第2章 微专题5 化学反应速率、平衡图像的分析-（配套教参）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

本高中化学讲义聚焦化学平衡图像分析核心知识点，系统梳理速率—时间图像、百分含量（或转化率）—时间图像及特殊图像的解题方法，通过构建“条件改变—速率变化—平衡移动”的思维模型，帮助学生从图像中提取温度、压强等关键信息，判断反应特征与平衡状态。 该资料以科学思维培养为核心，通过“先拐先平数值大”“定一议二”等方法引导学生建立图像分析模型，结合例题解析与迁移应用，如v-t图像中改变压强、温度对平衡的影响分析，提升学生证据推理能力。课中辅助教师清晰授课，课后助力学生自主巩固，有效查漏补缺。

[对应学生用书P67] [学科素养]　1.构建判断平衡状态的思维模型。2.构建解答化学平衡图像题的思维模型。 一、速率—时间图像(v-t图像) 　一定条件下，在一体积不变的密闭容器中发生反应2A(g)＋B(g)3C(g)　ΔH＝a kJ·mol－1。如图为反应体系中反应速率随时间变化的情况，且t2、t3、t4各改变一种不同的条件。 (1)t3时改变的条件为________________________________________________________，t4时改变的条件为________。 (2)a________(填“>”或“<”)0。 [解析]　该反应是反应前后气体物质的量相等的反应，故改变压强对化学平衡无影响。由图像变化分析可知：t3时刻改变的条件是减小压强(或使用负催化剂)，可同等程度地减小正、逆反应速率；t4时刻平衡正向移动，且v(正)、v(逆)出现跳跃，则应是升高温度，结合v(正)>v(逆)可知正反应吸热，ΔH>0。 [答案]　(1)减小压强或使用负催化剂　升高温度 (2)> 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逆都突然减小，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逆都突然增大，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。　 [迁移应用] 1．如图是可逆反应A＋2B2C＋3D的化学反应速率随外界条件改变(先降温后加压)而变化的情况。下列说法正确的是(　　) A．正反应是放热反应 B．D可能是气体 C．逆反应是放热反应 D．A、B、C、D均为气体 解析　A　降温后v′正＞v′逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应放热；加压后v″正＞v″逆，平衡向正反应方向移动，说明正反应气体体积减小，则D不可能是气体。 二、百分含量(或转化率)—时间图像 　可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)在密闭容器中进行，如图表示在不同反应时间t时，温度T和压强p与反应物B在混合气体中的体积分数[φ(B)]的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是(　　) A．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＞p，放热反应 B．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＞p，吸热反应 C．T1＜T2，p1＞p2，m＋n＜p，放热反应 D．T1＞T2，p1＜p2，m＋n＜p，吸热反应 [解析]　由“先拐先平数值大”原则，对比①②可知T1＞T2，对比②③可知p2＞p1。对比①②，由T2升高到T1，φ(B)减小，说明升温平衡向正反应方向移动，所以正向为吸热反应；对比②③，由p1加压到p2，φ(B)增大，说明加压平衡向逆反应方向移动，所以逆向为缩小体积的反应，即m＋n＜p。 [答案]　D 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、压强较大或使用了催化剂。 2．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”。　 [迁移应用] 2．下面的各图中，表示2A(g)＋B(g)2C(g)(正反应放热)这个可逆反应的正确图像为(　　) 解析　A　随着温度的升高，化学平衡应向吸热反应方向即逆反应方向移动，所以生成物C的体积分数减小，反应物的含量增大、转化率减小，A正确、D错误；增大体系的压强，由于反应的两边都是气态物质，所以正反应和逆反应的速率都增大，B错误；加入催化剂，只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，不能使平衡移动，所以达到平衡后，各组分的浓度及体积分数应该不变，C错误。 三、特殊图像 　臭氧是理想的烟气脱硝试剂，其脱硝反应为2NO2(g)＋O3(g)N2O5(g)＋O2(g)，若反应在恒容密闭容器中进行，下列由该反应相关图像作出的判断正确的是(　　) [解析]　从能量变化的图像分析，该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，A正确；依据化学反应速率的计算公式：v(NO2)＝＝0.2 mol·L－1·s－1，单位不对，B错误；催化剂会同等程度地改变正、逆反应速率，所以加入催化剂，平衡不移动，C错误；增大c平(O2)，平衡逆向移动，NO2的转化率降低，D错误。 [答案]　A 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。　 [迁移应用] 3．向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)＋NO2(g)SO3(g)＋NO(g)达到平衡，在此过程中正反应速率随时间变化的曲线如图所示。由图得出的结论正确的是(　　) A．反应在c点达到平衡状态 B．反应物浓度：a点小于b点 C．反应物的总能量低于生成物的总能量 D．若Δt1＝Δt2，则SO2的转化量：a～b段小于b～c段 解析　D　化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，其实质是正反应速率等于逆反应速率，c点对应的正反应速率显然还在改变，故一定未达平衡，故A错误；a到b时正反应速率增加，反应物浓度随时间不断减小，故B错误；从a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始时温度升高对正反应速率的影响大于浓度减小对正反应速率的影响，说明该反应为放热反应，即反应物的总能量高于生成物的总能量，故C错误；随着反应的进行，正反应速率越快，消耗的二氧化硫就越多，则SO2的转化率将逐渐增大，故D正确。 