应Ⅰ和反应Ⅱ均为吸热反应,且反应Ⅰ的更大。根据勒夏特列原理,升高温度,平衡向吸热方向移动,对于吸热反应,越大,温度对反应限度影响越大,所以温度对反应Ⅰ的反应限度影响大,B选项错误;催化剂具有选择性,不同的催化剂对不同反应的催化效果不同,所以改变催化剂可调控两种有机生成物比例,C选项正确;8h时,= 0.027,= 0.374,起始时,根据反应Ⅰ,生成的物质的量,同时生成的物质的量;根据反应Ⅱ,生成的物质的量,同时生成的物质的量,则共产生的物质的量,D选项正确;故选B。
16.(2025·辽宁抚顺·二模)T0时, ,,,其中、只与温度有关,将一定量的NO2充入注射器中,改变活塞位置,气体透光率随时间的变化如图(气体颜色越深,透光率越低),下列说法正确的是
A.T0时,
B.T1时,,则T1<T0
C.d点
D.保持容积不变,再充入一定量NO2气体,新平衡后NO2的物质的量分数增大
【答案】C
【解析】由反应达到平衡时,正逆反应速率相等可得:,则,,A不符合题意;时,由可得:平衡常数,说明平衡向逆反应方向移动,温度,B不符合题意;由图可知,d点后透光率减小,说明二氧化氮浓度增大,平衡向逆反应方向移动,则二氧化氮的正反应速率小于逆反应速率,C符合题意;保持容积不变,再充入一定量二氧化氮气体相当于增大压强,加压反应相对原平衡向正反应方向移动,则平衡后的物质的量分数减小,D不符合题意;故选C。
17.(2025·黑龙江·模拟预测)对于反应 ,实验测得平衡常数K与温度的关系如图所示。某温度下向刚性密闭容器中加入足量铁粉和CO,发生上述反应,达到平衡时测得CO分压,保持温度不变,再向容器中充入少量CO,达到新平衡时测得。下列说法错误的是
A.上述反应的
B.可根据Fe或质量变化确定反应是否达到平衡
C.平衡时增大Fe质量,平衡不移动
D.两个平衡中CO压强:
【答案】D
【解析】由图可知,随温度升高,平衡常数K越来越小,说明升高温度,平衡逆向移动,则正反应是放热,∆H<0,A正确; Fe或质量不变,表明消耗和生成Fe或的速率相等,反应达到平衡,B正确;Fe是固体,加入Fe,不会影响平衡移动,C正确;
上述反应只有CO是气态,根据平衡常数只与温度有关,两次平衡时温度不变,平衡常数不变,由于,不变,两个平衡中CO压强不变,,D错误;故选D。
18.(2025·辽宁大连·模拟预测)利用催化加氢制甲醇具有重要减碳意义,该过程涉及如下反应:
反应I:
反应II:
在下,和按物质的量之比为进行投料,平衡时和在含碳产物中的物质的量分数及转化率随温度的变化如图所示。下列相关说法正确的是
A.反应II在高温条件下能自发进行 B.图中代表
C.250℃时, D.250℃之后,以反应I为主
【答案】D
【解析】反应I为吸热反应,温度越高,该反应的产物CO的含量越高,故b曲线代表的是CO的物质的量百分数,a曲线代表的是CH3OH的物质的量百分数,q表示转化率随温度的变化。由分析可知,a曲线代表的是CH3OH的物质的量百分数,即随着温度升高,其含量降低,即反应II为放热反应,且该反应为气体分子数减小的反应,根据,反应可以发生,则低温下反应可以发生,A错误;由分析可知,a曲线代表的是CH3OH的物质的量百分数,B错误;250℃时,二氧化碳的转化率为20%,且甲醇和一氧化碳的选择性各为50%,
氢气分压,由于本题给的是和按物质的量的比值,则这里的K应该是用分压表示的常数,由图可知,250℃时一氧化碳和甲醇的物质的量相等,则在两个反应的平衡常数的表达式中,所有物质的物质的量分数都相同,但是对于反应II中氢气的分压需要三次方,且由于是分压,则氢气的分压不会是1,故两个反应的常数不相等,C错误;由图可知,250℃之后随着温度升高,转化率在增大,结合A可知,反应II为放热,反应I吸热,则250℃之后,以反应I为主,D正确;故选D。
19.(2025·内蒙古乌兰察布·模拟预测)在催化剂作用下,以为原料合成,其主要反应有:
反应1:
反应2:
将体积比为1:1的混合气体按一定流速通过催化反应管,测得的转化率随温度变化的关系如图所示。已知:的选择性产率。下列说法正确的是
A.图中曲线①表示转化率随温度的变化
B.如图温度范围内,温度越高,的选择性越小
C.如图温度范围内,随温度的升高,产率逐渐减小
D.其他条件不变,使用高效催化剂,能提高平衡时产率
【答案】B
【解析】初始投料的体积比为1:1,若只发生反应1,则和的转化率相等,而若同步进行反应2,则的转化率将大于,说明720℃时仅发生反应1,720℃以后,反应2开始进行,曲线①代表的转化率随温度的变化,曲线②代表的转化率随温度的变化。由分析可知,曲线①表示转化率随温度的变化,A错误;图示温度范围内,随温度升高,的转化率都增大,但的转化率增大程度大于,说明反应2正向进行的程度大于反应1,的选择性不断变小,B正确;图示温度范围内,随温度升高,的转化率都增大,则生成的物质的量均增大,根据产率公式,产率增大,C错误;催化剂仅加快反应速率,不影响化学平衡,因此不能提高平衡时产率,D错误;故选B。
20.(25-26高三上·内蒙古·期中)工业上,可用处理含的废水。一定温度下,与KI混合溶液中存在如下反应(反应过程中忽略碘单质的挥发与阳离子的水解):
Ⅰ.
Ⅱ.
保持混合溶液中mol·L-1,发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时,、、随起始投料比的变化曲线如图。下列说法错误的是
A.曲线丙表示随起始投料比的变化
B.反应Ⅱ的平衡常数L·mol-1
C.当,反应达到平衡时,溶液中的浓度mol·L-1
D.反应体系平衡后,加水稀释,重新平衡后水溶液中变大
【答案】C
【解析】本题主要考查化学平衡,侧重考查学生对基础知识的理解能力。结合平衡常数及平衡移动情况,推知曲线甲、乙、丙分别表示、、随起始投料比的变化。当,反应达到平衡时,mol·L-1,设反应Ⅰ中转化了2xmol·L-1,反应Ⅱ中转化了ymol·L-1,根据已知条件列式:
mol·L-1,,解得,溶液中的浓度mol·L-1mol·L-1mol·L-1。根据分析,曲线丙表示随起始投料比的变化,A正确;反应Ⅱ的平衡常数L·mol-1,B正确;根据分析,溶液中的浓度mol·L-1mol·L-1mol·L-1,C错误;加水稀释,反应 Ⅱ的平衡逆向移动(逆反应分子数增多,稀释促进逆向),重新平衡后水溶液中变大,D正确;故选C。
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专题08化学反应速率与平衡图表分析
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考点1反应速率图像
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专题08 化学反应速率与平衡图表分析
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1.浓度—时间图像分析
2024年黑吉辽卷(第10题): 以异山梨醇的制备过程及相关物质浓度随时间变化图为载体,综合考查平衡状态的判断、平衡常数大小比较、平均反应速率计算及催化剂对平衡转化率的影响。
1. 多反应体系深度考查:以生物质转化、工业催化等真实反应体系为背景,多步反应中浓度—时间图像的分析将继续成为主流,要求学生从图像中准确判断平衡状态、计算速率和比较平衡常数。
2. 新型动态图像持续创新:pH振荡、电导率振荡等反映非平衡态化学动力学的图像可能继续出现,考查学生从反应网络中识别反馈机制、判断速率控制步骤的能力。
3. 条件调控与优化思想深化:以工业废气处理、资源循环利用等为背景的图像题将持续升温,要求学生从图像中分析温度、流速等多因素对转化率的协同影响,体现“调控与优化”的工程思维。
4. 反应机理与图像深度融合:通过追踪反应过程中各中间粒子的浓度变化推断反应历程,将成为考查“证据推理与模型认知”核心素养的重要方式。
2.新型振荡图像与反应机理
2025年黑吉辽蒙卷(第14题): 以连续流动反应器中体系pH—t振荡图像为载体,考查多步骤快慢反应的耦合机制、自催化作用(H+)、决速步的识别及图像信息的提取与分析能力。
3.多变量转化率—温度/压强图
2025年黑吉辽蒙卷(第15题): 以催化氧化法处理废气为情境,给出不同起始流速和温度下的转化率曲线,综合考查平衡转化率与实际转化率的区分、温度对反应速率和平衡移动的双重影响及条件优化。
4.含多种粒子浓度变化图像
2023年辽宁卷(第12题): 以酸性KMnO4溶液与H2C2O4的反应为背景,给出不同价态含Mn粒子的浓度随时间变化图像,考查自催化反应中中间产物的识别、反应机理推断及催化剂的作用。
考点1 反应速率图像
【典例】(2026·辽宁·一模)测定可逆反应的平衡常数K,进行下列两个实验:
实验Ⅰ:将溶液与溶液()等体积混合(忽略混合导致的体积变化,下同);
实验Ⅱ:将一定量粉与溶液()混合。
测得两个实验的浓度随时间变化如下:
0
1
2
3
4
5
6
实验Ⅰ
0.0260
0.0230
0.0210
0.0202
0.0200
0.0200
0.0200
实验Ⅱ
0
0.0200
0.0340
0.0420
0.0470
0.0500
0.0500
下列说法正确的是
A.实验Ⅰ中,0~5min内平均反应速率
B.若向实验Ⅱ反应后的溶液加入粉,上述反应向逆方向进行
C.实验Ⅰ和实验Ⅱ都可以计算出K
D.该反应
混合瞬间浓度减半:等体积混合后各物质浓度变为原浓度的一半,忽略此条件直接计算必错。
先算K再判方向:必须先用达平衡的实验数据求出准确K值,再用Q与K比较判断反应方向。
浓度变平才算平:数据表中浓度不再变化的时刻才是平衡点,仍在变化的阶段只能算Q不能算K。
逆向思维定不足:若反应物不足量,产物浓度直接由限量反应物决定,此时浓度商Q必大于K。
1.(2025·吉林延边·一模)向体积均为1L的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入和,发生反应为。其中甲为绝热过程,乙为恒温过程,两反应体系的压强随时间的变化曲线如下图所示。若反应开始到c点用时1min,下列说法正确的是
A.正反应在较高温度下能自发进行
B.混合气体的密度不能作为反应的平衡标志
C.正反应速率:
D.前1min内乙容器中X的反应速率为
2.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)在容积均为的甲、乙两个恒容密闭容器中,分别充入等物质的量的,发生反应: 。实验测得:, 、为速率常数。保持温度分别为、,测得与随时间的变化如图所示,下列说法正确的是
A.
B.时,反应在内的平均速率
C.温度改变,与的比值不变
D.a点处,
3.(25-26高三上·黑龙江牡丹江·一模)恒温恒压密闭容器中,t=0时加入A(g),各组分物质的量分数x随反应时间t变化的曲线如图(反应速率v=kx,k为反应速率常数)。
下列说法正确的是
A.A(g)→M(g)的活化能大于A(g)→N(g)的活化能
B.0~t1时间段,生成M和N的平均反应速率相等
C.若A(g)→M(g)为放热反应,升高温度则正反应速率变小,逆反应速率变大
D.若加入催化剂,增大,不变,则和均变大
考点2 物质含量(浓度)—时间图像
【典例】(2026·辽宁大连·模拟预测)光气()的分解反应为。该反应体系达到平衡后,各物质的浓度在不同条件下的变化如下图所示(第10min到14min的浓度变化曲线未标出),下列说法错误的是
A.第12min时
B.第2min时反应温度第8min时反应温度
C.CO在平均反应速率平均反应速率
D.第14min时改变的条件可能为增大容器体积
(1) 看趋势:曲线上升为生成物,下降为反应物;平行反应中生成物曲线“分道扬镳”处,斜率差异反映反应速率的相对快慢。
(2) 看特殊点:起点判断初始投料(t=0时只有A,x_A=1);平台判断达到平衡的时刻及各组分平衡含量;拐点可能对应条件改变(如催化剂介入)。
(3) 看斜率:0~t₁时间段内两生成物曲线几乎重合,说明平均反应速率相等;平台后曲线稳定,表示已达化学平衡状态。
(4) 催化剂陷阱:催化剂不改变平衡常数和平衡组成,加入催化剂后速率常数可能同时增大,但比值不变,平衡时含量也不变。
(5) 温度变化影响:若反应为放热反应,升温平衡逆向移动,反应物含量增大;若为吸热反应则相反。平行反应体系中还需考虑两个反应的热效应是否相同。
1.(2026·内蒙古乌兰察布·二模)若向某恒温恒容(体积为)的密闭容器中充入和合成尿素,反应为,反应相同时间,使用不同催化剂①、②、③时,容器中尿素的物质的量随温度的变化曲线如图所示,下列说法正确的是
A.催化剂①比催化剂②的催化效率高
B.由图可判断A点已达平衡状态
C.温度为时,该反应平衡常数
D.以上曲线②中下降的原因可能是温度升高,催化剂活性降低
2.(2026·黑龙江辽宁·二模)甲烷与溴单质反应生成,部分会进一步溴化生成。少量(催化剂可提高生成的选择性。500℃时,分别在有和无的条件下,将和通入密闭容器。和的物质的量(n)随时间(t)的变化关系如下图。下列说法正确的是
A.11~19秒之间,有时
B.的作用之一是使转化为
C.无时,与反应生成更快达到平衡状态
D.可以提高的平衡转化率
3.(2026·黑龙江齐齐哈尔·一模)为了探究反应的反应速率与浓度的关系,在密闭容器中充入、,并维持体积与温度不变,从反应开始至平衡时根据相关数据绘制出、两条曲线。下列说法正确的是
A.曲线表示的变化
B.A点:
C.该温度下反应平衡常数为0.01
D.当压缩容积重新达到新的平衡,曲线上点可能变为点
考点3 转化率/产率—温度(压强)图像
【典例】(2026·辽宁抚顺·模拟预测)汽车尾气中和通过催化反应可变成无污染气体。在容积为的恒容密闭容器中按照不同的投料比进行反应,测得的平衡转化率与温度、投料比(X)的关系如图所示。下列说法正确的是
A.投料比:
B.总键能之和:反应物生成物
C.时,反应达到平衡状态
D.该反应在高温下可以自发进行
(1)先拐先平数值大:在温度/压强为自变量的图像中,曲线先出现拐点(先达到平衡)对应的温度更高或压强更大。
(2) 判断ΔH符号:升温时若转化率/产物含量增大,正反应吸热(ΔH>0);若减小,正反应放热(ΔH<0)。
(3) 判断Δn符号:增压时若转化率/产物含量增大,正反应气体分子数减少(Δn<0);若减小,则Δn>0。
(4) 等温线/等压线法:作垂直于横轴的线(等温线),比较不同压强下的转化率;或作平行于横轴的线(等压线),比较不同温度下的平衡点位置。
(5) 平衡常数K与图像关系:对于吸热反应,温度越高K越大;对于放热反应,温度越高K越小。平衡时体系中各组分的分压或浓度须满足平衡常数表达式,可据此判断某点是否已达平衡。
1.(2026·黑龙江·模拟预测)在恒压密闭容器中,充入起始量一定的和,发生下列反应:
反应Ⅰ:
反应Ⅱ:
达平衡时,的转化率和CO的选择性随温度的变化如图所示的选择性]。下列说法正确的是
A.曲线①表示的是转化率随温度的变化
B.升高温度,CO的平衡产率降低
C.温度高于300℃时,主要发生反应Ⅱ
D.低温高压条件可以同时提高的平衡转化率和平衡时的选择性
2.(25-26高三上·辽宁·联考)在恒温密闭容器Ⅰ、Ⅱ中分别充入2mol SO2(g)和1mol O2(g)发生反应: ;反应过程中两容器一个保持恒压,一个保持恒容,且两容器初始体积相同。测得反应体系中SO2的转化率随时间变化的关系如图所示。设Kx为用物质的量分数表示的平衡常数,下列说法正确的是
A.容器压强:p(m)<p(n)
B.0~20min容器Ⅰ中的平均反应速率
C.正反应速率:
D.该温度下容器Ⅱ中的平衡常数
3.(25-26高三上·黑龙江·联考)羰基硫(COS)是一种粮食熏蒸剂,能防止某些害虫和真菌的危害。在容积不变的密闭容器中,CO与发生下列反应并达到平衡:。该反应在不同温度下达到化学平衡时,的转化率如图所示。若某温度下反应前CO的物质的量为10mol,达到平衡时CO的物质的量为8mol,且化学平衡常数为0.1。下列说法正确的是
A.当体系混合气体的平均相对分子质量不再改变时,能说明该反应达到平衡状态
B.该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
C.由方程式计算可知和CO的转化率相等
D.选择合适的催化剂既能提高反应速率,也能提高COS的平衡产率
考点4 多平衡体系综合图像
【典例】(2026·辽宁抚顺·模拟预测)光催化剂在光的照射下能使与甲胺发生氧化反应,高选择性的将其降解为无害的物质,有关主副反应如下:
主反应:
副反应:
平衡时的转化率、CO或[的选择性]的选择性随温度的变化如图甲所示,平衡时物质的量百分含量随压强的变化如图乙所示。
已知低温下副反应进行程度很小,下列有关说法正确的是
A.图甲中曲线P表示CO的选择性随温度的变化
B.图甲中曲线M上升的原因是升高温度平衡向正反应方向移动
C.图乙中压强后曲线Q上升的原因是平衡向正反应方向移动
D.升高温度或增大压强主反应的和副反应的均减小
(1) 识别反应网络:首先明确体系中包含几个反应、每个反应的热效应(ΔH符号)和气体分子数变化特征。多个反应之间存在串联、并联或耦合关系。
(2) 温度变化的多重影响:吸热反应和放热反应对温度的响应方向相反。绝热反应器中,反应热效应会引起沿程温度变化,进而影响各反应的平衡常数。
(3) 分析组分变化的驱动因素:某组分含量先增后减或先减后增,往往是两个竞争反应共同作用的结果。先增是因生成该组分的反应占主导,后减是因消耗该组分的反应随后占主导。
(4) 判断决速步骤:反应历程图中能垒最高的步骤为决速步,其活化能大小决定了整体反应速率的快慢。
(5) 产率与选择性:多平衡体系中,改变温度、压强、投料比可调控不同产物的选择性,需结合勒夏特列原理综合分析。
1.(2025·黑龙江大庆·模拟预测)F.Daniels等曾利用测压法研究分解反应,25℃时在刚性反应器中充入发生分解反应:
Ⅰ. ,
Ⅱ. 。反应体系的总压强p随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是
A.达平衡后,升高温度降低
B.缩小容器的体积,活化分子百分数增大,缩短达平衡的时间
C.达平衡后和物质的量相等
D.升温至35℃,达平衡后体系压强可能小于66 kPa
2.(2025·黑龙江·模拟预测)与在催化剂作用下发生以下反应:反应i.;反应
ii.。下表是几种物质的标准摩尔生成焓(在101 kPa时,由最稳定单质合成1 mol指定产物时所放出的热量)。在一定压强下,按投料,反应相同时间,的转化率及HCOOH选择性(甲酸选择性)随温度变化曲线如图所示,下列说法错误的是
物质
标准摩尔生成焓
-393.51
0
-362.3
A.
B.分离出HCOOH可提高平衡转化率
C.温度高于673.15 K,升高温度,反应ii比反应i的反应速率增加更显著
D.673.15 K时,反应后体系中的分压为,则此时反应i的压强商
3.(2025·辽宁葫芦岛·模拟预测)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CO、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.550℃时,的平衡转化率为20%
B.550℃反应达平衡状态时,
C.其他条件不变,在400~550℃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
1.(2025·黑龙江·模拟)利用、为原料生产尿素,时发生反应,原理为: ,在1L的密闭容器中充入和模拟工业生产,,图中是平衡转化率与的关系。下列说法正确的是
A.当时,的体积分数不变可以说明反应达到平衡
B.升高温度,可以提高反应速率同时提高平衡转化率
C.若初始通入为1mol,经过10min达到平衡态A,则的反应速率为
D.图中A点的平衡转化率小于
2.(2026·辽宁抚顺·模拟预测)醋酸甲酯制乙醇的反应为:。三个恒容密闭容器中分别加入醋酸甲酯和氢气,在不同温度下,反应t分钟时醋酸甲酯物质的量n如图所示(已知t分钟时容器乙中正、逆反应速率恰好相等)。下列说法正确的是
A.容器甲中平均反应速率
B.醋酸甲酯制乙醇的反应为吸热反应
C.t分钟时各容器中乙醇的体积分数:甲>丙>乙
D.温度下,该反应的平衡常数K为
3.(2026·辽宁抚顺·模拟预测)甲烷溴化反应是甲烷制备丙烯的基础反应。在密闭容器中通入、,500℃下,分别在有和无条件下发生反应①②③。、的物质的量随时间的变化如图所示。
①
②
③
下列说法错误的是
A.有条件下,能增大反应①的化学平衡常数
B.催化时,生成的选择性增大
C.8~14 s,有、无时,的生成速率
D.增大平衡体系的压强,体系中增大
4.(25-26高三下·辽宁沈阳·联考)邻苯二甲酰亚胺(Q)用途广泛,是许多重要有机精细化学品的中间体。其制备原理及相关物质浓度随时间的变化如图:
下列说法错误的是
A.恒容条件下,向反应③的平衡体系中再加入P,可提高P的转化率
B.①、②、③反应中,反应速率最小的是③
C.1h时,反应①的
D.从反应开始到平衡状态,用P表示的平均反应速率约为
5.(2026·吉林白山·一模)常温下,在总浓度始终为的溶液中,铬元素以、、形式存在,lg()随pH变化如图。下列说法正确的是
A.曲线Ⅱ代表的组分为
B.P点:
C.Q点:
D.的平衡常数
6.(2026·吉林长春·模拟预测)已知:的反应历程分两步:
第一步:
第二步:
在固定容积的容器中充入一定量和发生上述反应,相同时间内测得体系中部分物质的物质的量(n)随温度(T)的变化如图所示。已知:在图示温度范围内,反应的焓变和熵变几乎不变。下列说法中错误的是
A.
B.加入合适的催化剂,可将第一步反应变成决速步骤
C.加入催化剂后重复上述实验,所得图像的变化趋势一定发生变化
D.达到平衡后,若其他条件不变,再充入变大
7.(25-26高三上·黑龙江·期末)在一定温度下,向2 L恒容密闭容器中充入等物质的量的X(g)和Y(g)发生反应:①;②。部分物质的物质的量随时间的变化如图所示。下列说法正确的是
A.a为随时间t的变化曲线
B.反应的活化能:
C.时,平均反应速率
D.反应②的平衡常数为
8.(2025·黑龙江·模拟预测)庚醛(N)与亚硫酸氢钠(P)可发生加成反应生成α-羟基磺酸钠(Q),正、逆反应速率可以表示为和,和分别为正、逆反应的速率常数。和分别为正、逆反应的活化能。与关系如图所示。
下列说法正确的是
A. B.升高温度,平衡逆向移动
C.达到平衡时, D.加入催化剂可以提高N的平衡转化率
9.(25-26高三上·黑龙江·联考)与的反应在工业上常用于催化剂预硫化和生成: 。一定温度下,向恒容反应器中投入1 mol 和4 mol ,测得体系中各成分的物质的量随时间变化如图所示。下列说法正确的是
A.图中Y对应的物质是
B.该温度下,反应平衡常数K的值为25
C.降低温度,逆反应速率减小的比正反应速率多,反应物转化率增大
D.若投料比改为1:1,当体积分数不变时,该反应达到平衡状态
10.(25-26高三上·黑龙江牡丹江·期中)T0时, ,,,其中、只与温度有关,将一定量的NO2充入注射器中,改变活塞位置,气体透光率随时间的变化如图(气体颜色越深,透光率越低),下列说法正确的是
A.T0时,
B.T1时,,则T1<T0
C.d点
D.保持容积不变,再充入一定量NO2气体,新平衡后NO2的转化率减小
11.(2025·黑龙江哈尔滨·模拟预测)天津大学巩金龙团队研制出廉价的绿色丙烯生产催化剂,工作原理如下图1。不同压强下在密闭容器中充入发生反应:,丙烷平衡转化率在不同压强下随温度变化关系如下图2所示,MPa,下列说法错误的是
A.使用该催化剂可以减少积碳产生,提高原料利用率
B.的
C.
D.a点的平衡常数为MPa
12.(2025·吉林·模拟预测)在1 L恒容密闭容器中充入适量的和,发生反应: 。平衡体系中,,与、关系如图所示。下列说法错误的是
A. B.代表,代表
C.平衡常数: D.a点时平衡转化率为
13.(2025·辽宁辽阳·二模)恒温条件下,向带活塞的容器中加入与,发生反应,其他条件不变,反应相同时间时,的转化率随压强变化(通过推动活塞改变压强)的关系如图所示(整个过程中各物质状态不发生改变)。下列说法错误的是
A.点:
B.平衡常数:
C.
D.压强为时,点正反应速率大于逆反应速率
14.(2025·辽宁·三模)为了模拟汽车尾气的净化,向密闭容器中投入一定量的和,在催化剂(Ⅰ型、Ⅱ型)和不同温度条件下发生反应:,反应进行相同时间(t秒),测得转化率与温度的关系曲线如图所示(图中虚线表示平衡转化率)。下列说法不正确的是
A.该反应在a、b二点对应的平衡常数大小关系:
B.该反应使用不同催化剂对应的活化能:Ⅰ型<Ⅱ型
C.已知、t秒时容器中浓度为,该温度下反应平衡常数为
D.晶胞参数为,则顶角到面心距离为或
15.(2025·辽宁沈阳·三模)温度,在恒容密闭反应器中进行高压液态+氢萘催化脱氢实验,反应Ⅰ:;反应Ⅱ:;,测得和的产率和(以物质的量分数计)随时间的变化关系如图所示,下列说法中错误的是
A.由图可知:反应活化能 B.温度对Ⅱ反应限度影响大
C.改变催化剂可调控两种有机生成物比例 D.时,共产生
16.(2025·辽宁抚顺·二模)T0时, ,,,其中、只与温度有关,将一定量的NO2充入注射器中,改变活塞位置,气体透光率随时间的变化如图(气体颜色越深,透光率越低),下列说法正确的是
A.T0时,
B.T1时,,则T1<T0
C.d点
D.保持容积不变,再充入一定量NO2气体,新平衡后NO2的物质的量分数增大
17.(2025·黑龙江·模拟预测)对于反应 ,实验测得平衡常数K与温度的关系如图所示。某温度下向刚性密闭容器中加入足量铁粉和CO,发生上述反应,达到平衡时测得CO分压,保持温度不变,再向容器中充入少量CO,达到新平衡时测得。下列说法错误的是
A.上述反应的
B.可根据Fe或质量变化确定反应是否达到平衡
C.平衡时增大Fe质量,平衡不移动
D.两个平衡中CO压强:
18.(2025·辽宁大连·模拟预测)利用催化加氢制甲醇具有重要减碳意义,该过程涉及如下反应:
反应I:
反应II:
在下,和按物质的量之比为进行投料,平衡时和在含碳产物中的物质的量分数及转化率随温度的变化如图所示。下列相关说法正确的是
A.反应II在高温条件下能自发进行 B.图中代表
C.250℃时, D.250℃之后,以反应I为主
19.(2025·内蒙古乌兰察布·模拟预测)在催化剂作用下,以为原料合成,其主要反应有:
反应1:
反应2:
将体积比为1:1的混合气体按一定流速通过催化反应管,测得的转化率随温度变化的关系如图所示。已知:的选择性产率。下列说法正确的是
A.图中曲线①表示转化率随温度的变化
B.如图温度范围内,温度越高,的选择性越小
C.如图温度范围内,随温度的升高,产率逐渐减小
D.其他条件不变,使用高效催化剂,能提高平衡时产率
20.(25-26高三上·内蒙古·期中)工业上,可用处理含的废水。一定温度下,与KI混合溶液中存在如下反应(反应过程中忽略碘单质的挥发与阳离子的水解):
Ⅰ.
Ⅱ.
保持混合溶液中mol·L-1,发生反应Ⅰ、Ⅱ,平衡时,、、随起始投料比的变化曲线如图。下列说法错误的是
A.曲线丙表示随起始投料比的变化
B.反应Ⅱ的平衡常数L·mol-1
C.当,反应达到平衡时,溶液中的浓度mol·L-1
D.反应体系平衡后,加水稀释,重新平衡后水溶液中变大
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