第8章 第5讲 化学反应速率与化学平衡图像(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学（鲁琼版 不定项）

该高中化学讲义聚焦化学反应速率与化学平衡图像高考核心考点，按速率图像（突变渐变、全程趋势分析）到平衡图像（浓度-时间、转化率-时间、恒压/恒温线等类型）的逻辑架构展开，通过考点梳理、方法指导（如“断点分析”“先拐先平”）、真题训练等环节，帮助学生建立图像分析框架，突破外界条件影响规律的应用难点。 资料特色在于图像类型系统归纳与高考真题深度结合，创新采用“类型归类+方法提炼+实战应用”教学法，如用“定一议二”法解析恒压线图像，培养科学思维与问题解决能力。设置基础例题到高考真题分层练习，保障复习效果，助力学生提升图像解读与应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第5讲　化学反应速率与化学平衡图像 　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.掌握速率和平衡图像的分析方法，能正确解答实际工业生产中有关速率和平衡图像的问题。 考点一　化学反应速率图像 1．正、逆反应速率—时间图像的突变、渐变分析 可逆反应达到平衡后，若某一时刻改变外界条件，速率—时间图像的曲线可能会出现“渐变”或“突变”。根据“断点”前后速率的大小变化，即可对外界条件的变化情况作出判断。 图像 速率变化分析 条件变化判断 平衡移动方向判断 v′正突然增大，v′逆逐渐增大，且v′正＞v′逆 增大反应物浓度 正向移动 v′正、v′逆都突然减小，且v′正＞v′逆 ①降低温度（正反应放热）；②减小压强（正反应气体体积增大） 正向移动 v′正、v′逆都突然增大，且增大程度相同 ①使用催化剂；②增大压强（反应前后气体体积不变） 不移动 2.全程速率—时间图像的趋势变化分析 例如，Zn与足量盐酸的反应，化学反应速率随时间的变化出现如下图所示情况。原因：AB段，反应放热，溶液温度逐渐升高，v增大；BC段，溶液中c(H＋)逐渐减小，v减小。 1．（2026·鞍山模拟）可逆反应2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)在一定条件下达到平衡状态。在t1时刻改变某一条件，化学反应速率与反应时间的关系如下图所示。下列说法正确的是(　　) A.维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g) B．维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g) C．维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度 D．维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar 解析：选B。维持温度、反应体系容积不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率突然增大，正反应速率不变，故A错误；维持温度、压强不变，t1时充入SO3(g)，此时逆反应速率突然增大，而反应体系容积增大导致反应物浓度降低，正反应速率突然减小，故B正确；维持反应体系容积不变，t1时升高反应体系温度，正、逆反应速率都突然增大，故C错误；维持温度、反应体系容积不变，t1时充入一定量Ar，反应物和生成物浓度都不变，正、逆反应速率都不变，故D错误。 2．(双选)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，正反应速率随时间变化的示意图如下。下列说法正确的是(　　) 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．反应物的总能量高于生成物的总能量 D．Δt1＝Δt2时，SO2的转化率：ab段小于bc段 解析：选CD。达到化学平衡状态的标志是各物质的浓度不再改变，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，说明反应未达到平衡状态，A项错误；a→b正反应速率增大，反应正向进行，反应物浓度逐渐减小，B项错误；a→c正反应速率逐渐增大，c点之后正反应速率逐渐减小，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，故该反应为放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，C项正确；随着反应的进行，相同时间内，正反应速率越大，消耗的二氧化硫就越多，SO2的转化率就越大，D项正确。 考点二　化学平衡图像 1．物质的量（或浓度）—时间图像 例如，某温度时，在恒容(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下图所示。 (1)X、Y是反应物，Z是生成物，t3 s时反应达到平衡状态，X、Y未完全反应，该反应是可逆反应。 (2)O～t3 s：Δn(X)＝(n1－n3) mol，Δn(Y)＝(n2－n3) mol，Δn(Z)＝n2 mol。X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为(n1－n3)∶(n2－n3)∶n2。　 (3)根据图像计算某物质的平均速率、转化率，如反应达到平衡时，v(X)＝ mol·L-1·s-1；Y的转化率＝×100%。 2．转化率（或百分含量）—时间图像 解题关键：“先拐先平数值大”。即先出现拐点的反应先达到平衡，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。 图Ⅰ，T2>T1，温度升高，生成物C的百分含量减小，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应。 图Ⅱ，p2>p1，压强增大，A（反应物）的转化率减小，说明平衡逆向移动，正反应是气体体积增大的反应。 图Ⅲ，生成物C的百分含量不变，说明平衡不发生移动，但反应速率a>b，故a可能是使用了催化剂；若该反应是反应前后气体体积不变的可逆反应，则a也可能是增大了压强（压缩容器容积）。 3．恒压（或恒温）线 （α表示反应物的平衡转化率，n表示反应物的平衡物质的量） 解题关键：采用“定一议二”的方法，即把自变量（温度、压强）之一设为定量，讨论另外两个变量的关系。 图Ⅰ，若p1>p2>p3，则正反应为气体体积减小的反应，ΔH<0。 图Ⅱ，若T1>T2，则ΔH<0，正反应为气体体积增大的反应。 4．几种特殊图像 (1)如下图，对于化学反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，M点前，表示化学反应从反应物开始，v正＞v逆；M点为刚达到平衡的点；M点后为平衡受温度的影响情况，即升高温度，A的百分含量增加或C的百分含量减少，平衡逆向移动，故正反应的ΔH＜0。 (2)如右图，对于化学反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，L线上所有的点都是平衡点。L线的左上方（E点），A的百分含量大于此压强时平衡体系的A的百分含量，所以E点满足v正＞v逆；同理，L线的右下方（F点）满足v正＜v逆。 1．T ℃时在2 L容积不变的密闭容器中发生反应：3A(g)＋B(s)⥫⥬3C(g)＋D(g)。反应过程中物质A、C、D的浓度变化如下图所示。下列结论不正确的是(　　) A．曲线②代表物质C的浓度变化 B．0～2 min内，用B的浓度变化表示的反应速率v(B)＝0.2 mol·L-1·min-1 C．a点v正＞v逆 D．反应过程中体系压强逐渐增大 解析：选B。A是反应物、C和D是生成物，曲线①代表物质A的浓度变化，浓度变化量之比等于化学计量数之比，曲线②代表物质C的浓度变化，曲线③代表物质D的浓度变化，A正确；B是固体，不能用B的浓度变化表示反应速率，B错误；a点后，A的浓度继续减小，反应正向进行，v正＞v逆，C正确；正反应气体物质的量增多，容器容积和温度不变，所以反应过程中体系压强逐渐增大，D正确。 2．（2026·咸阳模拟）在某密闭容器中，可逆反应：A(g)＋B(g)⥫⥬xC(g)符合图Ⅰ所示关系，φ(C)表示C气体在混合气体中的体积分数。由此判断，下列关于图Ⅱ的说法不正确的是(　　) A．p3＞p4，y轴表示A的转化率 B．p3＞p4，y轴表示B的转化率 C．p3＞p4，y轴表示B的质量分数 D．p3＞p4，y轴表示混合气体的平均相对分子质量 解析：选C。由题图Ⅰ可知，压强为p2时，温度为T1时先达到平衡状态，则温度：T1＞T2；温度为T1时的φ(C)低于T2时的φ(C)，说明升高温度，平衡逆向移动，该反应的ΔH＜0；温度为T1，压强为p2时先达到平衡状态，则压强：p1＜p2；压强为p2时的φ(C)高于p1时的φ(C)，说明增大压强，平衡正向移动，即该反应的正反应是气体总分子数减小的反应，故x＜2。若p3＞p4，温度相同时，减小压强，平衡逆向移动，则A、B的转化率降低，B的质量分数增大，A、B正确，C错误；若p3＞p4，温度相同时，减小压强，平衡逆向移动，气体的总质量不变，但其总物质的量增大，则混合气体的平均相对分子质量减小，D正确。 3．(2025·青岛联考)(双选)对于反应N2O4(g)⇌2NO2(g)，在温度一定时，平衡体系中NO2的体积分数φ(NO2)随压强的变化情况如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．A、D两点对应状态的正反应速率大小关系：v(A)<v(D) B．A、B、C、D、E各点对应状态中，v(正)＜v(逆)的是E C．维持p1不变，E→A所需时间为t1，维持p2不变，D→C所需时间为t2，则t1＝t2 D．欲使C状态沿平衡曲线达到A状态，从理论上，可由p2无限缓慢降低至p1达成 解析：选AD。增大压强，反应速率增大，D点压强大于A点压强，所以v(A)<v(D)，A正确；A、B、C三点处于曲线上，为平衡状态，v(正)＝v(逆)，E点NO2的体积分数小于平衡状态时的体积分数，反应向正反应方向进行，此时v(正)>v(逆)，D点NO2的体积分数大于平衡状态时的体积分数，反应向逆反应方向进行，此时v(正)<v(逆)，B错误；压强越大，反应速率越大，达到平衡状态所用的时间越少，压强：p2>p1，故t1>t2，C错误；由p2无限缓慢降低至p1，压强减小，平衡向气体分子数增多的方向移动，即平衡正向移动，NO2的体积分数逐渐增大，理论上可使C状态沿平衡曲线达到A状态，D正确。 4．用(NH4)2CO3捕获CO2的反应为(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)⥫⥬2NH4HCO3(aq)。为研究温度对(NH4)2CO3捕获CO2效率的影响，将一定量的(NH4)2CO3溶液置于密闭容器中，并充入一定量的CO2气体，保持其他初始实验条件不变，分别在不同温度下，经过相同时间测得CO2气体浓度，得到如下图所示的趋势图。 (1)c点的逆反应速率和d点的正反应速率的大小关系为v逆(c)______（填“＞”“＝”或“＜”）v正(d)。　 (2)b、c、d三点的平衡常数Kb、Kc、Kd从大到小的顺序为________________。 (3)T3～T4温度区间，容器内CO2气体浓度呈现增大的变化趋势，原因是_____________________________________________________________ ________________________________________________________。 答案：(1)＜　(2)Kb＞Kc＞Kd　(3)温度为T3时化学反应达到平衡，正反应是放热反应，T3～T4区间温度升高，平衡逆向移动，CO2浓度增大 1．（2025·山东卷）在恒容密闭容器中，Na2SiF6(s)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）如下图所示。已知：T2温度时，Na2SiF6(s)完全分解；体系中气相产物在T1、T3温度时的分压分别为p1、p3。下列说法错误的是(　　) A．a线所示物种为固相产物 B．T1温度时，向容器中通入N2，气相产物分压仍为p1 C．p3小于T3温度时热解反应的平衡常数Kp D．T1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 解析：选D。Na2SiF6(s)受热分解生成NaF和SiF4两种氟化物，NaF为离子晶体，SiF4为分子晶体，熔点：NaF>SiF4，因此NaF为固相产物，SiF4为气相产物，热解反应的化学方程式为Na2SiF6(s)2NaF(s)＋SiF4(g)，根据曲线的变化趋势及变化比例，结合化学方程式可判断曲线a、b、c所示物种分别为NaF(s)、SiF4(g)、Na2SiF6(s)，A正确。N2不与体系中任何物质反应，由于容器恒容，因此SiF4的分压不变，仍为p1，B正确。由题图可知，随温度升高，Na2SiF6(s)的物质的量减小，NaF(s)和SiF4(g)的物质的量增大，即平衡正向移动，故该反应为吸热反应；T3温度时体系中不存在Na2SiF6(s)，平衡未建立，若此时向容器中加入一定量Na2SiF6(s)，由于T3>T2，加入的Na2SiF6(s)会发生分解，即Na2SiF6(s)⥫⥬2Na2F(s)＋SiF4(g)会正向进行，说明此时Qp<Kp；而Qp＝p3，故p3<Kp，C正确。T1温度时，加入SiF4的瞬间其分压增大，平衡逆向移动，由Kp＝p(SiF4)知，重新平衡后SiF4的分压仍为p1，SiF4的浓度不变，故逆反应速率不变，D错误。 2．（2025·江苏卷）甘油(C3H8O3)水蒸气重整获得H2过程中的主要反应： 反应Ⅰ　C3H8O3(g)⥫⥬3CO(g)＋4H2(g)　ΔH＞0 反应Ⅱ　CO(g)＋H2O(g)⥫⥬CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0 反应Ⅲ　CO2(g)＋4H2(g)⥫⥬CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＜0 1．0×105 Pa条件下，1 mol C3H8O3和9 mol H2O发生上述反应达平衡状态时，体系中CO、H2、CO2和CH4的物质的量随温度变化的理论计算结果如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．550 ℃时，H2O的平衡转化率为20% B．550 ℃反应达平衡状态时，n(CO2)∶n(CO)＝11∶25 C．其他条件不变，在400～550 ℃范围，平衡时H2O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H2的物质的量 解析：选A。反应Ⅰ是吸热反应，反应Ⅱ和Ⅲ是放热反应，升高温度，反应Ⅰ的平衡正向移动，反应Ⅱ和Ⅲ的平衡逆向移动，CH4的物质的量减小，CO和H2的物质的量增大，由C原子守恒可知，550 ℃时，n(CO)<(3－2.2) mol，曲线①代表H2，曲线②代表CH4，曲线③代表CO。550 ℃时，n(H2)＝5.0 mol，n(CO2)＝2.2 mol，n(CH4)＝n(CO)＝0.4 mol，根据C原子守恒，可得n(C3H8O3)＝＝0，根据O原子守恒，可得n(H2O)＝ ＝7.2 mol （也可利用H原子守恒计算），则α(H2O)＝×100%＝20%，A正确；550 ℃时，n(CO2)＝2.2 mol，n(CO)＝0.4 mol，则n(CO2)∶n(CO)＝11∶2，B错误；400～500 ℃范围，随温度升高，反应Ⅱ和Ⅲ的平衡逆向移动，n(CO2)增大，说明反应Ⅲ平衡逆向移动程度更大，故H2O的物质的量减小，C错误；550 °C时，n(C3H8O3)＝0，说明反应Ⅰ进行完全，因此加压仅影响反应Ⅱ、Ⅲ，增大压强，反应Ⅱ平衡不移动，反应Ⅲ平衡正向移动，H2的物质的量减小，D错误。 3．（2024·湖南卷）恒压下，向某密闭容器中充入一定量的CH3OH(g)和CO(g)，发生如下反应。 主反应：CH3OH(g)＋CO(g)⥫⥬CH3COOH(g)　ΔH1 副反应：CH3OH(g)＋CH3COOH(g)⥫⥬CH3COOCH3(g)＋H2O(g)　ΔH2 在不同温度下，反应达到平衡时，测得两种含碳产物的分布分数δ[δ(CH3COOH)＝]随投料比x（物质的量之比）的变化关系如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．投料比x代表 B．曲线c代表乙酸的分布分数 C．ΔH1<0，ΔH2>0 D．L、M、N三点的平衡常数：K(L)＝K(M)>K(N) 解析：选D。主反应的产物占比较大，故曲线a和曲线b表示δ(CH3COOH)，曲线c和曲线d表示δ(CH3COOCH3)，增大n(CO)可增大CH3OH的转化率，从而增大CH3COOH的分布分数，由题图可知，随投料比增大，CH3COOH的分布分数增大，故投料比x代表，A、B错误；当投料比x相同时，温度升高，δ(CH3COOH)增大，δ(CH3COOCH3)减小，说明温度升高，主反应的平衡正向移动，ΔH1>0，副反应的平衡逆向移动，ΔH2<0，C错误；L、M、N三点对应副反应ΔH2<0，且TN>TM＝TL，升高温度副反应的平衡逆向移动，K(L)＝K(M)>K(N)，D正确。 4．（2025·陕晋宁青卷）MgCO3/MgO循环在CO2捕获及转化等方面具有重要应用。科研人员设计了利用MgCO3与H2反应生成CH4的路线，主要反应如下： Ⅰ.MgCO3(s)⥫⥬MgO(s)＋CO2(g)　ΔH1＝＋101 kJ· mol-1 Ⅱ.CO2(g)＋4H2(g)⥫⥬CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH2＝－166 kJ· mol-1 Ⅲ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬H2O(g)＋CO(g)　ΔH3＝＋41 kJ· mol-1 100 kPa下，在密闭容器中H2(g)和MgCO3(s)各1 mol发生反应。反应物(H2、MgCO3)的平衡转化率和生成物(CH4、CO2)的选择性随温度变化关系如下图所示（反应Ⅲ在360 ℃以下不考虑）。 注：含碳生成物的选择性＝×100%。 (1)表示CH4选择性的曲线是__________（填字母）。 (2)点M温度下，反应Ⅱ的Kp＝______kPa-2（列出计算式即可）。 (3)在550 ℃下达到平衡时，n(CO)＝________ mol。500～600 ℃，随温度升高H2平衡转化率下降的原因可能是_____________________________________________________________ ________________________________________________________。 解析：(1)反应Ⅰ为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，反应Ⅲ为吸热反应，根据题图，升高温度，碳酸镁的平衡转化率升高，氢气的平衡转化率下降，在360 °C以下不考虑反应Ⅲ，则二氧化碳的选择性上升，甲烷的选择性下降，所以a表示碳酸镁的平衡转化率，b表示二氧化碳的选择性，c表示甲烷的选择性。 (2)点M温度下，碳酸镁的平衡转化率为49.0%，则剩余的碳酸镁的物质的量为0.51 mol，根据碳原子守恒，甲烷和二氧化碳中碳原子的物质的量之和为0.49 mol，又因为此时二氧化碳的选择性和甲烷的选择性相等，所以二氧化碳和甲烷的物质的量均为0.245 mol，则水的物质的量为0.49 mol，根据氢原子守恒得出氢气的物质的量为0.02 mol，气体总物质的量为0.02 mol＋0.245 mol＋0.245 mol＋0.49 mol＝1 mol，p(H2)＝×100 kPa＝2 kPa，p(CO2)＝p(CH4)＝×100 kPa＝24.5 kPa，p(H2O)＝×100 kPa＝49 kPa，则反应Ⅱ的Kp＝ kPa-2＝ kPa-2。 (3)在550 °C下达到平衡时，碳酸镁完全转化，二氧化碳的选择性为70%，甲烷的选择性为10%，则生成的二氧化碳的物质的量为0.7 mol，生成的甲烷的物质的量为0.1 mol，根据碳原子守恒得出n(CO)＝1 mol－0.7 mol－0.1 mol＝0.2 mol；因为反应Ⅱ是放热反应，反应Ⅲ是吸热反应，在500～600 °C，随温度升高，反应Ⅱ平衡逆向移动，反应Ⅲ平衡正向移动，由于反应Ⅱ生成的氢气多于反应Ⅲ消耗的氢气，导致H2平衡转化率下降。 答案：(1)c　(2)　(3)0.2　反应Ⅱ平衡逆向移动的程度大于反应Ⅲ平衡正向移动的程度 学科网（北京）股份有限公司 $