1．在一定条件下，对于密闭容器中进行的可逆反应：2HI(g)H2(g)＋I2(g)，下列各项能说明该反应已经达到化学反应限度的是(　　) A．正、逆反应速率都等于零 B．HI、H2、I2的浓度相等 C．HI、H2、I2在容器中共存 D．HI、H2、I2的浓度均不再变化 解析　D　化学平衡为动态平衡，达到平衡时正、逆反应速率相等，但不等于零，故A错误；平衡时各物质的浓度不再发生变化，但浓度关系取决于反应物的起始量和转化的程度，HI、H2、I2的浓度相等不能作为判断平衡的依据，故B错误；可逆反应无论是否达到平衡状态，都存在H2、I2、HI在容器中共存的特点，故C错误；可逆反应达到平衡状态时，正、逆反应速率相等，各物质的浓度不变，故D正确。 2．(2024·海南卷)已知298 K，101 kPa时，CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－49.5 kJ·mol－1。该反应在密闭的刚性容器中分别于T1、T2温度下进行，CO2的初始浓度为0.4 mol·L－1，c－t关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．T1＞T2 B．T1下反应达到平衡时c＝0.15 mol·L－1 C．使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大 D．使用催化剂2和催化剂3的反应历程相同 解析　D　由题干图像信息可知，平衡时CO2的浓度T1温度下比T2温度下的大，即T1到T2平衡正向移动，而结合题干方程式可知，该反应正反应是一个放热反应，即降低温度平衡才是正向移动，即T1＞T2，A正确；由题干图像信息可知，T1温度下达到平衡时CO2的浓度为0.25 mol·L－1，即CO2的浓度改变量为0.40 mol·L－1－0.25 mol·L－1＝0.15 mol·L－1，结合变化量之比等于化学计量系数之比可知，T1下反应达到平衡时c＝0.15 mol·L－1，B正确；由题干图像信息可知，在温度均为T1时，使用催化剂1达到平衡所需要的时间比催化剂2更长即催化剂1时的反应速率比催化剂2的更慢，说明使用催化剂1的反应活化能比催化剂2的大，C正确；由题干信息可知，催化剂2和催化剂3分别在不同温度下达到平衡所需要的时间不同，说明使用催化剂2和催化剂3的反应历程不相同，D错误。 3．反应aX(g)＋bY(g)cZ(g)　ΔH，在不同温度(T1和T2)及压强(p1和p2)下，产物Z的物质的量[n(Z)]与反应时间(t)的关系如图所示。下述判断正确的是(　　) A．T1<T2，ΔH>0　　 B．p1>p2，a＋b>c C．T1>T2，ΔH<0 D．p1<p2，a＋b<c 解析　B　根据先拐先平数值大可知，T2时p1>p2，p2时T1>T2，再根据T2、p1时比T2、p2时产物Z的物质的量大，且p1>p2，说明增大压强，Z的物质的量增大，即增大压强平衡向右移动，所以a＋b>c；T1、p2时比T2、p2产物Z的物质的量大，且T1>T2，即升高温度平衡向正反应方向移动，所以正反应吸热，即ΔH>0。 4．(2024·江苏卷)二氧化碳加氢制甲醇过程中的主要反应(忽略其他副反应)为： ①CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＝41.2 kJ·mol－1 ②CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH2 225 ℃、8×106 Pa下，将一定比例CO2、H2混合气匀速通过装有催化剂的绝热反应管。装置及L1、L2、L3…位点处(相邻位点距离相同)的气体温度、CO和CH3OH的体积分数如图所示。下列说法正确的是(　　) A．L4处与L5处反应①的平衡常数K相等 B．反应②的焓变ΔH2>0 C．L6处的H2O的体积分数大于L5处 D．混合气从起始到通过L1处，CO的生成速率小于CH3OH的生成速率 解析　C　题图中白圈标记的曲线代表气体温度，L4处与L5处对应的温度不同，平衡常数只与温度有关，故L4处与L5处的平衡常数不同，A错误；由题图可知，随着气体在绝热反应管中前进，气体温度不断升高，说明有热量放出，而反应①ΔH1 >0，故反应②ΔH2 <0，B错误；从L5到L6，甲醇的体积分数逐渐增加，说明反应②在向右进行，反应②消耗CO，而CO体积分数没有明显变化，说明反应①也在向右进行，反应①为气体分子数不变的反应，其向右进行时，n(H2O)增大，反应②为气体分子数减小的反应，且没有H2O的消耗与生成，故n总减小而n(H2O)增加，即H2O的体积分数会增大，故L6处的H2O的体积分数大于L5处，C正确；L1处，CO的体积分数大于CH3OH，说明生成的CO的物质的量大于CH3OH，两者反应时间相同，说明CO的生成速率大于CH3OH的生成速率，D错误。 5．(2024·重庆卷)醋酸甲酯制乙醇的反应为CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g)。三个10 L恒容密闭容器中分别加入1 mol醋酸甲酯和9.8 mol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。下列说法正确的是(　　) A．该反应的ΔH>0 B．容器甲中平均反应速率v＝ mol/(L·min) C．容器乙中当前状态下反应速率v(正)<v(逆) D．容器丙中乙醇的体积分数为8% 解析　D　温度越高反应速率越快，比较乙丙可知，丙反应升高温度，醋酸甲酯量增大，则反应逆向进行，正反应为放热反应，焓变小于0。由分析，该反应的ΔH<0，A错误； 容器甲中平均反应速率v＝2v＝2×mol/(L·min)＝mol/(L·min)，B错误；温度越高反应速率越快，比较乙丙可知，丙达到平衡状态，但不确定乙是否平衡，不能确定正逆反应速率相对大小，C错误；对丙而言： 　　　　　　　　CH3COOCH3(g)＋2H2(g)CH3CH2OH(g)＋CH3OH(g) 起始(mol/L) 0.1 0.98 0 0 转化(mol/L) 0.08 0.16 0.08 0.08 平衡(mol/L) 0.02 0.82 0.08 0.08 容器丙中乙醇的体积分数为×100%＝8%，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $